JP4945393B2

JP4945393B2 - 駆動用モータ

Info

Publication number: JP4945393B2
Application number: JP2007247610A
Authority: JP
Inventors: 博文成田; 友弘大川; 栄治豊田; 国弘坂本
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-09-25
Also published as: JP2009081908A; CN101399480B; CN101399480A

Description

本発明は、駆動用モータにおいて、回転子の磁極位置を検知するホールＩＣを搭載しているホールＩＣホルダを精度よく固定子に取付けたモータに関する技術で、特に洗濯機の駆動用モータに関するものである。

回転子の磁極位置を検知するホールＩＣの位置決め手段として、樹脂モールドした固定子のボビンに凹部を設ける位置決め手段（特許文献１）、固定子のコイルボビンに設けられた取付け穴にホールＩＣホルダを固定する位置決め手段（特許文献２）は既に知られている事項である。
特開平１１−２３４９９８号公報特開２００２−１０５７６号公報

洗濯機の回転ドラムを駆動する駆動用モータは回転ドラムを直接駆動するので、大きな駆動トルクを必要とする。このため、固定子の外形寸法を大きくし、回転子の極数を多くしている。磁極の検知精度は固定子の巻線に発生する誘起電圧の位相を基準にしているのでホールＩＣホルダの位置は固定子に対して精度よく取付けることが必要となる。また、回転子の極数が多くなると極数に比例して、電気角度あたりの機械角度の数値は小さくなり、許容される電気角度を一定とすると機械角度は小さくなるので、磁極を検知するためのホールＩＣホルダの取付け精度を大幅に向上させる必要があるが、その取付け精度は十分ではなかった。

本発明は上記した問題点に鑑み、円周方向と半径方向の両方の取付け精度を向上させることにより、固定子に磁極を検知するためのホールＩＣホルダの取付け精度を上げた駆動用モータを提供すること。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
磁極位置検出用ホールＩＣがホールＩＣホルダを介して取り付けられた駆動用モータにおいて、前記ホールＩＣホルダが、固定子鉄心の外周側の継鉄に形成された、取付手段及び第１の位置決め手段と、固定子鉄心の内周側の歯部先端近傍に軸心方向の位置決めとして設けられた第２の位置決め手段と、により取付けられ、前記第２の位置決め手段が、前記固定子鉄心の内周側の歯部先端近傍に設けた爪部と、当該爪部と嵌合するホールＩＣホルダの嵌合部と、からなる構成とする。さらに、固定子鉄心を直接樹脂モールドすることにより、巻線の絶縁物、電源供給コネクタ、三相短絡コネクタ及びホールＩＣホルダ取付け部を合成樹脂で成形し、当該ホールＩＣホルダの取付け部を固定鉄心の外周側にネジ止め可能に設け、当該取付け部と同一円周上に第一の位置決め部を設け、さらに、第二の位置決め部を固定鉄心の歯部先端部に設けること。

また、前記駆動用モータにおいて、前記第２の位置決め手段が、前記固定子鉄心の内周側の歯部先端近傍に設けた爪部と、当該爪部と嵌合するホールＩＣホルダの嵌合部と、前記固定子鉄心の隣接する歯部先端間隙の幅、かつ、当該間隙位置に合致するホールＩＣホルダの突起と、からなること。さらに、円周方向の位置決め精度を向上させるため、第一の位置決め部を固定子外周近傍である継鉄に設け、第二の位置決め部を歯部先端部に設けて、軸心方向の向きの精度を上げること。

本発明によれば、固定子の外周近傍の継鉄に第一の位置決め部を設けて、内径側に第二の位置決め部を設けて両者の距離を最大限に確保しているので軸心方向の取付け角度の精度を上げることができ、さらに、取付け部と位置決め部を分離することにより、ネジの締め付け荷重に起因する位置決精度の低下が防止できる。
したがって、ホールＩＣホルダの取付け精度を向上することができる。

以下、本発明の実施形態に係わる実施例について、図を引用して説明する。

図１はドラム式洗濯乾燥機の縦断面図である。
外枠筐体は、外枠１と、前記外枠１を載置するように支持するベース部２を有する。
また、ベース部２がなく、外枠１だけで外枠筐体を構成するものもある。
外枠１は、正面の中央に設けられた開閉自在なる蓋体３を有する。
外枠１の内部には樹脂で成形された外槽４が配置され、前記外槽４の中には、回転自在の回転ドラム５が配置されている。回転ドラム５は、主軸６を介して駆動用モータ７と直結されている。駆動用モータ７は金属製フランジ８に固定され、金属製フランジ８は外槽４に固定されている。組み付け時は金属製フランジ８に主軸６及び駆動用モータ７が組込まれた駆動部組を外槽４に組み付けてから回転ドラム５を組み付けている。本実施例の場合、回転ドラム駆動用モータ７は磁石埋め込み形のインナーロータで固定子は集中巻の巻線を有するＤＣブラシレスモータを使用している。回転ドラム５の内側には脱水時に高速回転で洗濯物９に含まれている水分を脱水するための脱水穴１０が全周に複数個設けられている。回転ドラム５には脱水時の洗濯物９によるアンバランス振動を低減するための流体バランサー１１が設けられている。
蓋体３と外槽４の間で洗浄水を密封するために、ゴム製の弾性体で構成されるベローズ１２が設けられている。

外槽４は洗濯物９によるアンバランス振動を低減するため、底部が２個のサスペンション１３により支持されている。サスペンション１３は外槽４及びそれに付属する全重量を支持するものであり、強固な構成にできている。また、脱水運転時に生じる外槽４の共振による異常振動を防止するための減衰機構などが設けられている。
また、外槽４の上部は、前後に配置された二個の引きバネ１４、１５により支持している。これらの引きバネ１４、１５は外槽４の前後方向の倒れ防止を兼ねた支持や脱水時の前後、上下及び左右方向の振動を低減するために設けられている。

ベース部２には洗濯水を排水するための排水ホース１６が取付けられている。また、ベース部２の四隅には取付け脚１７が設けられている。この取付け脚１７はゴムで形成され、ドラム式洗濯乾燥機の運転時の振動を減衰させている。
なお、上記の外枠筐体は外枠１とベース部２を有するが、ベース部２を設けず、外枠１に取付け脚１７を設けるようにすることも可能である。この場合は、外枠１が外枠筐体になる。洗濯やすすぎ時には水道の蛇口に接続された給水ホース１８、給水電磁弁１９に接続された注水ホース２０、洗剤トレー２１を経由して、洗濯やすすぎに必要な水が供給される。供給された水は外槽４の底部に洗濯水として、またすすぎ時にはすすぎ水として溜められている。洗剤トレー２１には洗濯時に必要な洗剤を投入し、すすぎ時には仕上がりをよくするために柔軟仕上げ剤を投入する。

洗濯時には、注水ホース２０から供給された水が洗剤トレー２１の洗剤を溶かしながら外槽４の上部からフレキシブルホース２２を介して投入される。
外槽４の内側にある回転軸心線を横にした回転ドラム５には蓋体３を開けて投入されて洗濯物９が内置される。回転ドラム５の内側には、洗濯時に洗濯物９を掻き揚げられるようにするために複数個のリフタ―２３が設けられている。
洗濯やすすぎが終了して不要になった水や脱水時に洗濯物９から脱水された水は排水弁２４を開放して排水ホース１６から排水される。

乾燥時には、送風ファン２５により送風された送風が洗濯物９の入った回転ドラム５の中、及び外周を通ってくるためリントが含まれるので、必ず乾燥フィルタ２６を通す必要がある。
このため、乾燥フィルタ２６を経由してヒータ２７に送風し、加熱された温風は外槽上部に設けられた噴出口部２８より回転ドラム５の中に送風される。
温風は、洗濯物９を通って回転ドラム５の後部から外槽４の底部に設けられた除湿装置２９の通風口３０を通って除湿され、送風ファン２５により循環を繰り返して洗濯物９が乾燥される。

図２は、外槽４に駆動部組３１が取付けられている部分縦断面図である。
駆動部組３１は、外槽４の奥側に金属製フランジ８を介して取付けネジ３５により取付けられている。駆動部組３１を構成する金属製フランジ８の回転ドラム側ボス部３２は内側にウォータシール３３が圧入され、外側はゴムを被せている。この部分に外槽ボス部３４が圧入され外槽４と駆動部組３１とのシールが行われ洗浄水が外に漏れないように構成される。

回転ドラム側ボス部３２の反対側には、駆動用モータ側ボス部３７が設けられており主軸６を回転支持する軸受３８、３９が収納されている。主軸６には回転子３６が挿入され、ナット４０により固定されている。回転子３６の外周には、固定子４１が取付けネジ４２により金属製フランジ８に固定されている。固定子４１の上面にはモータカバー４３が固定子４１に取付けられている。

主軸６には回転ドラム５を取付けるためのフランジ４５が嵌合固定されている。固定子４１の内径と回転子３６の外径との間隙は本実施例では０.６〜１ｍｍ程度なので、結露水等で容易に固定子４１と回転子３６は電気的に接続される虞がある。
そこで、主軸６との電気絶縁としては回転子３６で行われている。

図３は、固定子４１の第４図Ａ−Ａ縦断面図である。
分割固定子鉄心４６の外周に固定子フランジ４７が嵌合されている。分割固定子鉄心４６の端面は端面支持部４８により軸方向の位置が決められている。端面支持部４８の長さは継鉄４９の幅と同等かそれより若干短い状態で分割固定子鉄心４６の端面に接触している。端面支持部４８は継鉄４９より長くなると歯部５０の巻線収納部分が少なくなるので同等かそれより若干短くしている。分割固定子鉄心４６は薄い板厚の電磁鋼板が積層された構造ゆえに外周を強く押えると端面側に変形が及ぶので、端面支持部４８の長さを長くして、分割固定子鉄心４６の端面を押えることにより剛性を上げている。固定子フランジ４７の端面支持部４８と分割固定子鉄心４６の端面における嵌合部分を継鉄４９までとすることにより、外形側に印加された荷重により端面部の変形を防止することができるので分割固定子鉄心４６の剛性を上げることができる。

固定子フランジ４７が嵌合された分割固定子鉄心４６は合成樹脂５１により、端面支持部４８、継鉄４９及び歯部５０を一体に樹脂モールドして巻線５２を収納する電気絶縁構造を形成している。巻線５２は合成樹脂５１により電気絶縁された歯部５０に巻かれている。分割固定子鉄心４６単体における真円度は分割した部分での剛性が小さいので変形し易く精度を維持することは困難である。このため、固定子フランジ４７を分割固定鉄心４６に嵌合すると、固定子フランジ４７の精度にならうので固定子フランジ４７の精度を上げることにより、精度と剛性を上げた状態で樹脂モールドすることができる。したがって、歯部５０が多く、精度を有する分割固定子鉄心４６の成形には固定子フランジ４７を用いることは好適である。ホールＩＣホルダ４４は回転子３６の磁極位置を検知するため固定子４１の内径を臨むように取付けられている。

図４は、ホールＩＣホルダ４４を固定子４１に取付けた正面図である。
固定子４１の外周にはホールＩＣホルダ４４の取付けボス５３が二箇所設けられており、ホールＩＣホルダ４４の取付け穴５４（図示せず）と嵌合して、取付けネジ５５により固定されている。また、２箇所設けられた取付けボス５３の内一個所については、その両側に第一の位置決め突起部５６が設けられ、ホールＩＣホルダ４４の第一の位置決め穴部５７と嵌合して第一の位置決め部を構成している。第一の位置決め突起部５６は一個の取付けボス５３と同心円上で円周方向に沿って配置され、緩やかなテーパの円錐形状で構成されている。

第一の位置決め突起部５６を二箇所設けることにより位置は一義的に決定されるが、ホールＩＣホルダ４４に設けられた第一の位置決め穴部５７と第一の位置決め突起部５６は作業性をよくするため隙間嵌めとなっているので誤差が発生する。この誤差を最小限にするため、第一の位置決め部から距離をおいて歯部５０の先端近傍に第二の位置決め部を設けることにより誤差を少なくすることができる。また、ホールＩＣホルダの固定時には、取付け部はネジ等で行うため大きな荷重が加わるが、ホールＩＣホルダの取付け部と位置決め部を分離して配置することにより、分離している位置決め部には直接荷重がかからず、しかも、軸心方向には第一の位置決め部と第二の位置決め部が距離をおいて配置されているのでホールＩＣホルダを精度よく固定子に取付けができる。

図５は、図４の裏面図である。
固定子フランジ４７に分割固定子鉄心４６を嵌合して樹脂モールド時に巻線５２の絶縁物５８、電源供給コネクタ５９及び三相短絡コネクタ６０が合成樹脂で成形されている。
また、固定子４１を金属製フランジ８から絶縁するため、固定子取付け部６１も合成樹脂５１で成形されている。

図６は、図４におけるホールＩＣホルダ４４を除去した図である。
固定子４１には、ホールＩＣホルダ４４を取付けるための取付けボス５３が、外周側、かつ同一円周上に二箇所設けられ、この取付けボスの内一箇所は、その両側には第一の位置決め突起５６が、前記取付けボス５３と同一円周上に設けられている。これらは、樹脂モールド時に一緒に形成される。

図７は、第６図に示される取付けボス５３近傍の部分拡大図である。
ホールＩＣホルダ４４を取付ける取付けボス５３は同一円周上に二個所設けられ、当該取付けボス５３の内の一個には、その両側、かつ、歯部５０の中心線上の基部に、第一の位置決め突起５６各々が当該取付けボス５３を挟んで対称に設けられている。
当該第一の位置決め突起５６がその基部に設けられた各々の歯部５０の先端には爪部６２が成形されている。さらに、歯部５０の先端付近には、歯部５０の絶縁物５８を構成する鍔部６４が形成されて、隣接する歯部５０間先端部に開口部６３が形成されている。
第一の位置決め突起５６は各々歯部５０の中心線上に位置させて対称形を維持して、円周方向リブ６５、半径方向リブ６６により樹脂モールド時のヒケや収縮のよる倒れ防止を行い精度よく成形されている。

図８は、第一の位置決め突起５６と爪部６２を結ぶ線、図７のＢ−Ｂ線での断面図を示す。
爪部６２は分割固定子鉄心４６の歯部５０先端より固定子中心側に位置し、その端面部より離れた位置に設けられている。
このように分割固定子鉄心４６の端面から離すことにより回転子３６と干渉しないでホールＩＣホルダ４４を爪部６２で抜け止めを行うことができる。

図９は、ホールＩＣホルダ４４の表側からみた正面図である。
ホールＩＣ基板（図示せず）を収納する凹部６７、固定子４１に設けられた爪部６２が固定される爪部固定部６８が設けられている。また、取付け穴５４は間隔をおいて二箇所設けられ、当該取付け穴５４の両側には第一の位置決め穴５７が設けられている。
ホールＩＣ基板に搭載する磁極検知用のホールＩＣの間隔は、電気角度で１２０度に配置すると極数が５６で内径寸法が２０９ｍｍなので約７．８ｍｍとなり、間隔が狭くなるので部品配置がしづらくなる。
そこで、電気角度１２０度の２〜３倍とすることにより間隔を広げて配置しやすくしている。あまり広げるとホールＩＣホルダ４４の大きさが大きくなり材料コストが増加する。

図１０は、ホールＩＣホルダ４４の裏面側正面図である。
固定子４１の開口部６３に嵌合する第二の位置決め突起６９と鍔部６４のストッパー７０が設けられ、当該開口部６３と突起６９及びストッパー７０により第二の位置決め部を構成している。

図１１は、第二の位置決め部の一部を構成する突起６９とストッパー７０の部分断面図である。
第二の位置決め突起６９は固定子４１の積厚方向に突き出ている。また、第一の位置決め穴部５７は、間隙を小さくするため円筒状形状として第一の位置決め突起５６の円錐形状と嵌合するようにしている。これにより、嵌合により間隙が小さくなりガタ分を少なく精度を向上することができる。
また、突起６９の形状を、その基部側から先端に向けて徐々に狭くなるようなテーパーを付けた形状にしても良い。

図１２は、第二の位置決め部の部分図である。
ホールＩＣホルダ４４を固定子４１に取付けたときは第二の位置決め部は歯部５０の絶縁物５８を構成している鍔部６４により形成される開口部６３に第二の位置決め突起６９が嵌合して、軸心方向の位置決めをする。積厚方向の位置決めは固定子４１の鍔部６４がホールＩＣホルダ４４のストッパー７０に突当り行われる。
第二の位置決め部は開口部６３と、当該開口部６３と勘合する第二の位置決め突起６９及びストッパー７０により構成されているので精度よく位置決めができ、さらに、先端部には内径から離れたところに固定爪６２が形成されており、ホールＩＣホルダ４４に設けられた嵌合穴６８で固定されるものであるから、回転ドラム５の脱水時のアンバランスによる振動や輸送時の落下による衝撃に対して、ホールＩＣホルダが振動により異音を発生したり、変形したりしないように爪部６２により固定して防止を図ることができる。

以上の実施例によると以下の効果を有する。
従来の様に、ホールＩＣホルダ４４の取付け精度を上げるため、１箇所の位置決め部のみで精度を上げようとすると嵌合部は圧入にして間隙を無くさなければならず組立の作業性の低下と部品寸法の精度を大幅に上げなければならなかった。
しかしながら、本発明によれば、第一の位置決め部に対して、できるだけ距離を離した位置である歯部５０の先端近傍に第二の位置決め部を設けることによりホールＩＣホルダ４４の中心方向の位置決め誤差を少なくすることができる。

また、軸方向に第二の位置決め突起６９を設けて開口部６３に嵌合することにより回転子３６との干渉させることなくホールＩＣホルダ４４を位置決めすることができる。
第二の位置決め部は、歯部５０の内径側の先端部近傍に設けており、ホールＩＣホルダ４４に設けられた第二の位置決め突起６９と樹脂モールドにより形成した歯部５０の絶縁物５８の一部である鍔部６４で構成される開口部６３に嵌合して、軸心方向の位置決めをして第二の位置決め部を構成し、開口部６３は軸方向に長く寸法を取れるので、ホールＩＣホルダ４４の第二の位置決め突起６９を緩やかなテーパーにして軸心方向に対して精度よく位置決めを行うことができる。

磁極位置検出用ホールＩＣを備えた駆動用モータならば、その技術分野如何に関わらず適用できるものである。

本発明の実施例に係るもので、ドラム式洗濯乾燥機の縦断面図。本発明の実施例に係るもので、外槽４に駆動部組３１が取付けられている部分縦断面図。本発明の実施例に係るもので、固定子４１の第４図Ａ−Ａ線縦断面図。本発明の実施例に係るもので、ホールＩＣホルダ４４を固定子４１に取付けた正面図。本発明の実施に係るもので、図４の裏面図で、樹脂モールドした固定子４１の正面図。本発明の実施に係るもので、図４におけるホールＩＣホルダを除去し、樹脂モールドされた固定子４１の正面図。本発明の実施に係るもので、第６図の取付けボス５３近傍の部分拡大図。本発明の実施に係るもので、第一の位置決めボス５６と爪部６２を結ぶ直線、図７のＢ−Ｂ線での断面図。本発明の実施に係るもので、ホールＩＣホルダ４４の表側からみた正面図。本発明の実施に係るもので、ホールＩＣホルダ４４の裏面側正面図。本発明の実施に係るもので、第二の位置決め部、図１０のＧ−Ｇ線の部分断面図。本発明の実施に係るもので、第二の位置決め部を、図４のＣ方向から見た図。

符号の説明

１…外枠
２…ベース部
３…蓋体
４…外槽
５…回転ドラム
６…主軸
７…駆動用モータ
８…金属製フランジ
９…洗濯物
１０…脱水穴
１１…流体バランサー
１２…ベローズ
１３…サスペンション
１４、１５…引きバネ
１６…排水ホース
１７７…取付け脚
１８…給水ホース
１９…給水電磁弁
２０…注水ホース
２１…洗剤トレー
２２…フレキシブルホース
２３…リフター
２４…排水弁
２５…送風ファン
２６…乾燥フィルタ
２７…ヒータ
２８…噴出口
２９…除湿装置
３０…通風路
３１…駆動部組
３２…回転ドラム側ボス部
３３…ウォータシール
３４…外槽ボス部
３５…取付けネジ
３６…回転子
３７…駆動用モータ側ボス部
３８、３９…軸受
４０…ナット
４１…固定子
４２…取付けネジ
４３…モータカバー
４４…ホールＩＣホルダ
４５…フランジ
４６…分割固定子鉄心
４７…固定子フランジ
４８…端面支持部
４９…継鉄
５０…歯部
５１…合成樹脂
５２…巻線
５３…取付けボス
５４…取付け穴
５５…取付けネジ
５６…第一の位置決め突起
５７…第一の位置決め穴
５８…絶縁物
５９…電源供給コネクタ
６０…三相短絡コネクタ
６１…固定子取付け部
６２…爪部
６３…開口部
６４…鍔部
６５…円周方向リブ
６６…半径方向リブ
６７…凹部
６８…爪部固定部
６９…第二の位置決め突起
７０…ストッパー。

Claims

磁極位置検出用ホールＩＣがホールＩＣホルダを介して取り付けられた駆動用モータにおいて、
前記ホールＩＣホルダが、固定子鉄心の外周側の継鉄に形成された、取付手段及び第１の位置決め手段と、固定子鉄心の内周側の歯部先端近傍に軸心方向の位置決めとして設けられた第２の位置決め手段と、により取付けられ、
前記第２の位置決め手段が、前記固定子鉄心の内周側の歯部先端近傍に設けた爪部と、当該爪部と嵌合するホールＩＣホルダの嵌合部と、からなる
ことを特徴とする駆動用モータ。
請求項１において、
前記第２の位置決め手段が、前記固定子鉄心の内周側の歯部先端近傍に設けた爪部と、当該爪部と嵌合するホールＩＣホルダの嵌合部と、前記固定子鉄心の隣接する歯部先端間隙の幅、かつ、当該間隙位置に合致するホールＩＣホルダの突起と、からなる
ことを特徴とする駆動用モータ。
請求項２において、
前記突起が、ＩＣホルダ基部から先端に向かうに従ってその幅が狭くなるテーパーが付されていることを特徴とする駆動用モータ。
請求項１乃至３における駆動用モータが、洗濯機の回転ドラムを駆動する洗濯機の駆動用モータ。