JP5288064B1

JP5288064B1 - モータ

Info

Publication number: JP5288064B1
Application number: JP2012548256A
Authority: JP
Inventors: 裕一郎田代; 英治檜脇
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: EP2863515A4; EP2863515A1; US9698648B2; CN104428978A; JPWO2013186813A1; US20150155755A1; WO2013186813A1; EP2863515B1; CN104428978B

Abstract

樹脂モールド体の外周面に形成された軸方向に延びる凹部と凸部のうち凹部を巻線から外周方向に伸延した部分に配設する。さらに、樹脂モールド体における軸方向端面に形成された径方向に延びる凹部と凸部のうち凹部を巻線から軸方向に伸延した部分に配設する。

Description

本発明は洗濯機などに用いられるモータに関する。

従来、鉛直方向に回転の軸心を有し、モータの動力をベルト、プーリー、ギアを介して洗濯兼脱水槽や攪拌翼に伝達する形態の洗濯機においては、ステータを樹脂モールド体にてモールド成形したモータが使用される場合が多い（例えば、特許文献１参照）。

図７は、従来の洗濯機の概略構造を示す断面図である。図７に示すように、従来の洗濯機４０は、洗濯兼脱水槽４１と、洗濯兼脱水槽４１の底面に配設された攪拌翼４２と、洗濯兼脱水槽４１および攪拌翼４２外側に配設された水槽４３とを有している。水槽４３の底面には、クラッチ装置４４が取り付けられている。モータ４５とクラッチ装置４４とをベルト４６によって連結することで、モータ４５の回転力をクラッチ装置４４を介して攪拌翼４２や洗濯兼脱水槽４１に伝達する。ここで、クラッチ装置４４は、モータ４５の回転力を、洗濯時には攪拌翼４２に伝達し、脱水時には洗濯兼脱水槽４１に伝達するように切り替える。

次に図８を用いて、上記従来の洗濯機４０に使用されるモータ４５の構造について説明する。

図８は、従来の洗濯機に使用されるモータの概略外観形状を示す斜視図である。モータ４５の外殻は樹脂モールド体５４で形成され、図７に示した水槽４３の底面へは、樹脂モールド体５４と一体成形された固定部５５を介して固定される。また、樹脂モールド体５４には、モータ４５に給電するための電源端子５６が配設され、電源端子５６に給電されることでモータ回転軸６４が回転する。通常、モータ回転軸６４へは、プーリー（図示せず）を取り付け、図７に示したベルト４６を介してクラッチ装置４４へ回転力が伝達される。

この種のモータにおいては、モータの温度上昇値の低減、効率の向上、コストの低減が求められる。上記従来のモータ４５において、温度上昇値の低減、効率の向上といった性能向上を行う場合、放熱性能の向上が有効である。このため、モータ４５の軸方向長さの増加、径方向寸法の増加によりモータ効率の向上と共に放熱面積の向上を図っていた。

また、モータの寸法増加を抑制しながらモータの放熱性能を向上し、性能向上を図る構造が開示されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。

しかしながら、軸方向長さの増加、径方向寸法の増加によって、放熱性能向上を図る場合、モータ４５の体積が増加することから、コストは増加する。更には、図７に示した洗濯機４０の底面における寸法の制約及びクラッチ装置４４と水槽４１による寸法の制約の範囲内でのみモータ４５の寸法が変更可能となるため、モータ４５の性能向上に限界があった。

一方、特許文献２及び特許文献３に開示されている構造を用いた場合は、前述のモータ軸方向長さ及び径方向寸法の増加のみを行う場合に比べてコストの増加、寸法の制約が少ない。しかしながら、軸方向端面のみに樹脂モールド体の凹凸形状を設けただけの構造であるため、更なる性能の向上を図るためには、凸部の高さを増加させてさらに放熱面積を大きくしなければならない。従って、前述の寸法制約の範囲内では、放熱性能向上に限界がある。

特開２００４−３２０９９１号公報特開２００８−１９４２６４号公報特許第４３３９９００号公報

本発明のモータは、略環状のヨークとヨークから内周側へ径方向に延びるティースとからなるステータコアのヨークに絶縁物を介して径方向に巻線を巻回し、ステータコア、絶縁物、巻線を樹脂モールド体によってモールド成形したステータと、ステータの内周側に空隙を介して回転自在に保持されたロータコアと、ロータコアの中央に挿入されたモータ回転軸とを具備したロータと、を有する。モータの外殻を形成する樹脂モールド体における外周面に、径方向に突出する凸部を軸方向に延ばして外周面凸部とするとともに外周面を凹部として外周面凹部とし、かつ、外周面凹部と外周面凸部とを交互に形成し、巻線から外周方向に伸延した部分の樹脂モールド体の外周面に外周面凹部を配設し、回転軸の軸心に対して、ティースと同一角度位置に外周面凸部を有した。

これによって、モータの寸法を軸方向に増大させることなく、またステータコアの変更無しで、樹脂モールド体の形状のみを変更することによって、放熱面積を増大させつつ、発熱源である巻線からの放熱性を十分に確保することができ、放熱性能を向上することが可能となる。

図１は本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの概略外観形状を示す斜視図である。図２は本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの概略構造を示す断面図である。図３は本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの巻線形態を示す図である。図４は本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの樹脂モールド体の凹部と巻線との位置関係を示す図である。図５は本発明の実施の形態２における洗濯機用モータの概略外観形状を示す斜視図である。図６は本発明の実施の形態２における洗濯機用モータの樹脂モールド体の凹部と巻線との位置関係を示す図である。図７は従来の洗濯機の概略構造を示す断面図である。図８は従来の洗濯機用モータの概略外観形状を示す斜視図である。

以下、本発明のモータに係る実施の形態について、図面に基づき説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、実施の形態で開示された内容ではなく、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解されるべきである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの概略外観形状を示す斜視図である。尚、洗濯機の構造や、モータの洗濯機への固定構造、回転力の伝達方法は図７に示した従来の洗濯機と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１において、モータ１００の外殻は樹脂モールド体１４で形成され、洗濯機へモータ１００を固定するための固定部１５と一体成形されている。また、樹脂モールド体１４には、モータ１００に給電するための電源端子１６が配設され、電源端子１６に給電することでモータ回転軸２４が回転する。通常、モータ回転軸２４へは、プーリー（図示せず）が取り付けられ、図７に示したベルト４６を介してクラッチ装置４４へ回転力が伝達される。樹脂モールド体１４の外周面には、放熱性能を向上させるために、軸方向に延びる外周面凹部１４ａと外周面凸部１４ｂとが交互に形成されている。この外周面凹部１４ａと外周面凸部１４ｂは、樹脂モールド体１４の全周に亘って形成することも可能だが、図１に示すように、モータ１００に対する寸法の制約や、固定部１５、電源端子１６の位置や形状によって、配設する個数を調整することができる。

図２は、本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの概略構造を示す断面図である。図２において、モータ１００は、ステータ１０と、ステータ１０に対して回転自在に保持されたロータ２０とから成る。ステータ１０は、薄い鉄板を積層したステータコア１１と、ステータコア１１に径方向に巻回された巻線１３と、ステータコア１１と巻線１３とを電気的に絶縁する絶縁物１２と、これらステータコア１１、絶縁物１２、巻線１３を樹脂にて封止している樹脂モールド体１４とから成る。また、図１にも示した通り、樹脂モールド体１４は、洗濯機にモータ１００を固定するための固定部１５を有している。

ロータ２０は、薄い鉄板を積層したロータコア２１と、二次導体２２を有する。ロータコア２１はステータ１０の内周側に空隙を介して回転自在に保持されている。ロータコア２１に軸方向に貫通するロータスロット内にアルミニウム等の金属導体がダイキャスト等によって挿入されている。二次導体２２は、ロータコア２１の両端面で電気的に接続されている。また、ロータコア２１の中央には、モータ回転軸２４が挿入され、モータ回転軸２４には軸受２３が取り付けられている。

樹脂モールド体１４には、軸受ハウジング３１、３２が固定されている。この軸受ハウジング３１、３２に軸受２３を挿入、固定することによって、ロータ２０は、ステータ１０に対して回転自在に保持される。そして、巻線１３に給電することによって、モータ回転軸２４が回転する。

次に図３及び図４を用いて、巻線１３と樹脂モールド体１４の外周面凹部１４ａ及び外周面凸部１４ｂとの位置関係について詳しく説明する。

図３は、本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの巻線形態を示す図である。図３は、図２のステータコア１１に、絶縁物１２を介して巻線１３を巻回した状態を示している。図３に示すように、ステータコア１１は、略円環状のヨーク１７と、ヨーク１７から内周側へ径方向に延びるティース１８とから成る。図３に示すモータ１００の巻線形態は、一般的にトロイダル巻線方式と呼ばれる巻線形態であり、ステータコア１１の略円環状の部分であるヨーク１７に径方向に巻線１３が巻回されている。この種の巻線形態のモータは、一般的に分布巻と呼ばれる巻線形態のモータに比べてコイルエンド１３ａを小さくすることができるという特徴を有している。一方、コイルエンド１３ａは、モータ回転力を発生しない。同様に、巻線１３のステータコア１１よりも外周側に位置している巻線外周部１３ｂも、モータ回転力を発生しない。即ち、コイルエンド１３ａ及び巻線外周部１３ｂは、銅損による発熱源として作用するだけの部分である。

図４は、本発明の実施の形態１における洗濯機用モータの樹脂モールド体の凹部と巻線との位置関係を示す図である。図４は、図３に示した巻線１３と、樹脂モールド体１４の外周面凹部１４ａ及び外周面凸部１４ｂとの位置関係を示している。図４に示すように、樹脂モールド体１４の外周面には、軸方向に延びる外周面凹部１４ａと外周面凸部１４ｂとが交互に形成されている。外周面凸部１４ｂを配設することによって、樹脂モールド体１４の外周面における表面積を容易に増大することができる。このため、モータ１００の放熱性を高めることが可能となる。更に、巻線外周部１３ｂから外周方向に伸延した部分に外周面凹部１４ａを配設することによって、発熱源である巻線外周部１３ｂと熱が放散される空気層との距離を短くすることができる。これにより、巻線外周部１３ｂから発生する熱を樹脂モールド体１４に籠らせることなく、樹脂モールド体１４の外周面からの放熱性を向上させることが可能となる。

以上のように、樹脂モールド体１４の外周面に、軸方向に延びる外周面凹部１４ａと外周面凸部１４ｂとを交互に形成し、巻線外周部１３ｂから外周方向に伸延した部分に外周面凹部１４ａを配設する。このような構造により、樹脂モールド体１４の外周面からの放熱性を向上させることができる。その結果、簡単な構造かつ低コストで、過大なモータの大型化を伴うことなく、放熱性能を向上することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における洗濯機用モータの概略外観形状を示す斜視図である。尚、実施の形態１と同様に、洗濯機の構造や、モータの洗濯機への固定構造、回転力の伝達方法は、図７に示した従来の洗濯機と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図５において、モータ２００の外殻は樹脂モールド体１４で形成され、洗濯機へモータ２００を固定するための固定部１５と一体成形されている。また、樹脂モールド体１４には、モータ２００に給電するための電源端子１６が配設され、電源端子１６に給電することでモータ回転軸２４が回転する。通常、モータ回転軸２４へは、プーリー（図示せず）を取り付け、図７に示したベルト４６を介してクラッチ装置４４へ回転力を伝達する。樹脂モールド体１４の外周面には、放熱性能を向上させるために、軸方向に延びる外周面凹部１４ａと外周面凸部１４ｂとが交互に形成されている。更に、樹脂モールド体１４の軸方向端面には、放熱性能を向上させるために、径方向に延びる端面凹部１４ｃと端面凸部１４ｄとが交互に形成されている。この端面凹部１４ｃと端面凸部１４ｄは、樹脂モールド体１４の軸方向端面の全周に亘って形成することが望ましいが、配設する個数を少なくしてもよい。図５に示した実施の形態２のモータ２００の構造及び巻線形態は、図２及び図３に示した実施の形態１のモータ１００と同様である。

図６は、本発明の実施の形態２における洗濯機用モータの樹脂モールド体の凹部と巻線との位置関係を示す図である。図６は、樹脂モールド体１４の外周面凹部１４ａ、外周面凸部１４ｂ、端面凹部１４ｃ、端面凸部１４ｄと巻線１３との位置関係を示している。図６に示すように、樹脂モールド体１４の外周面には、軸方向に延びる外周面凹部１４ａと外周面凸部１４ｂとが交互に形成され、樹脂モールド体１４の軸方向端面には、径方向に伸びる端面凹部１４ｃと端面凸部１４ｄとが交互に形成されている。外周面凹部１４ａ及び外周面凸部１４ｂの配置や効果については、実施の形態１に示したものと同様である。実施の形態２では、外周面凸部１４ｂに加えて、端面凸部１４ｄを配設することによって、樹脂モールド体１４の端面における表面積も容易に増大することができる。更に、コイルエンド１３ａから軸方向に伸延した部分に端面凹部１４ｃを配設することによって、発熱源であるコイルエンド１３ａと熱が放散される空気層との距離を短くすることができる。これにより、巻線外周部１３ｂのみならず、コイルエンド１３ａから発生する熱についても樹脂モールド体１４に籠らせることなく、樹脂モールド体１４の外周面及び軸方向端面双方からの放熱性を向上させることが可能となる。

また、樹脂モールド体１４を構成する樹脂材料において、通常使用される樹脂材料の熱伝導率は１．１Ｗ／ｍ・Ｋ程度だが、１．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすれば、巻線外周部１３ｂと外周面凹部１４ａとの間及び、コイルエンド１３ａと端面凹部１４ｃとの間の熱伝導率が向上する。これにより、更に樹脂モールド体１４の内部に熱が籠りにくくなって、放熱性能の向上を図ることができる。

以上のように、樹脂モールド体１４の外周面に、軸方向に延びる外周面凹部１４ａと外周面凸部１４ｂとを交互に形成し、巻線外周部１３ｂから外周方向に伸延した部分に外周面凹部１４ａを配設する。さらに、樹脂モールド体１４の軸方向端面に、径方向に伸びる端面凹部１４ｃと端面凸部１４ｄとを交互に形成し、コイルエンド１３ａから軸方向に伸延した部分に端面凹部１４ｃを配設する。このような構造により、樹脂モールド体１４の外周面及び軸方向端面からの放熱性を向上させる。その結果、簡単な構造かつ低コストで、過大なモータの大型化を伴うことなく、更に放熱性能を向上することができる。また、樹脂モールド体１４を構成する樹脂材料の熱伝導率を１．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすれば、巻線外周部１３ｂと外周面凹部１４ａとの間及び、コイルエンド１３ａと端面凹部１４ｃとの間の熱伝導率が向上する。これにより、更に樹脂モールド体１４の内部に熱が籠りにくくなって、放熱性能の向上を図ることができる。

尚、上記実施の形態においては、ステータ内周にロータを配設したインナーロータ型モータの構造として示しているが、ステータ外周にロータを配設したアウターロータ型や、ステータと軸方向に空隙を介してロータが配設されているアキシャルギャップ型モータなど、他の形態のモータにおいても、ロータに干渉しない部分に、前述の凹部を配設すれば、同様の効果を得ることが可能である。

以上説明したように、本発明のモータは、略環状のヨークとヨークから内周側へ径方向に延びるティースとからなるステータコアのヨークに絶縁物を介して径方向に巻線を巻回し、ステータコア、絶縁物、巻線を樹脂モールド体によってモールド成形したステータと、ステータの内周側に空隙を介して回転自在に保持されたロータコアと、ロータコアの中央に挿入されたモータ回転軸とを具備したロータと、を有する。樹脂モールド体における外周面に、軸方向に延びる凹部と凸部とを交互に形成し、巻線から外周方向に伸延した部分の樹脂モールド体の外周面に凹部を配設する。

これにより、モータの寸法を軸方向に増大させることなく、またステータコアの変更無しで、樹脂モールド体の形状のみを変更することによって、放熱面積を増大させつつ、発熱源である巻線からの放熱性を十分に確保することができ、放熱性能を向上することができる。

また本発明のモータでは、樹脂モールド体における軸方向端面に、径方向に延びる凹部と凸部とを交互に形成し、巻線から軸方向に伸延した部分の樹脂モールド体の軸方向端面に凹部を配設する。

これにより、巻線からの放熱性は十分に確保した状態で、過大にモータの寸法を増大させることなく、放熱面積をより大きくできるため、更に放熱性能に優れたモータを実現することができる。

また本発明のモータでは、樹脂モールド体を構成する樹脂材料において、熱伝導率を１．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上とする。これにより、通常使用される樹脂材料の熱伝導率に比べて、巻線と樹脂モールド体の凹部との間の熱伝導率が向上し、樹脂モールド体の内部に熱が籠りにくくなるため巻線の温度上昇を抑制可能となり、モータの性能向上を図ることができる。

本発明に係るモータは、過大なモータ寸法の増大やコストの増大を伴うことなく放熱性能の向上が可能であり、小型で高性能なモータを提供することができるため、洗濯機に代表される家電製品などにおいて、小型、高性能を求める用途に適している。

１０ステータ
１１ステータコア
１２絶縁物
１３巻線
１３ａコイルエンド
１３ｂ巻線外周部
１４樹脂モールド体
１４ａ外周面凹部
１４ｂ外周面凸部
１４ｃ端面凹部
１４ｄ端面凸部
１５固定部
１６電源端子
１７ヨーク
１８ティース
２０ロータ
２１ロータコア
２２二次導体
２３軸受
２４モータ回転軸
３１，３２軸受ハウジング
１００，２００モータ

Claims

略環状のヨークと前記ヨークから内周側へ径方向に延びるティースとからなるステータコアの前記ヨークに絶縁物を介して径方向に巻線を巻回し、前記ステータコア、前記絶縁物、前記巻線を樹脂モールド体によってモールド成形したステータと、
前記ステータの内周側に空隙を介して回転自在に保持されたロータコアと、前記ロータコアの中央に挿入されたモータ回転軸とを具備したロータと、
を有するモータであって、
前記モータの外殻を形成する前記樹脂モールド体における外周面に、径方向に突出する凸部を軸方向に延ばして外周面凸部とするとともに前記外周面を凹部として外周面凹部とし、かつ、前記外周面凹部と前記外周面凸部とを交互に形成し、
前記巻線から外周方向に伸延した部分の前記樹脂モールド体の外周面に前記外周面凹部を配設し、前記回転軸の軸心に対して、前記ティースと同一角度位置に前記外周面凸部を有したことを特徴としたモータ。
前記樹脂モールド体における軸方向端面に、軸方向に突出する凸部を径方向に延ばして端面凸部とするとともに前記軸方向端面を凹部として端面凹部とし、かつ、前記端面凹部と前記端面凸部とを交互に形成し、前記巻線から軸方向に伸延した部分の前記樹脂モールド体の軸方向端面に前記端面凹部を配設し、
前記外周面凸部と前記端面凸部を、前記回転軸の軸心に対して、同一角度位置に有することを特徴とした請求項１に記載のモータ。
前記樹脂モールド体の外周面から互いに反対方向に向けて延出する一対の固定部をさらに有し、
前記固定部の幅は、前記固定部が延出する方向とは直交する方向において、前記樹脂モールド体の外径寸法よりも小さく形成され、
前記外周面凸部は、前記固定部が延出する方向であって、前記樹脂モールド体の外周面と接する接線よりも内側に先端が位置することを特徴とした請求項１または２に記載のモータ。
前記樹脂モールド体を構成する樹脂材料の熱伝導率が１．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。