JP2015065789A - ブラシレスモータおよびそれを備えた洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の位置検出用磁石を備えたブラシレスモータの構成では、ロータが高速回転する場合、遠心力で位置検出用磁石が割れ飛散したり、また位置検出用磁石を接着した場合に、接着剤の量によってはアンバランスの原因となる場合があった。
【解決手段】位置検出用磁石ケースは板状の磁性材料で構成され、当該位置検出用磁石ケースの外周側はモータ軸方向に曲げられ、当該位置検出用磁石ケースの内側に突起を複数設け、前記位置検出用磁石は、前記位置検出用磁石ケースの外周側と前記突起の間に配設され、前記突起を前記位置検出用磁石側に曲げて前記位置検出用磁石を固定した。
【選択図】図２

Description

本発明はドラム式洗濯機用に最適なブラシレスモータに関するものである。

従来、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラムを有し、モータの動力をベルトおよびプーリーを介して回転ドラムに伝達する形態のドラム式洗濯機において、そのモータとしてブラシ付モータ（例えば、特許文献１参照）や、インダクションモータ（例えば、特許文献２参照）が用いられていた。

具体的には、従来のドラム式洗濯機は、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラムを回転自在に支持した水槽の背面に、回転ドラムにドラム回転軸を介して動力を伝達するプーリーと、ベルトを介してプーリーに動力を伝達するモータを備えている。このモータは、通常、水槽の下方に固定される。

このモータは、ステータの内側に、出力側ブラケットと反出力側ブラケットで回転自在に支持されたロータから成っている。ロータはロータコアと、ロータコアの内部にダイキャストによって形成されたアルミバーと、ロータコアの軸方向両端部にダイキャストによって形成されたエンドリングと、モータ軸およびモータプーリーとから成り、位置検出用磁石を必要としないインダクションモータが一般的である。

また、ドラム式洗濯機において、高効率化などを図るためにブラシレスモータを採用した場合、ロータの位置をセンサ信号により検出する位置検出手段が必要となる。従来のブラシレスモータでは、位置検出用磁石を直接軸に固定する構成や、軸に固定されるボスに位置検出用磁石を一体成型する構成などが知られている。

特開２００９−７８０５６号公報 特開２００９−２９７１２３号公報

しかしながら、従来の位置検出用磁石を備えたブラシレスモータの構成では、ロータが高速回転する場合、遠心力で位置検出用磁石が割れ、飛散する可能性も有る。

また、位置検出用磁石を位置検出用磁石ケースに接着した場合でも、接着剤の量によってはアンバランスの原因となる場合もある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、位置検出用磁石の飛散を防止し、かつ、接着剤の量によるアンバランスを抑制し、低騒音、低コスト、高効率なブラシレスモータを提供することを目的とする。

本発明のブラシレスモータは、巻線絶縁物を介して巻線を巻装したステーターコアを含むステータと、前記ステータの内側に配置されるロータコアと前記ローターコアの中央を貫通するモータ軸とを含むロータと、前記モータ軸に固定される、環状の位置検出用磁石を備えた位置検出用磁石ケースと、前記モータ軸を回転自在に支持する軸受を含むブラシ
レスモータである。

そして、前記位置検出用磁石ケースは板状の磁性材料で構成され、当該位置検出用磁石ケースの外周側は前記モータ軸方向に曲げられ、当該位置検出用磁石ケースの内側に突起を複数設け、前記位置検出用磁石は、前記位置検出用磁石ケースの外周側と前記突起の間に配設され、前記突起を前記位置検出用磁石側に曲げて前記位置検出用磁石を固定したことを特徴とする。

このような構成により、高速回転する場合においても、前記位置検出用磁石は、前記位置検出用磁石ケースの前記外周により保持され、位置検出用磁石の飛散の懸念がなくなり、前記突起を曲げることにより前記位置検出用磁石が保持されるため、接着剤を必要としないため、接着剤の量によるアンバランスを抑制した、低騒音、低コスト、高効率な洗濯機用ブラシレスモータを提供することができる。

また、位置検出用磁石内径側に傾斜部を設け、突起を位置検出用磁石側に曲げることによって固定することが望ましい。これにより、位置検出用磁石を位置検出用磁石ケースに確実に押し当てることができる。

また、位置検出用磁石ケースの突起の内側に、凹み部を設けることが望ましい。これにより、突起をより小さな力で曲げることが可能となるほか、凹み部の位置を調整することで、位置検出用磁石内径に設けた傾斜に合わせて突起を曲げることができ、位置検出用磁石内径の傾斜部と突起が面で接触し、位置検出用磁石の保持力を増すことができる。

また、突起の内径側にバリ押さえ加工を施すことで、突起を曲げる際のバリ屑の発生を抑制することも可能である。このような構成により、前記突起を前記位置検出用磁石内径の傾斜に合わせた治具で、モータの軸方向から押し当て曲げる際に突起と治具が擦れることにより発生するバリ屑を抑制でき、治具の磨耗速度も遅くすることができる。

また、ステータ側を樹脂モールド成型することも可能である。このような構成により、電流が通電される巻線に水が掛からない構造となるために、トラッキングなどによる発煙・発火といった不安全事象が発生することが無くなる。更には、鉄材で構成されるステータコアの錆が発生せず、錆による特性劣化の懸念が無くなり、信頼性の高い洗濯機用ブラシレスモータが提供される。

以上のように本発明によれば、高速回転する場合においても、位置検出用磁石は、位置検出用磁石の飛散の懸念がなくなり、また接着剤を必要としないため、接着剤の量によるアンバランスを抑制した、低騒音、低コスト、高効率なブラシレスモータを提供することができる。

本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータを搭載したドラム式洗濯機の概略図 本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの概略断面図 同ブラシレスモータのモータ巻線組立品の斜視図 同ブラシレスモータのロータの構成図 同ブラシレスモータのロータコア部分の断面図 同ブラシレスモータの位置検出用磁石および位置検出用ケース部分の断面図 同ブラシレスモータの位置検出用磁石および他の位置検出用ケース部分の断面図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの概略断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータを搭載したドラム式洗濯機の概略断面図である。図１に示すように、ドラム式洗濯機１０は、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラム１１を回転自在に支持した水槽１２の背面に、回転ドラム１１にドラム回転軸１３を介して動力を伝達するプーリー１４と、ベルト１５を介してプーリー１４に動力を伝達するモータ２０を備えている。通常、モータ２０は水槽１２の下方に固定されている。

図２は本発明の実施の形態１における永久磁石ブラシレスモータの概略断面図である。モータ２０は、ドラム式洗濯機１０の水槽１２に固定されるステータ３０と、ステータ３０に対して回転自在に保持されたロータ４０とから成る。ステータ３０は、通常薄い鉄板を積層して構成されるステータコア３１と、巻線絶縁材３２を介して前記ステータコア３１に巻回された巻線３３と、ステータコア３１および軸受３５を保持して水槽１２に固定されるステータフレーム３８とステータフレーム３８に固定されたセンサ基板８３から成る。

尚、図２では、ステータフレーム３８と一体化された軸受を保持するためのハウジング３８ａを有する構成を示しているが、ステータフレーム３８とハウジング３８ａを別体化することも可能である。

また、ロータ４０は、通常薄い鉄板を積層して構成されるロータコア４１と、ロータコア４１の内部あるいは外周に配設された磁石４２と、板状の磁性材料で構成された位置検出用磁石ケース８２と、位置検出用磁石ケース８２に固定された位置検出用磁石８１と、ロータ４０が発生する動力を回転ドラム１１に伝達するためのモータ軸２３およびモータプーリー２５とから成る。

図３は、図２に示したステータコア３１と巻線絶縁材３２と巻線３３とを組み立てた状態のモータ巻線組立品の斜視図である。図３に示すとおり、巻線絶縁材３２を介してステータコア３１との電気的絶縁を確保した状態で巻線３３が巻回されている。また、巻線３３は、通常Ｕ、Ｖ、Ｗの３相から成り、３相交流電流を通電することによって、ステータコア３１の内周側に回転磁界を発生させる。図２に示した状態は、ステータコア３１の外周側をステータフレーム３８で保持した構成となっている。

図４は、図２に示したロータ４０を示している。ロータコア４１および位置検出用磁石ケース８２には、軸受３５によって回転自在に保持されたモータ軸２３が挿入され、位置検出用磁石８１は位置検出用磁石ケース８２に固定され、モータ軸２３の先端に配設されたモータプーリー２５を介して図１に示した回転ドラム１１に動力を伝達する。

図５は、図４に示したロータコア４１の径方向断面図である。ロータコア４１の中心部にはモータ軸２３が挿入される。また、ロータコア４１には磁石挿入穴４３が配設され、磁石挿入穴４３に磁石４２が挿入される。通常、磁石４２としては、ネオジウム鉄ボロン系などの希土類焼結磁石や、フェライト磁石などが用いられるが、樹脂成形磁石など、他の種類の磁石を用いることも可能である。また、図６においては、ロータコア４１の内部に磁石４２を配設したＩＰＭタイプのロータを示しているが、磁石４２をロータコア４１の外周面に配設したＳＰＭタイプのロータを用いることも可能である。

図６は、図４に示した位置検出用磁石ケース８２と位置検出用磁石ケース８２に固定された位置検出用磁石８１を示している。位置検出用磁石ケース８２には、外周がロータの軸方向に曲げられたケース外周部８２ａと、ケース外周部８２ａより内側に少なくとも２ヶ所以上の突起８２ｂを有し、リング状の位置検出用磁石８１をケース外周部８２ａと突起８２ｂの間に配設し、突起８２ｂを位置検出用磁石８１側に曲げることによって、位置検出用磁石８１が固定される構成となっている。リング状の位置検出用磁石８１の内周側に傾斜部８１ａを設けることで、突起８２ｂを曲げた際に、位置検出用磁石８１は、ケース外周部８２ａに押し当てられ、モータの軸方向にも確実に固定することが可能となる。

本実施の形態１においては、高速回転する場合においても、位置検出用磁石８１は、位置検出用磁石ケース８２の外周により保持されるため、位置検出用磁石８１の飛散の懸念がなくなり、また突起８２ｂにより位置検出用磁石８１が保持され、接着剤等を必要としないため、接着剤の量によるアンバランスを抑制することが可能でとなり、低騒音、低コスト、高効率な洗濯機用ブラシレスモータを実現することができる。

さらに、リング状の位置検出用磁石８１を採用することで軽量化がはかれ、イナーシャを小さくすることが可能となり、洗濯機などの反転駆動や高速回転に対しも、位置検出用磁石８１にかかる力を小さくすることができる。

また、位置検出用磁石ケース８２が、板状の磁性材料で構成されることにより、位置検出用磁石８１の磁路も兼ねることができ、位置検出用磁石８１の量は少量で構成できる。

なお、突起８２ｂには図７に示すように、凹み部８２ｃを設けても良い。折り曲げ治具９０の傾斜９１を突起８２ｂに押し当てることで、位置検出用磁石８１の内径側の形状に沿って突起８２ｂを曲げることがより容易となり、突起８２ｂと位置検出用磁石８１の接触面積が大きくなることで、位置検出用磁石８１の固定力を向上させることが可能となる。

また、突起８２ｂ端面の内径側にバリ押さえ加工を施しても良い。突起８２ｂが曲げられる際、突起８２ｂ端面の内径側のバリが折り曲げ治具９０の先端部に引っかかることを抑えられ、確実に突起８２ｂを曲げることが可能となる。さらに、折り曲げ治具９０の傾斜９１と突起８２ｂ端面の内径側のバリが擦れることによる屑の発生を抑えることが可能となる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る永久磁石ブラシレスモータの概略断面図である。尚、図８に示した永久磁石ブラシレスモータにおいても、上記実施の形態１と同様に、図１に示すようにドラム式洗濯機へ固定される。

図８に示すとおり、モータ２０は、ドラム式洗濯機１０の水槽１２に固定されるステータ３０と、ステータ３０に対して回転自在に保持されたロータ４０とから成る。ステータ３０は、通常薄い鉄板を積層して構成されるステータコア３１と、巻線絶縁材３２を介してステータコア３１に巻回された巻線３３と、ステータコア３１と巻線絶縁材３２と巻線３３とを内包したステータ樹脂モールド３４と、軸受３５を保持するためのハウジング３６とステータ樹脂モールド３４に固定されるセンサ基板８３とから成る。

また、ロータ４０は、通常薄い鉄板を積層して構成されるロータコア４１と、ロータコア４１の内部あるいは外周に配設された磁石４２と、板状の磁性材料で構成された位置検出用磁石ケース８２と、位置検出用磁石ケース８２に固定された位置検出用磁石８１と、
ロータ４０が発生する動力を回転ドラム１１に伝達するためのモータ軸２３およびモータプーリー２５とから成る。尚、ステータコア３１、巻線絶縁材３２、巻線３３の構成については、図３と同様であるため、詳細の説明は割愛する。

ロータ４０の構造は、上記実施の形態１で示した図４と同一であり、従って、高効率な洗濯機用ブラシレスモータを実現することができることは言うまでもない。

本実施の形態２においては、上記ロータ４０に位置検出用磁石ケース８２を備え、位置検出用磁石８１を固定することに加えて、ステータ３０における、少なくともステータコア３１の内周側（ギャップ面３７）を除く部分と、巻線絶縁材３２と、巻線３３とをステータ樹脂モールド３４に内包し、外部空間即ち空気部分との接触を無くした構成となっている。

以上に示した本発明の実施の形態２に係る永久磁石ブラシレスモータにおいては、図８および図３からも分かるとおり、電流が通電される巻線３３が、ステータ樹脂モールド３４に内包されて水が掛からない構造となるために、トラッキングなどによる発煙・発火といった不安全事象が発生することが無くなる。

また、ステータコア３１も巻線３３と同様にステータ樹脂モールド３４に内包されることから、ロータコア４１が常に対向して回転するギャップ面３７を除けば、ステータコア３１の錆による特性劣化の懸念が無くなる。

従って、ロータ４０の構成によって、位置検出用磁石の飛散の懸念がなくなり、接着剤を必要としないため、接着剤の量によるアンバランスを抑制した、低騒音、低コスト、高効率な洗濯機用ブラシレスモータを実現することができることは明らかであり、ステータ３０の樹脂モールドによって、更に信頼性を向上することが可能となる。

以上のように、本発明に係るブラシレスモータは、位置検出用磁石の飛散防止および接着剤の量によるアンバランスを抑制可能であり、特に特にベルトを介して動力を伝達する形態のドラム式洗濯機に適用可能である。その他、モータが高速回転する家電製品などにおいて、高信頼性、低消費電力、低騒音を求める場合に適している。

１０ ドラム式洗濯機
２３ モータ軸
３０ ステータ
３１ ステータコア
３２ 巻線絶縁材
３３ 巻線
３４ ステータ樹脂モールド
３５ 軸受
３８ ステータフレーム
４０ ロータ
４１ ロータコア
４２ 磁石
８１ 位置検出用磁石
８１ａ 傾斜部
８２ 位置検出用磁石ケース
８２ａ ケース外周部
８２ｂ 突起
８２ｃ 凹み部
８３ センサ基板
９０ 折り曲げ治具

Claims (6)

1. 巻線絶縁物を介して巻線を巻装したステータコアを含むステータと、
   前記ステータの内側に配置されるロータコアと前記ロータコアの中央を貫通するモータ軸とを含むロータと、
   前記モータ軸に固定される、環状の位置検出用磁石を備えた位置検出用磁石ケースと、
   前記モータ軸を回転自在に支持する軸受を含むブラシレスモータであって、
   前記位置検出用磁石ケースは板状の磁性材料で構成され、当該位置検出用磁石ケースの外周側は前記モータ軸方向に曲げられ、当該位置検出用磁石ケースの内側に突起を複数設け、
   前記位置検出用磁石は、前記位置検出用磁石ケースの外周側と前記突起の間に配設され、前記突起を前記位置検出用磁石側に曲げて前記位置検出用磁石を固定したことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記位置検出用磁石の内側面に、外周方向に向かう傾斜部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記突起の位置検出用磁石側に、凹み部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記突起に、バリ押さえ加工を施したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
5. 前記ステータコアと、前記巻線と、前記巻線絶縁物を樹脂材料でモールドしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のブラシレスモータを備えた洗濯機。

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