(57)【要約】【課題】  洗濯機の多くは家庭内で使用され，近年では夜に洗濯する方も多く低騒音化のニーズが年々高まってきている。騒音発生の要因は様々であるが，電動機に起因する騒音の一つとしては脈動トルクがある。脈動トルクが大きいと電動機から振動が発生しそれが回りの筐体部分に伝搬して騒音となる課題があった。【解決手段】  固定子と，前記固定子に対して回転するように設けられた回転子とからなり，前記回転子は，電磁鋼板の回転子鉄心を積層した回転磁極と，前記回転磁極の両側に配置された永久磁石とを備え，これらを円環状に複数配置して全体を樹脂材で覆うことにより固定され，前記回転磁極および前記永久磁石の内径側に補強部材を介してシャフト連結部材が設けられている回転子であって，前回転磁極は，外径側端部に円周方向に突出する突出部を有している第一の回転子鉄心と外径側端部に突出部を有していない第二の回転子鉄心とを積層して構成した。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と，
前記固定子に対して回転するように設けられた回転子とからなり，
前記回転子は，
電磁鋼板の回転子鉄心を積層した回転磁極と，
前記回転磁極の両側に配置された永久磁石と，を備え，
これらを円環状に複数配置して全体を樹脂材で覆うことにより固定され，
前記回転磁極および前記永久磁石の内径側に補強部材を介してシャフト連結部材が設けられている回転子であって，
前回転磁極は，
外径側端部に円周方向に突出する突出部を有している第一の回転子鉄心と
外径側端部に突出部を有していない第二の回転子鉄心と
を積層して構成したことを特徴とする電動機。
【請求項２】
固定子と，
前記固定子に対して回転する回転子を備え，
前記回転子は永久磁石および回転磁極が放射状に交互に複数配置され円環状となっており，
前記回転磁極は電磁鋼板の回転子鉄心を締結部にて固着積層して構成された電動機において，
前記永久磁石および回転子鉄心は，
略弓型に形成されて，その周方向一端側は凸状の曲面部を有し，周方向他端側は凹状の曲面部を有すると共に，
前記回転子鉄心は  回転子の外周側端部に円周方向に突出する突出部を有している第一の回転子鉄心と，
外周側端部に突出部を有していない第二の回転子鉄心とであり，
前記回転磁極は，
前記第一の回転子鉄心と前記第二の回転子鉄心とを軸方向に交互に積層して構成したことを特徴とする電動機。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動機において，
前記回転磁極は，
前記第一の回転子鉄心を積層した第一のブロックと，
前記第二の回転子鉄心を積層した第二のブロックと，
を回転軸方向に交互に積層して構成したことを特徴とする電動機。
【請求項４】
請求項３記載の電動機において，前記第二のブロックで，前記第一のブロックを挟み込むように回転軸方向に配置したことを特徴とする電動機。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載の電動機を適用したことを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，磁石モータに係わり，これを用いた洗濯機，特にドラム式洗濯乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のドラム式洗濯乾燥機は，回転ドラムの回転軸に磁石モータを直結して駆動する方式（ダイレクトドライブ方式）が主流となってきている。通常，ドラム式洗濯機においては，洗い工程で回転ドラムを低速高トルクで駆動する必要があるため，回転子の永久磁石には平板フェライト磁石や円弧状フェライト磁石を磁化方向が互いに対向するよう複数配置して回転子鉄心へ挿入して，永久磁石から発生する磁束を効率的に利用している。この場合，回転子鉄心の外径側および内径側の鉄部を無くし，空隙を設けることにより永久磁石から発生する磁束をさらに効率的に利用することができる。
【０００３】
洗濯機の多くは家庭内で使用され，近年では夜に洗濯する方も多く低騒音化のニーズが年々高まってきている。騒音発生の要因は様々であるが，電動機に起因する騒音の一つとしては脈動トルクがある。脈動トルクが大きいと電動機から振動が発生しそれが回りの筐体部分に伝搬して騒音となる。
【０００４】
電動機の脈動トルクを低減する方法としては様々な方法が提案されており，例えば固定子におけるティースの内周面と，回転子における磁極鉄心の外周面とを，互いに凸の非同心形状を用いる手法もある。
【０００５】
また，特許文献１のように，回転子の回転軸に垂直な断面における断面形状が回転軸方向で変化することによる，磁気回路設計が異なる領域を回転軸方向に２つ以上設けて，コギングトルクを低減する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８９７０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
脈動トルクが大きいと電動機から振動が発生しそれが回りの筐体部分に伝搬して騒音となる課題があった。更に低騒音化をするためには脈動トルクを低減する必要があり，本発明の目的は脈動トルクが小さい電動機およびこの電動機を適応した洗濯機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電動機は，固定子と，前記固定子に対して回転するように設けられた回転子とからなり，前記回転子は，電磁鋼板の回転子鉄心を積層した回転磁極と，前記回転磁極の両側に配置された永久磁石とを備え，これらを円環状に複数配置して全体を樹脂材で覆うことにより固定され，前記回転磁極および前記永久磁石の内径側に補強部材を介してシャフト連結部材が設けられている回転子であって，前回転磁極は，外径側端部に円周方向に突出する突出部を有している第一の回転子鉄心と外径側端部に突出部を有していない第二の回転子鉄心とを積層して構成するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，運転時の脈動トルクを低減した電動機およびこの電動機を適応した洗濯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に関わるドラム式洗濯乾燥機の概観図である。
【図２】本発明の一実施形態に関わる電動機の回転軸に沿った縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に関わる電動機の径方向部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に関わる回転子鉄心の概観図である。
【図５】本発明の一実施形態に関わる回転磁極の回転子鉄心積層構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に関わる回転子の外周側の外観斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に関わる電動機の脱水時トルク波形図である。
【図８】本発明の一実施形態に関わる電動機の脱水時トルク波形比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に，本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。まず，本実施形態に係るドラム式洗濯機（以下，洗濯乾燥機と称する）の全体構成について説明した後に，このドラム式洗濯機に搭載される電動機について説明する。
【００１２】
図１は，本発明の実施形態に係る洗濯乾燥機の外観斜視図である。
【００１３】
符号４０１は，洗濯乾燥機４００の外郭を構成する略箱状の筐体である。筐体４０１は，この筐体４０１を支持する合成樹脂製のベース４０２の上に取り付けられている。図１においては，洗濯乾燥機４００の筐体４０１の内側の構造を示すために，筐体４０１を構成する上面カバー（不図示），前面カバー（不図示），及び下部前面カバー（不図示）を取り外した様子を示している。なお，図１中，符号４０６は，筐体４０１を構成する側板であり，符号４０７は，背面カバーである。
【００１４】
この洗濯乾燥機４００においては，前面の略中央に設けられた開口４０８を介してドラム４０４内に衣類等の洗濯物の出し入れが行われる。そして，開口４０８は，図示しないヒンジ周りに回動するドア４０３によって開閉可能となっている。
【００１５】
ドラム４０４は，回転可能に支持された有底円筒形状を呈しており，その外周壁及び底壁に通水及び通風のための多数の貫通孔を有している。ドラム４０４の回転軸は，水平又は開口４０８側が高くなるように傾斜している。
【００１６】
外槽４０５は，円筒状に形成され，その同軸上にドラム４０４を内包している。ちなみに，この外槽４０５に内包されるドラム４０４は，洗濯室，脱水室及び乾燥室として機能するようになっている。外槽４０５の前面の開口には，合成樹脂製の図示しない外槽カバーが設けられ，外槽４０５内への貯水を可能としている。外槽４０５の底面には，図示しない排水口が設けられている。
【００１７】
外槽４０５は，下側をベース４０２に固定されたサスペンション４０９（コイルばねとダンパで構成）で防振支持されている。また，外槽４０５の上側は上部補強部材４１０に取り付けた補助ばね（図示せず）で支持されており，この補助ばねは，外槽４０５の前後方向へ倒れを防いている。
【００１８】
このような洗濯乾燥機４００においては，外槽４０５内に洗浄水が貯留され，次に説明する電動機１によってドラム４０４が回転駆動されて洗濯物の洗濯が行われる。また，洗濯乾燥機４００においては，洗濯の終了後に，すすぎ，脱水，及び乾燥を実施する際に電動機１がドラム４０４を回転駆動することとなる。
【００１９】
次に，本実施形態に係る電動機１について更に詳しく説明する。  
図１に示すように，電動機１は，外槽４０５の後側端面の外側中央に配置されている。なお，図１中，電動機１は，その回転軸方向（回転軸の延在方向）から見た当該電動機１の外形（輪郭）がかくれ線（破線）で示されている。このような電動機１の回転軸は，外槽４０５を貫通し，ドラム４０４と結合されている。  
図２は，本発明の実施形態に係る電動機の回転軸に沿った電動機の縦断面図である。  
図２に示すように，電動機１は，外槽４０５（図１参照）の裏底（外槽ベース）側に固定子ベース３００を介してネジ等の締結具（図示省略）により取付けられている。  
固定子ベース３００は，外槽４０５に取り付けられるフランジ部３００ａと，電動機１の回転軸３２０を内蔵する胴部３００ｂとで主に構成されている。  
外槽４０５（図１参照）の底部を貫通する側の胴部３００ｂに設けられるボス部３１０には，その内側にウォータシール３１１が圧入されている。このウォータシール３１１によって，外槽４０５内の洗浄水が電動機１を介して外槽４０５の外側に漏れないようになっている。  
胴部３００ｂの内側には回転軸３２０を回転支持する軸受３１３ａ，３１３ｂが収納されている。  
そして，回転軸３２０は，胴部３００ｂ内を外槽４０５（図１参照）側から離れるように延在し，胴部３００ｂから突出したその回転軸３２０の先端部が，後に詳しく説明する回転子２００に挿入されている。ちなみに，回転軸３２０の先端部には，ねじ部が形成されており，このねじ部に螺合するナット３１４によって，回転子２００は回転軸３２０に取り付けられている。  
また，後記するように，回転子２００の外周側に配置されることとなる固定子１００は，ネジ３１５でフランジ部３００ａに固定されている。  
固定子１００には，回転子２００の磁極位置を検知するための，ホールＩＣホルダ（図示省略）と巻線の発熱を検知するサーマルプロテクタを搭載したサーマルプロテクタホルダ（図示省略）が取付けられている。ちなみに，ホールＩＣホルダは，回転子２００の端面の磁束を検知し極性と位置を検出している。また，サーマルプロテクタホルダは，電動機１が過負荷になったとき，巻線へ通電する電源を遮断するように構成されている。  
回転軸３２０には，ドラム４０４を取付けるためのフランジ３１６が嵌合固定されている。  
図３は，図２のIIIａ−IIIａ部分断面図である。  
図３に示すように，前記の回転軸３２０（図２参照）に固定される回転子２００は，固定子１００の内側に配置されている。  
固定子１００は，固定子コイル１１０が巻装された多数の固定磁極１２０を有し，積層される全ての固定子鉄心の先端部は円周方向に突出している形状１２１となっている。  
回転子２００は，後記する電磁鋼板で作成された第一回転子鉄心と第二回転子鉄心を積層した回転磁極２１０に永久磁石２２０が多数配置されている。 
本実施形態での固定子１００における固定磁極１２０の数は，４２個である。また，本実施形態での回転子２００の永久磁石２２０及び回転磁極２１０の数は，それぞれ５６極である。符号２６０は，所定の金型内で回転子２００をインサート成形する際に，充填される成形樹脂である。  
次に洗濯乾燥機の低騒音化を図るため，現行分析を実施した結果，通電時のトルク脈動が騒音を増加させる主因であることが分かった。すなわち，トルク脈動の低減が低騒音化への近道であると言える。
【００２０】
そこで，トルク脈動低減のため，本発明では現在のトルク脈動を打ち消すように回転磁極２１０端部の位置を調整したものである。図４に回転磁極２１０を構成する，先端の端部が円周方向に突出している形状の第一回転子鉄心２１１と先端の端部が円周方向に突出していない形状の第二回転子鉄心２１２を示す。
【００２１】
第一回転子鉄心２１１と第二回転子鉄心２１２とは，固定子１００と対向する半径方向外側の形状が異なっている。一方の第一回転子鉄心２１１の外径側の端部には，円周方向の両側に突出する突出部２１１ａ，突出部２１１ｂを有している。他方の回転子鉄心２１２の外径側の端部には，円周方向の突出部がない形状２１２ａ，２１２ｂとなっている。
【００２２】
次に図５にトルク脈動を打ち消すように回転磁極２１０を配置した構成する形態をしめす。先端の端部が円周方向に突出している形状の第一回転子鉄心２１１と先端の端部が円周方向に突出していない形状の第二回転子鉄心２１２を図の如く回転軸３２０の軸方向に順番に積層する。
【００２３】
図６は固定子１００側から見た回転子２００の外周側の外観図である。本実施例では，前記第一回転子鉄心２１１を積層した領域と前記第二回転子鉄心２１２を積層した領域を，軸方向に交互に積層して回転磁極２１０を構成している。
【００２４】
図７に脱水時トルク波形図を示す。先端の端部が円周方向に突出している形状の第一回転子鉄心２１１の脈動トルクに対し，先端の端部が円周方向に突出していない形状の第二回転子鉄心２１２の脈動トルクが約１８０°反転させることで互いのトルクを打ち消すことで合成波形のトルク脈動を低減することができる。
【００２５】
図８に脱水時トルク波形比較を示す。回転磁極２１０を積層で構成する電磁鋼板の形状が全て，先端の端部が円周方向に突出している形状の第一回転子鉄心２１１で構成される回転子の脱水運時の脈動トルクに比べ，先端の端部が円周方向に突出している形状の第一回転子鉄心２１１と先端の端部が円周方向に突出していない形状の第二回転子鉄心２１２を法則に従い組み合わせた回転子の脱水運時の脈動トルクが低減されていることが判る。
【００２６】
これら，本発明に係る回転子を使用した電動機を備えることで洗濯乾燥機の低騒音化を図ることができる。
【００２７】
なお，本実施例では永久磁石を使用した回転子としているが，着磁前の磁石要素を使って回転子を形成し，その後に磁石要素に着磁させて永久磁石としてもよい。この場合は，回転子を組み立てるときに磁石要素が磁化されていないので，回転磁極に吸着することがなく，作業性が良いものとすることができる。
【００２８】
以上，本発明に係る回転子を使用した電動機ついて最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明した。なお，本発明の内容は，前記実施例に限定されず，その趣旨を逸脱しない範囲内において適宜改変・変更等することができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２９】
１          電動機
１００      固定子
１１０      固定子コイル
１２０      固定磁極
１２１      固定子鉄心先端部
２００      回転子
２１０      回転磁極
２１１      先端の端部が円周方向に突出している形状の第一回転子鉄心
２１１ａ    第一回転子鉄心先端の端部突出部
２１１ｂ    第一回転子鉄心先端の端部突出部
２１２      先端の端部が円周方向に突出していない形状の第二回転子鉄心
２１２ａ    第二回転子鉄心先端端部
２１１ｂ    第二回転子鉄心先端端部
２２０      永久磁石
２６０      成形樹脂材
３００      固定子ベース
３００ａ    フランジ部
３００ｂ    胴部
３１０      ボス部
３１１      ウォータシール
３１３ａ    軸受
３１３ｂ    軸受
３１４      ナット
３１５      ネジ
３１６      フランジ
３２０      回転軸
４００      洗濯乾燥機
４０１      筐体
４０２      ベース
４０３      ドア
４０４      ドラム
４０５      外槽
４０６      側板
４０７      背面カバー
４０８      開口
４０９      サスペンション
４１０      補強部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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