(57)【要約】【課題】外枠の寸法を変えずに洗濯兼脱水槽の容積の増加、配線作業性の向上及びＤＣブラシレスモータ部品精度の管理手数低減を図る。【解決手段】電流センサーを使用することにより磁極検出用センサーを廃止することにより回転子の磁極を検出している位置センサーが不要になり同時に回転子の磁極検出部の永久磁石部を不要にしＤＣブラシレスモータの高さ方向の低減をした。また、磁極検知用センサーが無いため磁極検知用センサーを固定しているカバーの精度は不要となり、同時に磁極検知用センサーに使用している５本の弱電線が不要となり弱電線が無くなり配線の作業性が向上し管理手数も低減できるようにした。【選択図】  図４
2005021362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯水を溜める外槽内に設置した攪拌翼と、前記洗濯機兼脱水槽及び攪拌翼を回転駆動する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御手段を備え、前記駆動装置は電動機と遊星歯車減速機構とクラッチ機構とを備え、選択的に脱水槽と攪拌翼、攪拌翼のみおよび脱水槽のみを回転させるようにした洗濯機において攪拌翼及び洗濯兼脱水槽を駆動するモータにＤＣブラシレスモータを使用し正弦波駆動電流で制御し、直流回路側に電流センサーを１個またはモータ側に複数個使用することにより磁極検知用センサーを廃止し、回転子に使用しているフェライトマグネットの長さを固定子の積厚と約同等としたことを特徴とする洗濯機及び洗濯乾燥機。
【請求項２】
前記駆動用ＤＣブラシレスモータは回転子を構成する永久磁石を表面磁石方式で構成し、且つ正弦波誘起電圧となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の洗濯機及び洗濯乾燥機。
【請求項３】
前記駆動用ＤＣブラシレスモータは回転子を構成する永久磁石を埋込み磁石方式で構成し、且つ正弦波誘起電圧となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の洗濯機及び洗濯乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯機及び洗濯乾燥機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に従来例を示す洗濯機の部分断面の正面図を示す。攪拌翼１、遊星歯車２、クラッチ部３、モータ部４は縦に直列に配置された構成となっている。このため、外枠６は洗濯兼脱水槽５の大きさで外形寸法が決まり、洗濯兼脱水槽５と駆動部７の高さで高さ方向の寸法が決まる構造となっている。
【０００３】
図２に駆動部７の縦断面図を示す。高さ方向は遊星歯車２、クラッチ部３及びモータ部４の高さで構成され、これらの寸法で外枠６の大きさは決まる。洗濯兼脱水槽５の容積を大きくしようとするとこれらの構成要素の寸法を変更する必要がある。しかしながら、遊星歯車２、クラッチ部３及びモータ部４は一般的に主要素部品のため共通で使用されるので、最初に仕様が決まると寸法が決まるため変更することが困難である。また、モータ部４はＤＣブラシレスモータを使用しているので回転子８に固定されている永久磁石９の極性を検出するためにホールＩＣによる位置検出のための磁極検知用センサー１０がついている。磁極検知用センサー１０はステータ１１の巻線に流す電流により生じる磁界の影響を受けない様にするため永久磁石９の長さをステータ１１の積厚２５ｍｍよりかなり長くしている。従来の実施の場合は３７ｍｍとしていた。また、洗濯兼脱水槽５と攪拌翼１とのモータ動力伝達切替えのためにクラッチ３がついているがこれらをモータ部４の中に収納するためには上側が噛合う必要があるため回転子８の磁路を構成するカップ部１２は下側に凹構造としている。このため、磁極検知用センサー１０は下側に取付ける構造となり高さ方向の寸法を増加させる要因の一つとなっていた。このため、外枠６の寸法を変えずに洗濯槽兼脱水槽５の容積を増加させようとすると、この部分を改善する必要がある。また、脱水時の洗濯機の振動は重心位置が高いほど増加するため重心位置を低くする必要があった。
【０００４】
図３は外槽１３の底部に置ける電気部品による配線について配線数の多い洗濯乾燥機を例に示す。配線数は排水バルブ１４で電源用２本と接点用１本、クラッチ１５切替え用で電源用２本と接点用２本、送風用ファンモータ１６で電源用３本、ＤＣブラシレスモータ１７で電源用３本、磁極検知用センサー１０で弱電用５本となっておりこれらの配線が外槽１３から外枠６に固定されている。外槽１３は脱水時に中に入っている洗濯物のアンバランスのため振動が大きいため外槽１３から外枠６に配線する場合は配線を束ねて配線が振動で断線しない様にする必要があり特に弱電線は細いので屈曲による曲げ応力及び張力がかからない様に弛みをつけて配線がバラバラにならないようにテープで固定するとともに弱電線が太い電源線の中に紛れ込まない様にして弱電線に余分な張力がかからない様に配線の位置を変えないでそろえる必要があり手数を要していた。ＤＣブラシレスモータにおける正弦波電流による駆動の場合、磁極検知用センサーの取付位置精度は電気角で概ね０〜±１０度以下にする必要があるため精度を高くする必要があるので、これらを構成する個々の部品精度を高くする必要があり、部品単体及び部組の管理手数を要していた。磁極検知用センサーの位置精度を上げるために、ステータケース１７にステータ１１を圧入固定の際に回転方向の位置精度を出し、磁極検知用センサー１０を取付けているステータカバー１８の磁極検知用センサー１０取付け部の精度を出すとともにステータケース１７とステータカバー１８の回転方向の位置精度を出す必要があり組合わせでの精度を上げるため部品単体の精度を大幅に上げる必要があり単体部品及び部組みの精度管理が大変であった。
【０００５】
【特許文献】
なし
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、外枠の寸法を変えずに洗濯兼脱水槽の容積の増加、配線作業性の向上及びＤＣブラシレスモータ部品精度の管理手数低減を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
電流センサーを使用することにより磁極検出用センサーを廃止することにより回転子の磁極を検出している位置センサーが不要になり同時に回転子の磁極検出部の永久磁石部を不要にしＤＣブラシレスモータの高さ方向の低減をした。また、磁極検知用センサーが無いため磁極検知用センサーを固定しているカバーの精度は不要となり、同時に磁極検知用センサーに使用している５本の弱電線が不要となり弱電線が無くなり配線の作業性が向上し管理手数も低減できるようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図４に本発明の一実施例である駆動部の縦断面図を示す。駆動部２０は攪拌翼に回転力を伝達するシャフト２１、遊星歯車２２、クラッチ部２３、モータシャフト２４、回転子２５で構成されている。回転子２５は凹状のカップ２６の表面に永久磁石２７が外周に固定されている。モータ部２８はステータ２９がステータケース３０に圧入固定されている。ステータケース３０にはステータカバー３１が固定されている。ステータカバー３１はステータ２９の絶縁を確保するために使用されているのでステータ２９をコイルごとに樹脂モールドすることによりステータカバー３１を廃止することにより更に高さ方向を低くすることができる。モータ部２８は磁極検知用センサーが付いていないためモータ部２８に関してはステータ２９と回転子２５の同軸度のみ管理すればよく、部品単体精度及び部組時の回転方向の精度管理を大幅に低減できる。また、磁極検知用センサーが無いため回転子２５に使用していた永久磁石２７の長さはステータ２９の巻線に流れる電流による磁界の影響を少なくするため永久磁石２７の長さをステータ２９の積厚より長くしていたが回転子２５に使用している永久磁石２７はステータ２９の積厚とほぼ同じくすることができた。
【０００９】
図８にステータの長さに対して回転子永久磁石の長さが同じ時のトルクを１００％とした時のトルクの増減をグラフに示している。これによると永久磁石の長さが１０％以上ではほぼ飽和するので有効長さは１０％増加させた長さとした。これにより本実施例では特性を低下させることなく従来例の３７ｍｍに対して２７．５ｍｍとし９．５ｍｍ低減することができた。同様に、ステータカバー３１は磁極検知用センサーを取付ける必要が無いので磁極検知用センサーで占有していた高さ分として従来例に対して１５ｍｍ低減することが出来た。
【００１０】
図５に本実施例の簡略部分回路図を示す。単相電源５０に電源スイッチ５１により開閉される。単相電源５０は整流回路５２により倍電圧の直流電源に変換される。この両端には電圧検知回路５３が入っている。直流電源は２個直列に接続された３組の計６個の半導体モジュール５４に電源を供給している。各半導体モジュールはマイコン５５を介してロジック回路５６により制御されている。ＤＣブラシレスモータ５７は整流回路５２と半導体モジュール５４との間に入れた電流センサー５８により各半導体モジュール５４の通電タイミングと電流値から回転子の磁極位置を間接的に検出することにより位置センサーを不要にした。電流センサーの入れる位置についてはＤＣブラシレスモータ５７に供給される３本の電源のうち２本に入れてもよい。なお、回転子の形態はロータがステータの内側にあるインナータイプであるがロータがステータの外側にあるアウタータイプでも同様である。
【００１１】
また、回転子に使用している永久磁石の構成は図６に示すようにカップ状のヨーク６０の外側に永久磁石６１がは固定されているいわゆる表面磁石方式と図７に示すように突起のある鉄心６２の間に永久磁石６３を固定した埋込み磁石方式がある。表面磁石方式は空隙変化に対する影響が少ないためステータと回転子の同軸度が比較的増加しても問題にならない利点がある。埋込み磁石方式はリラクタンストルクを利用できるため同じ体格であればトルク及び効率表面磁石方式より有利となるがステータと回転子の同軸度の精度を良くする必要があり本構成のビルトイン方式では組立て精度上不利であるが電流センサーによる磁極位置の推定は突極性のある埋込み磁石方式の方がし易い。両者とも誘起電圧が正弦波となるように永久磁石の形状及び鉄心部と磁石部の形状で調整している。誘起電圧における高調波含有率は０〜１５％以下になるようにしている。高調波含有率が増加するとトルク変動の要因になり騒音及び振動が大きくなり、正弦波電流による制御ができず特に逆相制動によるブレーキをかける洗濯機や洗濯乾燥機などはこの影響の問題が大きくなる。
【００１２】
【発明の効果】
磁極検知用センサーを廃止することにより磁極検出用のため使用していた回転子の永久磁石の長さを短くすることが出来、永久磁石の材料費を低減することができた。本実施例の場合３７ｍｍに対して２７．５ｍｍとなり長さで９．５ｍｍ低減し、重量で約２５％低減した。またモータカバーの高さ方向の寸法は従来磁極検知用センサーの寸法で決まっていたがステータとの絶縁距離を確保すればよいので高さ方向の寸法で約１５ｍｍ低減でき、同時に底面をその分下げることが出来るので重心位置が低くなり脱水時の振動が低減できた。また、同じ外枠寸法であれば高さ方向を高くとれるので洗濯兼脱水槽をその分大きくすることができるので洗濯容量を増加できた。また、位磁極検知用センサーが不要になることから位置精度を考慮する必要が無いため構成部品の精度管理を高くする必要がなく、これらに使用していた弱電用の配線が不要になり、細線がなくなり配線の作業性及び信頼性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例である洗濯機の部分正面断面図を示す。
【図２】従来例である駆動部の正面断面図を示す。
【図３】従来例である外槽底部側と外枠側に置ける電気部品による配線を示す。
【図４】本実施例である駆動部の正面断面図を示す。
【図５】本実施例である外槽底部側と外枠側に置ける電気部品による配線を示す。
【図６】表面磁石方式の回転子の略図を示す。
【図７】埋込み磁石方式の回転子の略図を示す。
【図８】ステータの長さに対する永久磁石の長さのトルク変化グラフを示す。
【符号の説明】
１…攪拌翼、２，２２…遊星歯車、３，１５，２３…クラッチ部、４，２８…モータ部、５…洗濯兼脱水槽、６…外枠、７，２０…駆動部、８，２５…回転子、９，２７，６１，６３…永久磁石、１０…磁極検知用センサー、１１，２９…ステータ、１２，２６…カップ部、１３…外槽、１４…排水バルブ、１６…送風用ファンモータ、１７，５７…ＤＣブラシレスモータ、１８…ステータカバー、２１…シャフト、２４…モータシャフト、３０…ステータケース、３１…ステータカバー、５０…単相電源、５１…電源スイッチ、５２…整流回路、５３…電圧検知回路、５４…半導体モジュール、５５…マイコン、５６…ロジック回路、５８…電流センサー、６０…ヨーク、６２…鉄心。
【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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