(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯機に用いられるものであって、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子を有し、ヨーク鉄心の外周に形成された複数の凹部に永久磁石が納められ、該永久磁石の上部を磁極鉄心で覆った回転子が、該固定子の内周に所定のギャップを介して回転自在に支承され、該磁極鉄心は段落し部を有し、該磁極鉄心と該永久磁石と該ヨーク鉄心とを合成樹脂にてモールド成形すると共に、該磁極鉄心と該ヨーク鉄心とが機械的に結合せず、回転子中心からの円弧面と異なる円弧面を有する該ティースの内周面と該磁極鉄心の外周面が互いに凸形状を有し、前記モールド成形は前記回転子の半径Ｒ０よりも内周側に低くし前記段落し部まで行うことを特徴とする洗濯機用永久磁石式回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の洗濯機用永久磁石式回転電機において、
前記磁極鉄心の最大厚みを１.９mm以下にしたことを特徴とする洗濯機用永久磁石式回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の洗濯機用永久磁石式回転電機において、
該永久磁石の内周面の該回転子中心に最も近接する位置までの距離をＲ１としたとき、比（Ｒ１／Ｒ０）＞０.９５となるようにしたことを特徴とする洗濯機用永久磁石式回転電機。
【請求項４】
固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子を有し、ヨーク鉄心の外周に形成された複数の凹部に永久磁石が納められ、該永久磁石の上部を磁極鉄心で覆った回転子が、該固定子の内周に所定のギャップを介して回転自在に支承され、該磁極鉄心は段落し部を有し、該磁極鉄心と該永久磁石と該ヨーク鉄心とを合成樹脂にてモールド成形すると共に、該磁極鉄心と該ヨーク鉄心とが機械的に結合せず、回転子中心からの円弧面と異なる円弧面を有する該ティースの内周面と該磁極鉄心の外周面が互いに凸形状を有し、前記モールド成形は前記回転子の半径Ｒ０よりも内周側に低くし前記段落し部まで行うことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は洗濯機で用いられる集中巻固定子を採用した永久磁石式回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
洗濯機の回転翼やドラムを駆動する回転電機にはインバータ駆動の永久磁石式電動機が採用されている。最近では洗濯乾燥機が主流となり、省エネを図るには乾燥時の洗濯物の脱水度が重要となる。洗濯物の脱水度を上げるには洗濯槽やドラムの回転速度を上げることが考えられ、永久磁石式回転電機を高速に回転させる必要がある。この種の回転電機の従来例としては特開２００６−３５２９７３号公報に記載のように、回転子の中に１０極の永久磁石を内蔵したものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３５２９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００６−３５２９７３号公報に記載のものにおいては、遠心力を受けるのがモールドした合成樹脂であり、高速回転に対応するには合成樹脂の量を多くする必要があった。従って、かかる回転電機を用いた洗濯機においては、リサイクル性が悪くなる問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、高速回転に対応したリサイクル性の良い洗濯機用永久磁石式回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を解決するために、本発明は、洗濯機に用いられるものであって、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子を有し、ヨーク鉄心の外周に形成された複数の凹部に永久磁石が納められ、永久磁石の上部を磁極鉄心で覆った回転子が、固定子の内周に所定のギャップを介して回転自在に支承され、該磁極鉄心は段落し部を有し、磁極鉄心と永久磁石とヨーク鉄心とを合成樹脂にてモールド成形すると共に、磁極鉄心とヨーク鉄心とが機械的に結合せず、回転子中心からの円弧面と異なる円弧面を有するティースの内周面と磁極鉄心の外周面が互いに凸形状を有し、前記モールド成形は前記回転子の半径Ｒ０よりも内周側に低くし前記段落し部まで行うことを特徴とする。
【０００７】
（２）上記の目的を解決するために、本発明は、さらに、磁極鉄心の最大厚みを約１.９mm以下にしたことを特徴とする。
（３）上記の目的を解決するために、本発明は、さらに、永久磁石の内周面の回転子中心に最も近接する位置までの距離をＲ１としたとき、比（Ｒ１／Ｒ０）＞０.９５となるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の形態によれば、かかる構成により、固定子のティース内周面と回転子の磁極鉄心の外周面がお互いに凸形状であるので、固定子と回転子間のギャップが変化し、最小ギャップが１点になるので、モールド樹脂にかかる磁気吸引力が小さくなり、モールド成形の合成樹脂の量を軽減して、高速回転を可能にしリサイクル性を高めることができる洗濯機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し、説明する。
【００１０】
以下に、本発明の実施例を示す。
【００１１】
図１は本発明による永久磁石式回転電機の径方向断面図を示す一実施例である。
【００１２】
図２は図１の永久磁石式回転電機の固定子の拡大図である。
【００１３】
図３は図１の永久磁石式回転電機の回転子の拡大図である。
【００１４】
図１〜図３を同時に参照して説明する。
【００１５】
永久磁石式回転電機１は固定子２と回転子３とから構成される。固定子２は、固定子鉄心４とそれに施された複数のスロット５（図では４２個、固定子磁極の突極数Ｍ＝４２となる）と、これらのスロット５で分割されたティース６とを備えている。電機子巻線７（Ｕ相巻線７Ａ，Ｖ相巻線７Ｂ，Ｗ相巻線７Ｃからなる）は、複数のスロット５に巻装された集中巻線である。スロット５の下部がスロット開口部８であり、ティース６の下部が固定子２の磁極鉄心９である。このティース６の内周面は回転子中心Ｏからの円弧でなく、固定子２側の外径側に位置する中心Ｘからの円弧面を形成しているため、回転子側に向かって凸形状を成している。回転子３の外径をＲ０としたとき、ティース６の内周面間の最大ギャップはＨｇとなる。
【００１６】
回転子３は、ヨーク鉄心１０の外周側に配置された凹部１１中に希土類永久磁石１２が配置され（図では５６個、回転子磁極数Ｐ＝５６となる）、希土類永久磁石１２の上部には凸形状を有する回転子３の磁極鉄心１３を配置し、希土類永久磁石１２の両サイドには磁極鉄心１３から延びた磁石係止部１４がある。この状態で回転子３を回転させると、希土類永久磁石１２と磁極鉄心１３が飛び出すので、ヨーク鉄心１０と希土類永久磁石１２と磁極鉄心１３とを合成樹脂１５によってモールド成形し、構成部材の飛び出しを防止している。希土類永久磁石１２の内周側の回転子中心に最も近接する位置までの距離がＲ１回転子３の半径Ｒ０、磁極鉄心１３の外周面は回転子中心Ｏからの円弧でなく、回転子３の内径側に位置する中心Ｙからの円弧面を形成しているため、磁石係止部１４の上部と磁極鉄心１３の外周面との間には高さＨｄの段落し部１６が形成される。
【００１７】
ここで、回転子３の外周面とティース６の内周面は互いに凸形状を成しているので、回転子３の外周面とティース６の内周面間のギャップ長はサインカーブみたいに変動する。すなわち、ヨーク鉄心１０と希土類永久磁石１２と磁極鉄心１３とを合成樹脂１５でモールド成形しているが、モールド成形の合成樹脂１５にかかる剥離力は回転方向の力と遠心力と、希土類永久磁石１２とティース６間の磁気吸引力になる。力はギャップの大きさに関係しているので、サインカーブのギャップ長であれば、最小ギャップのときの力を考えればモールド成形で安定に回転子３を製作できる。この磁極鉄心１３にかかる力が弱まればモールド材の合成樹脂１５の使用量を削減できることになる。
【００１８】
ここに、回転子３の半径をＲ０、希土類永久磁石１２の内周側の回転子中心に最も近接する位置までの距離（ヨーク鉄心１０の外周側に配置された凹部１１の最小半径）をＲ１としたとき、比（Ｒ１／Ｒ０）が０.９５より大きくなるようにしている。図１および図３に示した実施の形態においては、回転子３の半径Ｒ０が１０４.０mmであり、希土類永久磁石１２の内周側の回転子中心に最も近接する位置までの距離Ｒ１が１００.２mmとしている。その結果、回転子３の半径Ｒ０と、希土類永久磁石１２の内周側の回転子中心に最も近接する位置までの距離Ｒ１の比（Ｒ１／Ｒ０）が、０.９６３となっている。また、永久磁石の上部に設けた磁極鉄心１３の磁極中心の厚みＨｂを１.９mmとし、希土類永久磁石１２の径方向厚みＨｍを１.９mmとしている。
【００１９】
磁極鉄心１３の磁極中心の厚みＨｂを１.９mmとしているが、この厚みＨｂは薄ければ薄いほど特性が向上する。しかし、磁極鉄心１３自体が積層電磁鋼板であり、積層するにはカシメ部を必要とする。カシメ部の最小径はΦ０.６mm程度であり、カシメ部の最小径Φ０.６mmの両再度に必要な鉄心幅を０.５mmにすると、磁極鉄心１３の厚みＨｂが１.６mm、そして中心Ｙからの円弧部分による高さの変化分が０.３mm程度となり、磁極鉄心１３の磁極中心の厚みＨｂを１.９mmとなる。この磁極鉄心１３の磁極中心の厚みＨｂはカシメ部の強度にも関係するので、製造上１.９mmや１.８mmが限界となる。
【００２０】
ちなみに、特開２００６−３５２９７３号公報に図示された例では、Ｒ１／Ｒ０に相当する値は０.８６程度となり、磁極鉄心１３の厚みＨｂや希土類永久磁石１２の径方向厚みＨｍが厚いと言える。
【００２１】
使用する合成樹脂量を概算すると、従来例では、概略１９０８mm2で、本発明では、π（１０４2−１００.２2）／４＝６０９mm2となる。合成樹脂量の大小に関しては積厚や磁極鉄心・希土類永久磁石の断面積も関係するが、希土類永久磁石の磁束を有効利用しようと考えれば同様な形態となり、上記断面積の計算値にリンクする。
【００２２】
すなわち、本発明によれば、従来に対し、モールド成形の合成樹脂の量を６８％（１−（６０９／１９０８）＝０.６８）削減できることとなり、環境に影響を及ぼす合成樹脂の量を削減し、リサイクル性を高めることができる。
【００２３】
上記において、段落し部１６の高さＨｄとティース６の内周面の最大ギャップＨｇとの比は１.４／１.５＝０.９３３となり、（Ｈｄ／Ｈｇ）＜（Ｒ１／Ｒ０）が成立する。最大ギャップＨｇが小さくなると上式は成立せず、段落し部１６の高さＨｄも関係する。
【００２４】
図４には本発明の永久磁石式回転電機を搭載した洗濯機の構成例を示す。この洗濯機５０は、筐体５１の内部にサスペンション５２を介して懸架支持される水槽５３と、この水槽５３内の内部に回転可能に配置され、洗濯物（図示せず）が投入される洗濯槽５４と、この洗濯槽５４内の底部に配置され、洗濯槽５４内の洗濯物を攪拌する回転翼５５とを有している。永久磁石式回転電機１は水槽５３の底部に固定板５６に固定され、洗濯機駆動軸５７（永久磁石式回転電機１の出力軸）の外側には中空回転軸５８が設けられている。
【００２５】
すなわち、永久磁石式回転電機１の出力軸である洗濯機駆動軸５７が回転すると、回転翼５５が回転して洗濯物を攪拌することになり、洗濯動作が行われる。また、回転翼５５が回転させず洗濯槽５４を高速に回転させると、脱水動作になる。洗濯槽５４内に温風を吹き込むことにより（図示していない）、乾燥動作に入る。
【００２６】
乾燥時間を短くなれば省エネを図ることができる。乾燥時間は洗濯物の脱水度が上がれば短くなる。脱水度を上げるためには回転電機を高速に回転させる必要がある。高速回転させるにはモールド成形した合成樹脂の強度が問題となる。そこで、本発明では磁極鉄心１３の磁極中心の厚みＨｂと希土類永久磁石１２の厚みＨｍとをＨｓの４倍以下となるようにしているので、合成樹脂にかかる遠心力を小さくして高速回転できる回転電機が提供できる。
【００２７】
以上の構成によれば、回転子３の半径をＲ０、希土類永久磁石１２の内周側の回転子中心に最も近接する位置までの距離をＲ１としたとき、比（Ｒ１／Ｒ０）が０.９５より大きくなるようにし、磁極鉄心１３の磁極中心の厚みＨｂと希土類永久磁石１２の厚みＨｍとを磁極鉄心１３の磁石係止部の厚みＨｓの４倍以下となるようにしているので、モールド成形の合成樹脂の量を軽減して、高速回転を可能にしリサイクル性を高めることができる洗濯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による永久磁石式回転電機の径方向断面図。
【図２】図１の永久磁石式回転電機の固定子の拡大図。
【図３】図１の永久磁石式回転電機の回転子の拡大図。
【図４】本発明の永久磁石式回転電機を搭載した洗濯機の構成例。
【符号の説明】
【００２９】
１  永久磁石式回転電機
２  固定子
３  回転子
４  固定子鉄心
５  スロット
６  ティース
７  電機子巻線
８  スロット開口部
９  固定子の磁極鉄心
１０  ヨーク鉄心
１１  ヨーク鉄心１０の外周側に配置された凹部
１２  希土類永久磁石
１３  回転子の磁極鉄心
１４  磁石係止部
１５  合成樹脂
１６  段落し部
５０  洗濯機
５１  筐体
５２  サスペンション
５３  水槽
５４  洗濯槽
５５  回転翼
５６  固定板
５７  洗濯機駆動軸
５８  中空回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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