(57)【要約】【課題】ロータに作用する慣性力を軽減するとともに、磁束漏れを抑えて磁気特性を向上させる。【解決手段】ロータ２５には、周方向に間隔をあけて軸方向に延びる複数の抜き孔２７が形成されている。抜き孔２７には、樹脂材で構成された中空の筒状部材４３が嵌合されている。ロータ側クラッチ部材４０は、ロータ側クラッチ板４１、ロータ側クラッチ歯部４２、及び筒状部材４３を互いに一体成形させることで構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、該ステータに対して回転駆動するロータとを備えたモータであって、
前記ロータには、周方向に間隔をあけて軸方向に延びる複数の抜き孔が形成され、
前記抜き孔には、樹脂材で構成された中空の筒状部材が嵌合されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記ロータの軸方向の一端側には、複数の歯部を有し且つ前記筒状部材と一体成形されたクラッチ部材が設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記筒状部材の軸方向長さは、前記ロータの軸方向長さの半分以上の長さを有することを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
前記筒状部材は、円筒状に形成されていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、洗濯機には、洗濯槽や洗い羽根を回転させるモータが搭載されている（例えば、特許文献１参照）。洗濯機では、比較的大きな回転トルクが必要とされるため、大型のモータが搭載されている。しかしながら、モータが大型化すると、高速回転時にロータに作用する慣性力が極めて大きくなってしまう。そこで、ロータに作用する慣性力を軽減するために、ロータの軸方向に貫通する複数の抜き孔を形成し、ロータの軽量化を図ることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０５３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ロータに複数の抜き孔を形成すると、ステータからロータに向かう磁束が抜き孔側に漏れ出してしまうという問題がある。この磁束漏れによって磁気特性が悪化してしまう。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータに作用する慣性力を軽減するとともに、磁束漏れを抑えて磁気特性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ステータと、該ステータに対して回転駆動するロータとを備えたモータを対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００７】
すなわち、第１の発明は、前記ロータには、周方向に間隔をあけて軸方向に延びる複数の抜き孔が形成され、前記抜き孔には、樹脂材で構成された中空の筒状部材が嵌合されていることを特徴とするものである。
【０００８】
第１の発明では、複数の抜き孔をロータに形成することで、ロータの軽量化を図っている。これにより、ロータに作用する慣性力を軽減することができる。また、複数の抜き孔に、樹脂材で構成された中空の筒状部材を嵌合することで、ステータからロータに向かう磁束が抜き孔側に漏れ出すことを抑えることができる。
【０００９】
具体的に、ロータに複数の抜き孔を形成すると、ステータからロータに向かう磁束が抜き孔側に漏れ出してしまい磁気特性が悪化してしまうという問題がある。
【００１０】
これに対し、本発明では、樹脂製の筒状部材を抜き孔に嵌合して、抜き孔内の磁気抵抗を高めるようにしたから、筒状部材によって磁束漏れを抑えて磁気特性を向上させることができる。また、中空の筒状部材を用いることで、中実の部材を用いた場合に比べて応力集中を分散させることができるので、強度を確保することができる。また、中空の筒状部材であれば、樹脂材の使用量が少なくて済むことから、製造コストを削減することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記ロータの軸方向の一端側には、複数の歯部を有し且つ前記筒状部材と一体成形されたクラッチ部材が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
第２の発明では、ロータの軸方向の一端側に、筒状部材と一体成形されたクラッチ部材を設けるようにしている。具体的に、このモータを洗濯機に搭載する場合には、パルセータのみを回転させる洗い工程と、スピンバスケットとパルセータとを同時に回転させる脱水工程とを切り替えるためのクラッチ機構を設ける必要がある。そこで、クラッチ部材を筒状部材と一体成形した構成とすれば、クラッチ部材をロータに取り付けるための締結ボルト等が必要無くなり、部品点数や取付コストを削減できるとともに、クラッチ機構の小型化を図ることができる。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記筒状部材の軸方向長さは、前記ロータの軸方向長さの半分以上の長さを有することを特徴とするものである。
【００１４】
第３の発明では、ロータの軸方向長さの半分以上の長さに筒状部材が嵌合することで、筒状部材が抜き孔から抜けない程度で且つ磁束漏れを抑えるのに十分な長さを確保するようにしている。さらに、ロータの軸方向の全長にわたって筒状部材を嵌合させる場合に比べて、樹脂材の使用量が少なくて済むことから、製造コストを削減することができる。
【００１５】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、前記筒状部材は、円筒状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
第４の発明では、筒状部材を円筒状に形成することで、台形状、三角状、スポーク状、涙滴状等のその他の形状を採用した場合に比べて、径方向に対する強度を高めるとともに軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、空気より磁束が通り易い樹脂製の筒状部材を抜き孔に嵌合して、筒状部材によって磁束が流れる有効面積を増やし磁束漏れを抑えて磁気特性を向上させることができる。また、中空の筒状部材を用いることで、中実の部材を用いた場合に比べて応力集中を分散させることができるので、強度を確保することができる。また、中空の筒状部材であれば、樹脂材の使用量が少なくて済むことから、製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係るモータを備えた洗濯機の構成を示す側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】モータの回転数とトルクとの関係を示すグラフ図である。
【図５】本実施形態２に係るロータの構成を示す平面図である。
【図６】その他の実施形態に係るロータの構成を示す平面図である。
【図７】その他の実施形態に係るロータの構成を示す平面図である。
【図８】その他の実施形態に係るロータの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２０】
《実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るモータを備えた洗濯機の構成を示す側面断面図である。図１に示すように、洗濯機１０は、外部ケーシング１１と、外部ケーシング１１内に弾性的に懸架支持されたアウトタブ１２と、アウトタブ１２内に回転自在に収容されたスピンバスケット１３とを備えている。
【００２１】
外部ケーシング１１は、略四角筒形状に形成されている。また、洗濯水が収容されるアウトタブ１２と、洗濯物が収容されるスピンバスケット１３とは、それぞれ円筒形状に形成されている。
【００２２】
スピンバスケット１３には、外部から洗濯物が投入されて収容される。スピンバスケット１３の底部には、パルセータ１４が設けられている。パルセータ１４は、洗濯のための回転水流を発生させるものであり、モータ２０の回転軸２８に接続されている。スピンバスケット１３の壁面には、アウトタブ１２と洗濯水を共有するための複数の貫通孔（図示省略）が設けられている。
【００２３】
アウトタブ１２の下部には、モータ２０が配設されている。モータ２０は、制御装置（図示省略）のプログラムに従って、スピンバスケット１３やパルセータ１４を正逆方向に選択的に回転させる。これにより、スピンバスケット１３内に収容された洗濯物は、洗濯、濯ぎ、及び脱水行程が順次行われる。
【００２４】
ここで、モータ２０によってスピンバスケット１３とパルセータ１４とを同時に回転させるか、パルセータ１４のみを回転させるかは、クラッチ機構３０によって選択的に切り替えられる。クラッチ機構３０は、スピンバスケット１３側に設けられたバスケット側クラッチ部材３１と、モータ２０側に設けられたロータ側クラッチ部材４０とで構成されている。
【００２５】
バスケット側クラッチ部材３１は、中心部に貫通孔３２ａが形成されたバスケット側クラッチ板３２と、バスケット側クラッチ板３２の中心部から上方に突出した円筒状の円筒軸３３と、切替装置３６とを備えている。ロータ側クラッチ部材４０は、モータ２０のロータ２５の上部に設けられ、ロータ側クラッチ歯部４２を有している。ロータ側クラッチ部材４０の詳細については後述する。
【００２６】
ロータ２５の回転軸２８は、バスケット側クラッチ板３２の中心部を貫通して円筒軸３３の内周側に挿通されている。回転軸２８は、円筒軸３３の内周側で回転自在となっている。
【００２７】
円筒軸３３の上部は、スピンバスケット１３の底部に取り付けられている。円筒軸３３とアウトタブ１２の底部との間には、軸受３４が設けられている。円筒軸３３は、軸受３４によって回転自在に支持されている。
【００２８】
切替装置３６は、アウトタブ１２の下面側に設けられている。切替装置３６は、洗濯機１０の内部にある制御装置（図示省略）によってオン状態にするとバスケット側クラッチ板３２を上方に移動できるように構成されている。
【００２９】
バスケット側クラッチ板３２の下面側には、ロータ側クラッチ歯部４２に係合させる複数のバスケット側クラッチ歯部３５が設けられている。ここで、切替装置３６によってバスケット側クラッチ板３２を引き上げた状態では、バスケット側クラッチ歯部３５がロータ側クラッチ歯部４２に係合しないため、パルセータ１４のみが回転する。一方、バスケット側クラッチ板３２を下方に降ろした状態では、バスケット側クラッチ歯部３５がロータ側クラッチ歯部４２に係合し、スピンバスケット１３とパルセータ１４とが同時に回転する。
【００３０】
図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はＢ−Ｂ矢視断面図である。図２及び図３に示すように、モータ２０は、リング状のステータ２１と、ステータ２１の内側に回転可能に配設されたロータ２５とを備えている。
【００３１】
ステータ２１は、円環状に形成された電磁鋼板を積層した円筒状に構成されている。ステータ２１の内周側には、周方向に間隔をあけて径方向内側に突出して軸方向に延びる複数のティース２２が設けられている。ティース２２には、回転磁界を発生させるためのコイル２３が巻回されている。
【００３２】
ロータ２５は、電磁鋼板を積層して構成されている。ロータ２５の外周面には、周方向に間隔をあけて径方向外側に突出し且つ軸方向に延びる複数の突極２６が設けられている。突極２６は、ステータ２１のティース２２と所定の隙間を存して対向している。ロータ２５の軸心には、軸孔２５ａが形成されている。軸孔２５ａには、回転軸２８が嵌合されている。ロータ２５は、ステータ２１内を回転軸２８とともに回転する。
【００３３】
ロータ２５の上部には、ロータ側クラッチ部材４０が設けられている。ロータ側クラッチ部材４０は、円板状のロータ側クラッチ板４１と、ロータ側クラッチ板４１の上面側で放射状に延びる突条の複数のロータ側クラッチ歯部４２と、ロータ側クラッチ板４１の下面側に設けられた複数の筒状部材４３とを備えている。ロータ側クラッチ板４１、ロータ側クラッチ歯部４２、及び筒状部材４３は、互いに一体成形された樹脂材で構成されている。樹脂材としては、例えば、ポリプロピレン（polypropylene）が用いられる。
【００３４】
ロータ２５には、周方向に間隔をあけて複数の抜き孔２７が形成されている。具体的に、抜き孔２７は、突極２６と軸孔２５ａとを結んだ中心線上にそれぞれ位置し、軸孔２５ａ側が短辺、突極２６側が長辺となる台形状に形成されている。抜き孔２７は、ロータ２５の軽量化を図るためのものであり、その結果、ロータ２５に作用する慣性力を軽減することができる。
【００３５】
抜き孔２７には、ロータ側クラッチ部材４０の筒状部材４３が嵌合されている。筒状部材４３は、圧入によって抜き孔２７に嵌合されている。なお、筒状部材４３の外周面に接着剤等を塗布することによって抜き孔２７に嵌合させるようにしてもよい。
【００３６】
図４は、モータの回転数とトルクとの関係を示すグラフ図である。図４に示すように、複数の抜き孔２７に、樹脂材で構成された中空の筒状部材４３を嵌合した本実施形態に係るモータ２０の方が、筒状部材４３を嵌合していない従来のモータに比べて、モータトルクが高くなっていることが分かる。
【００３７】
このように、複数の抜き孔２７に、樹脂材で構成された中空の筒状部材４３を嵌合することで、抜き孔２７内の磁路を広げ、ステータ２１からロータ２５に向かう磁束が抜き孔２７側に漏れ出すことを抑えて磁気特性を向上させることができる。また、中空の筒状部材４３を用いることで、中実の部材を用いた場合に比べて応力集中を分散させることができるので、強度を確保することができる。また、中空の筒状部材４３であれば、樹脂材の使用量が少なくて済むことから、製造コストを削減することができる。
【００３８】
さらに、ロータ側クラッチ部材４０を構成するロータ側クラッチ板４１、ロータ側クラッチ歯部４２、及び筒状部材４３を互いに一体成形させているから、ロータ側クラッチ部材４０をロータ２５に取り付けるための締結ボルト等が必要無くなり、部品点数や取付コストを削減できるとともに、クラッチ機構３０の小型化を図ることができる。
【００３９】
このような構成のモータ２０は、一般に、スイッチドリラクタンスモータと呼ばれている。このモータ２０では、ステータ２１のコイル２３に通電させることで、ステータ２１のティース２２とロータ２５の突極２６との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力により、ロータ２５の突極２６がステータ２１のティース２２に対向する方向にトルクが作用し、ロータ２５を回転させる。複数のコイル２３の通電状態を切り替えることで、ロータ２５の回転が継続して行われるようになっている。
【００４０】
−クラッチ機構の切替動作−
次に、洗濯機１０におけるクラッチ機構３０の切替動作について、図１を参照しながら説明する。スピンバスケット１３とパルセータ１４とを同時に回転させる場合には、切替装置３６は、図１に仮想線で示すように、バスケット側クラッチ板３２をロータ２５に載置させる。これにより、バスケット側クラッチ歯部３５とロータ側クラッチ歯部４２とが係合する。この状態でモータ２０を回転させると、回転軸２８が回転するとともに、バスケット側クラッチ板３２も回転して円筒軸３３も回転する。その結果、スピンバスケット１３とパルセータ１４とが同時に回転する。
【００４１】
一方、パルセータ１４のみを回転させる場合には、切替装置３６は、図１に実線で示すように、バスケット側クラッチ板３２を上方に移動させ、バスケット側クラッチ歯部３５とロータ側クラッチ歯部４２とを切り離す。これにより、ロータ２５のみが回転してバスケット側クラッチ板３２が回転しなくなる。つまり、回転軸２８が回転すると、パルセータ１４のみが回転する。
【００４２】
《実施形態２》
図５は、本実施形態２に係るロータの構成を示す平面図である。前記実施形態１との違いは、抜き孔２７の形状のみであるため、以下、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００４３】
図５に示すように、ロータ２５には、周方向に間隔をあけて複数の抜き孔２７が形成されている。具体的に、抜き孔２７は、突極２６と軸孔２５ａとを結んだ中心線上にそれぞれ位置し、円筒状に形成されている。抜き孔２７には、ロータ側クラッチ部材４０の筒状部材４３が嵌合されている。筒状部材４３は、円筒状に形成され、圧入によって抜き孔２７に嵌合されている。
【００４４】
このように、筒状部材４３を円筒状に形成することで、台形状、三角状、スポーク状、涙滴状等のその他の形状を採用した場合に比べて、径方向に対する強度を高めるとともに軽量化を図ることができる。
【００４５】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００４６】
本実施形態では、筒状部材４３の軸方向長さは、ロータ２５の軸方向長さと略同じであるが、この形態に限定するものではない。例えば、筒状部材４３の軸方向長さは、ロータ２５の軸方向長さの半分以上の長さを有していればよい。
【００４７】
このように、ロータ２５の軸方向長さの半分以上の長さに筒状部材４３が嵌合することで、筒状部材４３が抜き孔２７から抜けない程度で且つ磁束漏れを抑えるのに十分な長さを確保することができる。さらに、ロータ２５の軸方向の全長にわたって筒状部材４３を嵌合させる場合に比べて、樹脂材の使用量が少なくて済むことから、製造コストを削減することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、筒状部材４３の形状を、台形状や円筒状とした場合について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、筒状部材４３の形状を、三角形状、スポーク形状、涙滴形状としてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、モータ２０を洗濯機１０に使用した場合について説明したが、クラッチ操作が必要なその他の装置に対しても、本実施形態に係るモータ２０を適用可能である。また、バスケット側クラッチ歯部３５及びロータ側クラッチ歯部４２の配置、個数、形状等は、あくまでも一例であり、この形態に限定するものではない。つまり、バスケット側クラッチ板３２とロータ側クラッチ歯部４２とが係合して回転可能であれば、どのような形態のものであってもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、モータ２０として、スイッチドリラクタンスモータを用いた形態について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、図６〜図８に示すように、ロータ２５の周方向に間隔をあけて形成された複数のフラックスバリア４５に永久磁石４６が埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型のブラシレスＤＣモータに対しても適用可能である。また、ロータ２５の外周面に永久磁石が配置されたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型のモータに対しても同様に適用可能である。
【００５１】
図６では、フラックスバリア４５は、矩形状の嵌合開口部４５ａと、嵌合開口部４５ａの両端部から斜め外方に延びる傾斜開口部４５ｂとを有する。嵌合開口部４５ａには、板状の永久磁石２７が嵌合されている。互いに隣接するフラックスバリア４５の中間位置と軸孔２５ａとを結んだ中心線上には、抜き孔２７がそれぞれ形成されている。抜き孔２７は、軸孔２５ａ側が長辺、外周側が短辺となる台形状に形成されている。抜き孔２７には、筒状部材４３が嵌合されている。
【００５２】
図７では、フラックスバリア４５は、矩形状にそれぞれ形成され且つ互いに鈍角をなしてＶ型に配置された一対の嵌合開口部４５ａを有している。嵌合開口部４５ａには、板状の永久磁石２７が嵌合されている。互いに隣接するフラックスバリア４５の中間位置と軸孔２５ａとを結んだ中心線上には、抜き孔２７がそれぞれ形成されている。抜き孔２７は、軸孔２５ａ側が長辺、外周側が短辺となる台形状に形成されている。抜き孔２７には、筒状部材４３が嵌合されている。
【００５３】
図８では、フラックスバリア４５は、湾曲状の嵌合開口部４５ａで形成されている。嵌合開口部４５ａには、湾曲板状の永久磁石２７が嵌合されている。互いに隣接するフラックスバリア４５の中間位置と軸孔２５ａとを結んだ中心線上には、円筒状の抜き孔２７がそれぞれ形成されている。抜き孔２７には、筒状部材４３が嵌合されている。
【００５４】
なお、抜き孔２７及び筒状部材４３の配置、個数、形状等は、あくまでも一例であり、この形態に限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本発明は、ロータに作用する慣性力を軽減するとともに、磁束漏れを抑えて磁気特性を向上させることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００５６】
２０    モータ
２１    ステータ
２５    ロータ
２７    抜き孔
４０    ロータ側クラッチ部材
４２    ロータ側クラッチ歯部
４３    筒状部材
【図１】
2013123551.tif 000003
【図２】
2013123551.tif 000004
【図３】
2013123551.tif 000005
【図４】
2013123551.tif 000006
【図５】
2013123551.tif 000007
【図６】
2013123551.tif 000008
【図７】
2013123551.tif 000009
【図８】
2013123551.tif 000010