(57)【要約】【課題】ＰＷＭ方式でインバータ駆動される電動機において、軸受の電食の発生を抑制する。【解決手段】巻線を巻装した固定子鉄心を含む固定子と、前記固定子に対向して周方向に永久磁石を保持した回転子と、前記回転子の中央を貫通するように前記回転子を締結したシャフトとを含む回転体と、前記シャフトを支持する軸受と、前記軸受を固定する２つのブラケットとを備え、前記軸受単体の耐電圧よりも、前記軸受の軸受内輪と軸受外輪との間に現れる軸電圧が抑えられている構成とする。【選択図】図１
2013059526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収納し水平方向又は傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記水槽背面に取り付けられ、前記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、ベルトを介して前記プーリーに動力を伝達し、前記水槽下方に取り付けられた前記回転ドラムを駆動するドラム式の洗濯機用のブラシレスモータにおいて、前記モータは、前記水槽に固定され、少なくともステータコアと巻線と巻線絶縁物とから成るステータと、前記ベルトに接続され、少なくともロータコアと、磁石とから成る回転自在に保持されたロータとを有し、前記ステータと前記ロータの間に形成されるギャップ面を除いて、前記ステータにては、少なくとも前記ステータコアと巻線と巻線絶縁物が樹脂材料によってモールド成形されるとともに、前記ロータにては、少なくとも前記ロータコアと磁石が樹脂材料によってモールド成形された構成を具備する洗濯機用のブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１記載の洗濯機用のブラシレスモータにおいて、上記ロータには軸に挿入された、金属又は樹脂で形成され少なくとも二枚以上の羽根を有する内扇を備え、前記ステータには前記ロータ回転時にモータ内部に外気を吸い込み、又は吐き出す為の風孔を複数個具備する洗濯機用のブラシレスモータ。
【請求項３】
請求項１記載の洗濯機用のブラシレスモータにおいて、上記ロータに備えられた内扇の外径は、ステータの内径よりも大きい構成を具備する洗濯機用のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドラム式洗濯機用ブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、前記モータとして適用されてきたブラシ付モータ（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）においては、アルミニウム等のフレームを有した鋼板モータが使用されてきた。
【０００３】
図９は、上記従来のドラム式洗濯機の概略断面図である。図９に示すように、従来のドラム式洗濯機５０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５１を回転自在に支持した水槽５２の背面に、前記回転ドラム５１にドラム回転軸５３を介して動力を伝達するプーリー５４と、ベルト５５を介して前記プーリー５４に動力を伝達するモータ６０を備えている。また、図９に示すとおり、一般的には、前記モータ６０は、水槽５２の下方に固定される。
【０００４】
従来の前記モータ６０は、ステータ６１、前記ステータの内側に軸６３と共に回転自在に支持されたロータ（図示せず）、出力側ブラケット６３、反出力側ブラケット６４などで構成され、ステータ６１の鉄部分が剥き出しになっている。また、前記ブラケット６３、６４についても、開口部を設けている形態が一般的であり、従って、温度上昇には有利であるが、ステータ６１の外周および、前記モータ６０の内部（巻線、ロータ、軸受など）に水が浸入することが防止されていない構造となっている。そのため、前記モータ６０への水の進入を防止するために、水槽背面の形状を工夫するなどして、前記モータ６０に水が掛かりにくくするなどの対策がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７８０５６号公報
【特許文献２】特開２００９−２９７１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のドラム式洗濯機においては、前記モータ６０を水槽５２の下方に固定することから、上述従来技術では、完全にモータ６０に水が掛からないようにすることは困難であり、錆の発生を抑制できないという課題がある。また、巻線に水が掛かることを完全に抑制できないため、水濡れに起因する不具合への対策を要する。
【０００７】
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、前記モータ６０が前記水槽の下方に固定された状態であっても、ステータコアや巻線などを樹脂材料によるモールド成形で封止することで、錆の発生や水濡れに起因する不具合の発生を抑制可能な洗濯機用ブラシレスモータを提供することが可能となる。
【０００８】
しかしながら、モールドモータはモータ周囲に風の流れが無い場合、内部に熱がこもりやすいことから、モータ内部に樹脂または金属の内扇を設け、ステータにはロータ回転時にモータ内部に外気を吸い込み、または吐き出す為の風孔を複数個備えたこることにより温度を低減することで、さびの発生や、水濡れに起因する不具合の発生を抑制可能な洗濯機用ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、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備え、プーリーと、ベルトを介して前記回転ドラムに動力が伝達されるドラム式洗濯機に適用される洗濯機用ブラシレスモータおいて、ステータを構成している部材のうち、少なくともステータコアと巻線と巻線絶縁物を、樹脂材料によるモールド成形で封止していることを特徴とする。ただし、ロータを回転させる必要があるため、前記ステータと前記ロータとの間に形成されるギャップ面は、樹脂材料による封止を行う必要は無い。
【００１０】
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、水濡れに起因する不具合が発生することが無くなる。また、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。
【００１１】
また、ロータを構成しているロータコアと磁石を樹脂材料によるモールド成形で封止することも可能である。
【００１２】
このような構成により、ステータと同様に、ロータコアの錆が発生せず、特性劣化の懸念が無くなる。更に、磁石として希土類磁石を使用している場合においては、特に磁石の錆による特性劣化が課題となるが、磁石全体を樹脂材料によって封止することで、磁石特性の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可能である。
【００１３】
更に、ロータには軸に挿入された、金属または樹脂で形成され少なくとも二枚以上の羽根を有しステータ内径より外形の大きい内扇を備え、前記ステータには前記ロータ回転時にモータ内部に外気を吸い込み、または吐き出す為の風孔を複数個備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成により、上記モールドで構成されるモータで課題となる温度上昇も抑制できる洗濯機用ブラシレスモータが提供可能である。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、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備え、プーリーと、ベルトを介して前記回転ドラムに動力が伝達されるドラム式洗濯機に適用される洗濯機用ブラシレスモータおいて、ステータあるいはロータを樹脂材料によるモールド成形で封止し、内扇と風孔を設けることによって、信頼性の高い洗濯機用ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１に係る永久磁石ブラシレスモータを搭載したドラム式洗濯機の断面図
【図２】本発明の実施例１に係る永久磁石ブラシレスモータの断面図
【図３】本発明の実施例１に係る永久磁石ブラシレスモータにおけるモータ巻線組立品の斜視図
【図４】本発明の実施例１に係る永久磁石ブラシレスモータにおけるロータの構成図
【図５】本発明の実施例２に係る永久磁石ブラシレスモータの断面図
【図６】本発明の実施例２に係る永久磁石ブラシレスモータにおけるロータの構成図
【図７】本発明の実施例２に係る永久磁石ブラシレスモータにおけるロータコア部分の断面図
【図８】本発明の実施例３に係る永久磁石ブラシレスモータの断面図
【図９】本発明の実施例３に係る永久磁石ブラシレスモータにおけるロータの構成図
【図１０】従来のモータを搭載したドラム式洗濯機の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る永久磁石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、前記回転ドラム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。また、図１に示すとおり、通常、モータ２０は、水槽１２の下方に固定されている。
【００１９】
図２は、本発明の実施例１に係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。
【００２０】
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とから成る。
【００２１】
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、ロータコア４１の軸方向両端部に配設された端板４３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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
図４は、図２に示したロータ４０と、ロータ４０に配設された軸受３５を示している。図４では、ロータコア４１の内部に磁石（図４では図示せず）を内包したＩＰＭロータタイプの構成を表しており、ロータコア４１の軸方向両端部に端版４３をそれぞれ配設することによって、磁石の軸方向への飛び出しを防止している。
【００２５】
また、ロータコア４１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、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。
【００２６】
以上に示した本発明の実施例１に係る永久磁石ブラシレスモータにおいては、図２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、水濡れに起因する不具合が発生することが無くなる。
【００２７】
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、洗濯機用ブラシレスモータの信頼性を向上するために好適であると言える。
【００２８】
なお、上記実施例１においては、ＩＰＭロータタイプでの説明を行っているが、磁石をロータコア４１の表面に配設したＳＰＭロータタイプなど、他の構成においても同様の効果が得られることは自明である。
【実施例２】
【００２９】
図５は、本発明の実施例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。なお、図５に示した永久磁石ブラシレスモータにおいても、上記実施例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。
【００３０】
図５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とから成る。
【００３１】
なお、図５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、ロータコア４１と磁石４２とを内包したロータ樹脂モールド４５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。なお、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。
【００３２】
図６は、図５に示したロータ４０と、ロータ４０に配設された軸受３５を示している。ロータコア４１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、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。
【００３３】
また、ロータコア４１は、ロータ樹脂モールド４５によって内部および少なくとも両端部を封止している。
【００３４】
本発明の形態２においては、ロータコア４１の内部に磁石４２を内包した、図７に示したＩＰＭロータタイプの構成を表しており、ロータ樹脂モールド４５によって、磁石４２が完全に覆われるようにすることによって、磁石４２がロータコア４１から軸方向に飛び出すことを防止すると共に、磁石４２に水が掛かることを防止することが可能となる。
【００３５】
特に、ドラム式洗濯機用モータにおいては、高トルクを確保しながら小型化することが必要とされ、磁石４２としてネオジ系の希土類磁石が適用されることが多い。このネオジ系の希土類磁石は、残留磁束密度が高く、モータトルクを向上できる一方で、錆により劣化するという欠点を有している。
【００３６】
従って、図６に示すように、磁石４２をロータ樹脂モールド４５によって封止することにより、磁石４２の錆による特性劣化の懸念が無くなり、特性の経年劣化が少なく、信頼性の高いモータを提供することが可能となる。
【００３７】
なお、上記実施例２においては、ＩＰＭ方式（磁石埋設型）のロータの構成での説明を行っているが、磁石をロータコア４１の表面に配設したＳＰＭ方式（表面磁石型）のロータの構成など、他の構成においても同様の効果が得られることは自明である。また、ネオジ系の希土類磁石に対してだけではなく、フェライト磁石など、他の磁石に対しても好適である。
【実施例３】
【００３８】
図８は、本発明の実施例３に係る永久磁石ブラシレスモータの概略断面図である。なお、図８に示した永久磁石ブラシレスモータにおいても、上記実施例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。
【００３９】
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。
【００４０】
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とから成る。
【００４１】
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、ロータコア４１の軸方向両端部に配設された端板４３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。
【００４２】
ロータ４０にはモータ軸２３に挿入された、金属または樹脂で形成され少なくとも二枚以上の羽根を有しステータ３０内径より外形の大きい内扇４６を備え、ステータ３０にはロータ４０の回転時にモータ内部に外気を吸い込み、または吐き出す為の風孔を複数個備える。
【００４３】
なお、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と同様であり、また、ロータ４０の構成については、図６と同様であるため、詳細の説明は割愛する。
【００４４】
なお、本実施例３においては、実施例１および実施例２からも明らかな通り、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、水濡れに起因する不具合が発生することが無くなり、また、ステータコア３１の錆による特性劣化の懸念が無くなる。
【００４５】
さらに、ロータ樹脂モールド４５によって、磁石４２が完全に覆われるようにすることによって、磁石４２がロータコア４１から軸方向に飛び出すことを防止すると共に、磁石４２に水が掛かることを防止することが可能となり、磁石４２の錆による特性劣化の懸念が無くなることから、特性の経年劣化が少なく、信頼性の高いモータを提供することが可能となる。
【００４６】
更に、内扇と風孔を設けることにより温度上昇を低減し、信頼性の高いモータを提供することが可能となる。
【００４７】
なお、本実施例３においても、実施例１および実施例２と同様に、ＩＰＭロータタイプでの説明を行っているが、磁石をロータコア４１の表面に配設したＳＰＭロータタイプなど、他の構成においても同様の効果が得られることは自明である。また、ネオジ系の希土類磁石に対してだけではなく、フェライト磁石など、他の磁石に対しても好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係るドラム式洗濯機用永久磁石ブラシレスモータは、樹脂モールド材によってステータコアや巻線を封止しているため安全性、信頼性の向上が可能であると共に、樹脂モールド材で磁石を封止しているため、モータ特性の経年劣化を防止することが可能であり、更に内扇と風孔を備えることによって、モールドモータにおける放熱性も改善することで、高信頼性、高性能なモータを提供することができる。特にドラム式洗濯機に代表される、水周りで使用される家電製品などにおいて、高信頼性、高性能を求める用途に適している。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ドラム式洗濯機
１１  回転ドラム
１２  水槽
１３  ドラム回転軸
１４  プーリー
１５  ベルト
２０  モータ
２３  モータ軸
２５  モータプーリー
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
４０  ロータ
４１  ロータコア
４２  磁石
４５  ロータ樹脂モールド
４６  内扇
５０  ドラム式洗濯機
５１  回転ドラム
５２  水槽
５３  ドラム回転軸
５４  プーリー
５５  ベルト
６０  モータ
６１  ステータ
【図１】
2013059526.tif 000003
【図２】
2013059526.tif 000004
【図３】
2013059526.tif 000005
【図４】
2013059526.tif 000006
【図５】
2013059526.tif 000007
【図６】
2013059526.tif 000008
【図７】
2013059526.tif 000009
【図８】
2013059526.tif 000010
【図９】
2013059526.tif 000011
【図１０】
2013059526.tif 000012