JP2009077603A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、分割した固定子鉄心や回転子鉄心の撓み強度を補完する固定子フレームと回転子フレームのプレス加工に要する時間が短縮化され、かつ使用する鋼材の材料歩留まりを向上した電動機を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の電動機における固定子フレームは、内周側に固定子鉄心の外周が嵌合する固定子円筒部と、固定子円筒部の一端より外周方向にほぼ直角に延在する環状の固定子鍔部を有し、回転子フレームは、外周側に回転子鉄心の内周が嵌合する回転子円筒部と、回転子円筒部の一端より内周方向にほぼ直角に延在する平板状の回転子円盤部を有し、回転子フレームの回転子円筒部の外径は、固定子フレームの固定子円筒部の内径よりも小径に形成し、固定子フレームと回転子フレームをプレス加工では、固定子フレームの内側に回転子フレームが存在するようにして同じ平板鋼材より一緒に共取り整形することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、洗濯機や洗濯乾燥機等に使用される電動機において、分割した鉄心で構成される回転子、および固定子を有する電動機に関するものである。

洗濯機や洗濯乾燥機等に使用される電動機として、ブラシレスの電動機がある。このブラシレスの電動機は、例えば、特許文献１（特開２００２−３１５２３５号公報）に示される。

ブラシレスの電動機は、回転子の外周側に複数の永久磁石磁極片が配置されるように設けられる。この永久磁石磁極片が配置される回転子の回転子鉄心や固定子の固定子鉄心は分割した鉄心で形成されている。

特開２００２−３１５２３５号公報

多極で磁石埋め込み形の電動機において、鉄心の材料歩留まりを向上するには分割した固定子鉄心と回転子鉄心を使用する必要がある。分割した固定子鉄心や回転子鉄心を円環状にして撓み強度を保つために、固定子フレームは内周側に固定子鉄心の外周が嵌合する固定子円筒部を有し、回転子フレームは、外周側に回転子鉄心の内周が嵌合する回転子円筒部を有する。

この固定子フレームや回転子フレームは、鋼鈑をプレス加工して整形するので、整形に費やす時間の短縮化と、鋼鈑は固定子鉄心や回転子鉄心を円形に保つために、比較的に板厚の厚いものを用いる必要があるため、材料歩留まりの向上が求められる。

本発明は、上記の課題に鑑み、分割した固定子鉄心や回転子鉄心の撓み強度を補完する固定子フレームと回転子フレームのプレス加工に要する時間が短縮化され、かつ使用する鋼材の材料歩留まりを向上した電動機を提供することを目的とする。

本発明は、固定子と、前記固定子に対して回転自在なる回転子と、固定子を構成する、鋼板で形成された固定子フレームと、固定子フレームに固定支持され、円弧状の分割固定鉄心片を環状に連結した積層電磁鋼板の固定子鉄心と、回転子を構成する、鋼板で形成された回転子フレームと、回転子フレームに固定支持され、円弧状の分割回転鉄心片を環状に連結した積層電磁鋼板の回転子鉄心と、を有する電動機において、固定子フレームは、内周側に固定子鉄心の外周が嵌合する固定子円筒部と、固定子円筒部の一端より外周方向にほぼ直角に延在する環状の固定子鍔部を有し、回転子フレームは、外周側に回転子鉄心の内周が嵌合する回転子円筒部と、回転子円筒部の一端より内周方向にほぼ直角に延在する平板状の回転子円盤部を有し、回転子フレームの回転子円筒部の外径は、固定子フレームの固定子円筒部の内径よりも小径に形成し、固定子フレームと回転子フレームをプレス加工では、固定子フレームの内側に回転子フレームが存在するようにして同じ平板鋼材より一緒に共取り整形することを特徴とする。

本発明によれば、固定子フレームと回転子フレームを共取り整形するのでプレス加工に要する時間が短縮化され、かつ使用する鋼材の材料歩留まりが向上した電動機を提供することができる。

本発明の実施例について、図面を引用して説明する。

まず、本発明の電動機を搭載した洗濯乾燥機の概要を、図１９を引用して説明する。

洗濯乾燥機本体の外枠２００内には、洗濯水が溜まる外槽２０１が防振機構２０２を介して支持される。洗濯ドラム槽２０３は外槽２０１内に回転自在に置かれる。ブラシレスの電動機１００は、洗濯ドラム槽２０３を回転駆動する。

電動機１００は、外槽２０１の後側背面に支持される。洗濯ドラム槽２０３は回転軸５を介して電動機１００の回転軸に支持されて回転する。

洗濯時には、洗濯ドラム槽２０３は４０〜５０ＲＰＭ程度の速度で回され、洗濯ドラム槽２０３内の洗濯物２０６を叩き洗いする。脱水時には、千数百ＲＰＭの高速で回転し、洗濯物２０６に含まれる水分を遠心脱水する。

洗濯に使われた洗濯水や遠心脱水された洗濯水は、排水路２０７から排水される。

洗濯物２０６の乾燥は、乾燥通風路２０８を通じて洗濯ドラム槽２０３内を循環する乾燥用通風２０９により乾燥が行われる。

ブラシレスの電動機１００について、図１，図２を引用して説明する。

まず、図１，図２を引用して電動機１００の概要から説明する。

電動機１００は、回転子１と、固定子２と、金属フランジ３と、軸受５００を有する軸受ボス部４ａと軸受５０１を有する軸受ボス部４ｂに回転自在に支持され、回転子１を固定支持する回転軸５を有する。

回転子１は、多数の回転磁極をもった回転子鉄心１１を有する。回転子鉄心１１の回転磁極が、固定鉄心７の固定磁極の内側面に対向して相対移動するように回転子１は回転する。固定子２の上面には回転子１を覆うようにカバー６が取付けられている。

回転子１に関し、図４〜図９を引用して説明する。

回転子１は、図４，図５に示すように、回転子フレーム１０と、回転子鉄心１１と、永久磁石磁極片１２と、軸固定ボス部１３と、モールド用合成樹脂層１４を有する。

回転子フレーム１０は、板厚みが１.６mm〜３.２mmの鋼鈑材料をプレス加工の成型により形成する。この回転子フレーム１０は、円筒形状の回転子円筒部２０と、平板状の回転子円盤部２１と、ボス支持筒２２を有する。

回転子円盤部２１は、回転子円筒部２０の一端より内周方向にほぼ直角に延在する平板のような形状をしている。ボス支持筒２２は、回転子円盤部２１の内周端を前記回転子円筒部２０と反対向きに折り曲げて形成される。

軸固定ボス部１３は、鋼鈑を鍛造加工して形成される。軸固定ボス部１３の中央には、回転子１の回転軸が挿入されて嵌合固定される軸嵌合穴２３を設けられる。軸固定ボス部１３の外周には、複数の切り欠き（図示せず）が設けられる。

ボス支持筒２２は、図７に示すように、付け根の反対側になる先端側に複数の切り欠き凹２３を設ける。ボス支持筒２２に配置するボス部１３は、ボス支持筒２２の切り欠きと軸固定ボス部１３の切り欠き凹２３が互い違いになるように置かれ、モールド用合成樹脂層１４により結合される。

軸固定ボス部１３は、モールド用合成樹脂層１４を介してボス支持筒２２に結合されるが、ボス支持筒２２の切り欠きと軸固定ボス部１３の切り欠き凹２３が互い違いになるような組み合せになっているので、軸固定ボス部１３とボス支持筒２２は軸方向に長い位置で結合することにより径の小さいところでも強固に結合することができる。このため、軸固定ボス部１３とボス支持筒２２の結合は径の小さい位置で結合することによりボス支持筒２２の使用材料を少なくすることができる。

軸固定ボス部１３側は、モールド用合成樹脂層１４を介してボス支持筒２２側と電気的に絶縁される。このため、回転子１の回転軸に固定支持される洗濯ドラム槽２０３は、電動機１００の固定子２と電気的に絶縁される。

回転子鉄心１１は、図８，図９に示すように、円弧状の分割回転鉄心片３０を環状に連結した積層電磁鋼板により形成される。この環状の回転子鉄心１１は、これの内周を回転子円筒部２０の外周に嵌合して回転子フレーム１０に固定支持される。

円弧状の分割回転鉄心片３０は、図９に示すように、両端にホゾ３１とホゾ穴３２を有する。隣り合う分割回転鉄心片３０のホゾ３１とホゾ穴３２を結合して環状の回転子鉄心１１が作られる。

ホゾ３１とホゾ穴３２によって連結された可撓性を有する回転子鉄心１１の剛性化は、回転子フレーム１０の回転子円筒部２０によって齎される。

この剛性化のため、回転子鉄心１１を内側から支える回転子円筒部２０が必要であり、１.６mm〜３.２mm程度の板厚をもった鋼鈑材料をプレス加工で成型した寸法精度の高い堅牢な回転子円筒部２０を用いることによって、真円度が高く剛性のある回転子鉄心１１にすることができる。

環状の回転子側小突起３３は、回転子円盤部２１の反対側になる回転子円筒部２０の端部側に回転子円盤部２１とは逆向に外周方向に突き出すように形成される。

この環状の回転子側小突起３３は、回転子円筒部２０に嵌合された回転子鉄心１１の軸方向の位置決めとして機能する。すなわち、回転子円筒部２０の外周に嵌め込まれた回転子鉄心１１が、回転子円筒部２０の奥側まで送り込まれると、回転子側小突起３３に突当って止まる。

このように回転子鉄心１１の組み込みでは、回転子側小突起３３により、自動的に位置決めが行われるので組み立てがし易い。また、回転子鉄心１１は回転子側小突起３３により、抜け止めがされるので脱落防止になる。

多数の永久磁石磁極片１２は、図５に示すように、回転子鉄心１１の外周近傍に設けて溝に等ピッチで挿入配置される。モールド用合成樹脂層１４は、多数の永久磁石磁極片１２，回転子鉄心１１，回転子フレーム１０，軸固定ボス部１３を被覆するようにモールドされる。

ファン翼３４は、モールド用合成樹脂層１４と一体に形成される。このファン翼３４により、電動機１００の内部は冷却される。

固定子２に関し、図１０〜図１８を引用して説明する。

固定子２は、図１０，図１１に示すように、固定子フレーム４０と、固定子鉄心４１を有する。

固定子フレーム４０は、板厚が１.６mm〜３.２mmの鋼鈑材料をプレス加工の整形により形成する。

固定子フレーム４０は、図１２，図１３に示すように、内周側に固定子鉄心４１の外周が嵌合する固定子円筒部４２と、固定子円筒部の一端より外周方向にほぼ直角に延在する環状の固定子鍔部４３を有する。固定子鍔部４３には電動機取付け穴４８が複数個設けられている。固定子鉄心４１は分割固定子鉄心片４４を複数個環状に連結した積層電磁鋼板により形成されているため外径を圧縮したときの撓み強度が小さく、内径精度も変形し易いため精度維持が困難となる。また、分割固定子鉄心片４４側に電動機取付け穴を設けても強度と精度の両方を維持するのは極めて困難である。

固定子鉄心４１は、図１５，図１４に示すように、円弧状の分割固定子鉄心片４４を環状に連結した積層電磁鋼板により形成される。この環状の固定子鉄心４１は、これの外周を固定子円筒部４２の内周に嵌合して固定子フレーム４０に固定支持される。

円弧状の分割固定鉄心片４４は電磁鋼板を積層したもので図１５に示すように、両端にホゾ４５とホゾ穴４６を有する。本実施例では積層時に電磁鋼板同士を結合するノッチの図示は省略している。隣り合う分割固定鉄心片４４のホゾ４５とホゾ穴４６を結合して環状の回転子鉄心４１が作られる。

ホゾ４５とホゾ穴４６によって連結された固定子鉄心４１は一体で積層されたものに比較すると撓み強度については嵌合部があるため低下する。このため、撓み強度を上げる必要があり可撓性を有する固定子鉄心４１の剛性化は、固定子フレーム４０の固定子円筒部４２によってもたらされる。

この剛性化のため、固定子鉄心４１を外側から支える固定子円筒部４２が必要であり、１.６mm〜３.２mm程度の板厚をもった鋼鈑材料をプレス加工で成型した寸法精度の高い堅牢な固定子円筒部４２を用いることによって、真円度の高い剛性のある固定子鉄心４１にすることができる。

環状の固定子側小突起４７は、固定子鍔部４３の反対側端になる固定子円筒部４２の端部側に固定子鍔部４３とは逆向の内周方向に突き出るように形成される。

この環状の固定子側小突起４７は、固定子円筒部４２に嵌合された固定子鉄心４１の位置決めとして機能する。すなわち、固定子円筒部４２の内周に嵌め込まれた固定子鉄心４１が、固定子円筒部４２の奥側まで送り込まれると、固定子側小突起４７に突当って止まる。

このように固定子鉄心４１の組み込みでは、固定子側小突起４７により、自動的に位置決めが行われるので組み立てがし易い。また、固定子鉄心４１は固定子側小突起４７により、抜け止めがされるので脱落防止になる。

固定子鍔部４３には電動機取付け穴４８が複数個設けられている。分割固定子鉄心片４４に電動機取付け穴４８を設けた時の撓み強度は分割数が多いほど低下するので電動機取付け穴４８は分割数と同一にする必要がある。しかしながら、分割数が多い程内径精度は低下する。このため、固定子フレーム４０を介して電動機を固定することにより撓み強度の増加と内径精度の向上を図っている。本実施例では固定子フレーム４０の精度により内径精度は決定されるので固定子フレーム４０の内径を機械加工して精度を向上させている。

固定子フレーム４０に電動機取付け穴４８を設けることにより、分割固定子鉄心片４４に電動機取付け穴４８を設ける必要が無いので分割固定子鉄心片４４の材料歩留まりを向上させることができ、総合的に鋼材の使用量を低減することができる。

図１６，図１７，図１８は、固定子鉄心の他の実施例を示す。

固定子鉄心４１０は、分割固定子鉄心片４４０が先に述べた実施例の分割固定子鉄心片４４と違う。

分割固定子鉄心片４４０は、図１７に示すように、直線的に打ち抜かれる。それを図１８に示すように円弧形状に折り曲げて分割固定子鉄心片４４０が出来上がる。折り曲げの加工工程が増えるが、板材料の無駄を少なくできるメリットがある。

上記実施例の分割固定子鉄心片４４、４４０は複数のティースを有する。このティース単体が一つの分割固定子鉄心片を構成して、連結して環状の固定子鉄心を作ることも可能である。

次に本発明の主要部である回転子フレームと固定子フレームの共取り整形加工に関し、図３を引用して説明する。

図３の（ａ）は、所定の寸法に打ち抜かれた板厚が１.６mmないし３.２mmの板状鋼材の母材を示す。この母材をプレス加工機で深絞り成型して図３の（ｂ）に示すように、固定子フレーム４０の部分と回転子フレーム１０の部分を一体に成型する。

この一体成型の工程後に、図３の（ｃ）に示すように、固定子フレーム４０と回転子フレーム１０に分割する。この分割の工程は、プレス加工機内で行われる。このとき、板厚は電動機の外形が大きいほど厚くなる。本実施例では外形が約２８０mmと大きいため板厚は３.２mmを使用している。

この固定子フレーム４０と回転子フレーム１０のプレス加工では、固定子フレーム４０の内側に回転子フレーム１０が存在するようにして同じ平板の鋼材より一緒に共取り整形を行う。この共取り整形により、固定子フレームと回転子フレームを別個にプレス加工するものに比べ、材料の無駄を少なくできる。

また、単体の工数に比較して深絞りの整形型と、分割の工程が増えるが、固定子フレームと回転子フレームが一緒に作られるので、別個にプレス加工するものに比べ、成型時間が大幅に短縮されると共に材料歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施例に係るもので、電動機の縦断面図。 本発明の実施例に係るもので、電動機の正面図。 本発明の実施例に係るもので、回転子フレームと固定子フレームの共取り成型加工を示す図。 本発明の実施例に係るもので、回転子の正面図。 本発明の実施例に係るもので、回転子の断面図。 本発明の実施例に係るもので、回転子フレームの正面図。 本発明の実施例に係るもので、回転子フレームの断面図。 本発明の実施例に係るもので、回転子鉄心の正面図。 本発明の実施例に係るもので、回転子鉄心の分割回転鉄心片を示す図。 本発明の実施例に係るもので、固定子の正面図。回転子鉄心を回転子支持受治具に装着した状態を示す図。固定子２は、図１０，図１１に示すように、固定子フレーム４０と、固定子鉄心４１を有する。 本発明の実施例に係るもので、固定子の断面図。 本発明の実施例に係るもので、固定子フレームの正面図。 本発明の実施例に係るもので、固定子フレームの断面図。 本発明の実施例に係るもので、固定子鉄心の正面図。 本発明の実施例に係るもので、固定子鉄心の分割固定子鉄心片を示す正面図。 本発明の他の実施例に係るもので、固定子鉄心の正面図。 本発明の他の実施例に係るもので、打ち抜かれた分割固定子鉄心片を示す正面図。 本発明の他の実施例に係るもので、円弧状に曲げた分割固定子鉄心片を示す正面図。 本発明の実施例に係るもので、電動機を洗濯乾燥機に搭載した洗濯乾燥機の縦断面図。

符号の説明

１ 回転子
２ 固定子
１０ 回転子フレーム
１１ 回転子鉄心
１２ 永久磁石磁極片
１３ 軸固定ボス部
１４ モールド用合成樹脂層
２０ 回転子円筒部
２１ 回転子円盤部
２２ ボス支持筒
３３ 回転子側小突起
４０ 固定子フレーム
４１ 固定子鉄心
４２ 固定子円筒部
４３ 固定子鍔部
４４ 分割固定子鉄心片
４７ 固定子側小突起
４８ 電動機取付け穴
１００ 電動機

Claims (8)

1. 固定子と、前記固定子に対して回転自在なる回転子と、前記固定子を構成する鋼板で形成された固定子フレームと、前記固定子フレームに固定支持され、円弧状の分割固定子鉄心片を環状に連結した積層電磁鋼板の固定子鉄心と、前記回転子を構成する、鋼板で形成された回転子フレームと、回転子フレームに固定支持され円弧状の分割回転子鉄心片を環状に連結した積層電磁鋼板の回転子鉄心とを有する電動機において、
   前記固定子フレームは、内周側に前記固定子鉄心の外周が嵌合する固定子円筒部と、前記固定子円筒部の一端より外周方向にほぼ直角に延在する環状の固定子鍔部を有し、
   前記回転子フレームは、外周側に前記回転子鉄心の内周が嵌合する回転子円筒部と、前記回転子円筒部の一端より内周方向にほぼ直角に延在する平板状の回転子円盤部を有し、前記回転子フレームの回転子円筒部の外径は、前記固定子フレームの固定子円筒部の内径よりも小径に形成したことを特徴とする電動機。
2. 請求項１記載の電動機において、固定子フレームと回転子フレームをプレス加工では、前記固定子フレームの内側に前記回転子フレームが存在するようにして同じ平板鋼材より一緒に共取り整形したことを特徴とする電動機。
3. 請求項１及び請求項２記載の電動機において、
   前記固定子円筒部は、前記固定子鍔部の反対側端に前記固定子鍔部とは逆向の内周方向に突き出る環状の固定子側小突起を有し、
   前記固定子側小突起が前記固定子円筒部に嵌合される前記固定子鉄心の軸方向の位置決めとして機能することを特徴とする電動機。
4. 請求項１及び請求項２記載の電動機において、
   前記回転子円筒部は、前記回転子円盤部の反対側端に回転子円盤部とは逆向の外周方向に突き出る環状の回転子側小突起を有し、
   前記回転子側小突起が前記回転子円筒部に嵌合される前記回転子鉄心の軸方向の位置決めとして機能することを特徴とする電動機。
5. 請求項１及び請求項２記載の電動機において、
   前記回転子鉄心は配設される多数の永久磁石磁極片を備え、
   前記回転子は前記回転子フレーム，前記回転子鉄心、および前記永久磁石磁極片を被覆するモールド用合成樹脂層を有することを特徴とする電動機。
6. 請求項１及び請求項２記載の電動機において、
   前記回転子フレームは、前記回転子円盤部の内周端を前記回転子円筒部と反対向きに折り曲げたボス支持筒を有し、
   前記ボス支持筒は多数の切り欠きを有し、
   前記ボス支持筒のところに配置される軸固定ボス部を有し、
   前記ボス支持筒と軸固定ボス部を被覆するモールド用合成樹脂層を有することを特徴とする電動機。
7. 請求項１及び請求項２記載の電動機において、
   前記固定子フレーム，前記回転子フレームは、板厚が１.６mm〜３.３mmの鋼鈑で形成されることを特徴とする電動機。
8. 請求項１及び請求項２記載の電動機において、
   固定子フレームの固定子鍔部４３には電動機取付け穴４８が複数個設けられていることを特徴とする電動機。

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