专利名称：永磁式电动机及洗衣机的制作方法
技术领域：
本发明有关永磁式电动机以及洗衣机，该永磁式电动机转子的结构做成将永磁体装在由磁性材料组成的转子铁心上，该洗衣机将上述永磁式电动机作为旋转驱动源。
背景技术：
以往，在外转子型永磁电动机中，人们提供的转子的构成为将装着多个磁极永磁体的由磁性材料组成的转子铁心配置在由磁性材料组成的框架内周(例如参照日本国专利公开公报2004-254403号)。
在上述的情况下，框架要保持装着多个磁极永磁体的由磁性材料组成的转子铁心，由于这一关系，需要有足够的机械强度，由钢板等磁性材料构成。
在上述构成中，从装着上述永磁体的转子铁心角度考虑，存在的问题是该永磁体的磁通容易泄漏。
具体为，在上述现有的情况下，装着永磁体的由磁性材料构成的转子铁心接触由磁性材料组成的框架底部，因此，存在的问题是永磁体的磁通从该转子铁心向框架底部泄漏，不能在与定子之间有效利用永磁体的磁通，进而，不能有效地用于转子的旋转。
另外，通常，在多片钢板层叠而成的转子铁心的钢片上，介于插入永磁体的各永磁体插入孔和定子间的各中间部的圆周方向两端与转子铁心主体部连接。该中间部的两端由于形成永磁体的磁通容易通过的磁路，所以，存在的问题是磁通易从该处泄漏，依旧无法在与定子之间有效地利用永磁体的磁通，进而，不能有效地用于转子的旋转。
此时，可以考虑这样一种构成，即在上述中间部的两端设置与永磁体插入孔连通、而在定子一侧开口的开口部。但是在上述构成的场合，作为转子铁心其构成为各中间部与主体部分离而独立，所以，作为转子不容易组装，制造困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁式电动机，该永磁式电动机能防止永磁体的磁通从装着永磁体的由磁性材料组成的转子铁心泄漏，实现有效利用永磁体的磁通，提高电动机输出。
本申请的永磁式电动机包括定子；转子，该转子将装着多个磁极永磁体的由磁性材料组成的转子铁心配置在由磁性材料组成的框架的内周，同时，所述转子铁心配置成相对所述定子位于径向的外侧；以及非磁性材料，该材料充填于所述转子铁心与所述框架底部之间。
根据上述构成的永磁式电动机，充填于转子的转子铁心和框架底部间的非磁性材料切断永磁体从转子铁心向框架底部的磁通泄漏。由此，实现有效利用永磁体的磁通，能够提高电动机输出。
为了达到同样的目的，也可以将结构做成在所述转子铁心和所述框架底部之间设置空间部，来代替非磁性材料。
另外，本申请的永磁式电动机的结构包括定子；转子，该转子在多片钢片层叠成的转子铁心上沿圆周方向形成多个永磁体插入孔而构成，同时将励磁用的永磁体插入所述永磁体插入孔，并配置成相对所述定子沿径向对置，该转子的所述转子铁心构成为采用第1钢片及第2钢片，所述第1钢片在介于所述永磁体插入孔和所述定子间的各中间部的圆周方向两端与永磁体插入孔连通，形成在所述定子一侧上开口的开口部，从而将所述中间部与主体部独立，所述第2钢片的所述中间部中的至少一端和主体部连接，然后将所述第1钢片与所述第2钢片层叠，同时将上述各钢片的所述中间部之间及所述各主体部之间沿层叠方向连接，沿圆周方向相邻的所述中间部之间设置树脂，使其覆盖各中间部圆周方向端部，限制所述各中间部向所述定子一侧位移。
根据上述构成的永磁式电动机，在转子铁心中，由于在第1钢片部分，中间部两端上形成开口部，所以就能减少励磁用的永磁体的磁通泄漏。这时，第1钢片的中间部与主体部独立，但和该第1钢片层叠的第2钢片的中间部至少一个端部与各主体部连接，使第1钢片的各中间部和第2钢片的中间部连接，同时，使第1钢片的主体部和第2钢片的主体部连接，从而第1钢片的中间部也能和其它的部分一体处理，在确保便于制造之同时，还能提高制造精度。
而且，因其结构做成在圆周方向相邻的中间部之间，设置覆盖各中间部圆周方向的端部用的树脂，限制各中间部向定子一侧的位移，所以能防止各中间部向定子一侧的位移。通过这样，能尽量减小定子和转子之间的空隙。
图1为表示本发明实施方式1的转子纵断面图。
图2为永磁式电动机的局部剖开立体图。
图3为框架及转子铁心部分的局部剖开立体图。
图4为转子铁心一部分的俯视图。
图5为兼有脱水功能的洗衣机的局部剖开侧视图。
图6为表示本发明实施方式2的与图1相当的图。
图7为表示本发明实施方式3的转子铁心一部分的俯视图。
图8为与图2相当的图。
图9为转子铁心(分割铁心)的局部剖开立体图。
图10A为第2钢片的俯视图。
图10B为第1钢片的俯视图。
具体实施例方式
以下，参照图1至图5对本发明的实施方式1进行说明。
首先，在图2示出局部剖开的外转子型永磁式电动机100的局部剖开立体图。该永磁式电动机100例如如图5所示，在兼有脱水功能的洗衣机中用作为驱动用电协机(旋转驱动源)，在洗涤时使搅拌体102一体地旋转驱动，而在脱水时使搅拌体102和旋转筒103一体地旋转驱动用的驱动。旋转筒103兼作洗涤筒和脱水筒用。
该永磁式电动机100的定子1由具有多个放射状的T形铁心2的环形定子铁心3；覆盖该定子铁心3的树脂、特别是合成树脂的成形体4；以及通过该成形体4分别卷绕在T形铁心2上的定子线圈5构成。还有，定子铁心3是将软磁材料即硅钢片多片层叠而成。另外，该定子1上，利用上述成形体4在内圆周的多个部位上设置将定子安装在所述洗衣机的规定位置上用的安装部6。
与此相对应，转子10由做成圆形的浅底容器形的框架11；配置在该框架11的内圆周的转子铁心12；装在该转子铁心12上的多个永磁体13；分别充填在该永磁体和转子铁心12之间或转子铁心12和框架11之间以及转子铁心12的后述的各磁极之间并与它们结合的树脂、特别是合成树脂的成形体14等构成，转子铁心12的内圆周面(各磁极前端面)相对所述定子铁心3的T形铁心2的各前端面沿径向隔开规定的间隙对置。因此，转子铁心12相对定子1位于径向的外侧。
这里，框架11利用磁性材料特别是软磁材料的钢板形成，如图1及图3中详细所示，在圆周侧壁11a上有台阶部15，由此，将所述转子铁心12配置在框架11的敞开一侧即上部。
另外，转子铁心12和所述定子铁心3一样，将多片软磁材料即硅钢片层叠而成，因而形成层叠铁心。再有，该转子铁心12沿圆周方向分割成多个(例如6个)分割铁心12a，通过将图4示出的燕尾榫状的嵌合部16和燕尾槽状的被嵌合部17分别嵌合在一起，从而将各分割铁心12a装配成一个圆环形。
而且，在该转子铁心12上形成与磁极数量相当的多个作为永磁体放置部的永磁体插入孔18，通过将各个所述永磁体13放置于该永磁体插入孔18，多个永磁体13就装在转子铁心12上。该转子铁心12装上永磁体13的各部分利用各永磁体13构成磁极，各磁极的前端端面形成中间高的圆柱面。还有永磁体13专门采用含钕烧结永磁体。
与此相对应，所述成形体14如上所述，是在永磁体13和转子铁心12之间、或转子铁心12和框架11之间、以及转子铁心12的后述的各磁极之间分别填入树脂而形成。因而，成形体14位于上述的各间隙中，其中也位于转子铁心12和框架11的所述台阶部15上的底部11b之间，通过这样树脂填入转子铁心12和框架11的底部11b之间。而且，由于该树脂(成形体14)是非磁性材料，所以在上述转子铁心12和框架11的底部11b之间最终填入非磁性材料。
还有，上述框架11的台阶部15上的底部11b为与转子铁心12的轴向里面即下表面对置的部分。
另外，成形体14上，也有冷却风扇的多片翼片19，此外，也有埋设轴承环20的轴承部21。
这样，本构成为外转子型永磁式电动机，它将装着多个磁极永磁体13的由磁性材料构成的转子铁心(层叠铁心)12配置在由磁性材料构成的框架11的内圆周，在这样形成的外转子型永磁式电动机中，该转子铁心12和框架11的底部11b之间填入非磁性材料(成形体14(树脂))。由此，填入该转子铁心12和框架11的底部11b之间的非磁性材料切断永磁体13的磁通从转子铁心12向框架11的底部11b的泄漏。通过这样，能实现永磁体13的磁通对定子1的有效利用，能提高电动机输出。
特别是在永磁体13采用钕烧结永磁体的本构成的情况下，由于钕贵，为了抑制永磁体的量，有时特别要求能有效地使用永磁体的磁通，为了合乎这些要求，本发明能实现有效地使用永磁体13的磁通，提高其价值。
另外，此时，通过在该转子铁心12和框架11的底部11b之间填入非磁性材料，从而能提高转子10的刚性，能做到电动机低振动、低噪音运转。
而且，尤其是在本构成的情况下，上述非磁性材料为填入转子铁心12和永磁体13之间使它们结合的树脂、或填入转子铁心12和框架11之间使它们结合的树脂。通过这样，利用这些转子铁心12和永磁体13结合用的树脂、或转子铁心12和框架11结合用的树脂，能提高上述电动机输出。降低振动及噪音，所以能充分利用材料。
再有，在本构成的情况下，转子铁心12沿圆周方向分割成多个进行装配。通过这样，经过从原料片冲成转子铁心12用钢片等一系列加工后得到，能减少材料浪费，进而降低生产成本。另外，对于该装配好的转子铁心12，前述的非磁性材料(树脂)也能起到有助于加强它们间结合的效果。
而且，将具有上述转子10而能高输出的外转子型永磁式电动机100作为洗衣机的旋转驱动源，由此，能获得良好洗涤性能及脱水性能。
图6表示本发明的实施方式2，与上述实施方式1相同的部分上标注同一标号，其说明省略，现只对不同处进行说明。
在这种情况下，在转子铁心12和框架11的底部11b之间，设置空间部21，代替实施方式1的填入非磁性材料(树脂)。该空间部21按照转子铁心12和框架11的底部11b之间的间隔尺寸，可以大于等于3(mm)，在实际的结构中确保8(mm)。
根据上述结构，设在该转子铁心12和框架11的底部11b之间的空间部21切断永磁体13的磁通从转子铁心12向框架11的底部11b的泄漏。通过这样，和实施方式1一样，能有效利用永磁体13对于定子的磁通，提高电动机输出。
以下，参照图7至图10B对本发明的实施方式3进行说明。另外，图8表示局部剖开后外转子型永磁式电动机110的局部剖开立体图。该永磁式电动机110也和实施方式1一样，例如在兼有脱水功能的洗衣机中，用作为驱动用电动机(旋转驱动源)，该电动机用于洗涤时使搅拌体一体地旋转驱动，而脱水时使搅拌体及旋转桶一体地旋转驱动。
在图8中，定子31由具有多个放射状的T形铁心32的定子铁心33；通过成形设置成覆盖该定子铁心33的树脂34；以及卷绕在各T形铁心32上的定子线圈35等构成。定子铁心33的构成为将多片硅钢片层叠在一起，同时还做成环状。该定子31上还设置将其安装在洗衣机规定位置用的安装部36。
与此相对应，转子40由做成容器状的磁性体制的框架41；配置在设于框架41的外圆周开口部一侧的环形壁41a的内圆周并做成圆环状的转子铁心42；插入设置在该转子铁心42的内圆周一侧的多个永磁体插入孔43中的多个励磁用永磁体44；以及通过成形进行设置使得上述转子铁心42、永磁体44和框架41固定成一体的模铸用树脂45等构成，转子铁心42的内圆周面配置成相对上述定子铁心33的各T形铁心32的前端沿径向隔开规定的空隙而对置。这时，永磁体44总计配置48个。在转子40的中心部分安装图中未示出的转轴。
转子铁心42是将沿圆周方向分割的多个、例如6个分割铁心46连结成圆环状而构成。各分割铁心46如图9所示，是将分别由硅钢片形成的第1钢片47和第2钢片48层叠而构成。其中，第1钢片47如图10B所示，由主体部50；以及通过各个永磁体插入孔43与该主体部50分开的近似月牙形的中间部51构成，在各中间部51的圆周方向的两端形成开口部52。各中间部51为介于永磁体插入孔43和定子31之间的部分。开口部52和永磁体插入孔43连通，在定子31一侧形成开口。第2钢片48如图10A所示，主体部50和月牙形的中间部51在中间部51的圆周方向的两端通过连接部53连接。
而且，此时，如图9所示，在一片第2钢片48上层叠多片第1钢片47，同时，再在最上部层叠一片第2钢片48，各钢片47、48的主体部50利用铆接部54、而各中间部51利用铆接部55分别在层叠方向上连接固定。1个分割铁心46其大小例如有8个永磁体插入孔43。各永磁体插入孔43沿圆周方向呈长条的长方形，插入永磁体插入孔43的各永磁体44在此时也是钕烧结永磁体，做成与永磁体插入孔43对应的平板状。另外，永磁体44进行磁化，使相邻的永磁体之间极性相反(参照图7)。
而且，如图7所示，在圆周方向上相邻的中间部51之间设置上述树脂45，覆盖各中间部51的圆周方向的端部，同时，在各永磁体插入孔43内及上述各开口部52内也填入该树脂45。
根据上述构成，可以获得以下的作用及效果。
首先，在转子铁心42的分割铁心46中，在第1钢片47层叠部分，在中间部51的两端形成开口部52，由于该部分处磁阻变大，所以能使插入永磁体插入孔43的永磁体44的磁通泄漏减小，能使永磁体44的磁通通过中间部51极有效地作用于定子31。此时，第1钢片47的中间部51虽从主体部50独立出来，但上下配置的第2钢片48的中间部51其两端通过连接部53和主体部50连接，利用铆接部55将第1钢片47的各中间部51和第2钢片48的中间部51连接，同时，利用铆接部54将第1钢片47的各主体部50和第2钢片48的主体部50连接，通过这样，第1钢片47的中间部50也能和其它的部分一体处理，能确保制造方便，同时还能提高制造精度。
而且，在圆周方向相邻的中间部51之间，设置覆盖各中间部51的圆周方向端部的树脂45，所以能够限制各中间部51向定子31一侧的位移。尤其如本实施例那样，在中间部51有与主体部50分开的部分存在时，特别有效。通过这样，能使定子31和转子40间的空隙尺寸尽量减小，进而也能小型化。另外，由于能高精度地加工出定子31和转子40之间的空隙尺寸，所以能制造噪音及振动均小的电动机。
转子铁心42是将沿圆周方向分割成多个的分割铁心46连接而构成。另外，各分割铁心46为将多块钢片47、48层叠在一起而构成。根据上述构成，与将做成圆环状的钢片层叠在一起构成转子铁心42的情况相比，能有效利用钢片。即，在使用做成圆环状的钢片时，废弃的部分多，损耗大，但在上述构成时能使钢片的损耗尽量减小。
本发明不仅限于上述实施例，可以作以下的变形或扩展。
上述实施方式3中，第2钢片48是将中间部51的两端通过连接部53和主体部50连接而构成，若中间部51至少一端和主体部50连接，则另一端可以不连接。
本发明的永磁式电动机在旋转筒的轴向指向近似水平方向的滚筒式洗衣机上，可以用作为其滚筒(旋转筒)的旋转驱动源。
权利要求
1.一种永磁式电动机，其特征在于，包括以下构成要素定子；转子，该转子将装着多个磁极永磁体的由磁性材料组成的转子铁心配置在由磁性材料组成的框架的内周，同时，所述转子铁心配置成相对所述定子位于径向的外侧；以及非磁性材料，该材料充填于所述转子铁心与所述框架底部之间。
2.如权利要求1所述的永磁式电动机，其特征在于，所述非磁性材料为充填于所述转子铁心和所述永磁体之间并将它们结合在一起的树脂、或充填于所述转子铁心和所述框架之间并将它们结合在一起的树脂。
3.一种永磁式电动机，其特征在于，包括以下构成要素定子；转子，该转子将装着多个磁极永磁体的由磁性材料组成的转子铁心配置在由磁性材料组成的框架的内周，同时，所述转子铁心配置成相对所述定子位于径向的外侧；以及空间部，该空间部设置在所述转子铁心和所述框架底部之间。
4.如权利要求1或3所述的永磁式电动机，其特征在于，所述转子铁心是将沿圆周方向分割成的多个分割铁心连接而构成。
5.一种有旋转筒的洗衣机，其特征在于，包括以下构成要素；旋转驱动所述旋转筒的永磁式电动机，该电动机包括定子；转子，该转子将装着多个磁极永磁体的由磁性材料组成的转子铁心配置在由磁性材料组成的框架的内周，同时，所述转子铁心配置成相对所述定子位于径向的外侧；以及，非磁性材料，该材料充填于所述转子铁心与所述框架底部之间。
6.一种永磁式电动机，其特征在于，包括以下构成要素定子；转子，该转子在多片钢片层叠构成的转子铁心上沿圆周方向形成多个永磁体插入孔，同时，将励磁用永磁体插入所述永磁体插入孔而构成，并配置成相对所述定子沿径向对置，该转子的所述转子铁心构成为采用第1钢片及第2钢片，所述第1钢片在介于所述永磁体插入孔和所述定子间的各中间部的圆周方向的两端和永磁体插入孔连通，形成在所述定子一侧上开口的开口部，从而将所述中间部与主体部独立，所述第2钢片的所述中间部中的至少一端和主体部连接，然后将所述第1钢片与所述第2钢片层叠，同时将这些钢片的所述中间部之间及所述各主体部之间沿层叠方向连接；以及在圆周方向上相邻的所述中间部之间设置树脂，使其覆盖各中间部圆周方向的端部，该树脂限制所述中间部向所述定子一侧位移。
7.如权利要求6所述的永磁式电动机，其特征在于，利用铆接沿层叠的钢片各主体部及各中间部的层叠方向进行连接。
8.如权利要求6所述的永磁式电动机，其特征在于，所述树脂和粘接所述转子铁心和所述永磁体的模铸用树脂相同。
9.如权利要求6所述的永磁式电动机，其特征在于，所述转子铁心是将沿圆周方向分割成多个分割铁心连接而构成。
10.一种有旋转筒的洗衣机，其特征在于，包括以下构成要素旋转驱动所述旋转筒的永磁式电动机，该电动机包括定子及转子，该转子在多片钢片层叠构成的转子铁心上沿圆周方向形成多个永磁体插入孔，同时，将励磁用永磁体插入所述永磁体插入孔而构成，并配置成相对所述定子沿径向对置，该转子的所述转子铁心构成为采用第1钢片及第2钢片，所述第1钢片在介于所述永磁体插入孔和所述定子间的各中间部的圆周方向的两端和永磁体插入孔连通，形成在所述定子一侧上开口的开口部，从而将所述中间部与主体部独立，所述第2钢片的所述中间部中的至少一端和主体部连接，然后将所述第1钢片与所述第2钢片层叠，同时将这些钢片的所述中间部之间及所述各主体部之间沿层叠方向连接，在圆周方向上相邻的所述中间部之间设置树脂，使其覆盖各中间部圆周方向的端部，该树脂限制所述各中间部向所述定子一侧位移。
全文摘要
本发明的永磁式电动机包括定子；转子，该转子由将装着多个磁极永磁体的由磁性材料组成的转子铁心配置在由磁性材料组成的框架的内周，同时，所述转子铁心配置成相对所述定子位于径向的外侧；以及非磁性材料，该材料充填于所述转子铁心与所述框架底部之间。
文档编号H02K1/27GK1783649SQ20051012905
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月24日 优先权日2004年11月25日
发明者粟津稔, 新田勇 申请人:株式会社东芝