洗衣机用无刷马达、具有该无刷马达的滚筒式洗衣机及洗衣机用无刷马达的制造方法

专利名称：洗衣机用无刷马达、具有该无刷马达的滚筒式洗衣机及洗衣机用无刷马达的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种滚筒式洗衣机用无刷马达、具有该无刷马达的滚筒式洗衣机和洗 衣机用无刷马达的制造方法。
背景技术：
作为洗衣机的一种结构，有沿水平方向或倾斜方向具有旋转的轴心的旋转滚筒， 经由皮带和皮带轮将马达的动力传递到旋转滚筒的结构的滚筒式洗衣机。
以往，在该种滚筒式洗衣机中一直使用被应用为马达的有刷马达(例如参照专利 文献I)、感应马达(例如参照专利文献2)。这些马达一直使用具有铝等的框架的钢板马达。
图9是表示上述以往的滚筒式洗衣机的大概结构的图。如图9所示，以往的滚筒 式洗衣机50具有用于支承旋转滚筒51使该旋转滚筒51自由旋转的水槽52，该旋转滚筒 51沿水平方向或倾斜方向具有旋转的轴心。并且，在水槽52的背面具有皮带轮54，其经 由滚筒旋转轴53将动力传递到旋转滚筒51 ;马达60，其经由皮带55将动力传递到皮带轮 54。另外，如图9所示，通常将马达60固定在水槽52的下方。
以往的马达60由定子61、输出侧托架63、与输出侧反向侧的托架64和图10所示 的转子70构成。转子70旋转自由地支承在定子61的内侧，转子70在前端安装有马达皮 带轮65。图10的转子70表示感应马达的转子。转子70由转子芯71、铝棒(未图示)、端环 72、马达轴62和马达皮带轮65构成，上述铝棒通过压铸而形成在转子芯71的内部，上述端 环72通过压铸而形成在转子芯71的轴向两端部，上述马达轴62用于将动力传递到旋转滚 筒51。另外，利用2个轴承35保持转子70。
在上述以往的滚筒式洗衣机中，在通常的情况下，将皮带轮54的外径尺寸设计为 比马达皮带轮65的外径尺寸大。另外，虽然根据滚筒式洗衣机的种类的不同而有所不同， 但是，大多将皮带轮54的外形尺寸除以马达皮带轮65的外径尺寸而得到的皮带轮比设计 为10左右。由此，减小马达60所必须产生的扭矩而谋求马达60的小型化。但是，马达60 的转速与旋转滚筒51的转速相比会大幅增加。例如在皮带轮比为10、旋转滚筒51的转速 为1500rpm的情况下，马达60的转速为15000rpm，需要非常高速地旋转。
从该种要求出发，图10所示的转子70，若不抑制旋转的不平衡，则马达的振动、噪 声增大。因而，以往例如通过对图10所示的转子芯71的外周面等进行切削来抑制转子70 的不平衡。
但是，在对转子芯71的外周面进行切削的情况下，虽然能够抑制转子70的不平 衡，但另一方面却使马达效率下降。即，外周面被切削了的转子芯71的与定子芯的间隙、即 气隙局部扩大。因此，磁铁所产生的磁通不易与定子芯交链，使马达所产生的扭矩下降。此 外，通过对转子芯71的外周面进行切削，虽然能够抑制转子70的机械性的不平衡，但上述 气隙的局部性扩大使气隙中的磁通密度所含的高次谐波增大。结果，磁场的不平衡扩大，马 达的磁性振动、噪声增大。
另外，作为抑制不平衡的另一方法，可以将用于修正平衡的厚板配设在例如转子 芯71的两端，但在该情况下的问题是，因零件件数的增加而导致的成本的增加。
专利文献1:日本特开2009-78056号公报
专利文献2 :日本特开2009-297123号公报发明内容
本发明的搭载在滚筒式洗衣机中的洗衣机用无刷马达，利用树脂材料模制转子 芯，利用该树脂材料使修正平衡用的树脂突出部也与转子芯的轴向两端成形为一体。由此， 提供低成本、高效率且低噪声的洗衣机用无刷马达、具有该洗衣机用无刷马达的滚筒式洗 衣机和洗衣机用无刷马达的制造方法。
本发明的洗衣机用无刷马达是应用在滚筒式洗衣机中的洗衣机用无刷马达，具备 沿水平方向或倾斜方向具有旋转的轴心的旋转滚筒，经由皮带轮和皮带将动力传递到旋转 滚筒。本洗衣机用无刷马达包括定子，其包括定子芯、绕组和绕组绝缘件；转子，其包括马 达轴、转子芯和磁铁。此外，转子具有利用树脂材料成形在转子芯的轴向两端面的转子模制 部，转子模制部具有沿轴向呈圆环状突出的树脂突出部。
采用该种结构，通过对沿轴向突出的树脂突出部进行切削，不会伴有零件件数的 增加、马达效率的降低，就能修正转子的平衡。由此，能够提供低成本、高效率、低噪声的洗 衣机用无刷马达。
另外，不仅可以对转子进行树脂模塑成型，也可以对定子进行树脂模塑成型。
通过对定子进行树脂模塑成型，形成供电流流通的绕组不与水相接触的构造。因 此，能够抑制漏电起痕等不良。此外，不会使由铁材料构成的定子芯生锈，不必担心因生锈 而使特性劣化，能够提供可靠性高的洗衣机用无刷马达。
如上所述，采用本发明，能够提供低成本、高效率、低噪声的洗衣机用无刷马达、具 有该洗衣机用无刷马达的滚筒式洗衣机和洗衣机用无刷马达的制造方法。


图1是表示搭载有本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的滚筒式洗衣机的大 概结构的图。
图2是表示本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的构造的图。
图3是本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达中的马达绕组组装品的立体图。
图4是本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的转子的结构图。
图5是表示本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的转子芯及转子模制部的详 细的截面构造的图。
图6是表示本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的转子芯的径向结构的图。
图7是表示本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的转子模制部的结构的图。
图8是表示本发明的实施方式2的洗衣机用无刷马达的构造的图。
图9是表示搭载有以往的马达的滚筒式洗衣机的大概结构的图。
图10是以往的马达的转子的结构图。
具体实施方式
下面，参照

本发明的实施方式。
实施方式I
图1是表示搭载有本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的滚筒式洗衣机的大 概结构的图。如图1所示，滚筒式洗衣机10包裹旋转滚筒11，滚筒式洗衣机10支承旋转滚 筒11使该旋转滚筒11自由旋转，该旋转滚筒11沿水平方向或倾斜方向具有旋转的轴心， 滚筒式洗衣机10具有被弹性支承在洗衣机主体内的水槽12。并且，在水槽12的背面具有 皮带轮14，其经由滚筒旋转轴13将动力传递到旋转滚筒11 ;马达20，其经由皮带15将动力 传递到皮带轮14。在本实施方式中，为了谋求高效率化等，采用无刷马达作为马达20。另 外，如图1所示，在本实施方式中，借助安装部27将该种马达20固定在水槽12的下方。
图2是表示本发明的实施方式I的洗衣机用无刷马达的构造的图。在本实施方式 中，举出具有永磁铁的永磁铁无刷马达的一例，说明作为洗衣机用无刷马达的马达20。马达 20包括固定于滚筒式洗衣机10的水槽12的定子30，和被保持为相对于定子30自由旋转 的转子40。
定子30包括定子芯31、绕组33、定子架38和安装部27。定子芯31是例如通过层 叠薄铁板而构成的。绕组33隔着绕组绝缘件32卷绕在定子芯31上。为了将马达20固定 于水槽12而设置安装部27。并且，定子架38保持定子芯31和轴承35，借助安装部27将 该定子架38固定于水槽12。另外，在图2中，表示了外壳38a保持轴承35且定子架38与 外壳38a形成为一体的结构例,但也可以使定子架38和外壳38a相互独立。
另外，转子40以利用轴承35保持而自由旋转的马达轴23为中心，包括转子芯41、 磁铁42、转子模制部45和马达皮带轮25。转子芯41在马达轴23的大致中央部固定于马达 轴23，例如通过层叠薄铁板而构成转子芯41。磁铁42是永磁铁，配设在转子芯41的内部。 转子模制部45以包裹转子芯41和磁铁42的方式覆盖转子芯41的轴向两端面。并且，为 了将转子40产生的动力传递到旋转滚筒11，在马达轴23的一端侧固定有马达皮带轮25。 即，为了使马达皮带轮25与皮带15相连接，将该马达皮带轮25配设在马达轴23的自马达 主体突出的输出轴侧。另外，在图2中，作为用于冷却马达内部的结构，表示有在马达轴23 安装有叶片44的结构例。
另外，马达皮带轮25的外径尺寸比皮带轮14的外径尺寸小。例如将皮带轮14的 外形尺寸除以马达皮带轮25的外径尺寸而得到的皮带轮比设为10左右，减小马达20必须 产生的扭矩而谋求马达20的小型化。即，在使旋转滚筒11以1500rpm的转速旋转时，马达 20的转速为15000rpm。这样，在本实施方式中，随着马达20的高速旋转，以适当的转速驱 动旋转滚筒11旋转。
图3是将图2所示的定子芯31、绕组绝缘件32和绕组33组装后的状态的马达绕 组组装品的立体图。如图3所示，在借助绕组绝缘件32确保了绕组33与定子芯31的电绝 缘的状态下，将绕组33卷绕在定子齿(未图示)上。另外，绕组33例如由U、V、W这3相绕 组构成，通过通以3相交流电流而在定子芯31的内周侧产生旋转磁场。如图2所示利用定 子架38保持图3所示的那种定子芯31的外周侧。
图4表示包括马达皮带轮25在内的转子40和配设于转子40的轴承35。受轴承 35保持而自由旋转的马达轴23插入到转子芯41中。于是，经由配设在马达轴23的前端的马达皮带轮25将动力传递到图1所示的旋转滚筒11。另外，转子40构成为在转子芯41 的轴向两端部配置有转子模制部45。通过对树脂材料进行成形而形成转子模制部45。另外，转子模制部45至少配置在密封了转子芯41的内部的部分和转子芯41的轴向两端部。 这样，转子40是将利用树脂材料成形在转子芯41的轴向两端部的转子模制部45包含在内的结构。
此外，转子芯41的轴向两端部的转子模制部45分别具有自转子芯41侧沿轴向呈圆环状关出的树脂关出部46bο
图5是表示图4所示的转子芯41及转子模制部45的详细的截面构造的图，图6 是表示转子芯41的径向结构的图。马达轴23插入在转子芯41的中心部。另外，转子芯41 配设有多个磁铁插入孔43a，在磁铁插入孔43a中分别插入有磁铁42。在图6中，表示配设有4个磁铁42的例子。通常，作为磁铁42，可使用钕铁硼系等的稀土类烧结磁铁、铁氧体磁铁等，但也可以使用树脂成型磁铁等其他种类的磁铁。另外，在图6中，表示在转子芯41的内部配设有磁铁42的IPM (Interior Permanent Magnet :内部埋设磁铁)型转子,但也可以使用将磁铁42配设在转子芯41的外周面的SPM (Surface Permanent Magnet :表面贴装磁铁)型的转子。
此外，在转子芯41形成有多个通孔43b。如图5所示，通孔43b是供转子芯41沿轴向贯穿的孔。在图6中，表示配设有4个该种通孔43b的一例。在本实施方式中，转子模制部45的一部分配置于该种通孔43b。
S卩，如图5所示，转子模制部45构成为包括树脂底面部46a、树脂突出部46b和树脂延伸部46c的构造。
与转子芯41相接触地配置树脂底面部46a,该树脂底面部46a覆盖转子芯41的轴向两端部，以密封转子芯41的两端面。由此，防止磁铁42自磁铁插入孔43a飞出，并且也能抑制磁铁42与水相接触，防止转子芯41和磁铁42生锈。
另外，树脂突出部46b形成在树脂底面部46a的外周侧，向马达轴23的端部侧呈圆环状关出。并且，树脂延伸部46c配直为贯芽在各通孔43b内。
这样，通过使两端部的树脂底面部46a、树脂突出部46b和各树脂延伸部46c形成为一体而构成转子模制部45。即，转子模制部45构成为如下构造两端部的树脂底面部46a 分别借助树脂延伸部46c而连接起来，并且树脂突出部46b向两侧呈圆环状突出。另外，详见后述，在本实施方式中，通过形成将树脂突出部46b的局部切削掉而构成的切削部，抑制转子40的不平衡。
本实施方式的马达20和具有马达20的滚筒式洗衣机10构成为上述结构。
接下来，说明抑制转子40的不平衡的方法。
如上所述，为了应用以往技术来抑制转子的不平衡，需要切削转子芯的外周面的 局部。
相对于此，在本实施方式中，为了抑制转子40的不平衡，在转子芯41的轴向两端部设有与转子模制部45形成为一体的树脂突出部46b。于是，通过切削该树脂突出部46b 来抑制转子40的不平衡。另外，使树脂突出部46b具有能够通过切削该树脂突出部46b而抑制转子40的不平衡的适当的轴向长度即可。
作为转子40的在旋转上的不平衡，可以举出转子40的重心在径向上偏离轴中心线而形成偏心旋转、因轴向两端部的偏心量不同而成为旋进那样的旋转的情况。在本实施 方式中，通过切削树脂突出部46b，将转子40的重心修改为轴中心线附近，抑制由偏心导致 的不平衡。另外，在转子芯41的轴向两端部设置树脂突出部46b，分别切削该树脂突出部 46b，从而也能抑制马达轴23的在延伸方向上的不平衡，抑制产生旋进那样的旋转动作。
图7是表示对树脂突出部46b实施切削的一例的图，只图示了树脂底面部46a及 树脂突出部46b的一侧。在图7中，表示通过切削树脂突出部46b的局部而形成切削部47 的一例，在树脂突出部46b的前端面形成切削部47。作为切削部47，不限定于像图7那样 对树脂突出部46b的外周进行切削或使该外周形成缺口而形成切削部47，可以是在树脂突 出部46b的局部形成凹部或用钻头等在树脂突出部46b形成孔等，总之切削成取得重量平 衡即可。这样，在本实施方式中，为了调整转子40的旋转平衡，形成通过对树脂突出部46b 的局部进行切削而构成的切削部47。
接下来，说明用树脂突出部46b调整平衡的方法。可以作为制造马达20的制造方 法的一个工序，实施该种调整平衡的方法。
采用包括如下工序的方法来调整平衡(1)测量转子40的平衡情况的工序；(2) 根据测量结果计算切削部位及切削量的工序；(3)切削树脂突出部46b的工序。
关于平衡的测量方法，例如通过使转子40旋转而检测转子40的各部分的振动分 量，从而测量旋转平衡。在进行切削时，根据测得的不平衡的状态对树脂突出部46b的规定 部位切削规定量。切削部件没有特别限定，可以使用切削工具、激光加工机等。
如上所述，本实施方式的转子40具有利用树脂材料成形得到的转子模制部45，转 子模制部45具有树脂突出部46b。于是，通过对树脂突出部46b进行切削来抑制转子40的 不平衡，即使在进行洗衣机脱水时马达所需的15000rp m的这样的高速旋转的情况下，也能 实现高效率及低噪声化。此外，也不会与此同时地发生马达所产生的扭矩的下降以及磁场 不平衡的增大。这样，采用本发明，能够实现高效率、低噪声的洗衣机用无刷马达以及具有 该洗衣机用无刷马达的滚筒洗衣机。
此外，在为了谋求马达的高扭矩化和小型化，而应用上述的钕铁硼系的稀土类磁 铁作为磁铁42的情况下，令人担心会因生锈而使磁铁的特性劣化。采用本发明，能够利用 与树脂突出部一体的转子模制部完全密封磁铁。由此，能够防止磁铁与水相接触，不必担心 磁铁因生锈而特性劣化，能够提供特性不易老化、可靠性高的洗衣机用无刷马达。
另外，树脂突出部46b的突出形状没有特别限定，可以呈端面平坦的圆环形状突 出，也可以像图2那样形成为外周侧比内周侧隆起的截面为台阶状的形状，也可以呈径向 的中间为同心圆的形状突出。另外，也可以只在转子芯41的一端设置树脂突出部46b，但优 选像本实施方式那样在转子芯41的两端设置树脂突出部46b。通过在转子芯41的两端设 置树脂突出部46b，如上所述也能抑制马达轴23的在延伸方向上的不平衡。另外，树脂突出 部46b的形状及其轴向长度在转子芯41的两端可以是同一形状，也可以彼此不同。
另外，转子模制部45的树脂材料没有特别限定，优选使用绝缘性和耐漏电起痕性 优异的不饱和聚酯树脂、环氧树脂、邻苯二甲酸二丙烯脂树脂等热固化性树脂或聚对苯二 甲酸丁二酯等热塑性树脂构成的成形用树脂。另外，根据需要，也可以在成形用树脂中混 合碳酸钙、硅酸钙、滑石、高岭土、云母、二氧化钛、氧化铝和二氧化硅等无机系填充材料和/ 或其他的混合材料。作为成形方法，优选能容易设计突出部的形状、成形时的树脂量的偏差少、能获得高精度的成形体的注射模塑成形。
实施方式2
图8是表示本发明的实施方式2的洗衣机用无刷马达的大概结构的图。另外，与 上述实施方式I同样，也像图1那样地借助安装部27向滚筒式洗衣机10固定图8所示的 洗衣机用无刷马达。另外，在图8中，对于与实施方式I相同的构成要素，标注与实施方式 I相同的附图标记。
如图8所示，作为本实施方式的洗衣机用无刷马达的马达120包括固定于滚筒式 洗衣机10的水槽12的定子130，和受定子130保持并相对于定子130自由旋转的转子140。
定子130包括定子芯31、绕组33、安装部27、定子模制部34和外壳36。定子芯31 例如通过层叠薄铁板而构成。绕组33隔着绕组绝缘件32卷绕在定子芯31上。定子模制 部34由树脂材料形成，包裹定子芯31、绕组绝缘件32和绕组33。利用树脂材料将安装部 27与定子模制部34形成为一体，为了将马达120固定于水槽12而设置该安装部27。并且， 外壳36固定于定子模制部34且保持轴承35。
另外，转子40与实施方式I的转子同样，以受轴承35保持而自由旋转的马达轴23 为中心，包括转子芯41、磁铁42、转子模制部45和马达皮带轮25。转子芯41是例如通过层 叠薄铁板而构成的。磁铁42配设在转子芯41的内部或外周。转子模制部45以包裹转子 芯41和磁铁42的方式覆盖转子芯41的轴向两端面。并且，为了将转子40产生的动力传 递到旋转滚筒11，在马达轴23的一端侧固定有马达皮带轮25。
转子40的构造与上述实施方式I所述的图4 图7所示的转子的构造相同，因而 能够实现高效率、低噪声、可靠性高的洗衣机用无刷马达。
在本实施方式中，上述转子40也具有转子模制部45，在转子模制部45设有树脂突 出部46b。而且，在本实施方式中，将定子130的、至少除定子芯31的内周侧(间隙面37)以 外的部分和绕组绝缘件32及绕组33包裹在由树脂材料构成的定子模制部34内，进行树脂 模塑。即，使定子130的形成在定子130与转子40之间的间隙面露出。此外，定子130的 绕组33和绕组绝缘件32由利用树脂材料成形得到的定子模制部34密封。由此，形成为不 会使磁铁42与外部空间、即空气相接触的结构。
根据图8也可得知，在以上所述的本发明的实施方式2的洗衣机用无刷马达中，形 成供电流流通的绕组33被包裹在定子模制部34内而不与水相接触的构造。因此，能够抑 制漏电起痕等不良。
另外，定子芯31与绕组33同样也被内包在定子模制部34内。由此，当除了转子 芯41始终面对着旋转的间隙面37以外，对定子芯31、绕组33和绕组绝缘件32进行模制 时，不再用担心定子芯31因生锈而特性劣化。
因而，本实施方式的洗衣机用无刷马达除了具有利用转子40的结构获得的高效 率、低噪声、高可靠性的特征以外，还能利用定子130的由树脂材料形成的定子模制部34， 进一步提闻可罪性。
产业上的可利用件
本发明的洗衣机用无刷马达的转子模制部在转子芯的轴向两端面具有呈圆环状 突出的树脂突出部。并且，通过切削该树脂突出部，能够不伴有效率的下降以及磁性不平衡 的增大地，抑制转子的不平衡。此外，通过用树脂材料对定子进行模制，特别适合在经由皮带传递动力的方式的滚筒式洗衣机所代表的、马达高速旋转的家电产品等中，为了谋求高 可靠性、低耗电量、低噪声而采用本发明的洗衣机用无刷马达。
附图标记说明
10、50、滚筒式洗衣机；11、51、旋转滚筒;12、52 ;水槽；13、53、滚筒旋转轴;14、54、 皮带轮；15、55、皮带;20、60、120、马达;23、62、马达轴；25、65、马达皮带轮；30、61、130、定 子；31、定子芯；32、绕组绝缘件；33、绕组；34、定子树脂模制部；35、轴承；40、70、转子；41、 71、转子芯；42、磁铁；45、转子模制部；46、树脂突出部。
权利要求
1.一种洗衣机用无刷马达，该洗衣机用无刷马达是应用在滚筒式洗衣机中的洗衣机用无刷马达，该滚筒式洗衣机包括旋转滚筒，其沿水平方向或倾斜方向具有旋转的轴心；水槽，其包裹上述旋转滚筒；皮带轮，其经由滚筒旋转轴将动力传递到上述旋转滚筒；马达，其经由皮带将动力传递到上述皮带轮而驱动上述旋转滚筒，该洗衣机用无刷马达的特征在于， 该洗衣机用无刷马达包括 定子，其包括安装部、定子芯、绕组和绕组绝缘件，该安装部用于将该洗衣机用无刷马达固定于上述水槽， 转子，其包括转子芯、磁铁、用于与上述皮带相连接的马达皮带轮和被保持为旋转自由的马达轴， 上述转子具有利用树脂材料成形在上述转子芯的轴向两端面的转子模制部， 上述转子模制部具有沿轴向呈圆环状突出的树脂突出部。
2.根据权利要求1所述的洗衣机用无刷马达，其特征在于， 该洗衣机用无刷马达形成有通过对上述树脂突出部的局部进行切削而构成的切削部。
3.根据权利要求2所述的洗衣机用无刷马达，其特征在于， 在呈圆环状突出的上述树脂突出部的前端面形成上述切削部。
4.根据权利要求2所述的洗衣机用无刷马达，其特征在于， 为了调整上述转子的旋转平衡而形成上述切削部。
5.根据权利要求1所述的洗衣机用无刷马达，其特征在于， 上述转子模制部在上述转子芯的轴向两端面分别具有上述树脂突出部。
6.根据权利要求1所述的洗衣机用无刷马达，其特征在于， 对于上述定子，使形成在上述定子与上述转子之间的间隙面露出，并且利用树脂材料密封上述绕组和上述绕组绝缘件。
7.一种滚筒式洗衣机，该滚筒式洗衣机包括权利要求1所述的洗衣机用无刷马达、上述旋转滚筒、上述水槽和上述皮带轮，该滚筒式洗衣机的特征在于， 在上述水槽的下方借助上述安装部固定有上述洗衣机用无刷马达。
8.一种洗衣机用无刷马达的制造方法，用于制造权利要求1所述的洗衣机用无刷马达，其特征在于， 该洗衣机用无刷马达的制造方法包括如下工序 测量上述转子的平衡； 根据上述平衡的测量结果切削上述树脂突出部。
全文摘要
本洗衣机用无刷马达是应用在滚筒式洗衣机中的洗衣机用无刷马达(20，60，120)，具备沿水平方向或倾斜方向具有旋转的轴心的旋转滚筒(10，50)，经由皮带轮(14，54)和皮带(15，55)将动力传递到旋转滚筒。本洗衣机用无刷马达包括定子(30，61，130)和转子(40，70)，转子具有利用树脂材料成形在转子芯(41，71)的轴向两端面的转子模制部(45)。并且，转子模制部具有沿轴向呈圆环状突出的树脂突出部(46)。
文档编号D06F37/36GK103003481SQ20118003562
公开日2013年3月27日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月21日
发明者松尾英明, 田代裕一郎, 桧胁英治, 森崎昌彦 申请人:松下电器产业株式会社