专利名称：洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用了用于洗涤干燥机的风扇驱动用的集中绕组定子的永磁 体式旋转电机。
背景技术：
洗涤干燥机的风扇驱动用旋转电机采用变换器驱动的永;兹体电动机。近年 来，洗涤干燥机作为主流，为实现节能，有必要使风扇的风量增加而缩短洗涤 物的干燥时间。为了增加风扇的风量有必要使永磁体电动机高速化。作为这种
旋转电机的现有例，如日本特开2005 - 94959号公报所记载的那样，已知有在 转子中内装有双极永-兹体的结构。
但是，在日本特开2005 - 94959号公报所记载的结构中，并没有公开有关 轻负载时的温度上升的问题。即、洗涤干燥机的风扇从低速至高速的运转范围 较广，尤其是存在轻负载时的温度异常增加的问题。
发明内容
本发明的目的是提供从低速对应到高速旋转尤其是能够抑制轻负载时的 温度上升的洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机。
(1 )为了解决上述目的，本发明的洗涤干燥机的风扇驱动用永-兹体式旋 转电机的特征是，在形成于定子铁心的多个槽内具有实施了电枢绕组的定子， 在形成于转子铁心的多个永磁体插入孔中容纳有永磁体的转子通过规定的间 隙旋转自如地被支撑在定子的内周上，在转子铁心的永磁体之间的外周面上形
成切面，在将位于永磁体上部的转子磁极的开度设为e i、将齿宽的开度设为
6 2、将槽的槽间距设为6 3时，构成为满足6 2^61^63的条件，并且使(6 2/63)之比为55%以上，在将位于齿内周侧并在圆周方向延长的磁极片的开 度设为6 4时，使(62/6 4)之比为64%以上。
(2)在上述(1 )记载的洗涤干燥机的风扇驱动用永^磁体式旋转电机中， 其特征在于，永磁体的轴向长度比转子铁心的轴向长度短。根据本发明的方案，在将位于永磁体上部的转子磁极的开度设为e i、将齿宽的开度设为6 2、将槽的槽间距设为6 3时，构成为满足6 2S 6 6 3的条件，并且使(62/63)之比为55%以上，在将位于齿内周侧并在圆周方向延长的磁极片的开度设为6 4时，使(62/64)之比为64%以上，由于线圈的漏磁通增加，电感变大，所以从变换器供给的须状电流(t^電流)减少，能够提供可抑制轻负载时的温度上升的洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机。
图1是具有本发明的集中绕组定子的永磁体式旋转电机的径向剖视图。 图2是图1的永磁体式旋转电机的定子的放大图。 图3是图1的永i兹体式旋转电机的转子的放大图。 图4是图1的永;兹体式旋转电机的转子的立体图。 图5是图1的永磁体式旋转电机进行了低速运转时的电动机电流波形。 图6是图1的永磁体式旋转电机进行了运转时的温度上升曲线。 ' 图7是以纵向剖面表示搭栽了本发明的具有集中绕组定子的永磁体式旋 转电机的洗涤干燥机的模式图。图8是本发明的第二实施方式的永磁体式旋转电机的转子的剖视图。 图中1 -永磁体式旋转电机，2 -定子，3 _转子，4 -齿，5 _铁心背部(core back), 6-定子铁心，7-槽，8_电枢绕组，9-圆弧状部分，10-倒角("<^<y 乂夕、')， 11-》兹极片，12-转子难失心，13-永/磁体插入孔，14-永/磁体，15-轴孔，16 -凹部，17-转子》兹极，18-槽开口部，20-外框，21-洗涤兼脱水桶，22 -流体平tf器，23-搅拌翼，24-外桶，25-驱动装置，26-安装基座，27 -防振支撑装置，28 -洗涤物，29 _无刷直流电动机，30 -电动操作离合机构， 31-行星齿轮减速机构，32-排水电磁阀，33-排水管，34-空气管，35 -水 位传感器，36-支腿，37-基座，38-外侧衣物投入口， 39-顶盖，40-前板， 41-后板，42、 46-铰链，43-外盖，44-外桶上盖，45-内侧衣物投入口， 47 -内盖，48 -前板箱，49 -电源开关，50 -操作板，51 -不平衡检测传感器， 52-盖开关，53-后板箱，54-控制器，55-水龙头连接口， 56-洗涤剂溶解容器，57-注水口， 58-主供水电不兹阀，59、 60-辅助供水电》兹阀，61-吸出 口， 62-水冷除湿管道，63-冷却水喷水部，64-下降风道管道，65-循环风 扇，66-上升风道管道，67-加热器，68-吹入口， 69-线头Y奮补单元，70 -湿度传感器，71-温度传感器，72-第二温度传感器，73-冷却水喷水电磁 阀，74-波紋管，75-背侧盖。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行i兑明。第1实施例以下，表示本发明实施例。图1是表示本发明的具有集中绕组定子的永磁体式旋转电机的径向喷剖 视图的一个实施例。图2是图1的永磁体式旋转电机的定子的放大图。 图3是图1的永磁体式旋转电机的转子的放大图。 图4是图1的永;兹体式旋转电机的转子的立体图。同时参照图1 ~图4.进行说明。在各图中，通用的符号表示相同的部件。 另外，这里，表示的是6极9槽的永磁体式旋转电机。另外，图1 (a)和图1 (c)是装入图3(a)所示的转子，图1 (b)是装入图3(b)所示的转子的 永/磁体式旋转电机。具有集中绕组定子的永磁体式旋转电机1由定子2和转子3构成。定子2 包括由齿4和铁心背部5构成的定子铁心6;以在齿4之间的槽7内包围齿 4的方式巻装的集中绕组的电枢绕组8 (由三相绕组的U相绕组8a、 V相绕组 8b、 W相绕组8c构成)构成。这里，永磁体式旋转电才几1为6才及9槽，槽间 距以机械角为40度，以电角为120度。在齿4的与转子3相对的内周面上如 图2所示，具有施加了圓弧状部分9和倒角10的位于齿4内周侧并在圆周方 向延长的；兹才及片11。这里，将齿4的侧面和磁极片11的上面交叉的点的开度设为齿宽的开度 62,将槽7的槽间距设为63,将磁极片的圓周方向端面的开度设为64。转子3在形成于转子铁心12上的一字状的永石兹体插入孔13中容纳有永^兹 体14,由用于与轴(未图示)嵌合的轴孔15构成。这里，将在转子3的磁极中心方向上延长的轴称之为d轴。将在与磁极中心方向以电角90。相隔的磁极 之间方向上延长的轴称之为q轴。通过在转子铁心12的外周面的极间(q轴) 侧设置组合了两个切成直线状的大致V字形的形状的凹部16，从而形成起到 将永磁体14的磁通向磁极侧会聚作用的转子磁极17。该转子磁极17做成具 有如图3 (a)所示的层叠了多张磁极开度6 11的电磁钢板而成的转子I和如 图3 (b)所示的层叠了多张比磁极开度6 11窄的磁极开度6 12的电磁钢板而成的转子n的两种。将转子i和转子n的转子磁极的开度总称为ei。以被该转子I彼此夹着的方式配置转子II的结构为如4所示的转子3。并且，转子磁 极17构成为相对》兹才及中心对称。在本发明中，在转子铁心的永磁体之间的外周面上形成切面，在将位于永 磁体上部的转子^兹极的开度设为e i,将齿宽的开度设为6 2，将槽的槽间距设为63时，构成为满足条件[62S 6 63]，并且使(6 2/6 3 )之比为55% 以上，在使磁极片的开度为64时，使(62/64)之比为64%以上。图5是图1的永磁体式旋转电机进行轻负载运转时的电动机电流波形。在 图5中，对比地表示与日本特开2005 - 94959号公报所记载的(6 2/ 6 3 )之 比为41.7%以上时的电动机电流波形。根据图5，就现有的电动机而言，为了 接近于无负载的轻负载运转，则须状电流(匕y電流)较大(最大值为1.67A)， 与此相对，就本发明的电动机而言，可知须状电流变小(最大值为0.35A)。其原因是，变换器电源(未图示)以AC100V为主电源，通过倍压整流 电路，电容器的充电电压最大为282.8V,通过PWM调制将该DC电压缩小成 对电动机的施加电压，因该关系，如风扇负载那样的低速运转时成为轻负载， 用于发生转矩的电流小，但为了提高DC电压，须状电流变大。该须状电流通过定子和转子成为非同步磁场，因而定子铁心和转子铁心发 生铁损，成为温度上升的原因。图6是图1的永磁体式旋转电机进行了运转时的温度上升曲线。图6 (b) 是现有的日本特开2005 - 94959号公报所记载的(62/63)之比为41.7 %时 的轻负载运转时和额定运转时的电枢绕组的温度上升试验结果。从图中能够推 定在轻负载时、额定负载时温度上升的上升趋势均快，铁损非常大。另外，成 为通常想不到的轻负载运转时比额定负载运转时的温度上升高的结果。与此相对，图6 (a)是构成为在将位于本发明的永磁体上部的转子磁极的开度设为 6 1、将齿宽的开度设为62、将槽的槽间距设为63时，满足条件[62^ei ^63],并且使(62/63)之比为55%以上，在使磁极片的开度为64时， 将(62/64)之比设定为64%以上的、轻负载运转时和额定负载运转时的电 枢绕组的温度上升试验结果。根据该图可推定轻负载运转时、额定运转时温度 上升的上升趋势均慢，铁损小。另外，成为额定运转时和轻负载运转时的温度 上升程度大致相同的结果。该铁损变小的原因是，通过将开度ei、 62、 63、 e4设定为[62^ei ■ 63],将(62/63)之比设定为55%以上，将(6 2/64)之比设定为64 %以上，从而槽在极端宽度变窄，且变高，因而槽漏-磁通变大，电枢绕组的槽 漏电感变大，从变换器供给的电流的上升变慢，须状电流变小。图7是以纵剖面表示搭载了本发明的具有集中绕组定子的永磁体式旋转 电机的洗涤千燥机的模式图。在图7中，20是构成外轮廓的四角筒状的外框。 外框20用无铬预涂钢板(夕口厶7 1J—7。P3—卜鋼板)制作。21是洗涤兼脱水桶，在其周壁上具有用于通水和通风的小孔21a,在其上 边缘部具备流体平衡器22，在底部的内侧转动自如地设置搅拌翼23。 24是内 装有洗涤兼脱水桶并存积洗涤水和漂洗水的外桶，底部的外侧通过钢板制的安 装基座26安装驱动装置25,通过卡定在外框21的上端部的四个角部的4根 防振支撑装置27从四角均匀地吊起外桶24，进而在外框21的中心部以悬垂 的方式进行支撑。搅拌翼23为覆盖洗涤兼脱水桶21的底部大部分的大径(外径尺寸为洗涤 兼脱水桶的内径尺寸的90%以上)。搅拌翼23的详细结构未作图示，但中央 部和周边缘部高、其中间部较低地形成。周边缘部以越到外周越抬起的方式向 上弯曲，承受洗涤物28并进行旋转。驱动装置25内装有无刷直流电动机29和电动操作离合机构30及行星齿 轮减速机构31,具有如在使洗涤兼脱水桶21静止的状态下使搅拌翼23旋转 (搅拌模式)，使洗涤兼脱水桶21和搅拌翼23分别向相反方向旋转(洗涤模 式)，使洗涤兼脱水桶21和搅拌翼23—体旋转(脱水、干燥模式)那样的有 选择性的驱动功能。形成于外桶底部的排水口 24b通过排水电磁阀32与排水管33连接。阻气 盒24c通过空气管34与水位传感器35连接。在外框20的下边缘安装在四角 安装了支腿36的用合成树脂成形的基座37。形成了外侧衣物投入口 38的顶盖39以覆盖外框20的上部开口的方式嵌 入到开口前边缘中，与前板40及后板41 一起安装，由螺钉安装在外框20上。形成于顶盖39的外侧衣物才殳入口 38详细结构未作图示，-f旦由外盖43开 闭自如地覆盖，该外盖43以两折(折成人字形)打开的方式由铰链42安装在 顶盖39上，形成于安装在外桶24上端的外桶上盖44的内侧衣物冲殳入口 45 构成为由内盖47自如开闭地覆盖，该内盖47通过铰链46安装在外桶上盖44 上。在形成于顶盖39和前板40之间的作为前部容纳有部的前4反箱48中内装 有电源开关49和操作板50、不平衡检测传感器51、盖开关52。不平tf;险测 传感器51是检测在使洗衣兼脱水桶21旋转时洗衣兼脱水桶21 (外桶24 )因 洗衣兼脱水桶21内的洗涤物28的不平衡而在规定值以上较大地振动的传感 器。盖开关52检测外盖43的开闭。操作板50设有决定洗涤程序、干燥程序、洗涤干燥程序等的设定按钮。在形成于顶板39和后板41之间的后板箱53中横向并排内装有后述的洗 涤水供给单元和高浓度洗涤液生成、供给单元，并且还内装有发生与外桶24 内的水位对应的水位信号的水位传感器35和控制器54。洗涤水供症合单元将入水侧与水龙头连接口 55连接，通过经由洗涤剂溶解 容器56将出水侧与注水口 57连接的主供水电磁阀58构成。高浓度洗涤液生成、供给单元构成为，经由辅助供水电^f兹阀59对洗涤剂 溶解容器59供给洗涤溶解水，搅拌投入到该洗涤剂溶解容器56内的粉末合成 洗涤剂的同时生成高浓度洗涤液。通过进一步的供水进行稀释的同时从洗涤剂 溶解容器56溢出供给到注水口 57中。在洗涤剂溶解容器56中附设柔顺剂投 入室，并构成为，通过从辅助供水电磁阀60进行供水，从而使投入到洗涤剂 溶解容器56内的柔顺剂从柔顺剂室溢出并供给到注水口 57。暖风循环干燥单元具备作为除湿风道部的水冷除湿管道62,其拦截从 形成于外桶24下部侧壁上的吸出口 61沿着外桶24后侧外壁面以垂直状态向上延伸而形成的从吸出口 61侵入的洗涤水；作为水冷除湿单元的冷却水喷水 部63，其位于该水冷除湿管道62内的上部并对管道内供》合冷却水；作为下降 风道部的下降风道管道64,其在比洗涤工序中的外桶24的水位还高的位置折 回并沿着外桶24的外壁面向外桶24的下侧垂直地伸长；循环风扇65，其配 置在外桶24的下侧空间并从下降风道管道64将空气吸入到吸入口生成循环空 气；作为上升风道部的上升风道管道66,其从该旋转风扇65的吹出口沿着外 桶24的外壁面朝上方向以垂直状态伸长；以及吸入口 68，其设置在装在外桶 24的上端部上的外桶上盖44上并内装有对从上升风道管道66送入的循环空 气进行加热的作为加热单元的加热器(PTC加热器)67,且将已加热的循环空 气向洗涤兼脱水桶21内吹入。在从水冷除湿管道62向下降风道管道64的折回部分具备线头捕集单元 69。另外，在下降风道管道64内下部设置湿度传感器70和温度传感器71， 在吸入口 68的加热器67的下游侧风道内设置第二温度传感器72。对冷却水 喷水部63的供水由冷却水喷水电》兹阀73进4亍，二者用波紋管74连4妾。构成循环风道的水冷除湿管道62、下降风道管道64及上升风道管道66 在外桶24的后侧的外壁面上在外桶24的圆周方向并排-没置将其一部分与外桶 24—体形成而安装，覆盖它们的外侧的背侧盖75构成为向外侧鼓出的形状， 并用螺钉紧固。该暖风循环干燥单元在洗涤后将外桶24内的洗涤水排出，使洗涤兼脱水 桶21高速旋转，脱水后使其高速旋转的同时，或者使其低速旋转的同时，另 外使搅拌翼23正反逆转的同时运转循环风扇65，从而从吸出口 61吸出外桶 24及洗涤兼干燥桶21内的湿润空气，使水冷除湿管道62内上升的过程中， 由从冷却水喷水部63供给到水冷除湿管道62内的冷却水进行冷却除湿。其后， 使除湿后的空气在下降风道管道64内下降的同时吸入循环风扇65,从该循环 风扇65通过上升风道管道66和加热器67送入吸入口 68，由加热器67加热 并向洗涤兼干燥桶21内的中央部吹入。这样吹入洗涤兼千燥桶21内的循环空 气接触洗涤兼干燥桶21内的洗涤物28并干燥洗涤物。该循环风扇65由于是 处理水的机器，为了防止水分进入而采用全开型，从而对温度上升率要求较严。考虑将本发明的永》兹体式旋转电机1应用于上述洗涤干燥机的循环风扇 65的情况。循环风扇65是平方负载，运转范围从运转开始至额定运转较广。例如，现有的情况，要以1/2负载运转则旋转速度下降的场合，负载电流其自 身即使变小，须状电流也大，由于电枢绕组的温度上升的关系，无法完成长时 间的运转。反之，额定运转时，也因为电枢绕组的温度上升的关系无法完成长 时间的运转。与此相对，使用了本发明的永磁体式旋转电机的场合，要以1/2负载运转 和要以额定运转时，由于电枢绕组的温度上升低，所以能够以任意负载进行运转，可实现长时间的连续运转，因而加快洗涤物28的干燥时间，能够对节能 作出贡献。再有，在本发明中，对齿宽的开度6 2和磁极片的开度6 4,数值限定为定运转时低的结构下限定，在6 2= 64的100%中，电枢绕组的卡定部消失， 上限值由电枢绕组的固定方法和支撑方法决定。另外，在本发明中，对齿宽的开度62和槽间距63，数值限定为(62/ 63) 〉55%，但该限度值在轻负载运转时的电枢绕组的温度上升比额定运转 时低的结构下限定，在62= 63的100%中，槽的开口部18消失，在分割铁 心的制造方法中根据需要决定。根据以上的结构，在转子铁心的永》兹体间的外周面上形成切面，在将位于 永磁体上部的转子磁极的开度设为6 1，将齿宽的开度设为6 2，将槽的槽间距 设为63时，构成为满足条件[6 2S 6 6 3]，且使(62/63)之比为55% 以上，在使-兹极片的开度为6 4时，(62/64)之比设定为64%以上，从而增 加线圈的漏磁通，加大电感，所以从变换器供给的须状电流减少，能够提供可 抑制轻负载运转时的温度上升的洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机。其次，使用图8对本发明的第二实施方式的永磁体式旋转电机进行说明。图8是本发明的第二实施方式的永磁体式旋转电机的转子的剖视图，表示 图4的X-Y剖面方向。在图8中，转子3在形成于转子铁心12的一字状的永》兹体插入孔13中容 纳有永-兹体14，但是使永;兹体14的轴向长度比转子铁心12的轴向方向短。由此，在未插入永磁体14的转子铁心12的部位流动电枢绕组产生的磁通， 由电枢反作用磁通得到的电感变大，须状电流变小，能够提供可抑制低速运转 时的温度上升的洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机。
权利要求
1.一种洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机，其特征在于，在形成于定子铁心上的多个槽内具有实施了电枢绕组的定子，在形成于上述转子铁心上的多个永磁体插入孔中容纳有永磁体的转子通过规定的间隙旋转自如地被支撑在该定子的内周上，在上述转子铁心的上述永磁体之间的外周面上形成切面，在将位于该永磁体上部的转子磁极的开度设为θ1、将上述定子铁心的齿宽的开度设为θ2、将形成于上述定子铁心上的多个槽的槽间距设为θ3时，构成为满足θ2≤θ1≤θ3的条件，并且使(θ2/θ3)之比为55％以上，在将位于该齿内周侧并在圆周方向延长的磁极片的开度设为θ4时，使(θ2/θ4)之比为64％以上。
2.根据权利要求1所述的洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机， 其特征在于，上述永磁体的轴向长度比上述转子铁心的轴向长度短。
全文摘要
本发明涉及洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机，该洗涤干燥机的风扇驱动用永磁体式旋转电机从低速对应到高速旋转尤其是能够抑制轻负载时的温度上升。形成于定子铁心上的多个槽内具有实施了电枢绕组的定子，在形成于转子铁心上的多个永磁体插入孔中容纳有永磁体的转子通过规定的间隙旋转自如地被支撑在定子的内周上，在转子铁心的永磁体之间的外周面上形成切面，在将位于永磁体上部的转子磁极的开度设为θ1、将齿宽的开度设为θ2、将槽的槽间距设为θ3时，构成为满足θ2≤θ1≤θ3的条件，并且使(θ2/θ3)之比为55％以上，在将位于齿内周侧并在圆周方向延长的磁极片的开度设为θ4时，使(θ2/θ4)之比为64％以上。
文档编号H02K1/27GK101404426SQ20081016638
公开日2009年4月8日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年10月2日
发明者丰田荣治, 小原木春雄, 阿久津晃, 饭塚政二 申请人:日立空调·家用电器株式会社