特許 5941479 電気器具、モータ又は固定子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5941479

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】電気器具、モータ又は固定子

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/06 20060101AFI20160616BHJP

   H02K 21/22 20060101ALI20160616BHJP

   H02K 1/18 20060101ALI20160616BHJP

   D06F 37/22 20060101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/06 Z

   H02K21/22 M

   H02K1/18 C

   D06F37/22

【請求項の数】38

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-546059(P2013-546059)

(86)(22)【出願日】2011年12月20日

(65)【公表番号】特表2014-506446(P2014-506446A)

(43)【公表日】2014年3月13日

(86)【国際出願番号】NZ2011000266

(87)【国際公開番号】WO2012087156

(87)【国際公開日】20120628

【審査請求日】2014年11月13日

(31)【優先権主張番号】61/426,434

(32)【優先日】2010年12月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592060329

【氏名又は名称】フィッシャー アンド ペイケル アプライアンシーズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103609

【弁理士】

【氏名又は名称】井野 砂里

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(72)【発明者】

【氏名】ダンカン ジェラルド ディヴィッド

(72)【発明者】

【氏名】バーナンド ケリン エドマンド

(72)【発明者】

【氏名】ヒル グレゴリー ポール

【審査官】 小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第９８／０００９０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−２９５２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４９８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７２７６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／０６

Ｄ０６Ｆ ３７／２２

Ｈ０２Ｋ １／１８

Ｈ０２Ｋ ２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

洗濯機で使用されるモータであって、
固定子であって、
磁気的に透過性の材料から成るコアを有し、前記コアは、直径１２０ｍｍ〜直径２５０ｍｍの内周及び５ｍｍ〜１５ｍｍの環状リング、前記環状リングの前記内周に沿って間隔を置いて設けられた２７個の放射状に延びる磁極を含み、前記磁極は、１５ｍｍ〜４０ｍｍの距離にわたって前記環状リングから外方に延び、
３相巻線を有し、各巻線は、コア磁極のうちの１／３に設けられた複数個のコイルを含み、前記巻線は、各コア磁極がたった１つの巻線と関連するよう前記コア磁極上に配置され、前記たった１つの巻線は、２つのすぐ隣り合うコア磁極の各々と関連した巻線とは異なっており、前記２つのすぐ隣り合うコア磁極は、別々の巻線と関連しており、
前記コア磁極を前記巻線から絶縁する絶縁体と、を備える固定子と、
前記固定子と同軸の回転子であって、外側に設けられ前記固定子の外側に設けられた永久磁石リングと、前記固定子の磁極の端に対向する回転子磁極とを有する回転子とを備え、前記回転子の磁極対前記固定子の磁極の比が４：３である、
ことを特徴とするモータ。

【請求項2】

前記コアの深さは、１０ｍｍ〜３５ｍｍである、
請求項１記載のモータ。

【請求項3】

前記環状リングは、少なくとも大部分が絶縁体によって包み込まれている、
請求項１又は２記載のモータ。

【請求項4】

前記コア磁極及び前記環状リングを覆う前記絶縁体は、複合成形プラスチック材料である、
請求項３記載のモータ。

【請求項5】

前記環状リングの前記内周の前記直径は、１５０ｍｍ〜２３０ｍｍである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項6】

前記環状リングの前記内周の前記直径は、２００ｍｍ〜２２０ｍｍである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項7】

前記環状リングの前記幅は、５ｍｍ〜１０ｍｍである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項8】

前記環状リングの前記幅は、７ｍｍ〜１０ｍｍである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項9】

前記環状リングの深さ又は厚さは、１２ｍｍ〜１５ｍｍである、
請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項10】

前記環状リングの深さ又は厚さは、１７ｍｍ〜２３ｍｍである、
請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項11】

前記コアは、積層板から成る少なくとも１つのスタックを含み、各積層板は、前記環状リングの平面に実質的に平行な平面内に位置している、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項12】

１つ又は複数の前記積層板スタックは、鋼ストリップの螺旋コイルで形成されたスタックを含み、該スタックの各層は、前記螺旋中のターンを構成している、
請求項１１記載のモータ。

【請求項13】

前記鋼ストリップは、前記環状リングを形成しているバンド及び前記コア磁極を形成している延長部分を有する、
請求項１２記載のモータ。

【請求項14】

１つ又は複数の前記積層板スタックは、端部のところで互いに接合された多数のスタックから成り、各スタックは、前記環状リングのセグメント及び１つ又は２つ以上の延長磁極を含む、
請求項１１記載のモータ。

【請求項15】

前記環状リングの各セグメントは、当接端部のところの相互係止成形部によって前記環状リングの隣接のセグメントに接合されている、
請求項１４記載のモータ。

【請求項16】

各セグメントは、複数個の半径方向に延びるコア磁極を含む、
請求項１４又は１５記載のモータ。

【請求項17】

前記コアは、６個のスタックを有し、３個のスタックは各々、５個の半径方向に延びるコア磁極を有し、３個のスタックは各々、４個の半径方向に延びるコア磁極を有する、
請求項１６記載のモータ。

【請求項18】

前記固定子は、前記固定子を機械に取り付けるための複数個の締結部位を有し、各締結部位の中心は、前記コアの前記環状リングの内面の半径方向内側に所与の距離を置いたところに位置し、該距離は、コア磁極が前記環状リングの外面を超えて延びる長さよりも長い、
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項19】

前記固定子を前記機械に締結するための前記締結部位は、前記固定子の中心から４０ｍｍを超える距離に中心を有する、
請求項１８記載のモータ。

【請求項20】

前記締結部位は、前記固定子の中心から４０ｍｍ〜８０ｍｍの距離に位置している、
請求項１９記載のモータ。

【請求項21】

前記締結部位は、前記固定子の中心から５０ｍｍ〜７５ｍｍの距離に位置している、
請求項１９記載のモータ。

【請求項22】

前記締結部位は、前記固定子の中心から６０ｍｍ〜７０ｍｍの距離に位置している、
請求項１９記載のモータ。

【請求項23】

前記固定子は、前記環状リングの周囲内の領域を占めるよう前記環状リングから内方に延びるダイヤフラム部分を有し、該ダイヤフラム部分は、前記締結部位を有する、
請求項１９〜２２のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項24】

前記締結部位は、前記ダイヤフラムを貫通して設けられた孔から成る、
請求項２３記載のモータ。

【請求項25】

前記ダイヤフラム部分は、環状であり、前記ダイヤフラム部分は、前記環状リングと前記締結部位の内方に間隔を置いて設けられた円形の孔との間の領域を占めている、
請求項２３又は２４記載のモータ。

【請求項26】

前記ダイヤフラムは、前記締結部位と前記環状リングとの間の区域内に少なくとも１つの実質的に切頭円錐形の表面を有する、
請求項２３〜２５のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項27】

前記ダイヤフラムは、前記締結部位と前記環状リングとの間に位置する少なくとも２つの実質的に切頭円錐形の部分を有し、前記切頭円錐形部分は、前記固定子の一方の側から見て円形隆起部を形成し前記固定子の他方の側から見て谷部を形成するよう互いに接合されている、
請求項２６記載のモータ。

【請求項28】

前記隆起部又は前記谷部の高さは、前記環状リングの高さよりも低い、
請求項２７記載のモータ。

【請求項29】

前記回転子は、
２つの側縁部を備えた複数個の磁石要素を有し、各磁石要素は、ドメイン整列パターンを形成するよう異方性的に整列した磁気ドメインを備え、前記複数個の磁石は、内側フェース及び外側フェースを備えた永久磁石リングを形成するよう配置され、
前記磁石要素を前記リング構造体中に保持する剛性支持体を有し、
各磁石要素の前記磁気ドメイン整列パターンは、前記磁石要素の少なくとも一部分をその側縁部相互間で実質的に連続的に横切って、前記磁石要素の磁極に主要半径方向成分を有する向きから前記磁石要素の１つの側縁部のところの少なくとも幾分かの接線方向成分を有する向きまで変化する向きを有し、前記磁石要素は、結果として生じる磁束場を生じさせるよう磁化されている、
請求項１〜２８のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項30】

前記磁石要素のうちの１つ又は２つ以上は、各側縁部と前縁部との交差部に面取り部を有し、前記前縁部は、前記回転子の前記内側フェースに位置した縁部である、
請求項２９記載のモータ。

【請求項31】

前記磁気ドメイン整列パターンの向きは、両方の側縁部に相当大きな接線方向成分を有し、該接線方向成分の結果として、前記磁気ドメイン整列パターンは、前記側縁部に対して少なくとも１５°の向きを有する、
請求項２９又は３０記載のモータ。

【請求項32】

前記向きは、前記磁石要素全体にわたって実質的に非線形的に変化している、
請求項２９〜３１のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項33】

前記結果としての磁束場は、前記リングの周りに間隔を置いて位置する磁性が交番する磁極を有し、前記磁極は、前記永久磁石リングに対して半径方向に整列し、前記永久磁石リングの前記結果としての磁束場は、互いに逆の極性の隣り合う磁極相互間を横切り、該磁極相互間の前記結果としての磁束場の部分は、前記内側フェースによって構成された境界を越えて延びるが前記永久磁石リングの前記外側フェースによって定められた境界内に少なくとも部分的に閉じこめられたままであるよう集束されている、
請求項２９〜３２のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項34】

前記永久磁石リングの磁石要素の前記内側フェースにより定められた境界を越えて延びる隣り合う磁極相互間の前記結果としての磁束場の部分は、連続的に変化する向きを有し、前記磁極相互間において、前記向きは、前記磁極に主要半径方向成分を有する向きから前記磁極相互間の中間点に主要な接線方向成分を有する向きまで変化し、
前記内側フェースから半径方向に延び、前記向きは、内側フェースに主要な半径方向成分を有する向きから前記内側フェースからの距離につれて漸増する接線方向成分を有する向きまで変化している、
請求項２９〜３３のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項35】

請求項１〜３４のいずれか１項に記載のモータを有する洗濯機であって、前記固定子は、前記洗濯機の非回転タブ又はハウジングに結合され、前記回転子は、前記洗濯機の回転ドラムに結合されている、洗濯機。

【請求項36】

前記洗濯機は、頂部出し入れ型洗濯機であり、該洗濯機は、外側ラッパと前記外側ラッパ内に浮いた状態で設けられたタブと、前記タブ内に設けられた回転ドラムとを有する、
請求項３５記載の洗濯機。

【請求項37】

前記洗濯機は、水平軸型機械であり、該機械は、外側ラッパと、回転ドラムハウジングと、前記ハウジング内に設けられた回転ドラムとを有する、
請求項３５記載の洗濯機。

【請求項38】

前記洗濯機は、頂部出し入れ口を備えた水平軸型機械であり、該機械は、外側ラッパと、タブと、前記タブ内に設けられた回転ドラムとを有する、
請求項３５記載の洗濯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気モータ及びこのようなモータに用いられる磁石要素に関し、特に、家庭用ランドリー機械又は他の装置用の主駆動モータとして用いられる形式の外部回転子を備えたモータに関する。

【0002】

本発明は、ランドリー機械に特に用いられるモータに関する。このようなモータは、半径方向に延びる固定子磁極を備えた内部固定子と、内方に向いている回転子磁極を備えた外部回転子とを有する形式のものである。ダイレクトドライブ式ランドリー型洗濯機に用いられる回転子磁極と固定子磁極の比が４：３であるモータでは、３０個を超える固定子磁極が典型的であった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、先行技術に対して改良が施され又は少なくとも有用な選択肢を公衆又は業界に提供する固定子、固定子を有するモータ又はモータを有する洗濯機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

一態様では、本発明の要旨は、広義には、固定子であって、磁気的に透過性の材料から成るコアを有し、コアは、直径１２０ｍｍ〜直径２５０ｍｍの内周及び５ｍｍ〜１５ｍｍの幅の環状リング、環状リングの内周に沿って間隔を置いて設けられた２４又は２７個の放射状に延びる磁極を含み、磁極は、１５ｍｍ〜４０ｍｍの距離にわたって環状リングから外方に延び、固定子は、３相巻線を更に有し、各巻線は、コア磁極の１／３に設けられた複数個のコイルを含み、巻線は、各コア磁極がたった１つの巻線と関連するようコア磁極上に配置され、１つの巻線だけが、２つのすぐ隣り合うコア磁極の各々と関連した巻線とは異なっており、２つのすぐ隣り合うコア磁極は、別々の巻線と関連しており、固定子は更に、コア磁極を巻線から絶縁する絶縁体を有することを特徴とする固定子にあると言える。

【0005】

別の態様によれば、コアの深さは、１０ｍｍ〜３５ｍｍである。

【0006】

別の態様によれば、環状リングは、少なくとも大部分が絶縁体によって包み込まれている。

【0007】

別の態様によれば、コア磁極及び環状リングを覆う絶縁体は、複合成形プラスチック材料である。

【0008】

別の態様によれば、環状リングの内周の直径は、１５０ｍｍ〜２３０ｍｍである。

【0009】

別の態様によれば、環状リングの内周の直径は、２００ｍｍ〜２２０ｍｍである。

【0010】

別の態様によれば、環状リングの幅は、５ｍｍ〜１０ｍｍである。

【0011】

別の態様によれば、環状リングの幅は、７ｍｍ〜１０ｍｍである。

【0012】

別の態様によれば、環状リングの深さ又は厚さは、１２ｍｍ〜１５ｍｍである。

【0013】

別の態様によれば、環状リングの深さ又は厚さは、１７ｍｍ〜２３ｍｍである。

【0014】

別の態様によれば、コアは、積層板から成る少なくとも１つのスタックを含み、各積層板は、環状リングの平面に実質的に平行な平面内に位置している。

【0015】

別の態様によれば、１つ又は複数の積層板スタックは、鋼ストリップの螺旋コイルで形成されたスタックを含み、このようなスタックの各層は、螺旋中のターンを構成している。

【0016】

別の態様によれば、鋼ストリップは、環状リングを形成しているバンド及びコア磁極を形成している延長部分を有する。

【0017】

別の態様によれば、１つ又は複数の積層板スタックは、端部のところで互いに接合された多数のスタックから成り、各スタックは、環状リングのセグメント及び１つ又は２つ以上の延長磁極を含む。

【0018】

別の態様によれば、環状リングの各セグメントは、当接端部のところの相互係止成形部（例えば、あり継ぎ）によって環状リングの隣接のセグメントに接合されている。

【0019】

別の態様によれば、各セグメントは、複数個の半径方向に延びるコア磁極を含む。

【0020】

別の態様によれば、固定子は、２７個の半径方向に延びるコア磁極を含み、コアは、６個のスタックを有し、３個のスタックは各々、５個の半径方向に延びるコア磁極を有し、３個のスタックは各々、４個の半径方向に延びるコア磁極を有する。

【0021】

別の態様によれば、固定子は、半径方向に延びるコア磁極を２７個しか備えていない。

【0022】

別の態様によれば、固定子は、固定子を機械に取り付けるための複数個の締結部位を有し、各締結部位の中心は、コアの環状リングの内面の半径方向内側に所与の距離を置いたところに位置し、この距離は、コア磁極が環状リングの外面を超えて延びる長さよりも長い。

【0023】

別の態様によれば、固定子を機械に締結するための締結部位は、固定子の中心から４０ｍｍを超える距離のところに中心を有する。

【0024】

別の態様によれば、締結部位は、固定子の中心から４０ｍｍ〜８０ｍｍの距離のところに位置している。

【0025】

別の態様によれば、締結部位は、固定子の中心から５０ｍｍ〜７５ｍｍの距離のところに位置している。

【0026】

別の態様によれば、締結部位は、固定子の中心から６０ｍｍ〜７０ｍｍの距離のところに位置している。

【0027】

別の態様によれば、固定子は、環状リングの周囲内の領域を占めるよう環状リングから内方に延びるダイヤフラム部分を有し、このダイヤフラム部分は、締結部位を有する。

【0028】

別の態様によれば、締結部位は、ダイヤフラムを貫通して設けられた孔から成る。

【0029】

別の態様によれば、ダイヤフラム部分は、環状であり、ダイヤフラム部分は、環状リングと締結部位の内方に間隔を置いて設けられた円形の孔との間の領域を占めている。

【0030】

別の態様によれば、ダイヤフラムは、締結部位と環状リングとの間の区域内に少なくとも１つの実質的に切頭円錐形の表面を有する。

【0031】

別の態様によれば、ダイヤフラムは、締結部位と環状リングとの間に位置する少なくとも２つの実質的に切頭円錐形の部分を有し、切頭円錐形部分は、円形隆起部（固定子の一方の側から見て）及び谷部（固定子の他方の側から見て）を形成するよう互いに接合されている。

【0032】

別の態様によれば、隆起部又は谷部の高さは、環状リングの高さよりも低い。

【0033】

別の態様では、本発明の要旨は、広義には、固定子であって、磁気的に透過性の材料から成るコアを有し、コアは、直径１２０ｍｍ〜直径２５０ｍｍの内周及び５ｍｍ〜１５ｍｍの環状リング、環状リングの内周に沿って間隔を置いて設けられた２４又は２７個の放射状に延びる磁極を含み、磁極は、１５ｍｍ〜４０ｍｍの距離にわたって環状リングから外方に延び、固定子は、３相巻線を更に有し、各巻線は、コア磁極のうちの１／３に設けられた複数個のコイルを含み、固定子は更に、コア磁極を巻線から絶縁する絶縁体を有し、固定子は更に、固定子を機械に取り付ける複数個の取付け場所を有し、各取付け場所の中心は、コアの環状リングの内面の半径方向内側に所与の距離を置いたところに位置し、この距離は、コア磁極が環状リングの外面を超えて延びる長さよりも長く且つ固定子の中心から４０ｍｍを超えることを特徴とする固定子にあると言える。

【0034】

別の態様によれば、固定子を機械に取り付けるための取付け場所は、固定子の中心から４０ｍｍを超える距離のところに中心を有する。

【0035】

別の態様によれば、取付け場所は、固定子の中心から４０ｍｍ〜８０ｍｍの距離に位置している。

【0036】

別の態様によれば、取付け場所は、固定子の中心から５０ｍｍ〜７５ｍｍの距離に位置している。

【0037】

別の態様によれば、取付け場所は、固定子の中心から６０ｍｍ〜７０ｍｍの距離に位置している。

【0038】

別の態様によれば、固定子は、環状リングの周囲内の領域を占めるよう環状リングから内方に延びるダイヤフラム部分を有し、このダイヤフラム部分は、取付け場所を有する。

【0039】

別の態様によれば、取付け場所は、ダイヤフラムを貫通して設けられた孔から成る。

【0040】

別の態様によれば、ダイヤフラム部分は、環状であり、ダイヤフラム部分は、環状リングと取付け場所の内方に間隔を置いて設けられた円形の孔との間の領域を占めている。

【0041】

別の態様によれば、ダイヤフラムは、取付け場所と環状リングとの間の区域内に少なくとも１つの実質的に切頭円錐形の表面を有する。

【0042】

別の態様によれば、ダイヤフラムは、取付け場所と環状リングとの間に位置する少なくとも２つの実質的に切頭円錐形の部分を有し、切頭円錐形部分は、円形隆起部（固定子の一方の側から見て）及び谷部（固定子の他方の側から見て）を形成するよう互いに接合されている。

【0043】

別の態様によれば、隆起部又は谷部の高さは、環状リングの高さよりも低い。

【0044】

別の態様では、本発明の要旨は、広義には、洗濯機に用いられるモータであって、モータは、上述の固定子と、固定子と同心の回転子とを有し、回転子は、固定子の外側に位置した永久磁石リング及び固定子磁極の端に向いた回転子磁極を備えていることを特徴とするモータにあると言える。

【0045】

別の態様によれば、回転子は、２つの側縁部を備えた複数個の磁石要素を有し、各磁石要素は、ドメイン整列パターンを形成するよう異方性的に整列した磁気ドメインを備え、複数個の磁石は、内側フェース及び外側フェースを備えた永久磁石リングを形成するよう配置され、回転子は、磁石要素をリング構造体中に保持する剛性支持体を更に有し、各磁石要素の磁気ドメイン整列パターンは、磁石要素の少なくとも一部分をその側縁部相互間で実質的に連続的に横切って、磁石要素の磁極に主要半径方向成分を有する向きから磁石要素の１つの側縁部のところの少なくとも幾分かの接線方向成分を有する向きまで変化する向きを有し、磁石要素は、結果として生じる磁束場を生じさせるよう磁化されている。

【0046】

別の態様によれば、磁石要素のうちの１つ又は２つ以上は、各側縁部と前縁部との交差部に面取り部を有し、前縁部は、回転子の内側フェースに位置した縁部である。

【0047】

別の態様によれば、磁気ドメイン整列パターンの向きは、両方の側縁部に相当大きな接線方向成分を有し、この接線方向成分の結果として、磁気ドメイン整列パターンは、側縁部に対して少なくとも１５°の向きを有する。

【0048】

別の態様によれば、このような向きは、磁石要素全体にわたって実質的に非線形的に変化している。

【0049】

別の態様によれば、結果としての磁束場は、リングの周りに間隔を置いて位置する磁性が交番する磁極を有し、磁極は、永久磁石リングに対して半径方向に整列し、永久磁石リングの結果としての磁束場は、互いに逆の極性の隣り合う磁極相互間を横切り、これら磁極相互間の結果としての磁束場の部分は、内側フェースによって構成された境界を越えて延びるが永久磁石リングの外側フェースによって定められた境界内に少なくとも部分的に閉じこめられたままであるよう集束されている。

【0050】

別の態様によれば、永久磁石リングの磁石要素の内側フェースにより定められた境界を越えて延びる隣り合う磁極相互間の結果としての磁束場の部分は、連続的に変化する向きを有し、磁極相互間において、向きは、磁極に主要半径方向成分を有する向きから磁極相互間の中間点に主要な接線方向成分を有する向きまで変化し、内側フェースから半径方向に延び、向きは、内側フェースに主要な半径方向成分を有する向きから内側フェースからの距離につれて漸増する接線方向成分を有する向きまで変化している。

【0051】

別の態様では、本発明の要旨は、広義には、上述の電子的に整流されるモータを有する洗濯機であって、固定子は、洗濯機の非回転タブ又はハウジングに結合され、回転子は、洗濯機の回転ドラムに結合されていることを特徴とする洗濯機にあると言える。

【0052】

別の態様によれば、洗濯機は、頂部出し入れ型洗濯機であり、この洗濯機は、外側ラッパと外側ラッパ内に浮いた状態で設けられたタブと、タブ内に設けられた回転ドラムとを有する。

【0053】

別の態様によれば、洗濯機は、水平軸型機械であり、この機械は、外側ラッパと、回転ドラムハウジングと、ハウジング内に設けられた回転ドラムとを有する。

【0054】

別の態様によれば、洗濯機は、頂部出し入れ口を備えた水平軸型機械であり、この機械は、外側ラッパと、タブと、タブ内に設けられた回転ドラムとを有する。

【0055】

特許明細書、他の外国特許文献若しくは非特許文献又は他の情報源の参照が行われている本明細書において、これは、一般に、本発明の特徴を説明するための技術背景を提供する目的のためである。特段の指定がなければ、このような外国文献の参照は、このような文献又はこのような情報源がいかなる管轄下においても先行技術であること又は当該技術分野における通常の知識の一部をなしているという承認として解されるべきではない。

【0056】

原文明細書において用いられる“comprising”という用語（翻訳文では、「〜を有する」又は「〜を含む」と訳出されている場合が多い）は、“consisting at least in part of”（少なくとも一部が〜から成る）を意味している。例えば“compose”及び“comprises”のような関連用語は、同様に解釈されるべきである。

【0057】

本明細書において開示する数の範囲（例えば、１〜１０）についての記載は、この範囲内の全ての有理数（例えば、１、１．１、２、３、３．９、４、５、６、６．５、７、８、９及び１０）及び更にこの範囲内の有理数についての任意の範囲（例えば、２〜８、１．５〜５．５及び３．１〜４．７）を含むものである。

【0058】

本発明と関連した分野における当業者には、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の構成、種々の実施形態及び用途についての多くの変更が想到されよう。本明細書における開示内容及び説明は、純粋に例示であり、いかなる意味においても本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0059】

【図1】本発明の一実施形態としての固定子の斜視図である。

【図2】図１の固定子の底面図である。

【図3】図２の固定子の側面図である。

【図4】図３のＢＢ線矢視断面図である。

【図5】図４のＣＣ線矢視断面図である。

【図6】図１に固定子に適した積層コアの平面図である。

【図7】図１の固定子に適した別の積層固定子コアの平面図である。

【図8】図１の固定子に用いるのに適した（固定子磁極の数に適合可能な）回転子の一方の側から見た斜視図である。

【図9】図８の回転子を他方の側から見た斜視図である。

【図10】図１の固定子に用いるのに適した（固定子磁極の数に適合可能な）別の回転子の斜視図である。

【図11】図１の固定子に用いるのに適した（固定子磁極の数に適合可能な）別の回転子の斜視図である。

【図12】本発明の固定子及び／又はモータを有することができる垂直軸形式の洗濯機の概略切除図である。

【図13】本発明の固定子及び／又はモータを有することができる前側出し入れ口（フロントオープン型）水平軸型洗濯機の略図である。

【図14】本発明の固定子及び／又はモータを有することができる頂部出し入れ口（トップオープン型）又は傾動出し入れ口を備えた水平軸型洗濯機の略図である。

【図15】本発明の固定子及び／又はモータを有することができる傾動出し入れ口を備えた水平軸型ランドリー機械の略図である。

【図16】先行技術の固定子の斜視図である。

【図17】先行技術の回転子の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0060】

本発明の一実施形態による固定子が図１〜図５に示されている。
固定子１００は、２７個の磁極１０２を有している。固定子は、一般に、環状リング部分１０４、リング部分内に設けられた取付け部分１０６及び環状リング部分１０４の外面から半径方向に延びる複数個の磁極１０２を有している。

【0061】

構成に関し、固定子は、一般に、磁気的に透過性のコア１０８と、コアを包囲し又はコアの大部分を包囲した絶縁体構造と、磁極１０２上に配置された導電性巻線とを有する。

【0062】

図示の実施形態では、絶縁構造体は、磁気的に透過性のコアを覆った状態で複合成形されたプラスチックの層を有する。複合成形プラスチックは、少なくとも、導電性巻線を支持すると共にこれらを位置決めするコアの部分を覆っている。図示の実施形態では、プラスチックは、外側端面１１８を除き半径方向に延びるコア磁極の全てを覆っている。変形実施形態では、絶縁プラスチックは、コア磁極の端面も又覆う場合がある。

【0063】

穴又は部分穴１１０が固定子の環状リング部分のところでプラスチックを貫通して延びるのが良い。これら穴は、成形中、固定子コアを定位置に保持するために用いられるピン又は他の位置決め装置の結果として生じる場合がある。

【0064】

磁気的に透過性のコア１０８は、例えば焼結フェライト粉末を含む任意適当な材料で形成できるが、最も好ましくは、鋼積層板で作られる。一般的な形態では、積層鋼の積層板は、固定子の環状リングの平面に実質的に平行な平面内に位置する。図４の平面図は、積層板の外形を示し、図５の断面図は、積層板の縁部を示している。

【0065】

積層板鋼は、例えば、公称損失が約７ｗ／ｋｇの完全処理済みの無方向性結晶積層板鋼であるのが良い。

【0066】

コアを覆った状態で複合成形されているプラスチック材料は、任意適当なプラスチックであって良い。例えば、適当な一材料は、デュポン社（Dupont Corporation）によって“CRASTIN”として販売されているポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）である。

【0067】

固定子取付け部分１０６は、全体を符号１１２で示された取付け部位を含む。図示の実施形態では、各締結部位１１２は、締結穴１１４を有する。締結穴１１４は、スロット付きであっても良く、或いは、締結穴を貫通するようになった締結具の外径よりも大径であっても良い。これにより、固定子が固定される機械の製造公差の実現が可能である。

【0068】

取付け部分１０６は、締結部位１１２に加えて位置決め部分１１６を有するのが良い。位置決め部分１１６は、固定子をモータのシャフトと同心状に整列させることができる。例えば、位置決め部分１１６は、固定子の中心に位置する円形の開口部１２０を有するのが良い。開口部１２０のリップ又はリム１２２が軸受ハウジング又は駆動シャフトを支持した軸受の対応の１つ又は複数の特徴部上に位置するのが良い。

【0069】

締結部位１１２（締結穴１１４を備えている）は、開口部１２０と環状リング部分１０４との間で取付け部分１０６に配置されている。図示の実施形態では、これら締結部位及び締結穴の中心は、固定子の中心から４０ｍｍを超える距離に位置している。幾つかの実施形態では、これらが、固定子の中心から４５ｍｍを超えた距離に位置しても良く、固定子の中心から５０ｍｍを超えた距離に位置しても良く、固定子の中心から５５ｍｍを超えた距離に位置しても良く、固定子の中心から６０ｍｍを超えた距離に位置しても良く、固定子の中心から６５ｍｍを超えた距離に位置しても良く、或いは固定子の中心から６８ｍｍの距離に位置しても良い。

【0070】

取付け場所及び締結穴１１４の中心は、コア１０８の環状リング部分１１１の内面から、コア１０８の半径方向に延びる磁極部分１０９がコア１０８の環状リング部分の外面を越えて延びる距離よりも長い距離に位置する。例えば、一実施形態では、締結穴の中心は、コア１０８の環状リング部分の内面から３０ｍｍを超える距離に位置するのが良く、環状リング部分の内面から３２ｍｍを超える距離に位置するのが良く、環状リング部分の内面から３４ｍｍを超える距離に位置するのが良く、環状リング部分の内面から３５ｍｍを超える距離に位置するのが良い。これに対し、磁極部分は、コア１０８の環状リング部分の外面から３０ｍｍ未満の距離にわたって延びるのが良く、最も好ましくは、２７ｍｍ未満の距離にわたって延びる。他の実施形態では、磁極部分は、環状リングの外面から３０ｍｍを越える距離にわたって延びるのが良く、例えば最高４０ｍｍにわたって延び、この場合、締結穴は、環状リングの内面から４０ｍｍを超える距離に位置するのが良い。磁極部分は、環状リングの外面から３０ｍｍを大幅に下回る距離にわたって延びるのが良く、例えば１５ｍｍしか延びないのが良い。

【0071】

平面図で見て、各磁極部分は、Ｔ字形であり、各磁極部分のクロスバー部分は、各磁極部分の幹部分によって固定子の環状リング部分から間隔を置いた状態で支持されている。

【0072】

固定子の取付け部分１０６は、全体がプラスチックで作られるのが良い。取付け部分１０６は、コア１０８の複合成形と共に一作業で形成されるのが良い。

【0073】

取付け部分は、固定子の環状リング部分と同心の１つ又は２つ以上の切頭円錐形部分を有するのが良い。図示の固定子は、内側切頭円錐形部分１２４及び外側切頭円錐形部分１２６を有している。切頭円錐形部分１２４，１２６は、一緒になって、円形隆起部１２８（図１の場合では固定子の一方の側から見て）及び円形谷部１３０（図２の場合では固定子の他方の側から見て）を形成している。

【0074】

固定子の全直径１３２は、約２８０ｍｍであるのが良い。他の実施形態では、このような直径は、３２０ｍｍ〜２７０ｍｍでるのが良く、２９０ｍｍ〜２７０ｍｍであるのが良く、又は２９０ｍｍ〜２４０ｍｍであるのが良い。

【0075】

固定子コアの環状リング部分の幅１３４は、約９ｍｍであるのが良い。他の実施形態では、固定子コアの環状リング部分の幅は、５ｍｍ〜１０ｍｍであるのが良い。

【0076】

固定子コア１０８の内面の直径１３１は、約２０８ｍｍであるのが良い。他の実施形態では、このような距離は、２３０ｍｍ〜１９０ｍｍ又は２５０ｍｍ〜１２０ｍｍであるのが良い。

【0077】

固定子の中心からの締結部位の半径方向距離１３３は、約６８ｍｍであるのが良い。他の実施形態では、このような半径方向距離は、４０ｍｍ〜８０ｍｍであるのが良い。

【0078】

半径方向に突き出たコア磁極の付近のプラスチック絶縁体の厚さは、約１．５ｍｍであるのが良い。取付け部分１０６の厚さは、取付け場所１１２の付近では約４ｍｍであるのが良く、固定子の環状部分１０４に隣接したところでは約３ｍｍであるのが良い。取付け部分１０６の厚さは、切頭円錐形部分１２４，１２６の付近では約２ｍｍであるのが良い。

【0079】

好ましくは、モータは、各突出磁極が別個の導体コイルを有するよう巻かれており、各磁極は、モータの３相巻線の各々とそれぞれ関連している。したがって、各相巻線は、固定子の磁極の１／３と関連している。

【0080】

特定の相巻線と関連した各磁極のコイルは、互いに直列接続されている。相巻線のコイルは、単一の連続導体から巻かれるのが良く、導体は、直列接続された各磁極のコイルを形成する。

【0081】

図中、巻線のコイルは、不定形材料ブロックとして示されている。これは、説明を簡単にするためである。実際には、図示のブロックの各々は、導体のコイルである。導体（図示せず）の追加の部分は、特定の相巻線についてコイルを相互連結している。コイルを相互連結している導体の部分は、環状リング部分１０４の付近に配置される。案内ポスト１２７及び支持面１２９のフレーム構造１２５は、導体の相互連結部分の配置を助ける。この構成によれば、各相巻線の導体の第１の端部は、一緒になってコネクタ１１７のところで終端している。各相巻線の導体の第２の端部は、一緒になってコネクタ１１９のところで終端している。モータに関して種々の電気的構成では、対をなす端部が一緒になって終端することが好ましい場合がある。モータに関する一電気的構成では、相巻線は、星形形態で互いに接続される。この形態では、３相巻線の各々の端部は、共通コネクタ１１７のところで互いに接続される。

【0082】

図６及び図７を参照すると、積層板スタックを製造する互いに異なる方法によって製造された変形例としてのコアが示されている。図６に示されている構成では、固定子コアは、螺旋平打ち（沿層方向）巻きストリップで作られた積層板から成る。ストリップは、バンド部分６０２及び一定間隔を置いて設けられた半径方向に延びる磁極部分６０４を有している。ストリップを沿層方向に巻いていると、磁極部分は、互いに僅かに扇形に開く。次に、ストリップのターンは、積層固定子コアを形成するよう積み重なる。ターンの螺旋スタックは、複数本のリベット６０８により又は変形例としてストリップの各層のタブが層に設けられた凹部中に下から押し込められた相互係止パンチダウン部分（図示せず）によって固定されるのが良く、このような凹部は、その層中にタブをパンチダウンすることによって形成される。螺旋巻きストリップの一端部６０６は、スタックの頂部上に載る。螺旋巻きストリップの他端部は、スタックの底部上に載る。

【0083】

図７は、コアが積層板の多数のスタックから作られた変形実施形態を示している。各積層板スタックは、固定子コアの環状リング部分のセグメント７０２又は７０４及び複数個の半径方向に延びる磁極コア部分７０６を有している。

【0084】

２７個の磁極を備えた固定子の場合、コアは、好ましくは、各々５個のコア磁極を備えた３個の積層板スタック及び各々４個のコア磁極を備えた３個の積層板スタックを有する。５磁極スタック７１０及び４磁極スタック７０８は、固定子コアを形成するよう互いに組み立てられるのが良く、スタック７０８，７１０は、固定子コアの周りに交互に位置する。個々の積層板スタックは、任意適当な仕方で互いに接合可能である。例えば、スタックは、突き合わせ溶接されても良く、或いは、単に定位置に拘束されて成形プラスチック絶縁層によって互いに当接した状態で保持されても良い。しかしながら、好ましくは、スタックは、環状リング部分７０２，７０４の突き合わせ端部のところの相互連結成形部によって互いに接合される。例えば、相互係止成形部は、ダブテール形又はあり継ぎ連結部を形成するのが良い。

【0085】

各スタック中の積層板は、リベット止めされても良く、或いは互いに固定されても良い。例えば、これら積層板は、接着剤によって固定されても良く、或いはプラスチックが複合成形するまで何らかの位置的なやり方で固定されても良く、或いは、積層板の層相互間の適切な穿孔連結部によって相互係止されても良い。

【0086】

積層板スタックの高さは、モータのトルク要件に応じて様々であって良い。例えば、積層板スタックの高さは、モータに関する出力要件に応じて１０ｍｍ〜３５ｍｍである場合がある。

【0087】

積層板スタックの各積層板の厚さは、約０．５ｍｍであるのが良い。例えば、２７個の層から成る積層板スタックは、１３．５ｍｍの固定子コア厚さを有する場合がある。３８個の層から成るスタックは、１９ｍｍの固定子コア厚さを有する場合がある。

【0088】

本発明者は、洗濯機における用途に用いられるようになった説明対象の固定子が回転速度が１６００ｒｐｍまでの状態で例えば図１６及び図１７に示されている（“先行技術”(prior art)と記載されている）従来型固定子よりも低いノイズを生じさせることを見出した。

【0089】

説明対象の固定子は、固定子の磁極端部の外面の方へ内方に向いた磁石のリングを有する外部回転子用である。例えば、回転子は、図８〜図１１に示されている。使用に当たり、固定子は、機械のシャフトが固定子取付け部分の内側孔１２０を貫通した状態で機械に固定される。回転子は、シャフトに固定される。

【0090】

このような固定子は、回転子磁極と固定子磁極の比が４：３のモータ向きである。したがって、図示のように２７個の磁極固定子用の回転子は、３６個の磁極を有するべきである。変形例として、本発明者は、２４個の磁極を備えた固定子が説明対象の固定子の利点のうちの幾つかを達成することができると考えている。これに対応する回転子は、３２個の磁極を有することになる。

【0091】

図８〜図１１を参照すると、回転子３６は、多数個の硬質フェライト又はネオジウム‐鉄‐ホウ素永久磁石要素３７を有し、これら永久磁石要素は、このような要素の永久磁石リング３８を形成するよう配置されている。永久磁石要素３７は又、硬質フェライトとネオジウム‐鉄‐ホウ素材料又は他の磁性材料、例えばサマリウム‐コバルト（これには限定されない）の配合物で構成されても良い。変形例として、永久磁石要素３７は、これら磁性材料とプラスチック材料の配合物から成っていても良い。磁性材料のリング３８は、剛性回転子支持体又はハウジング３９によって支持されるのが良い。これは、プラスチックハブを備えた複合成形プラスチック環状リングから成るのが良い。変形例として、ハウジングは、永久磁石要素が収納状態で取り付けられたプレス加工鋼３９ａ（図１０の回転子の場合）を有しても良い。単一部品又は多数の部品から成り或いは多数の層から成る積層状態の裏当てリング４０（図８参照）がオプションとして磁性材料により作り出される結果としての磁束場を増大させるよう設けられても良い。好ましくは、永久磁石材料のリング３８は、固定子の外径よりも僅かに大きい内径を有する。このような組み合わせにより、２．５ｍｍ〜０．５ｍｍの空隙の実現が達成される。各区分（及びリング）は、好ましくは、厚さが２０ｍｍ未満である。当業者であれば理解されるように、洗濯機用モータに用いられる回転子３６の構成に関して多くの考えられる変形例が存在する。

【0092】

図８及び図９は、例示目的で、ちょうど１つの考えられる回転子を一般的な形態で示し、図１０及び図１１は、別の考えられる回転子を示している。

【0093】

回転子の他の構成のそれ以上の詳細は、本出願人の米国特許第５，０４０，２８５号明細書、本出願人の国際公開第２００９／０１７４３０号パンフレット並びに本出願人の係属中の米国特許出願第６１／３５８７４６号明細書に記載されている。各特許文献を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。好ましい回転子は、４：３の磁石磁極と固定子磁極の比を有している。図１０及び図１１に示されている回転子磁石の数は、回転子／固定子の物理的性状を示すための例示に過ぎない。磁石の実際の個数は、様々であって良い。本出願人の国際公開第２００９／０１７４３０号パンフレットに記載されているように、回転子３６は、標準のハルバック（Halbach）アレイにより得られる磁束場と同じ又はほぼ同じのハルバック型の結果としての磁束場を生じさせるよう磁化されるのが良い。

【0094】

国際公開第２００９／０１７４３０号パンフレットに記載されているように、回転子中の各永久磁石要素３７は、これが磁気ドメイン整列パターン中にあらかじめ整列された磁気ドメインを有するように作られるのが良い。「磁気ドメイン整列パターン」という用語は、製造プロセスの結果として生じる磁気ドメイン４１の向きを意味している。多数の磁石要素は、磁気材料を次に磁化パターンにより磁化したときにハルバック型の結果としての磁束場の形成を可能にするあらかじめ整列した磁気ドメインにより磁性材料を作るよう一纏めに配置されるのが良い。このような永久磁石要素のリングを組み立てて回転子の永久磁石リングを形成するのが良い。これは、ハルバック型の結果としての磁束場を有するよう磁化されるのが良い。この磁束場は、等方性の又は半径方向に整列した異方性磁性材料を同一の磁束場で磁化した場合よりも強力である。ハルバック型の結果としての磁束場を備えた回転子は、モータの改良型動作特性を生じさせるための所望の磁束場である。

【0095】

永久磁石リングの磁石要素は、回転子の曲率と同等に湾曲しているのが良い。

【0096】

「ハルバック型」という表現は、伝統的なハルバックアレイ磁石構造により作られる磁束場と同じ又はほぼ同じ結果としての磁束場を意味している。「磁化パターン」という用語は、ドメイン整列パターンに従って磁石要素を付勢し、それにより磁石が磁化状態になるようにするために用いられる外部磁束場を意味している。「結果としての磁束場」という表現は、製造、組立て及び磁化後における磁石要素（及び該当する場合には周りの構造体）中に存在する磁束場を意味している。

【0097】

本明細書において説明しているモータ用の回転子の幾つかの実施形態において使用できる磁石要素に関するそれ以上の詳細、変形例及びオプションは、国際公開第２００９／０１７４３０号パンフレットに記載されている。

【0098】

本発明の実施形態は、上述したモータを有する洗濯機を含み、或いは、別の実施形態は、モータそれ自体又は回転子それ自体を含む場合がある。変形例として、モータ又は固定子は、別の用途、例えば発電装置に使用できる。

【0099】

上述したモータを用いる洗濯機は、多くの形態のうちの１つを取ることができる。例えば、図１２を参照すると、一実施形態は、外側ラッパ及びラッパ内に浮いた状態で設けられたタブを有する頂部投入型（トップオープン型）洗濯機である。有孔壁を備えた回転ドラムが浮き状態のタブ内に設けられると共にこの中で回転可能である。上述した固定子及び回転子を有するモータが回転シャフトを介して回転ドラムに結合されている。モータは、衣類の洗濯を実施するよう回転ドラムを高速回転させると共に振動させるようコントローラによって作動可能である。本発明者は、モータの上述の固定子が同様なサイズ、重量及び出力の先行技術の固定子と比較して共振の影響を受けにくいということを見出した。これらは、モータを全体として安価に作ることができ又は低ノイズで作動させることができる。

【0100】

図１３を参照すると、別の実施形態は、外側ラッパ及び外側ラッパ内に浮いた状態で設けられた回転ドラムハウジングを有する前部投入型（フロントオープン型）水平軸洗濯機である。回転ドラムが回転ドラムハウジング内に設けられると共にこの中で回転可能である。ドアが洗濯されるべき衣類を投入し又はこれを取り出すために回転ドラムへの接近を可能にする。ドアと回転ドラムとの間のシールを提供するようガスケットが設けられるのが良い。回転子は、回転シャフトを介して回転ドラムに結合され、固定子は、タブの後部に結合されている。モータは、衣類の洗濯を実施するよう回転ドラムを高速回転させると共に振動させるようコントローラによって作動可能である。本発明者は、モータの上述の固定子が同様なサイズ、重量及び出力の先行技術の固定子と比較して共振の影響を受けにくいということを見出した。これらは、モータを全体として安価に作ることができ又は低ノイズで作動させることができる。

【0101】

図１４を参照すると、別の実施形態は、頂部投入型（トップオープン型）又は傾動投入型水平軸洗濯機である。この洗濯機は、外側ラッパ及び外側ラッパ内に浮いた状態で設けられたタブを有する。回転ドラムがタブ内で回転することができる。衣類をドラムの頂部に設けられた開口部を通して導入したり回転ドラムから取り出したりすることができる。上述の固定子及び回転子を有するモータは、回転シャフトを介して回転ドラムを駆動するよう配置されている。モータは、衣類の洗濯を実施するよう回転ドラムを高速回転させると共に振動させるようコントローラによって作動可能である。本発明者は、モータの上述の固定子が同様なサイズ、重量及び出力の先行技術の固定子と比較して共振の影響を受けにくいということを見出した。これらは、モータを全体として安価に作ることができ又は低ノイズで作動させることができる。

【0102】

図１５は、傾斜投入型水平軸洗濯機を示している。この洗濯機は、外側ラッパ及び外側ラッパ内に浮いた状態で設けられたタブを有する。回転ドラムがタブ内で回転することができる。ドラムを傾斜させることによって衣類を回転ドラム内に投入したりこれから取り出したりすることができる。上述の固定子及び回転子を有するモータは、回転シャフトを介して回転ドラムを駆動するよう配置されている。モータは、衣類の洗濯を実施するよう回転ドラムを高速回転させると共に振動させるようコントローラによって作動可能である。本発明者は、モータの上述の固定子が同様なサイズ、重量及び出力の先行技術の固定子と比較して共振の影響を受けにくいということを見出した。これらは、モータを全体として安価に作ることができ又は低ノイズで作動させることができる。

【0103】

図１２〜図１５は、上述したように作られた磁石要素を含む回転子を備えたモータを利用することができる洗濯機のちょうど４つの実施例を示している。本発明の他の実施形態は、上述したモータによって作動される他の洗濯機を含む場合がある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】