专利名称：具双重绝缘构造的马达及搭载有该马达的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具双重绝缘构造的马达，且该马达被用作诸如洗衣机、洗碗机/烘碗机或厨房废物处理机等以使用水为前提的电子装置的驱动源。
背景技术：
洗衣机、洗碗机/烘碗机的泵或厨房废物处理机使用马达作为它们的驱动源。这些马达的输出轴在水中工作或者可能在水中工作，因此对这些马达来说需要可靠的双重绝缘或接地绝缘。
在搭载于上述商品的马达中，诸如环形绕组马达的马达难以实施接地绝缘，从而使得这些马达必须使用双重绝缘，即先用树脂对线圈与定子铁芯进行基本绝缘，再对转子铁芯与转轴进行额外的绝缘。这种传统的双重绝缘构造被公开在诸如日本专利特开平2003-23742中。
图10A示出这种传统马达的截面图，图10B示出一放大视图，其示出图10A所示的马达的转轴附近的区域。线圈104被缠绕在利用树脂103绝缘的定子铁芯102上，以形成定子101。转轴113的转子铁芯连结部及其周边加工形成有小于轴113输出部外径的沟槽，且于该沟槽中充填有绝缘树脂117，并经加工成与轴输出部的外径相同。此外，该转轴113是以压入嵌合等方法连结于已附加铝模铸件的转子铁芯112内孔部，且该转子111藉由轴承105的支撑而可自由旋转。
其他的公知例有如图11A、图11B所示的构造，且与前述图10A、图10B相同的元件则赋予同一参照符号并省略说明。转轴113a是于笔直轴的转子铁芯连结部及其周围充填有绝缘树脂117a，且该转轴113a是以压入嵌合等方法连结于已附加铝模铸件的转子铁芯112内孔部。
不论是前述何种方法，都是藉由树脂成形以达到与转子铁芯112绝缘的目的，使转轴113、113a成为可实施双重绝缘构造的结构。
但是，由于前述公知例是利用绝缘树脂来成形转轴的施工方法，故会有转轴成本提高的缺点。
图12是制作图10B所示转轴的模具的构造图，其中转轴123固定于上模121与下模122之间，且树脂从浇口124浇入并成形。图13为制作图11B所示转轴的模具的构造图，其中转轴133固定于上模131与下模132之间，且树脂从浇口134浇入并成形。
因此，需要各种对应不同轴长的模具，且模具的费用会增加。由于必须要将整个转轴固定于树脂成形模具中，所以可能在成形时损伤输出轴侧。另外，因模具与转轴之间一定要预留空隙(间隙)，故模具的精密度不佳时便会产生树脂毛边，而有必须加工除去毛边的问题。
发明内容
本发明的马达包含下列部件具有定子铁芯和与该铁芯绝缘的绕组的定子；以及具有转轴及转子铁芯的转子，该转子铁芯的内部设有树脂绝缘体，且该转子铁芯和该转轴经由该树脂绝缘体连接在一起。
上述结构可以非常简单的结构实现具有双重绝缘构造的马达，从而可以提供廉价并且可靠的马达。
图1是根据本发明第一实施例的马达构造的剖面图。
图2是所述马达的主要部分的放大图。
图3A和图3B示意性地示出根据本发明第一实施例的马达的制造步骤。
图4A-4I示意性地示出根据本发明第一实施例的马达的漏电距离。
图5示出一剖面图，其示出组装根据本发明第二实施例的马达转子的步骤。
图6A和图6B示出剖面图，其示出根据本发明第三实施例的马达转子的组装。
图7A和图7B示出剖面图，其示出根据本发明第四实施例的马达转子的组装。
图8示出剖面图，其示出根据本发明第五实施例的电子装置(洗衣机)的结构。
图9是根据本发明第五实施例的电子装置(洗碗机)的结构的剖面图。
图10A是传统马达的结构的剖面图。
图10B示出一放大视图，其示出图10A所示的传统马达的主要部分。
图11A示出一剖面图，其示出另一传统马达的结构。
图11B示出一放大视图，其示出图11A所示的传统马达的主要部分。
图12和图13示意性地示出用于制造所述传统马达的制作模具。
具体实施例方式
以下参考附图对本发明的实施例进行说明。
(实施例1)图1是根据本发明第一实施例的马达构造的剖面图。图2示出图1所示马达转子的放大视图。定子11是由定子铁芯12以及通过树脂13与定子铁芯12绝缘的绕组14形成的。转子21是由转子铁芯22形成的，以及铝模铸件处于铁芯22的内部用来形成作为二级导体的导体棒(未示出)。铁芯22在其内部具有树脂绝缘体27，且铁芯22及转轴23经由树脂绝缘体27结合在一起。
定子11包括轴承15，所述轴承旋转地支撑转轴23。定子11的绕组14产生旋转磁场，其作用在转子21内部的由铝模铸件制成的二级导体上，因此产生电磁感应，这又给转子21施加特定的转矩从而进行旋转。因此上述马达被限定为感应马达。
在本发明的马达中，利用树脂13将绕组14与定子铁芯22绝缘，也就是说，所述马达具有基本绝缘。在这一基本绝缘之上，利用树脂绝缘体27使转子铁芯22与转轴绝缘，从而实现双重绝缘。
树脂绝缘体27的材料可使用热塑性树脂(PBT、PET、PP、PE等)或热固性树脂(不饱和聚酯树脂等)。但热固性树脂因其机械性强度较佳及耐热温度较高而更为优选。
为了遵守在日本的诸如电器用品安全法等的安全标准，图2所示的树脂绝缘体27的厚度“h”至少要有0.4mm。为了适应特定的用途，可以确定所述厚度“h”的更高限值。更明确的是，转子铁芯22的内径为φ10，而转轴23为φ8的笔直轴。这种结构可以使转轴23的成本低，以及树脂绝缘体27的厚度“h”为1mm。
通常，提供具有附加铝模铸件的转子铁芯22会比提供铝模铸件之前减少转子内径。因此，在铁芯22内部的两端设置有台阶“j”。但是，因树脂绝缘体27模制在转子的内部，所以可以清除台阶“j”，而使转子内部呈笔直状。
图3A和图3B示出制作前述转子的方法。在图3A中，利用上模41、下模42以及中央芯部43保持转子铁芯22。然后，由浇口44浇铸绝缘树脂，从而使得树脂27迅速地粘着于铁芯22的内部。如图3A所示，转轴23被按压嵌合在树脂绝缘体27，从而完成转子21。
从确保安全性的观点来看，铁芯22与轴23之间的漏电距离是极为重要的。该漏电距离在图2中用尺寸29表示。例如，电器用品安全法规定，由200V驱动安装在装置上的马达需要至少2mm的漏电距离。尺寸29的较高限值可以根据实际应用适当地确定。
图4A-4I特别示出如何找到这一漏电距离。树脂绝缘体27不是沿着转轴从转子铁芯22的端面突出就是不突出。树脂绝缘体27设置有凹部或设置有在轴向上的突部以增加漏电距离。
图4A示出一壳体，其中树脂绝缘体27a从铁芯22a的端面沿转轴方向突出，且漏电距离以附图标记29a表示。图4B是树脂绝缘体27b沿转轴从铁芯22b的端面突出的情形，并且在其上，树脂绝缘体27b具有凸部，漏电距离以29b表示。图4C是树脂绝缘体27c从铁芯22c的端面沿转轴突出的情形，且树脂绝缘体27c具有凹部，漏电距离以29c表示。图4D是树脂绝缘体27d由转子铁芯22d的端面沿转轴突出的情形，且树脂绝缘体27b具有凹部和凸部，漏电距离以29d表示。
图4E是树脂绝缘体27e不从铁芯22e的端面沿转轴突出的情形，从而漏电距离以29e表示。此时必须增加台阶部分的尺寸，以确保必要的漏电距离。图4F是树脂绝缘体27f不从铁芯22f的端面沿转轴突出的情形，且树脂绝缘体27f具有凸部，从而漏电距离以29f表示。图4G是树脂绝缘体27g不从铁芯22g的端面沿转轴突出的情形，且树脂绝缘体27g具有凹部，从而漏电距离以29g表示。图4H是树脂绝缘体27h不从铁芯22h的端面沿转轴突出的情形，且树脂绝缘体27h具有凹部和凸部，从而漏电距离以29h表示。图4I是树脂绝缘体27i不从铁芯22i的端面沿转轴突出的情形，且树脂绝缘体27i具有凹部，从而漏电距离以29i表示。此时必须增加倒角的尺寸，以确保需要的漏电距离。
(实施例2)图5是根据本发明第二实施例的转子的组装步骤。其中转子铁芯22在内部设置有铝模铸件，树脂绝缘体27也设置在铁芯22的内部。转轴24在与树脂绝缘体27接合的部分具有滚花加工部24a。该滚花加工部24a是通过柱锉加工或双纹加工形成的。转轴24被按压嵌合于树脂绝缘体27中，从而使得转轴24被树脂绝缘体27稳固地保持。结果，防止了转轴24的松驰空转或脱落。
(实施例3)图6A和图6B示出根据本发明第三实施例的将转子铁芯与转轴的组合在一起的步骤。在图6A中，笔直的转轴23和设置有铝模铸件的转子铁芯22被设置在模具中，再向其注入绝缘树脂，从而形成树脂绝缘体28a。在图6B中，转轴25具有滚花加工部25a，该滚花加工部25a是柱锉加工或双纹加工形成的。设置有铝模铸件的转子铁芯22和转轴25被设置在模具中，再向其注入绝缘树脂，从而形成树脂绝缘体28b。
藉由绝缘树脂使转子铁芯22与转轴23、25成为一体，从而使得铁芯与转轴绝缘并且使它们牢固地连结在一起。此外，尽管在第一实施例和第二实施例中需要这一步骤，但是可省去将转轴按压嵌合于树脂绝缘体27的步骤。
(实施例4)图7A和图7B是根据本发明第四实施例的转子的截面图。这些转子被应用于同步感应马达中，这是马达的特殊形式。这种马达设置有内部永磁体。
图7A是将平板状永磁体埋入转子铁芯31的多个槽32的步骤。在将多个永磁体埋入该槽32之前或之后，成形树脂绝缘体27，从而使转子铁芯与转轴确定地绝缘。
图7B示出将圆弧状永磁体埋入转子铁芯33的多个槽34的步骤。在将多个永磁体埋入该槽34之前或之后，成形树脂绝缘体27，从而使转子铁芯与转轴确定地绝缘。
此外，用以埋入的永磁体的种类有钕-磁-硼磁体、或铁磁体(烧结或塑料磁体)等。
所述转轴可以经历如在第二实施例中所述的滚花加工以加强转轴与树脂绝缘体的粘合。所述转轴和转子铁芯可以如在第三实施例中所述的那样整合形成以省去前面的步骤。
(实施例5)接着说明本发明实施例的电子装置的示例。图8示出剖面图，其示出使用本发明马达的洗衣机的结构。
在图8中，洗衣兼烘干箱61(以下称为箱61)被水桶63围绕，且在其底部具有搅动器(搅拌翼)62。水桶63的底部装有离合器装置65。驱动马达64与该离合器装置65藉由皮带连接在一起，并经由离合器装置65将马达64的旋转力传至箱61或搅动器62。此时，离合器装置65可进行切换，从而在洗涤时将马达64的旋转力传至搅动器62，或在脱水时传至箱61。
水桶63是经由悬吊装置67而被外框架66所支撑，从而实现对震动的阻尼。箱61的上部固定有内部封闭有液体的流体平衡器68。水桶63的上方覆盖有水桶盖69，而水桶63的下方则安装有排水软管71。排水软管71在中间安装有泵马达70。该泵马达70在排水时工作从而顺利地进行排水。
以下说明前述洗衣机的操作。首先，在洗衣过程中，将清洗流体加入水桶63，利用搅动器62搅拌已投入箱61中的衣物，从而使得清洗流体浸透衣物，并通过摩擦去除污物。接着，在冲洗过程中，将水注入水桶63，并藉由搅动器62来搅拌衣物进行清洗。最后，在甩干过程中，切换离合器装置65使驱动马达64的旋转力传至箱61以使其旋转，从而对衣物进行离心脱水。逐步控制上述各项步骤，从而让洗衣、清洗、脱水各项过程自动地进行。
在清洗过程或脱水过程中产生的水可通过泵马达70的作用经排水软管71排出。
将根据本发明的双重绝缘马达应用于驱动马达64和/或泵马达70允许马达64和/或马达70具有优秀的防水性能并且具有更好的接地结构，从而获得高可靠性的马达。结果，根据本发明第五实施例的洗衣机变得更加可靠。
图9示出一剖面图，其示出使用本发明马达的洗碗机的构造。在图9中，洗碗机主体81的开口位于前方(图9中左侧)且内部设有洗碗桶82。该洗碗桶82向上开口，并且可以在水平方向上朝向前方从洗碗机主体81拉出。该洗碗桶82内设有用以收纳餐具83的碗篮84，且洗碗桶82可沿着设于洗碗机主体81与洗碗桶82之间的导轨向前方拉出。
在洗碗桶82中，设有用以加热洗涤水的加热器85。洗碗桶82的下方设有洗涤泵86，且所述泵86利用喷嘴87喷射洗涤水来洗涤餐具83。该洗涤泵86由泵马达80驱动。进水阀88将流动的水供应至洗碗桶82，并且排水泵(图未示)将洗涤水排放到所述桶82的外部。
温度传感器89是由热敏电阻构成的并安装于洗碗桶82的底面，用以检测洗碗桶82中的洗涤水的温度。控制装置90接收温度传感器89的信号用于检测洗涤水的温度，并且控制该温度和旋转烘干步骤时的温度。在洗碗桶82的上面，内盖91设置在洗碗机主体81的内部并且牢固地安装到洗碗机主体81，并且在将洗碗桶82收纳于洗碗机主体81时可盖住洗碗桶82的开口部。此外，还配置有用以封闭洗碗桶82的开口部的密封垫92。
接着说明前述洗碗机的操作。使用者向前拉动洗碗桶82(图9中向左侧)，然后将餐具83置于碗篮84中，以及将洗碗桶82收入洗碗机主体81中。然后使用者开始操作。控制装置90控制加热器85、洗涤泵86、进水阀88、排水泵的操作，使洗碗机进行洗涤、洗清、烘干餐具83。
在进行洗涤时，洗涤水是附着于盖91的内面，从而在洗碗桶82被向前拉动时使得附着于盖91的洗涤水滴至洗碗机主体81的底部，然后该滴下的水便有落在泵马达80上的可能。因此，泵马达80需要防水。
采用本发明的双重绝缘构造的泵马达80特别适用于这一应用，因为其具有优秀的防水性。该马达亦可提供更确实的接地构造，因此，本发明的洗碗机变得更加可靠。
工业应用本发明的马达包含具有定子铁芯以及与铁芯绝缘的绕组的定子，以及具有转轴及转子铁芯的转子。该转子铁芯在其内孔部设有树脂绝缘体，且该转子铁芯及该转轴经由树脂绝缘体连接在一起。这种结构允许用非常简单的结构实现双重绝缘的马达，从而可以获得廉价且可靠的马达以及使用该马达的电子装置。
权利要求
1.一种马达，包含定子，其具有定子铁芯以及与定子铁芯绝缘的绕组；以及转子，其具有转轴以及转子铁芯，其中转子铁芯在其内部设有树脂绝缘体，且转子铁芯和转轴经由树脂绝缘体连接在一起。
2.如权利要求1所述的马达，其中所述马达是感应马达，其转子铁芯具有由铝模铸件制成的导体棒。
3.如权利要求1所述的马达，其中树脂绝缘体在转子铁芯和转轴之间具有至少0.4mm的厚度。
4.如权利要求1所述的马达，其中树脂绝缘体从转子铁芯的端面沿转轴突出。
5.如权利要求1所述的马达，其中树脂绝缘体沿转轴具有凹部和凸部的其中之一。
6.如权利要求1所述的马达，其中转子铁芯在两端面具有向内的台阶。
7.如权利要求1所述的马达，其中转子铁芯在两端面具有向内的倒角。
8.如权利要求1所述的马达，其中在转子铁芯与转轴之间至少具有2mm的漏电距离。
9.如权利要求1所述的马达，其中转轴具有滚花部分。
10.如权利要求1所述的马达，其中转轴被按压嵌合于转子铁芯，从而连接起来。
11.如权利要求1所述的马达，其中转子铁芯与转轴整体成形，从而连接起来。
12.如权利要求1所述的马达，其中转子铁芯具有多个槽，多个永磁体被埋入其中。
13.一种电子装置，其使用如权利要求1至12中任一项所述的马达。
全文摘要
本发明公开一种马达，其包括具有定子铁芯及与该定子铁芯绝缘的绕组的定子，以及具有转轴及转子铁芯的转子。该转子铁芯的内部设有树脂绝缘体，且该转子铁芯及该转轴经由树脂绝缘体连接在一起。
文档编号H02K1/30GK101057383SQ200580039030
公开日2007年10月17日 申请日期2005年12月8日 优先权日2004年12月15日
发明者南部靖生, 天谷崇德 申请人:松下电器产业株式会社