CN102447326A - 永磁马达及洗涤机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种永磁马达及洗涤机。其实现一种在顽磁力较小的永久磁铁的磁化是减磁状态和增磁状态中都不给转子的分割铁芯间的磁通带来影响的永磁马达。永磁马达的转子将多个分割铁芯沿周向配置而形成大致环形状，在各个分割铁芯上具有插入永久磁铁而形成磁极的多个磁铁插入口，可相对于定子旋转而设置。在磁铁插入口中的分割铁芯彼此的边界附近的磁铁插入口中插入有顽磁力相对较大的永久磁铁，在边界附近以外的磁铁插入口中插入有至少1个顽磁力相对较小的永久磁铁。

Description

永磁马达及洗涤机
技术领域
本发明涉及在转子的铁芯内部具备多种永久磁铁的永磁马达及洗涤机。
背景技术
在这种永磁马达中，希望根据由该永磁马达驱动的负荷(例如滚筒式洗涤干燥机的滚筒)适当地调整与定子绕线交链的永久磁铁的磁通量(交链磁通量)。
但是，一般在永磁马达中具备的永久磁铁由1种构成，因而，永久磁铁的磁通量总为一定。在此情况下，如果例如仅由顽磁力较大的永久磁铁构成，则高速旋转时的永久磁铁带来的感应电压变得极高而有可能导致电子零件的绝缘破坏等。另一方面，如果仅由顽磁力较小的永久磁铁构成，则低速旋转时的输出下降。
所以，例如在专利文献1所记载的永磁马达中，在转子的铁芯内部配设顽磁力不同的两种永久磁铁，通过由电枢反作用带来的外部磁场(通过流到定子绕线中的电流产生的磁场)使其中的顽磁力较小的永久磁铁的磁化状态减磁或增磁，来调整永久磁铁的磁通量。
专利文献1：日本特开2009-284746号公报
但是，在专利文献1所记载的永磁马达中，例如在将转子的铁芯分开形成的情况下，在顽磁力较小的永久磁铁的磁化为减磁状态的情况和增磁状态的情况下，铁芯间的磁通不同，所以有发生马达的噪声的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种不论顽磁力较小的永久磁铁的磁化是减磁状态还是增磁状态、都不给转子的铁芯间的磁通带来影响的永磁马达以及具备该永磁马达的洗涤机。
实施方式所涉及的永磁马达，其特征在于，具备：定子，具有卷绕着绕线的多个齿；以及转子，将多个分割铁芯沿周向配置而形成大致环形状，在各个分割铁芯上具有插入永久磁铁而形成磁极的多个磁铁插入口，可相对于上述定子旋转地被设置；在上述磁铁插入口中的上述分割铁芯彼此的边界附近的磁铁插入口中插入有顽磁力相对较大的永久磁铁，在上述边界附近以外的磁铁插入口中插入有至少1个顽磁力相对较小的永久磁铁。
附图说明
图1是概略地表示有关本发明的实施例1的永磁马达的整体结构的立体图。
图2是将转子的一部分放大表示的立体图。
图3是将转子及定子的一部分展开为直线状表示的概略示意图。
图4是概略地表示洗涤机的内部结构的纵剖侧视图。
图5是概略地表示永磁马达的电气连接的框图。
标号说明
在附图中，1表示永磁马达，3表示转子，11表示转子铁芯，11A表示分割铁芯，11a表示凸部，11b表示磁铁插入口，12a表示低顽磁力磁铁，12b表示高顽磁力磁铁，21表示洗涤机，42表示控制电路部(控制部)。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照图1至图5对本发明的第1实施方式进行说明。图1是概略地表示永磁马达1(外转子型无刷马达)的整体结构的立体图。永磁马达1包括定子2和设在其外周的转子3。
定子2包括在外周部具有以放射状突出的多个齿4a的定子铁芯4、和卷装在各齿4a上的定子绕线5。定子铁芯4是将通过将冲切形成的作为软磁性体的硅钢板层叠多片且敛缝而形成的多个铁芯4A、通过使形成在一个端部上的卡合凸部相互插入卡合到形成在另一个端部上的卡合凹部中而连结形成的。定子铁芯4的表面除了在与转子3的内周面之间形成空隙的外周面(各齿4a的前端面)以外，被PET树脂(模制树脂)覆盖。此外，由该PET树脂构成的多个安装部6一体地成形在定子2的内周部上。在这些安装部6上设有多个螺孔，通过将这些安装部6螺纹紧固，将定子2在此情况下固定到洗涤机21的水槽25(参照图4)的背面上。定子绕线5由三相构成，卷装在各齿4a上。
转子3如图1及图2所示，为将框架10、转子铁芯11、和顽磁力不同的多种永久磁铁12通过未图示的模制树脂一体化的结构。框架10通过将作为磁性体的例如铁板进行冲压加工而形成为扁平的有底圆筒状，具有圆形的主板部、和从该主板部的外周部经由台阶部竖起的环状的周侧壁。在主板部的中心部，设有用来安装旋转轴的轴安装部16。
转子铁芯11是将大致冲切形成为环状的作为软磁性体的硅钢板层叠多片并敛缝而形成的，配置在框架10的周侧壁的内周部上。该转子铁芯11的内周面(与定子的外周面(定子铁芯4的外周面)对置、在与该定子铁芯4之间形成有空隙的面)形成为具有朝向内侧以圆弧状突出的多个凸部11a的凹凸状。在这些多个凸部11a的内部，分别形成有一个将转子铁芯11在轴向(硅钢板的层叠方向)上贯通的矩形状的磁铁插入口11b，为将这些多个磁铁插入口11b以环状配置在转子铁芯11上的结构。
永久磁铁12是例如低顽磁力的永久磁铁(以下称作“低顽磁力磁铁12a”)和高顽磁力的永久磁铁(以下称作“高顽磁力磁铁12b”)的两种永久磁铁，通过插入在转子铁芯11的磁铁插入口11b中，使转子铁芯11的凸部11a成为磁极(参照图3)。低顽磁力磁铁12a是顽磁力较低的例如钐钴(钐-钴)磁铁(钐钴磁铁的顽磁力是350kA/m以下)。高顽磁力磁铁11b是顽磁力较高的例如钕磁铁(钕磁铁的顽磁力是700kA/m以上)。另外，所谓钐钴磁铁是低顽磁力磁铁12a、钕磁铁是高顽磁力磁铁12b，在使电枢反作用带来的外部磁场(通过流过定子绕线5的电流产生的磁场)从定子2(定子绕线5)作用的情况下，在能够使钐钴磁铁的磁化量变化之程度的电流下钕磁铁的磁化量不变化的基准中，将钐钴磁铁称作低顽磁力磁铁12a，将钕磁铁称作高顽磁力磁铁12b。
在图3中表示转子铁芯11的结构及永久磁铁12的配置。图3是将转子3及定子2的一部分以直线状表示的概略示意图。将多个分割铁芯11A通过使形成在一个端部上的卡合凸部13a相互插入卡合到形成在另一端部上的卡合凹部13b中而连结形成。通过将该分割铁芯11A组合6个而形成转子铁芯11。分割铁芯11A如图2所示，具有分别形成磁极的8个凸部11a，在各8个磁铁插入口11b中插入配置低顽磁力磁铁12a或高顽磁力磁铁12b以使其分别交替成为N极和S极的磁极而构成。这里，在分割铁芯11A的两端部的磁铁插入口11b中配置高顽磁力磁铁12b，在两端部以外的至少一个磁铁插入口11b中配置低顽磁力磁铁12a。
例如，从分割铁芯11A的一侧(左侧)观察，在第4个磁铁插入口11b中配置低顽磁力磁铁12a，在其他磁铁插入口11b中配置高顽磁力磁铁12b。具体而言，以高顽磁力磁铁12b(“大N”)、高顽磁力磁铁12b(“大S”)、高顽磁力磁铁12b(“大N”)、低顽磁力磁铁12a(“小S”)、高顽磁力磁铁12a(“大N”)、高顽磁力磁铁12a(“大S”)、高顽磁力磁铁12a(“大N”)、高顽磁力磁铁12a(“大S”)的顺序配置。
其他分割铁芯11A也同样，依次配置低顽磁力磁铁12a和高顽磁力磁铁12b。
接着，对具备如上述那样构成的永磁马达1的洗涤机21的结构进行说明。图4是概略地表示洗涤机21的内部结构的纵剖侧视图。
形成洗涤机21的外壳的外箱22在前面具有以圆形状开口的洗涤物出入口23，该洗涤物出入口23被门24开闭。在外箱22的内部，配置有背面被封闭的有底圆筒状的水槽25，在该水槽25的背面中央部，通过用螺纹紧固而固接着上述永磁马达1(定子2)。该永磁马达1的旋转轴26的后端部(在图4中右侧的端部)固定在永磁马达1(转子3)的轴安装部16上，前端部(在图4中左侧的端部)突出到水槽25内。在旋转轴26的前端部上，固定着背面被封闭的有底圆筒状的滚筒27，以使其相对于水槽25为同轴状，该滚筒27通过永磁马达1的驱动而与转子3及旋转轴26一体地旋转。另外，在滚筒27上，设有空气及水能够流通的多个流通孔28、和用来进行滚筒27内的洗涤物的刮起及揉开的多个挡板29。
在水槽25上连接着供水阀30，如果将该供水阀30开放，则向水槽25内供水。此外，在水槽25上连接着具有排水阀31的排水软管32，如果将该排水阀31开放，则将水槽25内的水排出。
在水槽25的下方，设有向前后方向延伸的通风管道33。该通风管道33的前端部经由前部管道34连接到水槽25内，后端部经由后部管道35连接到水槽25内。在通风管道33的后端部设有送风风扇36，通过该送风风扇36的送风作用，将水槽25内的空气如箭头所示那样从前部管道34送到通风管道33内、通过后部管道35送回到水槽25内。
在通风管道33内部的前端侧配置有蒸发器37，在后端侧配置有冷凝器38。这些蒸发器37及冷凝器38与压缩机39及节流阀(未图示)一起构成热泵40，在通风管道33内流动的空气被蒸发器37除湿并被冷凝器38加热、被循环到水槽25内。
在外箱22的前面、位于门24的上方而设有操作面板41，在该操作面板41上设有用来设定运转路线等的多个操作开关(未图示)。操作面板41连接在以微型计算机为主体构成、控制滚筒式洗涤干燥机21的整体运转的控制电路部42(相当于控制部)上，该控制电路部42按照经由操作面板41而设定的内容，一边控制永磁马达1、供水阀30、排水阀31、压缩机39、节流阀等的驱动，一边执行各种运转过程。
此外，在永磁马达1中，在对置于永久磁铁12的部分上，配置有检测该永久磁铁12的磁力的磁传感器43(参照图5)。该磁传感器43安设在被安装于定子2侧的电路基板(未图示)上。如图5所示，控制电路部42基于来自该磁传感器43的检测信号运算转子3的旋转位置。并且，通过对应于该运算结果的门极驱动信号G，驱动将6个IGBT44a(在图7中仅图示了两个)三相桥接而成的逆变器电路44，一边控制定子绕线5的通电一边使转子3旋转。
接着，对如上述那样具备永磁马达1的洗涤机21的作用进行说明。
如果控制电路部42动作而逆变器电路44向定子绕线5通电，则由电枢反作用带来的外部磁场(通过流过定子绕线5的电流产生的磁场)作用在转子3的永久磁铁12a、12b上。并且，这些永久磁铁12a、12b中的高顽磁力磁铁12b的磁化状态不变化、而低顽磁力磁铁12a的磁化状态通过该电枢反作用带来的外部磁场而被减磁或增磁。由此，能够使交链于定子绕线5的磁通量(交链磁通量)增减。所以，在本实施方式中，控制电路部42通过控制定子绕线5的通电，将低顽磁力磁铁12a的磁化状态按照运转行程(洗涤行程、脱水行程、干燥行程)切换而执行。即，控制电路部42具有磁化量控制机构。这里，对各运转行程中的动作内容依次说明。
首先，洗涤行程中，控制电路部42将供水阀30开放而对水槽25内进行供水，接着使滚筒27旋转而进行洗涤。在该洗涤行程中，为了将含有水的洗涤物刮起而需要使滚筒27以高转矩旋转，但旋转速度是低速就可以。所以，控制电路部42控制由逆变器电路44进行的定子绕线5的通电，以使低顽磁力磁铁12a的磁化状态增磁。由此，作用在定子绕线5上的磁通量变多(磁力变强)，所以能够使滚筒27以高转矩低速度旋转。
接着，在脱水行程中，控制电路部42将排水阀31开放而将水槽25内的水排出，接着通过使滚筒27高速旋转而将洗涤物中含有的水分脱水。在该脱水行程中，为了提高脱水效率而需要使滚筒27以高速旋转，但转矩也可以较小。所以，控制电路部42控制由逆变器电路44进行的定子绕线5的通电，以使低顽磁力磁铁12a的磁化状态减磁。由此，作用在定子绕线5上的磁通量变少(磁力变弱)，所以能够使滚筒27以低转矩高速度旋转。
最后，在干燥行程中，控制电路部42通过驱动送风风扇36及热泵40并使滚筒27旋转，进行洗涤物的干燥。在该干燥行程中，控制电路部42为下次的洗涤行程准备，控制由逆变器电路44进行的定子绕线5的通电，以使低顽磁力磁铁12a的磁化状态增磁。由此，能够成为使作用在定子绕线5上的磁通量变多的状态，在下次的洗涤行程中能够容易使滚筒27以高转矩低速度旋转。
如以上说明过的那样，根据本实施方式的永磁马达1，通过用电枢反作用带来的外部磁场使顽磁力不同的两种永久磁铁12a、12b中的低顽磁力磁铁12a的磁化状态减磁或增磁，能够进行对应于驱动的负荷(在本实施方式中是洗涤机21的滚筒27)的永久磁铁12的磁通量的调整。由此，能够适当地改变永久磁铁12的磁通量，能够防止高速旋转时的绝缘破坏及低速旋转时的输出下降等。
此外，插入配置在分割铁芯11A的两端部的磁铁插入口11b中的永久磁铁12为高顽磁力磁铁12b，在两端部以外的磁铁插入口11b中配置低顽磁力磁铁12a。由此，在分割铁芯11A的两端部没有低顽磁力磁铁12a，所以低顽磁力磁铁12a成为增磁状态、减磁状态时的分割铁芯11A间的磁通不变化。由此，能够抑制永磁马达1的振动、噪声。
此外，根据本实施例的结构，由于将低顽磁力磁铁12a的配置以尽量远离两端部的状态形成，所以能够进一步抑制分割铁芯11A间的磁通的变化。
此外，在各分割铁芯11A中，由于使低顽磁力磁铁12a与高顽磁力磁铁12b的配置为一定，所以能够使永磁马达1的制造简单化，并且能够使旋转中的空隙磁通密度的变化为一定，能够进行变动较少的旋转。此外，由于在各分割铁芯11A中低顽磁力磁铁12a的配置相同，所以能够容易地使低顽磁力磁铁12a的磁化状态高效率地变化。
(其他实施方式)
本发明并不仅限定于上述各实施方式，能够如以下这样变形或扩展。
设分割铁芯11A的磁极数(凸部11a的数量)为8个、分割铁芯11A的数量为6个而进行了记载，但并不限定于此，只要在分割铁芯11A的两端部的磁铁插入11b中配置有高顽磁力磁铁12b，其数量可以任意地设定。
分割铁芯11A的永久磁铁12的配置并不限定于上述实施例，只要在分割铁芯11A的端部的磁铁插入11b中配置高顽磁力磁铁12b，可以采用各种形态。例如，在实施例1中，将低顽磁力磁铁12a配置在距分割铁芯11A的两端部起最远的部分中，但只要不配置在分割铁芯11A的两端部的磁铁插入11b中，配置在哪个磁铁插入11b中都可以。此外，虽作为了各分割铁芯11A的低顽磁力磁铁12a的配置在各分割铁芯11A中是相同位置的实施例，但在各个分割铁芯11A中配置也可以不同。此外，虽作为了各分割铁芯11A的低顽磁力磁铁12a被配置有一个的实施例，但也可以配置有多个。此外，在各分割铁芯11A中配置多个低顽磁力磁铁12a的情况下，既可以将低顽磁力磁铁12a与高顽磁力磁铁12b交替地配置，也可以将低顽磁力磁铁12a连续配置。为了容易进行低顽磁力磁铁12a的磁化状态变化，在低顽磁力磁铁12a的至少一个的旁边配置高顽磁力磁铁12b是优选的。
另外，设低顽磁力磁铁12a为钐钴磁铁、高顽磁力磁铁12b为钕磁铁，但并不限定于这些。即，只要是以在使电枢反作用带来的外部磁场(通过流过定子绕线5的电流产生的磁场)从定子2(定子绕线5)作用的情况下、在能够使低顽磁力磁铁12a的磁化量变化之程度的电流下、高顽磁力磁铁12b的磁化量不变化的基准，选择低顽磁力磁铁12a和高顽磁力磁铁12b就可以，可以采用任意的永久磁铁。例如，作为低顽磁力磁铁12a，也可以采用铝铁镍钴磁铁、铁素体磁铁、顽磁力较小的钕磁铁等。此外，作为高顽磁力磁铁12b，也可以采用顽磁力较大的钐钴磁铁等。
此外，永久磁铁12并不限定于两种，也可以由顽磁力为大、中、小的3种永久磁铁构成，也可以由4种或5种等多种永久磁铁构成。在此情况下，也通过将顽磁力相对较大的永久磁铁配置在分割铁芯11A的两端部，能够将分割铁芯11A间的磁通的变化抑制为最小限度。
作为调整永久磁铁12的磁通量的机构，并不限定于通过逆变器电路44控制定子绕线5的通电的结构，例如也可以做成设置与定子绕线5另外的绕线、控制该绕线的通电的结构。
本发明的永磁马达1不仅在上述洗涤机21中、在具有干燥功能的洗涤干燥机或旋转槽的轴向是纵向的纵轴型的洗涤机中也能够使用。此外，本发明不仅在上述那样的外转子型的永磁马达1中、在定子的内周设有转子的内转子型马达中也能够使用。进而，本发明的永磁马达1在被搭载在空调等中的压缩机驱动用的马达等各种马达中也能够使用。

Claims (5)

1.一种永磁马达，其特征在于，
具备：
定子，具有卷绕着绕线的多个齿；以及
转子，将多个分割铁芯沿周向配置而形成大致环形状，在各个分割铁芯上具有插入永久磁铁而形成磁极的多个磁铁插入口，可相对于上述定子旋转地被设置；
在上述磁铁插入口中的上述分割铁芯彼此的边界附近的磁铁插入口中插入有顽磁力相对较大的永久磁铁，在上述边界附近以外的磁铁插入口中插入有至少1个顽磁力相对较小的永久磁铁。
2.如权利要求1所述的永磁马达，其特征在于，
在配置在插入了上述顽磁力相对较小的永久磁铁的磁铁插入口的旁边的至少一个磁铁插入口中，插入有顽磁力相对较大的永久磁铁。
3.如权利要求1或2所述的永磁马达，其特征在于，
上述顽磁力相对较大的磁铁和顽磁力相对较小的磁铁交替地配置。
4.如权利要求1或2所述的永磁马达，其特征在于，
通过磁化量控制机构使上述定子的绕线产生励磁电流，从而使上述顽磁力相对较小的永久磁铁的磁化量变化。
5.一种洗涤机，其特征在于，
具有权利要求4所述的永磁马达及磁化量控制机构；
上述磁化量控制机构使上述顽磁力相对较小的永久磁铁的磁化量按照运转工序而变化。
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