JP2010226848A - 永久磁石モータ、モータ制御システム、及び、洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】保磁力が小さい永久磁石の割合を低くすることなく永久磁石の磁束量の調整範囲を大きくする。
【解決手段】永久磁石モータ１は、固定子２と、軟磁性体からなる回転子コア８を有し固定子２に対して回転可能に設けられた回転子３と、回転子コア８内部に複数の磁極を形成する永久磁石９とを備え、永久磁石９は、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成され、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｂが１磁極あたり１種類となるように配置されているとともに、永久磁石９が固定子２に対向する面の表面積が、保磁力が相対的に小さい永久磁石９ｂと保磁力が相対的に大きい永久磁石９ａとで異なるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転子コア内部に複数の永久磁石を備えた永久磁石モータ、当該永久磁石モータを備えたモータ制御システム、及び、当該モータ制御システムを備えた洗濯機に関する。

この種の永久磁石モータでは、当該永久磁石モータによって駆動する負荷（例えばドラム式洗濯乾燥機のドラム）に応じて、固定子巻線に鎖交する永久磁石の磁束量（鎖交磁束量）を適正に調整することが望まれている。
ところが、永久磁石モータに備えられる永久磁石は１種類で構成されることが一般的であり、従って、永久磁石の磁束量が常に一定となる。この場合、例えば、保磁力が大きい永久磁石のみで構成すると、高速回転時の永久磁石による誘導電圧が極めて高くなり電子部品の絶縁破壊などを招くおそれがある。一方、保磁力が小さい永久磁石のみで構成すると、低速回転時の出力が低下してしまう。

そこで、例えば、特許文献１に記載の永久磁石モータでは、回転子コアに保磁力が異なる２種類の永久磁石を配設し、そのうち、保磁力が小さい永久磁石の磁化状態を、電機子反作用による外部磁界（固定子巻線に流れる電流によって発生する磁界）によって減磁または増磁させ、これにより、永久磁石の磁束量を調整するようにしている。

特開２００６−２８０１９５号公報

上記した特許文献１に記載の永久磁石モータでは、回転子コア内部において１磁極を構成する部分に、保磁力が大きい永久磁石と小さい永久磁石の双方が配設されている。つまり、１磁極を複数種類の永久磁石によって形成する構成となっていることから、永久磁石が多数となり且つそれぞれの永久磁石の体積を小さくする必要があり、構造が複雑となる。そこで、近年では、保磁力が異なる２種類の永久磁石を１磁極あたり１種類ずつ配置し、構造を簡素化した構成の永久磁石モータが考えられている。

しかしながら、保磁力が異なる２種類の永久磁石を１磁極あたり１種類ずつ配置した構成、即ち、磁極を形成する複数の永久磁石に保磁力が小さい永久磁石が含まれる構成の永久磁石モータでは、保磁力が大きい永久磁石のみで構成した場合に比べ、永久磁石モータ全体の総磁束量が減少してしまい、永久磁石モータの出力が低下してしまう。

ここで、複数の永久磁石のうち保磁力が小さい永久磁石の割合を適度に低くすれば、永久磁石モータ全体の総磁束量の減少を抑えることができる。しかし、保磁力が小さい永久磁石、即ち、電機子反作用による外部磁界によって磁化状態を調整し易い永久磁石の割合を低くしてしまうと、永久磁石の磁束量の調整範囲が小さくなってしまう。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動する負荷に応じた永久磁石の磁束量の調整を、保磁力が異なる複数種類の永久磁石を１磁極あたり１種類ずつ配置した簡素な構成にて実現するものにおいて、保磁力が小さい永久磁石の割合を低くすることなく永久磁石の磁束量の調整範囲を大きくすることができる永久磁石モータ、当該永久磁石モータを備えたモータ制御システム、及び、当該モータ制御システムを備えた洗濯機を提供することにある。

本発明の永久磁石モータは、固定子と、軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、前記回転子コア内部に複数の磁極を形成する永久磁石とを備え、前記永久磁石は、保磁力が異なる複数種類の永久磁石から構成され、これら複数種類の永久磁石が１磁極あたり１種類となるように配置されているとともに、前記永久磁石が前記固定子に対向する面の表面積が、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石と保磁力が相対的に大きい前記永久磁石とで異なるように構成されていることに特徴を有している。

本発明のモータ制御システムは、請求項１ないし請求項６の何れかに記載の永久磁石モータと、この永久磁石モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を切り換えるように構成したことに特徴を有している。

本発明の洗濯機は、請求項７記載のモータ制御システムを備え、前記モータ制御システムの前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を運転行程ごとに切り換えるように構成したことに特徴を有している。

本発明の永久磁石モータによれば、保磁力が相対的に小さい永久磁石が固定子に対向する面の表面積を、保磁力が相対的に大きい永久磁石が固定子に対向する面の表面積よりも大きく異ならせることによって、保磁力が小さい永久磁石の割合を低くすることなく永久磁石の磁束量の調整範囲を大きくすることができる。

本発明のモータ制御システムによれば、永久磁石の磁束量を効率良く調整することができる。
本発明の洗濯機によれば、永久磁石の磁束量を運転行程ごとに効率良く調整することができる。

本発明の第１の実施形態を示すものであり、永久磁石モータの全体構成を概略的に示す斜視図 固定子の構成を概略的に示す斜視図 回転子の構成を概略的に示す斜視図 回転子の一部を拡大して示す部分拡大図 ドラム式洗濯乾燥機の内部構成を概略的に示す縦断側面図 ドラム式洗濯乾燥機の電気的構成を概略的に示すブロック図 本発明の第２の実施形態に係る図３相当図 図４相当図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図６を参照しながら説明する。図１は、永久磁石モータ１（アウタロータ型ブラシレスモータ）の全体構成を概略的に示す斜視図である。永久磁石モータ１は、固定子２と、これの外周において当該固定子２に対して回転可能に設けた回転子３とから構成されている。

固定子２は、図２にも示すように、固定子コア４と固定子巻線５とから構成されている。固定子コア４は、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層し且つかしめることによって構成したもので、環状のヨーク部４ａと、当該ヨーク部４ａの外周部から放射状に突出する多数のティース部４ｂとを有している。固定子コア４の表面は、回転子３の内周面との間に空隙を形成する外周面４ｃ（各ティース部４ｂの先端面）を除き、ＰＥＴ樹脂（モールド樹脂）によって覆われている。また、ＰＥＴ樹脂から成る複数の取付部６が、固定子２の内周部に一体的に成形されている。これら取付部６には複数のねじ穴６ａが設けられており、これら取付部６をねじ止めすることで、固定子２が、この場合、ドラム式洗濯乾燥機２１の水槽２５（図５参照）の背面に固着されるようになっている。この場合、固定子巻線５は三相からなり、各ティース部４ｂに巻装されている。

回転子３は、図３にも示すように、フレーム７と回転子コア８と複数の永久磁石９とを図示しないモールド樹脂によって一体化した構成となっている。フレーム７は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することによって扁平な有底円筒状に形成したもので、円形の主板部７ａと、この主板部７ａの外周部から段部７ｂを経て起立する環状の周側壁７ｃとを有する。主板部７ａの中心部には、回転軸２６（図５参照）を取り付けるための軸取付部１０が設けられており、この軸取付部１０と段部７ｂとの間には、複数の通風孔１１及びリブ１２が軸取付部１０を中心に放射状に形成されている。

回転子コア８は、全体としてほぼ環状に構成されており、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層し且つかしめることによって構成したものである。この回転子コア８は、フレーム７の周側壁７ｃの内周部に配置されている。この回転子コア８の内周面（固定子２の外周面（固定子コア４の外周面４ｃ）と対向し当該固定子２との間に空隙を形成する面）は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部８ａを有した凹凸状に形成されている。これら凸部８ａは、当該凸部８ａにそれぞれ１種類ずつ配置される永久磁石９によって磁極が形成される部分である。

図４にも示すように、これら複数の凸部８ａの内部には、回転子コア８を軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通する複数の挿入孔１３がそれぞれ形成されており、これら複数の挿入孔１３が回転子コア８において環状に配置された構成となっている。また、これら複数の挿入孔１３は、開口形状が異なる２種類の挿入孔１３ａ，１３ｂから構成されている。これら挿入孔１３ａ，１３ｂは、回転子コア８の周方向に沿って交互に配列されている。この場合、挿入孔１３ａは、回転子コア８の周方向に長い矩形状に開口しており、その短辺方向（永久磁石モータ１の径方向）の寸法が２．１ｍｍ、長辺方向（永久磁石モータ１の周方向）の寸法が１２．０ｍｍ、深さ方向（永久磁石モータ１の軸方向）の寸法が１９．０ｍｍとなっている。なお、挿入孔１３ａの各方向の寸法は、適宜変更して設定することができる。一方、挿入孔１３ｂは、矩形状に開口した２つの挿入孔１３ｂ´から構成され、これら２つの挿入孔１３ｂ´は、内周側（固定子２側）が開き外周側が閉じるように周方向に傾斜した状態（ほぼＶ字状）にて開口している。なお、これら挿入孔１３ｂ´の各方向の寸法や周方向に対する傾斜角度などは、適宜変更して設定することができる。

永久磁石９は、保磁力が大きい高保磁力永久磁石である矩形平板状のネオジム磁石９ａと、保磁力が小さい低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石９ｂ（サマリウム・コバルト磁石）とから構成されている。即ち、永久磁石９ａ，９ｂは、各々希土類磁石であるネオジム磁石，サマコバ磁石で構成されている。この場合、ネオジム磁石９ａの保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、サマコバ磁石９ｂの保磁力は約２００〜５００ｋＡ／ｍであり、保磁力が１．８〜４．５倍程度異なっている。即ち、永久磁石９は保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成されている。これら永久磁石９ａ，９ｂは、回転子コア８内部においてほぼ環状に周方向に沿って交互に、且つ、１つの凸部８ａ（挿入孔１３ａ部分、或いは、挿入孔１３ｂ部分）に対して１種類ずつ配置されている。

ネオジム磁石９ａは、挿入孔１３ａに挿入された１つの永久磁石９ａによって１つの磁極を形成する。即ち、ネオジム磁石９ａは、１磁極あたり１つの永久磁石から構成されている。一方、サマコバ磁石９ｂは、挿入孔１３ｂ（２つの挿入孔１３ｂ´）に挿入された矩形平板状の２つの永久磁石９ｂ´によって１つの磁極を形成する。即ち、サマコバ磁石９ｂは、１磁極あたり２つの永久磁石から構成されている。なお、ネオジム磁石９ａは、その周側部のほぼ全域が軟磁性体の回転子コア８（挿入孔１３ａ部分）によって囲まれ保持された状態となっている。また、サマコバ磁石９ｂ（２つのサマコバ磁石９ｂ´）は、その周側部のほぼ全域が軟磁性体の回転子コア８（挿入孔１３ｂ（２つの挿入孔１３ｂ´）部分）によって囲まれ保持された状態となっている。

また、サマコバ磁石９ｂ（２つのサマコバ磁石９ｂ´）は、挿入孔１３ｂ（２つの挿入孔１３ｂ´）に挿入されることによって、内周側（固定子２側）が開き外周側が閉じるように周方向に傾斜した状態（ほぼＶ字状）にて配置される。従って、永久磁石モータ１は、永久磁石９ａ，９ｂがそれぞれ固定子２に対向する面の表面積が、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂと保磁力が大きいネオジム磁石９ａとで異なるように構成されており、しかも、この場合、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂが固定子２に対向する面の表面積が、保磁力が大きいネオジム磁石９ａが固定子２に対向する面の表面積よりも大きくなるように構成されている。

なお、ネオジム磁石９ａが高保磁力であり、サマコバ磁石９ｂが低保磁力であるというのは、固定子２（固定子巻線５）から電機子反作用による外部磁界（固定子巻線５を流れる電流によって発生する磁界）を作用させた場合に、サマコバ磁石９ｂの着磁量を変化させることができる程度の電流ではネオジム磁石９ａの着磁量が変化しないという基準において、前者を高保磁力，後者を低保磁力と称している。

また、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｂは、上記したように、それぞれ１種類の永久磁石で１磁極を形成している。そして、ネオジム磁石９ａは、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向（永久磁石モータ１の外周部から固定子２と回転子３間の空隙に向かう方向）に沿うように配設されている。一方、サマコバ磁石９ｂは、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向に概ね沿うように配設されている。

このように２種類の永久磁石９ａ，９ｂを交互に、且つ、その磁化方向が径方向にほぼ沿うように配置することによって、隣どうしに配置された永久磁石９ａ，９ｂが互いに反対方向に磁極を有する状態（一方のＮ極が内側、他方のＮ極が外側となる状態）となり、これらネオジム磁石９ａとサマコバ磁石９ｂとの間に例えば矢印Ｂ（図３参照）で示す方向に磁気経路（磁束）が生ずる。なお、図３にて破線で示す矢印は、回転子コア８を経由する磁束である。

このような構成により、保磁力が大きいネオジム磁石９ａと保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂの双方を通過する磁気経路が形成されるようになっている。なお、永久磁石モータ１は、この場合、４８極／３６スロット構成（４８個の永久磁石９に対して３６個のティース部４ｂが設けられた構成）となっており、３スロットあたりでは４極が対応する（４極／３スロット構成）。

次に、上記のように構成された永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機２１の構成について説明する。図５は、ドラム式洗濯乾燥機２１の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。

ドラム式洗濯乾燥機２１の外殻を形成する外箱２２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口２３を有しており、この洗濯物出入口２３は、ドア２４によって開閉されるようになっている。外箱２２の内部には、背面が閉塞された有底円筒状の水槽２５が配置されており、この水槽２５の背面中央部には上述の永久磁石モータ１（固定子２）がねじ止めによって固着されている。この永久磁石モータ１の回転軸２６は、後端部（図５では右側の端部）が永久磁石モータ１（回転子３）の軸取付部１０に固定されており、前端部（図５では左側の端部）が水槽２５内に突出している。回転軸２６の前端部には、背面が閉塞された有底円筒状のドラム２７が水槽２５に対して同軸状となるように固定されており、このドラム２７は、永久磁石モータ１の駆動によって回転子３及び回転軸２６と一体的に回転する。なお、ドラム２７には、空気及び水を流通可能な複数の流通孔２８と、ドラム２７内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行うための複数のバッフル２９が設けられている。

水槽２５には給水弁３０が接続されており、当該給水弁３０が開放されると、水槽２５内に給水されるようになっている。また、水槽２５には排水弁３１を有する排水ホース３２が接続されており、当該排水弁３１が開放されると、水槽２５内の水が排出されるようになっている。

水槽２５の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト３３が設けられている。この通風ダクト３３の前端部は前部ダクト３４を介して水槽２５内に接続されており、後端部は後部ダクト３５を介して水槽２５内に接続されている。通風ダクト３３の後端部には、送風ファン３６が設けられており、この送風ファン３６の送風作用によって、水槽２５内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト３４から通風ダクト３３内に送られ、後部ダクト３５を通して水槽２５内に戻されるようになっている。

通風ダクト３３内部の前側には蒸発器３７が配置されており、後側には凝縮器３８が配置されている。これら蒸発器３７及び凝縮器３８は、圧縮機３９及び絞り弁（図示せず）とともにヒートポンプ４０を構成しており、通風ダクト３３内を流れる空気が、蒸発器３７によって除湿され凝縮器３８によって加熱されて、水槽２５内に循環されるようになっている。

外箱２２の前面にはドア２４の上方に位置して操作パネル４１が設けられており、この操作パネル４１には運転コースなどを設定するための複数の操作スイッチ（図示せず）が設けられている。操作パネル４１は、マイクロコンピュータを主体として構成されドラム式洗濯乾燥機２１の運転全般を制御する制御回路部４２（制御部に相当）に接続されており、当該制御回路部４２は、操作パネル４１を介して設定された内容や制御プログラムに従って、永久磁石モータ１、給水弁３０、排水弁３１、圧縮機３９、絞り弁などの駆動を制御しながら各種の運転コースを実行する。

また、永久磁石モータ１において永久磁石９に対向する部分には、当該永久磁石９の磁気を検出する磁気センサ４３（図６参照）が配置されている。この磁気センサ４３は、固定子２側に取り付けられた回路基板（図示せず）に実装されている。図６に示すように、制御回路部４２は、この磁気センサ４３からの検出信号に基づいて回転子３の回転位置を演算する。そして、この演算結果に応じたゲート駆動信号Ｇによって、６個のＩＧＢＴ４４ａ（図６では２個のみ図示）を三相ブリッジ接続してなるインバータ回路４４を駆動し、これにより、固定子巻線５の通電を制御しながら回転子３を回転させるようになっている。この制御回路部４２は、永久磁石モータ１とともに本発明のモータ制御システム４５を構成する。

次に、上記のように永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機２１の作用について説明する。
モータ制御システム４５の制御回路部４２がインバータ回路４４を介して固定子巻線５に通電すると、電機子反作用による外部磁界（固定子巻線５を流れる電流によって発生する磁界）が、回転子３の永久磁石９ａ，９ｂに作用するようになる。そして、これら永久磁石９ａ，９ｂのうち、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂの磁化状態が、この電機子反作用による外部磁界によって減磁または増磁され、これにより、固定子巻線５に鎖交する磁束量（鎖交磁束量）を増減することができる。そこで、本実施形態では、モータ制御システム４５は、制御回路部４２による固定子巻線５の通電を制御することによって、サマコバ磁石９ｂの磁化状態を運転行程（例えば、洗濯行程、脱水行程、乾燥行程）ごとに切り換えて実行するようになっている。ここで、各運転行程における動作内容について順に説明する。

まず、洗濯行程では、制御回路部４２は、給水弁３０を開放して水槽２５内に給水を行い、続いてドラム２７を回転させて洗濯を行う。この洗濯行程においては、水を含んだ洗濯物を掻き上げるためにドラム２７を高トルクで回転させる必要があるが、回転速度は低速でよい。そこで、モータ制御システム４５は、サマコバ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、制御回路部４２を介してインバータ回路４４による固定子巻線５の通電を制御する。これにより、固定子巻線５に作用する磁束量が多く（磁力が強く）なることから、ドラム２７を高トルク低速度で回転させることができる。

次に、脱水行程では、制御回路部４２は、排水弁３１を開放して水槽２５内の水を排出し、続いてドラム２７を高速回転させることによって洗濯物に含まれる水分を脱水する。この脱水行程においては、脱水効率を向上するためにドラム２７を高速で回転させる必要があるが、トルクは小さくてもよい。そこで、モータ制御システム４５は、サマコバ磁石９ｂの磁化状態が減磁されるように、制御回路部４２を介してインバータ回路４４による固定子巻線５の通電を制御する。これにより、固定子巻線５に作用する磁束量が少なく（磁力が弱く）なることから、ドラム２７を低トルク高速度で回転させることができる。

最後に、乾燥行程では、制御回路部４２は、送風ファン３６及びヒートポンプ４０を駆動させるとともにドラム２７を回転させることによって洗濯物の乾燥を行う。この乾燥行程においては、モータ制御システム４５は、次回の洗濯行程に備えて、サマコバ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、制御回路部４２を介してインバータ回路４４による固定子巻線５の通電を制御する。これにより、固定子巻線５に作用する磁束量を多くした状態とすることができ、次回の洗濯行程において、ドラム２７を高トルク低速度で回転させ易くすることができる。

以上に説明したように本実施形態によれば、永久磁石モータ１は、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂが固定子２に対向する面の表面積が、保磁力が大きいネオジム磁石９ａが固定子２に対向する面の表面積よりも大きく異なるように構成されている。即ち、永久磁石モータ１全体においても１磁極あたりにおいても、「ネオジム磁石９ａの固定子２側の表面積＜サマコバ磁石９ｂの固定子２側の表面積」の大小関係となっている。これにより、固定子２からの電機子反作用による外部磁界がサマコバ磁石９ｂに作用する面積を大きく確保することができ、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂの割合を低くすることなく永久磁石９の磁束量の調整範囲を大きくすることができる。

なお、保磁力が小さい２つのサマコバ磁石９ｂ´の周方向に対する傾斜角度や大きさを変更することによって、サマコバ磁石９ｂが固定子２に対向する面の表面積を、ネオジム磁石９ａが固定子２に対向する面の表面積に比べ、最大２倍近く異ならせて確保することができる。

また、サマコバ磁石９ｂ（２つのサマコバ磁石９ｂ´）は、固定子２側が開くように配置されているので、当該サマコバ磁石９ｂの磁束が中央部に集中するようにして固定子２に鎖交するようになる。これにより、サマコバ磁石を回転子３側が開くように配置した場合に比べ、固定子巻線５に鎖交するサマコバ磁石９ｂの磁束量（鎖交磁束量）を多くすることができる。

また、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂのうち保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂの磁化状態を、電機子反作用による外部磁界によって減磁または増磁することで、駆動する負荷（本実施形態ではドラム式洗濯乾燥機２１のドラム２７）に応じた永久磁石９の磁束量の調整が可能となる。これにより、永久磁石９の磁束量が常に一定となることがなく、高速回転時の絶縁破壊や低速回転時の出力低下などを防止できる。

しかも、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂを１磁極あたり１種類で周方向に沿って交互に且つほぼ環状となるように配置した構成は簡素であり、このような簡素な構成にて、駆動する負荷（ドラム２７）に応じた永久磁石９の磁束量の調整を実現することができる。

また、２種類の永久磁石９ａ，９ｂによって形成される磁気経路は、何れも、保磁力が大きいネオジム磁石９ａと保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂの双方を通過する。これにより、全ての磁気経路の磁束量をほぼ同じにでき、安定した磁束量によりドラム２７を駆動することができる。

また、本実施形態のモータ制御システム４５によれば、永久磁石９の磁束量を効率良く調整することができる。
また、本実施形態のドラム式洗濯乾燥機２１によれば、運転行程に応じて永久磁石９の磁束量を効率よく調整することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図７及び図８を参照しながら説明する。なお、上述した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。本実施形態は、保磁力が相対的に小さいサマコバ磁石９ｃの形状及び当該サマコバ磁石９ｃが挿入される挿入孔１３ｃの形状が上述の第１の実施形態とは異なる。

即ち、図８に示すように、回転子コア８の複数の凸部８ａの内部にそれぞれ形成された挿入孔１３は、挿入孔１３ａと、上記した挿入孔１３ｂに代わる挿入孔１３ｃとから構成されている。この挿入孔１３ｃは、内周側（固定子２側）が窪み外周側が膨らむように湾曲した形状（ほぼＣ字状）にて開口している。

また、永久磁石９は、ネオジム磁石９ａと、上記したサマコバ磁石９ｂに代わるサマコバ磁石９ｃとから構成されている。このサマコバ磁石９ｃは、上記した挿入孔１３ｃの形状に対応して、内周側（固定子２側）が窪み外周側が膨らむように湾曲した形状（ほぼＣ字状）に形成されている。

サマコバ磁石９ｃは、挿入孔１３ｃに挿入された１つの永久磁石９ｃによって１つの磁極を形成する。即ち、サマコバ磁石９ｃは、１磁極あたり１つの永久磁石から構成されている。なお、サマコバ磁石９ｃは、その周側部のほぼ全域が軟磁性体の回転子コア８（挿入孔１３ｃ部分）によって囲まれ保持された状態となっている。

また、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｃは、それぞれ１種類で１磁極を形成しており、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向に沿うように配設されている。このように２種類の永久磁石９ａ，９ｃを交互に、且つ、その磁化方向が径方向に沿うように配置することによって、隣どうしに配置された永久磁石９ａ，９ｃが互いに反対方向に磁極を有する状態（一方のＮ極が内側、他方のＮ極が外側となる状態）となり、これらネオジム磁石９ａとサマコバ磁石９ｃとの間に例えば矢印Ｂ（図７参照）で示す方向に磁気経路（磁束）が生ずる。なお、図７にて破線で示す矢印は、回転子コア８を経由する磁束である。このような構成により、保磁力が大きいネオジム磁石９ａと保磁力が小さいサマコバ磁石９ｃの双方を通過する磁気経路が形成されるようになっている。

本実施形態によれば、永久磁石モータ１は、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｃが固定子２に対向する面の表面積が、保磁力が大きいネオジム磁石９ａが固定子２に対向する面の表面積よりも大きく異なるように構成されている。即ち、永久磁石モータ１全体においても１磁極あたりにおいても、「ネオジム磁石９ａの固定子２側の表面積＜サマコバ磁石９ｃの固定子２側の表面積」の大小関係となっている。これにより、固定子２からの電機子反作用による外部磁界がサマコバ磁石９ｃに作用する面積を大きく確保することができ、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｃの割合を低くすることなく永久磁石９の磁束量の調整範囲を大きくすることができる。

なお、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｃの曲率や大きさを変更することによって、サマコバ磁石９ｃが固定子２に対向する面の表面積を、ネオジム磁石９ａが固定子２に対向する面の表面積に比べ、大きく異ならせて確保することができる。

また、サマコバ磁石９ｃは、固定子２側が窪んだ形状をなしているので、当該サマコバ磁石９ｃの磁束が中央部に集中するようにして固定子２に鎖交するようになる。これにより、サマコバ磁石を回転子３側が窪むように形成して配置した場合に比べ、固定子巻線５に鎖交するサマコバ磁石９ｃの磁束量（鎖交磁束量）を多くすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の各実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
例えば、ネオジム磁石９ａを１磁極あたり２つの永久磁石で構成し、これら２つの永久磁石を固定子２側が開くように周方向に傾斜した状態で配置することによって、或いは、ネオジム磁石９ａを固定子２側が窪むように湾曲した形状に形成し配置することによって、保磁力が大きいネオジム磁石９ａが固定子２に対向する面の表面積が、保磁力が小さいサマコバ磁石９ｂ，９ｃが固定子２に対向する面の表面積よりも大きく異なるように構成してもよい。このような構成によれば、永久磁石モータ１全体の総磁束量を増大させることができる。

保磁力が小さい低保磁力永久磁石として使用可能な磁石は、上記したサマコバ磁石９ｂ，９ｃに限られるものではなく、電機子反作用による外部磁界によって着磁量を変化可能な程度に保磁力が低い永久磁石であれば材料は問わない。このような保磁力が小さい永久磁石としては、例えば、アルニコ磁石（アルミニウム・ニッケル・コバルト磁石）やフェライト磁石、或いは、相対的に保磁力が小さいネオジム磁石などがある。また、保磁力が大きい高保磁力永久磁石もネオジム磁石９ａに限られるものではない。

従って、保磁力が異なる２種類の永久磁石９の組み合わせとしては、ネオジム磁石９ａとサマコバ磁石９ｂ，９ｃの組み合わせに限られるものではなく、例えば、ネオジム磁石９ａとアルニコ磁石の組み合わせなど、その他の種類の永久磁石の組み合わせを用いることができる。なお、これら２種類の永久磁石９は、保磁力が概ね２倍以上異なることが好ましい。

また、永久磁石９は２種類に限られるものではなく、保磁力が大、中、小の３種類の永久磁石で構成してもよいし、４種類や５種類など複数種類の永久磁石で構成してもよい。この場合、モータ制御システム４５は、制御回路部４２によって、これら永久磁石のうち相対的に保磁力が小さい永久磁石の磁化状態を運転行程ごとに切り換えるようにするとよい。

永久磁石９の磁束量を調整する手段としては、インバータ回路４４によって固定子巻線５の通電を制御する構成に限られるものではなく、例えば、固定子巻線５とは別の巻線を設け、この巻線の通電を制御する構成としてもよい。
本発明は、４８極／３６スロット構成のモータに限らず、４極／３スロット構成を基本単位とするモータ、或いは、その他の構成を基本単位とするモータにも適用可能である。

本発明の永久磁石モータ１は、上述のドラム式洗濯乾燥機２１のみならず、例えば、乾燥機能を有しない洗濯機や回転槽の軸方向が縦向きである縦軸型の洗濯機にも適用することができる。また、本発明は、上述のようなアウタロータ型の永久磁石モータ１のみならず、固定子の内周に回転子を回転可能に設けたインナーロータ型モータにも適用することができる。さらに、本発明は、エアコンなどに搭載される圧縮機駆動用のモータなど種々のモータに適用することができる。

図面中、１は永久磁石モータ、２は固定子、３は回転子、８は回転子コア、９は永久磁石、９ａはネオジム磁石、９ｂ（９ｂ´）はサマコバ磁石、９ｃはサマコバ磁石、２１はドラム式洗濯乾燥機（洗濯機）、４２は制御回路部（制御部）、４５はモータ制御システムを示す。

Claims (9)

1. 固定子と、
   軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、
   前記回転子コア内部に複数の磁極を形成する永久磁石とを備え、
   前記永久磁石は、保磁力が異なる複数種類の永久磁石から構成され、これら複数種類の永久磁石が１磁極あたり１種類となるように配置されているとともに、
   前記永久磁石が前記固定子に対向する面の表面積が、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石と保磁力が相対的に大きい前記永久磁石とで異なるように構成されていることを特徴とする永久磁石モータ。
2. 保磁力が相対的に小さい前記永久磁石及び保磁力が相対的に大きい前記永久磁石の何れか一方は、１磁極あたり２つの永久磁石から構成され、
   これら２つの永久磁石は、前記固定子側が開くように周方向に傾斜した状態で配置されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータ。
3. 保磁力が相対的に小さい前記永久磁石及び保磁力が相対的に大きい前記永久磁石の何れか一方は、前記固定子側が窪むように湾曲した形状に形成された永久磁石から構成されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータ。
4. 前記永久磁石は、保磁力が異なる２種類の永久磁石から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の永久磁石モータ。
5. 前記２種類の永久磁石は、保磁力が２倍以上異なることを特徴とする請求項４記載の永久磁石モータ。
6. 前記２種類の永久磁石は、周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の永久磁石モータ。
7. 請求項１ないし請求項６の何れかに記載の永久磁石モータと、
   この永久磁石モータの駆動を制御する制御部とを備え、
   前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を切り換えるように構成したことを特徴とするモータ制御システム。
8. 請求項７記載のモータ制御システムを備え、
   前記モータ制御システムの前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を運転行程ごとに切り換えるように構成したことを特徴とする洗濯機。
9. 前記運転行程は、洗濯、脱水または乾燥の何れかであることを特徴とする請求項８記載の洗濯機。

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