JP2016168108A - Motor device and washing machine including motor device - Google Patents

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明宏 細川
Akihiro Hosokawa
明宏 細川
高祖 洋
Hiroshi Takaso
高祖  洋
平田 勝弘
Katsuhiro Hirata
勝弘 平田
昇 新口
Noboru Niiguchi
昇 新口
瑛樹 森元
Eiki Morimoto
瑛樹 森元
勇輝 大野
Yuki Ono
勇輝 大野
加藤 雅之
Masayuki Kato
雅之 加藤
章 小原
Akira Obara
章 小原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve wide N-T characteristics.SOLUTION: A motor includes: a stator which generates a first rotating magnetic field derived from one first AC voltage out of a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage, and a second rotating magnetic field derived from the other second AC voltage out of the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage; a first rotor having a plurality of magnetic substances arranged around a rotational axis of the motor, and supported rotatably inside the stator; and a second rotor having a plurality of magnets arranged around the rotational axis, and supported rotatably inside the first rotor. The second rotating magnetic field selectively rotates the second rotor. The first rotor and the second rotor generate a coupling magnetic field of the order of magnetically coupling with the first rotating magnetic field.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モータ装置及び該モータ装置を備える洗濯機に関するものである。   The present invention relates to a motor device and a washing machine including the motor device.

従来、低騒音及び低振動を図りつつ、出力トルクを増大するように構成されたモータが提案されている。例えば特許文献1に記載のモータは、ステータの外側に設けられた外側ロータと、ステータの内側に設けられた内側ロータとを備える。外側ロータと内側ロータとは、同一の回転軸に接続され、一体に回転するように構成されている。このような構成により、外側ロータの駆動力と内側ロータの駆動力とが加算されて、出力トルクの増大が図られている。   Conventionally, there has been proposed a motor configured to increase output torque while achieving low noise and low vibration. For example, the motor described in Patent Document 1 includes an outer rotor provided outside the stator and an inner rotor provided inside the stator. The outer rotor and the inner rotor are connected to the same rotating shaft and configured to rotate integrally. With such a configuration, the driving force of the outer rotor and the driving force of the inner rotor are added to increase the output torque.

国際公開第2007/123107号International Publication No. 2007/123107

一方、近年では、回転速度とトルクとの関係を表すモータのN−T特性として、低速高トルクから高速低トルクまで、幅広いN−T特性を有するモータが求められている。例えば電気自動車又はハイブリッド車等の車両を駆動するモータには、車両の発進時には低速高トルクの特性が求められ、車速が上昇するにつれて高速低トルクの特性が求められる。また、例えば洗濯機のダイレクトドライブ方式のモータには、洗い工程又は濯ぎ工程では低速高トルクの特性が求められ、脱水工程では高速低トルクの特性が求められる。特に、洗い工程又は濯ぎ工程では、洗濯物の量が多くなるにつれてモータのトルクを増大することが求められる。   On the other hand, in recent years, motors having a wide range of NT characteristics from low speed high torque to high speed low torque have been demanded as motor NT characteristics representing the relationship between rotational speed and torque. For example, a motor for driving a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle is required to have a low speed and high torque characteristic when the vehicle starts, and a high speed and low torque characteristic as the vehicle speed increases. Further, for example, a direct drive motor of a washing machine requires low speed and high torque characteristics in a washing process or a rinsing process, and high speed and low torque characteristics in a dehydration process. In particular, in the washing step or the rinsing step, it is required to increase the torque of the motor as the amount of laundry increases.

しかしながら、上記特許文献1に記載のモータでは、幅広いN−T特性を実現するための構成については、十分に検討されていない。   However, in the motor described in Patent Document 1, a configuration for realizing a wide NT characteristic has not been sufficiently studied.

本発明は、幅広いN−T特性を実現するモータ装置及び該モータ装置を備える洗濯機を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the motor apparatus which implement | achieves a wide NT characteristic, and a washing machine provided with this motor apparatus.

本発明の一態様は、モータと、3相交流電圧及び6相交流電圧が重畳された重畳交流電圧を出力する出力部と、を備え、前記モータは、前記3相交流電圧及び前記6相交流電圧のうち一方の第1交流電圧に由来する第1回転磁界と、前記3相交流電圧及び前記6相交流電圧のうち他方の第2交流電圧に由来する第2回転磁界と、を発生させるステータと、前記モータの回転軸周りに配置された複数の磁性体を有し、前記ステータの内側で回転自在に支持された第1ロータと、前記回転軸周りに配置された複数の磁石を有し、前記第1ロータの内側で回転自在に支持された第2ロータと、を含み、前記第2回転磁界は、前記第2ロータを選択的に回転させ、前記第1ロータ及び前記第2ロータは、前記第1回転磁界と磁気的に結合する次数の結合磁界を発生させるものである。   One aspect of the present invention includes a motor and an output unit that outputs a superimposed AC voltage in which a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage are superimposed, and the motor includes the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage. A stator that generates a first rotating magnetic field derived from one first AC voltage among the voltages and a second rotating magnetic field derived from the other second AC voltage among the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage. A first rotor that is rotatably supported inside the stator, and a plurality of magnets that are disposed around the rotation axis. A second rotor rotatably supported inside the first rotor, wherein the second rotating magnetic field selectively rotates the second rotor, and the first rotor and the second rotor are The order of magnetic coupling with the first rotating magnetic field. It is intended to generate a magnetic field.

本態様では、3相交流電圧及び6相交流電圧のうち一方の第1交流電圧に由来する第1回転磁界と、3相交流電圧及び6相交流電圧のうち他方の第2交流電圧に由来する第2回転磁界とが、ステータに発生する。第2回転磁界は、第2ロータを選択的に回転させる。このため、第2回転磁界によって、第2ロータのみが回転する。第1ロータ及び第2ロータは、第1回転磁界と磁気的に結合する次数の結合磁界を発生させる。このため、第1回転磁界の周波数、つまり第1交流電圧の周波数が変化すると、結合磁界の回転速度が変化する。その結果、第1ロータの回転速度に対する第2ロータの回転速度の比率、つまり磁気的なギア比が変化する。   In this aspect, the first rotating magnetic field derived from one of the three-phase alternating voltage and the six-phase alternating voltage and the second alternating voltage of the other of the three-phase alternating voltage and the six-phase alternating voltage are derived. A second rotating magnetic field is generated in the stator. The second rotating magnetic field selectively rotates the second rotor. For this reason, only the second rotor is rotated by the second rotating magnetic field. The first rotor and the second rotor generate an order coupling magnetic field that is magnetically coupled to the first rotating magnetic field. For this reason, when the frequency of the first rotating magnetic field, that is, the frequency of the first AC voltage changes, the rotational speed of the coupling magnetic field changes. As a result, the ratio of the rotation speed of the second rotor to the rotation speed of the first rotor, that is, the magnetic gear ratio changes.

したがって、本態様によれば、第1交流電圧の周波数を変化させることにより、第2ロータの回転速度に対して、任意の磁気的なギア比の回転速度で第1ロータを回転させることができる。その結果、低速高トルクから高速低トルクまで幅広いN−T特性を実現することが可能になる。   Therefore, according to this aspect, by changing the frequency of the first AC voltage, the first rotor can be rotated at a rotational speed of an arbitrary magnetic gear ratio with respect to the rotational speed of the second rotor. . As a result, it is possible to realize a wide range of NT characteristics from low speed high torque to high speed low torque.

上記態様において、前記ステータは、前記重畳交流電圧が印加されるコイル部と、前記回転軸周りに形成され、前記コイル部を収容するスロット数Ns(Nsは6の倍数)のスロットと、を有してもよい。前記第1ロータは、極数Np(Npは2以上の整数)となる前記複数の磁性体を有してもよい。前記第2ロータは、極対数Nm(Nmは正の整数)となる前記複数の磁石を有してもよい。前記極対数Nm及び前記極数Npは、前記スロット数Nsの下で、前記結合磁界が発生する値に設定されてもよい。前記極対数Nmは、前記スロット数Nsの下で、前記第2回転磁界が前記第2ロータを選択的に回転させる値に設定されてもよい。   In the above aspect, the stator includes a coil portion to which the superimposed alternating voltage is applied, and a slot having a number Ns (Ns is a multiple of 6) formed around the rotation axis and accommodating the coil portion. May be. The first rotor may include the plurality of magnetic bodies having a pole number Np (Np is an integer of 2 or more). The second rotor may include the plurality of magnets having a pole pair number Nm (Nm is a positive integer). The number of pole pairs Nm and the number of poles Np may be set to values at which the coupling magnetic field is generated under the number of slots Ns. The number of pole pairs Nm may be set to a value that causes the second rotating magnetic field to selectively rotate the second rotor under the number of slots Ns.

本態様では、極対数Nm及び極数Npは、スロット数Nsの下で、結合磁界が発生する値に設定される。極対数Nmは、スロット数Nsの下で、第2回転磁界が第2ロータを選択的に回転させる値に設定される。このため、本態様によれば、低速高トルクから高速低トルクまで幅広いN−T特性を実現することが可能になる。   In this aspect, the number of pole pairs Nm and the number of poles Np are set to values at which a coupling magnetic field is generated under the number of slots Ns. The number of pole pairs Nm is set to a value at which the second rotating magnetic field selectively rotates the second rotor under the number of slots Ns. For this reason, according to this aspect, it is possible to realize a wide range of NT characteristics from low speed high torque to high speed low torque.

上記態様において、前記第1交流電圧は、前記6相交流電圧であるとしてもよい。前記第2交流電圧は、前記3相交流電圧であるとしてもよい。   In the above aspect, the first AC voltage may be the six-phase AC voltage. The second AC voltage may be the three-phase AC voltage.

一般に、6相交流電圧より3相交流電圧の方が、モータの回転に寄与する磁束の利用率が高い。本態様では、3相交流電圧により発生する第2回転磁界によって第2ロータが回転する。したがって、本態様によれば、モータの出力を容易に増大することができる。   In general, a three-phase AC voltage has a higher utilization factor of magnetic flux contributing to the rotation of the motor than a six-phase AC voltage. In this aspect, the second rotor is rotated by the second rotating magnetic field generated by the three-phase AC voltage. Therefore, according to this aspect, the output of the motor can be easily increased.

上記態様において、Ns/6=Np±Nmであるとしてもよい。Ns/3=Nmであるとしてもよい。   In the above aspect, Ns / 6 = Np ± Nm. Ns / 3 = Nm may be satisfied.

本態様によれば、Ns/6=Np±Nmであるため、6相交流電圧により発生する第1回転磁界と、第1ロータ及び第2ロータにより発生される次数の結合磁界とが、好適に磁気的に結合することとなる。また、Ns/3=Nmであるため、3相交流電圧により発生する第2回転磁界によって、好適に第2ロータを選択的に回転させることができる。   According to this aspect, since Ns / 6 = Np ± Nm, the first rotating magnetic field generated by the six-phase AC voltage and the combined magnetic field of the order generated by the first rotor and the second rotor are preferably It will be magnetically coupled. Further, since Ns / 3 = Nm, the second rotor can be selectively rotated by the second rotating magnetic field generated by the three-phase AC voltage.

上記態様において、前記複数の磁性体は、前記第1ロータにおいて前記回転軸周りに等間隔で配置され、かつ、第1磁性体と、前記第1磁性体に隣接する第2磁性体と、を含んでもよい。前記第1磁性体は、前記回転軸から放射状に延びる面で規定される第1側面と、前記回転軸から放射状に延びる面で規定される、前記第1側面と反対側の第2側面とを有してもよい。前記第2磁性体は、前記回転軸から放射状に延びる面で規定される、前記第2側面に対向する第3側面を有してもよい。前記第1側面と前記回転軸と前記第2側面とで形成される中心角と、前記第2側面と前記回転軸と前記第3側面とで形成される中心角とは、等しいとしてもよい。   In the above aspect, the plurality of magnetic bodies are arranged at equal intervals around the rotation axis in the first rotor, and the first magnetic body and a second magnetic body adjacent to the first magnetic body are provided. May be included. The first magnetic body includes a first side surface defined by a surface extending radially from the rotation axis, and a second side surface defined by a surface extending radially from the rotation axis and opposite to the first side surface. You may have. The second magnetic body may have a third side surface that is defined by a surface extending radially from the rotation axis and that faces the second side surface. A central angle formed by the first side surface, the rotating shaft, and the second side surface may be equal to a central angle formed by the second side surface, the rotating shaft, and the third side surface.

本態様では、第1側面と回転軸と第2側面とで形成される中心角と、第2側面と回転軸と第3側面とで形成される中心角とは、等しい。このため、本態様によれば、磁性体を通る磁束分布は、回転軸周りに等間隔となる。したがって、第1ロータ及び第2ロータにより発生される次数の結合磁界を、点対称とすることができる。その結果、第1ロータを滑らかに回転させることが可能になる。   In this aspect, the central angle formed by the first side surface, the rotation shaft, and the second side surface is equal to the central angle formed by the second side surface, the rotation shaft, and the third side surface. For this reason, according to this aspect, the magnetic flux distribution passing through the magnetic body is equally spaced around the rotation axis. Therefore, the coupled magnetic field of the order generated by the first rotor and the second rotor can be made point-symmetric. As a result, the first rotor can be smoothly rotated.

上記態様において、前記コイル部は、互いに結線された第1相コイル部と、第2相コイル部と、第3相コイル部と、第4相コイル部と、第5相コイル部と、第6相コイル部と、を含んでもよい。前記出力部は、前記重畳交流電圧として、位相が順に120度ずつシフトされた3相交流電圧Vu,Vv,Vwと、位相が順に60度ずつシフトされた6相交流電圧Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vfとが重畳された電圧を出力してもよい。前記第1相コイル部には、前記3相交流電圧Vuと前記6相交流電圧Vaとが重畳された電圧が印加されてもよい。前記第2相コイル部には、前記3相交流電圧Vvと前記6相交流電圧Vbとが重畳された電圧が印加されてもよい。前記第3相コイル部には、前記3相交流電圧Vwと前記6相交流電圧Vcとが重畳された電圧が印加されてもよい。前記第4相コイル部には、前記3相交流電圧Vuと前記6相交流電圧Vdとが重畳された電圧が印加されてもよい。前記第5相コイル部には、前記3相交流電圧Vvと前記6相交流電圧Veとが重畳された電圧が印加されてもよい。前記第6相コイル部には、前記3相交流電圧Vwと前記6相交流電圧Vfとが重畳された電圧が印加されてもよい。   In the above aspect, the coil units include a first phase coil unit, a second phase coil unit, a third phase coil unit, a fourth phase coil unit, a fifth phase coil unit, And a phase coil portion. The output unit includes, as the superimposed AC voltage, three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw whose phases are sequentially shifted by 120 degrees, and six-phase AC voltages Va, Vb, Vc whose phases are sequentially shifted by 60 degrees. A voltage on which Vd, Ve, and Vf are superimposed may be output. A voltage in which the three-phase AC voltage Vu and the six-phase AC voltage Va are superimposed may be applied to the first phase coil unit. A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vv and the six-phase AC voltage Vb may be applied to the second-phase coil unit. A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vc may be applied to the third-phase coil unit. A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vu and the six-phase AC voltage Vd may be applied to the fourth phase coil unit. A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vv and the six-phase AC voltage Ve may be applied to the fifth phase coil portion. A voltage in which the three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vf are superimposed may be applied to the sixth phase coil unit.

上記態様において、前記出力部は、前記第1相コイル部〜前記第6相コイル部にそれぞれ接続され、かつ、直流電源に互いに並列に接続された第1相スイッチング素子〜第6相スイッチング素子を有する6相インバータと、前記第1相スイッチング素子〜前記第6相スイッチング素子をPWM制御して、前記重畳交流電圧を生成させるインバータ制御部と、を含んでもよい。   In the above aspect, the output unit includes a first-phase switching element to a sixth-phase switching element connected to the first-phase coil unit to the sixth-phase coil unit, respectively, and connected in parallel to a DC power source. A six-phase inverter, and an inverter control unit that performs PWM control on the first-phase switching element to the sixth-phase switching element to generate the superimposed AC voltage.

本態様では、6相インバータの第1相スイッチング素子〜第6相スイッチング素子がインバータ制御部によりPWM制御されて、3相交流電圧及び6相交流電圧が重畳された重畳交流電圧が生成される。6相インバータの第1相スイッチング素子〜第6相スイッチング素子は、第1相コイル部〜第6相コイル部にそれぞれ接続され、かつ、直流電源に互いに並列に接続されている。したがって、本態様によれば、重畳交流電圧を第1相コイル部〜第6相コイル部に好適に印加することができる。   In this aspect, the first-phase switching element to the sixth-phase switching element of the six-phase inverter are PWM-controlled by the inverter control unit, and the superimposed AC voltage in which the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage are superimposed is generated. The first-phase switching element to the sixth-phase switching element of the six-phase inverter are connected to the first-phase coil section to the sixth-phase coil section, respectively, and connected to the DC power supply in parallel. Therefore, according to this aspect, the superimposed alternating voltage can be suitably applied to the first phase coil portion to the sixth phase coil portion.

上記態様において、前記回転軸と一致する位置に配置され、前記第1ロータに接続されて前記第1ロータの回転を外部に伝達する伝達シャフトをさらに備えてもよい。   The said aspect WHEREIN: You may further provide the transmission shaft which is arrange | positioned in the position which corresponds with the said rotating shaft, is connected to the said 1st rotor, and transmits rotation of the said 1st rotor to the exterior.

本態様では、伝達シャフトによって、第1ロータの回転が外部に伝達される。したがって、本態様によれば、第2ロータの回転速度に対して、任意の磁気的なギア比の回転速度で回転する第1ロータの回転を、外部に伝達することができる。   In this aspect, the rotation of the first rotor is transmitted to the outside by the transmission shaft. Therefore, according to this aspect, the rotation of the first rotor rotating at a rotation speed of an arbitrary magnetic gear ratio can be transmitted to the outside with respect to the rotation speed of the second rotor.

本発明の他の態様は、上記態様のモータ装置と、衣類が収容される回転ドラムと、を備え、前記伝達シャフトは、前記回転ドラムに接続され、前記出力部は、前記衣類を洗う洗い工程と、前記衣類を濯ぐ濯ぎ工程と、前記衣類を脱水する脱水工程と、を実行する洗濯制御部と、前記第1交流電圧の周波数を変化させて、前記洗い工程及び前記濯ぎ工程では、前記第1ロータの回転速度を第1回転速度に制御し、前記脱水工程では、前記第1ロータの回転速度を前記第1回転速度より高い第2回転速度に制御する周波数制御部と、を含むものである。   Another aspect of the present invention includes the motor device according to the above aspect and a rotating drum in which clothing is accommodated, the transmission shaft is connected to the rotating drum, and the output unit is a washing step for washing the clothing. And a washing control unit for performing a rinsing step for rinsing the garment and a dehydrating step for dehydrating the garment, and changing the frequency of the first AC voltage, in the washing step and the rinsing step, And a frequency control unit that controls the rotation speed of the first rotor to a first rotation speed, and the dehydration step controls the rotation speed of the first rotor to a second rotation speed higher than the first rotation speed. .

本態様では、周波数制御部により第1交流電圧の周波数が変化されて、洗い工程及び濯ぎ工程では、第1ロータの回転速度が第1回転速度に制御され、脱水工程では、第1ロータの回転速度が第1回転速度より高い第2回転速度に制御される。したがって、本態様によれば、伝達シャフトが回転ドラムに接続されたダイレクトドライブ方式でありながら、洗い工程及び濯ぎ工程と、脱水工程とに、それぞれ適切なトルク及び回転速度で、回転ドラムを回転させることができる。   In this aspect, the frequency of the first AC voltage is changed by the frequency control unit, the rotation speed of the first rotor is controlled to the first rotation speed in the washing process and the rinsing process, and the rotation of the first rotor is performed in the dehydration process. The speed is controlled to a second rotation speed higher than the first rotation speed. Therefore, according to this aspect, while the transmission shaft is a direct drive system in which the transmission shaft is connected to the rotating drum, the rotating drum is rotated at an appropriate torque and rotating speed in the washing process, the rinsing process, and the dehydrating process, respectively. be able to.

上記態様において、前記洗濯制御部は、前記回転ドラムに収容されている前記衣類の量を判定してもよい。前記周波数制御部は、前記判定された前記衣類の量に応じて、前記第1ロータの回転速度を調整してもよい。   The said aspect WHEREIN: The said washing control part may determine the quantity of the said clothing accommodated in the said rotating drum. The frequency control unit may adjust a rotation speed of the first rotor according to the determined amount of the clothing.

本態様では、回転ドラムに収容されている衣類の量が判定され、判定された衣類の量に応じて、第1ロータの回転速度が調整される。したがって、本態様によれば、衣類の量に適切な回転速度で回転ドラムを回転することができる。   In this aspect, the amount of clothes accommodated in the rotating drum is determined, and the rotation speed of the first rotor is adjusted according to the determined amount of clothes. Therefore, according to this aspect, the rotating drum can be rotated at a rotation speed appropriate for the amount of clothing.

本発明によれば、低速高トルクから高速低トルクまで幅広いN−T特性を実現することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to realize a wide range of NT characteristics from low speed high torque to high speed low torque.

第1実施形態のモータの構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the composition of the motor of a 1st embodiment. 図1に示されるモータを駆動する駆動部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the drive part which drives the motor shown by FIG. 磁気CVTモータのモータとしての動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement as a motor of a magnetic CVT motor. 磁気CVTモータの磁気CVTとしての動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement as magnetic CVT of a magnetic CVT motor. 磁気CVTモータの磁気CVTとしての動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement as magnetic CVT of a magnetic CVT motor. 磁気的に安定な初期位置における磁気CVTモータの磁束密度分布を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the magnetic flux density distribution of the magnetic CVT motor in the magnetically stable initial position. コイルの誘起電圧を示す図である。It is a figure which shows the induced voltage of a coil. PMロータを強制的に回転させ、コイルに6相交流電流を供給したときのPPロータの動作を解析によって求めた結果を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the result of having calculated | required operation | movement of PP rotor when a PM rotor is forcedly rotated and a 6-phase alternating current is supplied to a coil. PMロータをベクトル制御によって回転させたときのPMロータ及びPPロータの動作を解析によって求めた結果を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the result of having calculated | required by operation | movement of PM rotor and PP rotor when rotating a PM rotor by vector control. PMロータを強制回転させたときのPPロータの動作を解析によって求めた結果を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the result of having calculated | required by analysis the operation | movement of PP rotor when a PM rotor is forcedly rotated. 図10の解析を行う際のコイルの接続状態を示す図である。It is a figure which shows the connection state of the coil at the time of performing the analysis of FIG. 図10の解析を行う際のコイルの別の接続状態を示す図である。It is a figure which shows another connection state of the coil at the time of performing the analysis of FIG. 6相交流電圧の周波数を変化させて求めたPMロータ及びPPロータの無負荷回転速度の解析結果を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the analysis result of the no-load rotational speed of PM rotor and PP rotor calculated | required by changing the frequency of 6-phase alternating voltage. 図12の解析結果から求めたPMロータとPPロータとの回転速度比(ギア比)と、理論的ギア比とを示す図である。It is a figure which shows the rotational speed ratio (gear ratio) of PM rotor and PP rotor calculated | required from the analysis result of FIG. 12, and theoretical gear ratio. 図12の解析結果を得るのに用いた制御構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the control structure used in order to obtain the analysis result of FIG. 第2実施形態の洗濯機の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the washing machine of 2nd Embodiment. 洗濯機の概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view of a washing machine. 洗濯機の概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing of a washing machine. 洗濯機の動作を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows roughly operation | movement of a washing machine.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、同じ構成要素については同じ符号が用いられている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same components.

(第1実施形態)
(構成)
図1は、第1実施形態のモータの構成を概略的に示す図である。図2は、図1に示されるモータを駆動する駆動部の構成を概略的に示す図である。第1実施形態のモータは、非接触で動力を伝達する磁気無段変速機構(磁気CVT)と、永久磁石同期モータとを一体化させた磁気CVTモータである。
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the motor of the first embodiment. FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a drive unit that drives the motor shown in FIG. The motor of the first embodiment is a magnetic CVT motor in which a magnetic continuously variable transmission mechanism (magnetic CVT) that transmits power without contact and a permanent magnet synchronous motor are integrated.

図1に示されるように、第1実施形態の磁気CVTモータ1は、ステータ10と、このステータ10の内周面に対向する磁極片(Pole Piece)ロータ(以下、「PPロータ」と称される)20と、そのPPロータ20の内周面に対向する永久磁石(Parmanent Magnet)ロータ(以下、「PMロータ」と称される)30と、伝達シャフトP0とを備える。伝達シャフトP0は、磁気CVTモータ1の回転軸と一致する位置に配置されている。   As shown in FIG. 1, the magnetic CVT motor 1 according to the first embodiment is referred to as a stator 10 and a pole piece rotor (hereinafter referred to as “PP rotor”) facing the inner peripheral surface of the stator 10. 20), a permanent magnet rotor (hereinafter referred to as "PM rotor") 30 facing the inner peripheral surface of the PP rotor 20, and a transmission shaft P0. The transmission shaft P <b> 0 is disposed at a position that coincides with the rotation axis of the magnetic CVT motor 1.

ステータ10は、磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)を中心とする円筒状に形成されている。ステータ10の内周面には、コイル部を収容する複数のスロット11が形成されている。第1実施形態では、スロット数Nsは、図1に示されるように、Ns=18になっている。   The stator 10 is formed in a cylindrical shape centered on the rotating shaft (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1. A plurality of slots 11 are formed on the inner peripheral surface of the stator 10 to accommodate the coil portions. In the first embodiment, the slot number Ns is Ns = 18 as shown in FIG.

スロット11には、コイル部として、図1中、反時計回りに順に、集中巻方式で巻き回されたコイルA1〜F1,A2〜F2,A3〜F3が収容されている。図2に示されるように、コイルA1〜A3、コイルB1〜B3、コイルC1〜C3、コイルD1〜D3、コイルE1〜E3、コイルF1〜F3は、それぞれ直列接続されている。以下では、コイルA1〜A3はコイルAと総称され、コイルB1〜B3はコイルBと総称され、コイルC1〜C3はコイルCと総称され、コイルD1〜D3はコイルDと総称され、コイルE1〜E3はコイルEと総称され、コイルF1〜F3はコイルFと総称される。   In the slot 11, coils A1 to F1, A2 to F2, and A3 to F3 wound in a concentrated winding manner are accommodated in the counterclockwise order in FIG. As shown in FIG. 2, coils A1 to A3, coils B1 to B3, coils C1 to C3, coils D1 to D3, coils E1 to E3, and coils F1 to F3 are connected in series. Hereinafter, the coils A1 to A3 are collectively referred to as a coil A, the coils B1 to B3 are collectively referred to as a coil B, the coils C1 to C3 are collectively referred to as a coil C, the coils D1 to D3 are collectively referred to as a coil D, and the coils E1 to E1 E3 is generically referred to as coil E, and coils F1 to F3 are generically referred to as coil F.

図2に示されるように、コイルA(第1相コイル部の一例)と、コイルB(第2相コイル部の一例)と、コイルC(第3相コイル部の一例)と、コイルD(第4相コイル部の一例)と、コイルE(第5相コイル部の一例)と、コイルF(第6相コイル部の一例)とは、互いにスター状に結線されて、6相コイルを構成している。なお、コイルA〜Fの結線方式は、スター状に限定されず、他の結線方式でもよい。   As shown in FIG. 2, coil A (an example of a first phase coil part), coil B (an example of a second phase coil part), coil C (an example of a third phase coil part), coil D ( An example of the fourth phase coil part), a coil E (an example of the fifth phase coil part), and a coil F (an example of the sixth phase coil part) are connected to each other in a star shape to form a six-phase coil. doing. Note that the connection method of the coils A to F is not limited to a star shape, and may be another connection method.

図1に示されるように、ステータ10の内周面に対向して、所定の空隙を介してPPロータ20(第1ロータの一例)が配置されている。PPロータ20は、磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)を中心とする円筒状に形成されている。PPロータ20は、ステータ10に対して、磁気CVTモータ1の回転軸周りに回転自在に支持されている。PPロータ20は、伝達シャフトP0に接続されている。この構成により、PPロータ20の回転が伝達シャフトP0を介して外部に伝達される。   As shown in FIG. 1, a PP rotor 20 (an example of a first rotor) is disposed across a predetermined gap so as to face the inner peripheral surface of the stator 10. The PP rotor 20 is formed in a cylindrical shape with the rotation axis (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1 as the center. The PP rotor 20 is supported by the stator 10 so as to be rotatable around the rotation axis of the magnetic CVT motor 1. The PP rotor 20 is connected to the transmission shaft P0. With this configuration, the rotation of the PP rotor 20 is transmitted to the outside via the transmission shaft P0.

PPロータ20は、複数の磁性体21を有する。複数の磁性体21は、磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)周りに略等間隔で配置されている。図1に示されるように、PPロータ20の磁性体21の極数Npは、Np=9になっている。すなわち、第1実施形態では、PPロータ20は、9個の磁性体21を有する。   The PP rotor 20 has a plurality of magnetic bodies 21. The plurality of magnetic bodies 21 are arranged at substantially equal intervals around the rotation axis (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1. As shown in FIG. 1, the number of poles Np of the magnetic body 21 of the PP rotor 20 is Np = 9. That is, in the first embodiment, the PP rotor 20 has nine magnetic bodies 21.

複数の磁性体21のうちの1つの磁性体21a(第1磁性体の一例)と、磁性体21aに隣接して配置された磁性体21b(第2磁性体の一例)とを用いて、複数の磁性体21の配置が説明される。   A plurality of magnetic bodies 21 are used by using one magnetic body 21a (an example of a first magnetic body) and a magnetic body 21b (an example of a second magnetic body) disposed adjacent to the magnetic body 21a. The arrangement of the magnetic body 21 will be described.

磁性体21aは、側面22(第1側面の一例)と、側面22と反対側の側面23(第2側面の一例)とを有する。側面22は、磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)から放射状に延びる面22aに含まれ、側面23は、磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)から放射状に延びる面23aに含まれる。磁性体21bは、側面23に対向する側面24(第3側面の一例)を有する。側面24は、磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)から放射状に延びる面24aに含まれる。面22a(側面22)と伝達シャフトP0と面23a(側面23)とで形成される中心角θ1と、面23a(側面23)と伝達シャフトP0と面24a(側面24)とで形成される中心角θ2とは、略等しい値になっている。すなわち、磁性体21と磁性体21との間の空隙と、磁性体21とは、形状及び大きさにおいて、ほぼ一致する。   The magnetic body 21a has a side surface 22 (an example of a first side surface) and a side surface 23 opposite to the side surface 22 (an example of a second side surface). The side surface 22 is included in a surface 22a extending radially from the rotation axis (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1, and the side surface 23 is included in a surface 23a extending radially from the rotation axis (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1. It is. The magnetic body 21 b has a side surface 24 (an example of a third side surface) that faces the side surface 23. The side surface 24 is included in a surface 24a that extends radially from the rotation shaft (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1. The center angle θ1 formed by the surface 22a (side surface 22), the transmission shaft P0, and the surface 23a (side surface 23), and the center formed by the surface 23a (side surface 23), the transmission shaft P0, and the surface 24a (side surface 24). The angle θ2 has a substantially equal value. That is, the gap between the magnetic body 21 and the magnetic body 21 and the magnetic body 21 are substantially the same in shape and size.

PPロータ20の内周面に対向して、所定の空隙を介してPMロータ30(第2ロータの一例)が配置されている。PMロータ30は、磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)を中心とする円柱状に形成されている。PMロータ30は、ステータ10に対して磁気CVTモータ1の回転軸(伝達シャフトP0)周りに回転自在に支持されている。PMロータ30は、外周面の近傍に周方向に並んで配置された永久磁石31を有する。   A PM rotor 30 (an example of a second rotor) is disposed across a predetermined gap so as to face the inner peripheral surface of the PP rotor 20. The PM rotor 30 is formed in a columnar shape with the rotation axis (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1 as the center. The PM rotor 30 is supported with respect to the stator 10 so as to be rotatable around the rotation axis (transmission shaft P0) of the magnetic CVT motor 1. The PM rotor 30 has permanent magnets 31 arranged in the circumferential direction in the vicinity of the outer peripheral surface.

図1に示されるように、PMロータ30の極対数Nmは、Nm=6になっている。すなわち、PMロータ30の極数は、12極になっている。なお、PMロータ30は、図1に示される構造では、表面付着型永久磁石になっているが、埋め込み型永久磁石でもよい。   As shown in FIG. 1, the number of pole pairs Nm of the PM rotor 30 is Nm = 6. In other words, the PM rotor 30 has 12 poles. In the structure shown in FIG. 1, the PM rotor 30 is a surface-attached permanent magnet, but may be an embedded permanent magnet.

図2に示されるように、駆動部40は、直流電源41と、6相インバータ42と、モータ制御部43とを備える。直流電源41は、例えば電池を含み、所定の直流電圧を正ラインLpと負ラインLnとの間に出力する。   As shown in FIG. 2, the drive unit 40 includes a DC power supply 41, a six-phase inverter 42, and a motor control unit 43. The DC power supply 41 includes a battery, for example, and outputs a predetermined DC voltage between the positive line Lp and the negative line Ln.

6相インバータ42は、それぞれ正ラインLpと負ラインLnとの間に接続された、スイッチング素子Qau,Qalと、スイッチング素子Qbu,Qblと、スイッチング素子Qcu,Qclと、スイッチング素子Qdu,Qdlと、スイッチング素子Qeu,Qelと、スイッチング素子Qfu,Qflとを備える。各スイッチング素子として、本実施形態では、例えば金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)が用いられる。各スイッチング素子として、MOSFETに限られず、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられてもよい。   The six-phase inverter 42 includes switching elements Qau and Qal, switching elements Qbu and Qbl, switching elements Qcu and Qcl, switching elements Qdu and Qdl connected between the positive line Lp and the negative line Ln, respectively. Switching elements Qeu, Qel and switching elements Qfu, Qfl are provided. In this embodiment, for example, a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) is used as each switching element. Each switching element is not limited to a MOSFET, and, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) may be used.

スイッチング素子Qauとスイッチング素子Qalとの接続点K1は、コイルAに接続されている。スイッチング素子Qbuとスイッチング素子Qblとの接続点K2は、コイルBに接続されている。スイッチング素子Qcuとスイッチング素子Qclとの接続点K3は、コイルCに接続されている。   A connection point K1 between the switching element Qau and the switching element Qal is connected to the coil A. A connection point K2 between the switching element Qbu and the switching element Qbl is connected to the coil B. A connection point K3 between the switching element Qcu and the switching element Qcl is connected to the coil C.

スイッチング素子Qduとスイッチング素子Qdlとの接続点K4は、コイルDに接続されている。スイッチング素子Qeuとスイッチング素子Qelとの接続点K5は、コイルEに接続されている。スイッチング素子Qfuとスイッチング素子Qflとの接続点K6は、コイルFに接続されている。   A connection point K4 between the switching element Qdu and the switching element Qdl is connected to the coil D. A connection point K5 between the switching element Qeu and the switching element Qel is connected to the coil E. A connection point K6 between the switching element Qfu and the switching element Qfl is connected to the coil F.

モータ制御部43(インバータ制御部の一例)は、6相インバータ42の各スイッチング素子をPWM制御して、6相インバータ42からコイルA〜Fに、3相交流電圧と6相交流電圧とが重畳された重畳交流電圧を印加させる。   The motor control unit 43 (an example of an inverter control unit) performs PWM control of each switching element of the six-phase inverter 42, and the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage are superimposed on the coils A to F from the six-phase inverter 42. The superimposed AC voltage is applied.

具体的には、6相インバータ42は、コイルAに、3相交流電圧Vuと6相交流電圧Vaとが重畳された重畳交流電圧(Vu+Va)を印加する。6相インバータ42は、コイルBに、3相交流電圧Vvと6相交流電圧Vbとが重畳された重畳交流電圧(Vv+Vb)を印加する。6相インバータ42は、コイルCに、3相交流電圧Vwと6相交流電圧Vcとが重畳された重畳交流電圧(Vw+Vc)を印加する。   Specifically, the six-phase inverter 42 applies a superimposed alternating voltage (Vu + Va) in which the three-phase alternating voltage Vu and the six-phase alternating voltage Va are superimposed on the coil A. The six-phase inverter 42 applies a superimposed alternating voltage (Vv + Vb) in which the three-phase alternating voltage Vv and the six-phase alternating voltage Vb are superimposed on the coil B. The six-phase inverter 42 applies a superimposed alternating voltage (Vw + Vc) in which the three-phase alternating voltage Vw and the six-phase alternating voltage Vc are superimposed on the coil C.

6相インバータ42は、コイルDに、3相交流電圧Vuと6相交流電圧Vdとが重畳された重畳交流電圧(Vu+Vd)を印加する。6相インバータ42は、コイルEに、3相交流電圧Vvと6相交流電圧Veとが重畳された重畳交流電圧(Vv+Ve)を印加する。6相インバータ42は、コイルFに、3相交流電圧Vwと6相交流電圧Vfとが重畳された重畳交流電圧(Vw+Vf)を印加する。   The six-phase inverter 42 applies a superimposed alternating voltage (Vu + Vd) in which the three-phase alternating voltage Vu and the six-phase alternating voltage Vd are superimposed on the coil D. The six-phase inverter 42 applies a superimposed alternating voltage (Vv + Ve) in which the three-phase alternating voltage Vv and the six-phase alternating voltage Ve are superimposed on the coil E. The six-phase inverter 42 applies a superimposed alternating voltage (Vw + Vf) in which the three-phase alternating voltage Vw and the six-phase alternating voltage Vf are superimposed on the coil F.

3相交流電圧Vu,Vv,Vwは、順に位相が120度ずつシフトされた正弦波電圧である。6相交流電圧Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vfは、順に位相が60度ずつシフトされた正弦波電圧である。本実施形態において、駆動部40は、出力部の一例に含まれる。   The three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw are sinusoidal voltages whose phases are sequentially shifted by 120 degrees. The six-phase AC voltages Va, Vb, Vc, Vd, Ve, and Vf are sine wave voltages whose phases are sequentially shifted by 60 degrees. In the present embodiment, the drive unit 40 is included in an example of the output unit.

(動作原理)
ここで、磁気CVTモータ1の動作原理が説明される。第1実施形態の磁気CVTモータ1は、モータとしての動作原理を成立させるための3相交流電圧と、磁気CVTとしての動作原理を成立させるための6相交流電圧とが、コイルA〜Fに同時に印加されることによって動作する。3相交流電圧と6相交流電圧との同時印加は、上述のように、6相インバータ42によって、3相交流電圧と6相交流電圧とを重畳した重畳交流電圧を生成することによって、実現される。
(Operating principle)
Here, the operation principle of the magnetic CVT motor 1 will be described. In the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment, a three-phase AC voltage for establishing the operation principle as a motor and a six-phase AC voltage for realizing the operation principle as a magnetic CVT are applied to the coils A to F. It operates by being applied simultaneously. Simultaneous application of the 3-phase AC voltage and the 6-phase AC voltage is realized by generating a superimposed AC voltage in which the 3-phase AC voltage and the 6-phase AC voltage are superimposed by the 6-phase inverter 42 as described above. The

図3は、磁気CVTモータ1のモータとしての動作を説明する図である。図3では、磁気CVTモータ1の1/3のみが概略的に示されている。図1〜図3を用いて、磁気CVTモータ1のモータとしての動作原理が説明される。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the magnetic CVT motor 1 as a motor. In FIG. 3, only one third of the magnetic CVT motor 1 is schematically shown. The operation principle of the magnetic CVT motor 1 as a motor will be described with reference to FIGS.

図2に示されるように、6相インバータ42は、コイルA,Dには、U相として、同じ3相交流電圧Vuを印加し、コイルB,Eには、V相として、同じ3相交流電圧Vvを印加し、コイルC,Fには、W相として、同じ3相交流電圧Vwを印加する。   As shown in FIG. 2, the six-phase inverter 42 applies the same three-phase AC voltage Vu as the U phase to the coils A and D, and the same three-phase AC as the V phase to the coils B and E. A voltage Vv is applied, and the same three-phase AC voltage Vw is applied to the coils C and F as the W phase.

すると、ステータ10と、PMロータ30との関係は、通常の12極18スロットのモータと同じになる。このため、コイルA〜Fへの3相交流電圧Vu,Vv,Vwの印加により、PMロータ30は、図3中、矢印で示されるように、回転する。このように、3相交流電圧Vu,Vv,VwのコイルA〜Fへの印加によって発生する磁束は、PMロータ30をモータとして回転させるためのトルクを生成する。   Then, the relationship between the stator 10 and the PM rotor 30 is the same as that of a normal 12-pole 18-slot motor. For this reason, the PM rotor 30 rotates as indicated by arrows in FIG. 3 by applying the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw to the coils A to F. Thus, the magnetic flux generated by applying the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw to the coils A to F generates torque for rotating the PM rotor 30 as a motor.

一方、3相交流電圧によって生成される回転磁界と、PPロータ20の極数Np(第1実施形態では、Np=9)とは適合しない。このため、コイルA〜Fに印加される3相交流電圧が、PPロータ20を直接回転させることはない。   On the other hand, the rotating magnetic field generated by the three-phase AC voltage does not match the number of poles Np of the PP rotor 20 (Np = 9 in the first embodiment). For this reason, the three-phase AC voltage applied to the coils A to F does not directly rotate the PP rotor 20.

図4、図5は、磁気CVTモータ1の磁気CVTとしての動作を説明する図である。図4、図5では、磁気CVTモータ1の1/3のみが概略的に示されている。図1〜図5を用いて、磁気CVTモータ1の磁気CVTとしての動作原理が説明される。   4 and 5 are diagrams for explaining the operation of the magnetic CVT motor 1 as a magnetic CVT. 4 and 5, only 1/3 of the magnetic CVT motor 1 is schematically shown. The operation principle of the magnetic CVT motor 1 as a magnetic CVT will be described with reference to FIGS.

ステータ10とPPロータ20との間の空隙に生じる磁束について考える。PMロータ30の永久磁石31の起磁力F(θ,α)が、正弦波状に分布していると仮定すると、起磁力F(θ,α)は、式(1)で表される。
F(θ,α)=A・sin{Nm(θ−α)}・・・(1)
ここで、Aは起磁力の振幅、NmはPMロータ30の極対数、αはPMロータ30の回転角度である。
Consider the magnetic flux generated in the air gap between the stator 10 and the PP rotor 20. If it is assumed that the magnetomotive force F (θ, α) of the permanent magnet 31 of the PM rotor 30 is distributed in a sine wave shape, the magnetomotive force F (θ, α) is expressed by Expression (1).
F (θ, α) = A · sin {Nm (θ−α)} (1)
Here, A is the amplitude of the magnetomotive force, Nm is the number of pole pairs of the PM rotor 30, and α is the rotation angle of the PM rotor 30.

次に、PPロータ20の影響を考慮した場合の、ステータ10とPPロータ20との間の空隙のパーミアンス分布P(θ,β)は、式(2)で表される。
P(θ,β)=Pv+Pp・sin{Np(θ−β)}・・・(2)
ここで、Pvはパーミアンスの平均値、Paはパーミアンスの振幅、NpはPPロータ20の極数、βはPPロータ20の回転角度である。
Next, the permeance distribution P (θ, β) of the air gap between the stator 10 and the PP rotor 20 when the influence of the PP rotor 20 is taken into consideration is expressed by Expression (2).
P (θ, β) = Pv + Pp · sin {Np (θ−β)} (2)
Here, Pv is an average value of permeance, Pa is an amplitude of permeance, Np is the number of poles of the PP rotor 20, and β is a rotation angle of the PP rotor 20.

ステータ10とPPロータ20との間の空隙に生じる磁束φ(θ,α,β)は、式(1)と式(2)との積であり、式(3)で表される。   The magnetic flux φ (θ, α, β) generated in the gap between the stator 10 and the PP rotor 20 is the product of the formula (1) and the formula (2), and is represented by the formula (3).

φ(θ,α,β)
=F(θ,α)・P(θ,β)
=A・Pv・sin{Nm(θ−α)}
+A・Pa・cos[(Np−Nm){θ−(Np・β−Nm・α)/(Np−Nm)}]
−A・Pa・cos[(Np+Nm){θ−(Np・β+Nm・α)/(Np+Nm)}]
・・・(3)
式(3)の第2項及び第3項は、ステータ10とPPロータ20との間の空隙に生じる高調波の磁束である。
φ (θ, α, β)
= F (θ, α) ・ P (θ, β)
= A · Pv · sin {Nm (θ-α)}
+ A · Pa · cos [(Np−Nm) {θ− (Np · β−Nm · α) / (Np−Nm)}]
−A · Pa · cos [(Np + Nm) {θ− (Np · β + Nm · α) / (Np + Nm)}]
... (3)
The second term and the third term of Equation (3) are harmonic magnetic fluxes generated in the gap between the stator 10 and the PP rotor 20.

この高調波の次数は、(Np±Nm)で表される。第1実施形態では、上述のように、PPロータ20の極数Npは9であり、PMロータ30の極対数Nmは6である。したがって、ステータ10とPPロータ20との間の空隙には、具体的には3次と15次との高調波の磁束が発生する。図4には、3次の高調波の磁束Mh3が概略的に示されている。   The order of this harmonic is represented by (Np ± Nm). In the first embodiment, as described above, the number of poles Np of the PP rotor 20 is 9, and the number of pole pairs Nm of the PM rotor 30 is 6. Therefore, in the gap between the stator 10 and the PP rotor 20, specifically, third-order and fifteenth-order harmonic magnetic fluxes are generated. FIG. 4 schematically shows a third-order harmonic magnetic flux Mh3.

高調波の磁束Mh3の回転角度は、PMロータ30の磁石31とPPロータ20の磁性体21との相対的な位置関係、すなわち、PMロータ30の回転角度とPPロータ20の回転角度とによって決まる。言い換えると、高調波の磁束Mh3の回転角度が変化すると、PMロータ30とPPロータ20との回転角度比も変化する。   The rotation angle of the harmonic magnetic flux Mh3 is determined by the relative positional relationship between the magnet 31 of the PM rotor 30 and the magnetic body 21 of the PP rotor 20, that is, the rotation angle of the PM rotor 30 and the rotation angle of the PP rotor 20. . In other words, when the rotation angle of the harmonic magnetic flux Mh3 changes, the rotation angle ratio between the PM rotor 30 and the PP rotor 20 also changes.

仮に、式(3)の第2項に示される3次の高調波の磁束の回転角度が、式(4)で表されるように0で一定である場合を考える。
(Np・β−Nm・α)/(Np−Nm)=0・・・(4)
この場合には、PMロータ30とPPロータ20との回転角度比Grbは、式(5)で表される。
Grb=α/β=Np/Nm・・・(5)
式(5)は、モータとして回転するPMロータ30の出力が、ギア比Grbで減速されてPPロータ20から出力されることを意味している。以下では、式(5)に示される高調波の回転速度が0のときのギア比Grbは、基本ギア比と称される。
Let us consider a case where the rotation angle of the third-order harmonic magnetic flux shown in the second term of equation (3) is constant at 0 as represented by equation (4).
(Np · β−Nm · α) / (Np−Nm) = 0 (4)
In this case, the rotation angle ratio Grb between the PM rotor 30 and the PP rotor 20 is expressed by Expression (5).
Grb = α / β = Np / Nm (5)
Expression (5) means that the output of the PM rotor 30 that rotates as a motor is decelerated by the gear ratio Grb and output from the PP rotor 20. Hereinafter, the gear ratio Grb when the rotational speed of the harmonic shown in the equation (5) is 0 is referred to as a basic gear ratio.

図2に示されるように、6相インバータ42は、6相交流電圧VaをコイルAに印加し、6相交流電圧VbをコイルBに印加し、6相交流電圧VcをコイルCに印加し、6相交流電圧VdをコイルDに印加し、6相交流電圧VeをコイルEに印加し、6相交流電圧VfをコイルFに印加する。   As shown in FIG. 2, the 6-phase inverter 42 applies a 6-phase AC voltage Va to the coil A, applies a 6-phase AC voltage Vb to the coil B, applies a 6-phase AC voltage Vc to the coil C, A 6-phase AC voltage Vd is applied to the coil D, a 6-phase AC voltage Ve is applied to the coil E, and a 6-phase AC voltage Vf is applied to the coil F.

このように、ステータ10のコイルA〜Fに6相交流電圧Va〜Vfをそれぞれ印加すると、図5に示されるように、3次の回転磁界Mr3が発生する。この3次の回転磁界Mr3と、3次の高調波の磁束Mh3とが磁気的に結合する。このため、3次の高調波の磁束の回転速度は、6相交流電圧の周波数によって制御できる。   As described above, when the six-phase AC voltages Va to Vf are respectively applied to the coils A to F of the stator 10, a tertiary rotating magnetic field Mr3 is generated as shown in FIG. The third-order rotating magnetic field Mr3 and the third-order harmonic magnetic flux Mh3 are magnetically coupled. For this reason, the rotational speed of the third-order harmonic magnetic flux can be controlled by the frequency of the six-phase AC voltage.

3次の高調波の磁束の回転角度を、式(6)で表されるようにγとすると、PMロータ30とPPロータ20との回転角度比Grdは、式(7)で表される。
(Np・β−Nm・α)/(Np−Nm)=γ・・・(6)
Grd=α/β=α・Grb/{α+(Grb−1)・γ}・・・(7)
式(7)より、PMロータ30の回転速度に応じて6相交流電圧の周波数を制御することにより、PMロータ30とPPロータ20との任意の回転角度比、すなわちPMロータ30とPPロータ20との任意のギア比を得ることができることが分かる。
Assuming that the rotation angle of the third-order harmonic magnetic flux is γ as expressed by Expression (6), the rotation angle ratio Grd between the PM rotor 30 and the PP rotor 20 is expressed by Expression (7).
(Np · β−Nm · α) / (Np−Nm) = γ (6)
Grd = α / β = α · Grb / {α + (Grb−1) · γ} (7)
From the equation (7), by controlling the frequency of the six-phase AC voltage according to the rotational speed of the PM rotor 30, an arbitrary rotational angle ratio between the PM rotor 30 and the PP rotor 20, that is, the PM rotor 30 and the PP rotor 20. It can be seen that an arbitrary gear ratio can be obtained.

PPロータ20及びPMロータ30により発生する3次の高調波の磁束Mh3と結合している、6相交流電圧Va〜VfのコイルA〜Fへの印加によって発生する磁束は、PPロータ20を直接回転させるトルクを生成しているわけではなく、PPロータ20をPMロータ30に対する減速機として動作させるためのトルクを生成している。   The magnetic flux generated by the application of the six-phase AC voltages Va to Vf to the coils A to F coupled to the third-order harmonic magnetic flux Mh3 generated by the PP rotor 20 and the PM rotor 30 directly causes the PP rotor 20 to pass through. The torque for rotating is not generated, but the torque for operating the PP rotor 20 as a speed reducer for the PM rotor 30 is generated.

(制約条件)
上述の磁気CVTモータ1の動作原理を成立させるための制約条件が説明される。第1実施形態では、ステータ10のコイルA〜Fに対して、3相交流電圧及び6相交流電圧が印加される。このため、ステータ10のスロット数Nsは、6の倍数であることが必要になる。
(Restrictions)
A constraint condition for establishing the operation principle of the magnetic CVT motor 1 will be described. In the first embodiment, a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage are applied to the coils A to F of the stator 10. For this reason, the number of slots Ns of the stator 10 needs to be a multiple of six.

また、第1実施形態の磁気CVTモータ1では、6相交流電圧により生成される回転磁界(第1回転磁界の一例)と、PMロータ30の磁石31とPPロータ20の磁性体21とにより生成される次数の磁束とが、磁気的に結合する必要がある。   Further, in the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment, generated by a rotating magnetic field (an example of a first rotating magnetic field) generated by a six-phase AC voltage, a magnet 31 of the PM rotor 30 and a magnetic body 21 of the PP rotor 20. It is necessary to magnetically couple the magnetic flux of the order to be generated.

したがって、スロット数Ns、PPロータ20の極数Np、及びPMロータ30の極対数Nmは、式(8)に示される制約条件を満たす必要がある。
Ns/6=Np±Nm・・・(8)
なお、スロット数Nsは6の倍数であるため、式(8)の左辺Ns/6は整数となる。
Therefore, the number of slots Ns, the number of poles Np of the PP rotor 20, and the number of pole pairs Nm of the PM rotor 30 need to satisfy the constraint shown in Expression (8).
Ns / 6 = Np ± Nm (8)
Since the number of slots Ns is a multiple of 6, the left side Ns / 6 in equation (8) is an integer.

また、第1実施形態の磁気CVTモータ1では、3相交流電圧により生成される回転磁界(第2回転磁界の一例)と、PMロータ30の磁石31により生成される磁束とが、磁気的に結合する必要がある。これによって、3相交流電圧により生成される回転磁界がPMロータ30を回転させることとなる。   In the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment, the rotating magnetic field generated by the three-phase AC voltage (an example of the second rotating magnetic field) and the magnetic flux generated by the magnet 31 of the PM rotor 30 are magnetically generated. Need to join. As a result, the rotating magnetic field generated by the three-phase AC voltage rotates the PM rotor 30.

したがって、スロット数Ns、及びPMロータ30の極対数Nmは、式(9)に示される制約条件を満たす必要がある。
Ns/3=Nm・・・(9)
なお、スロット数Nsは6の倍数であるため、式(9)の左辺Ns/3は整数となる。
Therefore, the number of slots Ns and the number of pole pairs Nm of the PM rotor 30 need to satisfy the constraint shown in Expression (9).
Ns / 3 = Nm (9)
Since the number of slots Ns is a multiple of 6, the left side Ns / 3 of Equation (9) is an integer.

(動作原理の検証)
上述の磁気CVTモータ1の動作原理の妥当性を2次元有限要素解析によって検証した結果が説明される。
(Verification of operation principle)
The result of verifying the validity of the operating principle of the magnetic CVT motor 1 described above by two-dimensional finite element analysis will be described.

(a.誘起電圧の検証)
図6は、磁気的に安定な初期位置における磁気CVTモータ1の磁束密度分布を概略的に示す図である。図7は、図6に示される初期位置から、PMロータ30を60r/minで、PPロータ20を基本ギア比1.5の40r/minで、それぞれ同期して強制的に回転させたときのコイルA〜Fの誘起電圧を示す図である。図7の縦軸は誘起電圧を表し、横軸はPMロータ30の回転角度を表す。
(A. Verification of induced voltage)
FIG. 6 is a diagram schematically showing the magnetic flux density distribution of the magnetic CVT motor 1 at the magnetically stable initial position. FIG. 7 shows a state in which the PM rotor 30 is forcibly rotated synchronously from the initial position shown in FIG. 6 at 60 r / min and the PP rotor 20 at a basic gear ratio of 1.5 at 40 r / min. It is a figure which shows the induced voltage of coils AF. The vertical axis in FIG. 7 represents the induced voltage, and the horizontal axis represents the rotation angle of the PM rotor 30.

図7に示されるように、例えばコイルA及びコイルDのように、3相モータとしては同相であるコイルにおいて、誘起電圧の波形が異なる現象が確認された。この現象は、例えば図1に示されるように、コイルA1がPPロータ20の磁性体21に対向している時点では、コイルD1がPPロータ20の磁性体21と磁性体21との間の空隙に対向していることが原因で生じている。   As shown in FIG. 7, for example, a phenomenon in which the waveform of the induced voltage is different in a coil having the same phase as the three-phase motor, such as the coil A and the coil D, was confirmed. For example, as shown in FIG. 1, this phenomenon is caused when the coil A <b> 1 faces the magnetic body 21 of the PP rotor 20 and the coil D <b> 1 is a gap between the magnetic body 21 and the magnetic body 21 of the PP rotor 20. This is caused by the fact that they are facing each other.

磁気CVTモータ1の制約条件である式(8)、(9)を整理すると、スロット数NsとPPロータ20の極数Npとの間の関係式として、式(10)が得られる。
Np=Ns/2,Ns/6・・・(10)
式(10)から、第1実施形態の磁気CVTモータ1では、制約条件のために、3相モータとしては同相であるコイルの誘起電圧に差が生じることが分かる。
When formulas (8) and (9), which are constraints on the magnetic CVT motor 1, are arranged, formula (10) is obtained as a relational formula between the number of slots Ns and the number of poles Np of the PP rotor 20.
Np = Ns / 2, Ns / 6 (10)
From the equation (10), it can be seen that in the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment, due to constraints, a difference occurs in the induced voltage of the coils that are in phase as a three-phase motor.

(b.磁気CVTとしての検証)
図8は、PMロータ30を30r/minで強制的に回転させ、コイルに振幅50A、周波数1.5Hzの6相交流電流を供給したときのPPロータ20の動作を解析によって求めた結果を概略的に示す図である。図8の縦軸はPMロータ30及びPPロータ20の回転角度を表し、横軸は時間を表す。
(B. Verification as magnetic CVT)
FIG. 8 schematically shows the results obtained by analyzing the operation of the PP rotor 20 when the PM rotor 30 is forcibly rotated at 30 r / min and a six-phase alternating current having an amplitude of 50 A and a frequency of 1.5 Hz is supplied to the coil. FIG. The vertical axis in FIG. 8 represents the rotation angle of the PM rotor 30 and the PP rotor 20, and the horizontal axis represents time.

図8には、PMロータ30の回転角度変化L130と、PPロータ20の回転角度変化L120と、PPロータ20の理論的な回転角度変化Lpとが表されている。図8に表されている回転角度変化の傾きが回転速度に相当する。   FIG. 8 shows a rotation angle change L130 of the PM rotor 30, a rotation angle change L120 of the PP rotor 20, and a theoretical rotation angle change Lp of the PP rotor 20. The inclination of the rotation angle change shown in FIG. 8 corresponds to the rotation speed.

式(7)から求められるPPロータ20の理論的な回転速度Lpは、図8に示されるように、10r/minである。図8に示されるように、解析により得られたPPロータ20の回転角度変化L120の傾きは、速度変動が大きいものの、おおよそ理論値に一致していることが確認できる。このことから、上述の磁気CVTとしての動作原理は妥当であると言えることが分かる。   The theoretical rotational speed Lp of the PP rotor 20 obtained from the equation (7) is 10 r / min as shown in FIG. As shown in FIG. 8, it can be confirmed that the inclination of the rotation angle change L120 of the PP rotor 20 obtained by the analysis roughly matches the theoretical value although the speed fluctuation is large. From this, it can be understood that the operation principle as the above-mentioned magnetic CVT can be said to be appropriate.

なお、速度変動が大きい原因は、式(10)で示されるように、ステータ10のスロット数NsがPPロータ20の極数Npの整数倍になるため、トルクのリップルが大きくなることが原因であると考えられる。   The reason why the speed fluctuation is large is that, as shown in the equation (10), the number of slots Ns of the stator 10 is an integral multiple of the number of poles Np of the PP rotor 20, and therefore the torque ripple becomes large. It is believed that there is.

(c.モータとしての検証)
図9は、PMロータ30をベクトル制御によって回転させたときのPMロータ30及びPPロータ20の動作を解析によって求めた結果を概略的に示す図である。図9の縦軸は回転速度を表し、横軸は時間を表す。図9の解析では、電源電圧を12Vとし、d軸電流の目標値を0としている。
(C. Verification as a motor)
FIG. 9 is a diagram schematically showing results obtained by analyzing the operations of the PM rotor 30 and the PP rotor 20 when the PM rotor 30 is rotated by vector control. The vertical axis in FIG. 9 represents the rotation speed, and the horizontal axis represents time. In the analysis of FIG. 9, the power supply voltage is 12 V, and the target value of the d-axis current is 0.

図9には、PMロータ30の回転速度L230と、PPロータ20の回転速度L220とが表されている。   FIG. 9 shows the rotational speed L230 of the PM rotor 30 and the rotational speed L220 of the PP rotor 20.

上述の動作原理によれば、6相交流電圧を印加しない場合には、磁気CVTは成り立たないため、PMロータ30のみが回転し、PPロータ20は回転しない筈である。しかしながら、図9の解析結果では、PPロータ20は、PMロータ30に対する基本ギア比1.5で回転している。   According to the above operating principle, when the 6-phase AC voltage is not applied, the magnetic CVT does not hold, so only the PM rotor 30 rotates and the PP rotor 20 should not rotate. However, in the analysis result of FIG. 9, the PP rotor 20 rotates at a basic gear ratio of 1.5 with respect to the PM rotor 30.

この原因を明らかにするために、電気的な入力を与えずに、PMロータ30を強制回転させたときのPPロータ20の動作を解析した。   In order to clarify the cause, the operation of the PP rotor 20 was analyzed when the PM rotor 30 was forcibly rotated without giving an electrical input.

図10は、PMロータ30を強制回転させたときのPPロータ20の動作を解析によって求めた結果を概略的に示す図である。図10の縦軸は回転速度を表し、横軸は時間を表す。図11A、図11Bは、図10の解析を行う際のコイルA〜Fの接続状態を示す図である。   FIG. 10 is a diagram schematically showing a result obtained by analyzing the operation of the PP rotor 20 when the PM rotor 30 is forcibly rotated. The vertical axis in FIG. 10 represents the rotation speed, and the horizontal axis represents time. 11A and 11B are diagrams showing the connection states of the coils A to F when the analysis of FIG. 10 is performed.

第1実施形態では、図11Aに示されるように、全てのコイルA〜Fを互いに独立させた開放状態と、図11Bに示されるように、3相交流において同相となるコイル(例えばコイルAとコイルD)を接続させた接続状態とで、図10の解析が行われている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 11A, an open state in which all the coils A to F are made independent from each other, and as shown in FIG. The analysis of FIG. 10 is performed in the connection state in which the coil D) is connected.

図10には、PMロータ30の回転速度L330と、図11Aに示される開放状態でのPPロータ20の回転速度L320と、図11Bに示される接続状態でのPPロータ20の回転速度L321とが表されている。   FIG. 10 shows the rotational speed L330 of the PM rotor 30, the rotational speed L320 of the PP rotor 20 in the open state shown in FIG. 11A, and the rotational speed L321 of the PP rotor 20 in the connected state shown in FIG. 11B. It is represented.

図10に示されるように、コイルA〜Fが開放状態(図11A)では、PPロータ20は回転していない。これは、上述の動作原理の通り、6相交流電圧をコイルA〜Fに印加しない場合には、磁気CVTの原理が成立しないためである。   As shown in FIG. 10, when the coils A to F are in an open state (FIG. 11A), the PP rotor 20 is not rotating. This is because, as described above, the principle of magnetic CVT is not established when a six-phase AC voltage is not applied to the coils A to F.

一方、3相交流において同相となるコイルが接続された接続状態(図11B)では、PPロータ20は、図9の場合と同様に、PMロータ30に対する基本ギア比1.5で回転している。このことから、同相のコイルに同じ電圧を印加しても、図7を用いて説明されたように誘起電圧に差が生じるため、電流が流れて磁界が発生し、その結果、6相交流電圧によって生成される回転磁界による現象と同様の現象が生じていると考えられる。   On the other hand, in a connection state (FIG. 11B) in which coils having the same phase in a three-phase alternating current are connected, the PP rotor 20 rotates at a basic gear ratio of 1.5 with respect to the PM rotor 30 as in FIG. . Therefore, even if the same voltage is applied to the coils of the same phase, a difference occurs in the induced voltage as described with reference to FIG. 7, so that a current flows and a magnetic field is generated. As a result, a six-phase AC voltage is generated. It is considered that a phenomenon similar to the phenomenon caused by the rotating magnetic field generated by is generated.

以上より、第1実施形態の磁気CVTモータ1のPMロータ30は、通常のモータと同様の原理で回転する。また、6相交流電圧を印加しない場合においても、誘起電圧の差から生じる電流によって、磁力で動力を伝達する磁気歯車の原理が成立し、PPロータ20が回転する。   From the above, the PM rotor 30 of the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment rotates on the same principle as that of a normal motor. Even when a six-phase AC voltage is not applied, the principle of a magnetic gear that transmits power by a magnetic force is established by a current generated from a difference between induced voltages, and the PP rotor 20 rotates.

(d.磁気CVTモータとしての検証)
図12は、6相交流電圧の周波数を変化させて求めたPMロータ30及びPPロータ20の無負荷回転速度の解析結果を概略的に示す図である。図12の縦軸は無負荷回転速度を表し、横軸は6相交流電圧の回転磁界の周波数を表す。図13は、図12の解析結果から求めたPMロータ30とPPロータ20との回転速度比(ギア比)と、理論的ギア比とを示す図である。図12の縦軸はギア比を表し、横軸は6相交流電圧の回転磁界の周波数を表す。図14は、図12の解析結果を得るのに用いた制御構成を概略的に示すブロック図である。
(D. Verification as a magnetic CVT motor)
FIG. 12 is a diagram schematically showing an analysis result of the no-load rotational speeds of the PM rotor 30 and the PP rotor 20 obtained by changing the frequency of the six-phase AC voltage. The vertical axis in FIG. 12 represents the no-load rotational speed, and the horizontal axis represents the frequency of the rotating magnetic field of the six-phase AC voltage. FIG. 13 is a diagram showing a rotational speed ratio (gear ratio) between the PM rotor 30 and the PP rotor 20 obtained from the analysis result of FIG. 12 and a theoretical gear ratio. The vertical axis in FIG. 12 represents the gear ratio, and the horizontal axis represents the frequency of the rotating magnetic field of the six-phase AC voltage. FIG. 14 is a block diagram schematically showing a control configuration used to obtain the analysis result of FIG.

図12の解析では、モータ駆動用(つまり3相交流電圧Vu,Vv,Vw)の電圧を12Vとし、磁気CVT用(つまり6相交流電圧Va〜Vf)の電圧を12Vとして、合計の電源電圧を24Vとしている。   In the analysis of FIG. 12, the motor drive voltage (that is, the three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw) is set to 12V, and the magnetic CVT voltage (that is, the six-phase AC voltages Va to Vf) is set to 12V. Is 24V.

図14において、モータ部50は、3相交流電圧Vu,Vv,Vwを生成し、磁気CVTモータ1のPMロータ30の回転を制御する。磁気CVT部60は、6相交流電圧Va〜Vfを生成し、磁気CVTモータ1のPMロータ30に対するPPロータ20のギア比を制御する。   In FIG. 14, the motor unit 50 generates three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw, and controls the rotation of the PM rotor 30 of the magnetic CVT motor 1. The magnetic CVT unit 60 generates six-phase AC voltages Va to Vf and controls the gear ratio of the PP rotor 20 to the PM rotor 30 of the magnetic CVT motor 1.

モータ部50は、目標Id生成部51、目標Iq生成部52、比例積分(PI)制御部53、逆d−q変換部54、d−q変換部55、検出部56を備える。目標Id生成部51は、d軸電流Idの目標値Itdを生成する。目標Id生成部51は、生成した目標値ItdをPI制御部53に出力する。目標Iq生成部52は、q軸電流Iqの目標値Itqを生成する。目標Iq生成部52は、生成した目標値ItqをPI制御部53に出力する。目標Id生成部51及び目標Iq生成部52は、それぞれ、予め定められた目標値Itd,Itqを予め保持しておいてもよい。   The motor unit 50 includes a target Id generation unit 51, a target Iq generation unit 52, a proportional integration (PI) control unit 53, an inverse dq conversion unit 54, a dq conversion unit 55, and a detection unit 56. The target Id generator 51 generates a target value Itd for the d-axis current Id. The target Id generation unit 51 outputs the generated target value Itd to the PI control unit 53. The target Iq generator 52 generates a target value Itq for the q-axis current Iq. The target Iq generation unit 52 outputs the generated target value Itq to the PI control unit 53. The target Id generation unit 51 and the target Iq generation unit 52 may hold in advance predetermined target values Itd and Itq, respectively.

d軸及びq軸は、同期回転座標(d,q)を構成する。d軸は、永久磁石同期モータにおけるロータの永久磁石の軸方向を表す。q軸は、d軸に直交する方向を表す。   The d-axis and the q-axis constitute a synchronous rotation coordinate (d, q). The d-axis represents the axial direction of the permanent magnet of the rotor in the permanent magnet synchronous motor. The q axis represents a direction orthogonal to the d axis.

d−q変換部55は、各コイルA〜Fに流れている相電流Ia〜Ifに対して、(d,q)座標への座標変換を行って、d軸電流Id及びq軸電流Iqを求める。d−q変換部55は、求めたd軸電流Id及びq軸電流IqをPI制御部53にフィードバックする。   The dq conversion unit 55 performs coordinate conversion to the (d, q) coordinates for the phase currents Ia to If flowing in the coils A to F, and converts the d axis current Id and the q axis current Iq to each other. Ask. The dq converter 55 feeds back the obtained d-axis current Id and q-axis current Iq to the PI controller 53.

検出部56は、例えばPMロータ30の回転軸に取り付けられたエンコーダを含み、PMロータ30の回転速度Rvと、PMロータ30の回転角度Raとを検出する。検出部56は、検出したPMロータ30の回転速度RvをPI制御部53に出力する。検出部56は、検出したPMロータ30の回転角度Raを逆d−q変換部54に出力する。   The detection unit 56 includes, for example, an encoder attached to the rotation shaft of the PM rotor 30, and detects the rotation speed Rv of the PM rotor 30 and the rotation angle Ra of the PM rotor 30. The detection unit 56 outputs the detected rotational speed Rv of the PM rotor 30 to the PI control unit 53. The detection unit 56 outputs the detected rotation angle Ra of the PM rotor 30 to the inverse dq conversion unit 54.

PI制御部53は、d軸電流Id、目標値Itd、及び回転速度Rvから、PI制御を用いて、d軸電圧Vdを生成する。PI制御部53は、生成したd軸電圧Vdを逆d−q変換部54に出力する。PI制御部53は、q軸電流Iq、目標値Itq、及び回転速度Rvから、PI制御を用いて、q軸電圧Vqを生成する。PI制御部53は、生成したq軸電圧Vqを逆d−q変換部54に出力する。   The PI control unit 53 generates a d-axis voltage Vd from the d-axis current Id, the target value Itd, and the rotation speed Rv using PI control. The PI control unit 53 outputs the generated d-axis voltage Vd to the inverse dq conversion unit 54. The PI control unit 53 generates a q-axis voltage Vq from the q-axis current Iq, the target value Itq, and the rotation speed Rv using PI control. The PI control unit 53 outputs the generated q-axis voltage Vq to the inverse dq conversion unit 54.

逆d−q変換部54は、PMロータ30の回転角度Raを用いて、d軸電圧Vdとq軸電圧Vqとに対して、(d,q)座標からの逆座標変換を行って、3相交流電圧Vu,Vv,Vwを生成する。   The inverse dq converter 54 performs inverse coordinate conversion from the (d, q) coordinates on the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq using the rotation angle Ra of the PM rotor 30, and 3 Phase alternating voltages Vu, Vv, and Vw are generated.

磁気CVT部60は、振幅生成部61、周波数生成部62、6相交流電圧生成部63を備える。振幅生成部61は、6相交流電圧Va〜Vfの振幅Apを生成する。振幅生成部61は、生成した振幅Apを6相交流電圧生成部63に出力する。周波数生成部62は、6相交流電圧Va〜Vfの周波数Fqを生成する。周波数生成部62は、生成した周波数Fqを6相交流電圧生成部63に出力する。6相交流電圧生成部63は、振幅Ap及び周波数Fqを用いて、正弦波6相交流電圧Va〜Vfを生成する。   The magnetic CVT unit 60 includes an amplitude generation unit 61, a frequency generation unit 62, and a six-phase AC voltage generation unit 63. The amplitude generator 61 generates the amplitude Ap of the six-phase AC voltages Va to Vf. The amplitude generation unit 61 outputs the generated amplitude Ap to the six-phase AC voltage generation unit 63. The frequency generator 62 generates the frequency Fq of the six-phase AC voltages Va to Vf. The frequency generation unit 62 outputs the generated frequency Fq to the 6-phase AC voltage generation unit 63. The 6-phase AC voltage generator 63 generates the sine wave 6-phase AC voltages Va to Vf using the amplitude Ap and the frequency Fq.

逆d−q変換部54により生成された3相交流電圧Vu,Vv,Vwと、6相交流電圧生成部63により生成された正弦波6相交流電圧Va〜Vfとは、重畳されて、磁気CVTモータ1のコイルA〜F(図2)に印加される。   The three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw generated by the inverse dq converter 54 and the sine wave six-phase AC voltages Va to Vf generated by the six-phase AC voltage generator 63 are superposed and magnetic. Applied to the coils A to F (FIG. 2) of the CVT motor 1.

図12には、周波数生成部62により生成される周波数Fqを変化させたときの、PMロータ30の無負荷回転速度L430と、PPロータ20の無負荷回転速度L420とが表されている。   FIG. 12 shows the no-load rotation speed L430 of the PM rotor 30 and the no-load rotation speed L420 of the PP rotor 20 when the frequency Fq generated by the frequency generation unit 62 is changed.

図13には、PMロータ30の無負荷回転速度L430と、6相交流電圧Va〜Vfの周波数Fqとから算出される理論的ギア比Gtrが表されている。なお、図13には、図12の解析結果から求めたPMロータ30とPPロータ20との回転速度比も表されているが、理論的ギア比Gtrと一致しているため、理論的ギア比Gtrに隠れて見えなくなっている。   FIG. 13 shows the theoretical gear ratio Gtr calculated from the no-load rotational speed L430 of the PM rotor 30 and the frequency Fq of the six-phase AC voltages Va to Vf. Note that FIG. 13 also shows the rotational speed ratio between the PM rotor 30 and the PP rotor 20 obtained from the analysis result of FIG. 12, but the theoretical gear ratio is equal to the theoretical gear ratio Gtr. It is hidden behind Gtr.

このように、PMロータ30とPPロータ20との回転速度比と、理論的ギア比Gtrとが良好に一致していることから、上述の磁気CVTモータの動作原理が妥当であることが示されたと言える。   Thus, since the rotational speed ratio between the PM rotor 30 and the PP rotor 20 and the theoretical gear ratio Gtr agree well, it is shown that the operating principle of the magnetic CVT motor described above is appropriate. I can say.

なお、図12、図13において、横軸の6相交流電圧の回転磁界の周波数が0は、6相交流電圧を印加していないことを表す。6相交流電圧の回転磁界の周波数が0の場合、図12、図13に示されるように、PPロータ20は、PMロータ30に対する基本ギア比1.5で回転している。この点は、図9、図10を参照して説明されたのと同様である。   In FIGS. 12 and 13, the frequency of the rotating magnetic field of the six-phase AC voltage on the horizontal axis being 0 represents that no six-phase AC voltage is applied. When the frequency of the rotating magnetic field of the six-phase AC voltage is 0, the PP rotor 20 rotates at a basic gear ratio of 1.5 with respect to the PM rotor 30 as shown in FIGS. This is the same as described with reference to FIGS. 9 and 10.

また、PPロータ20のトルクは、6相交流電圧Va〜Vfの振幅又は磁性体21の厚さを変えることによって、変えることができる。すなわち、6相交流電圧Va〜Vfの振幅を増大すると、PPロータ20のトルクを増大することができる。また、PPロータ20の磁性体21の厚さを増大すると、PPロータ20のトルクを増大することができる。   In addition, the torque of the PP rotor 20 can be changed by changing the amplitude of the six-phase AC voltages Va to Vf or the thickness of the magnetic body 21. That is, when the amplitude of the six-phase AC voltages Va to Vf is increased, the torque of the PP rotor 20 can be increased. Further, when the thickness of the magnetic body 21 of the PP rotor 20 is increased, the torque of the PP rotor 20 can be increased.

(作用効果)
以上説明されたように、第1実施形態の磁気CVTモータ1では、3相交流電圧Vu,Vv,Vwと、6相交流電圧Va〜Vfとを重畳させた重畳交流電圧が、ステータ10のコイルA〜Fに印加されている。この重畳交流電圧のうち、3相交流電圧Vu,Vv,Vwの印加によって、PMロータ30を通常の永久磁石同期モータと同じ原理で回転させることができる。また、6相交流電圧Va〜Vfの印加によって、磁気CVTの原理が成立する。その結果、PMロータ30の回転速度L430と、6相交流電圧の周波数Fqによって制御される理論的ギア比Gtrとで決まる回転速度で、PPロータ20を回転させることができる。
(Function and effect)
As described above, in the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment, the superimposed AC voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw and the six-phase AC voltages Va to Vf is the coil of the stator 10. Applied to A to F. By applying the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw among the superimposed AC voltages, the PM rotor 30 can be rotated on the same principle as a normal permanent magnet synchronous motor. Further, the principle of magnetic CVT is established by applying the six-phase AC voltages Va to Vf. As a result, the PP rotor 20 can be rotated at a rotational speed determined by the rotational speed L430 of the PM rotor 30 and the theoretical gear ratio Gtr controlled by the frequency Fq of the six-phase AC voltage.

(その他)
(1)上記第1実施形態は、3相交流電圧によりPMロータ30が駆動されるように構成されている。代替的に、6相交流電圧によりPMロータ30が駆動されるように構成されてもよい。この場合、スロット数Nsを18のままとし、PMロータ30の永久磁石31の極対数Nmは3とし、PPロータ20の磁性体21の極数Npは9とする構成を採用してもよい。
(Other)
(1) The first embodiment is configured such that the PM rotor 30 is driven by a three-phase AC voltage. Alternatively, the PM rotor 30 may be driven by a six-phase AC voltage. In this case, a configuration may be adopted in which the number of slots Ns remains 18, the number of pole pairs Nm of the permanent magnet 31 of the PM rotor 30 is 3, and the number of poles Np of the magnetic body 21 of the PP rotor 20 is 9.

この構成では、PMロータ30は、6極18スロットのモータとして、6相交流電圧Va〜Vfにより回転駆動される。   In this configuration, the PM rotor 30 is rotationally driven by 6-phase AC voltages Va to Vf as a 6-pole 18-slot motor.

ステータ10とPPロータ20との間の空隙に生じる高調波の磁束の次数は、上述のように、(Np±Nm)である。このため、この構成では、6次と12次との高調波の磁束が発生する。   The order of the harmonic magnetic flux generated in the air gap between the stator 10 and the PP rotor 20 is (Np ± Nm) as described above. For this reason, in this structure, the 6th-order and 12th-order harmonic magnetic fluxes are generated.

一方、ステータ10のコイルA〜C,D〜Fに、3相交流電圧Vu〜Vw,Vu〜Vwをそれぞれ印加すると、6次の回転磁界が発生する。この6次の回転磁界と、上記6次の高調波の磁束とが、磁気的に結合される。その結果、PPロータ20の回転速度は、3相交流電圧の周波数によって制御される。   On the other hand, when three-phase AC voltages Vu to Vw and Vu to Vw are respectively applied to the coils A to C and D to F of the stator 10, a sixth-order rotating magnetic field is generated. The sixth-order rotating magnetic field and the sixth-order harmonic magnetic flux are magnetically coupled. As a result, the rotational speed of the PP rotor 20 is controlled by the frequency of the three-phase AC voltage.

なお、一般に、6相交流電圧より3相交流電圧の方が、モータの回転に寄与する磁束の利用率が高い。このため、3相交流電圧により形成される回転磁界によってPMロータ30を回転する方が、モータの出力を容易に増大することができる。したがって、3相交流電圧により形成される回転磁界によってPMロータ30を回転する上記第1実施形態の方が好ましい。   In general, the three-phase AC voltage has a higher utilization rate of the magnetic flux contributing to the rotation of the motor than the six-phase AC voltage. For this reason, the direction of rotating the PM rotor 30 by the rotating magnetic field formed by the three-phase AC voltage can easily increase the output of the motor. Therefore, the first embodiment in which the PM rotor 30 is rotated by a rotating magnetic field formed by a three-phase AC voltage is preferable.

(2)上記第1実施形態では、図12に示されるように、PPロータ20の回転速度L420と、PMロータ30の回転速度L430との関係は、L430≧L420になっている。すなわち、図13に示されるように、ギア比Gtrは、Gtr≧1であり、減速機が構成されている。   (2) In the first embodiment, as shown in FIG. 12, the relationship between the rotational speed L420 of the PP rotor 20 and the rotational speed L430 of the PM rotor 30 is L430 ≧ L420. That is, as shown in FIG. 13, the gear ratio Gtr is Gtr ≧ 1, and a reduction gear is configured.

代替的に、6相交流電圧の周波数をさらに増大することによって、L430<L420とすることもできる。すなわち、ギア比GtrがGtr<1となる増速機を構成することもできる。   Alternatively, L430 <L420 can be obtained by further increasing the frequency of the six-phase AC voltage. That is, it is possible to configure a speed increaser in which the gear ratio Gtr is Gtr <1.

(3)上記第1実施形態では、図1に示されるように、スロット数Ns、PPロータ20の極数Np、PMロータ30の極対数Nmは、Ns=18、Np=9、Nm=6となっているが、これに限られない。Nsが6の倍数であって、式(8)、(9)の制約条件が満たされていればよい。   (3) In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the number of slots Ns, the number of poles Np of the PP rotor 20, and the number of pole pairs Nm of the PM rotor 30 are Ns = 18, Np = 9, Nm = 6. However, it is not limited to this. It is only necessary that Ns is a multiple of 6 and that the constraints of equations (8) and (9) are satisfied.

(第2実施形態)
図15は、第2実施形態の洗濯機の構成を概略的に示すブロック図である。第2実施形態の洗濯機100は、第1実施形態の磁気CVTモータ1を備える。図15を参照して、洗濯機100が説明される。尚、図15に示される実線矢印は、水の流れを表す。図15に示される点線矢印は、空気の流れを表す。図15に示される一点鎖線矢印は、制御信号の伝達経路を表す。
(Second Embodiment)
FIG. 15 is a block diagram schematically showing the configuration of the washing machine of the second embodiment. A washing machine 100 according to the second embodiment includes the magnetic CVT motor 1 according to the first embodiment. The washing machine 100 will be described with reference to FIG. In addition, the solid line arrow shown in FIG. 15 represents the flow of water. The dotted arrow shown in FIG. 15 represents the flow of air. A one-dot chain line arrow shown in FIG. 15 represents a transmission path of the control signal.

洗濯機100は、主筐体200と、制御部300と、給水機構400と、洗濯機構500と、循環機構600と、乾燥機構700と、を備える。主筐体200は、制御部300と、給水機構400と、洗濯機構500と、循環機構600と、乾燥機構700と、を収容する。制御部300(出力部の一例)は、洗濯制御部310と、第1実施形態で説明された駆動部40と、を含む。   The washing machine 100 includes a main housing 200, a control unit 300, a water supply mechanism 400, a washing mechanism 500, a circulation mechanism 600, and a drying mechanism 700. The main housing 200 accommodates the control unit 300, the water supply mechanism 400, the washing mechanism 500, the circulation mechanism 600, and the drying mechanism 700. The control unit 300 (an example of an output unit) includes a washing control unit 310 and the driving unit 40 described in the first embodiment.

洗濯機構500は、衣類が収容される収容槽510と、位置センサ520(後述)と、収容槽510を駆動する磁気CVTモータ1と、を備える。磁気CVTモータ1は、洗濯制御部310及びモータ制御部43の制御下で、収容槽510を駆動する。洗い工程において、収容槽510は、洗剤を含む液体中で、衣類を攪拌する。この結果、衣類は、適切に洗浄される。洗い工程が終了すると排水され濯ぎ工程に移行するが、洗い工程と濯ぎ工程との間に脱水工程を行ってもよい。   The washing mechanism 500 includes a storage tank 510 in which clothing is stored, a position sensor 520 (described later), and the magnetic CVT motor 1 that drives the storage tank 510. The magnetic CVT motor 1 drives the storage tank 510 under the control of the washing control unit 310 and the motor control unit 43. In the washing process, the storage tank 510 stirs the clothes in a liquid containing a detergent. As a result, the garment is properly washed. When the washing process is completed, the water is drained and the process proceeds to a rinsing process. A dehydration process may be performed between the washing process and the rinsing process.

濯ぎ工程において、収容槽510は、洗い工程よりも低い洗剤濃度を有する水中で衣類を攪拌する。また、濯ぎ工程において、収容槽510への給水及び収容槽510からの排水が繰り返される。この結果、洗剤は、衣類から適切に取り除かれる。   In the rinsing process, the storage tank 510 stirs the clothes in water having a lower detergent concentration than in the washing process. Further, in the rinsing process, water supply to the storage tank 510 and drainage from the storage tank 510 are repeated. As a result, the detergent is properly removed from the garment.

濯ぎ工程終了後の脱水工程において、収容槽510は、遠心力を利用して、衣類から脱水する。この結果、衣類の乾燥が促進される。脱水工程が終了した後、乾燥工程に移行する前に、再度、濯ぎ工程を行ってもよい。すなわち、濯ぎ工程及び脱水工程を複数回繰り返してもよい。また、洗い工程と濯ぎ工程との間に行う脱水工程と、濯ぎ工程を複数回繰り返す場合の中間の脱水工程と、最後の濯ぎ工程終了後の最後の脱水工程とにおいて、各脱水工程の継続時間は同じ値であっても異なる値であってもよい。   In the dehydration process after the rinsing process, the storage tank 510 dehydrates the clothes using centrifugal force. As a result, drying of clothes is promoted. After the dehydration process is completed, the rinsing process may be performed again before the process proceeds to the drying process. That is, the rinsing process and the dehydrating process may be repeated a plurality of times. In addition, the duration of each dehydration process in the dehydration process performed between the washing process and the rinsing process, the intermediate dehydration process when the rinsing process is repeated a plurality of times, and the final dehydration process after the last rinsing process is completed May be the same value or different values.

乾燥工程において、収容槽510に乾燥空気が供給される。乾燥空気の湿度は低く、且つ、温度は高いので、衣類は収容槽510内で適切に乾燥される。乾燥空気が供給されている間、収容槽510は、衣類を攪拌する。この結果、衣類は、適切に乾燥されることとなる。   In the drying process, dry air is supplied to the storage tank 510. Since the humidity of the dry air is low and the temperature is high, the clothes are appropriately dried in the storage tank 510. While the dry air is supplied, the storage tank 510 stirs the clothes. As a result, the clothes are appropriately dried.

給水機構400は、上述の洗い工程及び濯ぎ工程において、収容槽510に水を供給する。給水機構400は、蛇口に接続される給水口410と、切替弁420と、洗剤が収容される洗剤収容部430と、を備える。給水口410に供給された水は、切替弁420に至る。切替弁420は、収容槽510に水が直接的に向かう第1給水経路421と、洗剤収容部430を通じて収容槽510に水が供給される第2給水経路422と、の間で、給水経路を切り替える。   The water supply mechanism 400 supplies water to the storage tank 510 in the above-described washing process and rinsing process. The water supply mechanism 400 includes a water supply port 410 connected to the faucet, a switching valve 420, and a detergent storage unit 430 in which a detergent is stored. The water supplied to the water supply port 410 reaches the switching valve 420. The switching valve 420 switches the water supply path between the first water supply path 421 in which the water goes directly to the storage tank 510 and the second water supply path 422 in which water is supplied to the storage tank 510 through the detergent storage unit 430. Switch.

第1給水経路421は、例えば、濯ぎ工程において用いられてもよい。この結果、水道水が収容槽510に直接的に供給される。第2給水経路422は、例えば、洗い工程に用いられてもよい。切替弁420が第2給水経路422を開くと、水は、洗剤収容部430に流入する。洗剤収容部430内において、水及び洗剤が混合される。この結果、洗剤を含有する水が、収容槽510に流入する。   The first water supply path 421 may be used, for example, in a rinsing process. As a result, tap water is directly supplied to the storage tank 510. The 2nd water supply path 422 may be used for a washing process, for example. When the switching valve 420 opens the second water supply path 422, water flows into the detergent container 430. In the detergent container 430, water and detergent are mixed. As a result, water containing the detergent flows into the storage tank 510.

循環機構600は、循環ポンプ610を備える。循環機構600は、上述の洗い工程及び濯ぎ工程において、循環ポンプ610と収容槽510との間で水を循環させてもよい。本実施形態において、循環機構600は、循環ポンプ610と収容槽510との間での水の循環のために、循環経路620を備える。   The circulation mechanism 600 includes a circulation pump 610. The circulation mechanism 600 may circulate water between the circulation pump 610 and the storage tank 510 in the above-described washing process and rinsing process. In the present embodiment, the circulation mechanism 600 includes a circulation path 620 for circulating water between the circulation pump 610 and the storage tank 510.

乾燥機構700は、収容槽510から送り出された空気を受けるエアフィルタ710と、エアフィルタ710を通過した空気と熱を交換する熱交換部720と、熱交換部720を通過した空気を送り出す送風ファン730と、を備える。エアフィルタ710は、収容槽510から送り出された空気からリントを除去する。したがって、清浄化された空気が、熱交換部720に流入する。   The drying mechanism 700 includes an air filter 710 that receives air sent out from the storage tank 510, a heat exchange unit 720 that exchanges heat with the air that has passed through the air filter 710, and a blower fan that sends out air that has passed through the heat exchange unit 720. 730. The air filter 710 removes lint from the air sent out from the storage tank 510. Accordingly, the purified air flows into the heat exchange unit 720.

乾燥工程において、洗濯制御部310は、熱交換部720を起動させてもよい。熱交換部720は、空気を除湿並びに加熱する。この結果、衣類を乾燥させるのに適した乾燥空気が生成される。洗濯制御部310は、洗い工程から脱水工程の間、熱交換部720を停止させてもよい。この結果、熱交換部720は、電力を不必要に消費しない。代替的に、洗濯制御部310は、洗い工程において、熱交換部720を起動させてもよい。この結果、熱交換部720から空気に受け渡された熱を利用して、洗剤が活性化されてもよい。   In the drying process, the laundry control unit 310 may activate the heat exchange unit 720. The heat exchange unit 720 dehumidifies and heats the air. As a result, dry air suitable for drying clothes is generated. The washing control unit 310 may stop the heat exchange unit 720 during the washing process and the dehydrating process. As a result, the heat exchange unit 720 does not consume power unnecessarily. Alternatively, the laundry control unit 310 may activate the heat exchange unit 720 in the washing process. As a result, the detergent may be activated using the heat transferred from the heat exchange unit 720 to the air.

洗濯制御部310は、乾燥工程において、送風ファン730を動作させる。この結果、上述の乾燥空気は、送風ファン730から送風経路740を通って、収容槽510に流入し、衣類を乾燥する。乾燥空気は、その後、収容槽510とエアフィルタ710との間で規定される戻り経路741を通じて、エアフィルタ710に流入する。   The washing control unit 310 operates the blower fan 730 in the drying process. As a result, the above-described dry air flows from the blower fan 730 through the blower path 740 to the storage tank 510 and dries the clothes. The dry air then flows into the air filter 710 through a return path 741 defined between the storage tank 510 and the air filter 710.

図16は、洗濯機100の概略的な斜視図である。図15及び図16を参照して、洗濯機100が更に説明される。   FIG. 16 is a schematic perspective view of the washing machine 100. The washing machine 100 will be further described with reference to FIGS. 15 and 16.

主筐体200は、前壁210と、前壁210とは反対側の後壁220と、前壁210と後壁220との間で立設された左壁230と、左壁230とは反対側の右壁240と、前壁210、後壁220、左壁230及び右壁240の上縁に囲まれた天壁250と、天壁250とは反対側の底壁260と、を含む。図15を参照して説明された給水口410は、天壁250上で露出している。使用者は、例えば、ホースを用いて、給水口410と蛇口(図示省略)とを接続することができる。   The main housing 200 is opposite to the front wall 210, the rear wall 220 opposite to the front wall 210, the left wall 230 erected between the front wall 210 and the rear wall 220, and the left wall 230. And a top wall 250 surrounded by the upper edges of the front wall 210, the rear wall 220, the left wall 230 and the right wall 240, and a bottom wall 260 opposite to the top wall 250. The water supply port 410 described with reference to FIG. 15 is exposed on the top wall 250. The user can connect the water supply port 410 and the faucet (not shown) using, for example, a hose.

洗濯機100は、前壁210に取り付けられた扉体101を更に備える。扉体101は、前壁210に沿う閉位置と、前壁210から突出した開位置と、の間で回動する。尚、図16に示される扉体101は、開位置に存する。扉体101が開位置に存するとき、収容槽510が規定する投入口511が露出する。使用者は、扉体101を開位置へ回動し、投入口511を通じて、衣類を収容槽510に投入することができ、衣類を収容槽510から取り出すことができる。   The washing machine 100 further includes a door body 101 attached to the front wall 210. The door body 101 rotates between a closed position along the front wall 210 and an open position protruding from the front wall 210. Note that the door body 101 shown in FIG. 16 is in the open position. When the door body 101 is in the open position, the insertion port 511 defined by the storage tank 510 is exposed. The user can rotate the door body 101 to the open position, and can put the clothes into the storage tank 510 through the input port 511, and can take out the clothes from the storage tank 510.

図17は、洗濯機100の概略的な断面図である。図15及び図17を参照して、洗濯機100が更に説明される。   FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the washing machine 100. The washing machine 100 will be further described with reference to FIGS. 15 and 17.

収容槽510は、衣類が収容される回転ドラム530と、回転ドラム530が収容される水槽540と、を含む。回転ドラム530は、投入口511を規定する内環壁531と、内環壁531とは反対側の内底壁532と、内環壁531と内底壁532との間の円柱状の内周壁533と、を含む。水槽540は、前壁210と内環壁531との間に配置される外環壁541と、後壁220と内底壁532との間に配置される外底壁542と、外環壁541と外底壁542との間で内周壁533を取り囲む外周壁543と、を含む。   The storage tank 510 includes a rotating drum 530 in which clothing is stored and a water tank 540 in which the rotating drum 530 is stored. The rotary drum 530 includes an inner ring wall 531 that defines the inlet 511, an inner bottom wall 532 opposite to the inner ring wall 531, and a cylindrical inner peripheral wall between the inner ring wall 531 and the inner bottom wall 532. 533. The water tank 540 includes an outer ring wall 541 disposed between the front wall 210 and the inner ring wall 531, an outer bottom wall 542 disposed between the rear wall 220 and the inner bottom wall 532, and the outer ring wall 541. And an outer peripheral wall 543 surrounding the inner peripheral wall 533 between the outer bottom wall 542 and the outer bottom wall 542.

筐体100の底壁260には、例えば中空円柱形状の案内棒550が立設されている。案内棒550には、例えば円柱形状の支持棒551が嵌入されている。支持棒551は、案内棒550の内部で、例えば、ばね(図示省略)を介して底壁260に支持されている。支持棒551の上端は、水槽540に接しており、支持棒551は、水槽540を支持する。収容槽510に投入される衣類の量が多くなるほど、ばねに印加される重力が大きくなるため、支持棒551の上端の位置が低くなる。   On the bottom wall 260 of the housing 100, for example, a hollow cylindrical guide rod 550 is erected. For example, a cylindrical support bar 551 is fitted into the guide bar 550. The support bar 551 is supported on the bottom wall 260 inside the guide bar 550 via, for example, a spring (not shown). The upper end of the support bar 551 is in contact with the water tank 540, and the support bar 551 supports the water tank 540. As the amount of clothing put into the storage tub 510 increases, the gravity applied to the spring increases, so the position of the upper end of the support bar 551 decreases.

位置センサ520(図15を参照)は、支持棒551の上端の位置を検出する。位置センサ520は、検出した支持棒551の上端の位置を制御部300の洗濯制御部310に出力する。洗濯制御部310は、位置センサ520により検出された支持棒551の上端の位置に基づき、収容槽510に投入されている衣類の量を判定する。   The position sensor 520 (see FIG. 15) detects the position of the upper end of the support bar 551. The position sensor 520 outputs the detected position of the upper end of the support bar 551 to the washing control unit 310 of the control unit 300. The washing control unit 310 determines the amount of clothes put in the storage tub 510 based on the position of the upper end of the support bar 551 detected by the position sensor 520.

磁気CVTモータ1の伝達シャフトP0は、外底壁542を貫通し、内底壁532に接続される。この伝達シャフトP0を介して、磁気CVTモータ1の駆動力は、回転ドラム530に伝達される。   The transmission shaft P <b> 0 of the magnetic CVT motor 1 passes through the outer bottom wall 542 and is connected to the inner bottom wall 532. The driving force of the magnetic CVT motor 1 is transmitted to the rotating drum 530 through the transmission shaft P0.

循環機構600は、循環ポンプ610に加えて、排水弁690と、水槽540から循環ポンプ610へ流れる水の経路を規定する上流循環管640と、外環壁541に接続されて循環ポンプ610から水槽540へ戻る水の経路を規定する下流循環管650と、主筐体200外への排水経路を規定する排水管660と、を備える。   In addition to the circulation pump 610, the circulation mechanism 600 is connected to the drain valve 690, the upstream circulation pipe 640 that defines the path of water flowing from the water tank 540 to the circulation pump 610, and the outer ring wall 541. A downstream circulation pipe 650 that defines a path of water returning to 540 and a drain pipe 660 that defines a drain path to the outside of the main housing 200 are provided.

排水弁690は、排水管660に取り付けられる。洗濯制御部310(図15を参照)は、排水弁690を制御する。収容槽510と循環ポンプ610との間で水が循環されている間、洗濯制御部310は、排水弁690を閉じる。洗濯制御部310は、不要となった水を排出するために排水弁690を開く。   The drain valve 690 is attached to the drain pipe 660. The washing control unit 310 (see FIG. 15) controls the drain valve 690. While water is being circulated between the storage tank 510 and the circulation pump 610, the washing control unit 310 closes the drain valve 690. The washing control unit 310 opens the drain valve 690 in order to discharge unnecessary water.

下流循環管650は、循環ポンプ610が吐出した水が流入し、図15を参照して説明された循環経路612を規定する。   The downstream circulation pipe 650 receives the water discharged from the circulation pump 610 and defines the circulation path 612 described with reference to FIG.

乾燥機構700は、エアフィルタ710と熱交換部720と送風ファン730とに加えて、収容槽510から送風ファン730への空気の流動経路を規定する吸気管750と、送風ファン730から送り出される空気の流れを規定する送気管760と、を備える。エアフィルタ710及び熱交換部720は、吸気管750内に配置される。送風ファン730は、吸気管750と送気管760との接続部に配置される。送風ファン730が回転すると、吸気管750内において負圧環境が作り出される一方で、送気管760内において正圧環境が作り出される。   In addition to the air filter 710, the heat exchange unit 720, and the blower fan 730, the drying mechanism 700 includes an intake pipe 750 that defines a flow path of air from the storage tank 510 to the blower fan 730, and air sent from the blower fan 730. An air supply pipe 760 that regulates the flow of the air. The air filter 710 and the heat exchange unit 720 are disposed in the intake pipe 750. The blower fan 730 is disposed at a connection portion between the intake pipe 750 and the air supply pipe 760. When the blower fan 730 rotates, a negative pressure environment is created in the intake pipe 750, while a positive pressure environment is created in the air supply pipe 760.

送気管760は、図15を参照して説明された送風経路740を規定する。吸気管750は、図15を参照して説明された戻り経路741を規定する。   The air supply pipe 760 defines the air blowing path 740 described with reference to FIG. The intake pipe 750 defines the return path 741 described with reference to FIG.

図15に戻って、駆動部40の直流電源41は、第2実施形態では、例えば、AC100Vの商用電源からDC24Vの直流電源を生成する。   Returning to FIG. 15, in the second embodiment, the DC power source 41 of the drive unit 40 generates a DC 24 V DC power source from an AC 100 V commercial power source, for example.

駆動部40のモータ制御部43(周波数制御部の一例)は、磁気CVTモータ1(PPロータ20)を回転駆動するギア比として、予め定められた、洗い工程及び濯ぎ工程における第1ギア比と、脱水工程における第2ギア比と、乾燥工程における第3ギア比と、を予め保持する。   The motor control unit 43 (an example of the frequency control unit) of the drive unit 40 has a predetermined first gear ratio in the washing process and the rinsing process as a gear ratio for rotationally driving the magnetic CVT motor 1 (PP rotor 20). The second gear ratio in the dehydration process and the third gear ratio in the drying process are held in advance.

洗い工程及び濯ぎ工程における第1ギア比は、第2実施形態では、例えば3.4の低速高トルクに、予め定められている。脱水工程における第2ギア比は、第2実施形態では、例えば1の高速低トルクに、予め定められている。乾燥工程における第3ギア比は、第2実施形態では、例えば2の中速中トルクに、予め定められている。   In the second embodiment, the first gear ratio in the washing process and the rinsing process is determined in advance, for example, at a low speed and a high torque of 3.4. In the second embodiment, the second gear ratio in the dehydration process is determined in advance to, for example, 1 high speed and low torque. In the second embodiment, the third gear ratio in the drying process is set in advance to, for example, 2 medium speed / medium torque.

第1ギア比で決まるPPロータ20の回転速度より、第2ギア比で決まるPPロータ20の回転速度の方が、高い値に定められている。第1ギア比で決まるPPロータ20の回転速度は、第1回転速度の一例である。第2ギア比で決まるPPロータ20の回転速度は、第2回転速度の一例である。   The rotational speed of the PP rotor 20 determined by the second gear ratio is set to a higher value than the rotational speed of the PP rotor 20 determined by the first gear ratio. The rotational speed of the PP rotor 20 determined by the first gear ratio is an example of the first rotational speed. The rotational speed of the PP rotor 20 determined by the second gear ratio is an example of the second rotational speed.

モータ制御部43は、洗濯制御部310により判定された衣類の量に応じて、第1ギア比と、第2ギア比と、第3ギア比と、を調整する。モータ制御部43は、第2実施形態では、例えば衣類の量が多くなるにつれて、トルクが増大するように、つまりギア比が増大するように、第1ギア比と、第2ギア比と、第3ギア比と、を調整する。   The motor control unit 43 adjusts the first gear ratio, the second gear ratio, and the third gear ratio according to the amount of clothing determined by the washing control unit 310. In the second embodiment, the motor control unit 43 is configured such that, for example, as the amount of clothing increases, the torque increases, that is, the gear ratio increases, so that the first gear ratio, the second gear ratio, Adjust the 3 gear ratio.

なお、洗濯制御部310とモータ制御部43とは、例えば1つのマイクロコンピュータで構成されてもよく、別々のマイクロコンピュータで構成されてもよい。   In addition, the washing control part 310 and the motor control part 43 may be comprised by one microcomputer, for example, and may be comprised by a separate microcomputer.

図18は、制御部300により制御される洗濯機100の動作を概略的に示すフローチャートである。図2、図15〜図18を参照して、洗濯機100の動作が説明される。   FIG. 18 is a flowchart schematically showing the operation of the washing machine 100 controlled by the control unit 300. The operation of the washing machine 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 15 to 18.

使用者により、洗濯動作の開始が指示されると、図18の動作が開始される。まず、ステップS110において、洗濯制御部310は、位置センサ520から、検出された支持棒551の上端の位置を取得する。洗濯制御部310は、取得した支持棒551の上端の位置に基づき、収容槽510に投入されている衣類の量を判定する。   When the user instructs the start of the washing operation, the operation of FIG. 18 is started. First, in step S110, the laundry control unit 310 acquires the detected position of the upper end of the support bar 551 from the position sensor 520. The washing control unit 310 determines the amount of clothes put in the storage tank 510 based on the acquired position of the upper end of the support bar 551.

続くステップS120において、制御部300のモータ制御部43は、ステップS110で判定された衣類の量に応じて、各工程におけるギア比を決定する。すなわち、モータ制御部43は、洗い工程及び濯ぎ工程における第1ギア比と、脱水工程における第2ギア比と、乾燥工程における第3ギア比と、を衣類の量に応じて調整して、各ギア比を決定する。   In subsequent step S120, motor control unit 43 of control unit 300 determines the gear ratio in each step in accordance with the amount of clothing determined in step S110. That is, the motor control unit 43 adjusts the first gear ratio in the washing process and the rinsing process, the second gear ratio in the dehydration process, and the third gear ratio in the drying process according to the amount of clothes, Determine the gear ratio.

続くステップS130において、洗濯制御部310は、洗い工程を実行する。洗い工程では、洗濯制御部310は、給水機構400を制御し、給水口410を開く。また、洗濯制御部310は、切替弁420を制御して、洗剤収容部430への第2給水経路422を開く。この結果、水は、洗剤収容部430に流入する。洗剤収容部430内の洗剤は、水に溶け込む。その後、洗剤を含有する水は、収容槽510に流入する。所定量の水が、洗剤収容部430を通じて、収容槽510に供給されると、洗濯制御部310は、循環ポンプ610を制御して、循環ポンプ610と収容槽510との間で水を循環させる。循環ポンプ610と収容槽510との間での水の循環の結果、給水機構400から送られた水の中の洗剤濃度が均一化される。また、洗濯制御部310は、回転ドラム530の回転を指示する指示信号をモータ制御部43に出力する。   In subsequent step S130, the laundry control unit 310 executes a washing process. In the washing process, the washing control unit 310 controls the water supply mechanism 400 and opens the water supply port 410. In addition, the laundry control unit 310 controls the switching valve 420 to open the second water supply path 422 to the detergent storage unit 430. As a result, water flows into the detergent container 430. The detergent in the detergent container 430 dissolves in water. Thereafter, the water containing the detergent flows into the storage tank 510. When a predetermined amount of water is supplied to the storage tank 510 through the detergent storage unit 430, the laundry control unit 310 controls the circulation pump 610 to circulate water between the circulation pump 610 and the storage tank 510. . As a result of the circulation of water between the circulation pump 610 and the storage tank 510, the detergent concentration in the water sent from the water supply mechanism 400 is made uniform. In addition, the laundry control unit 310 outputs an instruction signal for instructing the rotation of the rotary drum 530 to the motor control unit 43.

また、モータ制御部43は、洗濯制御部310からの指示信号に応じて、磁気CVTモータ1を制御し、ステップS120で決定された低速高トルクのギア比で磁気CVTモータ1(PPロータ20)を回転駆動して、回転ドラム530を回転させる。この結果、衣類は、回転ドラム530内で攪拌される。したがって、洗剤を含んだ水は、収容槽510内の衣類全体に均一に接触することとなる。   Further, the motor control unit 43 controls the magnetic CVT motor 1 in accordance with the instruction signal from the washing control unit 310, and the magnetic CVT motor 1 (PP rotor 20) with the low-speed high-torque gear ratio determined in step S120. Is rotated to rotate the rotating drum 530. As a result, the clothes are agitated in the rotating drum 530. Therefore, the water containing the detergent comes into uniform contact with the entire clothing in the storage tank 510.

所定の洗い終了条件が満たされると、洗濯制御部310は、洗い工程を終了し、続くステップS140において、洗濯制御部310は、濯ぎ工程を実行する。洗い工程が終了すると排水され濯ぎ工程に移行することになるが、洗い工程と濯ぎ工程との間に脱水工程を行ってもよい。   When the predetermined washing end condition is satisfied, the washing control unit 310 ends the washing process, and in the subsequent step S140, the washing control unit 310 executes the rinsing process. When the washing process is completed, the water is drained and the process proceeds to the rinsing process. A dehydration process may be performed between the washing process and the rinsing process.

濯ぎ工程では、洗濯制御部310は、切替弁420を制御して、収容槽510への第1給水経路421を開く。この結果、水は、洗剤収容部430に流入することなく、直接、収容槽510に流入する。また、洗濯制御部310は、回転ドラム530の回転を指示する指示信号をモータ制御部43に出力する。   In the rinsing process, the washing control unit 310 controls the switching valve 420 to open the first water supply path 421 to the storage tank 510. As a result, the water flows directly into the storage tank 510 without flowing into the detergent container 430. In addition, the laundry control unit 310 outputs an instruction signal for instructing the rotation of the rotary drum 530 to the motor control unit 43.

濯ぎ工程では、モータ制御部43は、洗濯制御部310からの指示信号に応じて、洗い工程(ステップS130)と同一のギア比で磁気CVTモータ1(PPロータ20)を回転駆動して、回転ドラム530を回転させる。この結果、衣類は、回転ドラム530内で攪拌される。したがって、洗剤を含まない水は、収容槽510内の衣類全体に均一に接触することとなる。これによって、衣類から洗剤が適切に取り除かれる。   In the rinsing process, the motor control unit 43 rotates and drives the magnetic CVT motor 1 (PP rotor 20) at the same gear ratio as that in the washing process (step S130) in response to an instruction signal from the washing control unit 310. The drum 530 is rotated. As a result, the clothes are agitated in the rotating drum 530. Therefore, the water not containing the detergent comes into uniform contact with the entire clothing in the storage tank 510. This properly removes the detergent from the garment.

所定の濯ぎ終了条件が満たされると、洗濯制御部310は、濯ぎ工程を終了し、続くステップS150において、洗濯制御部310は、脱水工程を実行する。脱水工程では、洗濯制御部310は、切替弁420を制御して、収容槽510への第1給水経路421を閉じる。この結果、水は、収容槽510に流入しなくなる。また、洗濯制御部310は、回転ドラム530の回転を指示する指示信号をモータ制御部43に出力する。   When the predetermined rinsing end condition is satisfied, the washing control unit 310 ends the rinsing process, and in the subsequent step S150, the washing control unit 310 executes the dehydration process. In the dehydration process, the washing control unit 310 controls the switching valve 420 to close the first water supply path 421 to the storage tank 510. As a result, water does not flow into the storage tank 510. In addition, the laundry control unit 310 outputs an instruction signal for instructing the rotation of the rotary drum 530 to the motor control unit 43.

また、モータ制御部43は、洗濯制御部310からの指示信号に応じて、磁気CVTモータ1を制御し、ステップS120で決定された高速低トルクのギア比で磁気CVTモータ1(PPロータ20)を回転駆動して、回転ドラム530を回転させる。この結果、衣類に含まれる水は、遠心力を利用して、衣類から適切に取り除かれて、衣類の乾燥が促進される。   Further, the motor control unit 43 controls the magnetic CVT motor 1 in accordance with the instruction signal from the washing control unit 310, and the magnetic CVT motor 1 (PP rotor 20) with the high speed and low torque gear ratio determined in step S120. Is rotated to rotate the rotating drum 530. As a result, the water contained in the garment is appropriately removed from the garment using centrifugal force, and the drying of the garment is promoted.

所定の脱水終了条件が満たされると、洗濯制御部310は、脱水工程を終了し、続くステップS160において、洗濯制御部310は、乾燥工程を実行する。乾燥工程では、洗濯制御部310は、送風ファン730及び熱交幹部720を制御して、収容槽510に乾燥空気を供給する。また、洗濯制御部310は、回転ドラム530の回転を指示する指示信号をモータ制御部43に出力する。   When the predetermined dehydration end condition is satisfied, the laundry control unit 310 ends the dehydration process, and in the subsequent step S160, the laundry control unit 310 executes the drying process. In the drying process, the washing control unit 310 controls the blower fan 730 and the heat exchanger 720 to supply dry air to the storage tank 510. In addition, the laundry control unit 310 outputs an instruction signal for instructing the rotation of the rotary drum 530 to the motor control unit 43.

また、モータ制御部43は、洗濯制御部310からの指示信号に応じて、磁気CVTモータ1を制御し、ステップS120で決定された中速中トルクのギア比で磁気CVTモータ1(PPロータ20)を回転駆動して、回転ドラム530を回転させる。この結果、衣類は、回転ドラム530内で攪拌される。したがって、乾燥空気は、収容槽510内の衣類全体に均一に接触することとなる。これによって、衣類が適切に乾燥される。   Further, the motor control unit 43 controls the magnetic CVT motor 1 in accordance with the instruction signal from the washing control unit 310, and the magnetic CVT motor 1 (PP rotor 20) with the gear ratio of medium to medium torque determined in step S120. ) Is rotated to rotate the rotating drum 530. As a result, the clothes are agitated in the rotating drum 530. Therefore, the dry air comes into uniform contact with the entire clothing in the storage tank 510. This ensures that the garment is properly dried.

所定の乾燥終了条件が満たされると、洗濯制御部310は、乾燥工程を終了する。また、洗濯制御部310は、回転ドラム530の停止を指示する指示信号をモータ制御部43に出力する。モータ制御部43は、洗濯制御部310からの指示信号に応じて、磁気CVTモータ1(PPロータ20)の回転を停止する。これによって、図18の動作が終了する。なお、脱水工程の終了後、乾燥工程に移行する前に、再度、濯ぎ工程を行ってもよい。すなわち、濯ぎ工程及び脱水工程を複数回繰り返してもよい。   When the predetermined drying end condition is satisfied, the laundry control unit 310 ends the drying process. In addition, the washing control unit 310 outputs an instruction signal that instructs the stop of the rotary drum 530 to the motor control unit 43. The motor control unit 43 stops the rotation of the magnetic CVT motor 1 (PP rotor 20) in response to an instruction signal from the washing control unit 310. As a result, the operation of FIG. 18 ends. In addition, you may perform a rinsing process again after the completion | finish of a spin-drying | dehydration process, before moving to a drying process. That is, the rinsing process and the dehydrating process may be repeated a plurality of times.

この第2実施形態では、回転ドラム530を回転させるモータとして、第1実施形態の磁気CVTモータ1を用いている。したがって、洗い工程及び濯ぎ工程で回転ドラム530を回転させる場合と、脱水工程で回転ドラム530を回転させる場合と、乾燥行程で回転ドラム530を回転させる場合において、それぞれ適切な回転速度およびトルクで回転ドラム530を回転させることが可能になっている。   In the second embodiment, the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment is used as a motor for rotating the rotary drum 530. Therefore, when rotating the rotating drum 530 in the washing process and the rinsing process, rotating the rotating drum 530 in the dehydration process, and rotating the rotating drum 530 in the drying process, rotate at an appropriate rotation speed and torque, respectively. The drum 530 can be rotated.

(その他)
(1)上記第2実施形態の洗濯機100は、乾燥機構700を備えている。代替的に、洗濯機100は、乾燥機構を備えていないものであってもよい。また、図17では回転ドラム530の回転軸が傾斜している洗濯機を示しているが、回転ドラム530の回転軸は水平であってもよいし、いわゆる縦型洗濯機のように回転ドラム530の回転軸が垂直であってもよい。
(Other)
(1) The washing machine 100 of the second embodiment includes a drying mechanism 700. Alternatively, the washing machine 100 may not include a drying mechanism. 17 shows a washing machine in which the rotation axis of the rotary drum 530 is inclined, the rotation axis of the rotary drum 530 may be horizontal, or the rotary drum 530 may be a so-called vertical washing machine. The rotation axis may be vertical.

(2)上記第2実施形態では、第1実施形態の磁気CVTモータ1を備える洗濯機100が例示されている。代替的に、磁気CVTモータ1を備える電車、又は電気自動車、又はハイブリッド車であってもよい。このような車両を駆動するモータでは、車両の発進時には低速高トルクの特性が必要とされ、車速が上昇するにつれて高速低トルクの特性が必要とされる。第1実施形態の磁気CVTモータ1を備えることにより、上述のような必要とされる特性を実現することができる。   (2) In the said 2nd Embodiment, the washing machine 100 provided with the magnetic CVT motor 1 of 1st Embodiment is illustrated. Alternatively, a train including the magnetic CVT motor 1, an electric vehicle, or a hybrid vehicle may be used. In such a motor for driving a vehicle, a low speed and high torque characteristic is required when the vehicle starts, and a high speed and low torque characteristic is required as the vehicle speed increases. By providing the magnetic CVT motor 1 of the first embodiment, the required characteristics as described above can be realized.

本開示のモータ装置は、低速高トルクから高速低トルクまで幅広いN−T特性を有するモータが必要な装置にとって有用である。   The motor device of the present disclosure is useful for a device that requires a motor having a wide range of NT characteristics from low speed and high torque to high speed and low torque.

1 磁気CVTモータ
10 ステータ
11 スロット
20 PPロータ
21 磁性体
30 PMロータ
31 永久磁石
41 直流電源
42 6相インバータ
43 モータ制御部
100 洗濯機
300 制御部
310 洗濯制御部
520 位置センサ
530 回転ドラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic CVT motor 10 Stator 11 Slot 20 PP rotor 21 Magnetic body 30 PM rotor 31 Permanent magnet 41 DC power supply 42 6 phase inverter 43 Motor control part 100 Washing machine 300 Control part 310 Washing control part 520 Position sensor 530 Rotating drum

Claims (10)

モータと、
3相交流電圧及び6相交流電圧が重畳された重畳交流電圧を出力する出力部と、
を備え、
前記モータは、
前記3相交流電圧及び前記6相交流電圧のうち一方の第1交流電圧に由来する第1回転磁界と、前記3相交流電圧及び前記6相交流電圧のうち他方の第2交流電圧に由来する第2回転磁界と、を発生させるステータと、
前記モータの回転軸周りに配置された複数の磁性体を有し、前記ステータの内側で回転自在に支持された第1ロータと、
前記回転軸周りに配置された複数の磁石を有し、前記第1ロータの内側で回転自在に支持された第2ロータと、
を含み、
前記第2回転磁界は、前記第2ロータを選択的に回転させ、
前記第1ロータ及び前記第2ロータは、前記第1回転磁界と磁気的に結合する次数の結合磁界を発生させる、
モータ装置。
A motor,
An output unit that outputs a superimposed alternating voltage in which a three-phase alternating voltage and a six-phase alternating voltage are superimposed;
With
The motor is
A first rotating magnetic field derived from one first alternating voltage of the three-phase alternating voltage and the six-phase alternating voltage, and a second alternating voltage derived from the other of the three-phase alternating voltage and the six-phase alternating voltage. A stator for generating a second rotating magnetic field;
A first rotor having a plurality of magnetic bodies arranged around a rotation axis of the motor and rotatably supported inside the stator;
A second rotor having a plurality of magnets arranged around the rotation axis and rotatably supported inside the first rotor;
Including
The second rotating magnetic field selectively rotates the second rotor;
The first rotor and the second rotor generate a coupled magnetic field of an order that is magnetically coupled to the first rotating magnetic field;
Motor device.
前記ステータは、前記重畳交流電圧が印加されるコイル部と、前記回転軸周りに形成され、前記コイル部を収容するスロット数Ns(Nsは6の倍数)のスロットと、を有し、
前記第1ロータは、極数Np(Npは2以上の整数)となる前記複数の磁性体を有し、
前記第2ロータは、極対数Nm(Nmは正の整数)となる前記複数の磁石を有し、
前記極対数Nm及び前記極数Npは、前記スロット数Nsの下で、前記結合磁界が発生する値に設定され、
前記極対数Nmは、前記スロット数Nsの下で、前記第2回転磁界が前記第2ロータを選択的に回転させる値に設定される、
請求項1に記載のモータ装置。
The stator includes a coil portion to which the superimposed alternating voltage is applied, and a slot having a number of slots Ns (Ns is a multiple of 6) formed around the rotating shaft and accommodating the coil portion,
The first rotor has the plurality of magnetic bodies having a pole number Np (Np is an integer of 2 or more),
The second rotor includes the magnets having a pole pair number Nm (Nm is a positive integer),
The number of pole pairs Nm and the number of poles Np are set to values at which the coupling magnetic field is generated under the number of slots Ns.
The pole pair number Nm is set to a value that causes the second rotating magnetic field to selectively rotate the second rotor under the slot number Ns.
The motor device according to claim 1.
前記第1交流電圧は、前記6相交流電圧であり、
前記第2交流電圧は、前記3相交流電圧である、
請求項2に記載のモータ装置。
The first alternating voltage is the six-phase alternating voltage,
The second AC voltage is the three-phase AC voltage.
The motor device according to claim 2.
Ns/6=Np±Nmであり、
Ns/3=Nmである、
請求項3に記載のモータ装置。
Ns / 6 = Np ± Nm,
Ns / 3 = Nm,
The motor device according to claim 3.
前記複数の磁性体は、前記第1ロータにおいて前記回転軸周りに等間隔で配置され、かつ、第1磁性体と、前記第1磁性体に隣接する第2磁性体と、を含み、
前記第1磁性体は、前記回転軸から放射状に延びる面で規定される第1側面と、前記回転軸から放射状に延びる面で規定される、前記第1側面と反対側の第2側面とを有し、
前記第2磁性体は、前記回転軸から放射状に延びる面で規定される、前記第2側面に対向する第3側面を有し、
前記第1側面と前記回転軸と前記第2側面とで形成される中心角と、前記第2側面と前記回転軸と前記第3側面とで形成される中心角とは、等しい、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ装置。
The plurality of magnetic bodies include a first magnetic body and a second magnetic body adjacent to the first magnetic body, arranged at equal intervals around the rotation axis in the first rotor,
The first magnetic body includes a first side surface defined by a surface extending radially from the rotation axis, and a second side surface defined by a surface extending radially from the rotation axis and opposite to the first side surface. Have
The second magnetic body has a third side surface opposed to the second side surface, which is defined by a surface extending radially from the rotation axis,
A central angle formed by the first side surface, the rotation shaft, and the second side surface is equal to a central angle formed by the second side surface, the rotation shaft, and the third side surface.
The motor apparatus of any one of Claims 1-4.
前記コイル部は、互いに結線された第1相コイル部と、第2相コイル部と、第3相コイル部と、第4相コイル部と、第5相コイル部と、第6相コイル部と、を含み、
前記出力部は、前記重畳交流電圧として、位相が順に120度ずつシフトされた3相交流電圧Vu,Vv,Vwと、位相が順に60度ずつシフトされた6相交流電圧Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vfとが重畳された電圧を出力し、
前記第1相コイル部には、前記3相交流電圧Vuと前記6相交流電圧Vaとが重畳された電圧が印加され、
前記第2相コイル部には、前記3相交流電圧Vvと前記6相交流電圧Vbとが重畳された電圧が印加され、
前記第3相コイル部には、前記3相交流電圧Vwと前記6相交流電圧Vcとが重畳された電圧が印加され、
前記第4相コイル部には、前記3相交流電圧Vuと前記6相交流電圧Vdとが重畳された電圧が印加され、
前記第5相コイル部には、前記3相交流電圧Vvと前記6相交流電圧Veとが重畳された電圧が印加され、
前記第6相コイル部には、前記3相交流電圧Vwと前記6相交流電圧Vfとが重畳された電圧が印加される、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のモータ装置。
The coil section includes a first phase coil section, a second phase coil section, a third phase coil section, a fourth phase coil section, a fifth phase coil section, and a sixth phase coil section that are connected to each other. Including,
The output unit includes, as the superimposed AC voltage, three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw whose phases are sequentially shifted by 120 degrees, and six-phase AC voltages Va, Vb, Vc whose phases are sequentially shifted by 60 degrees. A voltage with Vd, Ve, Vf superimposed is output,
A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vu and the six-phase AC voltage Va is applied to the first phase coil unit,
A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vv and the six-phase AC voltage Vb is applied to the second phase coil portion,
A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vc is applied to the third-phase coil unit,
A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vu and the six-phase AC voltage Vd is applied to the fourth phase coil unit,
A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vv and the six-phase AC voltage Ve is applied to the fifth phase coil portion,
A voltage obtained by superimposing the three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vf is applied to the sixth phase coil portion.
The motor apparatus of any one of Claims 1-5.
前記出力部は、
前記第1相コイル部〜前記第6相コイル部にそれぞれ接続され、かつ、直流電源に互いに並列に接続された第1相スイッチング素子〜第6相スイッチング素子を有する6相インバータと、
前記第1相スイッチング素子〜前記第6相スイッチング素子をPWM制御して、前記重畳交流電圧を生成させるインバータ制御部と、
を含む、
請求項6に記載のモータ装置。
The output unit is
A six-phase inverter having a first phase switching element to a sixth phase switching element connected to the first phase coil unit to the sixth phase coil unit and connected in parallel to a DC power source;
An inverter control unit that PWM-controls the first to sixth switching elements to generate the superimposed AC voltage;
including,
The motor device according to claim 6.
前記回転軸と一致する位置に配置され、前記第1ロータに接続されて前記第1ロータの回転を外部に伝達する伝達シャフトをさらに備える、
請求項1〜7のいずれか1項に記載のモータ装置。
A transmission shaft disposed at a position coinciding with the rotation axis and connected to the first rotor to transmit the rotation of the first rotor to the outside;
The motor apparatus of any one of Claims 1-7.
請求項8に記載のモータ装置と、
衣類が収容される回転ドラムと、
を備え、
前記伝達シャフトは、前記回転ドラムに接続され、
前記出力部は、
前記衣類を洗う洗い工程と、前記衣類を濯ぐ濯ぎ工程と、前記衣類を脱水する脱水工程と、を実行する洗濯制御部と、
前記第1交流電圧の周波数を変化させて、前記洗い工程及び前記濯ぎ工程では、前記第1ロータの回転速度を第1回転速度に制御し、前記脱水工程では、前記第1ロータの回転速度を前記第1回転速度より高い第2回転速度に制御する周波数制御部と、
を含む、
洗濯機。
A motor device according to claim 8;
A rotating drum in which clothing is housed;
With
The transmission shaft is connected to the rotating drum;
The output unit is
A washing control unit that performs a washing step of washing the clothing, a rinsing step of rinsing the clothing, and a dehydration step of dehydrating the clothing;
By changing the frequency of the first AC voltage, the rotational speed of the first rotor is controlled to the first rotational speed in the washing step and the rinsing step, and the rotational speed of the first rotor is controlled in the dehydration step. A frequency control unit for controlling to a second rotation speed higher than the first rotation speed;
including,
Washing machine.
前記洗濯制御部は、前記回転ドラムに収容されている前記衣類の量を判定し、
前記周波数制御部は、前記判定された前記衣類の量に応じて、前記第1ロータの回転速度を調整する、
請求項9に記載の洗濯機。
The washing control unit determines an amount of the clothes accommodated in the rotating drum;
The frequency control unit adjusts the rotation speed of the first rotor according to the determined amount of the clothing,
The washing machine according to claim 9.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108199639A (en) * 2018-01-31 2018-06-22 福州大学 Six phases and three-phase double winding suspension complementary type bearing-free flux electric machine driving method
CN108199640A (en) * 2018-01-31 2018-06-22 福州大学 Six phase of phase-lacking fault-tolerant type and three-phase double winding suspension shaftless hold flux electric machine driving method
WO2019022100A1 (en) * 2017-07-26 2019-01-31 パナソニック株式会社 Rotary electric machine
CN110541271A (en) * 2018-05-29 2019-12-06 大宇电子株式会社 Washing machine and driving device thereof
WO2023068491A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-27 삼성전자주식회사 Washing machine and washing machine control method

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62240095A (en) * 1986-04-11 1987-10-20 三洋電機株式会社 Washing machine
JP2002125394A (en) * 2000-08-07 2002-04-26 Nissan Motor Co Ltd Controller of dynamo-electric machine
JP2004072978A (en) * 2002-08-09 2004-03-04 Equos Research Co Ltd Electric motor
JP2004215336A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Nissan Motor Co Ltd Power module cooling structure of inverter unit
JP2004336915A (en) * 2003-05-08 2004-11-25 Nissan Motor Co Ltd Magnetic circuit control device of double shaft multilayer motor
JP2009189537A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Panasonic Corp Washing machine
JP2010106940A (en) * 2008-10-29 2010-05-13 Osaka Univ Magnetic wave gear device and magnetic transmission reduction gear
JP2010223340A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Hitachi Metals Ltd Magnetic gear and method of manufacturing the same
JP2013208015A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Katsuhiro Hirata Magnetic function apparatus
JP2014017943A (en) * 2012-07-06 2014-01-30 Denso Corp Rotating electrical machine
JP2014163431A (en) * 2013-02-22 2014-09-08 Ihi Corp Magnetic wave gear device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62240095A (en) * 1986-04-11 1987-10-20 三洋電機株式会社 Washing machine
JP2002125394A (en) * 2000-08-07 2002-04-26 Nissan Motor Co Ltd Controller of dynamo-electric machine
JP2004072978A (en) * 2002-08-09 2004-03-04 Equos Research Co Ltd Electric motor
JP2004215336A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Nissan Motor Co Ltd Power module cooling structure of inverter unit
JP2004336915A (en) * 2003-05-08 2004-11-25 Nissan Motor Co Ltd Magnetic circuit control device of double shaft multilayer motor
JP2009189537A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Panasonic Corp Washing machine
JP2010106940A (en) * 2008-10-29 2010-05-13 Osaka Univ Magnetic wave gear device and magnetic transmission reduction gear
JP2010223340A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Hitachi Metals Ltd Magnetic gear and method of manufacturing the same
JP2013208015A (en) * 2012-03-29 2013-10-07 Katsuhiro Hirata Magnetic function apparatus
JP2014017943A (en) * 2012-07-06 2014-01-30 Denso Corp Rotating electrical machine
JP2014163431A (en) * 2013-02-22 2014-09-08 Ihi Corp Magnetic wave gear device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019022100A1 (en) * 2017-07-26 2019-01-31 パナソニック株式会社 Rotary electric machine
JPWO2019022100A1 (en) * 2017-07-26 2020-05-28 パナソニック株式会社 Rotating electric machine
JP7123931B2 (en) 2017-07-26 2022-08-23 パナソニックホールディングス株式会社 Rotating electric machine
CN108199639A (en) * 2018-01-31 2018-06-22 福州大学 Six phases and three-phase double winding suspension complementary type bearing-free flux electric machine driving method
CN108199640A (en) * 2018-01-31 2018-06-22 福州大学 Six phase of phase-lacking fault-tolerant type and three-phase double winding suspension shaftless hold flux electric machine driving method
CN108199639B (en) * 2018-01-31 2019-12-31 福州大学 Six-phase and three-phase double-winding suspension complementary type bearingless flux motor driving method
CN108199640B (en) * 2018-01-31 2019-12-31 福州大学 Driving method of open-phase fault-tolerant six-phase and three-phase double-winding suspension bearingless flux motor
CN110541271A (en) * 2018-05-29 2019-12-06 大宇电子株式会社 Washing machine and driving device thereof
WO2023068491A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-27 삼성전자주식회사 Washing machine and washing machine control method

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