JP5295832B2 - 永久磁石モータ、モータ制御システム、及び、洗濯機 - Google Patents

Description

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

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

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

また、この種の永久磁石モータでは、回転子コアの磁石保持部うち磁石挿入孔と固定子との間に介在する部分の周方向の両端部、即ち、永久磁石の磁束が通り易い磁路が形成される部分に、磁石挿入孔に連通して固定子側に開口した開口部を設け、これにより、永久磁石の磁束漏れを低減するようにしたものが考えられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２８０１９５号公報 特開２００６−１５７９９６号公報

上記した特許文献２のような構成では、磁石挿入孔に挿入された永久磁石は、固定子側の面のうち周方向の両端部が、開口部を介して固定子側に露出した状態となる。そして、このような構成において、固定子からの電機子反作用による外部磁界を永久磁石に作用させた場合、永久磁石の周方向の中央部においては、当該外部磁界が、磁石保持部のうち磁石挿入孔と固定子との間に介在する部分を介して永久磁石に間接的に作用する。しかしながら、永久磁石の周方向の両端部においては、当該外部磁界が、固定子側に開口する開口部を介して永久磁石に直接的に作用してしまう。そのため、固定子からの電機子反作用による外部磁界が永久磁石に不均一に作用するようになり、永久磁石に作用する実効的な磁束量が少なくなることから、永久磁石の磁束量の調整範囲が小さくなってしまう。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電機子反作用による外部磁界によって永久磁石の磁束量を調整するものにおいて、永久磁石の磁束漏れを低減しつつ当該永久磁石に作用する実効的な磁束量を多くすることができ、永久磁石の磁束量の調整範囲を大きくすることができる永久磁石モータ、当該永久磁石モータを備えたモータ制御システム、及び、当該モータ制御システムを備えた洗濯機を提供することにある。

本発明の永久磁石モータは、固定子と、軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、保磁力が異なる複数種類の永久磁石と、前記回転子コアのヨーク部に設けられ、前記永久磁石が１つずつ配置されることによって、１つあたり１磁極を形成する複数の磁石保持部とを備え、前記磁石保持部は、軸方向に形成された磁石挿入孔と、周方向の両端部に形成された開口部とを有し、前記永久磁石は、前記磁石挿入孔に挿入された状態で、周方向の両端面が前記開口部を介して露出した状態となっており、前記磁石挿入孔に挿入された前記永久磁石は、前記固定子側の面が前記磁石保持部の先端部によって覆われた状態となっていることに特徴を有している。

本発明のモータ制御システムは、請求項１ないし請求項８の何れかに記載の永久磁石モータと、この永久磁石モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を切り換えるように構成したことに特徴を有している。

本発明の洗濯機は、請求項９記載のモータ制御システムを備え、前記モータ制御システムの前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を運転行程ごとに切り換えるように構成したことに特徴を有している。

本発明の永久磁石モータによれば、永久磁石の磁束漏れを低減しつつ当該永久磁石に作用する実効的な磁束量を多くすることができ、永久磁石の磁束量の調整範囲を大きくすることができる。

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

本発明の第１の実施形態を示すものであり、永久磁石モータの全体構成を概略的に示す斜視図 固定子の構成を概略的に示す斜視図 回転子の構成を概略的に示す斜視図 磁石保持部及びその周辺を拡大して示す斜視図 磁石保持部及びその周辺を拡大して示す断面図 ドラム式洗濯乾燥機の内部構成を概略的に示す縦断側面図 ドラム式洗濯乾燥機の電気的構成を概略的に示すブロック図 本発明の第２の実施形態に係る図４相当図 図５相当図 本発明の第３の実施形態に係る図４相当図 図８相当図 従来構成を示す図５相当図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図７を参照しながら説明する。図１は、永久磁石モータ１（アウタロータ型ブラシレスモータ）の全体構成を概略的に示す斜視図である。永久磁石モータ１は、固定子２と、これの外周において当該固定子２に対して回転可能に設けた回転子３とから構成されている。

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

回転子３は、図３にも示すように、フレーム７と回転子コア８と複数の永久磁石９とを図示しないモールド樹脂によって一体化した構成となっている。フレーム７は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することによって扁平な有底円筒状に形成したもので、円形の主板部７ａと、この主板部７ａの外周部から段部７ｂを経て起立する環状の周側壁７ｃとを有する。主板部７ａの中心部には、回転軸２６（図６参照）を取り付けるための軸取付部１０が設けられており、この軸取付部１０と段部７ｂとの間には、複数の通風孔１１及びリブ１２が軸取付部１０を中心に放射状に形成されている。

回転子コア８は、全体としてほぼ環状に構成されており、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層し且つかしめることによって構成したものである。この回転子コア８は、フレーム７の周側壁７ｃの内周部に配置されている。

回転子コア８は、当該回転子コア８の円環状部分を構成するヨーク部１３（図４参照）と、このヨーク部１３の内周側に円弧状に突出する複数の磁石保持部１４（図４参照）とを有する。これら磁石保持部１４は、当該磁石保持部１４に１つずつ配置される永久磁石９によって磁極が形成される部分である。即ち、１つの磁石保持部１４あたり１磁極が形成される。これら磁石保持部１４は、周方向に長い矩形状の磁石挿入孔１５（図４参照）と、当該磁石挿入孔１５の周方向両側部にて開口する軸方向に長い矩形状の開口部１６（図４参照）とを有している。

磁石挿入孔１５は、磁石保持部１４の中央部において回転子コア８の軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通して形成されている。この磁石挿入孔１５は、回転子コア８において、永久磁石モータ１（回転子コア８）の周方向に沿って環状に並んで配置された構成となっている。また、磁石挿入孔１５は、その短辺方向（永久磁石モータ１の径方向）の寸法が２．１ｍｍ、長辺方向（永久磁石モータ１の周方向）の寸法が１２．０ｍｍ、深さ方向（永久磁石モータ１の軸方向）の寸法が１９．０ｍｍとなっている。なお、磁石挿入孔１５の各方向の寸法は、適宜変更して設定することができる。開口部１６は、磁石保持部１４の周方向の両端部において磁石挿入孔１５に連通して形成されている。

永久磁石９は、全体として矩形平板状をなしており、上記した複数の磁石挿入孔１５内にそれぞれ挿入されている。磁石挿入孔１５内に挿入された永久磁石９は、その表面のうち固定子２側のほぼ全面及びヨーク部１３側のほぼ全面が、磁石挿入孔１５の内面のうち固定子２側のほぼ全域及びヨーク部１３側のほぼ全域に接触して保持された状態となる。これら永久磁石９は、この場合、保磁力が大きい高保磁力永久磁石であるネオジム磁石９ａと、保磁力が小さい低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石９ｂ（サマリウム・コバルト磁石）とから構成されている。即ち、永久磁石９ａ，９ｂは、各々希土類磁石であるネオジム磁石，サマコバ磁石で構成されている。なお、図１及び図３にて、白抜きで示す永久磁石がネオジム磁石９ａであり、黒塗りで示す永久磁石がサマコバ磁石９ｂである。

この場合、ネオジム磁石９ａの保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、サマコバ磁石９ｂの保磁力は約２００〜５００ｋＡ／ｍであり、保磁力が１．８〜４．５倍程度異なっている。即ち、永久磁石９は保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成され、これら永久磁石９ａ，９ｂは、回転子コア８内部においてほぼ環状に、且つ、１つの磁石保持部１４（磁石挿入孔１５）に対して１つずつ、交互に配置されている。

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

また、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｂは、それぞれ１種類の永久磁石で１磁極を形成しており、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向（永久磁石モータ１の外周部から固定子２と回転子３間の空隙に向かう方向）に沿うように配設されている。このように２種類の永久磁石９ａ，９ｂを交互に、且つ、その磁化方向が径方向に沿うように配置することによって、隣どうしに配置された永久磁石９ａ，９ｂが互いに反対方向に磁極を有する状態（一方のＮ極が内側、他方のＮ極が外側となる状態）となり、これらネオジム磁石９ａとサマコバ磁石９ｂとの間に、例えば矢印Ｂ（図３参照）で示す方向に磁気経路（磁束）が生ずる。なお、図３にて破線で示す矢印は、回転子コア８のヨーク部１３を経由する磁束である。

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

次に、上記した回転子コア８の構成について図４及び図５を参照しながら詳細に説明する。図４は、回転子コア８の磁石保持部１４及びその周辺を拡大して示す斜視図、図５は、回転子コア８の磁石保持部１４及びその周辺を拡大して示す断面図（図４中、手前側の積層端の第２の鋼板８ｂを除去した状態を示す図）である。

回転子コア８は、形状が異なる第１の鋼板８ａと第２の鋼板８ｂとを積層し且つかしめることによって構成されている。第１の鋼板８ａは、ヨーク部１３を形成する鋼板片１３ａと、磁石保持部１４の先端部１７（磁石保持部１４のうち磁石挿入孔１５と固定子２との間に介在する部分）を形成する鋼板片１７ａとからなる。図５にも示すように、この鋼板片１７ａは、固定子２側の部分（回転子コア８の内周部を構成する部分）が円弧状に形成され、ヨーク部１３側の部分（磁石挿入孔１５のうち固定子２側の内面を構成する部分）が直線状に形成されている。この場合、鋼板片１７ａは、鋼板片１３ａから完全に分離された独立の鋼板片となっている。

一方、第２の鋼板８ｂは、ヨーク部１３を形成する鋼板片部１３ｂと、磁石保持部１４の先端部１７を形成する鋼板片部１７ｂとからなる。この場合、鋼板片部１３ｂと鋼板片部１７ｂは、これら鋼板片部１３ｂと鋼板片部１７ｂの周方向両端部とをつなぐブリッジ部１８を介して一体的に形成されている。

回転子コア８は、第１の鋼板８ａを複数枚積層することによって積層体８ｄ（図４参照）を形成し、さらに、この積層体８ｄの積層方向（回転子コア８の軸方向）の両端部にそれぞれ第２の鋼板８ｂを積層することによって形成されている。即ち、ヨーク部１３は、積層された複数枚の鋼板片１３ａと、その積層方向の両端部にそれぞれ積層された２枚の鋼板片部１３ｂとから構成されている。また、磁石保持部１４の先端部１７は、積層された複数枚の鋼板片１７ａと、その積層方向の両端部にそれぞれ積層された２枚の鋼板片部１７ｂとから構成されている。

そして、ヨーク部１３と磁石保持部１４の先端部１７とが、軸方向の両端部にてブリッジ部１８のみを介して連結され、軸方向の両端部を残してヨーク部１３と先端部１７とが分離した構成となっている。なお、第２の鋼板８ｂのブリッジ部１８は、回転子コア８の周方向においては、磁石挿入孔１５の周方向の両端部を構成し、回転子コア８の軸方向においては、開口部１６の軸方向の両端部を構成する。

このように構成された回転子コア８の磁石保持部１４において、永久磁石９（ネオジム磁石９ａ，サマコバ磁石９ｂ）は、磁石挿入孔１５に挿入された状態で、周方向の両端面が、開口部１６を介して固定子２と回転子３との間の空隙に露出した状態となる。また、磁石挿入孔１５に挿入された永久磁石９が固定子２側に対向する部分（この場合、永久磁石９の固定子２側の面）と、その部分に磁石挿入孔１５が接する部分（この場合、積層された複数枚の鋼板片１７ａのヨーク部１３側の部分によって形成される面であって、磁石挿入孔１５のうち固定子２側の内面）とは、それぞれ平面状に形成されている。
このような構成によれば、磁石挿入孔１５に挿入された永久磁石９は、その固定子２側のほぼ全面が、磁石保持部１４の先端部１７によって覆われた状態となる。

なお、図１２に示すように、従来の一般的な回転子１０１の磁石挿入孔では、当該磁石挿入孔の周方向両端部に、ヨーク部側に突出する突起部１０２が形成されている。このような構成では、突起部１０２部分に永久磁石９の磁束が通り易い磁路が形成され、永久磁石９の磁束漏れが生じてしまうとともに、当該突起部１０２部分に外部磁界が集中し易くなってしまう。そのため、本実施形態では、磁石挿入孔１５の周方向の両端部において、このような突起部が除去された構成となっている。

また、磁石保持部１４間にてヨーク部１３の内周側に突出する突部１９（図５参照）は、従来構成における突部１０３（図１２参照）よりも、その突出量が少なく形成されている。これにより、磁石挿入孔１５に挿入された永久磁石９の周方向の両端面が、開口部１６のほぼ全域を介して、固定子２と回転子３との間の空隙に広く開放されるようになっている。

次に、上記のように構成された永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機２１の構成について説明する。図６は、ドラム式洗濯乾燥機２１の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。
ドラム式洗濯乾燥機２１の外殻を形成する外箱２２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口２３を有しており、この洗濯物出入口２３は、ドア２４によって開閉されるようになっている。外箱２２の内部には、背面が閉塞された有底円筒状の水槽２５が配置されており、この水槽２５の背面中央部には上述の永久磁石モータ１（固定子２）がねじ止めによって固着されている。この永久磁石モータ１の回転軸２６は、後端部（図６では右側の端部）が永久磁石モータ１（回転子３）の軸取付部１０に固定されており、前端部（図６では左側の端部）が水槽２５内に突出している。回転軸２６の前端部には、背面が閉塞された有底円筒状のドラム２７が水槽２５に対して同軸状となるように固定されており、このドラム２７は、永久磁石モータ１の駆動によって回転子３及び回転軸２６と一体的に回転する。なお、ドラム２７には、空気及び水を流通可能な複数の流通孔２８と、ドラム２７内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行うための複数のバッフル２９が設けられている。

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

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

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

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

また、永久磁石モータ１において永久磁石９に対向する部分には、当該永久磁石９の磁気を検出する磁気センサ４３（図７参照）が配置されている。この磁気センサ４３は、固定子２側に取り付けられた回路基板（図示せず）に実装されている。図７に示すように、制御回路部４２は、この磁気センサ４３からの検出信号に基づいて回転子３の回転位置を演算する。そして、この演算結果に応じたゲート駆動信号Ｇによって、６個のＩＧＢＴ４４ａ（図７では２個のみ図示）を三相ブリッジ接続してなるインバータ回路４４を駆動し、これにより、固定子巻線５の通電を制御しながら回転子３を回転させるようになっている。この制御回路部４２は、永久磁石モータ１とともに本発明のモータ制御システム４５を構成する。

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

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

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

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

以上に説明したように本実施形態によれば、回転子３は、磁石挿入孔１５に挿入された永久磁石９の周方向の両端面が、開口部１６を介して固定子２と回転子３との間の空隙に露出した状態となっている。従って、このような構成の回転子３を備えた永久磁石モータ１においては、固定子２からの電機子反作用による外部磁界が、磁石保持部１４の先端部１７を介して、永久磁石９の固定子２側の全面から均一に、しかも、永久磁石９の周方向の両端面側に殆ど漏れることなく作用するようになる。これにより、永久磁石９の磁束漏れを低減しつつ当該永久磁石９に作用する実効的な磁束量を多くすることができ、永久磁石９の磁束量の調整範囲を大きくすることができる。

また、永久磁石モータ１は、磁石保持部１４において、永久磁石９が固定子２側に対向する部分（永久磁石９の固定子２側の面）と、その部分に磁石挿入孔１５が接する部分（磁石挿入孔１５のうち固定子２側の内面）とがそれぞれ平面状に形成されている。ここで、磁石挿入孔１５の内面が段付きになっていたり突起が形成されていたりすると、その部分における磁石挿入孔１５の間隔（ヨーク部１３と先端部１７との間の距離）が短くなり、当該部分の磁気抵抗が小さくなる。そのため、固定子２（固定子巻線５）からの電機子反作用による外部磁界が、このような磁気抵抗が小さい部分に集中するようになる。従って、外部磁界を永久磁石９に均一に効率良く作用させることができず、磁化状態を調整し難くなる。本実施形態によれば、磁石挿入孔１５の内面が平坦となり、しかも、永久磁石９に均一に接触するようになることから、外部磁界を永久磁石９の一部に集中させることなく均一に効率良く作用させることができ、磁化状態の調整をし易くすることができる。

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

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

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

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

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図８及び図９を参照しながら説明する。なお、上述した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。本実施形態は、磁石保持部５１において、永久磁石９が固定子２側に対向する部分の周方向幅と、その部分に磁石挿入孔５２が接する部分の周方向幅とが同一となるように形成されている点が上述の第１の実施形態とは異なる。

即ち、回転子コア８を構成する第１の鋼板８ａは、鋼板片１３ａと、上述の鋼板片１７ａに代わる鋼板片５３ａとからなる。図９にも示すように、この鋼板片５３ａは、固定子２側の部分（回転子コア８の内周部を構成する部分）が円弧状に形成され、ヨーク部１３側の部分（磁石挿入孔５２のうち固定子２側の内面を構成する部分）が直線状に形成されている。さらに、鋼板片５３ａは、その周方向両端部が切り落とされ、その周方向幅が磁石挿入孔５２の周方向幅とほぼ同一となるように形成されている。そして、本実施形態の磁石保持部５１の先端部５３（磁石保持部５１のうち磁石挿入孔５２と固定子２との間に介在する部分）は、積層された複数枚の鋼板片５３ａと、その積層方向の両端部にそれぞれ積層された２枚の鋼板片部１７ｂとから構成されている。

このように構成された回転子コア８の磁石保持部５１において、永久磁石９は、磁石挿入孔５２に挿入された状態で、周方向の両端面が、開口部５４を介して固定子２と回転子３との間の空隙に露出した状態となる。また、磁石挿入孔５２に挿入された永久磁石９が固定子２側に対向する部分（この場合、永久磁石９の固定子２側の面）の周方向幅と、その部分に磁石挿入孔５２が接する部分（この場合、積層された複数枚の鋼板片５３ａのヨーク部１３側の部分によって形成される面であって、磁石挿入孔５２のうち固定子２側の内面）の周方向幅とは、ほぼ同一となるように形成されている。

本実施形態によれば、磁石挿入孔５２に挿入された永久磁石９は、その固定子２側のほぼ全面が、磁石保持部５１の先端部５３によって覆われた状態となる。また、永久磁石９の周方向の両端部において、ヨーク部１３側に突出する突起部が除去された構成となっているとともに、磁石保持部５１間の突部５５の突出量が低く形成された構成となっている。しかも、磁石保持部５１の先端部５３のうち軸方向の両端部を残す部分（複数の鋼板片５３ａによって形成された部分）の周方向幅が永久磁石９の周方向幅とほぼ同一となっていることから、磁石保持部の先端部の周方向幅が永久磁石９の周方向幅よりも大きくなっている構成に比べ、磁束漏れが一層防止されるようになっている。

従って、固定子２からの電機子反作用による外部磁界が、磁石保持部５１の先端部５３を介して、永久磁石９の固定子２側の全面から均一に、しかも、永久磁石９の周方向の両端面側に殆ど漏れることなく作用するようになる。これにより、永久磁石９の磁束漏れを低減しつつ当該永久磁石９に作用する実効的な磁束量を多くすることができ、永久磁石９の磁束量の調整範囲を大きくすることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図１０及び図１１を参照しながら説明する。上述の各実施形態では、磁石保持部１４，５１の周方向の両端部に開口部１６，５４が形成された構成を示した。本実施形態は、磁石保持部６１，７１の周方向両端部に開口部を有しない構成となっている。

即ち、図１０に示す磁石保持部６１は、上述の第１の実施形態にて示した磁石保持部１４においてブリッジ部１８を除去した構成となっている。従って、磁石保持部６１の周方向両端部には、上述の開口部１６（図４参照）に代わり、回転子コア８の軸方向の全長にわたってスリット状に開放した開放部６２が形成されている。

また、図１１に示す磁石保持部７１は、上述の第２の実施形態にて示した磁石保持部５１においてブリッジ部１８を除去した構成となっている。従って、磁石保持部７１の周方向両端部には、上述の開口部５４（図８参照）に代わり、回転子コア８の軸方向の全長にわたってスリット状に開放した開放部７２が形成されている。

なお、図１０及び図１１に示す構成は、例えば、磁石保持部６１，７１の磁石挿入孔（図示しないが、上述の第１の実施形態，第２の実施形態にて示した磁石挿入孔１５，５２に相当する挿入孔）に永久磁石９を挿入し、回転子コア８と永久磁石９とをモールド樹脂によって固定した後、ブリッジ部１８をレーザー等で切断することによって実現することができる。

このように構成された磁石保持部６１，７１において、永久磁石９は、その周方向の両端面が、開放部６２，７２を介して固定子２と回転子３との間の空隙に露出した状態となる。また、永久磁石９は、回転子コア８のヨーク部１３に、１磁極あたり１種類となるように固定配置された状態となる。また、磁石保持部６１，７１の先端部６３，７３（分離コア部に相当）は、回転子コア８のヨーク部１３から完全に分離されるとともに、永久磁石９が固定子２側に対向する面に固定配置された状態となる。

本実施形態によれば、永久磁石９は、その固定子２側のほぼ全面が、磁石保持部６１，７１の先端部６３，７３によって覆われた状態となる。従って、固定子２からの電機子反作用による外部磁界が、磁石保持部６１，７１の先端部６３，７３を介して、永久磁石９の固定子２側の全面から均一に、しかも、永久磁石９の周方向の両端面側に殆ど漏れることなく作用するようになる。これにより、永久磁石９の磁束漏れを低減しつつ当該永久磁石９に作用する実効的な磁束量を多くすることができ、永久磁石９の磁束量の調整範囲を大きくすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の各実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
第１の実施形態及び第２の実施形態に示した開口部１６，５４を、少なくとも、保磁力が相対的に小さい永久磁石が配置される磁石保持部１４，５１に形成し、保磁力が相対的に大きい永久磁石が配置される磁石保持部には形成しない構成としてもよい。また、第３の実施形態に示した開放部６２，７２を、少なくとも、保磁力が相対的に小さい永久磁石が配置される磁石保持部６１，７１に形成し、保磁力が相対的に大きい永久磁石が配置される磁石保持部には形成しない構成としてもよい。

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

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

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

永久磁石９の磁束量を調整する手段としては、インバータ回路４４によって固定子巻線５の通電を制御する構成に限られるものではなく、例えば、固定子巻線５とは別の巻線を設け、この巻線の通電を制御する構成としてもよい。

本発明は、４８極／３６スロット構成のモータに限らず、４極／３スロット構成を基本単位とするモータ、或いは、その他の構成を基本単位とするモータにも適用可能である。
本発明の永久磁石モータ１は、上述のドラム式洗濯乾燥機２１のみならず、例えば、乾燥機能を有しない洗濯機や回転槽の軸方向が縦向きである縦軸型の洗濯機にも適用することができる。また、本発明は、上述のようなアウタロータ型の永久磁石モータ１のみならず、固定子の内周に回転子を回転可能に設けたインナーロータ型モータにも適用することができる。さらに、本発明は、エアコンなどに搭載される圧縮機駆動用のモータなど種々のモータに適用することができる。

図面中、１は永久磁石モータ、２は固定子、３は回転子、８は回転子コア、９は永久磁石、９ａはネオジム磁石、９ｂはサマコバ磁石、１３はヨーク部、１４，５１，６１，７１は磁石保持部、１５，５２は磁石挿入孔、１６，５４は開口部、２１はドラム式洗濯乾燥機（洗濯機）、４２は制御回路部（制御部）、４５はモータ制御システム、６３，７３は磁石保持部の先端部（分離コア部）を示す。

Claims (11)

1. 固定子と、
   軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、
   保磁力が異なる複数種類の永久磁石と、
   前記回転子コアのヨーク部に設けられ、前記永久磁石が１つずつ配置されることによって、１つあたり１磁極を形成する複数の磁石保持部とを備え、
   前記磁石保持部は、軸方向に形成された磁石挿入孔と、周方向の両端部に形成された開口部とを有し、
   前記永久磁石は、前記磁石挿入孔に挿入された状態で、周方向の両端面が前記開口部を介して露出した状態となっており、
   前記磁石挿入孔に挿入された前記永久磁石は、前記固定子側の面が前記磁石保持部の先端部によって覆われた状態となっていることを特徴とする永久磁石モータ。
2. 前記磁石保持部において、前記永久磁石が固定子側に対向する部分と、その部分に前記磁石挿入孔が接する部分とがそれぞれ平面状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータ。
3. 前記磁石保持部において、前記永久磁石が固定子側に対向する部分の周方向幅と、その部分に前記磁石挿入孔が接する部分の周方向幅とが同一となるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータ。
4. 前記開口部を、少なくとも、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石が配置される前記磁石保持部に形成することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の永久磁石モータ。
5. 前記永久磁石は、ほぼ環状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の永久磁石モータ。
6. 前記永久磁石は、保磁力が異なる２種類の永久磁石から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の永久磁石モータ。
7. 前記２種類の永久磁石は、保磁力が２倍以上異なることを特徴とする請求項６記載の永久磁石モータ。
8. 軟磁性体からなり、ヨーク部を有する回転子コアと、
   前記ヨーク部に１磁極あたり１種類となるように固定配置された、保磁力が異なる複数種類の永久磁石と、
   軟磁性体からなり、前記永久磁石が固定子側に対向する面に固定配置される分離コア部とを備え、
   前記永久磁石は、周方向の両端面が露出した状態となっていることを特徴とする永久磁石モータ。
9. 請求項１ないし請求項８の何れかに記載の永久磁石モータと、
   この永久磁石モータの駆動を制御する制御部とを備え、
   前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を切り換えるように構成したことを特徴とするモータ制御システム。
10. 請求項９記載のモータ制御システムを備え、
    前記モータ制御システムの前記制御部によって、保磁力が相対的に小さい前記永久磁石の磁化状態を運転行程ごとに切り換えるように構成したことを特徴とする洗濯機。
11. 前記運転行程は、洗濯、脱水または乾燥の何れかであることを特徴とする請求項１０記載の洗濯機。

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