WO2013058100A1 - 永久磁石モータおよび洗濯機 - Google Patents

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志賀　剛
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株式会社 東芝
東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社
東芝ホームアプライアンス株式会社
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
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    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets

Definitions

  • the present embodiment relates to a permanent magnet motor including a plurality of permanent magnets as magnetic poles on a rotor and a washing machine including the permanent magnet motor.
  • a permanent magnet motor is used as a motor that rotationally drives a drum as a washing machine load.
  • the permanent magnet motor is formed into a flat, covered cylindrical container with a magnetic material such as an iron plate.
  • the inner peripheral side portion is located outside the peripheral portion of the stator.
  • a plurality of (many) permanent magnets are arranged on the entire circumference on the inner circumferential surface of the inner circumferential side portion which is the stator side of the frame. This permanent magnet is generally rectangular and is generally oriented so that the magnetic flux simply flows linearly in the width direction (the radial direction of the stator).
  • stator side surface is formed in an arc shape with the center protruding toward the stator side.
  • the frame is required to have a sufficient thickness as a back yoke that sufficiently circulates the magnetic flux flowing from one permanent magnet to the opposite stator side.
  • a ring is added as a back yoke to the peripheral side portion that is the anti-stator of the frame. While increasing the size, it is moderately retained, and the amount is compensated by a ring so that the magnetic flux is sufficiently recirculated.
  • the frame needs to have a relatively large thickness, and a ring is also required. A large volume of the mold layer is also required. As a result, the overall size is increased, the weight is increased, the inertia torque is increased, and the characteristics of the electric motor are deteriorated and folded, and the cost is increased.
  • a rotor is provided with a permanent magnet made of a sintered body of magnetic powder in which the flow of magnetic flux is oriented anisotropically, and a plurality of the permanent magnets are placed on the stator side of the frame made of magnetic material.
  • Permanent magnet motors that are arranged alternately are considered. According to this, the flow of the magnetic flux of the permanent magnet is oriented in an extremely anisotropic manner, and the magnetic fluxes that flow through one permanent magnet are transferred to the adjacent permanent magnets because the polarities are alternately arranged differently. Most of it flows and is sufficiently refluxed, and the amount of reflux that flows through the frame is reduced.
  • the frame does not need a thickness as a back yoke, and a ring as a back yoke is not necessary. Furthermore, only a small volume of the synthetic resin mold layer is required. As a result, the overall size can be reduced, the weight thereof is reduced, and the cost is reduced.
  • a permanent magnet motor capable of generating high torque while reducing size, weight and cost, and a washing machine using the permanent magnet motor are provided.
  • the permanent magnet motor of this embodiment includes a stator in which a stator coil is wound around a stator core, and a substantially rectangular block-shaped permanent magnet that forms a plurality of magnetic poles having different polarities on the side corresponding to the stator core of the frame.
  • the permanent magnets constituting the plurality of magnetic poles are arranged such that the length direction is located on the circumferential side of the stator core and the width direction is located on the radial side of the stator core.
  • the permanent magnets constituting the plurality of magnetic poles are made of a sintered powder of magnetic powder, and both end portions in the thickness direction are set to have a thickness dimension protruding from both end portions in the thickness direction of the stator core.
  • the magnetic flux flows in the circumferential direction on the anti-stator core side in the length direction side and in the radial direction on the stator core side, and the magnetic flux increases in the thickness direction side on the anti-stator core side. And wherein the oriented to flow in the radial direction in the direction the flow stator core side.
  • the washing machine of the present embodiment is characterized in that the washing machine load is rotationally driven by the permanent magnet motor described above.
  • FIG. 1 shows an embodiment, (a) is a partially enlarged sectional view of a stator and a rotor, and (b) is a magnetic characteristic diagram of a permanent magnet.
  • Perspective view of permanent magnet motor Partial enlarged perspective view of stator and rotor (A) is a figure which shows the arrangement
  • (b) is a magnetic characteristic figure of the permanent magnet for N poles
  • A) is a figure which shows the arrangement
  • (b) is a magnetic characteristic figure of the permanent magnet for S poles 1 shows a schematic configuration of a drum type washing machine, (a) is a longitudinal side view, (b) is a longitudinal rear view.
  • the water tank 2 is arrange
  • the water tank 2 has a substantially cylindrical shape in which the rear surface portion 2a (the right end surface portion in FIG. 6A), which is one end, is closed, and is elastically supported by a damper mechanism (not shown) in a state where the axial direction is substantially horizontal.
  • the drum 3 which comprises a rotation tank is arrange
  • the drum 3 also has a substantially cylindrical shape in which the rear surface portion 3a (the right end surface portion in FIG.
  • the front portion 1a of the outer box 1 is provided with a door for opening and closing the laundry doorway, and an opening is formed on the front side of the water tub 2 and the drum 3 so that the laundry can be washed.
  • the drum 3 is taken in and out through the material entrance.
  • a permanent magnet motor 4 (hereinafter simply referred to as a motor 4) for rotating the drum 3 is disposed on the back surface of the rear surface portion 2a of the water tank 2.
  • the motor 4 is an outer rotor type brushless DC motor, and a shaft 6 connected to the rotor 5 is connected to the rear portion of the drum 3. Therefore, a direct drive system in which the drum 3 is directly rotated by the motor 4 is employed.
  • the drum 3 corresponds to a washing machine load that is rotationally driven by the motor 4.
  • the stator 7 of the motor 4 includes a stator core 9 having a large number of teeth portions 8 on the outer peripheral portion, a stator coil 10 wound around each teeth portion 8, and a synthetic resin mounting portion 11. And attached to the rear surface portion 2a of the water tank 2 in a fixed state via the attachment portion 11.
  • the number of teeth portions 8 is, for example, 36.
  • the rotor 5 has a shallow container-like frame 12 made of a magnetic material having an annular wall 12a on the outer peripheral portion, and a total of 48 permanent magnets arranged on the inner peripheral portion of the annular wall 12a. 14 and 15, and a synthetic resin mold layer 13 (see FIGS. 1 and 3) for fixing these permanent magnets 14 and 15 to the annular wall 12a.
  • the shaft 6 is connected to the provided shaft mounting portion 16.
  • the permanent magnet 14 is for the north pole where the stator 7 side (tooth portion 8 side of the stator core 9) is the north pole, and the permanent magnet 15 is for the south pole where the stator 7 side is the south pole.
  • the permanent magnets 14 and 15 are formed in a substantially rectangular block shape, and the circumferential direction of the frame 12 (stator core 9) is in the length direction and the radial direction is in the width direction. 4 and 5, the thickness dimension Lm of the permanent magnets 14 and 15 is set to be larger than the thickness dimension Ls of the stator core 9 of the stator 7, and both end portions in the thickness direction are stator cores. 9 protrudes from both end portions in the thickness direction.
  • the permanent magnets 14 and 15 are overlapped with the stator core 9.
  • the surface of the permanent magnet 14 on the side corresponding to the stator core 9 of the stator 7 (the surface on the N pole side) is centered along the outer periphery of the stator 7 (stator core 9), as shown in FIG. It is formed in a concave arcuate shape to form an arcuate surface 14a, and corners at both ends in the length direction are cut away to form a notch 14b.
  • the surface of the permanent magnet 15 corresponding to the stator core 9 of the stator 7 (surface on the S pole side) is centered along the outer periphery of the stator 7 (stator core 9) as shown in FIG. Is formed into a concave arcuate shape to form an arcuate surface 15a, and corners at both ends in the length direction are cut away to form a notch 15b.
  • the permanent magnets 14 and 15 constituting the plurality of magnetic poles are composed of neodymium magnets or ferrite magnets obtained by sintering magnetic powder, and the flow of the magnetic flux ⁇ is that of the stator 7 on both the length direction side and the thickness direction side. It is oriented in an anisotropy concentrated in the center on the stator core 9 side. That is, as shown in FIG.
  • the magnetic flux ⁇ flows in the circumferential direction from both ends on the annular wall 12a side (anti-stator core 9 side), and on the stator 7 side ( The magnetic flux ⁇ flows radially from the center of the stator 7 side (stator core 9 side) to the center of the stator core 9 side, and the annular wall 12a side ( Oriented so as to flow in the circumferential direction toward both ends of the anti-stator core 9 side.
  • the magnetic flux distribution on the surface of the permanent magnets 14 and 15 on the side corresponding to the stator core 9 of the stator 7 is a sinusoidal shape as shown in FIG.
  • the magnetic flux ⁇ is from both ends in the thickness direction on the annular wall 12 a (see FIG. 2) side (anti-stator core 9 side). Flowing in the thickness direction, flowing in the radial direction toward the center of the stator 7 on the stator core 9 side, and on the thickness direction side of the permanent magnet 15 for the S pole, as shown in FIG. It is oriented so that it flows radially from the center on the stator core 9 side and flows in the thickness direction to both ends in the thickness direction on the annular wall 12a (see FIG. 2) side (on the side opposite the stator core 9).
  • the magnetic flux distributions on the surfaces of the permanent magnets 14 and 15 corresponding to the stator core 9 are both sinusoidal as shown in FIGS. 4B and 5B.
  • the orientation and sintering of the permanent magnets 14 and 15 formed by sintering the magnetic powder is performed by, for example, putting the magnetic powder in a cavity in the mold together with water to be in a free state.
  • the magnetic powder is pressed and hardened with discharge of water in the cavity while applying a magnetic field so that it flows as shown in FIG.
  • the motor 4 is controlled by a control device including a microcomputer via an inverter circuit (not shown).
  • the control device has a function of controlling the washing operation described later.
  • the control device When starting the washing operation, the control device first performs a water supply stroke. In the water supply stroke, a water supply valve (not shown) is opened and water is supplied into the water tank 2 and then into the drum 3 to be stored. Next, a washing process is performed. In the washing step, the drum 3 is rotated forward and backward by the motor 4 at a low rotational speed of, for example, 50 to 60 rpm while the detergent is put into the water tank 2. Thereby, the laundry accommodated in the drum 3 is washed. After performing a washing process for a predetermined time, a draining process is performed. In the drainage process, the water in the tank 2 (inside the drum 3) is discharged out of the machine by opening the drain valve (not shown) connected to the discharge port of the tank 2 while the drum 3 is stopped. To do.
  • the water supply process is performed again, and water is supplied into the water tank 2 and then into the drum 3 to be stored.
  • a rinsing process is performed.
  • the same control as in the washing process is performed except that no detergent is used. That is, the laundry in the drum 3 is rinsed by rotating the drum 3 forward and backward with the motor 4 at a low rotational speed of, for example, 50 to 60 rpm. Thereafter, a drainage process similar to that described above is performed.
  • a dehydration process is performed.
  • the drum 3 is rotated in one direction by the motor 4 at a high speed of, for example, 1000 rpm. Thereby, the laundry in the drum 3 is centrifugally dehydrated. Thus, the washing operation ends.
  • the thickness dimension Lm of the permanent magnets 14 and 15 is set larger than the thickness dimension Ls of the stator core 9 of the stator 7, and both end portions in the thickness direction of the stator core 9.
  • the permanent magnets 14 and 15 project from the both ends in the thickness direction, and the permanent magnets 14 and 15 are arranged in the center on the stator 7 side (stator core 9 side) in both the length direction side and the thickness direction side. Since the magnetic flux distribution acting on the teeth portion 8 of the stator 7 becomes a sine wave shape and a stronger magnetic force acts, the high torque can be generated. It is suitable as a motor 4 that performs a washing and rinsing process requiring low speed and high torque.
  • the permanent magnets 14 and 15 are arranged so that the polarities are alternately changed, most of the magnetic flux ⁇ flowing through one permanent magnet flows to the adjacent permanent magnets and is sufficiently returned to the frame 12. The amount of reflux through the flow is reduced. Therefore, the frame 12 does not need a thickness as a back yoke, and a ring as a back yoke is not necessary. Furthermore, only a small volume of the synthetic resin mold layer 13 is required. As a result, the motor 4 can generate a high torque while being reduced in size, weight, and cost.
  • the surfaces of the permanent magnets 14 and 15 corresponding to the stator core 9 of the stator 7 are formed on the arc surfaces 14a and 15a along the stator core 9, the air gap between the stator 7 and the stator 7 can be minimized, The volume of the rotor 5 can be minimized while allowing the magnetic force to act efficiently on the stator coil 10. Since the surfaces corresponding to the stator core 9 of the permanent magnets 14 and 15 are formed on the circular arc surfaces 14a and 15a, the air resistance of the rotation of the rotor 5 is small, and the generation of noise due to turbulence can be prevented. Furthermore, since the corners at both ends of the arcuate surfaces 14a and 15a of the permanent magnets 14 and 15 are cut away to form the notches 14b and 15b, the change in magnetic characteristics due to the demagnetizing action at the corners. Can be prevented.
  • the motor 4 is not limited to the outer rotor type, and may be an inner rotor type.
  • the washing machine can be applied to a washing / drying machine having a drying function.
  • the washing machine is not limited to a drum-type washing machine, and can be applied to a vertical washing machine in which a rotating tub is directed vertically.
  • the permanent magnet motor rotates the stirrer that stirs the laundry in the washing process and the rinsing process at a low speed in the forward and reverse directions, and in the dehydration process, the stirrer and the rotating tub are integrally rotated at a high speed in one direction.
  • the washing machine load driven by the permanent magnet motor is a stirring body and a rotating tub.
  • a stator formed by winding a stator coil around a stator core, and a substantially rectangular block-shaped permanent magnet that constitutes a plurality of magnetic poles having different polarities alternately on the side corresponding to the stator core of the frame.
  • the permanent magnets that constitute the plurality of magnetic poles are arranged such that the length direction is located on the circumferential side of the stator core and the width direction is located on the radial side of the stator core.
  • the permanent magnets constituting the plurality of magnetic poles are made of sintered magnetic powder, and both end portions in the thickness direction are set to a thickness dimension that protrudes from both end portions in the thickness direction of the stator core.
  • the magnetic flux flows in the circumferential direction on the anti-stator core side in the longitudinal direction and flows in the radial direction on the stator core side, and the magnetic flux increases in the thickness direction on the anti-stator core side. And wherein the oriented to flow in the radial direction in the direction the flow stator core side.
  • 1 is an outer case
  • 3 is a drum (washing machine load)
  • 4 is a permanent magnet motor
  • 5 is a rotor
  • 7 is a stator
  • 8 is a teeth portion
  • 9 is a stator core
  • 10 is a stator coil
  • 13 is a mold layer
  • Reference numeral 14 denotes an N pole permanent magnet
  • 15 denotes an S pole permanent magnet.

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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

　ステータコアにステータコイルを巻回してなるステータと、フレームの前記ステータコアに対応する側に極性が交互に異なる複数の磁極を構成するほぼ矩形ブロック状の永久磁石を配列してなるロータとを備え、前記複数の磁極を構成する永久磁石は、長さ方向が前記ステータコアの周方向側に位置し、幅方向が該ステータコアの径方向側に位置するようにして配設され、且つ、厚さ方向の両端部が前記ステータコアの厚さ方向の両端部より突出する厚さ寸法に設定され、前記複数の磁極を構成する永久磁石は、磁性粉末の焼結体からなっていて、長さ方向側において磁束が反ステータコア側で周方向に流れステータコア側で径方向に流れ、厚さ方向側において磁束が反ステータコア側で厚さ方向に流れステータコア側で径方向に流れるように配向する。

Description

永久磁石モータおよび洗濯機
　本実施形態は、ロータに磁極としての複数の永久磁石を備えた永久磁石モータおよびその永久磁石モータを備えた洗濯機に関する。
　例えばドラム式洗濯機においては、洗濯機負荷としてのドラムを回転駆動するモータとして永久磁石モータが用いられる。永久磁石モータは、ロータがステータの周囲外方に位置するアウタロータ形である場合には、ロータを構成するフレームが鉄板等の磁性体にて扁平な有蓋円筒形の容器状に形成され、これの内周側部がステータの周囲部外方に位置するようになっている。このフレームのステータ側である内周側部の内周面には、永久磁石が全周に複数個（多数個）配列されている。この永久磁石は、ほぼ矩形状をなして、磁束が幅方向（ステータの径方向）に単純に直線的に流れるように配向された一般的なものであり、特に、永久磁石からの磁束を正弦波にするために、永久磁石のステータ側の面を中央がステータ側に突出する円弧状に形成したものもある。フレームには、１つの永久磁石からステータ側から反ステータ側へと流れた磁束を充分に還流させるバックヨークとしての充分な厚さが必要とされる。
　しかしながら、永久磁石の磁力が大きい場合、フレームの厚さが大きくなり過ぎ、加工が困難になるため、フレームの反ステータである周側部にバックヨークとしてリングが付加され、以て、フレームの厚さを大きめながらも適度に留め、その分をリングで補って、磁束が充分に還流されるようにしている。
　この場合、永久磁石とともにリングをフレームに磁気的且つ機械的に強固に接合させる必要があり、このため、永久磁石のそれぞれ隣り合う部分からリングの外周にかけては、合成樹脂のモールド層が施され、フレームの周側部に対して永磁石及びリングの固定をしている。
　上述ものにおいては、特に永久磁石の磁力が大きい場合に、この永久磁石を流れる磁束を充分に還流させるために、フレームの厚さが比較的大きく必要で、リングも必要であり、更に、合成樹脂のモールド層も体積多く必要とされる。この結果、全体として大型化し、その重量が大きくなり、慣性トルクが増大するなど、電動機の特性を悪化させて折り、また、コストも高くなっていた。
　そこで、最近では、ロータとして、磁束の流れを極異方に配向した磁性粉末の焼結体からなる永久磁石を備え、この永久磁石を複数個、磁性体からなるフレームのステータ側に、極性を交互に異ならせて配列してなる永久磁石モータが考えられている。このものによれば、永久磁石の磁束の流れを極異方に配向したもので、極性を交互に異ならせて配列しているため、１つの永久磁石を流れた磁束は、隣り合う永久磁石に大部分が流れて充分に還流され、フレームを流れて還流する分が少なくなる。よって、フレームにバックヨークとしての厚さが必要なくなり、バックヨークとしてのリングも必要なくなる。更に、合成樹脂のモールド層も体積少なく必要とされるのみであり、これらの結果、全体とし小型化を図り得、その重量が軽減され、コストも低廉化される。
　ところが、最近では、例えば電気自動車などの普及により永久磁石モータの需要が高まってきて、永久磁石として更に大きな磁力（換言すればトルク）を発生できながら、小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる永久磁石モータの開発が望まれている。
特開２００３－２９９２８２号公報
　そこで、小型化、軽量化、低コスト化を図りながらも高トルクを発生することができる永久磁石モータおよびこの永久磁石モータを用いた洗濯機を提供する。
　本実施形態の永久磁石モータは、ステータコアにステータコイルを巻回してなるステータと、フレームの前記ステータコアに対応する側に極性が交互に異なる複数の磁極を構成するほぼ矩形ブロック状の永久磁石を配列してなるロータとを備えたものにおいて、前記複数の磁極を構成する永久磁石は、長さ方向が前記ステータコアの周方向側に位置し、幅方向が該ステータコアの径方向側に位置するようにして配設され、且つ、厚さ方向の両端部が前記ステータコアの厚さ方向の両端部より突出する厚さ寸法に設定され、前記複数の磁極を構成する永久磁石は、磁性粉末の焼結体からなっていて、長さ方向側において磁束が反ステータコア側で周方向に流れステータコア側で径方向に流れ、厚さ方向側において磁束が反ステータコア側で厚さ方向に流れステータコア側で径方向に流れるように配向したことを特徴とする。
　本実施形態の洗濯機は、上述の記載の永久磁石モータにより洗濯機負荷を回転駆動するようにしたことを特徴とする。
一実施形態を示し、（ａ）はステータおよびロータの部分拡大断面図、（ｂ）は永久磁石の磁気特性図 永久磁石モータの斜視図 ステータおよびロータの部分拡大斜視図 （a）はステータとＮ極用の永久磁石の厚さ方向の配置関係を示す図、（b）はＮ極用永久磁石の磁気特性図 （a）はステータとＳ極用の永久磁石の厚さ方向の配置関係を示す図、（b）はＳ極用永久磁石の磁気特性図 ドラム式洗濯機の概略構成を示すもので、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は縦断背面図
　（一実施形態）
　以下、ドラム式の洗濯機に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
　まず、図６において、洗濯機の外箱１内には水槽２が配設されている。水槽２は、一端部である後面部２ａ（図６（ａ）の右端面部）が閉塞されたほぼ円筒状をなし、軸方向をほぼ水平にした状態で図示しないダンパ機構により弾性的に支持されている。水槽２内には、回転槽を構成するドラム３が回転自在に配設されている。このドラム３も、一端部である後面部３ａ（図６（ａ）の右端面部）が閉塞されたほぼ円筒状をなし、軸方向をほぼ水平にした状態で配設されている。ドラム３の周壁には、多数の孔（図示せず）が形成されている。なお、図示はしないが、外箱１の前面部１ａには洗濯物出入口を開閉する扉が設けられ、また、水槽２およびドラム３の前面側に開口部が形成されていて、洗濯物が洗濯物出入口を通してドラム３に対して出し入れされるようになっている。
　水槽２の後面部２ａの背面には、ドラム３を回転駆動する永久磁石モータ４（以下単にモータ４と称する。）が配設されている。モータ４は、この場合、アウタロータ形のブラシレスＤＣモータからなり、ロータ５に連結された軸６が、ドラム３の後部に連結されている。したがって、モータ４によりドラム３を直接回転駆動するダイレクトドライブ方式となっている。ドラム３が、モータ４により回転駆動する洗濯機負荷に相当する。
　モータ４について、図１ないし図５を参照して説明する。
　モータ４のステータ７は、外周部に多数個のティース部８を有するステータコア９と、各ティース部８に巻回されたステータコイル１０と、合成樹脂製の取付部１１とを備えた構成となっていて、その取付部１１を介して前記水槽２の後面部２ａに固定状態に取り付けられる。ティース部８の数は例えば３６個となっている。
　ロータ５は、外周部に環状壁１２ａを有する浅底容器状の磁性体製のフレーム１２と、環状壁１２ａの内周部に配置された全体として複数個（多数個）たる４８個の永久磁石１４、１５と、これらの永久磁石１４、１５を環状壁１２ａに固定する合成樹脂製のモールド層１３（図１および図３参照）とを備えた構成となっていて、フレーム１２の中央部に設けられた軸取付部１６に前記軸６が連結される。
　永久磁石１４は、ステータ７側（ステータコア９のティース部８側）がＮ極になるＮ極用、永久磁石１５は、ステータ７側がＳ極になるＳ極用であり、交互に異極をなすように配置されている。永久磁石１４および１５は、ほぼ矩形ブロック状に形成され、フレーム１２（ステータコア９）の周方向が長さ方向に、径方向が幅方向になっている。また、図４および図５に示すように、永久磁石１４および１５の厚さ寸法Ｌｍは、ステータ７のステータコア９の厚さ寸法Ｌｓより大に設定されていて、厚さ方向の両端部がステータコア９の厚さ方向の両端部より突出するようになっている。すなわち、永久磁石１４および１５はステータコア９に対してオーバラップ状態になっている。そして、永久磁石１４のステータ７のステータコア９に対応する側の面（Ｎ極側の面）は、図１（ａ）に示すように、ステータ７（ステータコア９）の外周に沿うように中央が凹となる円弧状に形成されて円弧面１４ａをなし、その長さ方向の両端部の角部が切除されて切欠部１４ｂが形成されている。同様に、永久磁石１５のステータ７のステータコア９に対応する側の面（Ｓ極側の面）は、図１（ａ）に示すように、ステータ７（ステータコア９）の外周に沿うように中央が凹となる円弧状に形成されて円弧面１５ａをなし、その長さ方向の両端部の角部が切除されて切欠部１５ｂが形成されている。
　前記複数の磁極を構成する永久磁石１４および１５は、磁性粉末を焼結してなるネオジム磁石或いはフェライト磁石で構成され、磁束φの流れが長さ方向側および厚さ方向側においてともにステータ７のステータコア９側の中央に集中する極異方に配向されている。すなわち、図１（ａ）に示すように、Ｎ極用の永久磁石１４の長さ方向側では、磁束φが環状壁１２ａ側（反ステータコア９側）の両端から周方向に流れステータ７側（ステータコア９側）の中央へと径方向に流れ、Ｓ極用の永久磁石１５の長さ方向側では、磁束φがステータ７側（ステータコア９側）の中央から径方向に流れ環状壁１２ａ側（反ステータコア９側）の両端へと周方向に流れるように配向されている。これにより、永久磁石１４および１５のステータ７のステータコア９に対応する側の面における磁束分布は、図１（ｂ）に示すように、ともに正弦波形状になる。
　また、Ｎ極用の永久磁石１４の厚さ向側では、図４（ａ）に示すように、磁束φが環状壁１２ａ（図２参照）側（反ステータコア９側）の厚さ方向両端から厚さ方向に流れステータ７のステータコア９側の中央へと径方向に流れ、Ｓ極用の永久磁石１５の厚さ方向側では、図５（ａ）に示すように、磁束φがステータ７のステータコア９側の中央から径方向に流れ環状壁１２ａ（図２参照）側（反ステータコア９側）の厚さ方向両端へと厚さ方向に流れるように配向されている。これにより、永久磁石１４および１５のステータコア９に対応する側の面における磁束分布は、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、ともに正弦波形状になる。
　そして、磁性粉末を焼結してなる永久磁石１４および１５の配向と焼結は、例えば、磁性粉末を型内のキャビティに水とともに入れて自由状態にしておき、この状態で、磁束φが上述のごとく流れるように磁場を与えつつ、キャビティ内の水の排出を伴って磁性粉末を圧し固め、そして焼結を行なうものである。
　上記モータ４は、図示はしないが、マイクロコンピュータを含む制御装置により、インバータ回路を介して制御されるようになっている。制御装置は、後述する洗濯運転の制御を行なう機能を有している。
　上記構成の作用を説明する。
　制御装置は、洗濯運転を開始すると、まず、給水行程を行なう。給水行程では、給水弁（図示せず）を開放して水を水槽２内ひいてはドラム３内に供給して貯留する。次に、洗い行程を行なう。洗い行程では、水槽２内に洗剤を投入した状態で、ドラム３をモータ４により例えば５０～６０ｒｐｍの低い回転速度で正逆回転させる。これにより、ドラム３内に収容された洗濯物が洗われる。洗い行程を所定時間行なった後、排水行程を行なう。排水行程では、ドラム３を停止させた状態で、水槽２の排出口に接続された排水弁（図示せず）を開放することにより、水槽２内（ドラム３内）の水を機外へ排出する。
　次に、再び給水行程を行い、水槽２内ひいてはドラム３内に水を供給して貯留する。次に、すすぎ行程を行なう。すすぎ行程では、洗剤を使用しないこと以外は洗い行程と同様な制御を行なう。すなわち、ドラム３をモータ４により例えば５０～６０ｒｐｍの低い回転速度で正逆回転させることにより、ドラム３内の洗濯物をすすぐ。その後、前述と同様な排水行程を行なう。
　次に、脱水行程を行なう。脱水行程は、ドラム３をモータ４により一方向に例えば１０００ｒｐｍの高速回転で回転させる。これにより、ドラム３内の洗濯物が遠心脱水される。以上により、洗濯運転が終了する。
　このような一実施形態によれば、永久磁石１４および１５の厚さ寸法Ｌｍは、ステータ７のステータコア９の厚さ寸法Ｌｓより大に設定されていて、厚さ方向の両端部がステータコア９の厚さ方向の両端部より突出するようになっており、そして、永久磁石１４および１５は、磁束φの流れが長さ方向側および厚さ方向側においてともにステータ７側（ステータコア９側）の中央に集中する極異方に配向されているので、ステータ７のティース部８に作用する磁束分布が正弦波形状になってより強い磁力が作用することになり、高トルクを発生させることができて、低速度、高トルクを必要とする洗い、すすぎ行程を実行するモータ４として好適である。
　しかも、永久磁石１４および１５は、極性を交互に異ならせて配列されているため、１つの永久磁石を流れた磁束φは、隣り合う永久磁石に大部分が流れて充分に還流され、フレーム１２を流れて還流する分が少なくなる。よって、フレーム１２にバックヨークとしての厚さが必要なくなり、バックヨークとしてのリングも必要なくなる。更に、合成樹脂のモールド層１３も体積少なく必要とされるのみであり、これらの結果、モータ４として、小型化、軽量化、低コスト化をを図りながら、高トルクを発生することができる。
　また、永久磁石１４および１５のステータ７のステータコア９に対応する面を該ステータコア９に沿う円弧面１４ａおよび１５ａに形成したので、ステータ７との間のエアギャップを最小にすることができて、ステータコイル１０に磁力を効率よく作用させつつ、ロータ５の体積を最小にすることができる。そして、永久磁石１４および１５のステータコア９に対応する面を円弧面１４ａおよび１５ａに形成したことにより、ロータ５の回転の空気抵抗が少なく、乱流による騒音の発生を防止できる。更に、永久磁石１４および１５の円弧面１４ａおよび１５ａの両端部の角部を切除して切欠部１４ｂおよび１５ｂを形成するようにしてので、角部に減磁作用が生じることによる磁気特性の変化を防止することができる。
　（その他の実施形態）
　モータ４としてはアウタロータ形に限られず、インナロータ形でもよい。
　洗濯機としては、乾燥機能を備えた洗濯乾燥機にも適用できる。
　洗濯機としては、ドラム式洗濯機に限られず、回転槽が上下方向に向いた縦軸形の洗濯機にも適用できる。この種の洗濯機では、永久磁石モータは、洗い行程およびすすぎ行程で洗濯物を撹拌する撹拌体を低速度で正逆回転させ、脱水行程では撹拌体と回転槽を一体に一方向へ高速回転させる。この場合、永久磁石モータが回転駆動する洗濯機負荷としては、撹拌体と回転槽である。
　以上のように実施形態によれば、ステータコアにステータコイルを巻回してなるステータと、フレームの前記ステータコアに対応する側に極性が交互に異なる複数の磁極を構成するほぼ矩形ブロック状の永久磁石を配列してなるロータとを備えたものにおいて、前記複数の磁極を構成する永久磁石は、長さ方向が前記ステータコアの周方向側に位置し、幅方向が該ステータコアの径方向側に位置するようにして配設され、且つ、厚さ方向の両端部が前記ステータコアの厚さ方向の両端部より突出する厚さ寸法に設定され、前記複数の磁極を構成する永久磁石は、磁性粉末の焼結体からなっていて、長さ方向側において磁束が反ステータコア側で周方向に流れステータコア側で径方向に流れ、厚さ方向側において磁束が反ステータコア側で厚さ方向に流れステータコア側で径方向に流れるように配向したことを特徴とする。このような構成により、永久磁石モータとして、小型化、軽量化、低コスト化を図りながらも高トルクを発生することができる。
　以上、いくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　図面中、１は外箱、３はドラム（洗濯機負荷）、４は永久磁石モータ、５はロータ、７はステータ、８はティース部、９はステータコア、１０はステータコイル、１３はモールド層、１４はＮ極用の永久磁石、１５はＳ極用の永久磁石を示す。

Claims (5)

  1. 　ステータコアにステータコイルを巻回してなるステータと、フレームの前記ステータコアに対応する側に極性が交互に異なる複数の磁極を構成するほぼ矩形ブロック状の永久磁石を配列してなるロータとを備えた永久磁石モータにおいて、
    　前記複数の磁極を構成する永久磁石は、長さ方向が前記ステータコアの周方向側に位置し、幅方向が該ステータコアの径方向側に位置するようにして配設され、且つ、厚さ方向の両端部が前記ステータコアの厚さ方向の両端部より突出する厚さ寸法に設定され、
    　前記複数の磁極を構成する永久磁石は、磁性粉末の焼結体からなっていて、長さ方向側において磁束が反ステータコア側で周方向に流れステータコア側で径方向に流れ、厚さ方向側において磁束が反ステータコア側で厚さ方向に流れステータコア側で径方向に流れるように配向したことを特徴とする永久磁石モータ。
  2. 　永久磁石のステータコア側の面は、該ステータコアに沿う円弧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. 　永久磁石のステータコアと対応する側の長さ方向の両端部の角部は、切除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. 　永久磁石のステータコアと対応する側の長さ方向の両端部の角部は、切除されていることを特徴とする請求項２記載の永久磁石モータ。
  5. 　請求項１ないし４のいずれかに記載の永久磁石モータにより洗濯機負荷を回転駆動するようにしたことを特徴とする洗濯機。
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