永久磁石モータ、モータ制御システム、及び、洗濯機
【課題】全ての低保磁力永久磁石の磁化状態の調整を１回の通電によって行う。
【解決手段】永久磁石モータ１は、各相の固定子巻線５に対応したティース部４ｂを備えた固定子２と、軟磁性体からなる回転子コア８を有し、固定子２に対して回転可能に設けられた回転子３と、回転子コア８内部に複数の磁極を形成する永久磁石９とを備え、永久磁石９は、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成され、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｂが１磁極あたり１種類で周期的に且つほぼ環状に配置されているとともに、回転子３における同種類の永久磁石９ｂ（９ａ）と、固定子２における同相の固定子巻線５ｕ（５ｖ，５ｗ）に対応したティース部４ｂとが対向する位置関係が全て同じとなるように構成されている。
【解決手段】永久磁石モータ１は、各相の固定子巻線５に対応したティース部４ｂを備えた固定子２と、軟磁性体からなる回転子コア８を有し、固定子２に対して回転可能に設けられた回転子３と、回転子コア８内部に複数の磁極を形成する永久磁石９とを備え、永久磁石９は、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成され、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｂが１磁極あたり１種類で周期的に且つほぼ環状に配置されているとともに、回転子３における同種類の永久磁石９ｂ（９ａ）と、固定子２における同相の固定子巻線５ｕ（５ｖ，５ｗ）に対応したティース部４ｂとが対向する位置関係が全て同じとなるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子コア内部に複数の永久磁石を備えた永久磁石モータ、当該永久磁石モータを備えたモータ制御システム、及び、当該モータ制御システムを備えた洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の永久磁石モータでは、当該永久磁石モータによって駆動する負荷（例えばドラム式洗濯乾燥機のドラム）に応じて、固定子巻線に鎖交する永久磁石の磁束量（鎖交磁束量）を適正に調整することが望まれている。
ところが、永久磁石モータに備えられる永久磁石は１種類で構成されることが一般的であり、従って、永久磁石の磁束量が常に一定となる。この場合、例えば、保磁力が大きい永久磁石（高保磁力永久磁石）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（低保磁力永久磁石）のみで構成すると、低速回転時の出力が低下してしまう。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に記載の永久磁石モータでは、回転子コアに保磁力が異なる２種類の永久磁石を配設し、そのうち、保磁力が小さい低保磁力永久磁石の磁化状態を、電機子反作用による外部磁界（固定子巻線に流れる電流によって発生する磁界）によって減磁または増磁させ、これにより、永久磁石の磁束量を調整するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に記載の永久磁石モータでは、回転子コア内部において１磁極を構成する部分に、高保磁力永久磁石と低保磁力永久磁石の双方が配設されている。つまり、１磁極を複数種類の永久磁石によって形成する構成となっていることから、永久磁石が多数となり且つそれぞれの永久磁石の体積を小さくする必要があり、構造が複雑となる。そこで、近年では、保磁力が異なる２種類の永久磁石を１磁極あたり１種類で周期的（交互）に配置し、構造を簡素化した構成の永久磁石モータが考えられている。
【０００６】
しかしながら、図６に示すように、例えば４極／３スロット構成を基本単位とする永久磁石モータ１０１において、保磁力が異なる２種類の永久磁石（図６にて、白抜きで示す高保磁力永久磁石Ｍａ，黒塗りで示す低保磁力永久磁石Ｍｂ）を１磁極あたり１種類で周期的（交互）に配置した構成とすると、固定子１０２における１組のＵ相コイルｕ，Ｖ相コイルｖ，Ｗ相コイルｗの組み合わせに対して、回転子１０３における２組の高保磁力永久磁石Ｍａ，低保磁力永久磁石Ｍｂの組み合わせが対応する状態となる。そのため、着磁磁束量が最大となる固定子巻線（例えばＵ相コイルｕ）が任意の低保磁力永久磁石Ｍｂ（Ａ）に対向しているとき、その低保磁力永久磁石Ｍｂ（Ａ）の２極隣に位置する低保磁力永久磁石Ｍｂ（Ｂ）は、着磁磁束量が最大ではない固定子巻線（この場合、Ｖ相コイルｖ，Ｗ相コイルｗ）の間に対向する。
【０００７】
従って、このとき磁化状態を調整（増磁，減磁）できる低保磁力永久磁石Ｍｂは、永久磁石モータ１０１に備えられた全ての低保磁力永久磁石Ｍｂの１／２であり、残りの１／２の低保磁力永久磁石Ｍｂの磁化状態を調整するためには、異なるタイミング（回転子１０３の回転に伴い、残りの１／２の低保磁力永久磁石Ｍｂが着磁磁束量が最大となる固定子巻線に対向するタイミング）にて、もう一度、固定子巻線に着磁電流を通電しなければならない。
【０００８】
即ち、上記のような永久磁石モータ１０１では、全ての低保磁力永久磁石Ｍｂに対向する固定子巻線の通電状態を同時に同じ位相（電気角）にすることできない。そのため、全ての低保磁力永久磁石Ｍｂの磁化状態を調整するには、固定子巻線の通電が２回（場合によっては２回以上）必要になる。また、このような構成では、１回目の通電によって調整した低保磁力永久磁石Ｍｂの磁化状態が２回目の通電によって変動してしまう場合がある。
【０００９】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動する負荷に応じた永久磁石の磁束量の調整を、保磁力が異なる複数種類の永久磁石を１磁極あたり１種類で周期的に配置した簡素な構成にて実現するものにおいて、全ての低保磁力永久磁石の磁化状態の調整を１回の通電によって行う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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の永久磁石モータは、各相の巻線に対応した磁極歯を備えた固定子と、軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、前記回転子コア内部に複数の磁極を形成する永久磁石とを備え、前記永久磁石は、保磁力が異なる複数種類の永久磁石から構成され、これら複数種類の永久磁石が１磁極あたり１種類で周期的に且つほぼ環状に配置されているとともに、前記回転子における同種類の永久磁石と、前記固定子における同相の巻線に対応した前記磁極歯とが対向する位置関係が全て同じとなるように構成されていることに特徴を有している。
【００１１】
本発明のモータ制御システムは、請求項１または請求項２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。
【００１２】
本発明の洗濯機は、請求項３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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の永久磁石モータによれば、保磁力が異なる複数種類の永久磁石を１磁極あたり１種類で周期的に配置した構成において、全ての低保磁力永久磁石（保磁力が小さい永久磁石）に対向する巻線の通電状態が同時に同じ位相（電気角）となる。これにより、全ての低保磁力永久磁石の磁化状態の調整を１回の通電によって行うことができる。
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一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
【図２】固定子の構成を概略的に示す斜視図
【図３】回転子の構成を概略的に示す斜視図
【図４】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
【図５】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
【図６】従来構成を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図１ないし図５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。
【００１７】
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（磁極歯に相当）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４参照）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。
【００１８】
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４参照）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。
【００１９】
回転子コア８は、全体としてほぼ環状に構成されており、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層し且つかしめることによって構成したものである。この回転子コア８は、フレーム７の周側壁７ｃの内周部に配置されている。この回転子コア８の内周面（固定子２の外周面（固定子コア４の外周面４ｃ）と対向し当該固定子２との間に空隙を形成する面）は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部８ａを有した凹凸状に形成されている。これら凸部８ａは、当該凸部８ａにそれぞれ１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。
【００２０】
これら複数の凸部８ａの内部には、回転子コア８を軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通する複数（この場合２４個）の矩形状に開口した挿入孔１３が形成されており、これら複数の挿入孔１３が回転子コア８において環状に配置された構成となっている。これら挿入孔１３は、回転子コア８の周方向に沿って配列されている。
【００２１】
永久磁石９は、上記した複数の挿入孔１３内にそれぞれ挿入され、その周側部のほぼ全域が軟磁性体の回転子コア８（挿入孔１３部分）によって囲まれ保持された状態となっている。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矩形平板状のネオジム磁石９ａと、保磁力が小さい低保磁力永久磁石である矩形平板状のサマコバ磁石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。
【００２２】
この場合、ネオジム磁石９ａの保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、サマコバ磁石９ｂの保磁力は約２００〜５００ｋＡ／ｍであり、保磁力が１．８〜４．５倍程度異なっている。即ち、永久磁石９は保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成されている。これら永久磁石９ａ，９ｂは、回転子コア８内部において、ほぼ環状に、周方向に沿って周期的（交互）に、且つ、１つの凸部８ａ（挿入孔１３部分）に対して１種類ずつ配置されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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を周期的（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を経由する磁束である。このような構成により、高保磁力永久磁石であるネオジム磁石９ａと低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００２５】
永久磁石モータ１は、この場合、２４極／３６スロット構成（２４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２極が対応する（２極／３スロット構成）。即ち、２種類の永久磁石９ａ，９ｂによって形成される磁極数（この場合２４極）と、固定子２のティース部４ｂの数（この場合３６個）との構成比率は、２対３の倍数（１２倍）である２４対３６となっている。そして、固定子２における１組のＵ相コイル５ｕ，Ｖ相コイル５ｖ，Ｗ相コイル５ｗの組み合わせに対して、回転子３における１組のネオジム磁石９ａ，サマコバ磁石９ｂの組み合わせが対応する構成となっている。
【００２６】
このような構成では、回転子３における同種類の永久磁石９（例えば、サマコバ磁石９ｂ）と、固定子２における同相の固定子巻線５（例えば、Ｕ相コイル５ｕ）に対応したティース部４ｂとが対向する位置関係が、永久磁石モータ１の全集にわたって全て同じとなる。即ち、回転子３に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂは、固定子２に備えられた全てのＵ相コイル５ｕに同時に対向するようになっている。
【００２７】
また、回転子３において隣り合う同種類の永久磁石９が配置される間隔（例えば図３に示す、ネオジム磁石９ａを介して隣り合うサマコバ磁石９ｂ間の間隔Ｄ１）がその円周上（この場合、回転子コア８の円周上）で示す比率と、固定子２において隣り合う同相の固定子巻線５に対応したティース部４ｂが配置される間隔（例えば図２に示す、Ｖ相コイル５ｖ，Ｗ相コイル５ｗを介して隣り合うＵ相コイル５ｕに対応したティース部４ｂ間の間隔Ｄ２）がその円周上（この場合、固定子２の外周上）で示す比率が等しくなるようになっている。
【００２８】
そして、このような構成の永久磁石モータ１において、図１に示すように、着磁磁束量が最大となる固定子巻線５（例えばＵ相コイル５ｕ）が任意のサマコバ磁石９ｂ（Ａ）に対向しているとき、そのサマコバ磁石９ｂ（Ａ）から１極置き（ネオジム磁石９ａを介して２極ごと）に配置されているサマコバ磁石９ｂ（Ｂ，・・・，Ｈ，・・・）にも、着磁磁束量が最大となる固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）が対向する。即ち、永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂに、着磁磁束量が最大となる固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）が同時に対向する状態となる。
【００２９】
従って、固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）からの電機子反作用による外部磁界によって、永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂの磁化状態を同時に調整（増磁，減磁）することができる。即ち、永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂに対向する固定子巻線５（この場合、Ｕ相コイル５ｕ）の通電状態が、同時に同じ位相（電気角）となることから、全てのサマコバ磁石９ｂの磁化状態を調整するための固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）の通電回数は１回でよい。
なお、ここでは、固定子巻線５の各相のうち特にＵ相を例示して説明したが、Ｖ相，Ｗ相についても上述と同様の作用・効果を得ることができる。
【００３０】
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４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４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４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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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５参照）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５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５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。
【００３６】
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、低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
以上に説明したように本実施形態によれば、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂを１磁極あたり１種類で周期的（交互）に配置した永久磁石モータ１において、当該永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂに対向する固定子巻線５の通電状態が、同時に同じ位相（電気角）となる。これにより、全てのサマコバ磁石９ｂの磁化状態の調整を１回の通電によって行うことができる。
【００４１】
また、サマコバ磁石９ｂの磁化状態を調整するための通電回数を１回に抑えることによって、複数回の通電を要していた従来の構成に比べ、永久磁石９の磁束量の調整のための消費電力を削減することができる。また、複数回の通電を不要としたことによって、最初の通電によって調整したサマコバ磁石９ｂの磁化状態（増磁した状態、或いは、減磁した状態）が、それ以降の通電によって変動してしまうことを回避することができる。
【００４２】
また、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂのうち低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００４３】
しかも、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂを１磁極あたり１種類で周方向に沿って周期的（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。
【００４４】
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、高保磁力永久磁石であるネオジム磁石９ａと低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００４５】
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。
【００４６】
なお、本発明は、上述の一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。
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
本発明は、２４極／３６スロット構成のモータに限らず、固定子２における１組のＵ相コイル５ｕ，Ｖ相コイル５ｖ，Ｗ相コイル５ｗの組み合わせに対して、回転子３における１組のネオジム磁石９ａ，サマコバ磁石９ｂの組み合わせが対応する２極／３スロット構成を基本単位とするモータであれば適用可能である。
【００５０】
また、回転子３における同種類の永久磁石９と固定子２における同相のティース部４ｂとが対向する位置関係が全て同じとなる構成であれば、永久磁石９は２種類に限られるものではなく、例えば保磁力が大、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。そして、永久磁石の種類数に応じてティース部４ｂの数を適宜変更すればよい。即ち、本発明は、２極／３スロット構成を基本単位とするモータのみならず、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。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。
【００５１】
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。
【符号の説明】
【００５２】
図面中、１は永久磁石モータ、２は固定子、３は回転子、４ｂはティース部（磁極歯）、５は固定子巻線、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、２１はドラム式洗濯乾燥機（洗濯機）、４２は制御回路部（制御部）、４５はモータ制御システムを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子コア内部に複数の永久磁石を備えた永久磁石モータ、当該永久磁石モータを備えたモータ制御システム、及び、当該モータ制御システムを備えた洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の永久磁石モータでは、当該永久磁石モータによって駆動する負荷（例えばドラム式洗濯乾燥機のドラム）に応じて、固定子巻線に鎖交する永久磁石の磁束量（鎖交磁束量）を適正に調整することが望まれている。
ところが、永久磁石モータに備えられる永久磁石は１種類で構成されることが一般的であり、従って、永久磁石の磁束量が常に一定となる。この場合、例えば、保磁力が大きい永久磁石（高保磁力永久磁石）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（低保磁力永久磁石）のみで構成すると、低速回転時の出力が低下してしまう。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に記載の永久磁石モータでは、回転子コアに保磁力が異なる２種類の永久磁石を配設し、そのうち、保磁力が小さい低保磁力永久磁石の磁化状態を、電機子反作用による外部磁界（固定子巻線に流れる電流によって発生する磁界）によって減磁または増磁させ、これにより、永久磁石の磁束量を調整するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に記載の永久磁石モータでは、回転子コア内部において１磁極を構成する部分に、高保磁力永久磁石と低保磁力永久磁石の双方が配設されている。つまり、１磁極を複数種類の永久磁石によって形成する構成となっていることから、永久磁石が多数となり且つそれぞれの永久磁石の体積を小さくする必要があり、構造が複雑となる。そこで、近年では、保磁力が異なる２種類の永久磁石を１磁極あたり１種類で周期的（交互）に配置し、構造を簡素化した構成の永久磁石モータが考えられている。
【０００６】
しかしながら、図６に示すように、例えば４極／３スロット構成を基本単位とする永久磁石モータ１０１において、保磁力が異なる２種類の永久磁石（図６にて、白抜きで示す高保磁力永久磁石Ｍａ，黒塗りで示す低保磁力永久磁石Ｍｂ）を１磁極あたり１種類で周期的（交互）に配置した構成とすると、固定子１０２における１組のＵ相コイルｕ，Ｖ相コイルｖ，Ｗ相コイルｗの組み合わせに対して、回転子１０３における２組の高保磁力永久磁石Ｍａ，低保磁力永久磁石Ｍｂの組み合わせが対応する状態となる。そのため、着磁磁束量が最大となる固定子巻線（例えばＵ相コイルｕ）が任意の低保磁力永久磁石Ｍｂ（Ａ）に対向しているとき、その低保磁力永久磁石Ｍｂ（Ａ）の２極隣に位置する低保磁力永久磁石Ｍｂ（Ｂ）は、着磁磁束量が最大ではない固定子巻線（この場合、Ｖ相コイルｖ，Ｗ相コイルｗ）の間に対向する。
【０００７】
従って、このとき磁化状態を調整（増磁，減磁）できる低保磁力永久磁石Ｍｂは、永久磁石モータ１０１に備えられた全ての低保磁力永久磁石Ｍｂの１／２であり、残りの１／２の低保磁力永久磁石Ｍｂの磁化状態を調整するためには、異なるタイミング（回転子１０３の回転に伴い、残りの１／２の低保磁力永久磁石Ｍｂが着磁磁束量が最大となる固定子巻線に対向するタイミング）にて、もう一度、固定子巻線に着磁電流を通電しなければならない。
【０００８】
即ち、上記のような永久磁石モータ１０１では、全ての低保磁力永久磁石Ｍｂに対向する固定子巻線の通電状態を同時に同じ位相（電気角）にすることできない。そのため、全ての低保磁力永久磁石Ｍｂの磁化状態を調整するには、固定子巻線の通電が２回（場合によっては２回以上）必要になる。また、このような構成では、１回目の通電によって調整した低保磁力永久磁石Ｍｂの磁化状態が２回目の通電によって変動してしまう場合がある。
【０００９】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動する負荷に応じた永久磁石の磁束量の調整を、保磁力が異なる複数種類の永久磁石を１磁極あたり１種類で周期的に配置した簡素な構成にて実現するものにおいて、全ての低保磁力永久磁石の磁化状態の調整を１回の通電によって行う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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の永久磁石モータは、各相の巻線に対応した磁極歯を備えた固定子と、軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、前記回転子コア内部に複数の磁極を形成する永久磁石とを備え、前記永久磁石は、保磁力が異なる複数種類の永久磁石から構成され、これら複数種類の永久磁石が１磁極あたり１種類で周期的に且つほぼ環状に配置されているとともに、前記回転子における同種類の永久磁石と、前記固定子における同相の巻線に対応した前記磁極歯とが対向する位置関係が全て同じとなるように構成されていることに特徴を有している。
【００１１】
本発明のモータ制御システムは、請求項１または請求項２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。
【００１２】
本発明の洗濯機は、請求項３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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の永久磁石モータによれば、保磁力が異なる複数種類の永久磁石を１磁極あたり１種類で周期的に配置した構成において、全ての低保磁力永久磁石（保磁力が小さい永久磁石）に対向する巻線の通電状態が同時に同じ位相（電気角）となる。これにより、全ての低保磁力永久磁石の磁化状態の調整を１回の通電によって行うことができる。
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一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
【図２】固定子の構成を概略的に示す斜視図
【図３】回転子の構成を概略的に示す斜視図
【図４】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
【図５】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
【図６】従来構成を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図１ないし図５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。
【００１７】
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（磁極歯に相当）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４参照）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。
【００１８】
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４参照）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。
【００１９】
回転子コア８は、全体としてほぼ環状に構成されており、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層し且つかしめることによって構成したものである。この回転子コア８は、フレーム７の周側壁７ｃの内周部に配置されている。この回転子コア８の内周面（固定子２の外周面（固定子コア４の外周面４ｃ）と対向し当該固定子２との間に空隙を形成する面）は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部８ａを有した凹凸状に形成されている。これら凸部８ａは、当該凸部８ａにそれぞれ１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。
【００２０】
これら複数の凸部８ａの内部には、回転子コア８を軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通する複数（この場合２４個）の矩形状に開口した挿入孔１３が形成されており、これら複数の挿入孔１３が回転子コア８において環状に配置された構成となっている。これら挿入孔１３は、回転子コア８の周方向に沿って配列されている。
【００２１】
永久磁石９は、上記した複数の挿入孔１３内にそれぞれ挿入され、その周側部のほぼ全域が軟磁性体の回転子コア８（挿入孔１３部分）によって囲まれ保持された状態となっている。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矩形平板状のネオジム磁石９ａと、保磁力が小さい低保磁力永久磁石である矩形平板状のサマコバ磁石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。
【００２２】
この場合、ネオジム磁石９ａの保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、サマコバ磁石９ｂの保磁力は約２００〜５００ｋＡ／ｍであり、保磁力が１．８〜４．５倍程度異なっている。即ち、永久磁石９は保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成されている。これら永久磁石９ａ，９ｂは、回転子コア８内部において、ほぼ環状に、周方向に沿って周期的（交互）に、且つ、１つの凸部８ａ（挿入孔１３部分）に対して１種類ずつ配置されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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を周期的（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を経由する磁束である。このような構成により、高保磁力永久磁石であるネオジム磁石９ａと低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００２５】
永久磁石モータ１は、この場合、２４極／３６スロット構成（２４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２極が対応する（２極／３スロット構成）。即ち、２種類の永久磁石９ａ，９ｂによって形成される磁極数（この場合２４極）と、固定子２のティース部４ｂの数（この場合３６個）との構成比率は、２対３の倍数（１２倍）である２４対３６となっている。そして、固定子２における１組のＵ相コイル５ｕ，Ｖ相コイル５ｖ，Ｗ相コイル５ｗの組み合わせに対して、回転子３における１組のネオジム磁石９ａ，サマコバ磁石９ｂの組み合わせが対応する構成となっている。
【００２６】
このような構成では、回転子３における同種類の永久磁石９（例えば、サマコバ磁石９ｂ）と、固定子２における同相の固定子巻線５（例えば、Ｕ相コイル５ｕ）に対応したティース部４ｂとが対向する位置関係が、永久磁石モータ１の全集にわたって全て同じとなる。即ち、回転子３に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂは、固定子２に備えられた全てのＵ相コイル５ｕに同時に対向するようになっている。
【００２７】
また、回転子３において隣り合う同種類の永久磁石９が配置される間隔（例えば図３に示す、ネオジム磁石９ａを介して隣り合うサマコバ磁石９ｂ間の間隔Ｄ１）がその円周上（この場合、回転子コア８の円周上）で示す比率と、固定子２において隣り合う同相の固定子巻線５に対応したティース部４ｂが配置される間隔（例えば図２に示す、Ｖ相コイル５ｖ，Ｗ相コイル５ｗを介して隣り合うＵ相コイル５ｕに対応したティース部４ｂ間の間隔Ｄ２）がその円周上（この場合、固定子２の外周上）で示す比率が等しくなるようになっている。
【００２８】
そして、このような構成の永久磁石モータ１において、図１に示すように、着磁磁束量が最大となる固定子巻線５（例えばＵ相コイル５ｕ）が任意のサマコバ磁石９ｂ（Ａ）に対向しているとき、そのサマコバ磁石９ｂ（Ａ）から１極置き（ネオジム磁石９ａを介して２極ごと）に配置されているサマコバ磁石９ｂ（Ｂ，・・・，Ｈ，・・・）にも、着磁磁束量が最大となる固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）が対向する。即ち、永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂに、着磁磁束量が最大となる固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）が同時に対向する状態となる。
【００２９】
従って、固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）からの電機子反作用による外部磁界によって、永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂの磁化状態を同時に調整（増磁，減磁）することができる。即ち、永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂに対向する固定子巻線５（この場合、Ｕ相コイル５ｕ）の通電状態が、同時に同じ位相（電気角）となることから、全てのサマコバ磁石９ｂの磁化状態を調整するための固定子巻線５（Ｕ相コイル５ｕ）の通電回数は１回でよい。
なお、ここでは、固定子巻線５の各相のうち特にＵ相を例示して説明したが、Ｖ相，Ｗ相についても上述と同様の作用・効果を得ることができる。
【００３０】
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４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４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４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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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５参照）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５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５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。
【００３６】
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、低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
以上に説明したように本実施形態によれば、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂを１磁極あたり１種類で周期的（交互）に配置した永久磁石モータ１において、当該永久磁石モータ１に備えられた全てのサマコバ磁石９ｂに対向する固定子巻線５の通電状態が、同時に同じ位相（電気角）となる。これにより、全てのサマコバ磁石９ｂの磁化状態の調整を１回の通電によって行うことができる。
【００４１】
また、サマコバ磁石９ｂの磁化状態を調整するための通電回数を１回に抑えることによって、複数回の通電を要していた従来の構成に比べ、永久磁石９の磁束量の調整のための消費電力を削減することができる。また、複数回の通電を不要としたことによって、最初の通電によって調整したサマコバ磁石９ｂの磁化状態（増磁した状態、或いは、減磁した状態）が、それ以降の通電によって変動してしまうことを回避することができる。
【００４２】
また、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂのうち低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００４３】
しかも、保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂを１磁極あたり１種類で周方向に沿って周期的（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。
【００４４】
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、高保磁力永久磁石であるネオジム磁石９ａと低保磁力永久磁石であるサマコバ磁石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。
【００４５】
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。
【００４６】
なお、本発明は、上述の一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。
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
本発明は、２４極／３６スロット構成のモータに限らず、固定子２における１組のＵ相コイル５ｕ，Ｖ相コイル５ｖ，Ｗ相コイル５ｗの組み合わせに対して、回転子３における１組のネオジム磁石９ａ，サマコバ磁石９ｂの組み合わせが対応する２極／３スロット構成を基本単位とするモータであれば適用可能である。
【００５０】
また、回転子３における同種類の永久磁石９と固定子２における同相のティース部４ｂとが対向する位置関係が全て同じとなる構成であれば、永久磁石９は２種類に限られるものではなく、例えば保磁力が大、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。そして、永久磁石の種類数に応じてティース部４ｂの数を適宜変更すればよい。即ち、本発明は、２極／３スロット構成を基本単位とするモータのみならず、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。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。
【００５１】
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。
【符号の説明】
【００５２】
図面中、１は永久磁石モータ、２は固定子、３は回転子、４ｂはティース部（磁極歯）、５は固定子巻線、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、２１はドラム式洗濯乾燥機（洗濯機）、４２は制御回路部（制御部）、４５はモータ制御システムを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各相の巻線に対応した磁極歯を備えた固定子と、
軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、
前記回転子コア内部に複数の磁極を形成する永久磁石とを備え、
前記永久磁石は、保磁力が異なる複数種類の永久磁石から構成され、これら複数種類の永久磁石が１磁極あたり１種類で周期的に且つほぼ環状に配置されているとともに、前記回転子における同種類の永久磁石と、前記固定子における同相の巻線に対応した前記磁極歯とが対向する位置関係が全て同じとなるように構成されていることを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項２】
前記永久磁石によって形成される磁極数と前記固定子の前記磁極歯の数との構成比は２対３であることを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２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。
【請求項４】
請求項３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。
【請求項５】
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４記載の洗濯機。
【請求項１】
各相の巻線に対応した磁極歯を備えた固定子と、
軟磁性体からなる回転子コアを有し、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、
前記回転子コア内部に複数の磁極を形成する永久磁石とを備え、
前記永久磁石は、保磁力が異なる複数種類の永久磁石から構成され、これら複数種類の永久磁石が１磁極あたり１種類で周期的に且つほぼ環状に配置されているとともに、前記回転子における同種類の永久磁石と、前記固定子における同相の巻線に対応した前記磁極歯とが対向する位置関係が全て同じとなるように構成されていることを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項２】
前記永久磁石によって形成される磁極数と前記固定子の前記磁極歯の数との構成比は２対３であることを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２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。
【請求項４】
請求項３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。
【請求項５】
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４記載の洗濯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２２６９１３（Ｐ２０１０−２２６９１３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３６５３（Ｐ２００９−７３６５３）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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