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JP6430861B2 - Motor, motor device including the motor, and washing machine including the motor device - Google Patents
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Motor, motor device including the motor, and washing machine including the motor device Download PDF

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Description

本発明は、モータ、該モータを備える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, a motor device including the motor, 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、低速高トルクと高速低トルクとの両方のN−T特性を実現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、車速が上昇すると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。   On the other hand, in recent years, there has been a demand for a motor that realizes NT characteristics of both low-speed high-torque and high-speed low-torque 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 to have a high speed and low torque characteristic when 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.

しかしながら、上記特許文献1に記載のモータでは、低速高トルクと高速低トルクとの両方の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 the NT characteristics of both low speed and high torque and high speed and low torque has not been sufficiently studied.

本発明は、低速高トルクと高速低トルクとの両方のN−T特性を実現するモータ、該モータを備え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 which implement | achieves NT characteristic of both low-speed high torque and high-speed low torque, a motor apparatus provided with this motor, and a washing machine provided with this motor apparatus.

本発明の一態様のモータは、3相交流電圧及び6相交流電圧の一方の第1交流電圧が選択的に出力されると、第1回転磁界を発生させ、かつ、前記3相交流電圧及び前記6相交流電圧の他方の第2交流電圧が選択的に出力されると、第2回転磁界を発生させるステータと、前記ステータ内で所定の回転軸周りに回転するロータと、を備え、前記ロータは、円柱形状のコア部と、前記コア部の周面から前記ステータに向けて突出して形成された複数の突極と、を含むロータコアと、前記コア部の周面より内側に配置された複数の磁石と、を有し、前記複数の突極は、前記回転軸周りに形成され、前記複数の磁石は、前記回転軸周りに配置され、前記第1回転磁界は、前記複数の磁石により生成される基本磁界と磁気的に結合し、前記ロータを第1トルクで回転させ、前記第2回転磁界は、前記基本磁界が前記複数の突極により変調された変調磁界と磁気的に結合し、前記ロータを前記第1トルクと異なる第2トルクで回転させるものである。   The motor according to one aspect of the present invention generates a first rotating magnetic field when one of the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage is selectively output, and the three-phase AC voltage and A stator that generates a second rotating magnetic field when the other second AC voltage of the six-phase AC voltage is selectively output, and a rotor that rotates around a predetermined rotation axis in the stator, The rotor is disposed on the inner side of the circumferential surface of the core portion, the rotor core including a cylindrical core portion, and a plurality of salient poles formed to protrude from the circumferential surface of the core portion toward the stator. A plurality of magnets, wherein the plurality of salient poles are formed around the rotation axis, the plurality of magnets are arranged around the rotation axis, and the first rotating magnetic field is generated by the plurality of magnets. Magnetically coupled to the generated basic magnetic field, The second rotating magnetic field is rotated by torque, and the second rotating magnetic field is magnetically coupled with a modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by the plurality of salient poles, and rotates the rotor with a second torque different from the first torque. It is.

本態様では、3相交流電圧及び6相交流電圧の一方の第1交流電圧が選択的に出力されると、ステータにおいて第1回転磁界が発生する。第1回転磁界は、複数の磁石により生成される基本磁界と磁気的に結合し、ロータを第1トルクで回転させる。3相交流電圧及び6相交流電圧の他方の第2交流電圧が選択的に出力されると、ステータにおいて第2回転磁界が発生する。第2回転磁界は、基本磁界が複数の突極により変調された変調磁界と磁気的に結合し、ロータを第1トルクと異なる第2トルクで回転させる。したがって、本態様によれば、第1トルクと第2トルクとの2種類のトルクでモータを回転させることができる。その結果、低速高トルクと高速低トルクとの両方のN−T特性を実現することが可能になる。   In this aspect, when one of the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage is selectively output, a first rotating magnetic field is generated in the stator. The first rotating magnetic field is magnetically coupled to a basic magnetic field generated by a plurality of magnets, and rotates the rotor with a first torque. When the other second AC voltage of the other of the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage is selectively output, a second rotating magnetic field is generated in the stator. The second rotating magnetic field is magnetically coupled with a modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by a plurality of salient poles, and rotates the rotor with a second torque different from the first torque. Therefore, according to this aspect, the motor can be rotated by two types of torques, ie, the first torque and the second torque. As a result, it is possible to realize NT characteristics of both low speed and high torque and high speed and low torque.

上記態様において、前記第1回転磁界は、前記ロータを第1トルク定数で回転させることにより前記第1トルクで回転させ、前記第2回転磁界は、前記ロータを第2トルク定数で回転させることにより前記第2トルクで回転させてもよい。   In the above aspect, the first rotating magnetic field is rotated by the first torque by rotating the rotor at a first torque constant, and the second rotating magnetic field is rotated by rotating the rotor at a second torque constant. You may rotate with the said 2nd torque.

本態様では、第1回転磁界は、ロータを第1トルク定数で回転させることにより第1トルクで回転させる。第2回転磁界は、ロータを第2トルク定数で回転させることにより第2トルクで回転させる。したがって、本態様によれば、第1トルクと第2トルクとの2種類のトルクでモータを回転させることができる。   In this aspect, the first rotating magnetic field rotates with the first torque by rotating the rotor with the first torque constant. The second rotating magnetic field rotates with the second torque by rotating the rotor with the second torque constant. Therefore, according to this aspect, the motor can be rotated by two types of torques, ie, the first torque and the second torque.

上記態様において、前記ステータは、前記3相交流電圧と前記6相交流電圧とが選択的に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。前記複数の突極は、極数Np(Npは2以上の整数)を規定してもよい。前記複数の磁石は、極対数Nm(Nmは正の整数)を規定してもよい。前記極対数Nmは、前記スロット数Nsの下で、前記第1回転磁界が前記ロータを回転させる値に設定されてもよい。極対数(Np−Nm)は、前記スロット数Nsの下で、前記第2回転磁界が前記ロータを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 three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage are selectively applied, and the number of slots Ns (Ns) that is formed around the rotation axis and accommodates the coil portion. May be a multiple of 6). The plurality of salient poles may define a pole number Np (Np is an integer of 2 or more). The plurality of magnets may define a pole pair number Nm (Nm is a positive integer). The number of pole pairs Nm may be set to a value that causes the first rotating magnetic field to rotate the rotor under the number of slots Ns. The number of pole pairs (Np−Nm) may be set to a value that causes the second rotating magnetic field to rotate the rotor under the slot number Ns.

本態様では、複数の磁石の極対数Nmは、スロット数Nsの下で、第1回転磁界がロータを回転させる値に設定される。複数の磁石の極対数Nm及び複数の突極の極数Npは、スロット数Nsの下で、第2回転磁界がロータを回転させる値に設定される。このため、本態様によれば、第1トルクと第2トルクとの2種類のトルクで、それぞれモータを回転させることができる。   In this aspect, the number of pole pairs Nm of the plurality of magnets is set to a value that causes the first rotating magnetic field to rotate the rotor under the number of slots Ns. The number of pole pairs Nm of the plurality of magnets and the number of poles Np of the plurality of salient poles are set to values at which the second rotating magnetic field rotates the rotor under the number of slots Ns. For this reason, according to this aspect, the motor can be rotated by two kinds of torques of the first torque and the second torque, respectively.

上記態様において、前記第1交流電圧は、前記6相交流電圧であり、前記第2交流電圧は、前記3相交流電圧であり、Nm=Ns/6又は5Ns/6であり、Np−Nm=Ns/3又は2Ns/3であってもよい。   In the above aspect, the first AC voltage is the six-phase AC voltage, the second AC voltage is the three-phase AC voltage, Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6, and Np−Nm = It may be Ns / 3 or 2Ns / 3.

本態様では、第1交流電圧は、6相交流電圧である。このため、第1回転磁界は、6相交流電圧がコイル部に印加されると発生する。Nm=Ns/6又は5Ns/6である。したがって、スロット数Nsの下で、複数の磁石により生成される基本磁界は、6相交流電圧により発生する第1回転磁界と磁気的に結合する。また、第2交流電圧は、3相交流電圧である。このため、第2回転磁界は、3相交流電圧がコイル部に印加されると発生する。Np−Nm=Ns/3又は2Ns/3である。したがって、スロット数Nsの下で、基本磁界が複数の突極により変調された変調磁界は、3相交流電圧により発生する第2回転磁界と磁気的に結合する。その結果、第1回転磁界及び第2回転磁界は、それぞれ、ロータを回転させることができる。   In this aspect, the first AC voltage is a six-phase AC voltage. For this reason, the first rotating magnetic field is generated when a six-phase AC voltage is applied to the coil portion. Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6. Therefore, under the slot number Ns, the basic magnetic field generated by the plurality of magnets is magnetically coupled to the first rotating magnetic field generated by the six-phase AC voltage. The second AC voltage is a three-phase AC voltage. For this reason, the second rotating magnetic field is generated when a three-phase AC voltage is applied to the coil section. Np−Nm = Ns / 3 or 2Ns / 3. Therefore, under the number of slots Ns, the modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by a plurality of salient poles is magnetically coupled to the second rotating magnetic field generated by the three-phase AC voltage. As a result, the first rotating magnetic field and the second rotating magnetic field can respectively rotate the rotor.

上記態様において、前記第1交流電圧は、前記3相交流電圧であり、前記第2交流電圧は、前記6相交流電圧であり、Nm=Ns/3又は2Ns/3であり、Np−Nm=Ns/6又は5Ns/6であってもよい。   In the above aspect, the first AC voltage is the three-phase AC voltage, the second AC voltage is the six-phase AC voltage, Nm = Ns / 3 or 2Ns / 3, and Np−Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6 may be used.

本態様では、第1交流電圧は、3相交流電圧である。このため、第1回転磁界は、3相交流電圧がコイル部に印加されると発生する。Nm=Ns/3又は2Ns/3である。したがって、スロット数Nsの下で、複数の磁石により生成される基本磁界は、3相交流電圧により発生する第1回転磁界と磁気的に結合する。また、第2交流電圧は、6相交流電圧である。このため、第2回転磁界は、6相交流電圧がコイル部に印加されると発生する。Np−Nm=Ns/6又は5Ns/6である。したがって、スロット数Nsの下で、基本磁界が複数の突極により変調された変調磁界は、6相交流電圧により発生する第2回転磁界と磁気的に結合する。その結果、本態様によれば、第1回転磁界及び第2回転磁界は、それぞれ、ロータを回転させることができる。   In this aspect, the first AC voltage is a three-phase AC voltage. For this reason, the first rotating magnetic field is generated when a three-phase AC voltage is applied to the coil section. Nm = Ns / 3 or 2Ns / 3. Therefore, under the slot number Ns, the basic magnetic field generated by the plurality of magnets is magnetically coupled to the first rotating magnetic field generated by the three-phase AC voltage. The second AC voltage is a six-phase AC voltage. For this reason, the second rotating magnetic field is generated when a six-phase AC voltage is applied to the coil section. Np−Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6. Therefore, under the number of slots Ns, the modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by a plurality of salient poles is magnetically coupled to the second rotating magnetic field generated by the six-phase AC voltage. As a result, according to this aspect, the first rotating magnetic field and the second rotating magnetic field can each rotate the rotor.

上記態様において、前記複数の突極は、前記回転軸周りに等間隔で設けられ、かつ、第1突極と、前記第1突極に隣り合う第2突極と、を含んでもよい。前記第1突極は、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突極は、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 salient poles may include a first salient pole and a second salient pole adjacent to the first salient pole provided at equal intervals around the rotation axis. The first salient pole 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 salient pole may have 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 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、突極を通る磁束分布は、回転軸周りに等間隔となる。したがって、変調磁界を点対称とすることができる。その結果、第2回転磁界により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 salient poles is equally spaced around the rotation axis. Therefore, the modulation magnetic field can be point symmetric. As a result, the rotor can be smoothly rotated by the second rotating magnetic field.

本発明の他の態様のモータ装置は、上記態様のいずれかのモータと、前記3相交流電圧と前記6相交流電圧とを選択的に出力する駆動部と、を備え、前記ステータは、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、前記駆動部は、前記3相交流電圧として、位相が順に120度ずつシフトされた3相交流電圧Vu,Vv,Vwを出力し、かつ、前記6相交流電圧として、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とが選択的に印加され、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とが選択的に印加され、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とが選択的に印加され、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とが選択的に印加され、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とが選択的に印加され、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とが選択的に印加されるものである。   A motor device according to another aspect of the present invention includes the motor according to any one of the above aspects, and a drive unit that selectively outputs the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage, and the stators are mutually connected. The connected first phase coil unit, second phase coil unit, third phase coil unit, fourth phase coil unit, fifth phase coil unit, and sixth phase coil unit, wherein the drive The unit outputs three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw whose phases are sequentially shifted by 120 degrees as the three-phase AC voltages, and the phases are sequentially shifted by 60 degrees as the six-phase AC voltages. Six-phase AC voltages Va, Vb, Vc, Vd, Ve, and Vf are output, and the three-phase AC voltage Vu and the six-phase AC voltage Va are selectively applied to the first phase coil unit, The second phase coil section includes the three-phase AC voltage Vv and the six-phase AC voltage Vb. The three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vc are selectively applied to the third-phase coil unit, and the three-phase AC voltage is applied to the fourth-phase coil unit. Vu and the six-phase AC voltage Vd are selectively applied, and the third-phase AC voltage Vv and the six-phase AC voltage Ve are selectively applied to the fifth-phase coil unit. The three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vf are selectively applied to the coil section.

本態様では、第1相コイル部〜第6相コイル部に、3相交流電圧Vu,Vv,Vw,Vu,Vv,Vwと、6相交流電圧Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vfとが、それぞれ、選択的に印加される。したがって、本態様によれば、6相交流電圧と3相交流電圧とが選択的に出力されると、ステータにおいて、第1回転磁界と第2回転磁界とを選択的に発生させることができる。   In this embodiment, the first phase coil portion to the sixth phase coil portion have three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw, Vu, Vv, Vw and six-phase AC voltages Va, Vb, Vc, Vd, Ve, Vf and Are selectively applied. Therefore, according to this aspect, when the 6-phase AC voltage and the 3-phase AC voltage are selectively output, the first rotating magnetic field and the second rotating magnetic field can be selectively generated in the stator.

上記他の態様において、前記駆動部は、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3相交流電圧と前記6相交流電圧とを選択的に生成するインバータ制御部と、を含むとしてもよい。   In the other aspect, the driving unit is connected to the first-phase coil unit to the sixth-phase coil unit, and is connected to the DC power source in parallel with each other. A six-phase inverter having an element, and an inverter control unit that selectively generates the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage by performing PWM control on the first-phase switching element to the sixth-phase switching element, May be included.

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相交流電圧と6相交流電圧とが選択的に生成される。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、好適に、3相交流電圧と6相交流電圧とを第1相コイル部〜第6相コイル部に選択的に印加することができる。   In this aspect, the first to sixth phase switching elements of the six-phase inverter are PWM-controlled by the inverter control unit, and a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage are selectively 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, it is possible to suitably apply the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage to the first-phase coil unit to the sixth-phase coil unit.

本発明のさらに他の態様の洗濯機は、上記他の態様のいずれかのモータ装置と、衣類が収容される回転ドラムと、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、を備え、前記モータ装置は、前記回転軸と一致する位置に配置され、前記ロータに接続されて前記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、前記伝達シャフトは、前記回転ドラムに接続され、前記駆動部は、前記3相交流電圧と前記6相交流電圧とを選択的に出力して、前記洗い工程及び前記濯ぎ工程では、前記第1トルク及び前記第2トルクのうち高い方のトルクで前記ロータを回転させ、前記脱水工程では、前記第1トルク及び前記第2トルクのうち低い方のトルクで前記ロータを回転させるものである。   A washing machine according to still another aspect of the present invention includes the motor device according to any of the other aspects described above, a rotating drum in which clothing is accommodated, a washing step for washing the clothing, and a rinsing step for rinsing the clothing, A dehydration step for dehydrating the garment, and a washing control unit for performing the dehydration process, wherein the motor device is disposed at a position coinciding with the rotation shaft and connected to the rotor to transmit the rotation of the rotor to the outside. The transmission shaft is connected to the rotating drum, and the driving unit selectively outputs the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage to perform the washing step and the rinsing. In the step, the rotor is rotated with a higher torque of the first torque and the second torque, and in the dehydrating step, the rotor is rotated with a lower torque of the first torque and the second torque. The Is shall.

本態様では、3相交流電圧と6相交流電圧とが選択的に出力されて、洗い工程及び濯ぎ工程では、第1トルク及び第2トルクのうち高い方のトルクでロータが回転され、脱水工程では、第1トルク及び第2トルクのうち低い方のトルクでロータが回転される。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, a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage are selectively output, and in the washing step and the rinsing step, the rotor is rotated by the higher torque of the first torque and the second torque, and the dehydration step Then, the rotor is rotated with the lower torque of the first torque and the second torque. 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.

本発明によれば、低速高トルクと高速低トルクとの両方の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 NT characteristics of both low speed and high torque and high speed and 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. 3相交流電圧の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows an example of a three-phase alternating current voltage roughly. 6相交流電圧の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows an example of 6 phase alternating voltage roughly. 図1に示されるモータのロータを強制的に回転させたときにコイルに誘起される誘起電圧を有限要素法で解析し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 analyzed the induced voltage induced in a coil by the finite element method when the rotor of the motor shown in FIG. 1 is forcibly rotated. 図5に示される結果を高速フーリエ変換により解析し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 analyzed the result shown by FIG. 5 by the fast Fourier transform. コイルに、3相交流電圧と6相交流電圧とを選択的に印加したときのロータのトルクを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the torque of a rotor when a 3-phase alternating voltage and a 6-phase alternating voltage are selectively applied to a coil. 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。
(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.

図1に示されるように、第1実施形態のモータ1は、ステータ10と、ロータ20と、を備える。   As shown in FIG. 1, the motor 1 of the first embodiment includes a stator 10 and a rotor 20.

ステータ10は、モータ1の回転軸P0を中心とする円筒状に形成されている。ステータ10は、コイル部と、複数のスロット11とを含む。複数のスロット11は、コイル部を収容し、ステータ10の内周面に形成されている。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、18になっている。   The stator 10 is formed in a cylindrical shape with the rotation axis P0 of the motor 1 as the center. Stator 10 includes a coil portion and a plurality of slots 11. The plurality of slots 11 accommodate coil portions and are formed on the inner peripheral surface of the stator 10. In the first embodiment, the slot number Ns is 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の内側に、所定の空隙を介してロータ20が配置されている。ロータ20は、ステータ10に対して、モータ1の回転軸P0周りに回転自在に支持されている。   As shown in FIG. 1, the rotor 20 is disposed inside the stator 10 via a predetermined gap. The rotor 20 is supported by the stator 10 so as to be rotatable around the rotation axis P <b> 0 of the motor 1.

ロータ20は、ロータコア20aと、複数の永久磁石23とを有する。ロータコア20aは、磁性体からなり、コア部21と、複数の突極22と、を含む。コア部21は、モータ1の回転軸P0を中心とする円柱状に形成されている。   The rotor 20 includes a rotor core 20 a and a plurality of permanent magnets 23. The rotor core 20 a is made of a magnetic material and includes a core portion 21 and a plurality of salient poles 22. The core portion 21 is formed in a columnar shape centered on the rotation axis P <b> 0 of the motor 1.

複数の突極22は、コア部21の周面に、ステータ10に向けて突出して形成されている。図1に示されるように、ロータ20の突極22の極数Npは、15になっている。すなわち、第1実施形態では、ロータ20は、15個の突極22を有する。   The plurality of salient poles 22 are formed on the peripheral surface of the core portion 21 so as to protrude toward the stator 10. As shown in FIG. 1, the pole number Np of the salient poles 22 of the rotor 20 is 15. That is, in the first embodiment, the rotor 20 has 15 salient poles 22.

複数の突極22は、モータ1の回転軸P0周りに等間隔で形成されている。なお、「等間隔」は、数学的な意味での等間隔に限定されない。複数の突極22が、外観上、等間隔で形成されていればよい。   The plurality of salient poles 22 are formed at equal intervals around the rotation axis P <b> 0 of the motor 1. The “equal interval” is not limited to an equal interval in the mathematical sense. A plurality of salient poles 22 should just be formed at equal intervals in appearance.

複数の突極22のうちの1つの突極22aと、突極22aに隣り合う突極22bとを用いて、複数の突極22の位置関係が説明される。   The positional relationship of the plurality of salient poles 22 will be described using one salient pole 22a among the plurality of salient poles 22 and the salient pole 22b adjacent to the salient pole 22a.

突極22aは、側面24と、側面24と反対側の側面25とを有する。側面24は、モータ1の回転軸P0から放射状に延びる面24aに含まれ、側面25は、モータ1の回転軸P0から放射状に延びる面25aに含まれる。突極22bは、側面24に対向する側面26を有する。側面26は、モータ1の回転軸P0から放射状に延びる面26aに含まれる。   The salient pole 22 a has a side surface 24 and a side surface 25 opposite to the side surface 24. The side surface 24 is included in a surface 24a extending radially from the rotation axis P0 of the motor 1, and the side surface 25 is included in a surface 25a extending radially from the rotation axis P0 of the motor 1. The salient pole 22 b has a side surface 26 that faces the side surface 24. The side surface 26 is included in a surface 26 a that extends radially from the rotation axis P <b> 0 of the motor 1.

面24a(側面24)と回転軸P0と面25a(側面25)とで形成される中心角θ1と、面25a(側面25)と回転軸P0と面26a(側面26)とで形成される中心角θ2とは、等しい値になっている。すなわち、突極22と突極22との間の空隙と、突極22とは、形状及び大きさにおいて、一致する。なお、「等しい値」は、数学的な意味での等しい値に限定されない。中心角θ1と中心角θ2とが、外観上、等しい値であればよい。   A center angle θ1 formed by the surface 24a (side surface 24), the rotation axis P0, and the surface 25a (side surface 25), and a center formed by the surface 25a (side surface 25), the rotation axis P0, and the surface 26a (side surface 26). The angle θ2 is an equal value. In other words, the gap between the salient poles 22 and the salient poles 22 and the salient poles 22 match in shape and size. The “equal value” is not limited to an equal value in a mathematical sense. It is sufficient that the central angle θ1 and the central angle θ2 are equal in appearance.

図1では、コア部21と複数の突極22とが、磁性体で一体的に形成されている。代替的に、磁性体で形成されたコア部21と、磁性体で形成された複数の突極22とが、別々に形成され、複数の突極22がコア部21に接着剤等により固定されていてもよい。   In FIG. 1, the core portion 21 and the plurality of salient poles 22 are integrally formed of a magnetic material. Alternatively, the core portion 21 made of a magnetic material and the plurality of salient poles 22 made of a magnetic material are formed separately, and the plurality of salient poles 22 are fixed to the core portion 21 with an adhesive or the like. It may be.

複数の永久磁石23は、ロータコア21の、複数の突極22より回転軸P0に近い位置に、モータ1の回転軸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、永久磁石23の極対数Nmは、3になっている。すなわち、永久磁石23の極数は、6極になっている。なお、ロータ20は、図1に示される構造では、永久磁石23がロータコア21の内部に埋め込まれた埋め込み型永久磁石になっている。代替的に、永久磁石23がロータコア21の表面に付着された表面付着型永久磁石でもよい。要は、複数の突極22を基準として、ステータ10と反対側に永久磁石23が配置されていればよい。   The plurality of permanent magnets 23 are arranged at substantially equal intervals around the rotation axis P0 of the motor 1 at positions closer to the rotation axis P0 than the plurality of salient poles 22 of the rotor core 21. As shown in FIG. 1, the number of pole pairs Nm of the permanent magnet 23 is 3. That is, the number of poles of the permanent magnet 23 is six. In the structure shown in FIG. 1, the rotor 20 is an embedded permanent magnet in which a permanent magnet 23 is embedded in the rotor core 21. Alternatively, a surface-attached permanent magnet in which the permanent magnet 23 is attached to the surface of the rotor core 21 may be used. In short, it is only necessary that the permanent magnet 23 is disposed on the opposite side of the stator 10 with the plurality of salient poles 22 as a reference.

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(第1相スイッチング素子の一例)と、スイッチング素子Qbu,Qbl(第2相スイッチング素子の一例)と、スイッチング素子Qcu,Qcl(第3相スイッチング素子の一例)と、スイッチング素子Qdu,Qdl(第4相スイッチング素子の一例)と、スイッチング素子Qeu,Qel(第5相スイッチング素子の一例)と、スイッチング素子Qfu,Qfl(第6相スイッチング素子の一例)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 (an example of a first phase switching element) and switching elements Qbu and Qbl (an example of the second phase switching element) connected between the positive line Lp and the negative line Ln, respectively. Example), switching elements Qcu, Qcl (an example of a third phase switching element), switching elements Qdu, Qdl (an example of a fourth phase switching element), and switching elements Qeu, Qel (an example of a fifth phase switching element) And switching elements Qfu and Qfl (an example of a sixth phase switching element). 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相交流電圧とを選択的に印加させる。   The motor control unit 43 performs PWM control on each switching element of the six-phase inverter 42 and selectively applies a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage from the six-phase inverter 42 to the coils A to F.

図3は、3相交流電圧Vu,Vv,Vwの一例を概略的に示す図である。図4は、6相交流電圧Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vfの一例を概略的に示す図である。   FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw. FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the six-phase AC voltages Va, Vb, Vc, Vd, Ve, and Vf.

3相交流電圧Vu,Vv,Vwは、図3に示されるように、順に位相が120度ずつシフトされた正弦波電圧である。6相インバータ42は、3相交流電圧を印加する場合には、コイルA,B,C,D,E,Fに、それぞれ3相交流電圧Vu,Vv,Vw,Vu,Vv,Vwを印加する。   As shown in FIG. 3, the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw are sinusoidal voltages whose phases are sequentially shifted by 120 degrees. When applying the three-phase AC voltage, the six-phase inverter 42 applies the three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw, Vu, Vv, and Vw to the coils A, B, C, D, E, and F, respectively. .

6相交流電圧Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vfは、図4に示されるように、順に位相が60度ずつシフトされた正弦波電圧である。6相インバータ42は、6相交流電圧を印加する場合には、コイルA,B,C,D,E,Fに、それぞれ6相交流電圧Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vfを印加する。本実施形態において、モータ1及び駆動部40は、モータ装置の一例を構成する。   The six-phase AC voltages Va, Vb, Vc, Vd, Ve, and Vf are sinusoidal voltages whose phases are sequentially shifted by 60 degrees as shown in FIG. The six-phase inverter 42 applies six-phase AC voltages Va, Vb, Vc, Vd, Ve, and Vf to the coils A, B, C, D, E, and F, respectively, when applying a six-phase AC voltage. . In the present embodiment, the motor 1 and the drive unit 40 constitute an example of a motor device.

(動作原理)
図1及び図2を参照して、第1実施形態のモータ1の動作原理が説明される。第1実施形態のモータ1のロータ20は、上述のように、複数の突極22と、複数の永久磁石23とを有する。
(Operating principle)
With reference to FIG.1 and FIG.2, the operation principle of the motor 1 of 1st Embodiment is demonstrated. As described above, the rotor 20 of the motor 1 according to the first embodiment includes the plurality of salient poles 22 and the plurality of permanent magnets 23.

ステータ10は、コイルA〜Fに6相交流電圧Va〜Vfが印加されると、回転磁界Mf6を発生させる。一方、複数の永久磁石23によって、ステータ10とロータ20との間の空隙には、磁界が生成される。以下、永久磁石23によって直接的に生成される磁界は「基本磁界」と称される。上述のように、永久磁石23の極対数Nmが3であり、スロット数Nsが18であり、6極18スロットのモータが構成される。したがって、回転磁界Mf6(第1回転磁界の一例)は、基本磁界と磁気的に結合し、ロータ20を回転させる。   When the six-phase AC voltages Va to Vf are applied to the coils A to F, the stator 10 generates a rotating magnetic field Mf6. On the other hand, a magnetic field is generated in the gap between the stator 10 and the rotor 20 by the plurality of permanent magnets 23. Hereinafter, the magnetic field directly generated by the permanent magnet 23 is referred to as a “basic magnetic field”. As described above, the number of pole pairs Nm of the permanent magnet 23 is 3, the number of slots Ns is 18, and a 6-pole 18-slot motor is configured. Therefore, the rotating magnetic field Mf6 (an example of the first rotating magnetic field) is magnetically coupled to the basic magnetic field and rotates the rotor 20.

ステータ10は、コイルA〜Fに、3相交流電圧Vu,Vv,Vw,Vu,Vv,Vwがそれぞれ印加されると、回転磁界Mf3を発生させる。一方、複数の永久磁石23により生成される基本磁界は、複数の突極22により変調される。その結果、ステータ10とロータ20との間の空隙には変調磁界が生成される。つまり、変調磁界を生成する磁石が仮想的に配置されたのと同じになる。この仮想磁石の極対数Nhは、式(1)を満たす。
Nh=(Np±Nm) (1)
永久磁石23の極対数Nmが3であり、突極22の極数Npが15であるので、仮想磁石の極対数Nhは、18又は12となる。
Stator 10 generates rotating magnetic field Mf3 when three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw, Vu, Vv, and Vw are applied to coils A to F, respectively. On the other hand, the basic magnetic field generated by the plurality of permanent magnets 23 is modulated by the plurality of salient poles 22. As a result, a modulated magnetic field is generated in the gap between the stator 10 and the rotor 20. That is, it is the same as the magnet in which the modulation magnetic field is generated virtually. The number of pole pairs Nh of this virtual magnet satisfies the formula (1).
Nh = (Np ± Nm) (1)
Since the number of pole pairs Nm of the permanent magnet 23 is 3 and the number of poles Np of the salient poles 22 is 15, the number of pole pairs Nh of the virtual magnet is 18 or 12.

スロット数Nsが18の下で、極対数が18の磁石により生成される磁界は、回転磁界Mf3と磁気的に結合しない。これに対して、スロット数Nsが18の下で、極対数が12の磁石により生成される磁界は、回転磁界Mf3と磁気的に結合する。したがって、回転磁界Mf3(第2回転磁界の一例)は、変調磁界と磁気的に結合し、ロータ20を回転させる。   The magnetic field generated by the magnet having the number of slots Ns of 18 and the number of pole pairs of 18 is not magnetically coupled to the rotating magnetic field Mf3. On the other hand, the magnetic field generated by the magnet having the number of slots Ns of 18 and the number of pole pairs of 12 is magnetically coupled to the rotating magnetic field Mf3. Therefore, the rotating magnetic field Mf3 (an example of the second rotating magnetic field) is magnetically coupled to the modulation magnetic field and rotates the rotor 20.

(制約条件)
上述のモータ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相交流電圧と6相交流電圧とが選択的に印加される。このため、ステータ10のスロット数Nsは、6の倍数であるという制約条件を満たす必要がある。
(Restrictions)
The constraint conditions for establishing the operation principle of the motor 1 will be described. In the first embodiment, a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage are selectively applied to the coils A to F of the stator 10. For this reason, it is necessary to satisfy the constraint that the number of slots Ns of the stator 10 is a multiple of 6.

また、第1実施形態のモータ1では、6相交流電圧(第1交流電圧の一例)により生成される回転磁界Mf6と、ロータ20の永久磁石23により生成される基本磁界とが、磁気的に結合している。これによって、6相交流電圧により生成される回転磁界Mf6がロータ20を回転させることとなる。   In the motor 1 of the first embodiment, the rotating magnetic field Mf6 generated by the six-phase AC voltage (an example of the first AC voltage) and the basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 of the rotor 20 are magnetically generated. Are connected. As a result, the rotating magnetic field Mf6 generated by the six-phase AC voltage rotates the rotor 20.

したがって、式(2)を満たす必要がある。
Nm=Ns/6又は5Ns/6 (2)
式(2)は、スロット数Nsの下で、永久磁石23により生成される基本磁界と、回転磁界Mf6(第1回転磁界の一例)とが、磁気的に結合するという、永久磁石23の極対数Nmの制約条件を表す。
Therefore, it is necessary to satisfy Expression (2).
Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6 (2)
Equation (2) is the pole of the permanent magnet 23 in which the basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 and the rotating magnetic field Mf6 (an example of the first rotating magnetic field) are magnetically coupled under the number of slots Ns. This represents a constraint condition of logarithm Nm.

また、第1実施形態のモータ1では、3相交流電圧(第2交流電圧の一例)により生成される回転磁界Mf3と、基本磁界がロータ20の突極22により変調された変調磁界とが、磁気的に結合している。   In the motor 1 of the first embodiment, the rotating magnetic field Mf3 generated by the three-phase AC voltage (an example of the second AC voltage) and the modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by the salient pole 22 of the rotor 20 are: Magnetically coupled.

したがって、式(3)を満たす必要がある。
Np−Nm=Ns/3又は2Ns/3 (3)
式(3)は、スロット数Nsの下で、基本磁界が突極22により変調された変調磁界と、回転磁界Mf3(第2回転磁界の一例)とが、磁気的に結合する値に設定されるという、突極22の極数Np及び永久磁石23の極対数Nmの制約条件を表す。この制約条件は、言い換えると、仮想的な磁石の極対数(Np−Nm)は、スロット数Nsの下で、仮想的な磁石により生成される基本磁界と、回転磁界Mf3とが、磁気的に結合する値に設定されるという条件になる。
Therefore, it is necessary to satisfy Expression (3).
Np−Nm = Ns / 3 or 2Ns / 3 (3)
Equation (3) is set to a value that magnetically couples the modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by the salient pole 22 and the rotating magnetic field Mf3 (an example of the second rotating magnetic field) under the number of slots Ns. This represents a constraint condition of the number of poles Np of the salient poles 22 and the number of pole pairs Nm of the permanent magnets 23. In other words, the number of pole pairs (Np−Nm) of the virtual magnet is that the basic magnetic field generated by the virtual magnet and the rotating magnetic field Mf3 are magnetically reduced under the slot number Ns. The condition is that the value is set to be combined.

(動作原理の検証)
図1に示されるモータ1の動作原理の妥当性を調べるために、有限要素法によって解析した結果が説明される。
(Verification of operation principle)
In order to examine the validity of the operating principle of the motor 1 shown in FIG. 1, the result of analysis by the finite element method will be described.

図5は、図1に示されるモータ1のロータ20を強制的に回転させたときにコイルA〜Fに誘起される誘起電圧を有限要素法で解析した結果を概略的に示す図である。図5の縦軸は誘起電圧を表し、横軸はロータ20の回転角度を表す。図6は、図5に示される結果を高速フーリエ変換(FFT)により解析した結果を概略的に示す図である。図6の縦軸はFFTされた誘起電圧を表し、横軸は算出された磁界の次数を表す。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a result of analyzing the induced voltage induced in the coils A to F by the finite element method when the rotor 20 of the motor 1 shown in FIG. 1 is forcibly rotated. The vertical axis in FIG. 5 represents the induced voltage, and the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor 20. FIG. 6 is a diagram schematically showing a result of analyzing the result shown in FIG. 5 by fast Fourier transform (FFT). The vertical axis in FIG. 6 represents the induced voltage subjected to FFT, and the horizontal axis represents the calculated magnetic field order.

図5では、ロータ20が強制的に回転させられているため、モータ1は、発電機として動作している。図5に示されるように、コイルA〜Fには、複雑な波形の誘起電圧が誘起されている。   In FIG. 5, since the rotor 20 is forcibly rotated, the motor 1 is operating as a generator. As shown in FIG. 5, an induced voltage having a complex waveform is induced in the coils A to F.

図5の波形をFFTにより解析した結果、図6に示されるように、3次の磁界と12次の磁界とが主成分として表れている。   As a result of analyzing the waveform of FIG. 5 by FFT, a third-order magnetic field and a twelfth-order magnetic field appear as main components as shown in FIG.

3次の磁界は、極対数Nmが3の永久磁石23による基本磁界に相当する。この3次の磁界,つまり基本磁界は、6相交流電圧による回転磁界Mf6(図1)と磁気的に結合する。   The tertiary magnetic field corresponds to a basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 having a pole pair number Nm of 3. This tertiary magnetic field, that is, the basic magnetic field, is magnetically coupled to the rotating magnetic field Mf6 (FIG. 1) due to the six-phase AC voltage.

12次の磁界は、極対数Nhが12の仮想磁石による変調磁界に相当する。この12次の磁界、つまり変調磁界は、3相交流電圧による回転磁界Mf3(図1)と磁気的に結合する。   The twelfth order magnetic field corresponds to a modulation magnetic field generated by a virtual magnet having a pole pair number Nh of 12. This 12th-order magnetic field, that is, the modulation magnetic field, is magnetically coupled to the rotating magnetic field Mf3 (FIG. 1) by the three-phase AC voltage.

したがって、図1に示されるロータ20は、ステータ10のコイルA〜Fに、3相交流電圧と6相交流電圧とが選択的に印加されると、それぞれ回転することが分かる。図5及び図6の解析結果によって、上述の動作原理が妥当であることが示された。   Therefore, it can be seen that the rotor 20 shown in FIG. 1 rotates when the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage are selectively applied to the coils A to F of the stator 10. The analysis results shown in FIGS. 5 and 6 show that the above-described operation principle is appropriate.

(動作例)
図7は、コイルA〜Fに、3相交流電圧と6相交流電圧とを選択的に印加したときのロータ20のトルクを概略的に示す図である。図7の縦軸はトルクを表し、横軸はロータ20の回転角度を表す。図7では、実効値が20[A]の電流がコイルA〜Fに供給されている。
(Operation example)
FIG. 7 is a diagram schematically showing the torque of the rotor 20 when a three-phase AC voltage and a six-phase AC voltage are selectively applied to the coils A to F. FIG. The vertical axis in FIG. 7 represents torque, and the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor 20. In FIG. 7, a current having an effective value of 20 [A] is supplied to the coils A to F.

図7には、コイルA〜Fに3相交流電圧が印加された場合のトルクT3と、コイルA〜Fに6相交流電圧が印加された場合のトルクT6とが,合わせて示されている。図7から分かるように、トルクT6よりトルクT3の方が大きい値になっている。本実施形態において、トルクT6は第1トルクの一例に相当し、トルクT3は第2トルクの一例に相当する。また、トルクT6は第1トルク及び第2トルクのうち低い方のトルクの一例に相当し、トルクT3は第1トルク及び第2トルクのうち高い方のトルクの一例に相当する。   FIG. 7 shows a torque T3 when a three-phase AC voltage is applied to the coils A to F and a torque T6 when a six-phase AC voltage is applied to the coils A to F. . As can be seen from FIG. 7, the torque T3 is larger than the torque T6. In the present embodiment, the torque T6 corresponds to an example of the first torque, and the torque T3 corresponds to an example of the second torque. The torque T6 corresponds to an example of the lower torque of the first torque and the second torque, and the torque T3 corresponds to an example of the higher torque of the first torque and the second torque.

図7では、コイルA〜Fに3相交流電圧が印加された場合のトルク定数は、0.64[Nm/A]である。コイルA〜Fに6相交流電圧が印加された場合のトルク定数は、0.099[Nm/A]であり、3相交流電圧が印加された場合のトルク定数より低いトルク定数になっている。本実施形態において、3相交流電圧が印加された場合のトルク定数は、第2トルク定数の一例であり、6相交流電圧が印加された場合のトルク定数は、第1トルク定数の一例である。   In FIG. 7, the torque constant when a three-phase AC voltage is applied to the coils A to F is 0.64 [Nm / A]. The torque constant when the six-phase AC voltage is applied to the coils A to F is 0.099 [Nm / A], which is lower than the torque constant when the three-phase AC voltage is applied. . In the present embodiment, the torque constant when a three-phase AC voltage is applied is an example of a second torque constant, and the torque constant when a six-phase AC voltage is applied is an example of a first torque constant. .

トルク(トルク定数)は、突極22の高さ、永久磁石23の厚さ、突極22の厚さ、3相交流電圧の振幅、及び6相交流電圧の振幅等を調整することにより、変更することができる。したがって、上記調整を行うことにより、第1トルク及び第2トルクとして、所望のトルクを得ることができる。   The torque (torque constant) is changed by adjusting the height of the salient pole 22, the thickness of the permanent magnet 23, the thickness of the salient pole 22, the amplitude of the three-phase AC voltage, the amplitude of the six-phase AC voltage, etc. can do. Therefore, a desired torque can be obtained as the first torque and the second torque by performing the above adjustment.

(作用効果)
以上説明されたように、第1実施形態のモータ1では、コイルA〜Fに3相交流電圧が印加される場合と、コイルA〜Fに6相交流電圧が印加される場合とで、異なるトルク(トルク定数)を得ることができる。このため、低速高トルクと高速低トルクとの2種類のN−T特性を有するモータを実現することができる。
(Function and effect)
As described above, in the motor 1 of the first embodiment, the case where a three-phase AC voltage is applied to the coils A to F and the case where a six-phase AC voltage is applied to the coils A to F are different. Torque (torque constant) can be obtained. For this reason, it is possible to realize a motor having two types of NT characteristics of low speed and high torque and high speed and low torque.

(第2実施形態)
上記第1実施形態のモータ1は、種々の装置に適用可能である。第2実施形態では、上記第1実施形態のモータ1が適用された装置の一例として、洗濯機が説明される。
(Second Embodiment)
The motor 1 of the first embodiment can be applied to various devices. In the second embodiment, a washing machine will be described as an example of a device to which the motor 1 of the first embodiment is applied.

図8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実施形態のモータ1を備える。図8を参照して、洗濯機100が説明される。尚、図8に示される実線矢印は、水の流れを表す。図8に示される一点鎖線矢印は、制御信号の伝達経路を表す。   FIG. 8 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 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. 8 represents the flow of water. The dashed-dotted arrow shown by FIG. 8 represents the transmission path | route of a 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、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、を収容する。制御部300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 controller 300, a water supply mechanism 400, a washing mechanism 500, and a circulation mechanism 600. The main housing 200 accommodates the control unit 300, the water supply mechanism 400, the washing mechanism 500, and the circulation mechanism 600. The control unit 300 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、第1実施形態で説明されたモータ1と、を備える。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, and the motor 1 described in the first embodiment. The 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、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 step is completed, the rinsing step may be performed again. 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.

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.

図9は、洗濯機100の概略的な斜視図である。図8及び図9を参照して、洗濯機100が更に説明される。   FIG. 9 is a schematic perspective view of the washing machine 100. The washing machine 100 will be further described with reference to FIGS. 8 and 9.

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8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. 8 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9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. 9 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10は、洗濯機100の概略的な断面図である。図8及び図10を参照して、洗濯機100が更に説明される。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the washing machine 100. The washing machine 100 will be further described with reference to FIGS. 8 and 10.

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.

モータ1の伝達シャフト2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2を介して、モータ1の駆動力は、回転ドラム530に伝達される。伝達シャフト2は、モータ1の回転軸P0(図1)と一致する位置に配置されている。   The transmission shaft 2 of the motor 1 passes through the outer bottom wall 542 and is connected to the inner bottom wall 532. The driving force of the motor 1 is transmitted to the rotating drum 530 through the transmission shaft 2. The transmission shaft 2 is disposed at a position that coincides with the rotation axis P0 (FIG. 1) of the motor 1.

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8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. 8) 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8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.

図8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DC12Vの直流電圧を生成する。   Returning to FIG. 8, the DC power supply 41 of the drive unit 40 generates a DC voltage of DC 12 V from, for example, a commercial power supply of AC 100 V in the second embodiment.

駆動部40のモータ制御部43は、洗い工程を実行する旨の指示信号及び濯ぎ工程を実行する旨の指示信号が洗濯制御部310から入力されると、3相交流電圧Vu,Vv,Vwを6相インバータ42に印加する。これによって、図7を参照して説明されたように、高いトルク定数(つまり低速高トルク)でモータ1を回転させる。   When the instruction signal for executing the washing process and the instruction signal for executing the rinsing process are input from the washing control unit 310, the motor control unit 43 of the driving unit 40 generates the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw. Applied to the 6-phase inverter 42. Accordingly, as described with reference to FIG. 7, the motor 1 is rotated at a high torque constant (that is, low speed and high torque).

モータ制御部43は、脱水工程を実行する旨の指示信号が洗濯制御部310から入力されると、6相交流電圧Va〜Vfを6相インバータ42に印加する。これによって、図7を参照して説明されたように、低いトルク定数(つまり高速低トルク)でモータ1を回転させる。   When an instruction signal for executing the dehydration process is input from the washing control unit 310, the motor control unit 43 applies the six-phase AC voltages Va to Vf to the six-phase inverter 42. Accordingly, as described with reference to FIG. 7, the motor 1 is rotated with a low torque constant (that is, high speed and low torque).

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11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8〜図11を参照して、洗濯機100の動作が説明される。   FIG. 11 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 8 to 11.

使用者により、洗濯動作の開始が指示されると、図11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、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。   When the user instructs the start of the washing operation, the operation of FIG. 11 is started. First, in step S110, 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.

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、6相インバータ42を制御し、6相インバータ42からコイルA〜Fに3相交流電圧Vu,Vv,Vwを印加させる。これによって、高いトルク定数でモータ1(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。   The motor control unit 43 controls the 6-phase inverter 42 according to the instruction signal from the washing control unit 310, and applies the 3-phase AC voltages Vu, Vv, Vw from the 6-phase inverter 42 to the coils A to F. As a result, the motor 1 (rotor 20) is rotationally driven with a high torque constant 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.

モータ制御部43は、濯ぎ工程では、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)と同様に、6相インバータ42からコイルA〜Fに3相交流電圧Vu,Vv,Vwを印加させる。これによって、高いトルク定数でモータ1(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 responds to the instruction signal from the washing control unit 310 in the same manner as the washing process (step S130), and the three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw is applied. As a result, the motor 1 (rotor 20) is rotationally driven with a high torque constant to rotate the rotating drum 530. 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.

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、6相インバータ42を制御し、6相インバータ42からコイルA〜Fに6相交流電圧Va〜Vfを印加させる。これによって、低いトルク定数でモータ1(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。   The motor control unit 43 controls the 6-phase inverter 42 according to the instruction signal from the washing control unit 310 and applies the 6-phase AC voltages Va to Vf from the 6-phase inverter 42 to the coils A to F. As a result, the motor 1 (rotor 20) is rotationally driven with a low torque constant to rotate the rotary 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、モータ1(ロータ20)の回転を停止する。これによって、図11の動作が終了する。なお、脱水工程の終了後に、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 dehydration end condition is satisfied, the laundry control unit 310 ends the dehydration 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 motor 1 (rotor 20) in response to an instruction signal from the washing control unit 310. As a result, the operation of FIG. 11 ends. Note that the rinsing step may be performed again after the dehydration step. 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、第1実施形態のモータ1を用いて、回転ドラム530を回転させている。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 rotating drum 530 is rotated using the motor 1 of the first embodiment. Therefore, it is possible to rotate the rotating drum 530 at an appropriate rotation speed and torque in the case where the rotating drum 530 is rotated in the washing step and the rinsing step and in the case where the rotating drum 530 is rotated in the dehydration step, respectively. Yes.

(その他)
(1)上記第1実施形態では、スロット数Ns、突極22の極数Np、永久磁石23の極対数Nmは、図1に示されるように、Ns=18、Np=15、Nm=3となっているが、これに限られない。要は、上記制約条件、すなわちスロット数Nsが6の倍数であって、式(2)、(3)が満たされればよい。
(Other)
(1) In the first embodiment, the number of slots Ns, the number of poles Np of the salient poles 22, and the number of pole pairs Nm of the permanent magnets 23 are Ns = 18, Np = 15, Nm = 3, as shown in FIG. However, it is not limited to this. In short, it is only necessary that the above constraints, that is, the number of slots Ns is a multiple of 6, and the expressions (2) and (3) are satisfied.

例えば、Ns=18、Np=9、Nm=3でもよい。この場合には、Np−Nm=9−3=6となる。したがって、極対数が6(極数が12)で18スロットの仮想磁石により生成される変調磁界が、3相交流電圧により生成される回転磁界Mf3と、磁気的に結合することとなる。なお、永久磁石23の極対数Nmは、Nm=3で上記第1実施形態と同じである。したがって、上記第1実施形態と同様に、極対数が3(極数が6)で18スロットの永久磁石23により生成される基本磁界が、6相交流電圧により生成される回転磁界Mf6と、磁気的に結合する。   For example, Ns = 18, Np = 9, and Nm = 3 may be used. In this case, Np−Nm = 9−3 = 6. Therefore, the modulation magnetic field generated by the 18-slot virtual magnet having 6 pole pairs (12 poles) is magnetically coupled to the rotating magnetic field Mf3 generated by the three-phase AC voltage. The number Nm of pole pairs of the permanent magnet 23 is Nm = 3, which is the same as that in the first embodiment. Therefore, as in the first embodiment, the basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 with 3 pole pairs (6 poles) and 18 slots is a rotating magnetic field Mf6 generated by a six-phase AC voltage, and a magnetic field. Join.

(2)上記第1実施形態では、6相交流電圧により生成される回転磁界Mf6と、ロータ20の永久磁石23により生成される基本磁界とが、磁気的に結合し、3相交流電圧により生成される回転磁界Mf3と、基本磁界がロータ20の突極22により変調された変調磁界とが、磁気的に結合している。しかし、これに限られず、逆でもよい。   (2) In the first embodiment, the rotating magnetic field Mf6 generated by the six-phase AC voltage and the basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 of the rotor 20 are magnetically coupled and generated by the three-phase AC voltage. The rotating magnetic field Mf3 and the modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by the salient pole 22 of the rotor 20 are magnetically coupled. However, it is not limited to this, and the reverse may be possible.

すなわち、3相交流電圧(第1交流電圧の一例)により生成される回転磁界Mf3と、ロータ20の永久磁石23により生成される基本磁界とが、磁気的に結合し、6相交流電圧(第2交流電圧の一例)により生成される回転磁界Mf6と、基本磁界がロータ20の突極22により変調された変調磁界とが、磁気的に結合してもよい。   That is, the rotating magnetic field Mf3 generated by the three-phase AC voltage (an example of the first AC voltage) and the basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 of the rotor 20 are magnetically coupled, and the six-phase AC voltage (first The rotating magnetic field Mf6 generated by the example of the two AC voltages may be magnetically coupled to the modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by the salient poles 22 of the rotor 20.

この場合には、式(4)を満たす必要がある。
Nm=Ns/3又は2Ns/3 (4)
式(4)は、スロット数Nsの下で、永久磁石23により生成される基本磁界と、回転磁界Mf3(第1回転磁界の一例)とが、磁気的に結合するという、永久磁石23の極対数Nmの制約条件を表す。
In this case, it is necessary to satisfy Expression (4).
Nm = Ns / 3 or 2Ns / 3 (4)
Equation (4) is the pole of the permanent magnet 23 in which the basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 and the rotating magnetic field Mf3 (an example of the first rotating magnetic field) are magnetically coupled under the number of slots Ns. This represents a constraint condition of logarithm Nm.

また、式(5)を満たす必要がある。
Np−Nm=Ns/6又は5Ns/6 (5)
式(5)は、スロット数Nsの下で、基本磁界が突極22により変調された変調磁界と、回転磁界Mf6(第2回転磁界の一例)とが、磁気的に結合する値に設定されるという、突極22の極数Np及び永久磁石23の極対数Nmの制約条件を表す。
Moreover, it is necessary to satisfy | fill Formula (5).
Np-Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6 (5)
Equation (5) is set to a value that magnetically couples a modulated magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by the salient poles 22 and the rotating magnetic field Mf6 (an example of the second rotating magnetic field) under the number of slots Ns. This represents a constraint condition of the number of poles Np of the salient poles 22 and the number of pole pairs Nm of the permanent magnets 23.

例えば、スロット数Nsを18のままとし、突極22の極数Npを9とし、永久磁石23の極対数Nmを6としてもよい。この場合には、永久磁石23により生成される基本磁界は、12極18スロットとなる。この基本磁界は、3相交流電圧により生成される回転磁界Mf3(第1回転磁界の一例)と磁気的に結合する。これによって、3相交流電圧により生成される回転磁界Mf3は、ロータ20を回転させる。   For example, the number of slots Ns may be kept at 18, the number of poles Np of the salient poles 22 may be set to 9, and the number of pole pairs Nm of the permanent magnets 23 may be set to 6. In this case, the basic magnetic field generated by the permanent magnet 23 is 12 poles and 18 slots. This basic magnetic field is magnetically coupled to a rotating magnetic field Mf3 (an example of a first rotating magnetic field) generated by a three-phase AC voltage. Thus, the rotating magnetic field Mf3 generated by the three-phase AC voltage rotates the rotor 20.

また、Np−Nm=9−6=3となる。このため、極対数が3(極数が6)で18スロットの仮想磁石により生成される基本磁界が、6相交流電圧により生成される回転磁界Mf6(第2回転磁界の一例)と、磁気的に結合する。これによって、6相交流電圧により生成される回転磁界Mf6は、ロータ20を回転させる。   Further, Np−Nm = 9−6 = 3. For this reason, the basic magnetic field generated by the 18-slot virtual magnet with 3 pole pairs (6 poles) is a rotating magnetic field Mf6 (an example of a second rotating magnetic field) generated by a six-phase AC voltage, and magnetically To join. Thereby, the rotating magnetic field Mf6 generated by the six-phase AC voltage rotates the rotor 20.

(3)上記第2実施形態の洗濯機100は、乾燥機構を備えていない。代替的に、洗濯機100は、乾燥機構を備えるものであってもよい。また、図20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。   (3) The washing machine 100 of the second embodiment does not include a drying mechanism. Alternatively, the washing machine 100 may include a drying mechanism. 20 shows a washing machine in which the rotating shaft of the rotating drum 530 is inclined, the rotating shaft of the rotating drum 530 may be horizontal, or the rotating drum 530 may be a so-called vertical washing machine. The rotation axis may be vertical.

(4)上記第2実施形態では、第1実施形態のモータ1を備える洗濯機100が例示されている。代替的に、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、車速が上昇すると高速低トルクの特性が必要とされる。第1実施形態のモータ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。   (4) In the said 2nd Embodiment, the washing machine 100 provided with the motor 1 of 1st Embodiment is illustrated. Alternatively, it may be a train including the motor 1, an electric vehicle, or a hybrid vehicle. 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 when the vehicle speed increases. By providing the motor 1 of the first embodiment, the required characteristics as described above can be realized.

本開示のモータは、低速高トルクと高速低トルクとの両方の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 of the present disclosure is useful for devices that require a motor having NT characteristics of both low speed and high torque and high speed and low torque.

1 モータ
2 伝達シャフト
10 ステータ
11 スロット
20 ロータ
20a ロータコア
21 コア部
22 突極
23 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
530 回転ドラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Transmission shaft 10 Stator 11 Slot 20 Rotor 20a Rotor core 21 Core part 22 Salient pole 23 Permanent magnet 41 DC power supply 42 6-phase inverter 43 Motor control part 100 Washing machine 300 Control part 310 Washing control part 530 Rotating drum

Claims (9)

3相交流電圧及び6相交流電圧の一方の第1交流電圧が選択的に出力されると、第1回転磁界を発生させ、かつ、前記3相交流電圧及び前記6相交流電圧の他方の第2交流電圧が選択的に出力されると、第2回転磁界を発生させるステータと、
前記ステータ内で所定の回転軸周りに回転するロータと、
を備え、
前記ロータは、
円柱形状のコア部と、前記コア部の周面から前記ステータに向けて突出して形成された複数の突極と、を含むロータコアと、
前記コア部の周面より内側に配置された複数の磁石と、
を有し、
前記複数の突極は、前記回転軸周りに形成され、
前記複数の磁石は、前記回転軸周りに配置され、
前記第1回転磁界は、前記複数の磁石により生成される基本磁界と磁気的に結合し、前記ロータを第1トルクで回転させ、
前記第2回転磁界は、前記基本磁界が前記複数の突極により変調された変調磁界と磁気的に結合し、前記ロータを前記第1トルクと異なる第2トルクで回転させる、
モータ。
When one of the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage is selectively output, a first rotating magnetic field is generated and the other one of the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage is generated. A stator that generates a second rotating magnetic field when two alternating voltages are selectively output;
A rotor rotating around a predetermined rotation axis in the stator;
With
The rotor is
A rotor core including a cylindrical core portion and a plurality of salient poles formed to protrude from the peripheral surface of the core portion toward the stator;
A plurality of magnets arranged inside the peripheral surface of the core portion;
Have
The plurality of salient poles are formed around the rotation axis,
The plurality of magnets are arranged around the rotation axis,
The first rotating magnetic field is magnetically coupled with a basic magnetic field generated by the plurality of magnets, and rotates the rotor with a first torque.
The second rotating magnetic field is magnetically coupled to a modulation magnetic field in which the basic magnetic field is modulated by the plurality of salient poles, and rotates the rotor with a second torque different from the first torque.
motor.
前記第1回転磁界は、前記ロータを第1トルク定数で回転させることにより前記第1トルクで回転させ、
前記第2回転磁界は、前記ロータを第2トルク定数で回転させることにより前記第2トルクで回転させる、
請求項1に記載のモータ。
The first rotating magnetic field is rotated at the first torque by rotating the rotor at a first torque constant,
The second rotating magnetic field is rotated at the second torque by rotating the rotor at a second torque constant;
The motor according to claim 1.
前記ステータは、前記3相交流電圧と前記6相交流電圧とが選択的に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、
前記複数の突極は、極数Np(Npは2以上の整数)を規定し、
前記複数の磁石は、極対数Nm(Nmは正の整数)を規定し、
前記極対数Nmは、前記スロット数Nsの下で、前記第1回転磁界が前記ロータを回転させる値に設定され、
極対数(Np−Nm)は、前記スロット数Nsの下で、前記第2回転磁界が前記ロータを回転させる値に設定される、
請求項1又は2に記載のモータ。
The stator includes a coil portion to which the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage are selectively applied, and a number of slots Ns (Ns is a multiple of 6) formed around the rotating shaft. ) Slot, and
The plurality of salient poles defines a pole number Np (Np is an integer of 2 or more),
The plurality of magnets define a pole pair number Nm (Nm is a positive integer),
The pole pair number Nm is set to a value at which the first rotating magnetic field rotates the rotor under the slot number Ns.
The number of pole pairs (Np−Nm) is set to a value at which the second rotating magnetic field rotates the rotor under the slot number Ns.
The motor according to claim 1 or 2.
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相交流電圧であり、
Nm=Ns/6又は5Ns/6であり、
Np−Nm=Ns/3又は2Ns/3である、
請求項3に記載のモータ。
The first alternating voltage is the six-phase alternating voltage,
The second AC voltage is the three-phase AC voltage,
Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6,
Np−Nm = Ns / 3 or 2Ns / 3.
The motor according to claim 3.
前記第1交流電圧は、前記3相交流電圧であり、
前記第2交流電圧は、前記6相交流電圧であり、
Nm=Ns/3又は2Ns/3であり、
Np−Nm=Ns/6又は5Ns/6である、
請求項3に記載のモータ。
The first AC voltage is the three-phase AC voltage,
The second AC voltage is the six-phase AC voltage,
Nm = Ns / 3 or 2Ns / 3,
Np−Nm = Ns / 6 or 5Ns / 6.
The motor according to claim 3.
前記複数の突極は、前記回転軸周りに等間隔で設けられ、かつ、第1突極と、前記第1突極に隣り合う第2突極と、を含み、
前記第1突極は、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突極は、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1〜5のいずれか1項に記載のモータ。
The plurality of salient poles are provided at equal intervals around the rotation axis, and include a first salient pole and a second salient pole adjacent to the first salient pole,
The first salient pole 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 salient pole 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 according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のモータと、
前記3相交流電圧と前記6相交流電圧とを選択的に出力する駆動部と、
を備え、
前記ステータは、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、
前記駆動部は、前記3相交流電圧として、位相が順に120度ずつシフトされた3相交流電圧Vu,Vv,Vwを出力し、かつ、前記6相交流電圧として、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とが選択的に印加され、
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とが選択的に印加され、
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とが選択的に印加され、
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とが選択的に印加され、
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とが選択的に印加され、
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とが選択的に印加される、
モータ装置。
The motor according to any one of claims 1 to 6,
A drive unit that selectively outputs the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage;
With
The stator includes a first phase coil portion, a second phase coil portion, a third phase coil portion, a fourth phase coil portion, a fifth phase coil portion, and a sixth phase coil portion that are connected to each other. Including
The driving unit outputs three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw whose phases are sequentially shifted by 120 degrees as the three-phase AC voltages, and the phases are sequentially shifted by 60 degrees as the six-phase AC voltages. Output 6-phase AC voltages Va, Vb, Vc, Vd, Ve, Vf,
The three-phase AC voltage Vu and the six-phase AC voltage Va are selectively applied to the first phase coil unit,
The three-phase AC voltage Vv and the six-phase AC voltage Vb are selectively applied to the second phase coil unit,
The three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vc are selectively applied to the third-phase coil unit,
The fourth phase coil unit is selectively applied with the three-phase AC voltage Vu and the six-phase AC voltage Vd,
The third phase AC voltage Vv and the six phase AC voltage Ve are selectively applied to the fifth phase coil portion,
The six-phase coil unit is selectively applied with the three-phase AC voltage Vw and the six-phase AC voltage Vf.
Motor device.
前記駆動部は、
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3相交流電圧と前記6相交流電圧とを選択的に生成するインバータ制御部と、
を含む、
請求項7に記載のモータ装置。
The drive 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 for selectively generating the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage by performing PWM control on the first-phase switching element to the sixth-phase switching element;
including,
The motor device according to claim 7.
請求項7又は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、
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、
を備え、
前記モータ装置は、前記回転軸と一致する位置に配置され、前記ロータに接続されて前記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、
前記伝達シャフトは、前記回転ドラムに接続され、
前記駆動部は、前記3相交流電圧と前記6相交流電圧とを選択的に出力して、前記洗い工程及び前記濯ぎ工程では、前記第1トルク及び前記第2トルクのうち高い方のトルクで前記ロータを回転させ、前記脱水工程では、前記第1トルク及び前記第2トルクのうち低い方のトルクで前記ロータを回転させる、
洗濯機。
The motor device according to claim 7 or 8,
A rotating drum in which clothing is housed;
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;
With
The motor device further includes a transmission shaft that is disposed at a position that coincides with the rotation axis and that is connected to the rotor and transmits the rotation of the rotor to the outside.
The transmission shaft is connected to the rotating drum;
The driving unit selectively outputs the three-phase AC voltage and the six-phase AC voltage, and in the washing step and the rinsing step, the higher torque of the first torque and the second torque is used. The rotor is rotated, and in the dehydration step, the rotor is rotated with a lower torque of the first torque and the second torque.
Washing machine.
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