JP7029243B2 - motor - Google Patents
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Description
開示する技術は、モータに関するものである。 The technology disclosed relates to motors.
2つのロータと1つのステータを三層構造で同一の軸上に構成するとともに、2つのロータに対して別々の回転磁場を発生させる共通のコイルがステータに形成された回転電機(デュアルロータモータ)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A rotary electric machine (dual rotor motor) in which two rotors and one stator are configured on the same axis in a three-layer structure, and a common coil that generates different rotating magnetic fields for the two rotors is formed in the stator. Is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、ステータに形成された共通のコイルに、各ロータに対応する電流を加え合わせた複合電流を流すことで、各ロータを独立して駆動するようにしている。
In
しかしながら、従来の発明では、複合電流を流すためのインバータの規模が大きく、複雑になり高価という問題がある。また、複合電流の一方の電流を他方のトルクへ影響させないようにするために、トルクの釣り合いを利用しているため、効率が低いという問題がある。 However, in the conventional invention, there is a problem that the scale of the inverter for passing the combined current is large, complicated, and expensive. Further, since the torque balance is used so that one of the combined currents does not affect the other torque, there is a problem that the efficiency is low.
また、このようなデュアルロータモータを洗濯機の駆動運転に用いる場合には、各ロータの回転方向を切り替えることが必要になるが、そのような切り替えができるデュアルロータモータは、これまでのところ存在していない。 Further, when such a dual rotor motor is used for driving operation of a washing machine, it is necessary to switch the rotation direction of each rotor, but there has been a dual rotor motor capable of such switching so far. Not done.
開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、複合電流を供給することなく、1つのインバータで2つのロータを独立して駆動できるようにすることにある。 The disclosed technology was made in view of this point, and the purpose is to enable one inverter to independently drive two rotors without supplying a combined current with a simple configuration. It is in.
また、その目的は、回転方向の切り替えができるデュアルロータモータを実現することにある。 Further, the purpose is to realize a dual rotor motor capable of switching the rotation direction.
開示する技術は、駆動運転用のモータに関する。 The technique disclosed relates to a motor for drive operation.
前記モータは、1つのステータ、並びに、当該ステータの内外に独立して回転可能に配置されたインナーロータ及びアウターロータと、前記インナーロータ及び前記アウターロータの回転駆動及び磁化処理を制御する制御部と、を備える。駆動運転の途中に、前記制御部が、前記インナーロータ及び前記アウターロータの少なくとも一方の磁化に対応した磁化対応ロータに対して、磁化処理による磁極の切り替えを行うことにより、前記インナーロータ及び前記アウターロータが、互いに同一方向に回転する同期回転モードと、互いに逆方向に回転する相反回転モードとに切り替え可能となっている。 The motor includes one stator, an inner rotor and an outer rotor independently rotatably arranged inside and outside the stator, and a control unit that controls rotational drive and magnetization processing of the inner rotor and the outer rotor. , Equipped with. During the drive operation, the control unit switches the magnetic poles of the inner rotor and the magnetization-compatible rotor corresponding to the magnetization of at least one of the outer rotors by magnetization processing, so that the inner rotor and the outer rotor are switched. The rotor can be switched between a synchronous rotation mode in which the rotors rotate in the same direction and a reciprocal rotation mode in which the rotors rotate in opposite directions.
すなわち、このモータは、いわゆるデュアルロータモータである。駆動運転の途中に、インナーロータ及びアウターロータの少なくとも一方に対し、磁化処理による磁極の切り替えを行う。そうすることにより、互いに同一方向に回転する同期回転モードと、互いに逆方向に回転する相反回転モードとに切り替え可能となっている。 That is, this motor is a so-called dual rotor motor. During the drive operation, the magnetic poles of at least one of the inner rotor and the outer rotor are switched by magnetization processing. By doing so, it is possible to switch between a synchronous rotation mode that rotates in the same direction and a reciprocal rotation mode that rotates in opposite directions.
従って、このデュアルロータモータによれば、回転方向の切り替えが実現できるので、洗濯機の駆動運転に用いることができる。 Therefore, according to this dual rotor motor, the rotation direction can be switched, so that it can be used for the drive operation of the washing machine.
具体的には、前記磁化対応ロータは、磁化電流の供給により磁極の反転が可能な複数の切替磁石を有し、前記ステータが所定のタイミングで前記切替磁石に前記磁化電流を供給することにより、前記同期回転モードと前記相反回転モードとの間での切り替えが行われ、前記同期回転モードから前記相反回転モードへの切り替えが、前記磁化対応ロータが連れ回り回転している状態で、前記切替磁石に磁極を反転させる反磁化電流を供給する反磁化処理が複数回実行されることによって行われるようにすればよい。 Specifically, the magnetization-compatible rotor has a plurality of switching magnets capable of reversing the magnetic poles by supplying a magnetization current, and the stator supplies the magnetization current to the switching magnet at a predetermined timing. Switching between the synchronous rotation mode and the reciprocal rotation mode is performed, and the switching from the synchronous rotation mode to the reciprocal rotation mode is performed in a state where the magnetization-compatible rotor is rotated and rotated, and the switching magnet is used. The anti-magnetization process for supplying the anti-magnetization current that inverts the magnetic poles may be executed a plurality of times.
ここで、磁化対応ロータが連れ回り回転している状態とは、磁化に対応していない他方のロータ(非磁化対応ロータ)が、所定の駆動電流の供給によって回転駆動されている時に、その駆動電流の作用で磁化対応ロータが回転している状態をいう。同期回転モードであれば、磁化対応ロータは、非磁化対応ロータと同期して同じ方向に回転するが、磁極の反転が進むに連れて、次第に逆方向に回転しようとするため、連れ回り回転している状態で反磁化処理を行うと、磁化対応ロータは、回転数が低下し、回転が不安定になる。 Here, the state in which the magnetizing-compatible rotor is rotating around means that the other rotor (non-magnetization-compatible rotor) that does not correspond to magnetization is driven to rotate by supplying a predetermined drive current. A state in which the magnetized rotor is rotating due to the action of an electric current. In the synchronous rotation mode, the magnetized rotor rotates in the same direction in synchronization with the non-magnetized rotor, but as the reversal of the magnetic poles progresses, it gradually tries to rotate in the opposite direction, so that it rotates with it. If the anti-magnetization process is performed in this state, the rotation speed of the magnetizing-compatible rotor decreases and the rotation becomes unstable.
そのため、同期回転モードから相反回転モードへ切り替えることは難しいが、反磁化処理を複数回に分けて段階的に行うことで、磁化対応ロータの連れ回り回転を比較的安定した状態に維持できる。従って、切り替えが困難な同期回転モードから相反回転モードへの切り替えであっても、短時間で、精度高く回転方向の切り替えができる。切り替え後には、高い誘起電圧が確保できるので、切り替え後の相反回転モードにおいて高トルクで安定した回転駆動が行える。 Therefore, it is difficult to switch from the synchronous rotation mode to the reciprocal rotation mode, but by performing the diamagnetic processing in a plurality of steps in stages, the rotating rotation of the magnetizing-compatible rotor can be maintained in a relatively stable state. Therefore, even when switching from the synchronous rotation mode to the reciprocal rotation mode, which is difficult to switch, the rotation direction can be switched with high accuracy in a short time. Since a high induced voltage can be secured after the switching, stable rotation driving with high torque can be performed in the reciprocal rotation mode after the switching.
前記ステータは、径方向において前記磁化対応ロータと対向すると共に、前記切替磁石に駆動電流及び前記磁化電流を供給する複数の磁化対応ティースを有し、前記切替磁石の周方向の長さが、前記磁化対応ティースのピッチよりも大きい、としてもよい。 The stator faces the magnetization-compatible rotor in the radial direction, and has a plurality of magnetization-compatible teeth that supply a driving current and the magnetization current to the switching magnet, and the circumferential length of the switching magnet is the said. It may be larger than the pitch of the magnetization-compatible teeth.
この場合、相反回転モードにおいて高トルクが安価に実現できる。 In this case, high torque can be realized at low cost in the reciprocal rotation mode.
前記切替磁石の異なる部位に前記反磁化電流を供給する部分反磁化処理を複数回繰り返すことにより、前記反磁化処理が行われる、としてもよい。 The diamagnetic treatment may be performed by repeating the partial diamagnetic treatment for supplying the diamagnetic current to different portions of the switching magnet a plurality of times.
個々の切換磁石を、部分的かつ段階的に反転した磁極に磁化させていくので、連れ回り回転を不安定にさせることなく、切換磁石の広い領域に対して反磁化処理できる。 Since each switching magnet is magnetized to a partially and stepwise inverted magnetic pole, diamagnetic processing can be performed on a wide area of the switching magnet without destabilizing the accompanying rotation.
前記切替磁石の周方向における一方の端部から前記部分反磁化処理が行われる、としてもよく、また、前記磁化対応ロータの連れ回り回転を加速しながら前記部分反磁化処理が行われる、としてもよい。 The partial diamagnetic treatment may be performed from one end of the switching magnet in the circumferential direction, or the partial diamagnetic treatment may be performed while accelerating the accompanying rotation of the magnetization-compatible rotor. good.
連れ回り回転を不安定にさせることなく、円滑に部分反磁化処理が行える。連れ回り回転を長時間維持できるので、複数の部分反磁化処理であっても、安定して行える。 Partial diamagnetic processing can be performed smoothly without destabilizing the accompanying rotation. Since the accompanying rotation can be maintained for a long time, even a plurality of partial diamagnetic treatments can be stably performed.
前記部分反磁化処理は、前記反磁化電流の供給時間が長い長磁化処理と、前記反磁化電流の供給時間が短い短磁化処理と、を含み、前記長磁化処理が、前記短磁化処理よりも、前記切替磁石の周方向における中間部側で行われる、としてもよい。 The partial demagnetization process includes a long magnetization process in which the anti-magnetization current supply time is long and a short magnetization process in which the anti-magnetization current supply time is short, and the long magnetization process is more than the short magnetization process. , It may be performed on the intermediate portion side in the circumferential direction of the switching magnet.
この場合、切換磁石の他の部位に悪影響を与えることなく、部分反磁化処理の回数を減らすことができる。 In this case, the number of partial diamagnetic treatments can be reduced without adversely affecting other parts of the switching magnet.
前記制御部が、前記磁化対応ロータの連れ回り回転が所定回転数以下と判断した場合に、前記長磁化処理を行って前記反磁化処理を終了する、とよい。 When the control unit determines that the accompanying rotation of the magnetized rotor is equal to or less than a predetermined rotation speed, it is preferable to perform the long magnetization process and end the diamagnetic process.
そうすれば、磁化対応ロータの連れ回り回転が停止した後に、比較的高いトルクが得られるので、磁化対応ロータを回転駆動させることが容易になる。 By doing so, a relatively high torque can be obtained after the rotating rotation of the magnetization-compatible rotor is stopped, so that it becomes easy to drive the magnetization-compatible rotor in rotation.
前記部分反磁化処理は、前記反磁化電流が大きい強磁化処理と、前記反磁化電流が小さい弱磁化処理と、を含み、前記弱磁化処理が、前記強磁化処理よりも、前記切替磁石の周方向における端部側で行われる、としてもよい。 The partial demagnetization process includes a strong magnetization process having a large anti-magnetization current and a weak magnetization process having a small anti-magnetization current. It may be done on the end side in the direction.
この場合、切換磁石の他の部位に悪影響を与えることなく、磁化を反転させた後の切換磁石の磁力を強化できる。 In this case, the magnetic force of the switching magnet after reversing the magnetization can be strengthened without adversely affecting other parts of the switching magnet.
このモータであれば、洗濯機の撹拌部材と脱水槽の駆動運転に好適に用いられる。 This motor is suitably used for driving the stirring member of the washing machine and the dehydration tub.
また、開示する技術は、環状のステータと、該ステータに対してそれぞれ独立に回転可能な第1ロータ及び第2ロータとを備えたモータに関する。前記第1ロータ及び前記第2ロータのうち少なくとも一方は、磁化電流が供給されたときに磁極が反転する複数の切換磁石を有し、磁化電流を供給することで、前記切換磁石を有するロータの磁極を反転させて磁極数を切り換えるための磁化動作を行う磁極数切換部と、前記磁極数切換部の磁化動作を制御して、前記第1ロータ及び前記第2ロータを複数の回転モードで回転動作させる制御部とを備え、前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの磁極数を切り換える場合に、該ロータと前記磁極数切換部との相対位置を変化させながら、複数回に分けて前記磁化動作を行うことを特徴とする。 Further, the technique disclosed relates to a motor including an annular stator and a first rotor and a second rotor that can rotate independently of the stator, respectively. At least one of the first rotor and the second rotor has a plurality of switching magnets whose magnetic poles are inverted when a magnetization current is supplied, and by supplying the magnetization current, the rotor having the switching magnet is provided. The first rotor and the second rotor are rotated in a plurality of rotation modes by controlling the magnetization operation of the magnetic pole number switching unit that reverses the magnetic poles and switches the number of magnetic poles and the magnetic pole number switching unit. The control unit is provided with a control unit to be operated, and the control unit is divided into a plurality of times while changing the relative position between the rotor and the number of magnetic poles switching unit when switching the number of magnetic poles of the rotor having the switching magnet. It is characterized by performing a magnetization operation.
この構成では、切換磁石を有するロータと磁極数切換部との相対位置を変化させながら、複数回に分けて磁化動作を行うようにしている。例えば、磁化動作を1回のみ行っただけでは、切換磁石の一部に前の極が残る場合があるが、複数回に分けて磁化動作を行うことにより、切換磁石全体の磁極を完全に反転させることが可能となる。これにより、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, while changing the relative position between the rotor having the switching magnet and the number of magnetic poles switching unit, the magnetization operation is performed in a plurality of times. For example, if the magnetization operation is performed only once, the previous pole may remain in a part of the switching magnet, but by performing the magnetization operation in multiple times, the magnetic poles of the entire switching magnet are completely reversed. It is possible to make it. As a result, magnetization switching can be performed stably.
ここで、複数の回転モードとは、第1ロータ及び第2ロータが、同一方向に同一速度で
回転する同期回転モードや、互いに異なる方向に回転する相反回転モードを含む。その他にも、同一方向又は異なる方向に異なる速度で回転させることで、任意の回転比率で回転したり、異なるトルクで回転する回転モードも含む。
Here, the plurality of rotation modes include a synchronous rotation mode in which the first rotor and the second rotor rotate in the same direction at the same speed, and a reciprocal rotation mode in which the first rotor and the second rotor rotate in different directions. In addition, it also includes a rotation mode in which rotation is performed at an arbitrary rotation ratio or at different torques by rotating in the same direction or in different directions at different speeds.
また、独立に回転とは、第1ロータと第2ロータが機械的に固定されることなく、複数の回転モードを実現できるように構成されていることを意味している。 Further, the independent rotation means that the first rotor and the second rotor are configured so as to be able to realize a plurality of rotation modes without being mechanically fixed.
また、第1ロータ、第2ロータ、及びステータは、ラジアルギャップ型構成であっても、アキシャルギャップ型構成であっても良い。 Further, the first rotor, the second rotor, and the stator may have a radial gap type configuration or an axial gap type configuration.
また、環状のステータは、一部を磁気的に切り欠いた、実質的に環状(例えば、C型形状)でも良い。 Further, the annular stator may be substantially annular (for example, C-shaped) having a part thereof magnetically cut out.
前記制御部は、複数回に分けて行う前記磁化動作の全てを、前記切換磁石を有するロータの回転中に行う、としてもよい。 The control unit may perform all of the magnetization operations performed in a plurality of times during the rotation of the rotor having the switching magnet.
この構成では、切換磁石を有するロータの回転中に、全ての磁化動作を行うようにしている。このように、回転制御により回転の変動を把握しながら、全ての磁化工程を回転中に行うようにすれば、慣性モーメント効果も利用できるため、最も有効である。 In this configuration, all the magnetization operations are performed during the rotation of the rotor having the switching magnet. In this way, if all the magnetization steps are performed during rotation while grasping the fluctuation of rotation by rotation control, the moment of inertia effect can also be used, which is the most effective.
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの回転停止中、又は該ロータの回転数が所定の回転数よりも低い低速回転中に、前記磁化動作を行う、としてもよい。 The control unit may perform the magnetization operation while the rotation of the rotor having the switching magnet is stopped or during low-speed rotation in which the rotation speed of the rotor is lower than a predetermined rotation speed.
この構成では、切換磁石を有するロータの回転停止中又は低速回転中に、磁化動作を行うようにしている。これにより、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, the magnetization operation is performed while the rotor having the switching magnet is stopped rotating or rotating at a low speed. As a result, magnetization switching can be performed stably.
ここで、低速回転中であれば、停止状態に比べて、切換磁石を有するロータの回転中の慣性モーメント効果を利用することができ、位置信号を使うことにより、着磁が本来の着磁になる前の過程でも、着磁の位置をより正確に判断できるため、磁極の切り換えが精度良く、容易に可能となる。 Here, during low-speed rotation, the moment of inertia effect during rotation of the rotor having the switching magnet can be used as compared with the stopped state, and by using the position signal, magnetism becomes the original magnetism. Even in the process before the magnetism occurs, the position of magnetization can be determined more accurately, so that the magnetic poles can be switched accurately and easily.
前記制御部は、前記磁化動作を開始する前の前記切換磁石を有するロータの回転停止中に、少なくとも1回以上、該磁化動作を行った後で、該ロータと前記磁極数切換部との相対位置を変化させながら、残りの回数分、該磁化動作を行う、としてもよい。 The control unit performs the magnetization operation at least once while the rotation of the rotor having the switching magnet before starting the magnetization operation is stopped, and then the rotor and the magnetic pole number switching unit are relative to each other. The magnetization operation may be performed for the remaining number of times while changing the position.
この構成では、磁化動作を開始する前のロータの回転停止中に、少なくとも1回以上、磁化動作を行うことで、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, magnetization switching can be stably performed by performing the magnetization operation at least once while the rotation of the rotor is stopped before the magnetization operation is started.
前記制御部は、前記第1ロータ及び前記第2ロータを同一方向に回転させる同期回転モード中に、前記磁化動作を行う、としてもよい。 The control unit may perform the magnetization operation during the synchronous rotation mode in which the first rotor and the second rotor are rotated in the same direction.
この構成では、同期回転モード中に磁化動作を行うことで、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, magnetization switching can be performed stably by performing the magnetization operation during the synchronous rotation mode.
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの回転中に、該ロータの移動に合わせて通電位相を切り換えながら、前記磁化動作を行う、としてもよい。 The control unit may perform the magnetization operation while switching the energization phase according to the movement of the rotor while the rotor having the switching magnet is rotating.
この構成では、切換磁石を有するロータの回転中に通電位相を切り換えながら磁化動作を行うことで、切換磁石を適正に逆の磁極に切り換えることができ、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, the switching magnet can be properly switched to the opposite magnetic pole by performing the magnetization operation while switching the energization phase while the rotor having the switching magnet is rotating, and the magnetizing switching can be performed stably. ..
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの初期位相を初期値とし、磁石移動量を加算することで、該ロータの移動に合わせて通電位相を切り換えながら、前記磁化動作を行う、としてもよい。 The control unit may perform the magnetization operation while switching the energization phase according to the movement of the rotor by setting the initial phase of the rotor having the switching magnet as the initial value and adding the magnet movement amount. ..
この構成では、切換磁石を有するロータの初期位相に磁石移動量を加算して、通電位相を切り換えながら磁化動作を行うことで、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, the magnetism switching can be stably performed by adding the magnet movement amount to the initial phase of the rotor having the switching magnet and performing the magnetization operation while switching the energization phase.
前記切換磁石を有するロータは、磁化電流が供給されたときに磁極が反転しない複数の固定磁石を有し、
前記切換磁石と前記固定磁石とを判別する磁石判別部を備えた、としてもよい。
The rotor having the switching magnet has a plurality of fixed magnets whose magnetic poles do not reverse when a magnetization current is supplied.
It may be provided with a magnet discriminating unit for discriminating between the switching magnet and the fixed magnet.
この構成では、磁石判別部によって切換磁石と固定磁石とを判別できるので、着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, since the switching magnet and the fixed magnet can be discriminated by the magnet discriminating unit, the magnetizing switching can be easily performed and the magnetizing switching can be stably performed.
前記磁石判別部は、前記切換磁石に対向して配設された位置センサで構成され、前記切換磁石は、前記位置センサに対向する部分が、前記固定磁石とは異なる状態に配設されている、としてもよい。 The magnet discrimination unit is composed of a position sensor arranged to face the switching magnet, and the switching magnet has a portion facing the position sensor arranged in a state different from that of the fixed magnet. , May be.
この構成では、位置センサによって切換磁石を判別できるので、着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, since the switching magnet can be discriminated by the position sensor, the magnetizing switching can be easily performed and the magnetizing switching can be performed stably.
前記制御部は、前記切換磁石を一時的に減磁するように前記磁化動作を行い、前記磁石判別部は、減磁された磁石を検出することで、該切換磁石と前記固定磁石とを判別するように構成されている、としてもよい。 The control unit performs the magnetization operation so as to temporarily demagnetize the switching magnet, and the magnet discrimination unit discriminates between the switching magnet and the fixed magnet by detecting the demagnetized magnet. It may be configured to do so.
この構成では、減磁された切換磁石を磁石判別部で判別できるので、着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, since the demagnetized switching magnet can be discriminated by the magnet discriminating unit, the magnetizing switching can be easily performed and the magnetizing switching can be stably performed.
前記磁石判別部は、前記切換磁石に対向して配設された磁気センサで構成され、前記切換磁石は、前記磁気センサに対向する部分の形状が、前記固定磁石とは異なっている、としてもよい。 The magnet discrimination unit is composed of a magnetic sensor arranged so as to face the switching magnet, and even if the shape of the portion of the switching magnet facing the magnetic sensor is different from that of the fixed magnet. good.
この構成では、磁気センサによって切換磁石を判別できるので、着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, since the switching magnet can be discriminated by the magnetic sensor, the magnetizing switching can be easily performed and the magnetizing switching can be performed stably.
前記磁石判別部は、前記切換磁石に対向して配設された磁気センサで構成され、前記切換磁石は、前記磁気センサに対向する部分の着磁状態が、前記固定磁石とは異なっている、としてもよい。 The magnet discrimination unit is composed of a magnetic sensor arranged so as to face the switching magnet, and the magnetizing state of the portion of the switching magnet facing the magnetic sensor is different from that of the fixed magnet. May be.
この構成では、磁気センサによって切換磁石を判別できるので、着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, since the switching magnet can be discriminated by the magnetic sensor, the magnetizing switching can be easily performed and the magnetizing switching can be performed stably.
前記第1ロータ及び前記第2ロータのうち少なくとも一方は、磁化電流が供給されたときに磁極が反転しない複数の固定磁石を有し、前記制御部は、前記固定磁石の位置に基づいて、前記第1ロータ及び前記第2ロータの回転動作を制御する、としてもよい。 At least one of the first rotor and the second rotor has a plurality of fixed magnets whose magnetic poles do not reverse when a magnetization current is supplied, and the control unit is based on the position of the fixed magnets. It may be possible to control the rotational operation of the first rotor and the second rotor.
この構成では、固定磁石の位置に基づいて第1ロータ及び前記第2ロータの回転動作を制御することで、着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, by controlling the rotational operation of the first rotor and the second rotor based on the position of the fixed magnet, magnetization switching can be easily performed and magnetization switching can be performed stably.
前記磁極数切換部は、前記ステータのティースであり、前記ティースに巻回されたコイルは、前記切換磁石を有するロータ側の方が、他方のロータ側よりも巻数が多くなっている、としてもよい。 The magnetic pole number switching portion is the teeth of the stator, and the coil wound around the teeth has a larger number of turns on the rotor side having the switching magnet than on the other rotor side. good.
この構成では、ティースのコイルの巻数を、切換磁石を有するロータ側の方が多くなるようにすることで、切換磁石側の磁束を、反対側よりも集中させることができ、磁束密度を上げて着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, by increasing the number of turns of the teeth coil on the rotor side having the switching magnet, the magnetic flux on the switching magnet side can be concentrated more than on the opposite side, and the magnetic flux density is increased. Magnetization switching can be easily performed, and magnetization switching can be performed stably.
前記磁極数切換部は、前記ステータのティースであり、前記ティースには、前記切換磁石を有するロータ側の該ティースの幅が、他方のロータ側の該ティースの幅よりも細くなるように幅細部が設けられている、としてもよい。 The magnetic pole number switching portion is a tooth of the stator, and the tooth has a width detail so that the width of the tooth on the rotor side having the switching magnet is narrower than the width of the tooth on the other rotor side. May be provided.
この構成では、ティースに幅細部を設け、切換磁石を有するロータ側のティースの幅を細くすることで、磁束密度を上げることができる。つまり、コイルに流した電流により発生する磁化磁束を、切換磁石に向かって集中して流すことができ、切換磁石の磁極反転を、少ない電流で安定して行うことができる。 In this configuration, the magnetic flux density can be increased by providing width details in the teeth and narrowing the width of the teeth on the rotor side having the switching magnet. That is, the magnetization magnetic flux generated by the current flowing through the coil can be concentrated and flowed toward the switching magnet, and the magnetic pole reversal of the switching magnet can be stably performed with a small current.
なお、切換磁石を有するロータ側のティースの幅が、他方のロータ側のティースの幅よりも細くなっていればよいので、幅細部の形状は特に限定されない。例えば、ティースの幅が、切換磁石を有するロータ側に向かって先細な形状であってもよいし、ティースの切換磁石を有するロータ側のティース幅を細くした段差形状であってもよい。 Since the width of the teeth on the rotor side having the switching magnet may be narrower than the width of the teeth on the other rotor side, the shape of the width details is not particularly limited. For example, the width of the teeth may be tapered toward the rotor side having the switching magnet, or may be a stepped shape in which the width of the teeth on the rotor side having the switching magnet of the teeth is narrowed.
前記磁極数切換部は、前記ステータのティースであり、前記ティースの先端部の角度幅、又は断面積は、前記切換磁石を有するロータ側の方が、他方のロータ側よりも小さくなっている、としてもよい。 The magnetic pole number switching portion is the teeth of the stator, and the angular width or cross-sectional area of the tip portion of the teeth is smaller on the rotor side having the switching magnet than on the other rotor side. May be.
この構成では、ティースの先端部の角度幅、又は断面積を、切換磁石を有するロータ側の方が小さくなるようにしているので、磁束密度を上げて着磁切り換えがやり易くなるとともに、着磁切り換えを安定して行うことができる。 In this configuration, the angular width or cross-sectional area of the tip of the tooth is made smaller on the rotor side having the switching magnet, so that the magnetic flux density is increased to facilitate magnetizing switching and magnetization. Switching can be performed stably.
開示する技術によれば、簡単な構成で、第1ロータ及び第2ロータを複数の回転モードで回転動作させることができる。回転方向の切り替えができるデュアルモータを実現でききる。 According to the disclosed technique, the first rotor and the second rotor can be rotated in a plurality of rotation modes with a simple configuration. It is possible to realize a dual motor that can switch the direction of rotation.
以下、開示する技術の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the disclosed technology will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is essentially merely an example and is not intended to limit the present invention, its application or its use.
<洗濯機の構成>
図1に、本実施形態のモータを適用した洗濯機1を示す。この洗濯機1は、洗いから濯ぎ、脱水の各処理が自動制御によって行うことができる全自動式の洗濯機である。洗濯機1は、縦長な矩形箱状の筐体2を有し、その上部に、蓋3で開閉する投入口4が形成されている。洗濯物の出し入れは、この投入口4を通じて行われる(いわゆる縦型の洗濯機)。投入口4の後方には、ユーザーが操作する各種スイッチや表示部が設けられている。
<Washing machine configuration>
FIG. 1 shows a
図2に示すように、筐体2の内部には、洗濯槽10、脱水槽11、モータ12、パルセータ13(撹拌部材の一例)、バランサ14、制御装置15などが設置されている。特にこの洗濯機1では、駆動運転用のモータ12に、開示する技術が適用されていて、コンパクトなサイズで、洗濯機1の各処理に応じた適切な性能を発揮できるようになっている。
As shown in FIG. 2, a
洗濯槽10は、貯水可能な有底円筒状の容器であり、開口を上方の投入口4に向けた状態で、複数の吊し部材16によって筐体2の内部に懸架されている。洗濯槽10の内部には、不図示の注水機構を通じて注水可能となっている。洗濯槽10の下部には、バルブで開閉制御される排水管17が連結されており、不要な水は、この排水管17を通じて洗濯機1の外部に排水される。
The
脱水槽11は、洗濯槽10よりもひとまわり小さい、洗濯物を受け入れる有底円筒状の容器である。脱水槽11は、その開口を投入口4に向けて、鉛直方向に延びる縦軸Jまわりに回転可能な状態で洗濯槽10に収容されている。洗濯物の処理は、全てこの脱水槽11の内部で実行される。脱水槽11の円筒形状をした周壁には、多数の水抜孔11aが全面にわたって形成されている(図では一部のみ図示)。
The
脱水槽11の開口部には、バランサ14が設置されている。バランサ14は、内部に複数のボールや粘性流体を収容した円環状の部材であり、脱水槽11の回転時に洗濯物の偏りによって生じる重量バランスの不均衡を調整する。脱水槽11の底部には、上面に撹拌羽根を有する円板状のパルセータ13が回転可能に設置されている。
A
制御装置15(制御部を構成)は、CPUやROMなどのハードウエアと、制御プログラムなどのソフトウエアとで構成されており、洗濯機1で行われる各処理を総合的に制御する。制御装置15は、各種スイッチやモータ12などと電気的に接続されており、ユーザーの指示に従って、制御プログラムが洗いや濯ぎ、脱水の各行程を実行する。
The control device 15 (which constitutes a control unit) is composed of hardware such as a CPU and ROM and software such as a control program, and comprehensively controls each process performed by the
制御装置15は、モータ12の駆動運転を制御する。例えば、洗い行程では、モータ12が、パルセータ13と脱水槽11を一定周期で反転させながら回転駆動し、水や洗剤と共に洗濯物を撹拌する。脱水行程では、モータ12が、パルセータ13と脱水槽11を同期して一定方向に高速で回転駆動し、遠心力の作用で洗濯物を周壁に押し付けて脱水する。
The
更に、制御装置15は、モータ12の磁化処理も制御する。すなわち、制御装置15は、モータ12に設けられているマグネットの磁極(S極、N極)を切り替えたり、その磁力を増磁、減磁したりする処理を制御する(詳細は後述)。
Further, the
(モータ)
モータ12は、直径が洗濯槽10よりも小さい扁平な円柱状の外観を有し、縦軸Jがその中心を通るように、洗濯槽10の下側に組み付けられている。
(motor)
The
図3に示すように、モータ12は、アウターロータ20(第2ロータ)、インナーロータ30(第1ロータ)、インナーシャフト40、アウターシャフト50、ステータ60などで構成されている。すなわち、このモータ12は、1つのステータ60の径方向外方及び内方にアウターロータ20及びインナーロータ30を備えた、いわゆるデュアルロータモータである。
As shown in FIG. 3, the
そして、アウターロータ20及びインナーロータ30が、クラッチや加減速機などを介在することなくパルセータ13や脱水槽11に連結されていて、これらを直接駆動するように構成されている。
The
アウターロータ20及びインナーロータ30は、ステータ60のコイル63を共用しており、コイル63に駆動電流を供給することにより、このモータ12は、アウターロータ20及びインナーロータ30の各々を独立して回転駆動できるようになっている。ステータ60は、洗濯槽10の底面に設けられた軸受ブラケット70に取り付けられている。
The
アウターロータ20は、扁平な有底円筒状の部材であり、中心部分が開口した底壁部21と、底壁部21の周縁に立設されたロータヨーク22と、円弧形状の永久磁石からなる複数のアウターマグネット24とを有している。底壁部21及びロータヨーク22は、バックヨークとして機能するように、鉄板をプレス加工して形成されている。
The
本実施形態では、アウターロータ20は、コンシクエント型のロータである。アウターロータ20には、16個のアウターマグネット24が、周方向に一定の間隔をあけて並ぶように配置され、ロータヨーク22の内面に固定されている。
In the present embodiment, the
アウターマグネット24は、磁化処理により、磁極を反転(S極からN極、又はN極からS極に反転)させることが可能である(後述する切換磁石)。また、アウターマグネット24は、磁力を強めたり弱めたりすることも可能である(増磁、減磁)。すなわち、本実施形態では、アウターロータ20は、その磁化処理に対応したロータとなっており、16極と32極との間で磁極数の切り換えが可能となっている(磁化対応ロータ、詳細は後述)。
The
インナーロータ30は、アウターロータ20よりも外径が小さい扁平な有底円筒状の部材であり、中心部分が開口した内側底壁部31と、内側底壁部31の周囲に立設された内側周壁部32と、矩形板状の永久磁石(後述する固定磁石)からなる複数のインナーマグネット34とを有している。
The
本実施形態では、インナーロータ30は、スポーク型のロータである。インナーロータ30には、32個のインナーマグネット34が、周方向に一定の間隔をあけて放射状に並ぶように配置され、内側周壁部32に固定されている。インナーマグネット34の間にはロータコア33が周方向に配置されている。
In the present embodiment, the
インナーシャフト40は、円柱状の軸部材であり、インナー軸受73、アウターシャフト50、及びボールベアリング71,72を介して軸受ブラケット70に回転自在に支持されている。インナーシャフト40の下端部は、アウターロータ20に連結されている。インナーシャフト40の上端部は、パルセータ13に連結されている。
The
アウターシャフト50は、インナーシャフト40よりも短く、インナーシャフト40の外径よりも大きな内径を有する円筒状の軸部材であり、上下のインナー軸受73,73、インナーシャフト40、及びボールベアリング71,72を介して軸受ブラケット70に回転自在に支持されている。アウターシャフト50の下端部は、インナーロータ30に連結されている。アウターシャフト50の上端部は、脱水槽11に連結されている。
The
ステータ60は、アウターロータ20の内径よりも外径が小さくてインナーロータ30の外径よりも内径が大きい円環状の部材で形成されている。ステータ60には、図5に示すように、複数のティース61やコイル63などが、樹脂に埋設された状態で備えられている。本実施形態のステータ60には、24個のI型のティース61及びコイル63が備えられている。
The
ティース61は、縦軸Jが延びる方向の断面がI形状を有する鉄部材である。各ティース61は、スロットを介して、等間隔で放射状に並ぶようにしてステータ60の全周に配置されている。ティース61の径方向における内側及び外側の側端部は、その両隅から周方向に鍔状に張り出している。
The
ティース61は、その内側の側端部に内側鍔部61aを有し、その外側の側端部に外側鍔部61bを有している。本実施形態では、外側鍔部61bを含む、これらティース61におけるアウターロータ20が位置する外側の部分は、磁化対応ティースを構成している。
The
隣接する2つのティース61の外側鍔部61b,61bの間の隙間(スロットの外側開口)は、隣接する2つのティース61の内側鍔部61a,61aの間の隙間(スロットの内側開口)よりも大きくなっている。このように、スロットの外側開口を大きくすることで、アウターロータ20の磁化処理がやり易くなる。
The gap between the outer flanges 61b, 61b of the two adjacent teeth 61 (outer opening of the slot) is larger than the gap between the inner flanges 61a, 61a of the two adjacent teeth 61 (inner opening of the slot). It's getting bigger. By increasing the outer opening of the slot in this way, it becomes easier to perform the magnetization processing of the
各ティース61には、絶縁材を介して絶縁材で被覆された3本のワイヤを、スロットを通して所定の順序及び構成で連続して巻回することにより、コイル63が形成されている(いわゆる集中巻)。コイル63が形成された各ティース61は、内側鍔部61a及び外側鍔部61bの各端面だけを露出させ、絶縁された状態でモールド成形によって熱硬化性樹脂に埋設されている。
A
内側鍔部61aは、ロータコア33と僅かな隙間を隔てて対向し、外側鍔部61bは、アウターマグネット24と僅かな隙間を隔てて対向するように、ステータ60、インナーロータ30、アウターロータ20が組み付けられている。
The
隣接するティース61の間には、位置センサ64が配設されている。位置センサ64は、インナーロータ30の側に配設されており、インナーロータ30の位置を把握するためのものである。
A
図4に示すように、モータ12には、3相のインバータ18が接続されている。制御装置15がインバータ18を制御することにより、このモータ12では、ステータ60の各コイル63に、3相(U相、V相、W相)の駆動電流が、所定のタイミングで通電される。そうすることにより、ティース61のアウター側とインナー側には、同時に、相異なる磁極が発生し、回転磁界に伴って、アウターロータ20とインナーロータ30がそれぞれ独立して回転する。
As shown in FIG. 4, a three-
モータ12では、駆動制御の基準を設定するために、アウターロータ20及びインナーロータ30の一方のロータがメインロータとされ、他方のロータがをサブロータとされる。駆動電流の制御は、メインロータを基準に行われ、このモータ12では、インナーロータ30がメインロータとなっている。
In the
また、このモータ12では、制御装置15がインバータ18を制御することにより、ステータ60の所定のコイル63に、駆動電流よりも十分に大きな磁化電流が、所定のタイミングで通電される。そうすることにより、アウターロータ20の所定のアウターマグネット24が磁化処理される。
Further, in the
<回転モード>
モータ12は、磁化処理によるアウターロータ20の磁極数の切り替えにより、複数の回転モードで駆動運転できるようになっている。モータ12は、洗濯機1のモータであることから、主な回転モードは、アウターロータ20及びインナーロータ30を同期して互いに同一方向に回転させるモード(同期回転モード)と、アウターロータ20及びインナーロータ30を互いに逆方向に回転させるモード(相反回転モード)である。
<Rotation mode>
The
図6及び図7は、モータ12の回転中の電気角360°の間のステータ60、アウターロータ20、及びインナーロータ30の位置を、6つのステップに分けて図示したものである。アウターロータ20及びインナーロータ30が、同期回転モード及び相反回転モードで、回転する原理を模式的に示している。なお、駆動電流の制御は、位置センサ64でインナーロータ30の位置を検知し、その位置に基づいて、アウターロータ20及びインナーロータ30の位置を特定することによって行われる。
6 and 7 show the positions of the
(同期回転モード)
同期回転モードでは、アウターロータ20の磁極数は、インナーロータ30と同じ32極である。図6では、その機械角45°分を示している。U相、V相、W相の3相のコイル63に駆動電流を流すと、ティース61に磁極が発生する。その磁極は、ティース61のインナーロータ30側とアウターロータ20側とで反対の極となる。なお、以下の説明では、ティース61のインナーロータ30側の極についてのみ述べる。
(Synchronous rotation mode)
In the synchronous rotation mode, the number of magnetic poles of the
第1のステップ(1)は、U相、V相のティース61のインナーロータ30側がN極、W相のティース61のインナーロータ30側がS極となっている状態を表している。そのため、U相、V相のティース61のアウターロータ20側がS極、W相のティース61のアウターロータ20側がN極となっている。
The first step (1) represents a state in which the
第1のステップ(1)の状態では、アウターロータ20とインナーロータ30は、電気角180°ずれた状態で、図6の右方向に回転する力をトルクとして受けることになる。
In the state of the first step (1), the
第2のステップ(2)の状態では、V相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がN極のままで、V相のティース61がS極となり、W相のティース61がS極のままで、アウターロータ20及びインナーロータ30が右方向へ移動する。
In the state of the second step (2), the magnetic poles of the V-
第3のステップ(3)の状態では、W相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がN極、V相のティース61がS極のままで、W相のティース61がN極となり、アウターロータ20及びインナーロータ30が右方向へ移動する。
In the state of the third step (3), the magnetic poles of the W-
第4のステップ(4)の状態では、U相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がS極となり、V相のティース61がS極、W相のティース61がN極のままで、アウターロータ20及びインナーロータ30が右方向へ移動する。
In the state of the fourth step (4), the magnetic poles of the
第5のステップ(5)の状態では、V相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がS極のままで、V相のティース61がN極となり、W相のティース61がN極のままで、アウターロータ20及びインナーロータ30が右方向へ移動する。
In the state of the fifth step (5), the magnetic poles of the V-
第6のステップ(6)の状態では、W相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がS極、V相のティース61がN極のままで、W相のティース61がS極となり、アウターロータ20及びインナーロータ30が右方向へ移動する。
In the state of the sixth step (6), the magnetic poles of the W-
このように、アウターロータ20及びインナーロータ30は、同一方向に同一速度で回転することとなる(同期回転モード)。負荷や負荷変動によりアウターロータ20及びインナーロータ30の位相が多少ずれることはあるが、この例示では、位相のずれは無いものとして説明している。
In this way, the
またこの例示では、位置センサ64を使用して駆動電流を制御しているが、それに限定するものではない。例えば、位置センサ64の代わりに、インナーロータ30側又はアウターロータ20側の磁石を検出する磁気センサを使用してもよい。また、誘起電圧を利用したり、検出電流を利用する等、いわゆるセンサレスの方式を採用してもよい。また、エンコーダなど、その他の方法を用いて駆動電流を制御してもよい。
Further, in this example, the drive current is controlled by using the
(相反回転モード)
図7に示すように、相反回転モードでは、アウターロータ20の磁極数は、16極である。
(Reciprocal rotation mode)
As shown in FIG. 7, in the reciprocal rotation mode, the number of magnetic poles of the
第1のステップ(1)は、U相、V相のティース61のインナーロータ30側がN極、W相のティース61のインナーロータ30側がS極となっている状態を表している。そのため、U相、V相のティース61のアウターロータ20側がS極、W相のティース61のアウターロータ20側がN極となっている。
The first step (1) represents a state in which the
第1のステップ(1)の状態では、インナーロータ30は、図7の右方向に回転する力をトルクとして受ける。一方、アウターロータ20は、図7の左方向に回転する力をトルクとして受ける。
In the state of the first step (1), the
第2のステップ(2)の状態では、V相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がN極のままで、V相のティース61がS極となり、W相のティース61がS極のままで、インナーロータ30が右方向へ移動し、アウターロータ20が左方向へ移動する。
In the state of the second step (2), the magnetic poles of the V-
第3のステップ(3)の状態では、W相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61はN極、V相のティース61がS極のままで、W相のティース61がN極となり、インナーロータ30が右方向へ移動し、アウターロータ20が左方向へ移動する。
In the state of the third step (3), the magnetic poles of the W-
第4のステップ(4)の状態では、U相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がS極となり、V相のティース61がS極、W相のティース61がN極のままとなり、インナーロータ30が右方向へ移動し、アウターロータ20が左方向へ移動する。
In the state of the fourth step (4), the magnetic poles of the
第5のステップ(5)の状態では、V相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がS極のままで、V相のティース61がN極となり、W相のティース61がN極のままで、インナーロータ30が右方向へ移動し、アウターロータ20が左方向へ移動する。
In the state of the fifth step (5), the magnetic poles of the V-
第6のステップ(6)の状態では、W相のティース61の磁極を反転させる。これにより、インナーロータ30側のU相のティース61がS極、V相のティース61がN極のままで、W相のティース61がS極となり、インナーロータ30が右方向へ移動し、アウターロータ20が左方向へ移動する。このとき、アウターロータ20の移動量はインナーロータ30の2倍となっている。
In the state of the sixth step (6), the magnetic poles of the W-
このように、アウターロータ20及びインナーロータ30は、互いに異なる方向に異なる速度で回転することとなる(相反回転モード)。
In this way, the
なお、同期回転モードや相反回転モードは、これら以外の磁極数の組合せや、異なる回転比率でも構成することができる。すなわち、同期回転モードや相反回転モードは、任意の回転比率で回転したり、異なるトルクで回転したりする場合も含む。 The synchronous rotation mode and the reciprocal rotation mode can be configured by combining the number of magnetic poles other than these or by different rotation ratios. That is, the synchronous rotation mode and the reciprocal rotation mode include the case of rotating at an arbitrary rotation ratio or rotating with different torques.
このように、1つのインバータ18により、1つのステータ60を共用するアウターロータ20とインナーロータ30とを独立して回転駆動させることができる。その結果、制御装置15がモータ12の駆動運転を、同期回転モードと相反回転モードとの間で切り替えることにより、この洗濯機1では、パルセータ13と脱水槽11を同一方向及び相反方向に回転させることができるようになっている。
In this way, one
すなわち、図8の(a)に示すように、相反回転モードに切り替えることより、パルセータ13と脱水槽11は、互いに逆方向に回転する。図8の(b)に示すように、同期回転モードに切り替えることより、パルセータ13と脱水槽11は、互いに同一方向に回転する。
That is, as shown in FIG. 8A, by switching to the reciprocal rotation mode, the
(モータの磁化処理)
この洗濯機1では、同期回転モードと相反回転モードとの間で運転モードを切り替えるために、駆動運転の途中、換言すれば洗濯処理の実行中に、制御装置15が、アウターロータ20に対して磁化処理を行うことにより、磁極数の切り替えを行う。
(Motor magnetization treatment)
In the
図9は、モータの要部を示す平面断面図であり、機械角45°分の状態を示している。前述したように、アウターマグネット24は、全て切換磁石25で構成されている。インナーマグネット34は、全て固定磁石35で構成されている。
FIG. 9 is a plan sectional view showing a main part of the motor, and shows a state of a machine angle of 45 °. As described above, the
切換磁石25とは、磁極数切換部としてのコイル63に磁化電流を供給したときに、その磁石の極性が反転する磁石である。固定磁石35とは、コイル63に磁化電流を供給しても、その磁石の極性が反転しない磁石である。後述する保磁力の大きさや磁石の種類などに依存する必要はない。反転する、反転しないとは、磁石全体の極性を示し、一部に逆極があってもトータルの磁束で判別すればよい。
The switching
ステータ60の極数Stは24極、インナーロータ30の極数Miは32極、アウターロータ20の極数Moは32極又は16極に切り換え可能に構成されている。磁極の比率は、St:Mi:Mo=3:4:4又は2となっている。
The number of poles St of the
図9は、同期回転モードの状態を示している。切換磁石25は、全てS極となっている。そうすることで、図10に示すように、隣接する切換磁石25の間におけるアウターロータ20のロータヨーク22はN極となる。従って、アウターロータ20の磁極数は、32極となる。
FIG. 9 shows the state of the synchronous rotation mode. The switching
ロータヨーク22のN極の部分は突極構造を持たないため、ロータヨーク22とティース61の間の磁気抵抗は略同一となる。このような突極構造のないコンシクエント型のロータを用いることにより、振動や騒音を抑えた構成とすることができる。
Since the north pole portion of the
図10に二点鎖線で示すように、ロータヨーク22のN極の部分から出た磁束は、ティース61に入り、異なるティース61から切換磁石25(S極)へ入る。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 10, the magnetic flux emitted from the N pole portion of the
この場合、ロータヨーク22(N極)とティース61との隙間(エアギャップ)が大きいため、誘起電圧が小さくなる。これは、高速且つ低トルクが必要とされる脱水処理に有利である。
In this case, since the gap (air gap) between the rotor yoke 22 (N pole) and the
一方、図11は、相反回転モードの状態を示している。切換磁石25は、N極とS極とが交互に並ぶように構成されている。切換磁石25をこのような構成とすることで、図12に示すように、各切換磁石25の間におけるアウターロータ20のロータヨーク22は磁極を構成しない。従って、アウターロータ20の磁極数は、16極となる。
On the other hand, FIG. 11 shows the state of the reciprocal rotation mode. The switching
図12に二点鎖線で示すように、切換磁石25(N極)から出た磁束は、ティース61に入り、異なるティース61から切換磁石25(S極)へ入る。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 12, the magnetic flux emitted from the switching magnet 25 (N pole) enters the
この場合、切換磁石25(N極)とティース61との隙間(エアギャップ)が、32極の場合に比べて小さいため、誘起電圧が大きくなる。これは、低速且つ高トルクが必要とされる洗い処理に有利である。
In this case, since the gap (air gap) between the switching magnet 25 (N pole) and the
(磁極数の切り替え)
図9を用いて、アウターロータ20の磁極数を32極から16極へ切り換える場合を示す(同期回転モードから相反回転モードへの切り替え)。下から1番目のティース61と下から2番目のティース61に、図9に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に磁化電流を流して磁界を発生させる。それにより、下から1番目の切換磁石25の磁極をS極からN極へ反転させることができる。
(Switching the number of magnetic poles)
FIG. 9 shows a case where the number of magnetic poles of the
図11を用いて、アウターロータ20の磁極数を16極から32極へ切り換える場合を示す(相反回転モードから同期回転モードへの切り替え)。下から1番目のティース61と下から2番目のティース61に、図11に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に磁化電流を流して磁界を発生させる。それにより、下から1番目の切換磁石25の磁極をN極からS極へ反転させることができる。
FIG. 11 shows a case where the number of magnetic poles of the
なお、磁極の切り替えの際、磁極を反転させた切換磁石25の一部に前の極が残り、磁極の切り替えが未完了となる場合がある。その場合、アウターロータ20の角度、コイル63に流す磁化電流の相を適宜合わせ、複数回の磁化処理を行うことにより、磁化の切り替えを完了させることは可能である。このような複数回の磁化処理を行う手順については、別途後述する。
When switching the magnetic poles, the previous pole may remain in a part of the switching
ここで、磁化されるティース61間において切換磁石25を通る磁束の経路の磁気抵抗は、インナーロータ30のエアギャップ近傍を通る磁束の経路の磁気抵抗よりも大きくなっている。つまり、インナーロータ30では、固定磁石35を通る磁束の一部が、エアギャップ近傍を通るように分岐することとなる。
Here, the magnetic reluctance of the magnetic flux path passing through the switching
これにより、磁化電流を供給したときに、切換磁石25には、固定磁石35よりも多くの磁束が流れることとなり、切換磁石25部の磁化力は、固定磁石35部の磁化力よりも大きくなる。
As a result, when a magnetization current is supplied, a larger amount of magnetic flux flows in the switching
このように、着磁のための磁束の磁路を適切に設定することで、例えば、切換磁石25と固定磁石35とを、保磁力が同じフェライト磁石で構成した場合でも、切換磁石25のみの磁極切り換えを安定して行うことができる。
By appropriately setting the magnetic path of the magnetic flux for magnetism in this way, for example, even when the switching
なお、切換磁石25と固定磁石35とを、保磁力が異なる2種類以上の磁石で構成してもよい。例えば、固定磁石35の保磁力を、切換磁石25の保磁力よりも大きくすることにより、より安定した磁化を得ることができる。また、インナーロータ30の固定磁石35に、希土類磁石を用いることにより、インナーロータ30とアウターロータ20とのトルクバランスを、より容易に取ることができる。
The switching
図13は、固定磁石35と切換磁石25に保磁力が異なる磁石を使った場合のB-H曲線(磁気ヒステリシス曲線)を示す図である。ここで、コイル63に磁化電流を流すことで、+A以上、-A以下、及び固定磁石35の保磁力を超えない磁界を発生させると、図から分かるように、切換磁石25の磁極を反転させることが可能である。磁化する電流はパルス電流でよく、数十msec程度の時間で磁化が可能である。
FIG. 13 is a diagram showing a BH curve (magnetic hysteresis curve) when magnets having different coercive forces are used for the fixed
ところで、切換磁石25を磁化するのにあたって、コイル63に印加する電圧は、磁化電流を大きくするために、できる限り高い方が有利である。また、脱水行程のような低トルクで高速回転を行う場合にも、電圧が高い方がやり易い。しかしながら、洗い行程や濯ぎ行程などのような、高トルクで低速回転を行う場合は、高すぎない方が一般的にインバータ18の効率がよい。
By the way, in magnetizing the switching
そこで、このモータ12では、低トルクで高速回転を行う場合には、磁化処理と同じ電圧をインバータ18へ供給する一方、高トルクで低速回転を行う場合には、磁化の電圧より低い電圧をインバータ18へ供給するようにしている。これにより、消費電力を低減することができる。
Therefore, in this
このモータ12によれば、複合電流を供給しないで、アウターロータ20及びインナーロータ30を複数の回転モードで回転動作させることができる。従って、従来のように、複合電流を供給するための複数のインバータ18が不要となり、インバータ18の規模を小さくして製品のコンパクト化やコスト低減を図ることができる。
According to this
更にこのモータ12は、複合電流の分離電流処理が必要無いので、高調波電流の影響を受けにくく、高調波歪みによる振動や音が発生することがない。
Further, since the
また、コイル63に磁化電流を供給して、飽和着磁領域を用いた切換磁石25の磁極の切り換えを行っているから、磁束量が安定しており、磁束量のバラツキに起因する音や振動が発生し難くなる。
Further, since the magnetizing current is supplied to the
<モータの変形例1>
図14に、モータ12の変形例1(モータ12A)を示す。以下、前述した実施形態と同じ部分については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点についてのみ説明する(以下の変形例も同様)。
<Motor deformation example 1>
FIG. 14 shows a modification 1 (
アウターロータ20は、SPM型のロータであり、32個のアウターマグネット24が、周方向にS極とN極とが交互に並ぶように配置され、ロータヨーク22の内面に固定されている。
The
アウターマグネット24は、切換磁石25と固定磁石35とで構成されている。具体的には、図14に示す5個のアウターマグネット24のうち、下から1番目、2番目、5番目の磁石は、切換磁石25で構成されている。そして、下から3番目、4番目の磁石は、固定磁石35で構成されている。つまり、隣接する2個の磁石が同一機能の磁石で構成されている。
The
そして、コイル63に磁化電流を供給して、全ての切換磁石25の磁極を反転させると、図15に示すように、下から1番目、5番目の切換磁石25がS極からN極に反転し、下から2番目の切換磁石25がN極からS極に反転する。このように、隣接する2つのS極の磁石の組と、隣接する2つのN極の組とが、周方向に交互に並ぶように切り換わることで、アウターロータ20の磁極数が16極となる。
Then, when a magnetization current is supplied to the
ここで、アウターロータ20の磁極数が32極の場合に、コイル63に駆動電流を供給すると、図14に矢印で示すように、アウターロータ20及びインナーロータ30は、両方とも、時計回り方向に回転する。つまり、同期回転モードで回転駆動させることができる。
Here, when the drive current is supplied to the
一方、アウターロータ20が16極の場合に、コイル63に駆動電流を供給すると、図15に矢印で示すように、アウターロータ20が反時計回り方向に回転し、インナーロータ30が時計回り方向に回転する。つまり、相反回転モードで回転駆動させることができる。
On the other hand, when the
(磁極数の切り替え)
変形例1のモータ12Aでは、切換磁石25を複数回に分けて磁化することにより、磁極数の切り替えを行う。ここでは、アウターロータ20の磁極数を32極から16極へ切り換える場合(同期回転モードから相反回転モードへの切り替え)を、図16~図21を用いて説明する。アウターロータ20の磁極を16極から32極へ切り換える場合(相反回転モードから同期回転モードへの切り替え)は、以下の手順を同様な考え方で逆に行えばよいため、その説明は省略する。
(Switching the number of magnetic poles)
In the
図16に示すように、アウターロータ20の位置決めを行う。具体的には、下から1番目のティース61(U相)と下から2番目のティース61(W相)に、図16に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に電流を流して磁界を発生させる。
As shown in FIG. 16, the
ここでは、アウターロータ20を図16の位置に固定する程度の磁界が発生するように、5A程度の電流(位置決め電流)を流すようにする。これにより、ティース61に対向するアウターロータ20及びインナーロータ30の磁極がバランスを保ち、図16に示す位置で停止する。
Here, a current (positioning current) of about 5 A is passed so that a magnetic field sufficient to fix the
次に、図17に示すように、アウターロータ20が停止した位置で、下から1番目のティース61と下から2番目のティース61に図17に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に電流を流して磁界を発生させる。ここでは、アウターロータ20の位置決めを行ったときよりも大きい、例えば30A程度の着磁用の電流(磁化電流)を流すようにする。これにより、下から1番目と2番目の切換磁石25では、図17に示すように、磁極が部分的に反転する。
Next, as shown in FIG. 17, at the position where the
次に、図18に示すように、下から1番目(U相)、2番目(W相)、3番目(V相)のティース61に、図18に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に位置決め電流を流して磁界を発生させる。これにより、アウターロータ20及びインナーロータ30の磁極がバランスを保ち、図18に示す位置で停止する。
Next, as shown in FIG. 18, the magnetic field lines indicated by the arrows in FIG. 18 are formed on the first (U phase), second (W phase), and third (V phase)
次に、図19に示すように、アウターロータ20が停止した位置で、下から1番目のティース61と下から2番目のティース61に、図19に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に磁化電流を流して磁界を発生させる。このとき、下から2番目の切換磁石25は、ティース61と対向する領域が広がっているため、N極からS極への磁極の反転が完了する。
Next, as shown in FIG. 19, at the position where the
次に、図20に示すように、下から1番目、2番目、3番目のティース61に、図20に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に位置決め電流を流して磁界を発生させる。これにより、ティース61に対向するアウターロータ20及びインナーロータ30の磁極がバランスを保ち、図20に示す位置で停止する。
Next, as shown in FIG. 20, a positioning current is passed through the
次に、図21に示すように、アウターロータ20が停止した位置で、下から1番目のティース61と下から2番目のティース61に、図21に矢印で示す磁力線が形成されるように、コイル63に磁化電流を流して磁界を発生させる。このとき、下から1番目の切換磁石25は、ティース61と対向する領域が広がっているため、S極からN極への磁極の反転が完了する。
Next, as shown in FIG. 21, at the position where the
(応用の可能性)
この変形例1のモータ12Aでは、アウターロータ20の回転停止中に磁化処理を行うようにしたが、アウターロータ20の低速回転中に磁化処理を行うようにしてもよい。その場合、磁化処理の開始前(回転停止中)に、少なくとも1回以上、磁化処理を行い、その後、アウターロータ20を低速回転させてティース61との相対位置を変化させながら、残りの回数分、磁化処理を行うようにすればよい。つまり、低速回転中のアウターロータ20が、磁化すべき位置にきたタイミングで、磁化電流を流すようにすればよい。この場合、同期回転モード中に、磁化処理を行うのが好ましい。
(Possibilities of application)
In the
なお、アウターロータ20の位置決めには、センサレス方式の位置信号を使用してもよいし、位置センサ64によるインナーロータ30側のインナーマグネット34の位置信号を使用してもよい。また、インナーロータ30側とアウターロータ20側の平均化など、位置信号処理をした位置信号を用いてもよい。
For the positioning of the
また、アウターロータ20の低速回転中であれば、アウターロータ20の慣性モーメントが利用できるので、位置信号を使うことにより、磁化処理が未完了の状態でも、切換磁石25の位置を正確に判断できる。また、制御装置15による回転制御により、アウターロータ20の回転の変動を把握しながら、全ての磁化処理を、アウターロータ20の回転中に行えば、慣性モーメントが利用できるので、有効である。
Further, since the moment of inertia of the
ところで、アウターロータ20の回転中に磁化処理を行う場合、アウターロータ20の移動に合わせて通電位相を切り換えることが好ましい。
By the way, when the magnetization process is performed during the rotation of the
すなわち、U相のティース61のみで磁化する場合、磁化電流の通電時間に比較して、アウターロータ20の回転が速いと、図22に示すように、そのティース61の切換磁石25に対する位置がずれてしまい、適正な磁化処理ができないことがある。アウターロータ20の回転速度を遅くすることも考えられるが、アウターロータ20の慣性モーメントの効果が低下して、位置精度や着磁変動が増加してしまうため好ましくない。
That is, when magnetizing only with the
そこで、そのような場合、図23に示すように、アウターロータ20の回転の移動量に合わせて、U相からV相へ、磁化処理を行うティース61を切り換えるとよい。そうすれば、対象とする切換磁石25を適正に磁化処理できる。
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 23, it is advisable to switch the
このとき、着磁中の通電位相は、アウターロータ20の初期位相を初期値とし、切換磁石25の移動量を加算することにより行う。
At this time, the energization phase during magnetism is performed by setting the initial phase of the
初期位相の初期値とは、磁化電流を印加したときの電流位相のことをいう。例えば、U相で着磁する場合の初期値は0°+オフセット量、W相で着磁する場合の初期値は-120°+オフセット量、V相で着磁する場合の初期値は120°+オフセット量となる。なお、オフセット量とは、切換磁石25が狙いの位置にきたときに磁化電流のピークになるように調整するパラメータである。
The initial value of the initial phase means the current phase when the magnetization current is applied. For example, the initial value when magnetizing in the U phase is 0 ° + offset amount, the initial value when magnetizing in the W phase is -120 ° + offset amount, and the initial value when magnetizing in the V phase is 120 °. + Offset amount. The offset amount is a parameter adjusted so that the magnetization current peaks when the switching
ところで、切換磁石25の磁極を反転させて磁極数を切り換えるためには、切換磁石25と固定磁石35との位置を判別する必要がある。そこで、変形例1のモータ12Aでは、磁石判別部として位置センサや磁気センサ65を用いるようにしている。
By the way, in order to invert the magnetic poles of the switching
図24に示すように、アウターロータ20には、隣接する2つの切換磁石25の組と、隣接する2つの固定磁石35の組とが、周方向に交互に並ぶように配設されている。切換磁石25の下端部は、固定磁石35の下端部よりも下方に突出して延びている。つまり、切換磁石25の方が、固定磁石35よりも長さが長くなっている。
As shown in FIG. 24, in the
そして、切換磁石25における固定磁石35よりも長くなった部分に対向して、磁気センサ65が配設されている。磁気センサ65は、例えば、ステータ60や他の構造体などに固定されている。
Then, the
図24に示すアウターロータ20の位置では、磁気センサ65が固定磁石35の下方に位置している。ここで、アウターロータ20が回転すると、図25に示すように、磁気センサ65が切換磁石25に対向して、図24に示す状態とは異なる信号を受けることとなる。この異なる信号に基づいて、磁気センサ65によって切換磁石25と固定磁石35とを判別することができる。そして、制御装置15は、固定磁石35の位置に基づいて、アウターロータ20及びインナーロータ30の回転動作を制御する。
At the position of the
なお、磁気センサ65は、アウターロータ20よりも外側及び内側のどちらに配置してもよいし、端面部に配置しても同様の機能を得ることが可能である。また、インナーロータ30側に切換磁石25を有する構成であっても、磁気センサ65を同様に配置することで、磁石の判別が可能となる。
The
なお、図24に示す例では、切換磁石25と固定磁石35との長さを変えることで、磁気センサ65で判別可能としたが、この形態に限定するものではない。例えば、切換磁石25を一時的に減磁するように磁化動作を行い、その変化に基づいて切換磁石25の位置を判別した後で、元の状態に戻すようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 24, the lengths of the switching
また、磁気センサ65に対向する部分の着磁量や着磁形状などの着磁状態を変えることによって磁石を判別することも可能である。具体的に、図26に示すように、固定磁石35の一部に異極を構成して、この異極部分に対向するように磁気センサ65を配設すればよい。ここで、アウターロータ20が回転すると、図27に示すように、磁気センサ65が固定磁石35の異極部分に対向するので、固定磁石35の位置を特定して、磁気センサ65によって切換磁石25と固定磁石35とを判別することができる。
It is also possible to discriminate the magnet by changing the magnetizing state such as the magnetizing amount and the magnetizing shape of the portion facing the
また、アウターマグネット24を切換磁石25と固定磁石35とで構成しているが、全て切換磁石25で構成しても構わない。この場合には、任意の半分の切換磁石25の磁極のみを反転させることで、磁極数を切り換えることができる。このようにすれば、切換磁石25と固定磁石35とを区別することなく、着磁切り換えを行うことができる。
Further, although the
<モータの変形例2>
図28に、モータ12の変形例2(モータ12B)を示す。変形例2のモータ12Bのアウターロータ20は、前述した実施形態と同じコンシクエント型のロータである。ステータ60、インナーロータ30、及びアウターロータ20の各極数も同じである(磁極の比率は、St:Mi:Mo=3:4:4又は2)。
<Motor deformation example 2>
FIG. 28 shows a modification 2 (
従って、アウターマグネット24(全てが切換磁石25)は、ロータヨーク22の内面に、周方向に一定の間隔を隔てて16個配置されている。ただし、このモータ12Bでは、切換磁石25の周方向の長さが大きく形成されている。
Therefore, 16 outer magnets 24 (all of which are switching magnets 25) are arranged on the inner surface of the
具体的には、切換磁石25の周方向の長さL1が、隣接する2つの切換磁石25の間の長さL2より大きく、その比率L1:L2が略2:1となっている。そして、切換磁石25の周方向の長さL1はまた、これら切換磁石25と対向する隣接する2つのティース61,61の外側鍔部61bの部分のピッチPよりも大きく形成されている。
Specifically, the circumferential length L1 of the switching
このように、切換磁石25の周方向の長さL1を大きくすることで、相反回転モードでアウターロータ20を回転駆動する時のトルクを、前述した実施形態のモータ12に比べて大きくできる。その結果、洗い処理での撹拌力が向上し、洗浄性能がアップできるようになっている。
By increasing the circumferential length L1 of the switching
ところが、このように切換磁石25の周方向の長さL1を大きくすると、1回の磁化処理では、切換磁石25の全体の磁極を切り替えることができなくなる。従って、この場合、変形例1のモータ12Aと同様に、複数回の磁化処理を行う必要がある。
However, if the length L1 in the circumferential direction of the switching
しかし、変形例1のモータ12Aのように、アウターロータ20の回転を停止しながら磁化処理を行うと、磁極数の切り替えに多くの時間を要する。駆動運転中に行うことは、実用上困難である。そこで、この変形例2のモータ12Bでは、短時間で磁極数が切り替えられるように、前述した変形例1のモータ12Aの応用の可能性に基づいて、アウターロータ20がインナーロータ30の回転駆動に連れ回り回転している状態で、複数回の着磁処理を行う。
However, if the magnetization process is performed while stopping the rotation of the
(洗濯機の運転例)
図29に、このモータ12Bを用いた洗濯機1の基本的な運転例を示す。洗濯機1の運転に先だって、ユーザーは、脱水槽11に洗剤と共に洗濯物を投入する。蓋3は、閉じられるとロックされる。そうして、ユーザーの操作によって洗濯コースが指示されると、洗濯機1は運転を開始する。
(Example of washing machine operation)
FIG. 29 shows a basic operation example of the
洗濯機1の運転が開始すると、所定の水量(通常は、洗濯物が水に浸かる程度)に達するまで、洗濯槽10及び脱水槽11に水が供給される(ステップS1)。その後、制御装置15は、モータ12Bを制御し、第1磁化処理(同期回転モードから相反回転モードへ切り替える処理)を実行する(ステップS2)。第1磁化処理の後、増磁する処理が行われる場合もある。
When the operation of the
第1磁化処理によって相反回転モードに切り替わると、洗い行程が行われる(ステップS3)。具体的には、所定の駆動電流によってモータ12Bが駆動運転されることにより、脱水槽11とパルセータ13とが、所定時間互いに逆回転し、洗濯物が撹拌される。
When the mode is switched to the reciprocal rotation mode by the first magnetization process, the washing process is performed (step S3). Specifically, when the
洗い行程が終わると、排水し、制御装置15は、モータ12Bを制御し、第2磁化処理(相反回転モードから同期回転モードへ切り替える処理)を実行する(ステップS4)。第2磁化処理の後、増磁する処理が行われる場合もある。
When the washing process is completed, the water is drained, and the
第2磁化処理によって同期回転モードに切り替わると、濯ぎ行程が行われる(ステップS5)。濯ぎ行程では、洗い行程と同様に、洗濯槽10及び脱水槽11に水が供給され、所定量の水が貯まると、モータ12Bが所定の駆動電流によって駆動運転されることにより、脱水槽11とパルセータ13とが、所定時間、同一方向に低速で回転し、洗濯物が撹拌される。濯ぎ行程は複数回行われる場合もある。
When the mode is switched to the synchronous rotation mode by the second magnetization process, the rinsing process is performed (step S5). In the rinsing process, as in the washing process, water is supplied to the
そうして、濯ぎ行程が終わると、脱水行程が行われる(ステップS6)。脱水行程では、脱水槽11及びパルセータ13が、所定時間、濯ぎ行程よりも高速で回転される。それにより、遠心力の作用で、洗濯物に含まれる水が脱水され、排水管17を通じて排水される。脱水行程が終了すると、ブザー等で運転の停止がユーザーに報知されるとともに、蓋3のロックが解除されて、洗濯機1の運転が終了する。
Then, when the rinsing process is completed, the dehydration process is performed (step S6). In the dehydration stroke, the
(第1磁化処理)
第1磁化処理は、前述したように、同期回転モードから相反回転モードへ切り替える処理であり、短時間で安定して切り替えられるように工夫されている。
(First magnetization treatment)
As described above, the first magnetization process is a process of switching from the synchronous rotation mode to the reciprocal rotation mode, and is devised so that the switching can be performed stably in a short time.
具体的には、第1磁化処理では、同期回転モードでモータ12Bを駆動し、アウターロータ20が連れ回り回転している状態で、切換磁石25に磁極を反転させる磁化電流(反磁化電流)を供給する処理(反磁化処理)が、複数回実行される。
Specifically, in the first magnetization process, a magnetization current (anti-magnetization current) that reverses the magnetic poles is applied to the switching
ここで、アウターロータ20が連れ回り回転している状態とは、インナーロータ30(非磁化対応ロータ)が、所定の駆動電流の供給によって回転駆動されている時に、その駆動電流の作用でアウターロータ20が回転している状態をいう。
Here, the state in which the
第1磁化処理は、洗濯機1の運転の途中、換言すれば、モータ12Bが駆動運転されている期間に行われる。そのため、第1磁化処理の際には、脱水槽11の中には洗濯物が有り、水が貯まっている。アウターロータ20が連結されているパルセータ13には、これらの荷重が作用した状態となっている。インナーロータ30が連結されている脱水槽11も同様である。
The first magnetization process is performed during the operation of the
従って、アウターロータ20には、大きな慣性モーメントが作用するため、連れ回り回転であっても、比較的安定して長時間回転させることができる。その長い時間を利用して反着磁処理が行えるので、その回数が複数であっても安定して行える。
Therefore, since a large moment of inertia acts on the
その一方で、アウターロータ20を回転駆動するには、大きなトルクが必要になる。
On the other hand, a large torque is required to drive the
同期回転モードから相反回転モードへ切り替える場合、相反回転モードから同期回転モードへ切り替える場合と異なり、安定して切り替えるのは非常に難しい。すなわち、1回の反磁化処理で全ての切換磁石25の磁極を適正な状態に切り替えることができれば、問題は無いが、前述したように、このモータ12Bの場合、複数回の反磁化処理を行う必要がある。
When switching from the synchronous rotation mode to the reciprocal rotation mode, unlike the case of switching from the reciprocal rotation mode to the synchronous rotation mode, it is very difficult to switch stably. That is, if the magnetic poles of all the switching
反磁化処理の途中では、切換磁石25の一部は磁極が反転した中途半端な状態となる。その状態では、磁力が相殺されるので、切換磁石25の磁力が弱まる。切換磁石25の磁力が弱まると、駆動電流を流してアウターロータ20を回転駆動しようとしても、弱いトルクしか得られない。従って、そのような状態でアウターロータ20の回転が停止してしまうと、アウターロータ20を回転駆動できなくなるおそれがある。そのため、メインロータであるインナーロータ30を低速で回転駆動しながら反磁化処理を行い、サブロータであるアウターロータ20が連れ回り回転できなくなるまでに、切換磁石25の磁力を強める必要がある。
In the middle of the diamagnetism process, a part of the switching
切替磁石25の着磁が、弱い相反運転モードの状態であれば、同期運転モードの状態であっても、アウターロータ20を連れ回り回転させることができる。そこで、このモータ12Bでは、相反運転モードの状態が次第に強くなっていくように、磁化処理を複数回に分け、連れ回り回転している間に、段階的に磁極を反転させていく。
If the magnetism of the switching
このモータ12Bの場合、切換磁石25の異なる部位に反磁化電流を供給する処理(部分反磁化処理)を複数回繰り返すことで、反磁化処理を行う。そうすることで、相反運転モードに切り替わったときの切替磁石25を、より適正な磁化状態にし、誘起電圧を大幅に増加させることができる。
In the case of this
図30及び図31を参照しながら、第1磁化処理について具体的に説明する。図31に示すように、第1磁化処理が開始されると、制御装置15は、モータ12Bに駆動電流を供給し、同期回転モードでモータ12Bを駆動する(ステップS10)。制御装置15は、メインロータであるインナーロータ30の回転数が所定の低回転数r1(例えば50rpm)で回転するように、モータ12Bに制御された駆動電流を供給する。それにより、サブロータであるアウターロータ20も、インナーロータ30とほぼ同じ回転数で同一方向に連れ回り回転する。
The first magnetization process will be specifically described with reference to FIGS. 30 and 31. As shown in FIG. 31, when the first magnetization process is started, the
その後、制御装置15は、アウターロータ20の位置、具体的には切り替えの対象となる切換磁石25の位置を検知する(ステップS11)。この位置の検知には、前述した位置センサ64や磁気センサ65、モータ12Bに付属のホールIC、モータ12Bの電流波形からの磁束推定など、様々な手段が利用できる。
After that, the
そうして、制御装置15は、連れ回り回転中に、磁化を行うティース61に対して所定の磁化位置にアウターロータ20が位置するタイミングを特定する(ステップS12)。
Then, the
制御装置15は、連れ回り回転中、アウターロータ20の回転数が所定の回転数r2(例えば5rpm)以下か否かを判断している(ステップS13)。アウターロータ20の回転数が所定の回転数r2以下でなければ、制御装置15は、特定したタイミングで、所定のティース61にパルス状の反磁化電流を供給し、部分的な反磁化処理(部分反磁化処理)を行う(ステップS14)。
The
図30の(A)は、ある切換磁石25に対して、最初に部分反磁化処理が行われるタイミングでの状態を示している。図30の細矢印は、アウターロータ20の回転を表している。部分反磁化処理では、切替磁石25の周方向における一方の端部(回転方向の後側の端部)から順に、他方の端部に向かって行われる。複数の切換磁石25で、これと同様の部分反磁化処理が、同時又はタイミングをずらして行われる。
FIG. 30A shows a state at the timing when the partial diamagnetic treatment is first performed on a
連れ回り回転するアウターロータ20が、図30の(a)の位置となるタイミングで、制御装置15は、所定のティース61に反磁化電流(図例では、N極からS極に反転させる電流)を、例えば約3秒間、供給する。そうすることで、図30の(b)のように、切替磁石25の端部が磁化されて磁極が反転する。
At the timing when the
部分反磁化処理を切替磁石25の端部から行えば、その回転方向の後側には切換磁石25が存在していないので、連れ回り回転を減速させる強い磁力が生じない。そのため、その時にティース61から供給される反磁化電流によって形成される磁界を利用して、連れ回り回転を加速できる。従って、連れ回り回転をより長く維持できる。それに対し、部分反磁化処理を切替磁石25の中間部から行えば、その回転方向の後側には切換磁石25が存在しているので、連れ回り回転を減速させる強い磁力が生じ得る。従って、連れ回り回転を長く維持できない。
If the partial diamagnetic treatment is performed from the end of the switching
部分反磁化処理によって切替磁石25の着磁状態が変化すると、アウターロータ20の位置が精度高く検知できなくなる。そのため、部分反磁化処理が終わると、再度、ステップS11の前に戻り、アウターロータ20の位置を再度検知する。
When the magnetized state of the switching
そうして、制御装置15は、その次に磁化を行う、切替磁石25の磁極が反転した端部に隣接した部位に、所定のティース61が位置するタイミングを特定する。続いて、制御装置15は、そのタイミングで、その所定のティース61に反磁化電流を供給する。それにより、図30の(C)に示すように、切替磁石25の磁極が反転した端部の隣の部位の磁極が反転する。
Then, the
制御装置15は、アウターロータ20が連れ回り回転している間に、このような部分反磁化処理を繰り返し行う(ステップS11~S14)。例えば、アウターロータ20連れ回り回転中に、部分反磁化処理を10回~30回行う。そうすることで、図30の(D)に示すように、各切替磁石25の広い領域に対して部分反磁化処理を行って反磁化処理を終了する(ステップS15)。
The
段階的に切替磁石25の磁極を反転させていくので、脱調するリスクを回避しながら、不安定な連れ回り回転を長時間維持できる。アウターロータ20を回転しながら連続して部分反磁化処理が行われるので、反磁化処理を短時間で完了できる。洗濯に要する時間が過度に長くならないので、利便性を損なうこともない。
Since the magnetic poles of the switching
このようにして、切替磁石25のほとんどの磁極が反転すれば、相反回転モードによる駆動運転で、強いトルクが得られる。従って、駆動電流を供給することで、アウターロータ20を脱調させずに回転駆動させることができる。アウターロータ20が、相反回転モードで安定して回転駆動できれば、必要に応じて、未処理な部分の磁極の部分反磁化処理も容易に行えるし、切替磁石25の増磁も容易に行える。
If most of the magnetic poles of the switching
部分反磁化処理を行っている途中で、アウターロータ20の回転数が回転数r2以下になると、反磁化処理が完了する前に、アウターロータ20の連れ回り回転が停止するおそれがある。切替磁石25の着磁状態が相反回転モードの中途半端な状態で、アウターロータ20の連れ回り回転が停止してしまうと、駆動電流を供給しても必要なトルクが得られずに、アウターロータ2を回転駆動できなくなるおそれがある。
If the rotation speed of the
そのため、制御装置15は、部分反磁化処理を行っている途中で、アウターロータ20の回転数が回転数r2以下となった場合には(ステップS13でYes)、反磁化処理をいったん強制的に終了させる。
Therefore, when the rotation speed of the
その時、最後の部分反磁化処理として、通常の部分反磁化処理よりも長時間の磁化電流を供給し、切替磁石25の広い範囲の磁極を反転させる(ステップS16)。そうすることで、アウターロータ20を相反回転モードで回転駆動したときに、比較的強いトルクを得ることができ、アウターロータ20を脱調させずに回転駆動させることができる。
At that time, as the final partial diamagnetic treatment, a magnetization current longer than that of the normal partial diamagnetic treatment is supplied, and the magnetic poles in a wide range of the switching
従って、この場合、アウターロータ20の連れ回り回転の停止後に、アウターロータ20を相反回転モードで回転駆動しながら、磁化が未完了な部分の部分反磁化処理を行う。必要に応じて増磁処理も行い、各切替磁石25の着磁状態が相反回転モードに適合するように、追加の磁化処理を行う。
Therefore, in this case, after the accompanying rotation of the
(第2磁化処理)
第2磁化処理は、前述したように、相反回転モードから同期回転モードへ切り替える処理である。第2磁化処理は、第1磁化処理と異なり、容易に磁化できる。すなわち、各切替磁石25は、同期回転モードでの駆動で回転する方向に磁極が切り替えられていくので、磁極が切り替わるほど、相反回転モードの磁化状態が弱くなる(同期回転モードの磁化状態が強くなる)。そのため、その状態でアウターロータ20が停止しても、同期運転モードで駆動すれば、容易にアウターロータ20を回転駆動できる。
(Second magnetization treatment)
As described above, the second magnetization process is a process of switching from the reciprocal rotation mode to the synchronous rotation mode. Unlike the first magnetization process, the second magnetization process can be easily magnetized. That is, since the magnetic poles of each switching
図32を参照しながら、第2磁化処理について具体的に説明する。第2磁化処理の主なステップは、第1磁化処理と同じである。制御装置15は、アウターロータ20が連れ回り回転している間に、相反回転モードから同期回転モードへ切り替える部分反磁化処理を繰り返し行う。従って、同じステップについては同じ符号を用いてその説明は省略し、異なるステップについて説明する。
The second magnetization process will be specifically described with reference to FIG. 32. The main steps of the second magnetization treatment are the same as those of the first magnetization treatment. The
第1磁化処理では、アウターロータ20の回転数が回転数r2以下となった場合には、反磁化処理をいったん強制的に終了させたが、第2磁化処理では、アウターロータ20が途中で停止しても、容易にアウターロータ20を回転駆動できるので、その必要がない。
In the first magnetization treatment, when the rotation speed of the
従って、制御装置15は、部分反磁化処理を行っている途中で、アウターロータ20の回転数が回転数r2以下になると、ステップS10の前に戻り、再度、駆動電流を供給して、回転数を増加させる(ステップS13でYes)、そうして、部分反磁化処理を再開すればよい。
Therefore, when the rotation speed of the
相反回転モードから同期回転モードへの切り替えは、同期回転モードから相反回転モードのようなトルク低下や脱調等の不具合がない。そのため、第2磁化処理は、比較的自由に行える。従って、第2磁化処理では、部分反磁化処理を行う部位や部分反磁化処理を行う順序等は、仕様に応じて適宜変更できる。 Switching from the reciprocal rotation mode to the synchronous rotation mode does not have problems such as torque drop and step-out unlike the reciprocal rotation mode. Therefore, the second magnetization process can be performed relatively freely. Therefore, in the second magnetization treatment, the portion where the partial diamagnetization treatment is performed, the order in which the partial diamagnetization treatment is performed, and the like can be appropriately changed according to the specifications.
(部分反磁化処理の応用例1)
図33に、変形例2のモータ12Bの部分反磁化処理の応用例1を示す。
(Application example 1 of partial diamagnetic treatment)
FIG. 33 shows an application example 1 of the partial diamagnetic treatment of the
前述した部分反磁化処理では、個々の部分反磁化処理で供給する反磁化電流の長さは、略一定であったのに対し、応用例1では、反磁化電流の供給時間が長い反磁化処理(長磁化処理)と、反磁化電流の供給時間が短い反磁化処理(短磁化処理)を含み、長磁化処理が、短磁化処理よりも切替磁石25の周方向における中間部側で行われる。
In the above-mentioned partial anti-magnetization treatment, the length of the anti-magnetization current supplied by each partial anti-magnetization treatment is substantially constant, whereas in Application Example 1, the anti-magnetization treatment in which the supply time of the anti-magnetization current is long is long. (Long magnetization processing) and anti-magnetization processing (short magnetization processing) in which the supply time of the anti-magnetization current is short are included, and the long magnetization processing is performed on the intermediate portion side in the circumferential direction of the switching
図33の(A)に示すように、応用例1の部分反磁化処理においても、1回目の部分反磁化処理は、前述した部分反磁化処理と同様に、切替磁石25の周方向における端部側で行われる(短磁化処理に相当)。そして、2回目以降の、切替磁石25の周方向における中間部側では、図33の(B)に示すように、反磁化電流の供給時間が長くされ、切替磁石25の相対的に広い領域の磁極が反転される(長磁化処理に相当)。
As shown in FIG. 33A, in the partial demagnetization treatment of Application Example 1, the first partial demagnetization treatment is the same as the above-mentioned partial demagnetization treatment, that is, the end portion of the switching
短磁化処理では、ピークを有する三角形状の電流波形を有する反磁化電流(三角波反磁化電流)が供給され、長磁化処理では、ピークが延びた台形状の電流波形を有する反磁化電流(台形波反磁化電流)が供給される。電流の最大値は双方ともに同じである。制御装置15は、前述した部分反磁化処理では、複数の三角波反磁化電流で部分反磁化処理を行うのに対し、応用例1の部分反磁化処理では、複数の三角波反磁化電流と1つ以上の台形波反磁化電流を組み合わせて部分反磁化処理を行う。
In the short magnetization process, a demagnetization current (triangular wave antimagnetization current) having a triangular current waveform with a peak is supplied, and in the long magnetization process, a demagnetization current (trapezoidal wave) having a trapezoidal current waveform with an extended peak is supplied. Anti-magnetization current) is supplied. The maximum value of the current is the same for both. In the partial anti-magnetization process described above, the
切替磁石25の周方向における中間部側では、このように部分反磁化処理する領域を広くしても、対象とする切替磁石25を確実に部分反磁化処理できるので、部分反磁化処理の回数を減少させることができる。
On the intermediate portion side in the circumferential direction of the switching
特に、この応用例1の部分反磁化処理は、前述したように、同期回転モードから相反回転モードへの切り替え時での部分反磁化処理で、アウターロータ20の連れ回り回転が停止するおそれがある場合に効果的に利用できる。
In particular, as described above, the partial diamagnetic treatment of Application Example 1 is a partial diamagnetic treatment at the time of switching from the synchronous rotation mode to the reciprocal rotation mode, and the rotating rotation of the
(部分反磁化処理の応用例2)
図34に、変形例2のモータ12Bの部分反磁化処理の応用例2を示す。
(Application example 2 of partial diamagnetic treatment)
FIG. 34 shows an application example 2 of the partial diamagnetic treatment of the
前述した部分反磁化処理では、個々の部分反磁化処理で供給する反磁化電流の強さは、略一定であったのに対し、応用例2では、反磁化電流が大きい反磁化処理(強磁化処理)と、反磁化電流が小さい反磁化処理(弱磁化処理)とを含み、弱磁化処理が、強磁化処理よりも切替磁石25の周方向における端部側で行われる。
In the above-mentioned partial anti-magnetization treatment, the strength of the anti-magnetization current supplied by each partial anti-magnetization treatment is substantially constant, whereas in Application Example 2, the anti-magnetization treatment (strong magnetization) in which the anti-magnetization current is large is large. The process) and the anti-magnetization process (weak magnetization process) in which the anti-magnetization current is small are included, and the weak magnetization process is performed on the end side in the circumferential direction of the switching
弱磁化処理及び強磁化処理のいずれにおいても、ピークを有する三角形状の電流波形を有する反磁化電流(三角波反磁化電流)が供給される。電流の供給時間は双方ともに同じであり、強磁化処理のピークが弱磁化処理のピークよりも高い(大きい)点で、両者は異なる。 In both the weak magnetization treatment and the strong magnetization treatment, a demagnetization current (triangular wave antimagnetization current) having a triangular current waveform having a peak is supplied. The current supply times are the same for both, and they differ in that the peak of the strong magnetization treatment is higher (larger) than the peak of the weak magnetization treatment.
前述したように、変形例2のモータ12Bでは、切替磁石25の周方向における長さが大きくなっているので、磁化処理を行うティース61がその切替磁石25の一方の端部を反磁化処理する時、図35に示すように、そのティース61に隣接するティース61が、その切替磁石25の他方の端部の近傍に位置することになる。
As described above, in the
そして、切替磁石25の一方の端部を反磁化処理するため、例えばN極をS極に切り替える反磁化電流がティース61に供給されると、その反磁化電流の作用により、切替磁石25の他方の端部が、N極側に磁化される傾向がある。従って、切替磁石25の他方の端部がN極であれば増磁されることになり、問題ないが、切替磁石25の他方の端部がS極であれば減磁されることになり、不利になる。
Then, in order to perform diamagnetic processing on one end of the switching
そこで、図34の(A)に示すように、応用例2の部分反磁化処理においても、1回目の部分反磁化処理は、前述した部分反磁化処理と同様に、切替磁石25の周方向における端部側で行われる(弱磁化処理に相当)。そして、2回目以降の、切替磁石25の周方向における中間部側では、図34の(B)に示すように、反磁化電流が大きくされ、切替磁石25の中間部の領域の磁極を、強く反転させる(強磁化処理に相当)。
Therefore, as shown in FIG. 34 (A), even in the partial diamagnetic treatment of Application Example 2, the first partial diamagnetic treatment is performed in the circumferential direction of the switching
切替磁石25の周方向における中間部側では、このように部分反磁化処理を強化しても、他の部位に悪影響を与えることが無い。切換磁石25の磁力が大きくなるので、誘起電圧が高まって高トルクが得られるようになるので、アウターロータ20を安定して回転駆動できる。
On the intermediate portion side in the circumferential direction of the switching
(反磁化処理の応用例)
前述した変形例2のモータ12Bでは、切換磁石25を部分的に反磁化処理する例を示したが、連れ回り回転している間に、切換磁石25の1つ1つを、段階的に反磁化処理してもよい。
(Application example of diamagnetic treatment)
In the
具体的には、図36の(A)、(B)、(C)の各ステップに示すように、一回の反磁化処理で、対象とする1つの切換磁石25の全体の磁極を反転させる。その処理を、連れ回り回転中に複数回行うことで、磁極数を切り替える。
Specifically, as shown in each step (A), (B), and (C) of FIG. 36, the entire magnetic pole of one
<モータの変形例3>
図37は、変形例3のモータ12Cの構成を示す平面断面図である。インナーロータ30は、埋込式のSPM型のロータであり、32個のインナーマグネット34が、周方向にS極とN極とが交互に並ぶように配置され、内側周壁部32に埋め込まれている。インナーマグネット34は、全て固定磁石35で構成されている。
<Motor deformation example 3>
FIG. 37 is a plan sectional view showing the configuration of the
アウターロータ20は、SPM型のロータであり、32個のアウターマグネット24が、周方向にS極とN極とが交互に並ぶように配置され、ロータヨーク22の内面に固定されている。なお、アウターマグネット24は、切換磁石25と固定磁石35とで構成されているが、その配置は、変形例1のモータ12Aと同様であるため、説明を省略する。
The
<モータの変形例4>
図38は、変形例4のモータ12Dの構成を示す平面断面図である。インナーロータ30は、埋込式のSPM型のロータであり、32個のインナーマグネット34が、周方向にS極とN極とが交互に並ぶように配置され、内側周壁部32に埋め込まれている。インナーマグネット34は、全て固定磁石35で構成されている。
<Motor deformation example 4>
FIG. 38 is a plan sectional view showing the configuration of the
アウターロータ20は、コンシクエント型のロータであり、16個のアウターマグネット24が、周方向に間隔をあけてS極が並ぶように配置され、ロータヨーク22の内面に固定されている。アウターマグネット24は、全て切換磁石25で構成されており、切換磁石25の磁極を反転させることで、アウターロータ20の磁極数を、16極と32極との間で切り換え可能となっている。なお、切換磁石25の磁極の反転動作については、実施形態のモータ12と同様であるため、説明を省略する。
The
<モータの変形例5>
図39は、変形例5のモータ12Eの構成を示す平面断面図である。ティース61には、切換磁石25を有するアウターロータ20側のティース61の幅が、インナーロータ30側のティース61の幅よりも細くなるように幅細部67が設けられている。幅細部67は、ティース61の幅が、アウターロータ20側に向かって先細となるように形成されている。
<Motor deformation example 5>
FIG. 39 is a plan sectional view showing the configuration of the
このように、ティース61に幅細部67を設け、アウターロータ20側のティース61の幅を細くすることで、磁束密度を上げることができる。つまり、コイル63に流した電流により発生する磁化磁束を、切換磁石25に向かって集中して流すことができ、切換磁石25の磁極反転を、少ない電流で安定して行うことができる。なお、幅細部67の形状は、特に限定するものではなく、例えば、ティース61のアウターロータ20側のティース幅を細くした段差形状であってもよい。
In this way, the magnetic flux density can be increased by providing the
また、ティース61に巻回されたコイル63は、切換磁石25を有するアウターロータ20側の方が、インナーロータ30側よりも巻数が多くなっている。これにより、切換磁石25側の磁束を、反対側よりも集中させることができる。
Further, the
また、ティース61の先端部の角度幅は、切換磁石25を有するアウターロータ20側の角度幅Bの方が、インナーロータ30側の角度幅Aよりも小さくなっている(B<A)。これにより、切換磁石25側の磁束を、反対側よりも集中させることができる。
Further, the angle width of the tip portion of the
また、ティース61の先端部の角度幅がアウターロータ20側とインナーロータ30側とで同じであっても、ティース61の先端部の断面積を、切換磁石25を有するアウターロータ20側の方が、インナーロータ30側よりも小さくすることで、同様の機能を得ることができる。
Further, even if the angle width of the tip portion of the
具体的に、図40に示すように、ティース61の先端部におけるアウターロータ20に対向する面には、軸方向に延びる溝部68が形成されている。溝部68は、周方向に間隔をあけて2つ形成されている。このように、ティース61の先端部において溝部68を除いた実質的にアウターマグネット24と対向するエアギャップ面積を、インナーロータ30側のエアギャップ面積よりも小さくすることで、切換磁石25側の磁束を、反対側よりも集中させることができる。
Specifically, as shown in FIG. 40, a
<その他>
開示した実施形態では、磁極数切換部としてステータ60のコイル63を利用して、コイル63に磁化電流を供給することで切換磁石25の磁極を反転させる構成について説明したが、例えば、ステータ60のコイル63とは別に、切換磁石25に磁化電流を供給して磁極を反転させるための磁化コイルを設けてもよい。
<Others>
In the disclosed embodiment, the configuration in which the
また、コイル63に磁化電流を供給する制御装置15にモータ用のインバータを用いたが、例えば別の専用の制御装置を用いてもよい。
Further, although the inverter for the motor is used for the
アウターロータ20及びインナーロータ30の回転駆動方式は、矩形波通電方式、正弦波駆動、ベクトル制御など、任意に選択することが可能である。
The rotation drive method of the
ステータ60、アウターロータ20、及びインナーロータ30の極数は、モータの仕様に応じて適宜設定可能である。例えば、インナーロータ30側の磁極数を2N(Nは2以上の自然数)としたとき、アウターロータ20側の磁極を2NとNの間で切り換えるようにしてもよい。
The number of poles of the
高速回転側のインナーロータ30を脱水槽11に連結し、低速回転側のアウターロータ20をパルセータ13に連結した構成について説明したが、インナーロータ30を脱水槽11に連結し、アウターロータ20をその他の機能を有する回転軸に連結することで、脱水性能や洗い性能等の商品性を向上させることができる。
The configuration in which the
アウターロータ20に切換磁石25を設けることで、アウターロータ20の磁極数を切り換え可能としたが、インナーロータ30に切換磁石25を設けることで、インナーロータ30の磁極数を切り換え可能としてもよい。
Although the number of magnetic poles of the
洗濯機は縦型に限らず、ドラム型であってもよい。その場合、例えば、脱水槽11はバスケットに相当し、パルセータ13は、バスケットの内部に配置される撹拌翼に相当する。
The washing machine is not limited to the vertical type, and may be a drum type. In that case, for example, the
12 モータ
15 制御装置(制御部)
20 アウターロータ(第2ロータ)
25 切換磁石
30 インナーロータ(第1ロータ)
35 固定磁石
60 ステータ
61 ティース(磁極数切換部)
63 コイル(磁極数切換部)
64 位置センサ(磁石判別部)
65 磁気センサ(磁石判別部)
12
20 Outer rotor (second rotor)
25
35
63 Coil (switching number of magnetic poles)
64 Position sensor (magnet discriminator)
65 Magnetic sensor (magnet discriminator)
Claims (23)
1つのステータ、並びに、当該ステータの内外に独立して回転可能に配置されたインナーロータ及びアウターロータと、
前記インナーロータ及び前記アウターロータの回転駆動及び磁化処理を制御する制御部と、を備え、
駆動運転の途中に、前記制御部が、前記インナーロータ及び前記アウターロータの少なくとも一方の磁化に対応した磁化対応ロータに対して、磁化処理による磁極の切り替えを行うことにより、前記インナーロータ及び前記アウターロータが、互いに同一方向に回転する同期回転モードと、互いに逆方向に回転する相反回転モードとに切り替え可能に構成されていて、
前記磁化対応ロータは、磁化電流の供給により磁極の反転が可能な複数の切替磁石を有し、
前記ステータが所定のタイミングで前記切替磁石に前記磁化電流を供給することにより、前記同期回転モードと前記相反回転モードとの間での切り替えが行われ、
前記同期回転モードから前記相反回転モードへの切り替えが、前記磁化対応ロータが連れ回り回転している状態で、前記切替磁石に磁極を反転させる反磁化電流を供給する反磁化処理が複数回実行されることによって行われるモータ。 It is a motor for drive operation,
One stator, and an inner rotor and an outer rotor that are independently rotatably arranged inside and outside the stator.
A control unit for controlling the rotational drive and magnetization processing of the inner rotor and the outer rotor is provided.
During the drive operation, the control unit switches the magnetic poles of the inner rotor and the magnetization-compatible rotor corresponding to the magnetization of at least one of the outer rotors by magnetization processing, so that the inner rotor and the outer rotor are switched. The rotor is configured to be switchable between a synchronous rotation mode in which the rotors rotate in the same direction and a reciprocal rotation mode in which the rotors rotate in opposite directions.
The magnetization-compatible rotor has a plurality of switching magnets capable of reversing the magnetic poles by supplying a magnetization current.
By supplying the magnetization current to the switching magnet at a predetermined timing, the stator switches between the synchronous rotation mode and the reciprocal rotation mode.
The switching from the synchronous rotation mode to the reciprocal rotation mode is performed a plurality of times in a state where the magnetization-compatible rotor is rotating with the rotation, and a demagnetization process of supplying a demagnetization current that reverses the magnetic poles to the switching magnet is executed. Motor made by doing.
前記ステータは、径方向において前記磁化対応ロータと対向すると共に、前記切替磁石に駆動電流及び前記磁化電流を供給する複数の磁化対応ティースを有し、
前記切替磁石の周方向の長さが、前記磁化対応ティースのピッチよりも大きいモータ。 In the motor according to claim 1,
The stator faces the magnetization-compatible rotor in the radial direction, and has a plurality of magnetization-compatible teeth that supply a driving current and the magnetization current to the switching magnet.
A motor in which the length of the switching magnet in the circumferential direction is larger than the pitch of the magnetization-compatible teeth.
前記切替磁石の異なる部位に前記反磁化電流を供給する部分反磁化処理を複数回繰り返すことにより、前記反磁化処理が行われるモータ。 In the motor according to claim 2,
A motor in which the diamagnetic treatment is performed by repeating the partial diamagnetic treatment for supplying the diamagnetic current to different parts of the switching magnet a plurality of times.
前記切替磁石の周方向における一方の端部から前記部分反磁化処理が行われるモータ。 In the motor according to claim 3,
A motor in which the partial diamagnetic treatment is performed from one end of the switching magnet in the circumferential direction.
前記磁化対応ロータの連れ回り回転を加速しながら前記部分反磁化処理が行われるモータ。 In the motor according to claim 3 or 4.
A motor in which the partial diamagnetic treatment is performed while accelerating the rotating rotation of the magnetization-compatible rotor.
前記部分反磁化処理は、前記反磁化電流の供給時間が長い長磁化処理と、前記反磁化電流の供給時間が短い短磁化処理と、を含み、
前記長磁化処理が、前記短磁化処理よりも、前記切替磁石の周方向における中間部側で行われるモータ。 In the motor according to claim 3 or 4.
The partial anti-magnetization process includes a long magnetization process in which the anti-magnetization current supply time is long and a short magnetization process in which the anti-magnetization current supply time is short.
A motor in which the long magnetization treatment is performed on the intermediate portion side in the circumferential direction of the switching magnet rather than the short magnetization treatment.
前記制御部が、前記磁化対応ロータの連れ回り回転が所定回転数以下と判断した場合に、前記長磁化処理を行って前記反磁化処理を終了するモータ。 In the motor according to claim 6,
A motor that performs the long magnetization process and ends the diamagnetic process when the control unit determines that the accompanying rotation of the magnetization-compatible rotor is a predetermined rotation speed or less.
前記部分反磁化処理は、前記反磁化電流が大きい強磁化処理と、前記反磁化電流が小さい弱磁化処理と、を含み、
前記弱磁化処理が、前記強磁化処理よりも、前記切替磁石の周方向における端部側で行われるモータ。 In the motor according to any one of claims 3 to 7.
The partial demagnetization treatment includes a strong magnetization treatment having a large antimagnetization current and a weak magnetization treatment having a small antimagnetization current.
A motor in which the weak magnetization treatment is performed on the end side in the circumferential direction of the switching magnet rather than the strong magnetization treatment.
洗濯機の撹拌部材と脱水槽の駆動運転に用いられる洗濯機用のモータ。 The motor according to any one of claims 1 to 8.
A motor for a washing machine used to drive the stirring member of the washing machine and the dehydration tub.
前記第1ロータ及び前記第2ロータのうち少なくとも一方は、磁化電流が供給されたときに磁極が反転する複数の切換磁石と磁極が反転しない複数の固定磁石とを有し、
磁化電流を供給することで、前記切換磁石を有するロータの磁極を反転させて磁極数を切り換えるための磁化動作を行う磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の磁化動作を制御して、前記第1ロータ及び前記第2ロータを複数の回転モードで回転動作させる制御部と、
前記切換磁石と前記固定磁石とを判別する磁石判別部と、を備え、
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの磁極数を切り換える場合に、該ロータと前記磁極数切換部との相対位置を変化させながら、複数回に分けて前記磁化動作を行うように構成され、
前記制御部が更に、前記切換磁石を一時的に減磁するように前記磁化動作を行い、前記磁石判別部が、減磁された磁石を検出することで、該切換磁石と前記固定磁石とを判別するように構成されているモータ。 A motor including an annular stator and a first rotor and a second rotor that can rotate independently of the stator.
At least one of the first rotor and the second rotor has a plurality of switching magnets whose magnetic poles are inverted when a magnetization current is supplied and a plurality of fixed magnets whose magnetic poles are not inverted .
A magnetic pole number switching unit that performs a magnetization operation for switching the number of magnetic poles by reversing the magnetic poles of the rotor having the switching magnet by supplying a magnetization current.
A control unit that controls the magnetization operation of the magnetic pole number switching unit to rotate the first rotor and the second rotor in a plurality of rotation modes .
A magnet discriminating unit for discriminating between the switching magnet and the fixed magnet is provided.
The control unit is configured to perform the magnetization operation in a plurality of times while changing the relative position between the rotor and the number of magnetic poles switching unit when switching the number of magnetic poles of the rotor having the switching magnet. Being done
The control unit further performs the magnetization operation so as to temporarily demagnetize the switching magnet, and the magnet discriminating unit detects the demagnetized magnet to obtain the switching magnet and the fixed magnet. A motor that is configured to discriminate .
前記制御部は、複数回に分けて行う前記磁化動作の全てを、前記切換磁石を有するロータの回転中に行うモータ。 In the motor according to claim 10,
The control unit is a motor that performs all of the magnetization operations performed in a plurality of times while the rotor having the switching magnet is rotating.
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの回転停止中、又は該ロータの回転数が所定の回転数よりも低い低速回転中に、前記磁化動作を行うモータ。 In the motor according to claim 10,
The control unit is a motor that performs the magnetization operation while the rotation of the rotor having the switching magnet is stopped or during low-speed rotation in which the rotation speed of the rotor is lower than a predetermined rotation speed.
前記制御部は、前記磁化動作を開始する前の前記切換磁石を有するロータの回転停止中に、少なくとも1回以上、該磁化動作を行った後で、該ロータと前記磁極数切換部との相対位置を変化させながら、残りの回数分、該磁化動作を行うモータ。 In the motor according to claim 12,
The control unit performs the magnetization operation at least once while the rotation of the rotor having the switching magnet before starting the magnetization operation is stopped, and then the rotor and the magnetic pole number switching unit are relative to each other. A motor that performs the magnetization operation for the remaining number of times while changing the position.
前記制御部は、前記第1ロータ及び前記第2ロータを同一方向に回転させる同期回転モード中に、前記磁化動作を行うモータ。 In the motor according to any one of claims 10 to 13.
The control unit is a motor that performs the magnetization operation during a synchronous rotation mode in which the first rotor and the second rotor are rotated in the same direction.
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの回転中に、該ロータの移動に合わせて通電位相を切り換えながら、前記磁化動作を行うモータ。 In the motor according to any one of claims 10 to 14,
The control unit is a motor that performs the magnetization operation while switching the energization phase according to the movement of the rotor while the rotor having the switching magnet is rotating.
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの初期位相を初期値とし、磁石移動量を加算することで、該ロータの移動に合わせて通電位相を切り換えながら、前記磁化動作を行うモータ。 In the motor according to claim 15,
The control unit is a motor that performs the magnetization operation while switching the energization phase according to the movement of the rotor by setting the initial phase of the rotor having the switching magnet as the initial value and adding the magnet movement amount.
前記磁石判別部は、前記切換磁石に対向して配設された位置センサで構成され、
前記切換磁石は、前記位置センサに対向する部分が、前記固定磁石とは異なる状態に配設されているモータ。 In the motor according to claim 10,
The magnet discrimination unit is composed of a position sensor arranged so as to face the switching magnet.
The switching magnet is a motor in which a portion facing the position sensor is arranged in a state different from that of the fixed magnet.
前記磁石判別部は、前記切換磁石に対向して配設された磁気センサで構成され、
前記切換磁石は、前記磁気センサに対向する部分の形状が、前記固定磁石とは異なっているモータ。 In the motor according to claim 10,
The magnet discrimination unit is composed of a magnetic sensor arranged so as to face the switching magnet.
The switching magnet is a motor in which the shape of the portion facing the magnetic sensor is different from that of the fixed magnet.
前記磁石判別部は、前記切換磁石に対向して配設された磁気センサで構成され、
前記切換磁石は、前記磁気センサに対向する部分の着磁状態が、前記固定磁石とは異なっているモータ。 In the motor according to claim 10,
The magnet discrimination unit is composed of a magnetic sensor arranged so as to face the switching magnet.
The switching magnet is a motor in which the magnetized state of the portion facing the magnetic sensor is different from that of the fixed magnet.
前記第1ロータ及び前記第2ロータのうち少なくとも一方は、磁化電流が供給されたときに磁極が反転する複数の切換磁石と磁極が反転しない複数の固定磁石とを有し、
磁化電流を供給することで、前記切換磁石を有するロータの磁極を反転させて磁極数を切り換えるための磁化動作を行う磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の磁化動作を制御して、前記第1ロータ及び前記第2ロータを複数の回転モードで回転動作させる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記切換磁石を有するロータの磁極数を切り換える場合に、該ロータと前記磁極数切換部との相対位置を変化させながら、複数回に分けて前記磁化動作を行うように構成され、
前記制御部が更に、前記固定磁石の位置に基づいて、前記第1ロータ及び前記第2ロータの回転動作を制御するモータ。 A motor including an annular stator and a first rotor and a second rotor that can rotate independently of the stator.
At least one of the first rotor and the second rotor has a plurality of switching magnets whose magnetic poles are inverted when a magnetization current is supplied and a plurality of fixed magnets whose magnetic poles are not inverted .
A magnetic pole number switching unit that performs a magnetization operation for switching the number of magnetic poles by reversing the magnetic poles of the rotor having the switching magnet by supplying a magnetization current.
A control unit that controls the magnetization operation of the magnetic pole number switching unit to rotate the first rotor and the second rotor in a plurality of rotation modes is provided.
The control unit is configured to perform the magnetization operation in a plurality of times while changing the relative position between the rotor and the number of magnetic poles switching unit when switching the number of magnetic poles of the rotor having the switching magnet. ,
A motor in which the control unit further controls the rotational operation of the first rotor and the second rotor based on the position of the fixed magnet .
前記磁極数切換部は、前記ステータのティースであり、
前記ティースに巻回されたコイルは、前記切換磁石を有するロータ側の方が、他方のロータ側よりも巻数が多くなっているモータ。 In the motor according to any one of claims 10 to 20,
The magnetic pole number switching unit is a tooth of the stator, and is
The coil wound around the teeth is a motor having a larger number of turns on the rotor side having the switching magnet than on the other rotor side.
前記磁極数切換部は、前記ステータのティースであり、
前記ティースには、前記切換磁石を有するロータ側の該ティースの幅が、他方のロータ側の該ティースの幅よりも細くなるように幅細部が設けられているモータ。 In the motor according to any one of claims 10 to 21,
The magnetic pole number switching unit is a tooth of the stator, and is
The motor is provided with width details such that the width of the teeth on the rotor side having the switching magnet is narrower than the width of the teeth on the other rotor side.
前記磁極数切換部は、前記ステータのティースであり、
前記ティースの先端部の角度幅、又は断面積は、前記切換磁石を有するロータ側の方が、他方のロータ側よりも小さくなっているモータ。 The motor according to any one of claims 10 to 22.
The magnetic pole number switching unit is a tooth of the stator, and is
A motor in which the angular width or cross-sectional area of the tip of the tooth is smaller on the rotor side having the switching magnet than on the other rotor side.
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