永磁电动机及洗衣机的制作方法

专利名称：永磁电动机及洗衣机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在转子的磁芯内部具备多个永久磁铁的永磁电动机以及具备该永磁
电动机的洗衣机。
背景技术：
在这种永磁电动机中，优选根据通过该永磁电动机进行驱动的负荷(例如滚筒式 洗衣干燥机的滚筒)，适当地调整与定子绕组交链的永久磁铁的磁通量(交链磁通量)。
然而，永磁电动机所具备的永久磁铁一般由一种构成，因此永久磁铁的磁通量总 是成为恒定。在该情况下，例如当仅由顽磁力较大的永久磁铁构成时，高速旋转时的永久磁 铁的感应电压变得极高，可能导致电子部件的绝缘破坏等。另一方面，当仅由顽磁力较小的 永久磁铁构成时，低速旋转时的输出下降。 因此，例如在专利文献1所记载的永磁电动机中，在转子的磁芯内部配置顽磁力 不同的2种永久磁铁，对于其中顽磁力较小的永久磁铁的磁化状态，通过电枢反作用的外 部磁场(通过在定子绕组中流动的电流而产生的磁场)使其减磁或者增磁，由此调整永久 磁铁的磁通量。 专利文献1 :日本特开2006-280195号公报 在专利文献1所记载的永磁电动机中，在转子的磁芯内部，在构成1个磁极的部分 配置有顽磁力较大的永久磁铁和较小的永久磁铁的双方。即，成为由多种永久磁铁来形成 1个磁极的构成，因此永久磁铁为多个且需要縮小各个永久磁铁的体积，构造变得复杂。因 此，近年来，考虑有如下构成的永磁电动机将顽磁力不同的2种永久磁铁在每1个磁极配 置1种地交替配置，使构造简化。 但是，在将顽磁力不同的2种永久磁铁在每1个磁极配置1种地交替配置的构成 的永磁电动机中，顽磁力较大的磁铁与顽磁力较小的磁铁的构成比为1 : 1。并且，顽磁力 较小的永久磁铁的剩余磁通密度比顽磁力较大的永久磁铁的剩余磁通密度小。因此，永磁 电动机整体的总磁通量，与仅由顽磁力较大的永久磁铁构成的情况相比显著下降。
在此，如果适度降低多个永久磁铁中顽磁力较小的永久磁铁的比例，则能够使永 磁电动机整体的总磁通量增加。但是，在每1个磁极配置1种永久磁铁的构成的永磁电动 机中，产生磁通量的不均匀化。因此，转矩脉动或齿槽转矩增大，成为噪音和振动的原因。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种永磁电动机及具备该永磁
电动机的洗衣机，该永磁电动机为，通过在每1个磁极使用顽磁力不同的多种永久磁铁的1
种永久磁铁的简单构成，来实现与驱动的负荷相对应的永久磁铁的磁通量的调整，其中，即
使降低顽磁力小的永久磁铁的比例，也能够抑制转矩脉动或者齿槽转矩的发生。 本发明的第一发明所记载的永磁电动机为，在转子的磁芯内部具备形成多个磁极
的永久磁铁，定子具备与各相的绕组相对应的磁极齿，其特征在于，上述永久磁铁为，由顽磁力不同的多种永久磁铁构成，并以每1个磁极为1种的方式配置为大致环状，并且构成 为，上述转子中的顽磁力相对小的永久磁铁所配置的间隔与上述定子中的与同相的绕组相 对应的磁极齿相互的间隔不同。 本发明的第九发明所记载的洗衣机的特征在于，具备第一至第八发明之一所记载 的永磁电动机及控制该永磁电动机的驱动的控制部，上述控制部构成为能够切换上述永久 磁铁中顽磁力相对小的永久磁铁的磁化状态。
发明的效果 根据本发明的第一发明所记载的永磁电动机，即使以不同的比例配置顽磁力不同 的多种永久磁铁(剩余磁通密度不同的永久磁铁)，也能够抑制磁通量不均匀化的发生，因 此，能够抑制由于没有将具有大小顽磁力的永久磁铁交替配置而产生的转矩脉动或齿槽转 矩的发生。 根据本发明的第九发明所记载的洗衣机，能够高效地调整永久磁铁的磁通量。


图1是表示本发明第一实施方式的图，是概略表示永磁电动机的整体构成的立体 图。 图2是概略表示定子的构成的立体图。
图3是概略表示转子的构成的立体图。
图4是将转子的一部分放大表示的部分放大图。 图5是将永磁电动机的一部分放大表示的图，是使顽磁力小的永久磁铁数量为一 半且具有不等间隔地配置时的局部放大图。 图6是将顽磁力大的永久磁铁和顽磁力小的永久磁铁交替配置时的相当于图5的 图。 图7是使顽磁力小的永久磁铁数量为一半且具有等间隔地配置时的相当于图5的 图。 图8是用于说明使顽磁力小的永久磁铁数量为一半且具有等间隔地配置时产生 的感应电压的图。 图9是用于说明使顽磁力小的永久磁铁数量为一半且具有不等间隔地配置时产 生的感应电压的图。 图10是表示永久磁铁的磁通密度与磁场强度的关系的图。
图11是概略表示滚筒式洗衣干燥机的内部构成的纵剖侧视图。
图12是概略表示滚筒式洗衣干燥机的电气构成的框图。
图13是表示本发明第二实施方式的相当于图5的图。
图14是相当于图9的图。
符号说明 1永磁电动机；2定子；3转子；4b齿部(磁极齿)；5定子绕组； 8转子磁芯；9永久磁铁；9a钕磁铁；9b钐钴磁铁；21滚筒式洗衣干燥机；42控制
电路部(控制部)
具体实施例方式(第一实施方式) 以下参照图1至图12说明本发明的第一实施方式。图1是概略表示永磁电动机 l(外转子式无刷电动机)的整体构成的立体图。永磁电动机l由定子2和在其外周设置的 转子3构成。 如图2所示，定子2由定子磁芯4和定子绕组5构成。定子磁芯4是通过将多个 冲裁形成的作为软磁体的硅钢板层叠且凿密而构成，并具有环状的磁轭部4a和从该磁轭 部4a的外周部放射状地突出的多个齿部4b (相当于磁极齿)。定子磁芯4的表面除了与定 子3的内周面之间形成空隙的外周面4c(各齿部4b的前端面)之外，被PET树脂(模压树 脂)覆盖。并且，在定子2的内周部一体成形有由该PET树脂构成的多个安装部6。在这些 安装部6上设有多个螺纹孔6a，将这些安装部6螺纹固定，由此定子2在该情况下被固定在 滚筒式洗衣干燥机21的水槽25(参照图11)的背面。定子绕组5由三相构成，并巻绕在各 齿部4b上。 如图3所示，转子3是通过未图示的模压树脂将框架7、转子磁芯8和多个永久磁 铁9 一体化的构成。框架7是通过对作为磁性体的例如铁板进行冲压加工而形成为扁平的 有底圆筒状，并具有圆形的主板部7a和从该主板部7a的外周部经过台阶部7b而立起的 环状的周侧壁7c。在主板部7a的中心部设有用于安装旋转轴26(参照图11)的轴安装部 IO，在该轴安装部10与台阶部7b之间，以轴安装部10为中心而放射状地形成有多个通风 孔ll以及肋12。 转子磁芯8是将多个冲裁形成为大致环状的作为软磁体的硅钢板层叠且凿密而 构成，并配置在框架7的周侧壁7c的内周部。该转子磁芯8的内周面(与定子2的外周面 (定子磁芯4的外周面4c)相对并与该定子2之间形成空隙的面)，形成为具有朝向内侧突 出为圆弧状的多个凸部8a的凹凸状。 如图4所示，在该多个凸部8a的内部，形成有沿轴向(硅钢板的层叠方向)贯通转 子磁芯8的多个(此时为48个、在图4中仅示出5个)开口为矩形状的插入孔13，该多个插 入孔13在转子磁芯8中成为配置为环状的构成。此时，插入孔13为，其短边方向(永磁电 动机1的径向)的尺寸为2. lmm，长边方向(永磁电动机1的圆周方向)的尺寸为12. 0mm， 深度方向(永磁电动机1的前后方向)的尺寸为19. Omm。该多个插入孔13沿着转子磁芯 8的圆周方向配置。 永久磁铁9成为矩形状，分别插入在上述多个插入孔13内，并成为其周侧部的大 致整个区域被软磁体的转子磁芯8 (插入孔13部分)包围并保持的状态。这些永久磁铁9 此时由作为顽磁力大的高顽磁力永久磁铁的钕磁铁9a和作为顽磁力小的低顽磁力永久磁 铁的钐钴磁铁9b(钐，钴磁铁)构成。S卩，永久磁铁9a、9b分别由作为稀土类磁铁的钕磁 铁、钐钴磁铁构成。另外，在图中，以空白表示的永久磁铁是钕磁铁9a，以网格表示的永久磁 铁是钐钴磁铁9b。 此时，钕磁铁9a的顽磁力为大约900kA/m，钐钴磁铁9b的顽磁力为大约200 500kA/m，顽磁力有1. 8 4. 5倍程度的不同。即，永久磁铁9由顽磁力不同的2种永久磁 铁9a、9b构成。并且，这些永久磁铁9a、9b被配置为，在转子磁芯8内部大致为环状，且这 2种永久磁铁9a、9b之中顽磁力相对大的钕磁铁9a与顽磁力相对小的钐钴磁铁9b邻接的
5边界不成为电的相同相位。 在此，永磁电动机1此时成为48极/36槽构成，由每6槽对应8极(8极/6槽构 成)。并且，如图5所示，永久磁铁9此时构成为，将按照5个钕磁铁9a、1个钐钴磁铁9b、 1个钕磁铁9a、1个钐钴磁铁9b这种顺序排列的8个永久磁铁作为1组，而在永磁电动机 1 (转子3)中排列6组的该组。通过这种构成，顽磁力大的钕磁铁9a和顽磁力小的钐钴磁 铁9b的构成比率成为3 : 1。即，2种永久磁铁9a、9b具有相互不同的极数。并且，2种永 久磁铁9a、9b的构成比率被设定为顽磁力相对大的钕磁铁9a比顽磁力相对小的钐钴磁铁 9b多。 与此相对，在图6中表示将顽磁力不同的2种永久磁铁9a、9b对每1个磁极配置1 种地交替配置的构成。在这种构成中，顽磁力大的钕磁铁9a和顽磁力小的钐钴磁铁9b的 构成比率为1:1。 在此，顽磁力小的钐钴磁铁9b的剩余磁通密度比顽磁力大的钕磁铁9a的剩余磁 通密度小。因此，根据图5所示的本实施方式的永磁电动机1的构成(顽磁力大的钕磁铁 9a与顽磁力小的钐钴磁铁9b的构成比率为3 : 1的构成)，与构成比率为1 : l的构成 (参照图6)相比，永磁电动机1的总磁通量增加。 下面，说明以钕磁铁9a与钐钴磁铁9b邻接的边界不成为电的相同相位的方式配 置的理由。图7表示从顽磁力大的钕磁铁9a与顽磁力小的钐钴磁铁9b的构成比率为1 : 1 的构成(参照图6)中简单地间隔剔除钐钴磁铁9b的构成，S卩、使顽磁力小的钐钴磁铁9b 的数量为一半且具有等间隔地配置的构成。此时，钕磁铁9a和钐钴磁铁9b的构成比率成 为3 : 1。 在此，参照图8说明这种构成中的永磁电动机1的感应电压。另外，为了简化说 明，在设钕磁铁9a的磁通量为100时，设钐钴磁铁9b的磁通量为80。并且，以下说明中的 感应电压的值表示为基于该磁通量的相对值。 首先，在转子3处于图8(a)所示的位置(位置1)时，由定子绕组5中的U相线圈 Ul产生的感应电压(有效值)，此时通过主要与该U相线圈Ul相对的1个钐钴磁铁9b的 磁通来生成，因此为80。并且，由U相线圈U2产生的感应电压，此时也通过主要与该U相线 圈U2相对的1个钐钴磁铁9b的磁通来生成，因此为80。 S卩，此时，U相线圈整体的感应电 压为，将U相线圈U1、U2中的感应电压平均化，而成为80。 如此，感应电压的平均值减小为80的理由，如图8(a)所示，是因为成为如下构成 顽磁力相对小的钐钴磁铁9b的配置间隔，与定子中的巻绕有作为同相绕组的U相线圈Ul 和U相线圈U2的磁极齿相互的配置间隔一致。 之后，在转子3处于图8(b)所示的位置(位置2)时，由U相线圈U1产生的感应 电压，此时通过主要与该U相线圈Ul相对的1个钕磁铁9a的磁通来生成，因此为100。并 且，由U相线圈U2产生的感应电压，此时也通过主要与该U相线圈U2相对的1个钕磁铁9a 的磁通来生成，因此为100。即，此时，U相线圈整体的感应电压为，将U相线圈U1、U2中的 感应电压平均化，而成为100。如此，在转子3从位置1旋转到位置2的过程中，在U相线圈 中产生的感应电压从80变化为100。因此，对定子2侧的U相线圈与转子3侧的永久磁铁 9之间的转矩的产生有帮助的磁通变得不均匀，产生转矩脉动或齿槽转矩。
下面，参照图9说明本实施方式的构成中的永磁电动机1的感应电压。本实施方式的永磁电动机1构成为转子3中的顽磁力相对小的钐钴磁铁9b所配置的间隔，与定子
2中的与同相的绕组(线圈)相对应的齿部4b相互的配置间隔不同。 在这种构成中，永久磁铁9被配置为顽磁力相对大的钕磁铁9a与顽磁力相对小 的钐钴磁铁9b邻接的边界不成为电的相同相位。并且，如图9所示，永久磁铁9被配置为 顽磁力相对小的钐钴磁铁9b与相邻的同相的绕组(例如U相线圈Ul和U相线圈U2)不同 时相对。并且，永久磁铁9被配置为在顽磁力相对小的钐钴磁铁9b主要与相邻的同相的 绕组中的一个绕组(在图9(a)中为U相线圈Ul、在图9(b)中为U相线圈U2)相对时，顽磁 力相对大的钕磁铁9a主要与相邻的同相的绕组中的另一个绕组(在图9(a)中为U相线圈 U2、在图9(b)中为U相线圈U1)相对。 因此，首先，在转子3处于图9(a)所示的位置(位置1)时，由U相线圈U1产生的 感应电压，此时通过主要与该U相线圈U1相对的l个钐钴磁铁9b的磁通来生成，因此为 80。并且，由U相线圈U2产生的感应电压，此时通过主要与该U相线圈U2相对的1个钕磁 铁9a的磁通来生成，因此为100。 S卩，此时，U相线圈整体的感应电压为，将U相线圈U1、U2 中的感应电压平均化，而成为90。 接着，在转子3处于图9(b)所示的位置(位置2)时，由U相线圈U1产生的感应 电压，此时通过主要与该U相线圈Ul相对的1个钕磁铁9a的磁通来生成，因此为100。并 且，由U相线圈U2产生的感应电压，此时通过主要与该U相线圈U2相对的1个钐钴磁铁9b 的磁通来生成，因此为80。 S卩，此时，U相线圈整体的感应电压为，将U相线圈U1、U2中的感 应电压平均化，而成为90。如此，在转子3从位置1旋转到位置2的过程中，能够将在U相 线圈中产生的感应电压恒定地维持为90，因此抑制转矩脉动或齿槽转矩的产生。
另外，在此，在定子绕组5的各相中，特别以U相为例子进行了说明，但对于V相、 W相也能够得到与上述相同的作用、效果。并且，各相的线圈(绕组)分别串列连接。
如图4所示，在本实施方式的永磁电动机1中，2种永久磁铁9a、9b被配置为分别 通过1种来形成1个磁极，其磁化方向沿着永磁电动机1的径向(从永磁电动机1的外周 部朝向定子2和转子3之间的空隙的方向)。通过如此地将2种永久磁铁9a、9b配置为，这 些永久磁铁9a、9b邻接的边界不成为电的相同相位、且其磁化方向沿着径向，由此相互相 邻地配置的永久磁铁9 (此时为钕磁铁9a和钐钴磁铁9b或者钕磁铁9a和钕磁铁9a)成为 在相互相反的方向上具有磁极的状态( 一个的N极为内侧、另一个的N极为外侧的状态)， 在该相邻的2个永久磁铁9之间，例如在由箭头8所示的方向上产生磁路(磁通)。另外， 上方的由虚线表示的箭头，是经由转子磁芯8的磁通。即，形成通过顽磁力大的钕磁铁9a 和顽磁力小的钐钴磁铁9b的双方的磁路，以及通过2个钕磁铁9a的磁路。
下面，参照图10说明钐钴磁铁9b的磁特性。图10是表示永久磁铁的磁通密度与 磁场强度的关系的图，磁通密度> 0、磁场强度< 0的区域为第二象限，磁通密度< 0、磁场 强度< 0的区域为第三象限。并且，在图10中，点线P表示钕磁铁9a的磁特性，实线Q表 示钐钴磁铁9b的磁特性。 钐钴磁铁9b的磁特性(磁通密度与磁场强度的关系)被设定为，在进行使用的温
度范围(根据使用的电动机的温度范围、此时例如ot: 4(rc)内，反曲点q存在于第二象
限。并且，该反曲点q的磁场强度Hb的绝对值为500kA/m(图10中由符号H表示)以下。
如果反曲点处于第二象限，则该反曲点的磁场强度Hb与永久磁铁的顽磁力Hcb大致相同。顽磁力Hcb与使其产生的永久磁铁的磁场强度成正比。因此，优选顽磁力Hcb的 绝对值(|Hcb|)较大。并且，反曲点的磁场强度Hb与为了变更(增磁或减磁)永久磁铁的 强度(磁通)所需的外部磁场的强度成正比。在此，磁通的变更所需的外部磁场的强度，与 磁通变更时的绕组电流(在定子绕组5中流动的电流)成正比。因此，为了极力减小磁通 的变更所需的外部磁场的强度，优选反曲点的磁场强度Hb的绝对值(|Hb|)较小。
增大顽磁力Hcb的绝对值(I Hcb I)的特性与减小反曲点的磁场强度Hb的绝对值 (|Hb|)的特性处于相反关系。当对处于这种相反关系的2个特性进行综合时，优选顽磁力 Hcb与反曲点的磁场强度Hb之比的绝对值(|Hcb/Hb|)较大。另外，此时，顽磁力Hcb和反 曲点的磁场强度Hb为负值。 在如钕磁铁9a那样反曲点p处于第三象限的情况(图IO中参照点线P)下，成为 Hcb| < lHbl，因此上述比的绝对值(|Hcb/Hb|)小于l。另一方面，在如钐钴磁铁9b那样 反曲点q处于第二象限的情况(图10中参照实线Q)下，成为|Hcb| > lHbl，因此上述比的 绝对值(|Hcb/Hb|)成为1以上，比反曲点处于第三象限的情况更优选。在表示磁特性的曲 线中，反曲点左侧的倾斜接近于垂直。因此，在第二象限具有反曲点q的钐钴磁铁9b中，上 述比的绝对值(|Hcb/Hb|)不较大地变化。 并且，在滚筒式洗衣干燥机21那样的家电制品中，能够在家庭用的电源系统中使 用的电流一般对于每1个系统为15A左右，因此以此为基础而构成的电动机驱动系统元件 以及控制系统电路元件的规格将15A作为上限，在经济上是优选的。在这些元件的短时间 规格为上述15A的大致2倍的30A，并将其施加到电动机上的情况下，根据永久磁铁的磁通 的变更所需的电流反推的反曲点的磁场强度大概为500kA/m。因此，反曲点的磁场强度优选 如钐钴磁铁9b那样为该值(500kA/m)以下。 并且，如果如钐钴磁铁9b那样反曲点q处于第二象限，则磁通量的变更幅度较大，
且能够将磁通量的变更幅度与磁通量的变更所需的绕组电流之比最小化。 下面，说明具备如上地构成的永磁电动机1的滚筒式洗衣干燥机21的构成。图11
是概略表示滚筒式洗衣干燥机21的内部构成的纵剖侧视图。 形成滚筒式洗衣干燥机21的外壳的外箱22，在前面具有开口为圆形状的清洗物 出入口 23，该清洗物出入口 23通过门24开闭。在外箱22的内部，配置有背面被封闭的有 底圆筒状的水槽25，在该水槽25的背面中央部，通过螺纹固定而固定有上述的永磁电动机 1 (定子2)。该永磁电动机1的旋转轴26的后端部(在图11中为右侧的端部)固定在永 磁电动机1(转子3)的轴安装部IO上，前端部(在图ll中为左侧的端部)向水槽25内突 出。在旋转轴26的前端部上，背面被封闭的有底圆筒状的滚筒27相对于水槽25成为同轴 状地固定，该滚筒27通过永磁电动机1的驱动而与转子3及旋转轴26—体地旋转。另外， 在滚筒27上，设有能够流通空气及水的多个流通孔28、和用于进行滚筒27内的清洗物的抬 起或散开(《 〈' ^ )的多个挡板29。 在水槽25上连接有供水阀30，当该供水阀30开放时，向水槽25内供水。并且，在 水槽25上连接有具有排水阀31的排水管32，当该排水阀31开放时，水槽25内的水被排出。 在水槽25的下方设有向前后方向延伸的通风管道33。该通风管道33的前端部经 由前部管道34与水槽25内连接，后端部经由端部管道35与水槽25内连接。在通风管道33的后端部设有送风扇36，通过该送风扇36的送风作用，水槽25内的空气如箭头所示从
前部管道34送到通风管道33内，并通过后部管到35返回到水槽25内。 在通风管道33内部的前端侧配置有蒸发器37，在后端侧配置有冷凝器38。该蒸
发器37及冷凝器38与压縮机39及节流阀(未图示) 一起构成热泵40，在通风管道33内
流动的空气，通过蒸发器37被除湿并通过冷凝器38被加热，而在水槽25内循环。 在外箱22的前面，位于门24上方地设有操作面板41，在该操作面板41上设有用
于设定运转过程等的多个操作开关(未图示)。操作面板41与控制电路部42(相当于控制
部)连接，该控制电路部42以微型计算机为主体地构成，并控制滚筒式洗衣干燥机21的全
部运转，该控制电路部42根据经由操作面板41所设定的内容，一边控制永磁电动机1、供水
阀30、排水阀31、压縮机39、节流阀等的驱动，一边执行各种运转过程。 并且，在永磁电动机1中，在与永久磁铁9相对的部分，配置有检测该永久磁铁9
的磁力的磁力传感器43(参照图12)。该磁力传感器43安装在定子2侧所安装的电路基
板(未图示)上。如图12所示，控制电路部42根据来自该磁力传感器43的检测信号，计
算转子3的旋转位置。然后，通过根据该计算结果的栅极驱动信号G，对将6个IGBT44a (在
图12中仅图示2个)三相桥接而成的倒相电路44进行驱动，由此一边控制定子绕组5的
通电一边使转子3旋转。 下面，说明上述那样具备永磁电动机1的滚筒式洗衣干燥机21的作用。
当控制电路部42经由倒相电路44对定子绕组5通电时，基于电枢反作用的外部 磁场(通过在定子绕组5中流动的电流而产生的磁场)，作用于转子3的永久磁铁9a、9b。 并且，这些永久磁铁9a、9b之中、顽磁力小的钐钴磁铁9b的磁化状态，通过基于该电枢反 作用的外部磁场而被减磁或者增磁，由此能够增减与定子绕组5交链的磁通量(交链磁通 量)。因此，在本实施方式中，控制电路部42通过控制定子绕组5的通电，由此对于每个运 转过程(洗衣过程、脱水过程、干燥过程)切换钐钴磁铁9b的磁化状态地执行。在此，按顺 序说明各运转过程中的动作内容。 首先，在洗衣过程中，控制电路部42将供水阀30开放而向水槽25内进行供水，接 着使滚筒27旋转而进行洗衣。在该洗衣过程中，为了抬起含有水的清洗物，需要以高转矩 使滚筒27旋转，但转速为低速即可。因此，控制电路部42控制倒相电路44对定子绕组5 的通电，以便钐钴磁铁9b的磁化状态被增磁。由此，作用于定子绕组5的磁通量增多(磁 力增强)，因此能够使滚筒27以高转矩低速度旋转。 接着，在脱水过程中，控制电路部42将排水阀31开放而排出水槽25内的水，接着 使滚筒27高速旋转，由此对清洗物所含有的水分进行脱水。在该脱水过程中，为了提高脱 水效率，需要使滚筒27以高速旋转，但转矩较小即可。因此，控制电路部42控制倒相电路 44对定子绕组5的通电，以便钐钴磁铁9b的磁化状态被减磁。由此，作用于定子绕组5的 磁通量减少(磁力减弱)，因此能够使滚筒27以低转矩高速度旋转。 最后，在干燥过程中，控制电路部42使送风扇36及热泵40驱动并且使滚筒27旋 转，由此进行清洗物的干燥。在该干燥过程中，控制电路部42准备下次洗衣过程地控制倒 相电路44对定子绕组5的通电，以便钐钴磁铁9b的磁化状态被增磁。由此，能够成为增多 作用于定子绕组5的磁通量的状态，并在下次洗衣过程中能够容易地使滚筒27以高转矩低 速度旋转。
如以上说明的那样，根据本实施方式的永磁电动机1 ，通过基于电枢反作用的外部 磁场，对顽磁力不同的2种永久磁铁9a、9b中的顽磁力小的钐钴磁铁9b的磁化状态进行减 磁或者增磁，由此能够进行与驱动的负荷(在本实施方式中为滚筒式洗衣干燥机21的滚筒 27)相对应的永久磁铁9的磁通量的调整。由此，永久磁铁9的磁通量不会总是成为恒定， 而能够防止高速旋转时的绝缘破坏或低速旋转时的输出降低等。 并且，将顽磁力不同的2种永久磁铁9a、9b在每1个磁极配置1种且大致成为环 状地配置的构成简单，通过这种简单的构成，能够实现与驱动的负荷(滚筒27)相对应的永 久磁铁9的磁通量的调整。 并且，通过适度降低顽磁力小而剩余磁通密度小的钐钴磁铁9b的比例，能够增加 永磁电动机1整体的总磁通量。并且，即使如此以不同比例来配置顽磁力不同且剩余磁通 密度不同的2种永久磁铁9a、9b，也能够抑制磁通量的不均匀化的发生，因此能够抑制由于 未将具有大小的顽磁力的永久磁铁9a、9b交替地配置而产生的转矩脉动或齿槽转矩的发 生。 并且，根据本实施方式的滚筒式洗衣干燥机21，能够根据运转过程而高效地调整 永久磁铁9的磁通量。
(第二实施方式) 下面，参照图13及图14说明本发明的第二实施方式。另外，对于与上述第一实施 方式相同的部分省略说明，仅对不同的部分进行说明。本实施方式是与上述第一实施方式 相比进一步降低多个永久磁铁9中的顽磁力小的钐钴磁铁9b的比例的实施方式。
g卩，如图13所示，永久磁铁9构成为，将按照7个钕磁铁9a、 1个钐钴磁铁9b这种 顺序排列的8个永久磁铁作为1组，而在永磁电动机1(转子3)整体中排列了6组的该组。 在这种构成中，顽磁力大的钕磁铁9a与顽磁力小的钐钴磁铁9b的构成比率为7 : 1 。
下面，参照图14说明本实施方式的构成中的永磁电动机1的感应电压。
首先，在转子3处于图14(a)所示的位置(位置1)时，由U相线圈U1产生的感应 电压，此时通过主要与该U相线圈U1相对的l个钐钴磁铁9b的磁通来生成，因此为80。并 且，由U相线圈U2产生的感应电压，此时通过主要与该U相线圈U2相对的1个钕磁铁9a 的磁通来生成，因此为100。 S卩，此时，U相线圈整体的感应电压为，将U相线圈U1、U2中的 感应电压平均化，而成为90。 接着，在转子3处于图14(b)所示的位置(位置2)时，由U相线圈U1产生的感应 电压，此时通过主要与该U相线圈Ul相对的1个钕磁铁9a的磁通来生成，因此为100。并 且，由U相线圈U2产生的感应电压，此时通过主要与该U相线圈U2相对的1个钐钴磁铁9b 的磁通来生成，因此为80。 S卩，此时，U相线圈整体的感应电压为，将U相线圈U1、U2中的感 应电压平均化，而成为90。如此，在转子3从位置1旋转到位置2的过程中，能够将在U相 线圈中产生的感应电压以90维持为恒定，因此抑制转矩脉动或齿槽转矩的产生。
根据本实施方式，降低多个永久磁铁9中的顽磁力小的钐钴磁铁9b的比例，并使 顽磁力大的钕磁铁9a与顽磁力小的钐钴磁铁9b的构成比例为7:1，因此能够进一步增加 永磁电动机1整体的总磁通量。并且，在本实施方式中，也能够抑制磁通量的不均匀化的发 生，因此能够抑制由于未将具有大小的顽磁力的永久磁铁9a、9b交替地配置而产生的转矩 脉动或齿槽转矩的发生。
(其他实施方式) 本发明不仅限定于上述各实施方式，能够如下进行变形或扩展。 能够作为顽磁力小的永久磁铁使用的磁铁不限定于上述钐钴磁铁9b，只要是顽磁
力低到通过电枢反作用产生的外部磁场能够改变磁化量的程度的永久磁铁，任何材料都可
以。作为这样的顽磁力小的永久磁铁，例如存在铝镍钴磁铁(铝 镍 钴磁铁)或铁氧体
磁铁等。并且，顽磁力大的永久磁铁也不限定于钕磁铁9a。 因此，作为顽磁力不同的2种永久磁铁9的组合，不限定于钕磁铁9a和钐钴磁铁 9b的组合，也可以使用钕磁铁9a和铝镍钴磁铁的组合或者其他种类的永久磁铁的组合。另 外，优选该2种永久磁铁9的顽磁力相差大致2倍以上。 并且，永久磁铁9不限于2种，可以由顽磁力为大、中、小的3种永久磁铁构成，也 可以由4种或5种等多种永久磁铁构成。此时，控制电路部42对于每个运转过程切换这些 永久磁铁之中的顽磁力相对小的永久磁铁的磁化状态即可。 作为调整永久磁铁9的磁通量的方法，不限于通过倒相电路44来控制定子绕组5 的通电的构成，例如也可以是设置与定子绕组5不同的绕组、并控制该绕组的通电的构成。
本发明不限于48极/36槽构成的电动机，只要是以8极/6槽构成(换言之、组合 了2组的4极/3槽构成的构成)为基本单位的电动机，则都能够适用。并且，本发明不限 于以8极/6槽构成为基本单位的电动机，例如也能够适用于以4极/6槽构成、10极/6槽 构成、12极/6槽构成等为基本单位的电动机。 本发明的永磁电动机1，不仅能够适用于上述滚筒式洗衣干燥机21，也能够适用 于不具有干燥功能的洗衣机或旋转槽的轴向为纵向的纵轴式的洗衣机。并且，本发明不仅 能够适用于上述那样的外转子式的永磁电动机l，也能够适用于在定子的内周设置了转子 的内转子式电动机。并且，本发明的永磁电动机l，能够适用于空调等所搭载的压縮机驱动 用的电动机等各种电动机。
权利要求
一种永磁电动机，在转子的磁芯内部具备形成多个磁极的永久磁铁，定子具备与各相的绕组相对应的磁极齿，其特征在于，上述永久磁铁为，由顽磁力不同的多种永久磁铁构成，并以每1个磁极为1种的方式配置为大致环状，并且构成为，上述转子中的顽磁力相对小的永久磁铁所配置的间隔与上述定子中的与同相的绕组相对应的磁极齿相互的间隔不同。
2. 如权利要求l记载的永磁电动机，其特征在于， 上述多种永久磁铁具有相互不同的极数。
3. 如权利要求l记载的永磁电动机，其特征在于，上述多种永久磁铁的构成比被设定为，顽磁力相对大的永久磁铁比顽磁力相对小的永 久磁铁多。
4. 如权利要求1记载的永磁电动机，其特征在于， 上述永久磁铁由顽磁力不同的2种永久磁铁构成。
5. 如权利要求4记载的永磁电动机，其特征在于， 上述2种永久磁铁的顽磁力相差2倍以上。
6. 如权利要求1记载的永磁电动机，其特征在于，上述永久磁铁之中的顽磁力相对小的永久磁铁的磁通密度与磁场强度的关系被设定 为，在进行使用的温度范围内、反曲点存在于第二象限。
7. 如权利要求6记载的永磁电动机，其特征在于， 上述反曲点的磁场强度为500kA/m以下。
8. 如权利要求1至7任一项记载的永磁电动机，其特征在于， 上述永久磁铁由稀土类磁铁构成。
9. 一种洗衣机，其特征在于， 具备权利要求1至8任一项记载的永磁电动机；禾口 对该永磁电动机的驱动进行控制的控制部，上述控制部构成为，能够切换上述永久磁铁之中的顽磁力相对小的永久磁铁的磁化状态。
10. 如权利要求9记载的洗衣机，其特征在于，上述控制部构成为，对于每个运转过程切换上述永久磁铁之中的顽磁力相对小的永久 磁铁的磁化状态。
11. 如权利要求IO记载的洗衣机，其特征在于， 上述运转过程为洗衣、脱水或干燥的某一个。
全文摘要
一种永磁电动机及洗衣机，即使降低顽磁力小的永久磁铁的比例，也抑制转矩脉动或齿槽转矩的发生。该永磁电动机为，在转子(3)的磁芯内部具备形成多个磁极的永久磁铁，定子(2)具备与各相的绕组相对应的磁极齿，其中，永久磁铁由顽磁力不同的2种永久磁铁(9a、9b)构成，并构成为，以每1个磁极为1种的方式配置为大致环状，并且构成为转子(3)中的顽磁力相对小的永久磁铁(9b)所配置的间隔与定子(2)中的与同相的绕组相对应的磁极齿相互的间隔不同。
文档编号D06F37/30GK101741196SQ20091022654
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者前川佐理 申请人:株式会社东芝