直线电动机、电磁悬架和洗衣机的制作方法

本发明涉及直线电动机、电磁悬架和洗衣机。

背景技术：

作为进行直线运动的电机，已知直线电动机、直线致动器(下面统称为直线电动机)。直线电动机具有将旋转机呈直线状地分开的结构，利用由定子和可动件各自构成的磁极之间产生的磁力，对可动件产生推力。此外，还在研究将直线电动机用作电磁悬架。例如，专利文献1和专利文献2中记载了这样的技术，作为洗衣机用的悬架，使用具有直线电动机的电磁悬架。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-200336号公报

专利文献2：日本特开2011-106571号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在专利文献1、2公开的直线电动机的可动件中，以使磁化方向交替地反转的方式沿移动方向安装着多个磁铁。当如上所述，磁铁的数量较多时，存在组装变得复杂，导致成本变高的问题。

本发明就是鉴于上述的问题而完成的，目的在于提供一种能够廉价地实现的直线电动机、电磁悬架和洗衣机。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的直线电动机的特征在于，包括：具有电枢铁芯和电枢绕组的定子；和可动件，其具有与所述定子相对的第1面和第2面，能够沿规定的移动方向相对于所述定子移动，所述电枢铁芯包括：与所述第1面相对的第1磁性齿；与所述第1面相对且沿所述移动方向与所述第1磁性齿相邻的第2磁性齿；与所述第2面相对的第3磁性齿；和与所述第2面相对且沿所述移动方向与所述第3磁性齿相邻的第4磁性齿，所述可动件构成为，在令所述第1磁性齿的中心与所述第2磁性齿的中心在所述移动方向上的距离为磁性齿节距时，在沿所述移动方向的比所述磁性齿节距的0.8倍长的整个区间，所述第1面被磁化成s极和n极中的一极，在沿所述移动方向的比所述磁性齿节距的0.8倍长的整个区间，所述第2面被磁化成s极和n极中的另一极。

发明效果

依照本发明，能够廉价地实现直线电动机、电磁悬架和洗衣机。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的直线电动机的截面立体图。

图2是从图1的ii-ii线的箭头方向观看时的示意的矢量截面图。

图3是从图1的iii-iii线的箭头方向观看时的示意的矢量截面图。

图4是第1实施方式中的可动件的分解立体图。

图5是第1实施方式的直线电动机的动作说明图。

图6是第1实施方式和变形例的直线电动机的示意图。

图7是第1实施方式和变形例的直线电动机的推力特性图。

图8是变形例的直线电动机的示意图。

图9是本发明的第2实施方式的电磁悬架的立体图。

图10是本发明的第3实施方式的洗衣机的立体图。

图11是第3实施方式的洗衣机的纵截面图。

图12是应用于第3实施方式的振动抑制装置的结构图。

图13是应用于第3实施方式的振动抑制装置的主要部位的结构图。

图14是表示比较例中的洗涤桶的转速与外桶37的移位的图。

图15是表示第4实施方式中的洗涤桶的转速与外桶37的移位的图。

具体实施方式

[第1实施方式]

〈第1实施方式的结构〉

图1是本发明的第1实施方式的直线电动机10的截面立体图。其中，直线电动机10例如应用于后述的其它实施方式的电磁悬架100(图9参照)，电磁悬架100例如用于抑制洗衣机w(参照图10)的振动。

如图1的附图标记x、y、z所示的那样决定x轴、y轴、z轴。图1表示俯瞰直线电动机10的外观，并且切除了其1/4而示出了内部结构。直线电动机10包括：作为电枢的定子11；沿z轴方向延伸的板状可动件12；和可沿z轴方向滑动地支承可动件12的辊13。

定子11形成为沿z轴方向延伸的大致筒状，矩形平板状的可动件12可活动地插入定子11的中空部分。直线电动机10利用在定子11与可动件12之间产生的磁吸引力和排斥力也就是推力，使定子11与可动件12的相对位置在z轴方向变化。在将直线电动机10应用于电磁悬架100的情况下，可动件12与振动抑制对象物结合。在图1所示的例子中，洗衣机w的外桶37(参照图10)为振动抑制对象物，可动件12与外桶37结合。

定子11包括铁芯11a(电枢铁芯)和绕组11b(电枢绕组)。铁芯11a是将电磁钢板在z轴方向上层叠而得到的，包括：沿z轴方向相邻且向可动件12突出的磁性齿151(第1磁性齿)和磁性齿152(第2磁性齿)。此外，如图5所示，铁芯11a在夹着可动件12与磁性齿151、152相对的位置，包括沿z轴方向相邻且向可动件12突出的磁性齿153(第3磁性齿)和磁性齿154(第4磁性齿)。

绕组11b卷绕于这些磁性齿151～154。此外，铁芯11a在磁性齿151、152之间，包括未卷绕绕组的附加极部160。该附加极部160在夹着可动件12彼此相对的位置设置有附加极齿162、164(参照图3)。

此外，可动件12包括非磁性材料的框架122和嵌入框架122中的磁铁124。

图2是从图1的ii-ii线的箭头方向观看时的示意的矢量截面图。其中，在图1被切除了的1/4的部分，在图2中未被切除。

如图2所示，定子11的铁芯11a包括环状部156和磁性齿151、153。

环状部156在纵截面图中具有环状即大致矩形框状的形状，由该环状部156构成磁回路。一对磁性齿151、153从环状部156沿y轴方向向内侧延伸，彼此相对。此外，磁性齿151、153的间隙比板状的可动件12的厚度稍宽。

由实线箭头表示的磁通φa是由可动件12产生的磁通。在磁性齿151、153各自上卷绕有绕组11b。此外，磁性齿152、154(参照图5)也具有与磁性齿151、153相同的结构。逆变器(例如后述的图13的逆变器40等)与绕组11b连接。当通过该逆变器对绕组11b通电时，定子11作为电磁铁发挥功能。

图3是从图1的iii-iii线的箭头观看时的示意的截面图。但是，在图1被切除了的1/4的部分在图3中未被切除。

如图3所示，铁芯11a的附加极部160包括环状部166和附加极齿162、164。

环状部166在纵截面图中具有环状即大致矩形框状的形状，由该环状部166构成磁回路。附加极齿162、164从环状部166向y轴方向内侧延伸，彼此相对。附加极齿162、164的间隙比呈板状的可动件12的厚度稍宽。但是，在附加极齿162、164上未卷绕绕组。由虚线箭头所示的磁通φb是由可动件12产生的磁通。

图4是可动件12的分解立体图。如上所述，可动件12包括框架122和磁铁124。框架122是将非磁性材料形成为矩形框状而得到的。在框架122中形成有贯通表面122f(第1面)和背面122r(第2面)的矩形的贯通孔122h。磁铁124一体地形成为与贯通孔122h大致相同尺寸的矩形板状，安装在贯通孔122h中。

此外，为了提高直线电动机10的响应性能，优选可动件12是轻量的。于是，考虑在构成框架122的非磁性材料中应用塑料、铝等轻量材料。此外，也可以应用碳纤维强化塑料等轻量且强度高的复合材料。即，框架122的材料，按照直线电动机10的要求强度、规格任意选择即可。

此外，磁铁124在y轴方向被磁化。即，磁铁124的作为其一面的s极面124s被磁化成s极，作为s极面124s的背面的n极面124n被磁化成n极。当磁铁124被嵌入框架122中时，磁铁124的s极面124s从贯通孔122h的表面122f侧露出，磁铁124的n极面124n从贯通孔122h的背面122r侧露出。

作为磁铁124，优选使用钐-铁-氮系的磁铁。磁铁124的原料的具体的比例(重量％)，例如为铁：约73％，钐：约24％，氮：约3％。上述的原料中，稀土类元素是钐。与此相比，在以往的钕磁铁中，多使用铁：约65％，钕：约28％，镝：约5％，硼：约2％的比例的钕磁铁。上述的原料中，稀土类元素是钕和镝。因此，由于钐-铁-氮系的磁铁124中，希土类元素的比例小于以往的钕磁铁，因此不容易受到市场动向的影响，能够提高生产率。

进而，钐-铁-氮系的磁铁124，与以往的钕磁铁、铁氧体磁铁不同，能够混入树脂中进行模具成型。因此，与以往相比，能够提高磁铁124的加工精度，减小其尺寸偏差。此外，在对磁铁124进行模具成型时，即使原料剩余了无用的部分，也能够将其再利用，因此能够消除原料的损失，降低制造成本。此外，磁铁124的形状并不限定于上述的矩形板状，优选采用长方体状、矩形以外的平板形状等容易成型的简单形状。尤其是，作为磁铁124的形状，当采用图4所示的平板形状时，能够在减少磁铁使用量的同时增大磁极面积，就这点而言，能够实现高效率。

图5是直线电动机10的动作说明图。

在图5所示的状态p1、p2(第1位置)、p3(第2位置)，定子11与可动件12的相对位置关系各不相同。此外，在图5中，实线的粗箭头表示磁铁124产生的磁通的方向，虚线的粗箭头表示定子11产生的磁通的方向。在状态p1～p3中的任一状态下均构成为，磁性齿151、152与框架122的表面122f相对，磁性齿153、154与框架122的背面122r相对。

各磁性齿151～154在z轴方向的宽度相同，将该宽度称为“磁性齿宽度tl(宽度)”。此外，将磁性齿151、152在z轴方向的中心位置称为中心位置151c、152c。中心位置151c、152c与磁性齿153、154在z轴方向的中心位置相同。这里，将中心位置151c、152c的距离称为“磁性齿节距tp”。此外，将磁铁124在z轴方向的长度称为磁铁长度ml。

在图5的状态p1下，由于绕组11b未通电，因此定子11不产生磁通。z轴方向上的定子11的中心(无附图标记)与可动件12的中心(无附图标记)一致。此外，当绕组11b中流过电流时，能够与电流的方向相应地使磁性齿151～154磁化。在状态p1，当与状态p2所示的“n”、“s”的符号同样地使磁性齿151、154磁化成n极，使磁性齿152、153磁化成s极时，磁铁124被磁性齿151、153吸引，被磁性齿152、154排斥。

这样，由于在定子11与可动件12之间作用的吸引力、排斥力，沿着z轴方向相对的推力作用于定子11和可动件12。其中，“推力”是使可动件12与定子11的相对位置变化的力。因此，例如如状态p2所示，可动件12相对于定子11在z轴正方向(图中左方向)上相对地被施力而移动。

相反，在状态p1，当与状态p3所示的“n、“s”的符号同样地使磁性齿151、154磁化成s极，使磁性齿152、153磁化成n极时，磁铁124被磁性齿151、153排斥，被磁性齿152、154吸引。因此，例如如状态p3所示，可动件12相对于定子11在z轴负方向(图中右方向)上相对地被施力而移动。

在状态p2，磁铁124的左端124a(一端)与磁性齿151的左端151a(外端)在z轴方向上的位置一致。此外，在状态p3，磁铁124的右端124b(另一端)与磁性齿152的右端152b(外端)在z轴方向上的位置一致。将可动件12从状态p2至状态p3的移动范围称为“常用范围”，将常用范围的长度称为“常用范围长度ul(范围长度)”。定子11和可动件12虽然能够超过常用范围地相对移动，但是当超过常用范围时，线性变差，控制变得复杂。于是，在本实施方式中，设想主要在常用范围内驱动直线电动机10。

这里，如图5所示，优选磁铁124由一体成形的1个磁铁构成，并且优选磁性齿宽度tl比常用范围长度ul长，并且使磁铁长度ml比磁性齿节距tp长。通过采用这样的结构，能够在常用范围中使磁性齿151～154、附加极部160全部与磁铁124相对。

在如上述的专利文献1、2那样一般已知的直线电动机中，以使磁化方向交替地反转的方式，沿移动方向在可动件安装了多个磁铁。于是，磁性齿、附加极部、磁铁等相互间的磁交换状态时刻发生变化，因此推力发生脉动，难以进行控制。对此，依照本实施方式的直线电动机10的结构，能够在可动件12的常用范围内，使磁性齿151～154、附加极部160、磁铁124之间的磁交换关系稳定且为一定，因此能够实现高的稳定性。

图6是本实施方式的直线电动机10和变形例的直线电动机10a、10b的示意图。

如利用图5所说明的那样，本实施方式的直线电动机10具有“磁性齿宽度tl比常用范围长度ul长，磁铁长度ml比磁性齿节距tp长，并且磁铁124为1个”之技术特征。

另一方面，在变形例的直线电动机10a中，磁铁长度ml与磁性齿节距tp大致相同(准确而言，磁铁长度ml比磁性齿节距tp稍长)。直线电动机10a的其它结构与直线电动机10相同。因此，直线电动机10a具有“磁性齿宽度tl与常用范围长度ul大致相同，磁铁长度ml与磁性齿节距tp大致相同，并且磁铁124为1个”之技术特征。

此外，在另一变形例的直线电动机10b中，磁铁长度ml为磁性齿节距tp的约0.8倍。直线电动机10b的其它结构与直线电动机10相同。因此，直线电动机10b具有“磁性齿宽度tl比常用范围长度ul短，磁铁长度ml比磁性齿节距tp短，并且磁铁124为1个”之技术特征。

图7是本实施方式的直线电动机10和变形例的直线电动机10a、10b的推力特性图。

图7的横轴是可动件12的位置，令各直线电动机10、10a、10b的常用范围的一端(图6所示的位置)为-100％，常用范围的另一端为+100％，两者的中间位置(例如图5的状态p1)为0％。

此外，图7的纵轴是直线电动机10、10a、10b的推力，图中的推力fc1是目标推力。在常用范围内，推力特性越扁平，直线电动机10的可控性越高。此外，推力fc1±δfc的范围是相对于目标推力fc1，偏差为±20％的范围。在将直线电动机10应用于后述的电磁悬架100(参照图9)的情况下，优选将推力fc的偏差抑制在±δfc的范围内。

在图7中用白圆和虚线表示的推力特性q，是本实施方式的直线电动机10的推力特性。依照推力特性q，能够在常用范围内使推力fc处于fc1±δfc的范围内，并且使推力fc大致一定。因此可知，本实施方式的直线电动机10容易控制，适于应用于电磁悬架。

在图7中用黑圆和实线表示的推力特性qa，是图6所示的变形例的直线电动机10a的推力特性。依照推力特性qa，与本实施方式的推力特性q同样地能够在常用范围内使推力fc处于fc1±δfc的范围内，并且使推力fc大致一定。因此可知，本变形例的直线电动机10a也容易控制，适于应用于电磁悬架。

此外，在图7中用白三角和实线表示的推力特性qb，是另一变形例的直线电动机10b的推力特性。依照推力特性qb，在可动件12的位置为±100％的附近，推力fc低于fc1-δfc。推力特性q3的形状也在±80％～±100％的附近变形。因此，直线电动机10b足够实用，但是要应用于电磁悬架时，控制有时会变得稍微复杂。

这里，进一步对将电磁悬架应用于直线电动机10、10a、10b时的合适性进行研究。优选推力fc的特性较理想的是在常用范围内实现目标推力fc1以上的扁平的特性。但是，与环形轨道的旋转电动机不同，具有端部的电磁悬架容易在可动范围的左端、中央、右端显现不同的特性。图7所示的各推力特性q、qa、qb也与中央部相比，左右端部较低。

在将直线电动机10、10a、10b应用于电磁悬架的情况下，直线电动机10、10a、10b在抑制可动件12的振动的方向上对可动件12施力。由于可动件12在振动范围的两端瞬间速度为0，移动方向切换，因此直线电动机的施力方向也瞬间切换。在电磁悬架中，切换该施力方向的瞬间的控制受到重视。因此，当在切换施力方向的时间的前后推力特性急剧变化时，想要适当地控制电磁悬架，会变得复杂。

一般而言，电磁悬架等为了确保通用性，设计成能够容许推力等存在±20％左右的误差。例如，在开始使用直线电动机的时刻即使其温度为20℃，当长时间使用直线电动机时，也会因铜损等的发热而使得温度成为80℃左右。在绕组的素材为铜的情况下，与20℃时的电阻值相比，80℃时的电阻值为约1.23((234.5+80)/(234.5+20)＝1.23)倍。因此，如上所述，直线电动机10、10a、10b对于所设想的干扰因素，多考虑±20％左右的可能性地进行设计。此外，在重视直线电动机的成本、精度的情况下，例如有时会优选使可能性为±10％左右等将可能性设定得较小。

在图7中，本实施方式的直线电动机10的推力特性q中，推力fc没有急剧的变化，在常用范围的整个区域实现了目标推力fc1以上的推力。此外，变形例的直线电动机10a的推力特性qa中，虽然推力fc没有急剧的变化，但是在可动件12的位置处于100％的附近的情况下推力fc稍微低于目标推力fc1。但是，由于该误差在±20％的范围内，因此能够认为直线电动机10a与本实施方式的直线电动机10同样地能够控制。

另一方面，另一变形例的直线电动机10b的推力特性qb中具有急剧的变化，并且常用范围的两端附近的推力与目标推力相比下降20％以上。因此，变形例的直线电动机10b与本实施方式的直线电动机10相比较，存在控制变得复杂的情况。但是，即使是具有推力特性qb的直线电动机10b，在不怎么要求线性的用途中足以实用。此外，即使磁性齿节距tp＞磁铁长度ml或磁性齿宽度tl＜常用范围长度ul，如果能够使推力fc相比于目标推力fc1处于fc1±δfc的范围内，则作为电磁悬架用的直线电动机，能够进一步提高实用性。

根据图7可知，如图6的直线电动机10b那样使磁铁124的磁铁长度ml为磁性齿节距tp的0.8倍以上是优选的。此外，如果使磁铁124的磁铁长度ml为磁性齿节距tp的0.9倍以上(省略图示)，则推力特性的形状会进一步近似平坦，因此更优选。进而可知，当如图6的直线电动机10a那样使磁铁124的磁铁长度ml与磁性齿节距tp大致相同时，推力特性的形状会进一步近似平坦，因此更优选。进而可知，在如本实施方式的直线电动机10那样使磁铁124的磁铁长度ml大于磁性齿节距tp时，推力特性的形状会进一步近似平坦，因此更优选。

图8是上述的变形例的直线电动机10a和其它变形例的直线电动机10c的示意图。另一变形例的直线电动机10c的磁性齿151～154的磁性齿宽度tl比直线电动机10a狭小。直线电动机10c的其它结构与直线电动机10a相同。在图示的状态下，直线电动机10a的可动件12与图6同样地处于常用范围的左端。此外，变形例的直线电动机10c的可动件12的位置与直线电动机10a的可动件12是相同的位置。

直线电动机10a、10c均构成为，磁铁长度ml与磁性齿节距tp相同。但是，变形例的直线电动机10c的磁性齿宽度tl比常用范围长度ul短。因此，在图示的状态下，直线电动机10c的磁铁124与磁性齿152、154不相对。于是，由于磁性齿152、154对磁铁124赋予的推力变小，因此对可动件12赋予的推力也变小。

在图8所示的例子中，虽然可动件12的位置在-100％(参照图7)附近，但是可动件12的位置即使在相反侧的100％(参照图7)附近，推力也同样地下降。因此，为了抑制推力随可动件12的移动而发生的变动，优选所有磁性齿151～154与磁铁124在常用范围内总靠近。进而，最优选所有磁性齿151～154与磁铁124在常用范围内总相对。

〈第1实施方式的效果〉

如上所述，依照本实施方式的直线电动机(10)，电枢铁芯(11a)包括：与第1面(122f)相对的第1磁性齿(151)；与第1面(122f)相对，沿移动方向(z轴方向)与第1磁性齿(151)相邻的第2磁性齿(152)；与第2面(122r)相对的第3磁性齿(153)；和与第2面(122r)相对，沿移动方向(z轴方向)与第3磁性齿(153)相邻的第4磁性齿(154)，可动件(12)构成为，在使第1磁性齿(151)的中心与第2磁性齿(152)的中心在移动方向(z轴方向)上的距离为磁性齿节距(tp)时，沿移动方向的比磁性齿节距(tp)的0.8倍长的整个区间，第1面(122f)被磁化成s极和n极中的一极，沿移动方向的比磁性齿节距(tp)的0.8倍长的整个区间，第2面(122r)被磁化成s极和n极中的另一极。

通过采用上述的结构，能够以少的部件个数实现直线电动机(10)，能够廉价地构成直线电动机(10)。

更详细而言，依照本实施方式，能够减少直线电动机(10)中的磁铁(124)的使用量，并且无论可动件(12)的位置如何，均能够使直线电动机(10)产生大致一定的推力。因此，可动件(12)的重量变轻，能够改善响应性能，并且改善控制性能。进而，通过减少磁铁个数而能够削减成本。此外，在可动件(12)设置1个磁铁(124)即可，还能够提高作业性。

此外，可动件(12)包括：板状磁铁(124)，其具有沿移动方向(z轴方向)的比磁性齿节距(tp)的0.8倍长的整个距离(ml)地磁化成了s极的s极面(124s)、和比磁性齿节距(tp)的0.8倍长的整个距离(ml)地磁化成了n极的n极面(124n)；和框架(122)，其由导磁率比磁铁(124)低的材料形成，能够保持磁铁(124)。

通过采用上述的结构，当将磁铁(124)安装于框架(122)时，能够构成可动件(12)，能够更廉价地构成直线电动机(10)。

此外，在本实施方式中，在令移动方向(z轴方向)上的磁铁(124)的一端(124a)到达第1磁性齿(151)的外端(151a)的位置为第1位置(状态p2)，令移动方向(z轴方向)上的磁铁(124)的另一端(124b)到达第2磁性齿(152)的外端(152b)的位置为第2位置(状态p3)时，第1～第4磁性齿(151～154)各自的宽度(tl)，比作为可动件(12)从第1位置(状态p2)至第2位置(状态p3)的移动距离的范围长度(ul)长。

通过采用上述的结构，无论可动件(12)的位置如何，均能够使直线电动机(10)产生大致一定的推力。

此外，框架(122)具有贯通第1面(122f)和第2面(122r)的贯通孔(122h)，磁铁(124)被形成为一体，安装在贯通孔(122h)中。

通过采用上述结构，当将磁铁(124)安装在贯通孔(122h)中时，能够构成可动件(12)，能够更廉价地构成直线电动机(10)。

此外，磁铁(124)是钐-铁-氮系的磁铁。通过采用这样的结构，能够将磁铁(124)混入树脂进行模具成型，能够更廉价地构成直线电动机(10)。

此外，磁铁(124)具有矩形板状或长方体状的形状。

通过采用这样的结构，能够使磁铁(124)的形状简单，能够更廉价地构成直线电动机(10)。进而，通过将磁铁(124)形成为矩形板状，能够减少磁铁使用量，同时增大磁极面积。

此外，依照本实施方式，在图5所示的常用范围内，能够防止磁铁(124)露出在定子(11)外。进而，在常用范围内，能够使磁铁(124)必定与第1～第4磁性齿(151～154)和附加极齿162、164中的任一者相对。通过采用这样的结构，能够使磁铁(124)处于无相对的磁性体的状态的可能性非常小。因此，依照本实施方式，能够改善磁导系数，提高减磁耐力的稳定性。

[第2实施方式]

〈第2实施方式的结构〉

图9是本发明的第2实施方式的电磁悬架100的立体图。在下面的说明中，对于与上述的第1实施方式的各部分对应的部分赋予相同的附图标记，有时会省略其说明。

电磁悬架100包括第1实施方式的直线电动机10和弹性体20。直线电动机10的可动件12的一端与振动抑制对象物结合。这里，振动抑制对象物是要通过电磁悬架100来抑制振动的对象物，在图示的例子中，振动抑制对象物是洗衣机w(参照图10)的外桶37。

此外，可动件12的另一端固定于固定夹具j。此外，直线电动机10的定子11被其它固定夹具(未图示)限制其移动。因此，当洗衣机的外桶37在z轴方向振动时，可动件12随该振动而沿z轴方向往返移动，可动件12与定子11的相对位置关系发生变化。

此外，在本实施方式中，作为弹性体20使用了金属制的螺旋弹簧。这里，弹性体20对定子11赋予弹性力，处于定子11与固定夹具j之间。如图9所示，可动件12贯通定子11，并且还贯通弹性体20。

弹性体20还具有即使在直线电动机10处于非通电状态下，也能够将外桶37保持在洗衣机内的规定位置的弹力。通过采用这样的结构，即使在万一因控制错误而使可动件12穿过至z轴上方的情况下，也能够利用外桶37的自重和弹性体20的弹力，作用将可动件12推回的力。同样，可动件12在穿过至z轴下方的情况下，因弹性体20的弹力而会推回。即，弹性体20能够确保控制的自动防止故障特性，在可动件12的两端不用配置制动器这样的部件就能够提高稳定性。

〈第2实施方式的效果〉

如上所述，本实施方式的电磁悬架(100)具有：第1实施方式的直线电动机(10)；和在移动方向(z轴方向)上对定子(11)或可动件(12)施力的弹性体(20)。尤其是，弹性体(20)包括金属制的螺旋弹簧。

通过采用上述的结构，即使在直线电动机(10)的非通电状态下，也能够将直线电动机(10)保持在规定位置，即使在直线电动机(10)动作时，也能够防止可动件(12)穿过。

[第3实施方式]

〈第3实施方式的结构〉

(整体结构)

图10是本发明的第3实施方式的洗衣机w的立体图。

图10所示的洗衣机w是滚筒式洗衣机，此外，还具有使衣物干燥的功能。洗衣机w具有：底座31、壳体32、门33、操作/显示面板34、外桶37、一对电磁悬架100l、100r和排水软管h。这里，电磁悬架100l、100r各自具有与第2实施方式中的电磁悬架100相同的结构。

壳体32包括：左右的侧板32a、32a、前面盖32b、背面盖32c(参照图11)和上面盖32d。底座31支承壳体32。在前面盖32b的中央附近形成有用于放入取出衣物的圆形放入口h1(参照图11)。

门33是设置在该放入口h1的可开闭的盖。

图11是洗衣机w的纵截面图。

洗衣机w除了具有上述的结构之外，还具有洗涤桶35、抬升部36、驱动机构38和送风单元39。洗涤桶35用于收纳衣物，呈有底圆筒状。洗涤桶35包含在外桶37内，与该外桶37同轴且可旋转地被轴支承。在洗涤桶35的周壁和底壁，设置有大量的用于通水、通风的贯通孔(未图示)。此外，洗涤桶35的开口h2与外桶37的开口h3一起面对关闭状态的门33。

在图11所示的例子中，洗涤桶35的旋转中心轴以开口侧的部分较高的方式倾斜，但是本发明并不限定于此。即，洗涤桶35的旋转中心轴可以沿水平方向或铅垂方向。抬升部36在洗涤期间/干燥期间抬高衣物然后使其落下，设置在洗涤桶35的内周壁。外桶37用于储存洗涤水，呈有底圆筒状。如图11所示，外桶37将洗涤桶35包含在内。

此外，如图10所示，在外桶37的左右配置了电磁悬架100l、100r，但是在图11中，仅图示了左侧的电磁悬架100l。此外，在外桶37的底壁的最下部设置有排水孔(未图示)，排水软管h与该排水孔连接。在设置在排水软管h的排水阀(未图示)为闭阀的状态，洗涤水储存在外桶37中，此外，通过打开排水阀能够排出洗涤水。

驱动机构38是使洗涤桶35旋转的结构，设置在外桶37的底壁的外侧。驱动机构38所具有的电动机38b(参照图13)的旋转轴，贯通外桶37的底壁，与洗涤桶35的底壁连结。送风单元39将暖风送入洗涤桶35中，配置在洗涤桶35的上侧。送风单元39具有加热器(未图示)和风扇(未图示)。由加热器加热了的空气被风扇送入洗涤桶35内。通过采用这样的结构，含水的衣物在洗涤桶35内で逐渐干燥。

这里，对外桶37的振动、即洗衣机w的振动进行简单的说明。洗涤/漂洗/干燥时，利用图11所示的驱动机构38使洗涤桶35低速旋转，反复进行翻滚动作，该翻滚动作是利用抬升部36使积存在洗涤桶35的底部的衣物上升后落下的动作。此外，在脱水时，洗涤桶35高速旋转，进行离心脱水，该离心脱水是利用旋转产生的离心力将衣物的水分挤压至外部的动作。

在以往的洗衣机中，在进行洗涤/漂洗/干燥时，因落下的衣物的反作用力而使洗涤桶35的振动的振幅变大的情况较多。此外，在以往的洗衣机中，在进行脱水时，因衣物的位置的不均匀，在洗衣机w中产生振动/噪音的情况较多。这样，取决于洗涤桶35中的衣物的量和位置的不均匀、含水率、洗涤/漂洗/干燥/脱水等诸条件，洗衣机w的振动方式时刻发生变化。其振动传递至外桶37。

(振动抑制装置200的结构)

图12是应用于本实施方式的振动抑制装置200的结构图。

在图12中，振动抑制装置200包括逆变器40、电流检测器50、推力调节部60、整流电路70和左右的电磁悬架100l、100r。振动抑制装置200用于抑制振动抑制对象物g的振动。在本实施方式中，振动抑制对象物g是洗衣机w的外桶37(参照图11)。

在图12中，用一个框表示左右的电磁悬架100l、100r。此外，将电磁悬架100l、100r中包括的直线电动机10分别称为直线电动机10l、10r。同样，将电磁悬架100l、100r中包括的弹性体20称为弹性体20l、20r。

整流电路70对由交流电源e施加的交流电压进行整流，将直流电压施加至逆变器40。也可以将交流电源e和整流电路70合在一起作为直流电源。逆变器40基于来自推力调节部60的电压指令v*，将从整流电路70施加的直流电压转换成单相交流电压，将该单相交流电压施加至直线电动机10l、10r的绕组11b(参照图2)。换言之，逆变器40具有基于电压指令v*驱动直线电动机10l、10r的功能。

图13是振动抑制装置200的主要部分的结构图。整流电路70是将从交流电源e施加的交流电压转换成直流电压的公知的倍压整流电路。如图13所示，整流电路70包括：桥接二极管d1～d4而构成的二极管桥电路72和串联连接的2个平滑电容器74、76。此外，图11所示的驱动机构38，如图13所示的那样包括逆变器38a和电动机38b。

由二极管桥电路72生成的电压(包含脉动电流的直流电压)被平滑电容器74、76平滑化，生成与交流电源e的电压的大致2倍相当的直流电压。整流电路70经正侧的配线k1和负侧的配线k2与逆变器40连接，并且还与使洗涤桶35(参照图11)旋转的驱动机构38的逆变器38a连接。

逆变器40是将从整流电路70施加的直流电压转换成二系统的单相交流电压，将该二系统的单相交流电压分别施加至直线电动机10l、10r的绕组11b(参照图2)的逆变器。

如图13所示，逆变器40为包括开关元件sw1、sw2的第1臂电路、包括开关元件sw3、sw4的第2臂电路和包括开关元件sw5、sw6的第3臂电路并联连接的结构。作为这些开关元件sw1～sw6，例如能够使用igbt(insulatedgatebipolartransistor：绝缘栅双极晶体管)。各个开关元件sw1～sw6分别反向地并联连接着回流二极管d。

此外，开关元件sw1、sw2的连接点经配线k3与直线电动机10l的绕组11b(参照图2)连接。即，与三相的逆变器40的一相对应的臂电路与左侧的直线电动机10l连接。此外，开关元件sw5、sw6的连接点经配线k5与直线电动机10r的绕组11b(参照图2)连接。即，与三相的逆变器40的一相对应的另一臂电路与右侧的直线电动机10l连接。

此外，开关元件sw3、sw4的连接点经配线k4与直线电动机10l的绕组11b(参照图2)连接，并且还经该配线k4与直线电动机10r的绕组11b连接。即，3相的逆变器40的剩余的臂电路与左右的直线电动机10l、10r连接。

这样，不是与左右的直线电动机10l、10r对应地分别设置逆变器，而是使左右共用一个逆变器40，能够削减逆变器40的成本。通过基于pwm(pulsewidthmodulation：脉冲宽度调制)控制控制开关元件sw1～sw6的接通/断开，能够对直线电动机10l、10r的绕组11b(参照图2)施加单相交流电压。

电流检测器50用于检测对直线电动机10l、10r通电的电流，插入配线k4。即，通过电流检测器50，能够检测直线电动机10l、10r的绕组11b(参照图2)中流动的电流。

(推力调节部60)

图12所示的推力调节部60包括cpu(centralprocessingunit：中央处理器)、rom(readonlymemory：只读存储器)、ram(randomaccessmemory：随机存储器)、各种接口等电子电路，这里省略了图示。cpu通过读取存储在rom中的程序并在ram中展开来执行各种处理。

在图12中，推力调节部60具有通过基于由电流检测器50检测的电流i驱动逆变器40，调节直线电动机10l、10r的推力的功能。即，推力调节部60检测在逆变器40的死区时间期间流过电流检测器50的电流i的极性。电流i的极性表示直线电动机10l、10r的移动方向。

于是，推力调节部60生成抑制直线电动机10l、10r的移动的方向的电压指令v*，基于该电压指令v*切换开关元件sw1～sw6的接通/断开。通过采用这样的方式，推力调节部60具有：在可动件12与定子11的相对位置随外桶37(参照图11)的振动而变化时，以抵消该变化的方式调节直线电动机10l、10r的推力的功能。

〈第3实施方式的效果〉

如上所述，本实施方式的洗衣机(w)还包括：第2实施方式的电磁悬架(100l、100r)；对电枢绕组(11b)供给交流电流的逆变器(40)；检测电枢绕组(11b)中流动的电流的电流检测器(50)；和通过基于由电流检测器(50)检测的电流控制逆变器(40)而调节直线电动机(10)的推力的推力调节部(60)。

通过采用上述的结构，能够利用电流检测器(50)检测电枢绕组(11b)中流动的电流，调节直线电动机(10)的推力以抑制定子(11)与可动件(12)的相对运动。

进而，本实施方式的洗衣机(w)包括：收纳衣物的洗涤桶(35)；将洗涤桶(35)包含在内部的外桶(37)；和使洗涤桶旋转的驱动机构(38)，电磁悬架(100l、100r)抑制外桶(37)的振动。

由此，依照本实施方式，能够以比较简单的结构抑制外桶(37)的振动。此外，依照本实施方式，由于没有必要设置用于检测可动件(12)的位置的位置传感器，因此能够实现洗衣机(w)的低成本化。此外，作为直线电动机(10l、10r)的构成要素的定子(11)和可动件(12)，由于几乎没有产生损伤、磨损，因此能够提高电磁悬架(100l、100r)的耐久性。

此外，依照本实施方式，能够利用具有6个开关元件的1台逆变器40生成被施加至左右的直线电动机(10l、10r)的单相交流电压。假设与左右的直线电动机(10l、10r)对应地分别设置逆变器，则需要8个开关元件。因此，依照本实施方式，相比于与左右的直线电动机(10l、10r)对应地分别设置逆变器的结构，能够实现洗衣机(w)的低成本化。

[第4实施方式]

接着，对本发明的第4实施方式的洗衣机进行说明。第4实施方式的洗衣机的结构和动作与第3实施方式(参照图10～图13)相同。

在本实施方式中，推力调节部60(参照图12)基于电流检测器50的输出信号检测左右的直线电动机10l、10r的振动频率，与振动频率相应地使逆变器40的输出电流变化，这点与第3实施方式不同。

首先，上述的第3实施方式不是基于直线电动机10l、10r的振动频率使逆变器40的输出电流变化。即，在将直线电动机10l、10r当作“阻尼器”的情况下，在第3实施方式中，阻尼器的粘性减衰係数c[ns/m]与振动频率无关地为一定。而在本实施方式中，与直线电动机10l、10r的振动频率相应地使粘性衰减系数c[ns/m]变化。下面说明其详情。

作为电磁悬架的电磁悬架100的运动方程式由下式(1)表示。式(1)所示的fd[n]是在电磁悬架100产生的力(即直线电动机10的推力)。此外，x[m]是可动件12的位置。

[式1]

此外，直线电动机10的推力的运动方程式由下式(2)表示。其中，fl[n]是直线电动机10的推力，ke[n/a]是直线电动机10的电动机常数。此外，i[a]是绕组11b(参照图2)中流动的电流，v[v]是施加至绕组11b的电压。此外，r[ω]是绕组11b的电阻，φ[t]是在绕组11b产生的磁通。

[式2]

这里，由于式(1)的力fd与式(2)的推力fl是等价的，因此能够导出以下的式(3)。其中，c[n·m/s]是直线电动机10的粘性衰减系数。

[数3]

图14是表示在使用粘性衰减系数c一定的油阻尼器的比较例中，洗涤桶35的转速与外桶37的移位(振动)的变化的实验结果。x轴用百分比表示洗衣机w的转速从0至最高转速的范围。y轴用转速为0时外桶37的移位(振动)为0的情况下的相对值表示外桶37的移位(振动)。

在图14的实验中，以在洗涤桶35内的偏于一侧的规定位置放置了1kg的衣物的状态，使洗涤桶35进行了旋转(后述的图15也同样)。

如图14所示，在比较例的结构中，随着洗涤桶35的转速变大，外桶37的振幅发生变化。具体而言，当使洗涤桶35的转速从0增加时，在约5[％]的转速处，外桶37的振幅先减少，在约10[％]的转速处，外桶37的振幅急剧变大而成为最大振幅。此外，在10～17[％]的转速处，外桶37的振幅增加，在20[％]以上的区域，随着洗涤桶35的转速变大，外桶37的振幅变小。

图15是表示在第4实施方式中，洗涤桶35的转速与外桶37的移位(振动)的变化的实验结果。在图15的实验中，控制逆变器40的占空比，使得洗涤桶35的转速越高(即外桶37的振动频率f越高)，直线电动机10的粘性衰减系数c变得越小。

如图15所示，洗涤桶35的转速为约10[％]时的外桶37的最大振幅为约5mm，为图14所示的比较例的最大振幅(约10[pu])的一半左右。此外，在洗涤桶35的转速为50[％]以上的区域中，外桶37的振幅为1[pu]左右。这样，依照第4实施方式，通过可变地控制粘性衰减系数c，与第3实施方式相比，能够更有效地抑制外桶37的振动。

[变形例]

本发明不限定于上述的实施方式，能够进行各种变形。上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而例示的，并不限定于必需具有所说明的所有结构。此外，能够将一个实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构，还能够在一个实施方式的结构中增加其它实施方式的结构。此外，还能够删除各实施方式的结构的一部分，或对各实施方式的结构增加/置换其它结构。此外，图中所示的控制线、信息线表示的是为了说明而需要的，并不表示产品需要上述的全部控制线、情报线。实际上也可以认为几乎所有的结构均相互连接。上述实施方式的可能的变形，例如为下述的方式。

(1)在上述各实施方式中，如图4所示的那样，在1个矩形板状的框架122中嵌入1个矩形板状的磁铁124而构成了可动件12。但是，也可以在1个框架122中安装多个磁铁。此外，也可以在多个框架的各个框架中安装多个磁铁。此外，框架122和磁铁124的形状并不限定于矩形板状，能够采用各种形状的框架122和磁铁124。

(2)此外，在图5中，也可以使磁铁124的s极和n极以及磁性齿151～154的磁化方向颠倒。

(3)此外，在上述第3、第4实施方式中，说明了将电磁悬架100用于抑制洗衣机w的振动的例子，但是电磁悬架100还能够应用于空调机、冰箱等家电产品、铁道车辆、汽车等。

(4)此外，在上述各实施方式中，对以单相交流电流驱动直线电动机10的结构进行了说明，但是例如也可以用3相交流电流驱动直线电动机10。

附图标记的说明

10、10a、10b、10c、10l、10r直线电动机

11定子

11a铁芯(电枢铁芯)

11b绕组(电枢绕组)

12可动件

20、20l、20r弹性体

35洗涤桶

37外桶

38驱动机构

40逆变器

50电流检测器

60推力调节部

100、100l、100r电磁悬架

122框架

122f表面(第1面)

122h贯通孔

122r背面(第2面)

124磁铁

124a左端(一端)

124b右端(另一端)

124nn极面

124ss极面

151a左端(外端)

152b右端(外端)

151磁性齿(第1磁性齿)

152磁性齿(第2磁性齿)

153磁性齿(第3磁性齿)

154磁性齿(第4磁性齿)

p2状态(第1位置)

p3状态(第2位置)

tl磁性齿宽度(宽度)

tp磁性齿节距

ul常用范围长度(范围长度)

w洗衣机

zz轴方向(移动方向)。