(57)【要約】【課題】ストロークが大きく、かつ、体格を大きくすることなく安価に実現できるリニアモータを提供する。【解決手段】電機子鉄心と電機子巻線とを有する固定子と、固定子に対向する第１の面と第２の面とを有する磁石または磁性体を備え、固定子に対し相対的に移動する可動子とを有するリニアモータにおいて、電機子鉄心は、コアバック部１１ａ１、ティース部１１ａ２、ティーストップ部１１ａ３を備え、ティース部１１ａ２よりティーストップ部１１ａ３が可動子の移動方向に張出している。また、コアバック部１１ａ１の積層方向とティーストップ部１１ａ３の積層方向が異なる。【選択図】図７
2020202680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子鉄心と電機子巻線とを有する固定子と、
前記固定子に対向する第１の面と第２の面とを有する磁石または磁性体を備え、前記固定子に対し相対的に移動する可動子とを有するリニアモータであって、
前記電機子鉄心は、コアバック部、ティース部、ティーストップ部を備え、前記コアバック部の積層方向と前記ティーストップ部の積層方向が異なる
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
電機子鉄心と電機子巻線とを有する固定子と、
前記固定子に対向する第１の面と第２の面とを有する磁石または磁性体を備え、前記固定子に対し相対的に移動する可動子とを有するリニアモータにおいて、
前記電機子鉄心は、コアバック部、ティース部、ティーストップ部を備え、
前記ティース部より前記ティーストップ部が前記可動子の移動方向に張出している
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
電機子鉄心と電機子巻線とを有する固定子と、
前記固定子に対向する第１の面と第２の面とを有する磁石または磁性体を備え、前記固定子に対し相対的に移動する可動子とを有するリニアモータにおいて、
前記電機子鉄心は、コアバック部、ティース部、ティーストップ部を備え、
前記ティース部より前記ティーストップ部が前記可動子の移動方向と、前記可動子の移動方向に対して直角方向とに張出している
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
電機子鉄心と電機子巻線とを有する固定子と、
前記固定子に対向する第１の面と第２の面とを有する磁石または磁性体を備え、前記固定子に対し相対的に移動する可動子とを有するリニアモータにおいて、
前記電機子鉄心は、コアバック部、ティース部、ティーストップ部を備え、
前記コアバック部と前記ティーストップ部の材料が異なる
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項１に記載のリニアモータにおいて、
前記ティース部より前記ティーストップ部が前記可動子の移動方向に張出している
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項１に記載のリニアモータにおいて、
前記コアバック部と前記ティーストップ部の材料が異なる
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項２に記載のリニアモータにおいて、
前記コアバック部と前記ティーストップ部の材料が異なる
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項８】
請求項３に記載のリニアモータにおいて、
前記コアバック部と前記ティーストップ部の材料が異なる
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリニアモータにおいて、
前記磁石は、サマリウム−鉄−窒素系の磁石である
ことを特徴とするリニアモータ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のリニアモータと、
前記固定子または前記可動子を付勢する弾性体と、を有する
ことを特徴とする電磁サスペンション。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電磁サスペンションにおいて、
前記弾性体は、金属製の巻バネを含む
ことを特徴とする電磁サスペンション。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電磁サスペンションにおいて、
前記電機子巻線に交流電流を供給するインバータと、
前記電機子巻線に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器によって検出される電流に基づいて前記インバータを制御して前記リニアモータの推力を調整する推力調整部と、をさらに備える
ことを特徴とする電磁サスペンション。
【請求項１３】
請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の電磁サスペンションと、
衣類を収容する洗濯槽と、
前記洗濯槽を内包する外槽と、
前記洗濯槽を回転させる駆動機構と、を備え、
前記電磁サスペンションは前記外槽の振動を抑制する
ことを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータ、電磁サスペンションおよび洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
直線運動する電機としてリニアモータやリニアアクチュエータ（以下、総称してリニアモータと称する）が知られている。リニアモータは、回転機を直線状に切り開いた構造を有しており、固定子と可動子の各々に構成された磁極の間に働く磁力によって、可動子に推力を発生させる。また、リニアモータを電磁サスペンションとして活用する検討も進められている。例えば、特許文献１は洗濯機用のサスペンションとして、リニアモータを有する電磁サスペンションを適用する技術が記載されている。また、特許文献２はリニアモータの巻線性を改善するために、分割コアを活用する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−９９０６号公報
【特許文献２】特開２０００−１１６１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のような、直線型で端部を有するリニアモータは、幾何学的に対象形である回転モータに比べ、部品点数が多く、組立は煩雑となる。また、リニアモータのストローク長は、配列した電機子の数と大きさ（長さ）と、磁石の数と大きさ（長さ）に比例する。すなわち、大ストローク長のリニアモータは、体格が大きく、重量が重く、コストが高くなる。一方で、一般消費者をユーザーとする洗濯機は低コストと、洗濯容量の拡大のため電機部品は小型化する必要がある。
【０００５】
特許文献１は、電磁サスペンション用リニアモータに補極を適用し、脈動のない推力特性とする技術が開示されている。しかし、ストローク長と体格の関係について記載はない。特許文献２は、リニアモータのアウタヨークを分割し、コイル巻線は予め巻線加工または機械で直接分割コアに整列巻を施し、コイル占積率を向上する技術が開示されている。しかし、ストローク長に関する記載はない。
【０００６】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、ストロークが大きく、かつ、体格を大きくすることなく安価に実現できるリニアモータ、電磁サスペンションおよび洗濯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明のリニアモータは、電機子鉄心と電機子巻線とを有する固定子と、固定子に対向する第１の面（例えば、表面１２２ｆ）と第２の面（例えば、裏面１２２ｒ）とを有する磁石または磁性体を備え、固定子に対し相対的に移動する可動子とを有するリニアモータであって、電機子鉄心は、コアバック部、ティース部、ティーストップ部を備え、コアバック部の積層方向とティーストップ部の積層方向が異なることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ストロークが大きく、かつ、体格を大きくすることなく安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るリニアモータの断面斜視図である。
【図２】図１のII−II線の模式的な矢視断面図である。
【図３】図１のIII−III線の模式的な矢視断面図である。
【図４】第１実施形態における可動子の分解斜視図である。
【図５Ａ】第１実施形態によるリニアモータの動作説明図である。
【図５Ｂ】第１実施形態によるリニアモータの第１の位置の動作説明図である。
【図５Ｃ】第１実施形態によるリニアモータの第２の位置の動作説明図である。
【図６】従来のリニアモータのコア組立図と巻線方法の模式図である。
【図７】実施形態のリニアモータのコア上半分組立図と巻線方法の模式図である。
【図８】変形例によるリニアモータのコア組立図と巻線方法の模式図である。
【図９Ａ】比較例のリニアモータの模式図である。
【図９Ｂ】比較例の他のリニアモータの模式図である。
【図９Ｃ】第１実施形態によるリニアモータの模式図である。
【図１０】第１実施形態および変形例によるリニアモータの推力特性図である。
【図１１】第２実施形態による電磁サスペンションの斜視図である。
【図１２】第３実施形態による洗濯機の斜視図である。
【図１３】第３実施形態による洗濯機の縦断面図である。
【図１４】第３実施形態に適用される制振装置の構成図である。
【図１５】第３実施形態に適用される制振装置の要部の構成図である。
【図１６】比較例における洗濯槽の回転速度と外槽の変位を示す図である。
【図１７】第４実施形態における洗濯槽の回転速度と外槽の変位を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
図１は、第１実施形態によるリニアモータ１０の断面斜視図である。なお、リニアモータ１０は、例えば後述する他の実施形態の電磁サスペンション１００（図１１参照）に適用され、電磁サスペンション１００は、例えば洗濯機Ｗ（図１２参照）の振動を抑制するために適用される。
【００１１】
図１の符号ｘ，ｙ，ｚに示すように、ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸を定める。図１は、リニアモータ１０の外観を俯瞰するとともに、その１／４をカットし内部構造を図示している。リニアモータ１０は、電機子である固定子１１と、ｚ軸方向に延在する板状の可動子１２と、可動子１２をｚ軸方向に滑動可能に支持する軸受け１３と、を備えている。
【００１２】
固定子１１はｚ軸方向に沿った略筒状に形成され、その中空部分に矩形平板状の可動子１２が遊挿されている。そして、リニアモータ１０は、固定子１１と可動子１２との間に働く磁気的な吸引力・反発力、すなわち推力によって、固定子１１と可動子１２との相対位置をｚ軸方向に変化させる。リニアモータ１０を電磁サスペンション１００に適用する場合には、可動子１２は、制振対象物に結合される。図１に示す例においては、洗濯機Ｗの外槽３７（図１１参照）が制振対象物であり、可動子１２は外槽３７に結合されている。
【００１３】
固定子１１は、コア１１ａ（電機子鉄心）と、巻線１１ｂ（電機子巻線）と、を備えている。コア１１ａは、図７に示すようにコアバック部１１ａ１と、ティース部１１ａ２と、ティース部１１ａ２に磁石に対向する端面であるティーストップ部１１ａ３からなる。コアバック部１１ａ１は電磁鋼板をｘ−ｙ平面でプレス加工し、ｚ方向に積層している。ティース部１１ａ２と、ティーストップ部１１ａ３は電磁鋼板をｙ−ｚ平面で一体プレス加工し、ｘ軸方向に積層している。つまり、コアバック部１１ａ１とティーストップ部１１ａ３は電磁鋼板の積層方向が異なる。また、コアバック部１１ａ１よりティーストップ部１１ａ３が移動方向（図中ｚ軸方向）に張出している。
【００１４】
図７に示すコア１１ａは、図２における上半分である。つまり同様に構成された下半分と対で固定子１１は構成される。
【００１５】
また、コア１１ａは、ｚ軸方向に沿って隣接し、可動子１２に向かって突出する磁気歯１５１（第１の磁気歯）と、磁気歯１５２（第２の磁気歯）と、を備えている。また、図５Ａに示すように、コア１１ａは、可動子１２を挟んで磁気歯１５１，１５２に対向する位置に、ｚ軸方向に沿って隣接し、可動子１２に向かって突出する磁気歯１５３（第３の磁気歯）と、磁気歯１５４（第４の磁気歯）と、を備えている。
【００１６】
巻線１１ｂは、これら磁気歯１５１〜１５４に巻回されている。また、コア１１ａは、磁気歯１５１，１５２の間に、巻線が巻回されていない補極部１６０を備えている。この補極部１６０は、可動子１２を挟んで相互に対向する位置に、補極歯１６２，１６４を備えている（図３参照）。また、可動子１２は、非磁性材料のフレーム１２２と、フレーム１２２に嵌め込まれた３つの磁石１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃと、を備えている。
【００１７】
図２は、図１のII−II線の模式的な矢視断面図である。但し、図１においてカットされてた１／４の部分は図２ではカットされていない。図２に示すように、固定子１１のコア１１ａは、環状部１５６と、磁気歯１５１，１５３と、を備えている。
【００１８】
環状部１５６は、縦断面視において環状すなわち略矩形枠状の形状を有しており、この環状部１５６によって磁気回路が構成されている。一対の磁気歯１５１，１５３は、環状部１５６からｙ軸方向に沿って内側に延びており、相互に対向している。なお、磁気歯１５１，１５３のギャップは、板状を呈する可動子１２の厚さよりも若干広くなっている。
【００１９】
実線矢印で示す磁束ΦＡは、可動子１２によって生じる磁束である。磁気歯１５１，１５３には、それぞれ、巻線１１ｂが巻回されている。なお、磁気歯１５２，１５４（図５参照）も、磁気歯１５１，１５３と同様に構成されている。巻線１１ｂには、インバータ（例えば後述する図１５のインバータ４０等）が接続される。そして、このインバータによって巻線１１ｂに通電すると、固定子１１が電磁石として機能する。
【００２０】
図３は、図１のIII−III線の模式的な矢視断面図である。但し、図１においてカットされてた１／４の部分は図３ではカットされていない。図３に示すように、コア１１ａの補極部１６０は、環状部１６６と、補極歯１６２，１６４と、を備えている。
【００２１】
環状部１６６は、縦断面視において環状すなわち略矩形枠状の形状を有しており、この環状部１６６によって磁気回路が構成されている。補極歯１６２，１６４は、環状部１６６からｙ軸方向内側に延びており、相互に対向している。なお、補極歯１６２，１６４のギャップは、板状を呈する可動子１２の厚さよりも若干広くなっている。但し、補極歯１６２，１６４には、巻線が巻回されていない。破線矢印で示す磁束ΦＢは、可動子１２によって生じる磁束である。
【００２２】
図４は、可動子１２の分解斜視図である。図１に示したように、可動子１２は、フレーム１２２と、３つの磁石１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃと、を備えている。フレーム１２２は、非磁性材料を矩形枠状に形成したものである。そして、フレーム１２２には、表面１２２ｆ（第１の面）および裏面１２２ｒ（第２の面）を貫通する、矩形の貫通孔１２２ｈが形成されている。
【００２３】
また、リニアモータ１０の応答性を高めるためには、可動子１２は軽量であることが望ましい。そこでフレーム１２２を構成する非磁性材料には、プラスチックやアルミニウム等の軽量材料を適用することが考えられる。また、炭素繊維強化プラスチック等、軽量で強度の高い複合材を適用してもよい。すなわち、フレーム１２２の材質は、リニアモータ１０の要求強度や仕様に応じて、任意に選択するとよい。
【００２４】
また、３つの磁石１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃは、ｙ軸方向に磁極が反転するように交互に配列している。磁石１２４がフレーム１２２に嵌め込まれると、貫通孔１２２ｈの表面１２２ｆ側（図４における上面）は磁石１２４ａはＮ極、磁石１２４ｂはＳ極、磁石１２４ｃはＮ極となっている。また貫通孔１２２ｈの裏面１２２ｒ側（図４における底面）から磁石１２４ａはＳ極、磁石１２４ｂはＮ極、磁石１２４ｃはＳ極となっている。
【００２５】
磁石１２４としては、サマリウム‐鉄‐窒素系の磁石を用いることが望ましい。磁石１２４の原料の具体的な割合（重量％）は、例えば、鉄：約７３％、サマリウム：約２４％、窒素：約３％である。前述した原料のうち、希土類元素はサマリウムである。これに対して、従来のネオジム磁石では、鉄：約６５％、ネオジム：約２８％、ジスプロシウム：約５％、ボロン：約２％の割合のものが多く使用されていた。前述した原料のうち、希土類元素はネオジムおよびジスプロシウムである。従って、サマリウム‐鉄‐窒素系の磁石１２４は、希土類元素の割合が従来のネオジム磁石よりも小さいため、市場動向の影響を受けにくく、生産性の向上を図ることができる。
【００２６】
さらに、サマリウム‐鉄‐窒素系の磁石１２４は、従来のネオジム磁石やフェライト磁石とは異なり、樹脂に練り込んで金型成形することが可能である。従って、従来よりも磁石１２４の加工精度を向上させ、その寸法ばらつきを小さくすることができる。また、磁石１２４を金型成形する際に、原料の無駄な部分が残ったとしても再利用できるため、原料のロスがなくなり、製造コストを低減できる。また、磁石１２４の形状は、前述した矩形板状には限られないが、直方体状や、矩形以外の平板形状等、成型し易い単純形状を採用することが望ましい。特に、磁石１２４の形状として、図４に示したような平板形状を採用すると、磁石使用量を少なくしながら磁極面積を大きくできる点で高効率を実現できる。
【００２７】
次にリニアモータ１０の動作について説明する。
図５Ａは、第１実施形態によるリニアモータの動作説明図である。図５Ｂは、第１実施形態によるリニアモータの第１の位置（状態Ｐ１）の動作説明図である。図５Ｃは、第１実施形態によるリニアモータの第２の位置（状態Ｐ２）の動作説明図である。
【００２８】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示す状態Ｐ１，Ｐ２（第１の位置），Ｐ３（第２の位置）は、固定子１１と可動子１２との相対的な位置関係が、それぞれ異なっている。また、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃにおいて、実線の太矢印は、磁石１２４が発生する磁束の向きを示しており、破線の太矢印は、固定子１１が発生する磁束の向きを示している。状態Ｐ１〜Ｐ３のいずれにおいても、磁気歯１５１，１５２はフレーム１２２の表面１２２ｆに対向し、磁気歯１５３，１５４はフレーム１２２の裏面１２２ｒに対向している。
【００２９】
各磁気歯１５１〜１５４のｚ軸方向の幅は同一であり、この幅を「磁気歯幅ＴＬ（幅）」と呼ぶ。また、磁気歯１５１，１５２のｚ軸方向の中心位置を中心位置１５１ｃ，１５２ｃと呼ぶ。中心位置１５１ｃ，１５２ｃは、磁気歯１５３，１５４のｚ軸方向の中心位置にも等しい。ここで、中心位置１５１ｃ，１５２ｃの距離を「磁気歯ピッチＴＰ」と呼ぶ。また、磁石１２４のｚ軸方向の長さを「磁石長ＭＬ」と呼ぶ。
【００３０】
図５Ａの状態Ｐ１において、巻線１１ｂは通電されていないため、固定子１１は磁束を発生していない。そして、ｚ軸方向における固定子１１中心の中心（符号なし）と、可動子１２の中心（符号なし）とが一致している。また、巻線１１ｂに電流を流すと、電流の方向に応じて、磁気歯１５１〜１５４を磁化させることができる。状態Ｐ１において、状態Ｐ２に示している「Ｎ」，「Ｓ」の記号と同様に、磁気歯１５１，１５４をＮ極に磁化させ、磁気歯１５２，１５３をＳ極に磁化させると、磁石１２４は、磁気歯１５１，１５３に吸引され、磁気歯１５２，１５４に反発される。
【００３１】
このように、固定子１１と可動子１２との間に働く吸引力・反発力によって、固定子１１および可動子１２には、ｚ軸方向に沿って相対的に推力が働く。なお、「推力」とは、可動子１２と固定子１１との相対位置を変化させる力である。このため、例えば状態Ｐ２に示すように、可動子１２は、固定子１１に対してｚ軸プラス方向（図上では左方向）に相対的に付勢され移動する。
【００３２】
逆に、状態Ｐ１において、状態Ｐ３に示している「Ｎ」，「Ｓ」の記号と同様に、磁気歯１５１，１５４をＳ極に磁化させ、磁気歯１５２，１５３をＮ極に磁化させると、磁石１２４は、磁気歯１５１，１５３に反発され、磁気歯１５２，１５４に吸引される。このため、例えば状態Ｐ３に示すように、可動子１２は、固定子１１に対してｚ軸マイナス方向（図上では右方向）に相対的に付勢され移動する。
【００３３】
図５Ｂの状態Ｐ２においては、磁石１２４の左端１２４ｂＬ（一端）と、磁気歯１５１の左端１５１ａ（外端）とのｚ軸方向の位置が一致している。また、図５Ｃの状態Ｐ３においては、磁石１２４の右端１２４ｂＲ（他端）と、磁気歯１５２の右端１５２ｂ（外端）とのｚ軸方向の位置が一致している。状態Ｐ２から状態Ｐ３までの可動子１２の移動範囲を「常用範囲」と呼び、常用範囲の長さを「常用範囲長ＵＬ（範囲長）」と呼ぶ。なお、固定子１１および可動子１２は、常用範囲を超えて相対移動させることも可能であるが、常用範囲を超えるとリニアリティが悪化し、制御が煩雑になる。そこで、本実施形態では、主として常用範囲でリニアモータ１０を駆動することを想定している。
【００３４】
ここで、図５Ａに示すように、ティーストップ部の磁気歯幅ＴＬは常用範囲長ＵＬよりも長く、かつ、磁石長ＭＬを磁気歯ピッチＴＰよりも長くすることが望ましい。このように構成すると、常用範囲において、磁気歯１５１〜１５４、補極部１６０の全てを中央部に配置した磁石１２４ｂに対向させることができる。
【００３５】
前述した特許文献２のように、一般的に知られているリニアモータにおいては、磁化方向が交互に反転するように、移動方向に沿って可動子に複数の磁石が装着されている。すると、磁気歯、補極部、磁石等の相互間における磁気の授受状態は刻々と変化するため、推力が脈動し制御し難くなる。これに対して、本実施形態のリニアモータ１０の構造によれば、可動子１２の常用範囲内において、磁気歯１５１〜１５４と、補極部１６０と、磁石１２４との間における磁気の授受関係を安定化・一定化することができるため、高いロバスト性を実現することができる。
【００３６】
図６は、従来のリニアモータのコア１１ａの組立図と巻線方法である。前述した特許文献１のようなリニアモータのコア１１ａを成型する場合、コアバック部１１ａ１と、ティース部１１ａ２を電磁鋼板よりｘ−ｙ平面で一体プレス成型し、ｚ軸方向に積層し、コア１１ａを得る。次に、予め加工した巻線１１ｂをティース部１１ａ２に勘合する。以下、同様に巻線１１ｂを備えるコア１１ａを４つ準備し、上下（図中ｙ軸方向）、左右（図中ｚ軸方向）に組み合わせ、磁気歯１５１から磁気歯１５４を得る。この構造でストローク長を大きくする場合、プレス成型品を単純にｚ軸方向に積上げる必要が発生する。すると、ティース部の周長は長くなり、巻線コイルの使用量は増加する。つまり、リニアモータの体格は大きくなり、コストも増加する。
【００３７】
図７は、実施形態のリニアモータ１０のコア１１ａ上半分組立図と巻線方法の模式図である。リニアモータのコア１１ａを分割構造としている。コアバック部１１ａ１は電磁鋼板をｘ−ｙ平面でプレス加工し、Ｚ方向に積層する。次にティース部１１ａ２と、ティーストップ部１１ａ３は電磁鋼板をｙ−ｚ平面で一体プレス加工し、ｘ軸方向に積層する。得られた積層体に、予め加工した巻線１１ｂをティース部１１ａ２に嵌合する。または巻線機を用いて、ティース部１１ａ２に直接巻線加工を行う。最後に、巻線１１ｂを備えたティース部１１ａ２とティーストップ部１１ａ３の積層体を、コアバック部１１ａ１の積層体と嵌合する。
【００３８】
嵌合部に予め凹凸加工をしてあり留具１１ｃで固定している。固定方法は限定されるものでなく、必要強度に応じて、嵌合・焼き嵌め・冷やし嵌めなどを選択すればよい。
【００３９】
ここで、ストローク長を大きくする場合、プレス加工の際に、ｙ−ｚ平面においてティーストップ部１１ａ３のみをｚ軸方向に張出したプレス加工を施せばよい。この方法で得られた積層体は、ストローク長（＝ティーストップ部１１ａ３）は大きいが、ティース部１１ａ２の周長はそのままのサイズである。よって、巻線コイルの使用量は増加しない。
【００４０】
さらに、従来はコア１１ａよりも巻線１１ｂがｘ軸方向、ｚ軸方向に飛び出しているが、本実施形態の巻線１１ｂのｚ軸方向は、ティース部１１ａ２のｙ軸方向に内包することが可能となる。つまり、ティーストップ１１ａ３のｙ軸方向の空間を巻線スペースとして活用でき、コイルエンドがはみ出さない。または、はみ出し量が低減できる。
【００４１】
図８は、変形例によるリニアモータ１０のコア１１ａ組立図と巻線方法の模式図である。リニアモータのコア１１ａを分割構造としている。コアバック部１１ａ１は電磁鋼板をｘ−ｙ平面でプレス加工し、ｚ方向に積層する。ティース部１１ａ２と、ティーストップ部１１ａ３は磁性粉体をプレス成型し、所謂、圧粉磁芯を用いている。ティーストップ部１１ａ３はティース部１１ａ２に比べ、ｘ軸方向と、ｚ軸方向に張出している。以下、前記同様に巻線１１ｂを挿入し、コアバック部１１ａ１に嵌合すればよい。
【００４２】
これにより磁石１２４と、磁気歯１５１から磁気歯１５４の対向面積を拡大可能である。よって、リニアモータ１０の体格を大きくすることなく、大推力化が可能である。ここでは、ｘ軸方向とｚ軸方向の両方に張出し加工できる圧粉磁芯を用いたが、材質や加工方法に限定はない。
【００４３】
また、コアバック部１１ａ１は電磁鋼板、ティース部１１ａ２と、ティーストップ部１１ａ３は磁性粉体のように、磁性体の材料を変更しても構わない。さらには、コアバック部１１ａ１は機械強度の大きな材料、ティース部１１ａ２と、ティーストップ部１１ａ３は磁気特性に優れた材料のように、使用目的に応じた材料を組合せることも可能である。
【００４４】
図９Ａは、比較例のリニアモータ１０ａの模式図である。図９Ｂは、比較例の他のリニアモータ１０ｂの模式図である。図９Ｃは、第１実施形態によるリニアモータ１０の模式図である。図はリニアモータ１０の常用範囲ＵＬの左端の状態を示している。簡素化のため、３つの磁石のうち、中央の磁石１２４ｂのみを示し、巻線１１ｂの面積は統一している。
【００４５】
図９Ａは、比較例のリニアモータ１０ａである。常用範囲長はＵＬ１である。
【００４６】
図９Ｂは他の比較例のリニアモータ１０ｂである。リニアモータ１０ｂは、常用範囲長はＵＬ２（仮にＵＬ１の３倍）まで拡大した。リニアモータ１０ｂは、リニアモータ１０ａのコアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２をｚ軸方向に（ＵＬ２−ＵＬ１）だけ拡大している。それに伴い、図５で説明したように磁石長ＭＬを拡大する必要がある。これにより、コア１１ａ全体が大きくなり固定子１１、可動子１２がそれぞれ大きくなる。さらに、既述したようにティース部１１ａ２の周長も（ＵＬ２−ＵＬ１）の２倍増加（図示せず：画面の手前面と奥面）している。よってリニアモータを構成する電磁鋼板、磁石、銅（巻線）の材料コストが増加することがわかる。
【００４７】
図９Ｃは、本実施形態のリニアモータ１０である。コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２はリニアモータ１０ａと同サイズであり、ティーストップ部１１ａ３のみを、ｚ軸方向に（ＵＬ２−ＵＬ１）張出し、常用範囲長はＵＬ２を確保している。磁石１２４ｂの大きさと、ティース部１１ａ２の周長は、リニアモータ１０ａと同一である。さらに、巻線１１ｂはティーストップ部１１ａ３がｚ軸方向に張出すことで発生する隙間を巻線スペースとして活用できる。よって、ｚ軸方向への巻線１１ｂの張り出しがない。
【００４８】
また、（常用範囲長ＵＬ）／（磁石長ＭＬ）は３つの形態の中で一番大きく、最もコンパクトに常用範囲長を拡大していることがわかる。
【００４９】
図１０は、本実施形態のリニアモータ１０、および比較例のリニアモータ１０ａ，１０ｂの推力特性図である。図１０の横軸は可動子１２の位置であり、本実施形態のリニアモータ１０の常用範囲の一端（図９に示した位置）を−１００％とし、常用範囲の他端を＋１００％とし、両者の中間位置（例えば図５の状態Ｐ１）を０％とする。つまり‐１００から＋１００までが常用範囲長ＵＬ２である。よって、リニアモータ１０ａの常用範囲長ＭＬ１は‐３０〜３０％である。
【００５０】
また、図１０の縦軸は、リニアモータ１０，１０ａ，１０ｂの推力であり、図中の推力ＦＣ１は、目標推力である。常用範囲長ＵＬ２内において、推力特性がフラットであるほど、リニアモータ１０の制御性が高くなる。また、推力ＦＣ１±ΔＦＣの範囲は、目標推力ＦＣ１に対して偏差が±２０％の範囲である。リニアモータ１０を後述する電磁サスペンション１００（図１１参照）に適用する場合には、推力ＦＣの偏差を±ΔＦＣの範囲内に抑制することが好ましい。
【００５１】
図１０において○と線で示した推力特性Ｑは、図９Ｃに示した本実施形態のリニアモータ１０の推力特性である。推力特性Ｑによれば、常用範囲長ＵＬ２内において推力ＦＣをＦＣ１±ΔＦＣの範囲に納めることができ、かつ、推力ＦＣがほぼ一定である。従って、本実施形態のリニアモータ１０は、制御が容易であり、電磁サスペンションに適用して好適であることがわかる。
【００５２】
図１０において●と線で示した推力特性ＱＡは、図９Ａに示した比較例のリニアモータ１０ａの推力特性である。推力特性ＱＡによれば、−３０〜＋３０の範囲は推力特性がフラットであり、目標推力ＦＣ１を満足している。しかし、−１００〜−３０と＋３０〜＋１００の範囲は推力が低下し、ＦＣ１−ΔＦＣを下回っている。従って、リニアモータ１０ａは大ストローク長を必要とする電磁サスペンションには適さないことがわかる。
【００５３】
また、図１０において▲と線で示した推力特性ＱＢは、図９Ｂに示した他の比較例のリニアモータ１０ｂの推力特性である。推力特性ＱＢによれば、可動子１２の位置が±１１０％（常用範囲の少し外）でも、推力ＦＣがフラットに近い。一方で、常用範囲長ＵＬ２内の波形は本実施形態のリニアモータ１０の推力ＦＣと概ね一致する。つまり、常用範囲長ＵＬ２の±１００の電磁サスペンションには大型で高コストなリニアモータ１０ｂを用いなくても、本発明のリニアモータ１０を適用しても制御性は確保できることがわかる。
【００５４】
ここで、リニアモータ１０を電磁サスペンションに適用する際の適合性について、さらに検討する。推力ＦＣの特性は、理想的には、常用範囲長ＵＬ２において、目標推力ＦＣ１以上のフラットな特性を実現することが望ましい。しかし、無限軌道の回転モータとは異なり、端部を有する電磁サスペンションは、可動範囲の左端・中央・右端で異なる特性が現れやすい。図１０に示した各推力特性Ｑ，ＱＡ，ＱＢも、は中央部に比べ、左右端部が低くなっている。
【００５５】
リニアモータ１０を電磁サスペンションに適用する場合、リニアモータ１０は、可動子１２の振動を抑制する方向に可動子１２を付勢する。可動子１２は、振動範囲の両端では瞬時的に速度がゼロとなり移動方向が切り替わるため、リニアモータによる付勢方向もその瞬間に切り替えることになる。電磁サスペンションにおいては、この付勢方向を切り替える瞬間の制御が重視される。従って、付勢方向を切り替えるタイミングの前後で推力特性が急峻に変化すると、電磁サスペンションを適切に制御することが煩雑になる。
【００５６】
一般的に、電磁サスペンション等は、汎用性を確保するために、推力等に±２０％程度の誤差を許容できるように設計している。例えば、リニアモータの使用を開始した時点でその温度が２０℃であったとしても、リニアモータを長時間使用すると、銅損等の発熱によって、温度が８０℃程度になることがある。巻線の素材が銅であった場合には、２０℃のときの抵抗値と比較して、８０℃のときの抵抗値は、約１．２３（（２３４．５＋８０）／（２３４．５＋２０）＝１．２３）倍になる。従って、前述したように、リニアモータ１０，１０ａ，１０ｂは、想定される外乱因子に対し±２０％程度の尤度を考慮して設計することが多い。また、リニアモータのコストや精度を重視する場合には、例えば尤度を±１０％程度にする等、尤度を小さく設定することが好ましい場合がある。
【００５７】
〈第１実施形態の効果〉
以上のように本実施形態のリニアモータ１０によれば、電機子鉄心（コア１１ａ）は、第１の面（表面１２２ｆ）に対向する第１の磁気歯（磁気歯１５１）と、第１の面（表面１２２ｆ）に対向し第１の磁気歯（磁気歯１５１）に対して移動方向（ｚ軸方向）に沿って隣接する第２の磁気歯（磁気歯１５２）と、第２の面（裏面１２２ｒ）に対向する第３の磁気歯（磁気歯１５３）と、第２の面（裏面１２２ｒ）に対向し第３の磁気歯（磁気歯１５３）に対して移動方向（ｚ軸方向）に沿って隣接する第４の磁気歯（磁気歯１５４）と、を備え、可動子１２は、３つの磁石１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを有し、第１の面（表面１２２ｆ）はＮ極・Ｓ極・Ｎ極と交互に磁化され、第２の面（裏面１２２ｒ）はＳ極・Ｎ極・Ｓ極と磁化されている。
【００５８】
リニアモータ１０のコア１１ａは分割コア構造であり、ティーストップ部１１ａ３がコアバック部１１ａ１・ティース部１１ａ２よりｚ軸方向に張出している。巻線１１ｂは、ティーストップ部１１ａ３を張出した際に発生する空間を、巻線スペースとして活用する。
【００５９】
これにより、体格を拡大することなくリニアモータ１０のストローク長を拡大し、かつ、安価に構成することができる。より詳細に述べると、本実施形態によれば、リニアモータ１０における磁石１２４、巻線１１ｂ、コア１１ａの使用量を増加することなく、かつ可動子１２の位置にかかわらず、リニアモータ１０にほぼ一定の推力を発生させ、さらにストローク長を拡大することができる。
【００６０】
［第２実施形態］
〈第２実施形態の構成〉
図１１は、第２実施形態による電磁サスペンション１００の斜視図である。なお、以下の説明において、前述した第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００６１】
電磁サスペンション１００は、第１実施形態によるリニアモータ１０と、弾性体２０と、を備えている。そして、リニアモータ１０の可動子１２の一端は、制振対象物に結合される。ここで、制振対象物とは、電磁サスペンション１００によって振動を抑制しようとする対象物であり、図示の例において制振対象物は、洗濯機Ｗ（図１２参照）の外槽３７である。
【００６２】
また、リニアモータ１０の固定子１１は、他の固定治具（図示せず）によって、その移動が規制されている。従って、洗濯機の外槽３７がｚ軸方向に振動すると、それに伴って可動子１２がｚ軸方向に沿って往復し、可動子１２と固定子１１との相対的な位置関係が変化する。
【００６３】
また、本実施形態においては、弾性体２０として金属製の巻バネを適用した。ここで、弾性体２０は、固定子１１に弾性力を付与するものであり、固定子１１と固定治具Ｊとの間に介在している。図１１に示すように、可動子１２は、固定子１１を貫通するとともに、弾性体２０も貫通している。
【００６４】
弾性体２０は、リニアモータ１０の非通電状態においても、外槽３７を洗濯機内の所定の位置に保持できるバネ力を備えている。これにより、万が一、制御ミスにより可動子１２がｚ軸上方に突き抜けかけた場合においても、外槽３７の自重と、弾性体２０のバネ力により、可動子１２を押し戻す力が働く。同様に可動子１２がｚ軸下方に突き抜けかけた場合は、弾性体２０のバネ力により、押し戻される。すなわち、弾性体２０が制御のフェールセーフ性を確保し、可動子１２の両端にストッパーのような部材を配置することなく、ロバスト性を高めることができる。
【００６５】
〈第２実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の電磁サスペンション１００は、第１実施形態によるリニアモータ１０と、固定子１１または可動子１２を移動方向（ｚ軸方向）に付勢する弾性体２０と、を有する。特に、弾性体２０は、金属製の巻バネを含む。これにより、リニアモータ１０の非通電状態においても、リニアモータ１０を所定の位置に保持でき、リニアモータ１０の動作時においても、可動子１２の突き抜けを防止することができる。
【００６６】
［第３実施形態］
〈第３実施形態の構成〉
（全体構成）
図１２は、第３実施形態による洗濯機Ｗの斜視図である。図１２に示す洗濯機Ｗは、ドラム式の洗濯機であり、また、衣類を乾燥する機能も有している。洗濯機Ｗは、ベース３１と、筐体３２と、ドア３３と、操作・表示パネル３４と、外槽３７と、一対の電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒと、排水ホースＨと、を備えている。ここで、電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒは、それぞれ第２実施形態における電磁サスペンション１００と同様に構成されている。
【００６７】
筐体３２は、左右の側板３２ａ，３２ａと、前面カバー３２ｂと、背面カバー３２ｃ（図１３参照）と、上面カバー３２ｄと、を備えている。ベース３１は、筐体３２を支持するものである。前面カバー３２ｂの中央付近には、衣類の出し入れを行うための円形の投入口ｈ１（図１３参照）が形成されている。ドア３３は、この投入口ｈ１に設けられる開閉可能な蓋である。
【００６８】
図１３は、洗濯機Ｗの縦断面図である。洗濯機Ｗは、前述した構成の他に、洗濯槽３５と、リフタ３６と、駆動機構３８と、送風ユニット３９と、を備えている。洗濯槽３５は、衣類を収容するものであり、有底円筒状を呈している。洗濯槽３５は、外槽３７に内包され、この外槽３７と同軸上で回転自在に軸支されている。洗濯槽３５の周壁および底壁には、通水・通風のための貫通孔（図示せず）が多数設けられている。また、洗濯槽３５の開口ｈ２は、外槽３７の開口ｈ３とともに、閉状態のドア３３に臨んでいる。
【００６９】
なお、図１３に示す例において洗濯槽３５の回転中心軸は、開口側が高くなるように傾斜しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。すなわち、洗濯槽３５の回転中心軸は、水平方向または鉛直方向であってもよい。リフタ３６は、洗濯中・乾燥中に衣類を持ち上げて落下させるものであり、洗濯槽３５の内周壁に設置されている。外槽３７は、洗濯水の貯留等を行うものであり、有底円筒状を呈している。図１３に示すように、外槽３７は、洗濯槽３５を内包している。
【００７０】
また、図１２に示したように、外槽３７の左右には、電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒが配置されているが、図１１においては、左側の電磁サスペンション１００Ｌのみを示している。また、外槽３７の底壁の最下部には排水孔（図示せず）が設けられ、この排水孔に排水ホースＨが接続されている。そして、排水ホースＨに設けられた排水弁（図示せず）が閉弁された状態で外槽３７に洗濯水が貯留され、また、排水弁が開弁されることで洗濯水が排出されるようになっている。
【００７１】
駆動機構３８は、洗濯槽３５を回転させる機構であり、外槽３７の底壁の外側に設置されている。駆動機構３８が備えるモータ３８ｂ（図１５参照）の回転軸は、外槽３７の底壁を貫通して、洗濯槽３５の底壁に連結されている。送風ユニット３９は、洗濯槽３５に温風を送り込むものであり、洗濯槽３５の上側に配置されている。送風ユニット３９は、ヒータ（図示せず）およびファン（図示せず）を備えている。そして、ヒータで熱せられた空気が、ファンによって洗濯槽３５に送り込まれる。これによって、水を含んだ衣類が、洗濯槽３５内で徐々に乾燥する。
【００７２】
ここで、外槽３７の振動、すなわち洗濯機Ｗの振動について簡単に説明する。洗い・すすぎ・乾燥時には、図１３に示す駆動機構３８によって洗濯槽３５が低速回転し、洗濯槽３５の底に溜まった衣類をリフタ３６によって持ち上げて落下させるタンブリング動作が繰り返される。また、脱水時には洗濯槽３５が高速回転し、回転による遠心力で衣類の水分を外に押し出す遠心脱水が行われる。
【００７３】
なお、従来の洗濯機では、洗い・すすぎ・乾燥時において、落下する衣類の反力で洗濯槽３５の振動の振幅が大きくなることが多かった。また、従来の洗濯機では、脱水時において、衣類の位置の偏りに起因して、洗濯機Ｗで振動・騒音が発生することが多かった。このように、洗濯槽３５における衣類の量や位置の偏り、含水率の他、洗い・すすぎ・乾燥・脱水等の諸条件によって、洗濯機Ｗの振動の仕方は時々刻々と変化する。その振動は外槽３７に伝播する。
【００７４】
（制振装置２００の構成）
図１４は、本実施形態に適用される制振装置２００の構成図である。図１４において制振装置２００は、インバータ４０と、電流検出器５０と、推力調整部６０と、整流回路７０と、左右の電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒと、を備えている。制振装置２００は、制振対象物Ｇの振動を抑制するものである。なお、本実施形態においては、制振対象物Ｇは、洗濯機Ｗの外槽３７（図１２参照）である。
【００７５】
図１４においては、左右の電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒを一つの枠で表している。また、電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒに含まれるリニアモータ１０を、それぞれリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒと呼ぶ。同様に、電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒに含まれる弾性体２０を、弾性体２０Ｌ，２０Ｒと呼ぶ。
【００７６】
整流回路７０は、交流電源Ｅによって印加された交流電圧を整流し、インバータ４０に直流電圧を印加する。なお、交流電源Ｅと整流回路７０とを合わせて直流電源であると考えてもよい。インバータ４０は、整流回路７０から印加される直流電圧を、推力調整部６０からの電圧指令Ｖ＊に基づいて単相交流電圧に変換し、この単相交流電圧をリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの巻線１１ｂ（図２参照）に印加する。換言すれば、インバータ４０は、電圧指令Ｖ＊に基づいて、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒを駆動する機能を有している。
【００７７】
図１５は、制振装置２００の要部の構成図である。整流回路７０は、交流電源Ｅから印加される交流電圧を直流電圧に変換する周知の倍電圧整流回路である。図１５に示すように、整流回路７０は、ダイオードＤ１〜Ｄ４をブリッジ接続してなるダイオードブリッジ回路７２と、直列接続された２つの平滑コンデンサ７４，７６と、を備えている。また、図１３に示した駆動機構３８は、図１５に示すように、インバータ３８ａと、モータ３８ｂと、を備えている。
【００７８】
そして、ダイオードブリッジ回路７２によって生成される電圧（脈流を含む直流電圧）が、平滑コンデンサ７４，７６によって平滑化され、交流電源Ｅの電圧の略２倍に相当する直流電圧が生成される。整流回路７０は、正側の配線ｋ１と、負側の配線ｋ２を介してインバータ４０に接続されるとともに、洗濯槽３５（図１３参照）を回転させる駆動機構３８のインバータ３８ａにも接続されている。
【００７９】
インバータ４０は、整流回路７０から印加される直流電圧を二系統の単相交流電圧に変換し、これら二系統の単相交流電圧を各々リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの巻線１１ｂ（図２参照）に印加するインバータである。
【００８０】
図１５に示すように、インバータ４０は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を備える第１のレグと、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４を備える第２のレグと、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６を備える第３のレグと、が並列接続された構成になっている。これらのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６として、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６には、それぞれ、還流ダイオードＤが逆並列に接続されている。
【００８１】
また、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の接続点は、配線ｋ３を介して、リニアモータ１０Ｌの巻線１１ｂ（図２参照）に接続されている。すなわち、三相のインバータ４０の一相分に対応するレグが、左側のリニアモータ１０Ｌに接続されている。また、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の接続点は、配線ｋ５を介して、リニアモータ１０Ｒの巻線１１ｂ（図２参照）に接続されている。すなわち、三相のインバータ４０の一相分に対応する別のレグが、右側のリニアモータ１０Ｌに接続されている。
【００８２】
また、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の接続点は、配線ｋ４を介してリニアモータ１０Ｌの巻線１１ｂ（図２参照）に接続されるとともに、この配線ｋ４を介してリニアモータ１０Ｒの巻線１１ｂにも接続されている。すなわち、３相のインバータ４０の残りのレグが、左右のリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒに接続されている。
【００８３】
このように、左右のリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒに対応して別々にインバータを設けるのではなく、左右を一つのインバータ４０として共通化することで、インバータ４０のコストを削減できる。そして、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御に基づいてスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン・オフが制御されることで、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの巻線１１ｂ（図２参照）に単相交流電圧が印加されるようになっている。
【００８４】
電流検出器５０は、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒに通電される電流を検出するものであり、配線ｋ４に挿入されている。すなわち、電流検出器５０によって、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの巻線１１ｂ（図２参照）に流れる電流が検出される。
【００８５】
（推力調整部６０）
図１４に示す推力調整部６０は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Ｒandom Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。
【００８６】
図１４において、推力調整部６０は、電流検出器５０によって検出される電流ｉに基づき、インバータ４０を駆動することによって、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの推力を調整する機能を有している。すなわち、推力調整部６０は、インバータ４０のデッドタイム中に電流検出器５０を流れる電流ｉの極性を検出する。電流ｉの極性は、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの移動方向を示している。
【００８７】
そこで、推力調整部６０は、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの移動を抑制する方向の電圧指令Ｖ＊を生成し、この電圧指令Ｖ＊に基づいてスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン・オフを切り替える。これにより、推力調整部６０は、外槽３７（図１３参照）の振動に伴って可動子１２と固定子１１との相対位置が変化すると、この変化を打ち消すようにリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの推力を調整する機能を有している。
【００８８】
〈第３実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の洗濯機Ｗは、第２実施形態による電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒと、電機子巻線（巻線１１ｂ）に交流電流を供給するインバータ４０と、電機子巻線に流れる電流を検出する電流検出器５０と、電流検出器５０によって検出される電流に基づいてインバータ４０を制御することによってリニアモータ１０の推力を調整する推力調整部６０と、をさらに備える。
【００８９】
これにより、電流検出器５０によって電機子巻線に流れる電流を検出することができ、固定子１１および可動子１２の相対運動を抑制するように、リニアモータ１０の推力を調整することができる。
【００９０】
さらに、本実施形態の洗濯機Ｗは、衣類を収容する洗濯槽３５と、洗濯槽３５を内包する外槽３７と、洗濯槽を回転させる駆動機構３８と、を備え、電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒは外槽３７の振動を抑制する。
【００９１】
これにより、本実施形態によれば、比較的簡素な構成で外槽３７の振動を抑制することができる。また、本実施形態によれば、可動子１２の位置を検出する位置センサを設ける必要がないため、洗濯機Ｗの低コスト化を図ることができる。また、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの構成要素である固定子１１および可動子１２は、損傷や摩耗がほとんど発生しないため、電磁サスペンション１００Ｌ，１００Ｒの耐久性を高めることができる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、左右のリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒに印加される単相交流電圧を、６個のスイッチング素子を有する１台のインバータ４０によって生成することができる。仮に、左右のリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒに対応して個別にインバータを設けると、８個のスイッチング素子が必要になる。従って、本実施形態によれば、左右のリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒに対応して個別にインバータを設ける構成と比較して、洗濯機Ｗの低コスト化を図ることができる。
【００９３】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態による洗濯機について説明する。第４実施形態の洗濯機の構成および動作は、第３実施形態のもの（図１２〜図１５参照）と同様である。但し、本実施形態において、推力調整部６０（図１４参照）は、電流検出器５０の出力信号に基づいて左右のリニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの振動周波数を検出し、振動周波数に応じてインバータ４０の出力電流を変化させる点が異なる。
【００９４】
まず、前述した第３実施形態においては、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの振動周波数に基づいて、インバータ４０の出力電流を変化させるものではなかった。すなわち、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒを「ダンパ」と考えた場合、第３実施形態においてダンパの粘性減衰係数Ｃ［Ｎｓ／ｍ］は、振動周波数に関わらず一定になる。一方、本実施形態においては、リニアモータ１０Ｌ，１０Ｒの振動周波数に応じて粘性減衰係数Ｃ［Ｎｓ／ｍ］を変化させる。その詳細について、以下説明する。
【００９５】
電磁サスペンションである電磁サスペンション１００の運動方程式は、式（１）で表される。なお、式（１）に示すＦＤ［Ｎ］は、電磁サスペンション１００で発生する力（すなわち、リニアモータ１０の推力）である。また、ｘ［ｍ］は、可動子１２の位置である。
【数１】
2020202680.tif 000003
【００９６】
また、リニアモータ１０の推力の運動方程式は、式（２）で表される。なお、ＦＬ［Ｎ］はリニアモータ１０の推力であり、Ｋｅ［Ｎ／Ａ］はリニアモータ１０のモータ定数である。また、Ｉ［Ａ］は巻線１１ｂ（図２参照）に流れる電流であり、Ｖ［Ｖ］は巻線１１ｂに印加される電圧である。また、Ｒ［Ω］は巻線１１ｂの抵抗であり、φ［Ｔ］は巻線１１ｂで発生する磁束である。
【数２】
2020202680.tif 000004
【００９７】
ここで、式（１）の力ＦＤと、式（２）の推力ＦＬと、は等価であるため、以下の式（３）が導かれる。なお、Ｃ［Ｎ・ｍ／ｓ］は、リニアモータ１０の粘性減衰係数である。
【数３】
2020202680.tif 000005
【００９８】
図１６は、粘性減衰係数Ｃが一定であるオイルダンパを用いた比較例において、洗濯槽３５の回転速度と外槽３７の変位（振動）の変化を示す実験結果である。ｘ軸は洗濯機Ｗの回転速度ゼロから最高回転速度までの範囲をパーセント表示としている。ｙ軸は外槽３７の変位（振動）を回転速度ゼロの値を０とした場合の相対値で示している。なお、図１６に係る実験では、洗濯槽３５内の偏った所定位置に１ｋｇの衣類を置いた状態で、洗濯槽３５を回転させた（後述する図１７も同様）。
【００９９】
図１６に示すように、比較例の構成では、洗濯槽３５の回転速度が大きくなるにつれて、外槽３７の振幅が変化している。具体的には、洗濯槽３５の回転速度をゼロから増加させると、約５［％］の回転速度において外槽３７の振幅が一旦減少し、約１０［％］の回転速度において外槽３７の振幅が急激に大きくなって最大振幅になっている。また、１０〜１７［％］の回転速度において外槽３７の振幅が増加し、２０［％］以上の領域では、洗濯槽３５の回転速度が大きくなるにつれて、外槽３７の振幅は小さくなっている。
【０１００】
図１７は、第４実施形態において、洗濯槽３５の回転速度と外槽３７の変位（振動）の変化を示す実験結果である。図１７における実験では、洗濯槽３５の回転速度が高いほど（すなわち、外槽３７の振動周波数ｆが高いほど）、リニアモータ１０の粘性減衰係数Ｃが小さくなるように、インバータ４０のデューティ比を制御した。
【０１０１】
図１７に示すように、洗濯槽３５の回転速度が約１０［％］のときの外槽３７の最大振幅は約５ｍｍであり、図１６に示す比較例の最大振幅（約１０［ＰＵ］）の半分程度になっている。また、洗濯槽３５の回転速度が５０［％］以上の領域では、外槽３７の振幅が１［ＰＵ］程度になっている。このように、第４実施形態によれば、粘性減衰係数Ｃを可変制御することによって、第３実施形態よりも外槽３７の振動を効果的に抑制できる。
【０１０２】
［変形例］
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。前述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
【０１０３】
（１）前記各実施形態においては、図４に示したように、１個の矩形板状のフレーム１２２に、３個の矩形板状の磁石１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを嵌め込んで可動子１２を構成した。しかし、１個のフレーム１２２に、１個の磁石を装着してもよい。また、複数のフレームの各々に複数の磁石を装着してもよい。また、フレーム１２２および磁石１２４の形状は矩形板状に限られるものではなく、様々な形状のものを採用することができる。
【０１０４】
（２）また、図５において、磁石１２４のＳ極およびＮ極、磁気歯１５１〜１５４の磁化方向を逆にしてもよい。
【０１０５】
（３）また、上記第３，第４実施形態においては、電磁サスペンション１００を洗濯機Ｗの制振に適用した例を説明したが、電磁サスペンション１００は、空気調和機、冷蔵庫等の家電製品や、鉄道車両、自動車等にも適用することができる。
【０１０６】
（４）また、上記各実施形態においては、単相交流電流でリニアモータ１０を駆動する構成について説明したが、例えば、３相交流電流でリニアモータ１０を駆動してもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｌ，１０Ｒ    リニアモータ
１１    固定子
１１ａ    コア（電機子鉄心）
１１ｂ    巻線（電機子巻線）
１１ａ１    コアバック部（電機子鉄心）
１１ａ２    ティース部（電機子鉄心）
１１ａ３    ティーストップ部（電機子鉄心）
１２    可動子
２０，２０Ｌ，２０Ｒ    弾性体
３５    洗濯槽
３７    外槽
３８    駆動機構
４０    インバータ
５０    電流検出器
６０    推力調整部
１００，１００Ｌ，１００Ｒ    電磁サスペンション
１２２    フレーム
１２２ｆ    表面（第１の面）
１２２ｈ    貫通孔
１２２ｒ    裏面（第２の面）
１２４、１２４ａ、１２４ｂ，１２４ｃ  磁石
１２４ｂＬ    左端（一端）
１２４ｂＲ    右端（他端）
１５１ａ    左端（外端）
１５２ｂ    右端（外端）
１５１    磁気歯（第１の磁気歯）
１５２    磁気歯（第２の磁気歯）
１５３    磁気歯（第３の磁気歯）
１５４    磁気歯（第４の磁気歯）
Ｐ２    状態（第１の位置）
Ｐ３    状態（第２の位置）
ＴＬ    磁気歯幅（幅）
ＴＰ    磁気歯ピッチ
ＵＬ    常用範囲長（範囲長）
Ｗ    洗濯機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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