(57)【要約】【課題】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。【解決手段】アウターロータ２０は、周方向に間隔をあけて配置された複数の切換磁石２５を有する。インナーロータ３０は、周方向に間隔をあけて放射状に並ぶように配置された複数の固定磁石３５を有する。ステータ６０のコイル６３に磁化電流が供給されると、切換磁石２５の磁極が反転してアウターロータ２０の磁極数が切り換えられる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
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の磁極を反転させて磁極数を切り換える磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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たことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１ロータ及び前記第２ロータは、保磁力が異なる２種類以上の磁石で構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記ステータは、周方向に間隔をあけて配設され且つ径方向に沿って延びる複数のティースを有することを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
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、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転する複数の切換磁石を有することを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方は、前記複数の切換磁石を有し、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方は、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転しない複数の固定磁石を有することを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記制御部は、前記複数の切換磁石の一部の磁極を反転させるように前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項４又は５において、
前記制御部は、前記複数の切換磁石の全ての磁極を反転させるように前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項４又は５において、
前記制御部は、前記複数の切換磁石の全てを任意の磁束量に着磁させるように、前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項５乃至８のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記固定磁石側のロータの磁極数が２Ｎ極（Ｎは偶数）であるときに、前記切換磁石側のロータの磁極数を２ＮとＮとの間で切り換えるように、前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするモータ。
【請求項１０】
請求項４乃至９のうち何れか１つにおいて、
前記ステータの極数Ｓｔ、前記切換磁石側のロータにおける最多の磁極数ｍが、Ｓｔ：ｍ＝３：４という条件を満たすように設定されていることを特徴とするモータ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうち何れか１つにおいて、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設されたインナーロータであり、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたアウターロータであることを特徴とするモータ。
【請求項１２】
請求項１１において、
少なくとも前記アウターロータは、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転する複数の切換磁石を有することを特徴とするモータ。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記アウターロータの全ての磁石が前記切換磁石で構成され、
前記インナーロータの全ての磁石が、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転しない固定磁石で構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のうち何れか１つにおいて、
前記アウターロータは、コンシクエント型のロータで構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記インナーロータは、スポーク型のロータで構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のうち何れか１つにおいて、
前記アウターロータは、突極構造を持たないコンシクエント型のロータで構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のうち何れか１つにおいて、
前記インナーロータ側の磁石の磁束は、前記アウターロータ側の磁石の磁束よりも大きいことを特徴とするモータ。
【請求項１８】
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であって、
前記第１ロータ及び前記第２ロータに対する共通の磁路を有し、この磁路部分に巻回されたコイルに磁化電流が供給されることで、該第１ロータ及び該第２ロータのうち少なくとも一方の磁極を反転させて磁極数を切り換える磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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たことを特徴とするモータ。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記ステータは、磁極毎に分割された複数のティースを有することを特徴とするモータ。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設されたインナーロータであり、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたアウターロータであり、
前記ステータのティースは、前記インナーロータ側と前記アウターロータ側とで極性が逆になるように構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０のうち何れか１つにおいて、
１種類の相数で駆動するインバータを備えたことを特徴とするモータ。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記インバータは、３相インバータで構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項２３】
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であって、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方は、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、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方は、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、
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磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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、
磁化電流を供給したときの前記切換磁石部の磁化力は、前記固定磁石部の磁化力よりも大きいことを特徴とするモータ。
【請求項２４】
請求項２３において、
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に磁化電流を供給したときに、磁化される該ティース間において前記切換磁石を有するロータの磁石を通る磁気抵抗は、該切換磁石を有するロータとは反対側のロータの磁石を通らないエアギャップ近傍の磁気抵抗よりも大きいことを特徴とするモータ。
【請求項２５】
請求項２３において、
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に磁化電流を供給したときに、磁化される該ティース間において前記切換磁石を有するロータとは反対側のロータの磁石を通る磁気抵抗は、該切換磁石を有するロータとは反対側のロータの磁石を通らないエアギャップ近傍の磁気抵抗よりも大きいことを特徴とするモータ。
【請求項２６】
請求項２３乃至２５のうち何れか１つにおいて、
前記磁極数切換部は、前記ステータのティースであり、
周方向に隣接する前記ティースの間のスロットオープンは、前記切換磁石側の方が前記固定磁石側よりも大きいことを特徴とするモータ。
【請求項２７】
請求項２３乃至２６のうち何れか１つにおいて、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設されたスポーク型のインナーロータで構成され、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたＳＰＭ型のアウターロータで構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項２８】
請求項２３乃至２６のうち何れか１つにおいて、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設された磁石埋込型のインナーロータで構成され、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたＳＰＭ型のアウターロータで構成されていることを特徴とするモータ。
【請求項２９】
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であって、
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モータ。
【請求項３０】
請求項２９において、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３１】
請求項２９において、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３２】
請求項３１において、
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、該磁化動作を行うことを特徴とするモータ。
【請求項３３】
請求項２９乃至３２のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３４】
請求項２９乃至３３のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３５】
請求項３４において、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３６】
請求項２９乃至３５のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３７】
請求項３６において、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３８】
請求項３６において、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項３９】
請求項３６において、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項４０】
請求項３６において、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項４１】
請求項２９乃至４０のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項４２】
請求項２９乃至４１のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項４３】
請求項２９乃至４２のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項４４】
請求項２９乃至４３のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするモータ。
【請求項４５】
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であって、
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の磁極を反転させて磁極数を切り換える磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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と、該第１ロータ及び該第２ロータを異なる方向に回転させる相反回転モードとで回転動作させる制御部とを備えたことを特徴とするモータ。
【請求項４６】
請求項４５において、
前記第１ロータ及び前記第２ロータの位相差を検出する位相検出部を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項４７】
請求項４６において、
前記制御部は、前記相反回転モード中に、前記位相検出部で検出された位相差の大きさに基づいて、ｄ軸電流値を決定することを特徴とするモータ。
【請求項４８】
請求項４７において、
前記ｄ軸電流値ｉｄ、ｑ軸電流値ｉｑ、前記第１ロータ及び前記第２ロータの位相差Δθが、
ｉｄ＝ｉｑ・（１−ｃｏｓΔθ）／ｓｉｎΔθ
という関係を満たすように設定されていることを特徴とするモータ。
【請求項４９】
請求項４６乃至４８のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな高速回転時で且つ前記同期回転モード中に、前記位相検出部で検出された位相差が所定の位相差よりも小さくなるように、該第１ロータ及び該第２ロータの回転動作を制御することを特徴とするモータ。
【請求項５０】
請求項４６乃至４９のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな高速回転時で且つ前記同期回転モード中に、該第１ロータ及び該第２ロータの回転動作のための磁束量が、高速回転時よりも回転数の小さな低速回転時よりも少なくなるように、該第１ロータ及び該第２ロータの回転動作を制御することを特徴とするモータ。
【請求項５１】
請求項４５乃至５０のうち何れか１つにおいて、
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、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転する複数の切換磁石を有し、
前記切換磁石の位置を検出する磁石位置検出部、又は該切換磁石の位置を推定する磁石位置推定部を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項５２】
請求項４５乃至５１のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、回転数の異なる少なくとも２つの回転モードで、前記第１ロータ及び前記第２ロータを回転動作させることを特徴とするモータ。
【請求項５３】
請求項５２において、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな高速回転モード時には、該第１ロータ及び該第２ロータを前記同期回転モードで回転駆動させることを特徴とするモータ。
【請求項５４】
脱水槽又はドラムと、
前記脱水槽又はドラムを回転させる請求項４５乃至５３のうち何れか１つに記載のモータとを備えたことを特徴とする洗濯機。
【請求項５５】
請求項５４において、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が、前記脱水槽又はドラムに連結され、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方が、前記脱水槽又はドラムを除く所定の回転軸に連結されていることを特徴とする洗濯機。
【請求項５６】
請求項５４又は５５において、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が、前記脱水槽に連結され、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方がパルセータに連結されていることを特徴とする洗濯機。
【請求項５７】
請求項５４乃至５６のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな脱水モード時には、該第１ロータ及び該第２ロータを前記同期回転モードで回転駆動させ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、モータ及びそれを備えた洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４８０３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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ので、効率が低いという問題がある。
【０００６】
本発明は、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、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を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００８】
すなわち、第１の発明は、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の磁極を反転させて磁極数を切り換える磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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たことを特徴とするものである。
【０００９】
第１の発明では、第１ロータ及び第２ロータのうち少なくとも一方の磁極を反転させて磁極数を切り換えることで、第１ロータ及び第２ロータが複数の回転モードで回転動作するように制御している。
【００１０】
これにより、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。つまり、従来のように、２つのロータを独立して回転駆動させるのにあたって複合電流を供給する必要が無いので、複合電流を供給するための複数のインバータが不要となり、インバータ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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
前記第１ロータ及び前記第２ロータは、保磁力が異なる２種類以上の磁石で構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
第２の発明では、保磁力の異なる２種類以上の磁石で第１ロータ及び第２ロータを構成することで、磁極数の切り換えを安定して行うことができる。また、磁石を、例えばフェライト磁石で構成すれば、安価にモータを構成することができる。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記ステータは、周方向に間隔をあけて配設され且つ径方向に沿って延びる複数のティースを有することを特徴とするものである。
【００１８】
第３の発明では、径方向に沿って延びる複数のティースを、周方向に間隔をあけて配設したステータ構造とすることで、分割したＩ型のティースに巻線を施すだけの簡単な構成で、安価にモータを構成することができる。
【００１９】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
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、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転する複数の切換磁石を有することを特徴とするものである。
【００２０】
第４の発明では、第１ロータ及び第２ロータのうち少なくとも一方が、複数の切換磁石を有する。そして、切換磁石に磁化電流を供給することで磁極を反転させるようにすれば、簡単な構成で、磁極数を切り換えることができる。
【００２１】
第５の発明は、第４の発明において、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方は、前記複数の切換磁石を有し、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方は、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転しない複数の固定磁石を有することを特徴とするものである。
【００２２】
第５の発明では、第１ロータ又は第２ロータの一方が複数の切換磁石を有し、他方が複数の固定磁石を有する。固定磁石は、磁極が反転しない磁石であるから、切換磁石と固定磁石とを判別して切換磁石のみに磁化電流を供給する等の制御をする必要が無く、着磁切り換えを容易に行うことができる。
【００２３】
第６の発明は、第４又は第５の発明において、
前記制御部は、前記複数の切換磁石の一部の磁極を反転させるように前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするものである。
【００２４】
第６の発明では、複数の切換磁石の一部の磁極を反転させるようにしたから、固定磁石と切換磁石の判別をする必要がなく、磁極数の切り換えを行い易くなる。
【００２５】
第７の発明は、第４又は第５の発明において、
前記制御部は、前記複数の切換磁石の全ての磁極を反転させるように前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするものである。
【００２６】
第７の発明では、複数の切換磁石の全ての磁極を反転させるようにしたから、磁極数の切り換えを行い易くなる。
【００２７】
第８の発明は、第４又は第５の発明において、
前記制御部は、前記複数の切換磁石の全てを任意の磁束量に着磁させるように、前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするものである。
【００２８】
第８の発明では、全ての切換磁石を任意の磁束量に着磁させることで、磁極数を切り換えながら、モータ回転時の騒音や振動を低減したり、必要なトルク性能に変えたりすることができる。
【００２９】
第９の発明は、第５乃至第８の発明のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記固定磁石側のロータの磁極数が２Ｎ極（Ｎは偶数）であるときに、前記切換磁石側のロータの磁極数を２ＮとＮとの間で切り換えるように、前記磁極数切換部の切り換え動作を制御することを特徴とするものである。
【００３０】
第９の発明では、切換磁石側のロータの磁極数を２ＮとＮとの間で切り換えるようにしている。このような磁極数の組み合わせであれば、磁極数の切り換えを最も行い易くなる。
【００３１】
第１０の発明は、第４乃至第９の発明のうち何れか１つにおいて、
前記ステータの極数Ｓｔ、前記切換磁石側のロータにおける最多の磁極数ｍが、Ｓｔ：ｍ＝３：４という条件を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
【００３２】
第１０の発明では、上述した条件を満たすように磁極数を設定することで、着磁切り換えの安定性を高めることができる。
【００３３】
第１１の発明は、第１乃至第１０の発明のうち何れか１つにおいて、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設されたインナーロータであり、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたアウターロータであることを特徴とするものである。
【００３４】
第１１の発明では、インナーロータ、ステータ、及びアウターロータが３層構造となるように配置しているので、本発明のモータを簡単な構成で実現することができる。
【００３５】
第１２の発明は、第１１の発明において、
少なくとも前記アウターロータは、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転する複数の切換磁石を有することを特徴とするものである。
【００３６】
第１２の発明では、アウターロータが複数の切換磁石を有しているので、切換磁石に磁化電流を供給して磁極を反転させるようにすれば、インナーロータ側とアウターロータ側のトルクのバランスを取り易くなる。
【００３７】
第１３の発明は、第１２の発明において、
前記アウターロータの全ての磁石が前記切換磁石で構成され、
前記インナーロータの全ての磁石が、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転しない固定磁石で構成されていることを特徴とするものである。
【００３８】
第１３の発明では、インナーロータが複数の固定磁石を有しているので、切換磁石と固定磁石とを区別する必要が無く、着磁時の位置決めが容易となり、着磁切り換えを容易に行うことができる。
【００３９】
第１４の発明は、第１１乃至１３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記アウターロータは、コンシクエント型のロータで構成されていることを特徴とするものである。
【００４０】
第１４の発明では、アウターロータをコンシクエント型のロータで構成している。これにより、トルクバランスが良く、安価で、着磁が安定したモータを構成することができる。
【００４１】
第１５の発明は、第１４の発明において、
前記インナーロータは、スポーク型のロータで構成されていることを特徴とするものである。
【００４２】
第１５の発明では、インナーロータをスポーク型のロータ、アウターロータをコンシクエント型のロータで構成している。これにより、トルクバランスが良く、安価で、着磁が安定し、インナーロータ側の磁石の減磁がし難いモータを構成することができる。
【００４３】
第１６の発明は、第１１乃至第１５の発明のうち何れか１つにおいて、
前記アウターロータは、突極構造を持たないコンシクエント型のロータで構成されていることを特徴とするものである。
【００４４】
第１６の発明では、Ｎ極とＳ極との磁極の磁束のバランスが良いため、低振動で低騒音のモータを実現することができる。
【００４５】
第１７の発明は、第１１乃至第１６の発明のうち何れか１つにおいて、
前記インナーロータ側の磁石の磁束は、前記アウターロータ側の磁石の磁束よりも大きいことを特徴とするものである。
【００４６】
第１７の発明では、インナーロータ側の方がアウターロータ側よりも磁石の磁束が大きいため、インナーロータ側とアウタロータ側のトルクのバランスを取り易い。
【００４７】
第１８の発明は、前記第１ロータ及び前記第２ロータに対する共通の磁路を有し、この磁路部分に巻回されたコイルに磁化電流が供給されることで、該第１ロータ及び該第２ロータのうち少なくとも一方の磁極を反転させて磁極数を切り換える磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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たことを特徴とするものである。
【００４８】
第１８の発明では、第１ロータ及び第２ロータに対する共通の磁路を有する磁極数切換部のコイルに磁化電流を供給することで、第１ロータ及び第２ロータのうち少なくとも一方の磁極を反転させて磁極数を切り換え、第１ロータ及び第２ロータが複数の回転モードで回転動作するように制御している。
【００４９】
これにより、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。つまり、従来のように、２つのロータを独立して回転駆動させるのにあたって複合電流を供給する必要が無いので、複合電流を供給するための複数のインバータが不要となり、インバータ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。
【００５０】
第１９の発明は、第１８の発明において、
前記ステータは、磁極毎に分割された複数のティースを有することを特徴とするものである。
【００５１】
第１９の発明では、磁極毎に分割された複数のティースでステータを構成することで、磁束を集中させて着磁させ易くなる。
【００５２】
第２０の発明は、第１９の発明において、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設されたインナーロータであり、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたアウターロータであり、
前記ステータのティースは、前記インナーロータ側と前記アウターロータ側とで極性が逆になるように構成されていることを特徴とするものである。
【００５３】
第２０の発明では、インナーロータ側とアウターロータ側とでステータのティースの極性が逆になっているから、１つのコイルを兼用して有効に利用することができる。
【００５４】
第２１の発明は、第１８乃至第２０の発明のうち何れか１つにおいて、
１種類の相数で駆動するインバータを備えたことを特徴とするものである。
【００５５】
第２１の発明では、１種類の相数で駆動するインバータを用いることで、安価なモータを構成することができる。
【００５６】
第２２の発明は、第２１の発明において、
前記インバータは、３相インバータで構成されていることを特徴とするものである。
【００５７】
第２２の発明では、３相インバータを用いることで、低振動のモータを構成することができ、回転効率が良くなる。
【００５８】
第２３の発明は、前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方は、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、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方は、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、
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磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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、
磁化電流を供給したときの前記切換磁石部の磁化力は、前記固定磁石部の磁化力よりも大きいことを特徴とするものである。
【００５９】
第２３の発明では、磁化電流を供給したときの切換磁石部の磁化力が、固定磁石部の磁化力よりも大きくなっている。
【００６０】
これにより、切換磁石と固定磁石とを同じ性能の磁石で構成した場合でも、磁化電流を供給したときに切換磁石の方が固定磁石よりも磁化力が大きくなるため、切換磁石側のロータの磁極のみを切り換えることができる。
【００６１】
第２４の発明は、第２３の発明において、
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に磁化電流を供給したときに、磁化される該ティース間において前記切換磁石を有するロータの磁石を通る磁気抵抗は、該切換磁石を有するロータとは反対側のロータの磁石を通らないエアギャップ近傍の磁気抵抗よりも大きいことを特徴とするものである。
【００６２】
第２４の発明では、切換磁石部の磁気抵抗が、固定磁石を有するロータ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、固定磁石を有するロータでは、固定磁石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。
【００６３】
これにより、切換磁石と固定磁石とを同じ性能の磁石で構成した場合でも、磁化電流を供給したときに、切換磁石には、固定磁石よりも多くの磁束が流れることとなり、切換磁石側のロータの磁極のみを切り換えることができる。
【００６４】
第２５の発明は、第２３の発明において、
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に磁化電流を供給したときに、磁化される該ティース間において前記切換磁石を有するロータとは反対側のロータの磁石を通る磁気抵抗は、該切換磁石を有するロータとは反対側のロータの磁石を通らないエアギャップ近傍の磁気抵抗よりも大きいことを特徴とするものである。
【００６５】
第２５の発明では、固定磁石部の磁気抵抗が、固定磁石を有するロータ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。これにより、切換磁石の磁化がし易くなるとともに、固定磁石側の磁石の減磁がし難くできる。
【００６６】
第２６の発明は、第２３乃至第２５の発明のうち何れか１つにおいて、
前記切換磁石側のスロットオープンは、固定磁石側のスロットオープンよりも大きいことを特徴とするものである。
【００６７】
第２６の発明では、切換磁石側の方が、固定磁石側よりもスロットオープンが大きいので、磁極の切り換えがやり易くなる。
【００６８】
第２７の発明は、第２３乃至第２６の発明のうち何れか１つにおいて、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設されたスポーク型のインナーロータで構成され、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたＳＰＭ型のアウターロータで構成されていることを特徴とするものである。
【００６９】
第２７の発明では、インナーロータをスポーク型のロータ、アウターロータをＳＰＭ型のロータで構成している。これにより、トルクバランスが良く、安価で、着磁が安定し、インナーロータ側の磁石の減磁がし難いモータを構成することができる。なお、ＳＰＭ型のロータには、コンシクエント型のロータを含むものとする。また、スポーク型のロータには、ロータコアのステータ側面が磁石のステータ側面よりステータのティース側に配置されているロータを含むものとする。
【００７０】
第２８の発明は、第２３乃至第２６の発明のうち何れか１つにおいて、
前記第１ロータは、前記ステータの径方向内方に配設された磁石埋込型のインナーロータで構成され、
前記第２ロータは、前記ステータの径方向外方に配設されたＳＰＭ型のアウターロータで構成されていることを特徴とするものである。
【００７１】
第２８の発明では、インナーロータを磁石埋込型のロータ、アウターロータをＳＰＭ型のロータで構成している。これにより、トルクバランスが良く、安価で、着磁が安定したモータを構成することができる。なお、ＳＰＭ型のロータには、コンシクエント型のロータを含むものとする。また、磁石埋込型のロータには、セグメント形（円弧状）磁石を埋め込んだＳＰＭ型の磁石埋込ロータを含むものとする。
【００７２】
第２９の発明は、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ものである。
【００７３】
第２９の発明では、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。
【００７４】
第３０の発明は、第２９の発明において、
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ことを特徴とするものである。
【００７５】
第３０の発明では、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。
【００７６】
第３１の発明は、第２９の発明において、
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ことを特徴とするものである。
【００７７】
第３１の発明では、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。
【００７８】
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。
【００７９】
第３２の発明は、第３１の発明において、
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、該磁化動作を行うことを特徴とするものである。
【００８０】
第３２の発明では、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。
【００８１】
第３３の発明は、第２９乃至第３２の発明のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするものである。
【００８２】
第３３の発明では、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。
【００８３】
第３４の発明は、第２９乃至第３３の発明のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするものである。
【００８４】
第３４の発明では、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。
【００８５】
第３５の発明は、第３４の発明において、
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ことを特徴とするものである。
【００８６】
第３５の発明では、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。
【００８７】
第３６の発明は、第２９乃至第３５の発明のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするものである。
【００８８】
第３６の発明では、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。
【００８９】
第３７の発明は、第３６の発明において、
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ことを特徴とするものである。
【００９０】
第３７の発明では、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。
【００９１】
第３８の発明は、第３６の発明において、
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ことを特徴とするものである。
【００９２】
第３８の発明では、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。
【００９３】
第３９の発明は、第３６の発明において、
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ことを特徴とするものである。
【００９４】
第３９の発明では、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。
【００９５】
第４０の発明は、第３６の発明において、
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ことを特徴とするものである。
【００９６】
第４０の発明では、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。
【００９７】
第４１の発明は、第２９乃至第４０の発明のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするものである。
【００９８】
第４１の発明では、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。
【００９９】
第４２の発明は、第２９乃至第４１の発明のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするものである。
【０１００】
第４２の発明では、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。
【０１０１】
第４３の発明は、第２９乃至第４２の発明のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするものである。
【０１０２】
第４３の発明では、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
第４４の発明は、第２９乃至第４３の発明のうち何れか１つにおいて、
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ことを特徴とするものである。
【０１０５】
第４４の発明では、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。
【０１０６】
第４５の発明は、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の磁極を反転させて磁極数を切り換える磁極数切換部と、
前記磁極数切換部の切り換え動作を制御して、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と、該第１ロータ及び該第２ロータを異なる方向に回転させる相反回転モードとで回転動作させる制御部とを備えたことを特徴とするものである。
【０１０７】
第４５の発明では、第１ロータ及び第２ロータのうち少なくとも一方の磁極を反転させて磁極数を切り換えることで、第１ロータ及び第２ロータが同期回転モード又は相反回転モードで回転動作するように制御している。
【０１０８】
これにより、簡単な構成で、第１ロータ及び第２ロータを同期回転モードや相反回転モードで回転動作させることができる。つまり、従来のように、２つのロータを独立して回転駆動させるのにあたって複合電流を供給する必要が無いので、複合電流を供給するための複数のインバータが不要となり、インバータ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。
【０１０９】
第４６の発明は、第４５の発明において、
前記第１ロータ及び前記第２ロータの位相差を検出する位相検出部を備えたことを特徴とするものである。
【０１１０】
第４６の発明では、第１ロータ及び第２ロータの位相差を検出して、この位相差に基づいて回転動作を制御するようにしている。これにより、回転動作の安定性を高めることができる。
【０１１１】
第４７の発明は、第４６の発明において、
前記制御部は、前記相反回転モード中に、前記位相検出部で検出された位相差の大きさに基づいて、ｄ軸電流値を決定することを特徴とするものである。
【０１１２】
第４７の発明では、相反回転モード中の位相差の大きさに基づいてｄ軸電流値を決定することで、回転動作の安定性を高めることができる。
【０１１３】
第４８の発明は、第４７の発明において、
前記ｄ軸電流値ｉｄ、ｑ軸電流値ｉｑ、前記第１ロータ及び前記第２ロータの位相差Δθが、
ｉｄ＝ｉｑ・（１−ｃｏｓΔθ）／ｓｉｎΔθ
という関係を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
【０１１４】
第４８の発明では、上述した関係を満たすようにｄ軸電流値を設定することで、回転動作の安定性を高めることができる。
【０１１５】
第４９の発明は、第４６乃至第４８の発明のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな高速回転時で且つ前記同期回転モード中に、前記位相検出部で検出された位相差が所定の位相差よりも小さくなるように、該第１ロータ及び該第２ロータの回転動作を制御することを特徴とするものである。
【０１１６】
第４９の発明では、高速回転時で且つ同期回転モード中に、所定の位相差よりも小さく、より具体的には、脱調しない範囲の位相差で、第１ロータ及び第２ロータの回転動作を制御している。これにより、回転動作の安定性を確保しつつ、効率を向上させることができる。
【０１１７】
第５０の発明は、第４６乃至第４９の発明のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな高速回転時で且つ前記同期回転モード中に、該第１ロータ及び該第２ロータの回転動作のための磁束量が、高速回転時よりも回転数の小さな低速回転時よりも少なくなるように、該第１ロータ及び該第２ロータの回転動作を制御することを特徴とするものである。
【０１１８】
第５０の発明では、高速回転時で且つ同期回転モード中に、第１ロータ及び第２ロータの回転動作のための磁束量が低速回転時よりも少なくなるように、第１ロータ及び第２ロータの回転動作を制御している。具体的には、位相差を大きくすると磁束量が少なくなるので、このように制御することで、回転動作の安定性を確保しつつ、効率を向上させることができる。
【０１１９】
第５１の発明は、第４５乃至第５０の発明のうち何れか１つにおいて、
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、前記磁極数切換部の切り換え動作に基づいて磁極が反転する複数の切換磁石を有し、
前記切換磁石の位置を検出する磁石位置検出部、又は該切換磁石の位置を推定する磁石位置推定部を備えたことを特徴とするものである。
【０１２０】
第５１の発明では、磁石位置検出部によって切換磁石の位置を検出したり、磁石位置推定部によって切換磁石の位置を推定することで、着磁切り換えを安定して行うことができる。
【０１２１】
第５２の発明は、第４５乃至第５１の発明のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、回転数の異なる少なくとも２つの回転モードで、前記第１ロータ及び前記第２ロータを回転動作させることを特徴とするものである。
【０１２２】
第５２の発明では、第１ロータ及び第２ロータを、回転数の異なる少なくとも２つの回転モード、例えば、高速回転モードと低速回転モードとに切り換えて回転動作させることで、機能を向上させることができる。
【０１２３】
第５３の発明は、第５２の発明において、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな高速回転モード時には、該第１ロータ及び該第２ロータを前記同期回転モードで回転駆動させることを特徴とするものである。
【０１２４】
第５３の発明では、高速回転モード時に第１ロータ及び前記第２ロータを同期回転モードで回転駆動させることで、性能を向上させることができる。
【０１２５】
第５４の発明は、脱水槽又はドラムと、
前記脱水槽又はドラムを回転させる請求項４５乃至５３のうち何れか１つに記載のモータとを備えたことを特徴とする洗濯機である。
【０１２６】
第５４の発明では、第１ロータ及び第２ロータを同期回転モードや相反回転モードで回転動作させることが可能なモータを、縦型全自動洗濯機やドラム洗濯機に適用することで、洗浄性能を向上させることができる。
【０１２７】
第５５の発明は、第５４の発明において、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が、前記脱水槽又はドラムに連結され、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方が、前記脱水槽又はドラムを除く所定の回転軸に連結されていることを特徴とするものである。
【０１２８】
第５５の発明では、第１ロータ又は第２ロータの一方が脱水槽やドラム洗濯機のドラムに、他方が脱水槽やドラムを除く回転軸に連結されているので、複数の回転モードを組み合わせて洗浄性能を向上させることができる。
【０１２９】
第５６の発明は、第５４又は第５５の発明において、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が前記脱水槽に連結され、
前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方がパルセータに連結されていることを特徴とするものである。
【０１３０】
第５６の発明では、第１ロータ又は第２ロータの一方が脱水槽に、他方がパルセータに連結されているので、複数の回転モードを組み合わせて洗浄性能を向上させることができる。
【０１３１】
第５７の発明は、第５４乃至第５６の発明のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータの回転数が所定の回転数よりも大きな脱水モード時には、該第１ロータ及び該第２ロータを前記同期回転モードで回転駆動させることを特徴とするものである。
【０１３２】
第５７の発明では、脱水モード時に、第１ロータ及び第２ロータ同期回転モードで回転駆動させることで、性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０１３３】
本発明によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本実施形態１に係る洗濯機の概略斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における概略断面図である。
【図３】モータの組み付け構造を示す概略縦断面図である。
【図４】インバータの構成を示す回路図である。
【図５】モータの構成を示す平面断面図であり、アウターロータの磁極数が３２極の状態を示す。
【図６】磁束の移動経路を示す平面断面図である。
【図７】モータの構成を示す平面断面図であり、アウターロータの磁極数が１６極の状態を示す。
【図８】磁束の移動経路を示す平面断面図である。
【図９】固定磁石と切換磁石に保磁力が異なる磁石を使った場合のＢ−Ｈ曲線を示す図である。
【図１０】アウターロータの磁極数が３２極のときの回転モードを説明する図である。
【図１１】アウターロータの磁極数が１６極のときの回転モードを説明する図である。
【図１２】アウターロータとインナーロータとの位相差を説明する図である。
【図１３】ｄ軸電流とｑ軸電流の関係を示す図である。
【図１４】位相差を小さくするためのｄ軸電流とｑ軸電流との関係を示す図である。
【図１５】位相差と誘起電圧、消費電力の関係を示すグラフ図である。
【図１６】脱調を予測するためのグラフ図である。
【図１７】本実施形態２に係るモータの構成を示す平面断面図であり、アウターロータの磁極数が３２極の状態を示す。
【図１８】モータの構成を示す平面断面図であり、アウターロータの磁極数が１６極の状態を示す。
【図１９】複数回に分けて磁化動作を行う手順を説明する平面断面図である。
【図２０】複数回に分けて磁化動作を行う手順を説明する平面断面図である。
【図２１】複数回に分けて磁化動作を行う手順を説明する平面断面図である。
【図２２】複数回に分けて磁化動作を行う手順を説明する平面断面図である。
【図２３】複数回に分けて磁化動作を行う手順を説明する平面断面図である。
【図２４】複数回に分けて磁化動作を行う手順を説明する平面断面図である。
【図２５】通電位相を切り換えないときの切換磁石とティースとの位置関係を説明する図である。
【図２６】通電位相を切り換えるときの切換磁石とティースとの位置関係を説明する図である。
【図２７】切換磁石及び固定磁石に対する磁気センサの配置を説明する図である。
【図２８】磁気センサで切換磁石を検出したときの図である。
【図２９】切換磁石及び固定磁石に対する磁気センサの配置を説明する図である。
【図３０】磁気センサで固定磁石の異極部分を検出したときの図である。
【図３１】本実施形態３に係るモータの構成を示す平面断面図である。
【図３２】本実施形態４に係るモータの構成を示す平面断面図である。
【図３３】本実施形態５に係るモータの構成を示す平面断面図である。
【図３４】ティースの先端部に溝部が形成された状態の平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１３５】
以下、本発明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。
【０１３６】
《実施形態１》
（洗濯機の全体構成）
図１に、本実施形態の洗濯機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。
【０１３７】
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、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、モータ１２が工夫されていて、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ため、モータ１２については別途詳細に説明する。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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）。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。
【０１４０】
制御装置１５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、ユーザの指示に従って、制御プログラムが洗濯や濯ぎ、脱水の処理を実行する。例えば、洗いや濯ぎの処理では、モータ１２が、パルセータ１３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。脱水処理では、モータ１２が、脱水槽１１を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。
【０１４１】
（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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。なお、詳しくは後述するが、アウターマグネット２４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。
【０１４７】
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からなる複数のインナーマグネット３４とを有している。
【０１４８】
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り、３２個のインナーマグネット３４が、周方向に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に取り付け固定されている。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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
ティース６１は、縦断面がＩ形状を有する薄板状の鉄部材であり、各々が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の内周側及び外周側の側端部は、その両隅から周方向に鍔状に張り出している。
【０１５３】
ここで、隣接するティース６１間におけるアウターロータ２０側のスロットオープンは、インナーロータ３０側のスロットオープンよりも大きくなっている。このように、切換磁石２５を有するアウターロータ２０側のスロットオープンを大きくすることで、磁極の切り換えがやり易くなる。
【０１５４】
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、所定の順序及び構成で連続して巻回することにより、ティース６１毎にコイル６３が形成されている。コイル６３が形成された一群のティース６１は、各径側端面だけを露出させた状態で、モールド成形によって熱硬化性樹脂に埋設されており、絶縁された状態で一定の配置に固定されている。
【０１５５】
ティース６１のインナーロータ３０側の端部は、ロータコア３３と僅かな隙間を隔てて対向し、ティース６１のアウターロータ２０側の端部は、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。
【０１５６】
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寄りの位置に配設されており、インナーロータ３０の位置を把握するためのものである。
【０１５７】
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。このモータ１２では、ステータ６０のコイル６３に通電されたとき、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。
【０１５８】
このように、ステータ６０をアウターロータ２０とインナーロータ３０とで共用して、１つのインバータ１８によって、アウターロータ２０とインナーロータ３０を複数の回転モードで回転駆動させることができる。
【０１５９】
（磁極数の切り換え動作）
図５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。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。ここで、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。また、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。
【０１６０】
ここで、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良い。
【０１６１】
本実施形態では、ステータ６０の極数Ｓｔが２４極、インナーロータ３０の極数が３２極、アウターロータ２０の最多の極数が３２極となるように構成され、その比率は、Ｓｔ：ｍ＝３：４となっている。ここで、アウターロータ２０は、着磁によって極数を切り換えることにより、３２極又は１６極に切り換え可能となっている。
【０１６２】
図５に示す状態では、アウターマグネット２４は、周方向に間隔をあけてティース６１側のアウターマグネット２４の表面がＳ極となるように配置されている。アウターマグネット２４をこのような配置とすることで、隣接するＳ極のアウターマグネット２４の間におけるアウターロータ２０のロータヨーク２２がＮ極となり、アウターロータ２０の磁極数が３２極となる。ここで、ロータヨーク２２のＮ極の部分に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。
【０１６３】
図６に示すように、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を介してインナーロータ３０側を通り、異なるティース６１を介してアウターマグネット２４のＳ極へ入り、ロータヨーク２２を通ってロータヨーク２２のＮ極へ戻る。
【０１６４】
ここで、アウターロータ２０の磁極数が３２極の場合には、アウターロータ２０のＮ極のロータヨーク２２とティース６１との隙間であるエアギャップが大きいため、誘起電圧が小さくなる。そのため、高速且つ低トルクが必要とされる脱水時には、アウターロータ２０の磁極数を３２極とするのがよい。
【０１６５】
一方、コイル６３に磁化電流を供給して、アウターマグネット２４の一部の磁極を反転させ、図７に示すように、周方向に間隔をあけてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように切り換えると、アウターロータ２０の磁極数が１６極となる。
【０１６６】
図８に示すように、アウターマグネット２４のＮ極から出た磁束は、ティース６１を介してインナーロータ３０側を通り、異なるティース６１を介してアウターマグネットのＳ極へ入り、ロータヨーク２２を通ってアウターマグネット２４のＮ極へ戻る。
【０１６７】
ここで、アウターロータ２０の磁極数が１６極の場合には、Ｎ極のアウターマグネット２４とティース６１との隙間であるエアギャップが、３２極の場合に比べて小さいため、誘起電圧が大きくなる。そのため、低速且つ高トルクが必要とされる洗濯時には、アウターロータ２０の磁極数を１６極とするのがよい。
【０１６８】
次に、図５を用いて、アウターマグネット２４の磁極を３２極から１６極へ切り換える方法について説明する。図５は３２極であるが、下から１番目の磁石の磁極をＳ極からＮ極に切り換えることにより１６極にすることができる。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５の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に磁化電流を流す。それにより、下から１番目のアウターマグネット２４の磁極をＳ極からＮ極へ反転させることができる。
【０１６９】
次に、図７を用いて、アウターマグネット２４の磁極を１６極から３２極へ切り換える方法について説明する。図７は１６極であるが、下から１番目の磁石の磁極をＮ極からＳ極に切り換えることにより３２極にすることができる。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７の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に磁化電流を流す。それにより、下から１番目のアウターマグネット２４の磁極をＮ極からＳ極へ反転させることができる。
【０１７０】
なお、図７に示すアウターマグネット２４の配置の場合、下から１番目のアウターマグネット２４の一部に前の極が残る場合があるが、必要な場合には、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、複数回の磁化を行うことにより完全に磁化を反転することは可能である。このような複数回の磁化を行う手順については、アウターロータ２０をＳＰＭ型のロータで構成した後述する実施形態２において説明する。
【０１７１】
ここで、磁化されるティース６１間においてアウターマグネット２４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、インナーマグネット３４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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
図９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。
【０１７６】
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、脱水時のような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、洗いや濯ぎなどの洗濯時のような低速回転で高トルクの場合は、高すぎない方が一般的にインバータ１８の効率が良い。
【０１７７】
そこで、本実施形態では、磁化時及び脱水時には、磁化と同じ電圧をインバータ１８へ供給する一方、洗濯時には、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。
【０１７８】
（回転モードについて）
ここで、コイル６３に磁化電流を供給して切換磁石２５の磁極を反転させる磁極数の切り換え動作は、制御装置１５によって制御される。つまり、制御装置１５の制御指令に基づいて、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駆動させるようにしている。
【０１７９】
図１０は、３相モータの回転中の電気角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り、アウターロータ２０及びインナーロータ３０が回転する原理を模式的に示している。
【０１８０】
図１０では、アウターロータ２０及びインナーロータ３０は、同極数の３２極であり、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。
【０１８１】
図１０に示す第１のステップでは、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。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。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。
【０１８２】
第１のステップでは、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１０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。
【０１８３】
第２のステップでは、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。
【０１８４】
第３のステップでは、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。
【０１８５】
第４のステップでは、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。
【０１８６】
第５のステップでは、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。
【０１８７】
第６のステップでは、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。
【０１８８】
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。本実施形態では、この回転モードを同期回転モードと呼ぶ。なお、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、図１０に示す例では、位相のずれは無いものとして説明している。
【０１８９】
なお、本実施形態では、ステータ６０のインナーロータ３０側に設けた位置センサ６４によってインナーロータ３０の位置を把握して３相電流を流すようにしているが、この形態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良い。また、エンコーダなど、その他の方法を用いて３相電流を流すようにしてもよい。
【０１９０】
次に、アウターロータ２０の磁極数を切り換えた場合の回転モードについて、図１１を用いて説明する。図１１に示すように、アウターロータ２０は、１６極であり、インナーロータ３０は、３２極である。
【０１９１】
図１１に示す第１のステップでは、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。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。
【０１９２】
第１のステップでは、インナーロータ３０は、図１１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１１の左方向に回転する力をトルクとして受ける。
【０１９３】
第２のステップでは、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。
【０１９４】
第３のステップでは、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。
【０１９５】
第４のステップでは、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。
【０１９６】
第５のステップでは、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。
【０１９７】
第６のステップでは、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。
【０１９８】
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。本実施形態では、この回転モードを相反回転モードと呼ぶ。
【０１９９】
なお、回転モードとしては、本実施形態以外に磁極数の組合せにより同期回転モード、相反回転モードの異なる回転比率や同じ回転比率を構成することができる。このように、同期回転モードや相反回転モードは、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。
【０２００】
ここで、図１１には、具体的に記載していないが、例えば、センサレス方式、位置センサ、エンコーダ、などの方法により、適宜、アウターロータ２０、インナーロータ３０、及びステータ６０の位置関係の情報を得ることができ、アウターマグネット２４、インナーマグネット３４、及びコイル６３の位置関係に基づいて、位相差Δθが制御装置１５にて演算される。
【０２０１】
図１２に示す例では、アウターロータ２０のＮ極のアウターマグネット２４と、インナーロータ３０のＳ極のインナーマグネット３４との位相差をΔθとする。
【０２０２】
以下、アウターロータ２０及びインナーロータ３０を相反回転モードで回転させている途中で、互いに位相がずれて位相差が生じた場合の制御について説明する。
【０２０３】
本実施形態では、インナーロータ３０側の回転駆動をメインに制御して、アウターロータ２０側の回転駆動は、インナーロータ３０側の制御に追従させている。ここで、アウターロータ２０とインナーロータ３０との間に位相差Δθが生じると、非制御側であるアウターロータ２０のトルクが減少してしまう。なお、このときのアウターロータ２０側のｑ軸電流値iq(Outer)は、iq(Outer)＝iq*・cosΔθである（図１３参照）。
【０２０４】
そこで、図１４に示すように、位相差Δθの大きさに基づいて、インナーロータ３０側のｄ軸電流値id(Inner)を決定して、コイル６３に印加するようにしている。具体的に、インナーロータ３０側のｄ軸電流値id(Inner)は、ｑ軸電流値iq(Inner)、アウターロータ２０とインナーロータ３０との位相差Δθを用いて、（１）式のように決定される。
【０２０５】
id(Inner)＝iq(Inner)・(１−cosΔθ)／sinΔθ  ・・・（１）
そして、コイル６３にｄ軸電流値id(Inner)を印加すると、位相差Δθが発生したときに、インナーロータ３０側のｑ軸電流値iq(Outer)が増加することとなる。具体的に、インナーロータ３０側のｑ軸電流値iq(Outer)は、（２）式のように決定される。
【０２０６】
iq(Outer)＝iq*・cosΔθ＋id*・sinΔθ  ・・・（２）
つまり、アウターロータ２０側のｑ軸電流値iq(Outer)は、id*・sinΔθだけ増加することとなり、その増加分によって、アウターロータ２０が加速するので、位相差Δθを小さくすることができる。
【０２０７】
これにより、アウターロータ２０及びインナーロータ３０の脱調耐力が増加して、相反回転モードであっても安定して回転させることができる。
【０２０８】
次に、アウターロータ２０及びインナーロータ３０を、所定の回転数よりも大きな高速回転モードである脱水モードで運転する場合について説明する。脱水モード時には、アウターロータ２０及びインナーロータ３０は、同期回転モードで回転駆動される。
【０２０９】
図１５は、位相差と誘起電圧、消費電力の関係を示すグラフ図である。図１５に示すように、位相差Δθが０°の近傍では、消費電力が最大となっている。一方、位相差Δθが１８０°の近傍では、消費電力が最小となっているが、位相差Δθが１８０°を越えると、脱調してしまう。そのため、位相差Δθが１８０°よりも小さくなるように制御する必要がある。
【０２１０】
ここで、脱調を回避しつつ安定して動作させることと、消費電力を低く抑えることとの両立を狙うためには、図１５に示すように、９０〜１８０°の間で位相差Δθが収まるように制御するのが好ましい。そして、種々の実験の結果より、位相差Δθを１５０°近傍に設定することが最も効果的であることが分かった。そのため、脱水モード時には、アウターロータ２０とインナーロータ３０との位相差Δθを、１５０±１０［°］に設定するのが好ましい。
【０２１１】
次に、アウターロータ２０及びインナーロータ３０を同期回転モードで運転する場合について説明する。同期回転モードでは、アウターロータ２０又はインナーロータ３０の一方の磁極が、他方に対して一定の位相だけ遅れた状態で同期して回転することとなる。そこで、アウターロータ２０及びインナーロータ３０の回転動作のための磁束量が、低速回転時よりも少なくなるように、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ようにしている。具体的には、位相差を大きくすると磁束量が少なくなるので、遅れ位相をこのように適切に制御することにより、互いに脱調することがなく、アウターロータ２０側及びインナーロータ３０側のエアギャップの磁束密度を低減することができる。
【０２１２】
これにより、コイル６３に発生する誘起電圧を抑えて、特に、高速回転での効率向上を図ったり、高速回転であっても低い電圧で駆動が可能となる。
【０２１３】
次に、外部から大きな負荷が外乱としてアウターロータ２０やインナーロータ３０に加わった時の脱調検出方法について説明する。前述のように脱調しないように制御するが、予定しない大きな負荷が加わった時には脱調する可能性がある。脱調する時、大きな回転変動に伴い、音や振動が発生するため、それを予測して脱調前にモータを停止動作に入るようにすることで、それらを低減することができる。
【０２１４】
以下、脱調を予測する具体的な方法について説明する。図１６に示すように、脱調現象に近づくと、脱調する前にモータ１２の回転スピードが変化することが発明者の試験により確認されている。
【０２１５】
具体的に、速度指令に基づく必要な回転スピードと実際の回転スピードを比較することにより変動量を検出することができる。変動量が低い時点ではまだ脱調することはなく、インナーロータ３０とアウターロータ２０は同期追従して回転しているが、一定の変動量を超えると脱調する。このため、この変動量が一定の値になった時にモータ１２への通電を停止することで、脱調時に発生する大きな電磁トルク変動を事前にＯＦＦすることができる。
【０２１６】
（本実施形態の効果）
以上のように、本実施形態に係るモータ１２によれば、簡単な構成で、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。つまり、従来のように、２つのロータを独立して回転駆動させるのにあたって複合電流を供給する必要が無いので、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。
【０２１７】
そして、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。
【０２１８】
また、このモータ１２を洗濯機１に搭載した場合には、必要最小限の運転モード、例えば、同期回転モードや相反回転モードに対応することができ、安価なシステム構成とすることができる。
【０２１９】
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。
【０２２０】
《実施形態２》
図１７は、本実施形態２に係るモータの構成を示す平面断面図である。以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【０２２１】
図１７に示すように、インナーロータ３０は、スポーク型のロータであり、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に取り付け固定されている。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。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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
ここで、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、図１７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。
【０２２４】
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１８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。
【０２２５】
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１７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。
【０２２６】
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１８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。
【０２２７】
なお、インナーマグネット３４及びアウターマグネット２４の数は、一例であり、特にこの形態に限定するものではない。
【０２２８】
以下、切換磁石２５を複数回に分けて磁化する手順について、図１９〜図２４を用いて説明する。以下では、アウターロータ２０の磁極数を３２極から１６極に変化させる場合について説明する。なお、アウターロータ２０の磁極数を１６極から３２極に変化させる場合については、以下の手順を同様な考え方の方法で逆に行えばよいため、説明を省略する。
【０２２９】
図１９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１９の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に電流を流す。ここでは、アウターロータ２０を図１９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１９に示す位置で停止する。
【０２３０】
次に、図２０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２０の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に磁化電流を流す。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程度の着磁のための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には、図２０に示すように、逆の磁極が部分的に着磁される。
【０２３１】
次に、図２１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２１の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に電流を流す。ここでは、アウターロータ２０を図２１の位置に固定する程度の磁界が発生するように、５Ａ程度の電流を流すようにする。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２１に示す位置で停止する。
【０２３２】
次に、図２２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２２の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に磁化電流を流す。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程度の着磁のための電流を流すようにする。このとき、下から２番目の切換磁石２５は、ティース６１との対向面積部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。
【０２３３】
次に、図２３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２３の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に電流を流す。ここでは、アウターロータ２０を図２３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２３に示す位置で停止する。
【０２３４】
次に、図２４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２４の矢印で示す方向に磁界が流れるように、コイル６３に磁化電流を流す。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程度の着磁のための電流を流すようにする。このとき、下から１番目の切換磁石２５は、ティース６１との対向面積部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。
【０２３５】
なお、本実施形態では、アウターロータ２０の回転停止中に磁化動作を行うようにしたが、例えば、低速回転中に磁化動作を行うようにしてもよい。この場合には、磁化動作を開始する前のアウターロータ２０の回転停止中に、少なくとも１回以上、磁化動作を行った後で、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、磁化動作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、図２０等の位置にきたときに、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、磁化動作を行うのが好ましい。
【０２３６】
なお、アウターロータ２０の位置を決めるためには、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。また、低速回転中であれば、停止状態に比べて、アウターロータ２０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。また、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。
【０２３７】
なお、停止状態での着磁を最初の１回目のみとして説明したが、１回目、２回目の着磁を停止状態、それ以降を回転しながら着磁して磁極を切り換えていく等も可能である。また、着磁回数はこれに限定するものではなく、さらに磁極切換の磁化を行い、より精度が上がるように繰り返し磁化することもできる。
【０２３８】
ところで、アウターロータ２０の回転中に磁化動作を行う際には、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。具体的に、図２５に示すように、Ｕ相のティースのみで着磁する際に、着磁電流パルス時間に比較して、アウターロータ２０の回転が速いと、切換磁石２５と磁化動作を行うティース６１がずれてしまい、適正な着磁ができないことがある。そこで、アウターロータ２０の回転スピード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。
【０２３９】
そこで、本実施形態では、図２６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、磁化動作を行うティース６１を切り換えるようにしている。これにより、切換磁石２５を適正に逆の磁極に切り換えることができる。
【０２４０】
このように、切換磁石２５を有するアウターロータ２０の着磁を行う際に、磁化電流の通電中は、アウターロータ２０の移動に合わせて磁化するティース６１のコイル６３への通電位相を変化させて磁化することにより、適正な着磁が可能となる。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、磁石移動量を加算することにより行う。
【０２４１】
ここで、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電流ピークになるように調整するパラメータである。
【０２４２】
ところで、切換磁石２５の磁極を反転させてアウターロータ２０の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、本実施形態では、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。
【０２４３】
図２７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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
図２７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２８に示すように、磁気センサ６５が切換磁石２５に対向して、図２７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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
なお、図２７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。
【０２４８】
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２９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３０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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
《実施形態３》
図３１は、本実施形態３に係るモータの構成を示す平面断面図である。図３１に示すように、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。
【０２５１】
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、実施形態２と同様であるため、説明を省略する。
【０２５２】
《実施形態４》
図３２は、本実施形態４に係るモータの構成を示す平面断面図である。図３２に示すように、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。
【０２５３】
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１と同様であるため、説明を省略する。
【０２５４】
《実施形態５》
図３３は、本実施形態５に係るモータの構成を示す平面断面図である。図３３に示すように、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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
具体的に、図３４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。
【０２６０】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【０２６１】
本実施形態では、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。
【０２６２】
また、本実施形態では、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良い。
【０２６３】
また、本実施形態では、図１０及び図１１に示す６つのステップの状態に基づいて、アウターロータ２０及びインナーロータ３０が同期回転モードや相反回転モードで回転駆動する原理について説明したが、これに限定するものではない。例えば、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。
【０２６４】
また、本実施形態では、ステータ６０の極数が２４極、インナーロータ３０の極数が３２極で、アウターロータ２０の極数が３２極と１６極との間で切り換え可能な構成について説明したが、これ以外の組み合わせであっても、同様な回転モードや、回転数の異なる回転モードを構成することが可能である。すなわち、インナーロータ３０側の磁極数を２Ｎ（Ｎは偶数）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。
【０２６５】
また、本実施形態では、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。
【０２６６】
また、本実施形態では、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。例えば、インナーロータ３０側の磁極数を２Ｎ（Ｎは偶数）として、インナーロータ３０側の磁極を２ＮとＮの間で切り換えるようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【０２６７】
以上説明したように、本発明は、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という実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【０２６８】
１    洗濯機
１１    脱水槽
１２    モータ
１３    パルセータ
１５    制御装置（制御部、位相検出部、磁石位置推定部）
１８    インバータ
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、磁石位置検出部）
６５    磁気センサ（磁石判別部）
６７    幅細部
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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