(57)【要約】【課題】高トルクかつ低騒音であり、生産性が良い磁石モータおよび磁石モータを備えた洗濯機を提供する。【解決手段】本発明の磁石モータは、固定子１２と回転子３１とを備え、固定子１２は複数の電機子巻線１１が巻挿されるスロット１２４とティース１３を有し、回転子３１は、その回転軸方向から見て一方の面がすべてＮ極、その反対の他方の面がすべてＳ極となるように着磁した磁石２１と、ティース部２３２とコアバック部２３１、２４２とをもつリング状のロータコア２２とを有し、コアバック部２３１、２４２は、回転軸方向から見て外周面が凹凸形状２４１が形成され、凹凸形状２４１の径方向深さＤと回転軸方向高さＨはティース部２３２の厚みＴより大きく、かつ凹凸形状における凸部２４１の回転軸方向の延長線上にティース部２３２が配置されている。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とを備え、
前記固定子は、複数の電機子巻線が巻挿されるスロットとティースを有し、
前記回転子は、
その回転軸方向から見て一方の面がすべてＮ極、その反対の他方の面がすべてＳ極となるように着磁した磁石を有するとともに、ティース部とコアバック部とをもつリング状のロータコアを有し、
前記コアバック部は、前記回転軸方向から見て外周面が凹凸形状に形成され、
前記凹凸形状の径方向深さと前記回転軸方向の高さは、前記ティース部の厚みより大きく、かつ前記凹凸形状における凸部の前記回転軸方向の延長線上に前記ティース部が配置されている
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項２】
請求項１記載の磁石モータにおいて、
前記ティース部の厚みは先端部から付根部まで略一定である
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項３】
請求項１記載の磁石モータにおいて、
前記ロータコアは、
第１環状部と該第１環状部と厚みが略同一のティース部とを有する第１ヨークと、
第２環状部と該第２環状部の外周面に設けられる前記凹凸形状とを有する第２ヨークとを備えている
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項４】
請求項１に記載の磁石モータにおいて、
前記ロータコアの前記ティース部の周方向の幅と、
前記コアバック部を前記回転軸方向から見て外周面における前記凹凸形状の凸部の周方向の幅とが異なる
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項５】
請求項１に記載の磁石モータにおいて、
前記ロータコアは、前記ティース部の形状がラジアル方向から見て、波型、３角形、４角形、５角形、多角形、または曲線を含む形状の繰り返しである
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項６】
請求項１に記載の磁石モータにおいて、
前記ロータコアは、前記ティース部が互いに１／２ピッチずれている
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項７】
請求項１に記載の磁石モータにおいて、
前記ロータコアは前記ティース部が磁石のラジアル方向に伸びており、かつ前記ティース部の長さは前記磁石の厚さより短い
ことを特徴とする磁石モータ
【請求項８】
請求項１に記載の磁石モータにおいて、
前記磁石は、その厚みよりもその径の幅が大きい
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項９】
請求項１に記載の磁石モータにおいて、
前記磁石は、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石である
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項１０】
請求項１に記載の磁石モータにおいて、
前記固定子の前記ティースが前記回転子の側に凸状の非同心形状とし、該非同心形状の周方向にべべリングが施されている
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項１１】
固定子と回転子とを備え、
前記固定子は、複数の電機子巻線が巻挿されるスロットとティースを有し、
前記回転子は、
その回転軸方向から見て一方の面がすべてＮ極、その反対の他方の面がすべてＳ極となるように着磁した磁石を有するとともに、ティース部とコアバック部とをもつリング状のロータコアを有し、
前記コアバック部は、前記回転軸方向から見て外周面が凹凸形状に形成され、
前記凹凸形状における凸部の前記回転軸方向の延長線上に前記ティース部が配置されている
ことを特徴とする磁石モータ。
【請求項１２】
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、
請求項１から請求項１１のうちの何れか一項に記載の磁石モータとを
備えている
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、磁石モータおよび磁石モータを備えた洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に洗濯機には、洗濯物の大容量化、低騒音化と低コスト化が要求されている。騒音に関しては洗濯機本体の音の他に、モータの運転音（以下、モータ音と称す）がある。モータ音はモータの回転力に起因する電磁加振力が原因である。そこで、モータ音の対策には、電磁力の変動によるトルク脈動を低減することが有効である。
【０００３】
特許文献1には、上述の要求に応えるべく洗濯機用モータの高トルク化、低騒音化技術が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、部品点数が少なく効率の良い電動車輪用駆動装置として、軟磁性体で成型された部材で、単極の磁極を備える磁石を表裏から挟む技術が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、所謂クローポール型の固定子鉄心に、磁性粉を圧縮成型した部材（圧粉磁心）を用いる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３１０３７号公報
【特許文献２】特開２０１３−９５４１号公報
【特許文献３】特開２００７−２０９１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の技術では、洗濯機用モータを多極化（５６極４２スロット）し、予め成形した５６個の複雑な形状のコアと５６個の磁石を組み合わせて樹脂モールドし、高トルク、低騒音となるモータ技術が記載されている。しかし、洗濯機に要求される生産性とコストに関する記載がない。つまり、回転子を製造するのに多数の磁石をロータコアに勘合する製造法は、如何に低コストのフェライト磁石を用いて材料費を下げても、加工費が増加し、高コストのモータとなる。
【０００８】
特許文献２に記載の技術では、単に部品点数を削減したに過ぎず、モータ特性に関する言及が一切ない。洗濯機に要求されるモータは、高トルク化と、騒音を抑えるための低コギングトルク化などが必須である。しかし、単に部品を削減したのでは、高トルク化と、低コギングトルク化を満足できない。
また、磁石の厚み相当分に固定子は存在しない。つまり、モータの厚み方向に磁石の厚み相当の磁気回路に影響しない不要部（デットスペース）が存在する。よって、小型化も必要な洗濯機用モータへの転用は困難である。
【０００９】
特許文献３に記載の技術は、φ６０ｍｍ、トルク４Ｎ・ｍの小型モータに圧粉磁心を用いてティース形状を工夫した事例であるが、その製造可能範囲は限定的である。何故ならば、磁性粉の流動性、成形性の悪さより、コア形状の径や厚み、ティース形状の高さや幅に制約がある。例えば、ティース形状は先端ほど薄く、  細くなるようにしか加工できない。
【００１０】
洗濯容量１２ｋｇのドラム式洗濯乾燥機の場合、モータトルクは４０Ｎ・ｍ程度必要であり、要求トルクが１０倍大きいため、特許文献３の技術は流用できない。そもそも、電磁鋼板や冷延鋼板に比べ、飽和磁束密度の低い圧粉磁心を用いたのでは、高磁束が必要となる高トルク化は難しい。さらに、圧粉磁心の成型には、専用の金型と大型プレス機が必要であり、洗濯機をはじめとする大量製品に適用するには莫大な設備投資が必要となり、経済性に難がある。
【００１１】
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、高トルクかつ低騒音であり、生産性が良い磁石モータおよび磁石モータを備えた洗濯機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、第１の本発明の磁石モータは、固定子と回転子とを備え、前記固定子は、複数の電機子巻線が巻挿されるスロットとティースを有し、前記回転子は、その回転軸方向から見て一方の面がすべてＮ極、その反対の他方の面がすべてＳ極となるように着磁した磁石を有するとともに、ティース部とコアバック部とをもつリング状のロータコアを有し、前記コアバック部は、前記回転軸方向から見て外周面が凹凸形状が形成され、前記凹凸形状の径方向深さと前記回転軸方向高さは前記ティース部の厚みより大きく、かつ前記凹凸形状における凸部の前記回転軸方向の延長線上に前記ティース部が配置されている。
【００１３】
第２の本発明の磁石モータは、固定子と回転子とを備え、前記固定子は、複数の電機子巻線が巻挿されるスロットとティースを有し、前記回転子は、その回転軸方向から見て一方の面がすべてＮ極、その反対の他方の面がすべてＳ極となるように着磁した磁石を有するとともに、ティース部とコアバック部とをもつリング状のロータコアを有し、前記コアバック部には、前記回転軸方向から見て外周面が凹凸形状が形成され、前記凹凸形状における凸部の前記回転軸方向の延長線上に前記ティース部が配置されている。
【００１４】
第３の本発明の洗濯機は、衣類を収容する洗濯槽と、前記洗濯層を内包する外槽と、前記洗濯槽を回転させる駆動機構と、第１または第２の本発明の磁石モータとを備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高トルクかつ低騒音であり、生産性が良い磁石モータおよび磁石モータを備えた洗濯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】磁石モータの磁気回路を構成する主要部品の斜視図。
【図２Ａ】回転子の構造を示す分解斜視図。
【図２Ｂ】図２ＡのＩ部拡大図。
【図３Ａ】第１ヨークの材料を示す斜視図。
【図３Ｂ】製作した第１ヨークを示す斜視図。
【図４Ａ】第２ヨークの材料を示す斜視図。
【図４Ｂ】製作した第２ヨークを示す斜視図。
【図５Ａ】回転子の構成を示す分解斜視図。
【図５Ｂ】回転子の凸部とティースの厚みを示す図。
【図６Ａ】比較例の第１ヨークの環状部とティースの磁束の流れを示す断面図。
【図６Ｂ】第１実施形態の第１ヨークの環状部とティースおよび第２ヨークの凸部における磁束の流れを示す断面図。
【図７Ａ】固定子から見た回転子の磁極の配置図。
【図７Ｂ】図７ＡのII部拡大図。
【図８】磁石モータの径方向断面図。
【図９Ａ】図８のIII部拡大図。
【図９Ｂ】比較例の固定子のティース部の内周面を非同心形状にしない場合を示す図。
【図１０】磁石モータを備える洗濯機の斜視図。
【図１１】磁石モータを備える洗濯機の縦断面図。
【図１２Ａ】第２実施形態の固定子から見た回転子の磁極の斜視図。
【図１２Ｂ】第２実施形態の固定子から見た回転子の磁極の側面図。
【図１３Ａ】第３実施形態の回転子の構成を示す斜視図。
【図１３Ｂ】図１３ＡのIV拡大図。
【図１４】第１・第２・第３実施形態の磁石モータのトルク波形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明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。
本発明は、磁石モータに係わり、これを用いた洗濯機に関する。
以下の各実施形態では、一例として、磁石モータ１（図１参照）によって洗濯機Ｗ（図１０参照）を運転する構成について説明する。
【００１８】
≪第１実施形態≫
図１は、磁石モータ１の磁気回路を構成する主要部品の斜視図である。
なお、図１に示すように、Ｚ軸をモータの回転軸として、ＸＹＺ軸を定める。
磁石モータ１は、固定子１２と回転子３１とを備えている。
【００１９】
固定子１２は、磁界を形成するための複数の電機子巻線１１を備えている。回転子３１は、磁石２１と磁石２１による磁気回路を形成するロータコア２２とを有している。
磁石モータ１は、固定子１２と、回転子３１との間のＮ極とＳ極との磁気的な吸引力と、ＮＮまたはＳＳの同極の反発力によって、回転子３１がＺ軸方向周りに回転運動する。なお、図１はシャフトやベアリングをはじめとする回転支持機構を省略して示し、回転子３１と固定子１２とを分解した状態を示す。
【００２０】
固定子１２は、プレス成形した電磁鋼板を軸方向に積層し固定してコア１０を形成し、コア１０のスロット部１２４（図８参照）に電機子巻線１１が巻挿されている。固定子１２の細い長い形状のティース１３が複数回転子３１に対向して形成されている。
なお、図１中に記載した“Ｎ”、“Ｓ”の記号はロータコア２２の磁極を示す。
【００２１】
＜回転子３１＞
図２Ａは、回転子３１の構造を示す分解斜視図である。図２Ｂは、図２ＡのＩ部拡大図である。
回転子３１は、磁石２１と、磁石２１を挟む一対のロータコア２２とを有している。磁石２１は扁平の円環状の形状を有しており、Ｚ軸方向に見て、一方の面がすべてＮ極、その反対の他方の面がすべてＳ極となっている。図２ＡではＺ軸正方向（図２Ａの上方向）がＮ極、負方向（図２Ａの下方向）がＳ極となっている。
【００２２】
磁石２１は例えば外径２０５ｍｍ、内径１８０ｍｍ、厚み９ｍｍのドーナツ状の形状（環形状）を有している。磁石２１として、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石を用いることが望ましいが特に限定されるものではない。
磁石２１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。前記した原料のうち、希土類元素はサマリウムである。サマリウムは、従来のネオジム磁石で用いる希土類元素のネオジムの約１／５の値段である。
【００２３】
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る。前記した原料のうち、希土類元素はネオジムおよびジスプロシウムである。したがって、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石は、希土類元素（サマリウム）の割合が従来のネオジム磁石よりも小さい。詳細には、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石の希土類元素のサマリウムが約２４％に対し、従来のネオジム磁石の希土類元素は約３３％（ネオジム：約２８％、ジスプロシウム：約５％）である。
そのため、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石の磁石２１は、市場動向の影響を受けにくく、生産性の向上に繋がるという利点がある。
【００２４】
さらに、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石は、従来のネオジム磁石やフェライト磁石の焼結磁石とは異なり、樹脂に練り込んで金型成形で簡単に所望の形状に成形可能である。そのため、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石はプラスチックのように型成形できるので作り易い。また、金型成形の際に原料の無駄な部分が残っても再利用できるため原料ロスが少ない。これに対し、従来のネオジム磁石やフェライト磁石は高圧で押し固めて仮成形後、高温で焼結する。焼結収縮するので最後に切削などにより目的の形状に加工するので製作に手間がかかる。また、切削により原料ロスが発生するが焼結しているので、そのまま再利用は出来ず、再粉砕などの工程を必要とする。したがってサマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石の磁石２１は、従来よりも低コストで磁石の加工精度を向上させ、寸法のばらつきを小さくできる。
【００２５】
本実施形態の回転子３１の磁気エネルギーは、図２Ａに示す磁石２１のドーナツ形状のＺ軸方向の上下面より出入りする。具体的には、磁石２１のＮ極（図２Ａ参照）から磁束が出て、その磁束が磁石２１近くを通ってＳ極（図２Ａ参照）に入る。
【００２６】
よって、同一磁石量で有効磁極面積を大きくするには、磁石モータ１のトルクを大きくできることも考慮し、扁平モータのほうが好ましい。また、洗濯機Ｗ（図１１参照）の奥行き寸法Ｌ１を短くできる点からも、磁石モータ１は扁平モータが望ましい。
以上より、磁石２１は厚み寸法よりも径方向の寸法が大きなモータが望ましい。これにより、奥行き寸法が短く、高トルクの磁石モータ１が得られる。
【００２７】
＜回転子３１のロータコア２２＞
次に、回転子３１を構成するロータコア２２について説明する。
図２Ａに示すロータコア２２は、第１ヨーク２３と、第２ヨーク２４（図２Ｂ参照）とで、環状の磁石２１を挟む構成であり、両側に各１個ずつ有している。また、第１ヨーク２３のティース２３２の数と第２ヨーク２４の凸部２４１の数は同数である。
第１ヨーク２３は、ＸＹ平面に広がる平板状の環状部２３１と、環状部２３１の外周縁からＺ軸方向に曲って形成される切片状の複数のティース２３２とを有している。
【００２８】
第２ヨーク２４は、Ｚ軸方向に見て環状形の環状部２４２と、環状部２４２の外周面から径外方向に凸形状の複数の凸部２４１とを有している。また、第１ヨーク２３のティース２３２の数と第２ヨーク２４の凸部２４１の数は同数である。
また、第１ヨーク２３のティース２３２と、第２ヨーク２４の凸部２４１とは周方向にほぼ同一位置に配置されている。つまり、図１に示すように、第１ヨーク２３のティース２３２と、第２ヨーク２４の凸部２４１とはＺ軸方向に重なるように配置されている。
【００２９】
＜ロータコア２２の第１ヨーク２３＞
図３Ａ、図３Ｂは、第１ヨーク２３の製作過程を示す斜視図である。図３Ａは、第１ヨーク２３の材料を示し、図３Ｂは製作した第１ヨーク２３を示す。なお、図３Ａ、図３Ｂは寸法を誇張して示す。
図３Ｂに示す第１ヨーク２３は、図３Ａに示す一枚の鋼板を絞りプレス加工することで成型されている。ここでは、ＪＩＳ規格の冷延鋼板ＳＰＣＣ材の板厚３．２ｍｍを材料として用いた。つまり、ＪＩＳ規格に準じる鋼板であれば特別な金型やプレス機を必要とせず、低コストで成型加工できる。よって、第１ヨーク２３の環状部２３１の厚みと、環状部２３１の外縁が曲げ成形される複数の切片状のティース２３２の厚みは略一定となっている。
【００３０】
本実施形態は、第１ヨーク２３の材料としてＳＰＣＣ材の板厚３．２ｍｍの鋼板を用いたが、ＪＩＳ規格の電磁鋼板１００Ａ６００材（板厚１．０ｍｍ）を用いてもよいし、成型品３個を重ねて第１ヨーク２３を形成してもよい。第１ヨーク２３は、モータの要求仕様と生産性を考慮して構成を変更できる。つまり、第１ヨーク２３は、一枚の鋼板を絞りプレス加工することで製作してもよいし、絞りプレス加工した成型品を複数重ねて形成してもよい。この場合、第１ヨーク２３の板厚は、任意に選択できる。
【００３１】
＜ロータコア２２の第２ヨーク２４＞
図４Ａ、図４Ｂは、第２ヨーク２４の製作過程を示す斜視図である。図４Ａは、第２ヨーク２４の材料を示し、図４Ｂは製作した第２ヨーク２４を示す。なお、図４Ａ、図４Ｂは寸法を誇張して示す。
第２ヨーク２４は、下記のように製作される。
ＪＩＳ規格の電磁鋼板５０Ａ１０００材（板厚０．５０ｍｍ）（図４Ａ参照）を準備する。そして、環状部２４２の外周側が凹凸形状になるように凸部２４１の間と中心部をせん断加工で切断し、成型品を製作する。
製作された成型品を、図４Ｂに示すように、複数枚、例えば４２枚積層し、かしめ等で固定して第２ヨーク２４（図２Ａ参照）としている。
【００３２】
上述のように製作した２個の第１ヨーク２３と、２個の第２ヨーク２４を、磁石２１を中心に、片側に一対ずつ対称に組み合わせる。
図５Ａは、回転子３１の構成を示す分解斜視図であり、図５Ｂは、回転子３１の凸部２４１とティース２３２の厚みを示す図である。
【００３３】
図５Ａに示すように、Ｚ軸の正の方向から１個目の第１ヨーク２３のティース２３２がＺ軸負の方向に向くように環状の磁石２１の外周部に嵌合し、その後、１個目の第２ヨーク２４の凸部２４１が１個目の第１ヨーク２３のティース２３２と一致するように嵌合する。
【００３４】
次に、Ｚ軸負の方向から２個目の第１ヨーク２３のティース２３２がＺ軸正の方向に向くよう、かつ先に（Ｚ軸の正の方向から）嵌合した１個目の第１ヨーク２３のティース２３２に対し、周方向に１/２ピッチずれるように、磁石２１の外周部に嵌合する。このように、２個目の第１ヨーク２３のティース２３２と１個目の第１ヨーク２３のティース２３２とが、周方向に１/２ピッチずれることで、周期的なＮ極、Ｓ極を作れる。
【００３５】
さらに、２個目の第２ヨーク２４の凸部２４１が２個目の第１ヨーク２３のティース２３２と一致するようにＺ軸の正の方向に向くように嵌合する。
【００３６】
図５Ｂに示すように、第２ヨーク２４の凸部２４１は、Ｚ軸方向から見てその高さＨ（２１ｍｍ（０．５０ｍｍ×４２枚））は、第１ヨーク２３のティース２３２の厚みＴ（３．２ｍｍ）より大きい。また、凸部２４１の深さＤは１０ｍｍあり、第１ヨーク２３のティース２３２の厚みＴ（３．２ｍｍ）より大きい。
【００３７】
これにより、Ｚ軸正方向から嵌合した１個目の第１ヨーク２３と第２ヨーク２４（図５Ａの左側）は、磁石２１のＮ極から出る磁束が、第１ヨーク２３のティース２３２および第２ヨーク２４の凸部２４１を通るので、磁気的にＮ極となる（図２Ａ参照）。
【００３８】
また、Ｚ軸負方向から嵌合したもう１組の２個目の第１ヨーク２３と第２ヨーク２４（図５Ａの右側）は、磁石２１のＳ極に入る磁束が、第１ヨーク２３のティース２３２および第２ヨーク２４の凸部２４１を通るので、磁気的にＳ極となる（図２Ａ参照）。
【００３９】
こうして、多極のロータコア２２を５部品、すなわち磁石２１×１個、第１ヨーク２３×２個、第２ヨーク２４×２個から、簡単に生産できる。そのため、高トルクで、かつコギングトルクが少ない低騒音の磁石モータ１を低コストで供給可能となる。
【００４０】
＜第１ヨーク２３と第２ヨーク２４の役割＞
ここで、第１ヨーク２３と第２ヨーク２４の役割に関し説明する。
図６Ａは、比較例の第１ヨーク９３の環状部９３１とティース９３２の磁束の流れを示す断面図である。
図６Ｂは、第１実施形態の第１ヨーク２３の環状部２３１とティース２３２および第２ヨーク２４の凸部２４１における磁束の流れを示す断面図である。図６Ａ、図６Ｂにおける矢印は磁束の流れ（磁力線）を示す。
【００４１】
比較例の第１ヨーク９３のみで同様の磁石モータを作製すると、図６Ａに示すようにティース９３２の付根９３０で磁気飽和が発生し、所望のモータ特性が得られなかった。この磁気飽和の解決にはティース２３２の付根付近の板厚を増加させることが有効である。しかし、単に板厚を増加するのでは、絞りプレス成形性が損なわれ、大型のプレス機が必要となる。
また、ＪＩＳ規格に規定される冷延鋼板の最大板厚は３．２ｍｍであり、これ以上の板厚を確保しようとすれば、一般冷延鋼板ではなく特注鋼板となり、材料コストが上昇する。
【００４２】
鋭意検討の結果、問題解決には磁気飽和する第１ヨーク２３の付根付近に、磁路のバイパスとなる部材を配置すれば磁束密度が低減し、磁気飽和が発生しないことを見出した。この磁路のバイパス部が第２ヨーク２４の環状部２４２の外周面にある凸部２４１である。図６Ｂに示すように、第１ヨーク２３のティース２３２と第２ヨーク２４の凸部２４１を重ねることで、磁気飽和が発生しない。
そこで、第１ヨーク２３のティース２３２と第２ヨーク２４の環状部２４２の外周面の凸部２４１が一致するように、第１ヨーク２３と第２ヨーク２４とを嵌合している。
【００４３】
さらに、図５Ｂに示すように、第１ヨーク２３のティース２３２の厚みＴより、第２ヨーク２４の外周部の凹凸深さＤ、つまり凸部２４１の深さＤを大きくしているため、回転子３１は第１ヨーク２３のティース２３２と磁石２１の外径は径方向で接触しない構成である。ここで、磁石２１の外径は、第２ヨーク２４の凸部２４１を除く環状部２４２の外径とほぼ同じである。
【００４４】
本実施形態では６．８ｍｍ（Ｄ（１０ｍｍ）−Ｔ（３．２ｍｍ））の空隙がある。この空隙により、モータとして成立する。この空隙がなければＮ極とＳ極は磁石２１の外周面を通じて短絡してしまい、モータとして成立しない。また、隙間が狭ければ、第１ヨーク２３のティース２３２からの漏れ磁束が増大し、有効な磁束が低下して平均トルクが低下する。そこで、磁石２１と第１ヨーク２３のティース２３２との隙間を適切に設定し、漏れ磁束を抑制し、平均トルクを保持している。
【００４５】
図７Ａは固定子１２から見た回転子３１の磁極の配置図である。図７Ｂは図７ＡのII部拡大図である。
図７Ｂに示すように、Ｎ極とＳ極は、Ｚ軸方向と円周方向に隙間を有して配置しており、接触することはない。特に、Ｚ軸方向の隙間が狭すぎると漏れ磁束が多くなり磁束の強さが低下する。そのため、磁束の強さに依存する平均トルクが低下する。すなわち、回転子３１のティース２３２の長さｓ１は磁石２１の厚さｔ１より短い。回転子３１のティース２３２の長さｓ１を磁石２１の厚さｔ１より短く最適化することで、漏れ磁束を抑制し、平均トルクの低下を抑制している。
【００４６】
＜磁石モータ１の固定子１２＞
図８は磁石モータ１の径方向断面図である。
固定子１２は、コアバック１２１と固定子のティース１３とを有する固定子鉄心１２３を備える。そして、固定子鉄心１２３に形成された複数のティース１３間の各スロット１２４の中に電機子巻線１１が巻挿されている。
【００４７】
図９Ａは磁石モータ１の固定子のティース１３の拡大図であり、図８のIII部拡大図である。図９Ｂに、比較例の固定子のティース部９１３の内周面９１３ｎを非同心形状にしない場合を示す。図９Ｂの２点鎖線は、ティース部９１３の内周面９１３ｎを非同心形状にした場合である。
【００４８】
図９Ａに示すように、固定子１２のティース部１３の内周面１３ｎの形状は、回転子３１側（図８参照）に凸の非同心形状とし、固定子１２のティース１３の端部１３ｅはべべリングを施している。ティース部１３の内周面１３ｎの非同心形状も、ティース１３の端部１３ｅのべべリングも、磁束の変化が滑らかとなり、トルク脈動が低減され、騒音の低減に有効である。
【００４９】
ティース部１３の内周面１３ｎの非同心形状を大きくすればトルク脈動も低減できるが、平均トルクも低減してしまう。そこで、べべリングを併用することで平均トルクの向上を図り、平均トルクとトルク脈動のバランス設計を行う。ティース１３間のピッチのティースピッチをθ1、べべリング角度をθ2とし、ベベリングの範囲を様々検討したところ１．４≦θ１/θ２≦２．０の範囲で、平均トルクとトルク脈動がバランス設計できることが判明した。なお、１．４＞θ１/θ２またはθ１/θ２＞２．０の範囲では、平均トルクが低下したり、トルク脈動が大きくなったりして、望ましい結果は得られなかった。
【００５０】
中でも最も効果のあるθ１/θ２＝１.５７または１.５７近傍を実施例として採用している。トルク脈動の低減は電磁加振力の低減につながり、モータ運転時の騒音が低減される。ベベリング加工品は図９Ｂのベベリング加工なし（二点鎖線）の場合に比べ騒音をオーバーオール値で３ｄＢ低減できた。この構成により静かなモータ、静かな洗濯機、換言すれば低騒音のモータ、低騒音の洗濯機が提供できる。
【００５１】
図１０は、磁石モータ１を備える洗濯機Ｗの斜視図である。図１１は、磁石モータ１を備える洗濯機Ｗの縦断面図である。
図１１に示すように、磁石モータ１は、洗濯機Ｗの内部に設置されているため、図１０では磁石モータ１を図示していない。
洗濯機Ｗは、洗濯槽３５が水平に近い回転軸周りに回転するドラム式の洗濯機である。また、洗濯機Ｗは、衣類を乾燥する機能も有している。
洗濯機Ｗは、前記した磁石モータ１（図１参照）と、ベース３１と、筐体３２と、ドア３３と、操作・表示パネル３４と、排水ホースｈとを備えている。
【００５２】
ベース３１は、筐体３２を支持するものである。
筐体３２は、洗濯機Ｗの外郭を形成している。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１１参照）と、上面カバー３２ｄとを、備えている。前面カバー３２ｂの中央付近には、衣類を出し入れするための円形の投入口ｈ１（図１１参照）が形成されている。
ドア３３は、前記した投入口ｈ１に設けられる開閉可能な蓋である。ドア３３は、洗濯物の出し入れに際して開閉される。
【００５３】
図１０に示す操作・表示パネル３４は、電気スイッチ・操作スイッチ・表示器等が設けられたパネルであり、上面カバー３２ｄに設置されている。利用者は、操作・表示パネル３４を目視しつつ操作して、洗濯機Ｗを動作させる。
排水ホースｈは、外槽３７（図１１参照）の洗濯水を排出するためのホースであり、外槽３７に接続されている。排水ホースｈからは、洗濯後の排水や、すすぎ後の排水、脱水時の排水が排出される。
【００５４】
洗濯機Ｗは、その他に、図１１に示すように、洗濯槽３５と、リフタ３６と、外槽３７と、磁石モータ１と、送風ユニット３９とを、備えている。
洗濯槽３５は、有底円筒状を呈している。洗濯槽３５は、洗濯時、すすぎ時等に際して衣類が収容される。洗濯槽３５は、外槽３７に内包され、この外槽３７と同軸上に回転自在に軸支されている。洗濯槽３５の周壁及び底壁には、脱水時の通水・乾燥時の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。
【００５５】
なお、図１１に示す例において洗濯槽３５の回転中心軸は、開口ｈ２、ｈ３の側が高くなるように傾斜しているが、これに限らない。すなわち、洗濯槽３５の回転中心軸は、水平方向であってもよいし、また、縦型洗濯機の鉛直方向であってもよい。
リフタ３６は、洗濯槽３５の内周壁に設置されている。リフタ３６は、洗濯中・乾燥中に衣類を持ち上げて落下させ、洗濯、乾燥を促進する。
【００５６】
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１１に示すように、外槽３７は、洗濯槽３５を内包している。外槽３７の左右には、外槽３７および洗濯槽３５の振動を減衰するダンパ（サスペンション）１００及びスプリング１０１がそれぞれ設置されている。
【００５７】
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る。そして、排水弁が開弁されることで洗濯水が排出される構成である。
【００５８】
図１１に示すように、磁石モータ１は、洗濯槽３５を回転させる機構であり、外槽３７の底壁３７ｓの外側に設置されている。磁石モータ１の回転軸１ｊは、外槽３７の底壁３７ｓを貫通して、洗濯槽３５の底壁３５ｓに連結されている。
【００５９】
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の上方に配置されている。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、外槽３７に収容される洗濯槽３５に送り込まれるようになっている。これによって、水分を含んだ衣類が、洗濯槽３５内で徐々に乾燥される。
【００６０】
以上説明した上記構成によれば、固定子１２と回転子３１とを備え、固定子１２は複数の電機子巻線１１が巻挿されるスロット部１２４とティース１３を有し、回転子３１は、その回転軸方向から見て一方の面がすべてＮ極、その反対の他方の面がすべてＳ極となるように着磁した磁石２１と、ティース２３２とコアバック部（２３１、２４２）とをもつリング状のロータコア２２を有し、コアバック部は、回転軸方向から見て外周面が凹凸形状となる凸部２４１を有し、かつ凸部２４１の回転軸方向の延長線上に前記ティース２３２が配置されている。
【００６１】
そして、ティース２３２の厚みＴは先端部から付根部まで略一定であり、凸部２４１の径方向深さＤと軸方向高さＨはティース２３２の厚みＴより大きい。ティース２３２の厚みＴが先端部から付根部まで略一定であることにより、磁力線が滑らかに並び、モータ効率が良好となる。
また、簡単な構造で多極の磁石モータ１が製作できる。そのため、作り易く、コストが低い磁石モータ１を提供できる。さらに、磁石モータ１のコギングや騒音が抑制される。
従って、磁石モータ１を洗濯機用のモータとして有効に適用できる。
【００６２】
また、磁石モータ１のロータコア２２は、環状部２３１とティース２３２の厚みが略同一の第１ヨーク２３と環状部２４２の外周面に凹凸形状（凸部２４１）を有する第２ヨーク２４とを有している。そのため、第１ヨーク２３と第２ヨーク２４とが市販の鋼板を用いてプレス成形できるので、磁石モータ１の製造コストが低い。
【００６３】
以上から、高トルクで低騒音な磁石モータ１を、生産効率高く提供できる。
上述の磁石モータ１を洗濯機Ｗに適用することで、上述の効果を奏する洗濯機Ｗを実現できる。
【００６４】
≪第２実施形態≫
図１２Ａは、第２実施形態の固定子から見た回転子３１の磁極の斜視図であり、図１２Ｂは、第２実施形態の固定子から見た回転子３１の磁極の側面図である。
第２実施形態は、第１ヨーク３３のティース３３２の幅ｂ１と、第２ヨーク３４の凸部３４１の周方向の幅ｂ２が異なる点が、第１実施形態と異なっている。
なお、その他の構成（固定子１２や洗濯機Ｗの構成等）については第１の実施形態と同様である。そこで、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００６５】
第２実施形態においては、第１ヨーク３３のティース３３２の幅ｂ１に対し、第２ヨーク３４の凸部３４１の周方向の幅ｂ２が異なっており、第２ヨーク３２４の凸部３４１の幅ｂ２が狭くなっている。
これは、第１ヨーク３３で発生するトルク脈動の波形の位相と変位量と、第２ヨーク３４で発生するトルク脈動の波形の位相と変位量を、互いに相殺するように第１ヨーク３３のティース３３２の幅ｂ１と第２ヨーク３４の凸部３４１の周方向の幅ｂ２を決定し、所謂スタガ（stagger）構造としている。
【００６６】
また、場合によっては、第１ヨーク３３のティース３３２の長さｓ４（図１２Ｂ参照）と、第２ヨーク３４の積厚ｓ５（図１２Ｂ参照）の変更をも行い、なるべく平坦なトルク波形となるように設計すればよい。
【００６７】
上記構成によれば、コギングが平滑化され、トルクの脈動を抑えられる。
【００６８】
≪第３実施形態≫
図１３Ａは、第３実施形態の回転子３１の構成を示す斜視図であり、図１３Ｂは、図１３ＡのIV拡大図である。
第３実施形態は、第１ヨーク４３のティース４３２の形状が異なる点が、第２実施形態と異なっている。なお、その他の固定子１２や洗濯機Ｗの構成等については第２実施形態と同様である。従って、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００６９】
第１ヨーク４３のティース４３２の形状を５角形としている。つまり、回転子３１のティース４３２をスキューさせ、トルク脈動を低減させている。
ここでは、ティース４３２が５角形の場合を示したが、３角形でも、４角形や多角形でも、円弧でも、波型でも、曲線を含む形状でも周期性を有する形状であればスキュー効果が期待できる。そのため、ティース４３２が周期性を有する形状であればティース４３２の形状は任意である。
また、本第３実施形態は第２実施形態に施した場合を示したが、第１実施形態との組み合わせでも可能である。
【００７０】
＜効果＞
図１４に、第１・第２・第３実施形態の磁石モータ１のトルク波形を、それぞれ細実線（第１実施形態）、破線（第２実施形態）、太実線（第３実施形態）で示す。比較例として段落００２５で述べた、第１ヨーク２３のみの磁石モータ１のトルク波形（二点鎖線）も併記する。図１４の横軸に電気角（ｄｅｇ）をとり、図１４の縦軸にトルク（Ｎｍ）をとっている。
【００７１】
図１４から、洗濯機に必要な平均トルク４０Ｎ・ｍを満足するには、比較例の第１ヨーク２３のみの構造（二点鎖線）ではトルク４０Ｎ・ｍに届かず不可である。第１実施形態の軸方向から見て外周面に凸部２４１（図２Ｂ参照）を有する第２ヨーク２４を配置した構成（細実線）が、平均してトルク４０Ｎ・ｍを上回っており、有効であることが分る。
【００７２】
また、図１２Ａに示す第２実施形態のティース３３２の幅ｂ１と凸部３４１の周方向の幅ｂ２を変化させた構成はトルク脈動（破線）が第１実施形態よりも低減できる。
更に、図１３Ａ、図１３Ｂに示す第３の実施形態の第１ヨーク４３のティース４３２の形状を５角形とした構成（太実線）は、第２実施形態よりもトルク脈動が更に低減できる。
【００７３】
なお、本実施例は第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態のいずれも、磁石モータ１の回転子３１を第１ヨーク２３（３３、４３）と第２ヨーク２４（３４）と分けて製造する方法で記したが、加工方法の工夫により一体成形してもよい。要は、低コスト材料を、安い加工方法で使いこなし、高トルクかつ低トルク脈動となるように構成すればよい。
【００７４】
≪その他の実施形態≫
１．前記の各実施形態では、磁石モータ１により洗濯機を運転する構成について説明したが、これに限らない。例えば、エアコンや冷蔵庫等の家電のほか、ポンプなどの産業用モータ、自動車や鉄道などにも各実施形態を適用できる。
【００７５】
２．また、前記実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部に緒ついて、他の構成の追加・削除・置換することが可能である。
【００７６】
３．また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【００７７】
１      磁石モータ（駆動機構）
２      ロータコア
１１    電機子巻線
１２    固定子
１２１  コアバック
１３  固定子のティース
１２３  固定子鉄心
１２４  スロット
２１    磁石
２２    ロータコア
２３    第１ヨーク
２３１  環状部（コアバック部、第１環状部）
２３２  ティース（ティース部）
２４    第２ヨーク
２４１、３４１  凸部（凹凸形状）
２４２  環状部（コアバック部、第２環状部）
３１    回転子
Ｄ      凹凸深さ（凹凸形状の径方向深さ）
Ｔ      ティースの厚み（ティース部の厚み）
Ｈ      凸部の高さ（凹凸形状の径方向深さと回転軸方向高さ）
ｂ１    ティースの幅（ティースの周方向の幅）
ｂ２    凸部の周方向の幅
ｓ１    ティースの長さ（ティース部の長さ）
ｔ１    磁石の厚さ
３５    洗濯槽
３７    外槽
１ｊ    回転軸（駆動機構）
Ｗ      洗濯機
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2019106798.tif 000007
【図４Ａ】
2019106798.tif 000008
【図４Ｂ】
2019106798.tif 000009
【図５Ａ】
2019106798.tif 000010
【図５Ｂ】
2019106798.tif 000011
【図６Ａ】
2019106798.tif 000012
【図６Ｂ】
2019106798.tif 000013
【図７Ａ】
2019106798.tif 000014
【図７Ｂ】
2019106798.tif 000015
【図８】
2019106798.tif 000016
【図９Ａ】
2019106798.tif 000017
【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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