JP7507068B2 - リニアモータ、電磁サスペンションおよび洗濯機 - Google Patents

Description

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。

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。

特開２０２０－５４１６６号公報 特開２０００－１１６１０５号公報

リニアモータおよび電磁サスペンションで洗濯機の制振性を確保するには、リニアモータおよび電磁サスペンション自体の加振力に加え、制振対象物である洗濯機からの過大な外力に耐える強度・構造が必要である。一例として、電磁鋼板の積層体からなる固定子鉄心は、長期間の振動により積層体の一部が剥離することがある。また剥離したまま運転を続けると、例えばティースでは電磁鋼板の剥離した尖った部位が、樹脂製のボビンや巻線被膜を破壊し絶縁破壊に至ることがあった。

特許文献1には、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開示されているが、外力を受けた際の対応については考慮されていなかった。

また、特許文献２には、リニアモータのアウターヨークを分割し、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が、外力を受けた際の対応については考慮されていなかった。

本発明の目的は、前記課題を解決するためになされたものであり、リニアモータおよび電磁サスペンション自体の加振力に加え、制振対象物である洗濯機等からの外力に耐える構造を備えた、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にある。

前記目的を達成するために、本発明のリニアモータは、固定子鉄心と巻線とを備えた固定子と、前記固定子と対向する面に磁石を備え、前記固定子に対し相対的に移動する可動子を備えたリニアモータであって、前記固定子鉄心は、コアバック部と、前記磁石に対向すると共に前記巻線を備えるティース部とを備え、
前記ティース部は、前記可動子の移動方向であって前記コアバック部との対向位置に空隙を設けて配置すると共に、弾性材料で構成された留具を用いて前記コアバック部に固定したことを特徴とする。

本発明によれば、リニアモータおよび電磁サスペンション自体の加振力に加え、制振対象物である洗濯機等からの外力に耐える構造を備えたリニアモータ、電磁サスペンションおよび洗濯機を提供することができる。

第１実施形態に係るリニアモータの断面斜視図である。 第１実施形態に係る可動子および支持機構部を示す斜視図である。 第１実施形態に係るリニアモータの斜視図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線の模式的な矢視断面図である。 第１実施形態に係る可動子の分解斜視図である。 第１実施形態に係るリニアモータが第１の位置（状態Ｐ１）にある動作説明図である。 第１実施形態に係るリニアモータが第２の位置（状態Ｐ２）にある動作説明図である。 第１実施形態に係るリニアモータが第３の位置（状態Ｐ３）にある動作説明図である。 従来のリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。 第１実施形態に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。 第１実施形態に係るリニアモータの固定子の完成模式図である。 変形例１に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。 変形例２に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。 変形例３に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。 第２実施形態に係る電磁サスペンションの斜視図である。 第３実施形態に係る洗濯機の斜視図である。 第３実施形態による洗濯機の縦断面図である。 第３実施形態に適用される制振装置の構成図である。 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。 第３実施形態の長期寿命試験後における比較例のリニアモータのコアと巻線の状態を示す模式図である。 第３実施形態の長期寿命試験後における本発明のリニアモータのコアと巻線の状態を示す模式図である。 比較例における外槽の回転速度と洗濯機の変位を示す図である。 本発明における外槽の回転速度と洗濯機の変位を示す図である。

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。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。

本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、一の構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一の部材から成ること、或る構成要素が別の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、などを許容する。
［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
図１は、第１実施形態に係るリニアモータ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。

以下、リニアモータを第１実施形態、電磁サスペンションを第２実施形態、洗濯機の制振システムを第３実施形態として述べる。

図１の符号ｘ，ｙ，ｚに示すように、ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸を定める（ｚ軸はリニアモータの進行方向）。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、フレーム（例えば、シャフト固定金具２３）間を繋ぐ対向する一対のシャフト２１と、電機子鉄心と電機子巻線とを有する固定子１１と、フレーム間に固定され、固定子１１に対向する第１の面（例えば、図５の表面１２２ｆ）と第２の面（例えば、図５の裏面１２２ｒ）とを有する磁石または磁性体を有し、固定子１１に対し相対的に移動する可動子１２と、を有するリニアモータ１０と、シャフトに装着され、フレームの一方と固定子１１の腕（軸受け２２）とで縮接されている弾性体２０と、を備える。

リニアモータ１０の可動子１２と、推進方向に対して（図中ｚ軸方向）に対して並行な位置に、２本のシャフト２１、２個の弾性体２０がある。シャフト２１は弾性体２０を貫通している。またシャフト２１はリニアモータ１０の固定子１１と軸受け２２を介して可動子１２の移動方向に摺動する。本実施形態では軸受け２２として金属表面に潤滑加工したすべり軸受けを用いている。

図２は、第１実施形態に係る可動子および支持機構部を示す斜視図である。シャフト固定金具２３と、シャフト固定金具２３間を繋ぐ対向する一対のシャフト２１からなる口型構造の支持機構部内に可動子１２が備えられている。つまりシャフト固定金具２３とシャフト２１は、可動子１２単体よりも広くて厚い面構造を形成している。

図３は、第１実施形態に係るリニアモータの斜視図である。図３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、を備えている。

固定子１１は、ｚ軸方向に沿った略角柱に形成され、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、固定子１１または可動子１２が、制振対象物Ｄｔ（図１１参照）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１２参照）が制振対象物Ｄｔであり、固定子１１または可動子１２が外槽３７に結合されている。ここでは、洗濯機Ｗの外槽３７が制振対象物Ｄｔと記しているが、洗濯機の構造が変われば接続先は変更される。つまり洗濯機Ｗの制振効果を高めるように、洗濯機Ｗの構成部品と任意に接続すればよい。

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、電磁鋼板をｚ軸方向に積層したものでありカシメや溶接で一体化している。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ティース部１１ａ２（第1ティース部１１ａ２１）を備えている（図４）。さらにコア１１ａは、可動子１２を挟んで第1ティース部１１ａ２１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第２ティース部１１ａ２２と、を備えている（図４）。

巻線１１ｂは、これら第1ティース部１１ａ２１と第２ティース部１１ａ２２に巻回されている。図示はしないが巻線１１ｂと第1ティース部１１ａ２１と、第２ティース部１１ａ２２の間にはボビン・絶縁樹脂・絶縁紙など既知の絶縁処理が施されている。また、可動子１２は、非磁性材料のフレーム１２２と、フレーム１２２に嵌め込まれた磁石１２４（磁石１２４ａ，１２４ｂ）と、を備えている。

図４は、図３のＩＶ－ＩＶ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た１／４の部分は図４ではカットされていない。図４に示すように、固定子１１のコア１１ａは、環状のコアバック部１１ａ１と、ティース部１１ａ２と、を備えている。ティース部１１ａ２は、第1ティース部１１ａ２１と第２ティース部１１ａ２２から構成されている。ティース部１１ａ２（第1ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２）は、磁石１２４に対向すると共に巻線１１ｂを備えている。

コア１１ａは、ｙ-ｚ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、この環状部によって磁気回路が構成されている。一対のティース部１１ａ２（第1ティース部１１ａ２１と第２ティース部１１ａ２２）は、環状のコアバック部１１ａ１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。さらに、コアバック部１１ａ１と第1ティース部１１ａ２１を接続するｙ軸上に空隙Ｓ１が備えられており、コアバック部１１ａ１と第２ティース部１１ａ２２を接続するｙ軸上に空隙Ｓ２が備えられている。

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。第1ティース部１１ａ２１と第２ティース部１１ａ２２には、それぞれ、巻線１１ｂが巻回されている。巻線１１ｂには、インバータ（例えば後述する図１４のインバータ４０等）が接続される。そして、このインバータ４０によって巻線１１ｂに通電されると、固定子１１が電磁石として機能する。

磁束ΦＡは、磁路が最短となる様にコア１１ａ内を周回する。ここで、図４に示す固定子１１の破線で囲んだ空隙Ｓ１に着目すると、磁束ΦＡは左右に分流して左右のコアバック部１１ａ１へ流れており、磁束ΦＡの周回を妨げない（磁気抵抗は増加しない）。同様に２点破線で囲んだ空隙Ｓ２は、左右に分流した磁束ＡΦの合流よりも図中の下方にあるため、磁気抵抗は増加しない。

本発明の特徴は、磁気抵抗の上昇（モータ特性の低下）を招くことなく、固定子１１をなすコア１１ａの、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２の間に空隙Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を設けたことである。この空隙Ｓは部品の組立誤差の干渉帯として、外力からの力の干渉帯または伝達系の縁切りとして用いる。ただし、磁路は縁切りしていない。空隙Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）の形成方法については後述する。

第１実施形態の説明では、空隙Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を上下対象の１対の台形として説明したが、丸、三角、四角などいかなる幾何学模様でもよく、１対でなく複数対でも構わない。モータの要求仕様に合わせ、磁石→第１ティース→コアバック→第２ティース→磁石と、周回する磁気回路の抵抗を増加させないよう、ｙ-ｚ平面の任意の場所にモータ特性を低下させないよう、配置すればよい。例えばテーパ加工した部品を組み合わせた公差も空隙Ｓであり、後から開けた穴加工も空隙Ｓである。

図５は、第１実施形態に係る可動子の分解斜視図である。図３に示したように、可動子１２は、フレーム１２２と、２つの磁石１２４ａ，１２４ｂ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。

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。

また、２つの磁石１２４ａ，１２４ｂ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５における上面）の磁石１２４ａはＮ極、磁石１２４ｂはＳ極となっている。また、貫通孔１２２ｈの裏面１２２ｒ側（図５における底面）の磁石１２４ａはＳ極、磁石１２４ｂはＮ極となっている。

次にリニアモータ１０の動作について説明する。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、第１実施形態によるリニアモータ１０の動作説明図である。図６は紙面右方向を重力方向として示している。図６Ａは、第１実施形態に係るリニアモータが第１の位置（状態Ｐ１）にある動作説明図である。図６Ｂは、第１実施形態に係るリニアモータが第２の位置（状態Ｐ２）にある動作説明図である。図６Ｃは、第１実施形態に係るリニアモータが第３の位置（状態Ｐ３）にある動作説明図である。

固定子１１は、前述したように、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、コアバック部１１ａ１と、ティース部１１ａ２と、ティース部１１ａ２の磁石と対向する位置の端面であるティーストップ部１１ａ３からなる。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示す状態Ｐ１（第１の位置）、状態Ｐ２（第２の位置）、状態Ｐ３（第３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６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ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、第1ティース部１１ａ２１はフレーム１２２の表面１２２ｆに対向し、第２ティース部１１ａ２２はフレーム１２２の裏面１２２ｒに対向している。第1ティース部１１ａ２１は、磁石１２４と対向する位置に第１ティーストップ部１１ａ３１を備えており、第２ティース部１１ａ２２は、磁石１２４と対向する位置に第２ティーストップ部１１ａ３２を備えている。

図６Ａ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、ティース部１１ａ２（第1ティース部１１ａ２１と第２ティース部１１ａ２２）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、第1ティース部１１ａ２１をＮ極に磁化させ、第２ティース部１１ａ２２をＳ極に磁化させると、磁石１２４aは第1ティース部１１ａ２１（第１ティーストップ部１１ａ３１），第２ティース部１１ａ２２（第２ティーストップ部１１ａ３２）に反発され、磁石１２４ｂは第1ティース部１１ａ２１（第１ティーストップ部１１ａ３１），第２ティース部１１ａ２２（第２ティーストップ部１１ａ３２）に吸引される。

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６Ｂ上では左方向）に相対的に付勢され移動する。

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、第1ティース部１１ａ２１をＳ極に磁化させ、第２ティース部１１ａ２２をＮ極に磁化させると、磁石１２４aは第1ティース部１１ａ２１（第１ティーストップ部１１ａ３１），第２ティース部１１ａ２２（第２ティーストップ部１１ａ３２）に吸引され、磁石１２４ｂは第1ティース部１１ａ２１（第１ティーストップ部１１ａ３１），第２ティース部１１ａ２２（第２ティーストップ部１１ａ３２）に反発される。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。

図７は、従来のリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。リニアモータ１０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に嵌合する。以下、同様に巻線１１ｂを備えるコア１１ａを２つ準備し、上下（図中ｙ軸方向）に組み合わせ、第1ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２を得る。以下、同様に巻線１１ｂを備えるコア１１ａを必要個数備し、モータ仕様に合わせ上下（図中ｙ軸方向）に組み合わせリニアモータ１０を得る。

前述したように、リニアモータ１０のシャフト２１はリニアモータ１０の固定子１１と軸受け２２を介して可動子１２の移動方向に摺動する。つまり、リニアモータや電磁サスペンション自体の加振力や、洗濯機からの過大な反力により、全ての構成部品は振動している。

ここでモータ、電磁サスペンション、およびこれらを用いた制振システムを製品化するには、性能が製品仕様を満たすことは当然であるが、品質保証も需要である。特に洗濯機などの白物家電は長期運転後でも各国の法令・規則を満足する品質を担保する必要がある。

図７に示した従来例は長期品質試験において、振動によりティース部１１ａ２と嵌合した巻線１１ｂの絶縁が劣化し、長期使用時の品質を担保できない恐れがあることがわかった。詳細は後述する。

図８は、第１実施形態に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。第１実施形態のリニアモータのコア１１ａは分割構造としている。以下の説明では第１ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２は同じ構成であるのでこれらを総称してティース部１１ａ２と称する。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軸方向に積層し、門型構造で一体化する。このことで従来に比べ機械強度は大幅に向上している。コアバック部１１ａ１の中央部には、空隙Ｓを形成するためにコアバック部１１ａ１の一部が切欠かれた凹部１１１が形成されている。凹部１１１は、第１ティース部１１ａ２１及び第２ティース部１１ａ２２に対応するように複数（第１実施形態では２つ）形成されている。凹部１１１は、ｙ軸方向においてティース部１１ａ２（第１ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２）側から反ティース部側に向かって切欠かれて形成され、凹部１１１のティース部１１ａ２側の開口入口部分におけるｘ軸方向（可動子の移動方向と直交する方向）の幅が、凹部１１１の奥側（反ティース部側）におけるｘ軸方向の幅よりも狭くなるように傾斜して形成されている。

さらにティース部１１ａ２は電磁鋼板をｘ-ｙ平面で一体プレス加工し、ｚ軸方向に積層する。ティース部１１ａ２のコアバック部１１ａ１側には、コアバック部１１ａ１の凹部１１１に嵌合する凸部１１２が形成され、凸部１１２には凹部１１１の形状に合わせて傾斜部１１２ａが形成されている。傾斜部１１２ａは、コアバック部１１ａ１側におけるｘ軸方向の幅が、反コアバック部側（ティース部側）におけるｘ軸方向の幅よりも広くなるように傾斜して形成されている。凹部１１１には、第１ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２のそれぞれに形成した凸部１１２が嵌合する。

プレス加工で得られたティース部１１ａ２の積層体には、予め加工した巻線１１ｂを嵌合する。または巻線機を用いて、得られたティース部１１ａ２の積層体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の積層体を、コアバック部１１ａ１の積層体に空隙Ｓ（Ｓ１）をあけて嵌合する。すなわち、ティース部１１ａ２は、コアバック部１１ａ１との対向位置に空隙を設けて配置している。ティース部１１ａ２の積層体とコアバック部１１ａ１の積層体の嵌合にあたっては、ティース部１１ａ２の凸部１１２をｚ軸方向からコアバック部１１ａ１の凹部１１１に挿入する。

図９は、第１実施形態に係るリニアモータの固定子の完成模式図である。実際には固定子１１はコア１１aにネジなどで固定するが、図９では説明のためにネジを止める前の状態を図示している。

本発明ではコアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２の嵌合部に空隙Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を有することを特徴としている。その位置は図４に示す位置である空隙Ｓ１，Ｓ２となる。またコアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２の固定には、リニアモータ１０の推進方向（ｚ軸方向）に配置した留具１１ｃで固定している。留具１１ｃには金属板・樹脂板などの弾性材料を用いることが望ましい。これは、過剰な外力が加わった際に留具１１ｃが弾性変形することで、コアバック部１１ａ１の積層体と、巻線１１ｂを備えたティース部１１ａ２の積層体の変形を防止する観点からである。なお、留具１１ｃは、図８のように、コアバック部１１ａ１の凹部１１１とティース部１１ａ２の凸部１１２を覆うように形成して固定してもよく、またコアバック部１１ａ１の形状に合わせた門型形状とし全面を固定するようにしてもよく、任意に設計すればよい。留具１１ｃは、本発明の実施において必須の構成ではなく、必要に応じて適宜採用すれば良い。

図１０Ａは、変形例１に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。リニアモータのコア１１ａとティース部１１ａ２は分割構造としている。以下の説明では第１ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２は同じ構成であるのでこれらを総称してティース部１１ａ２と称する。同様に、第1ティーストップ部１１ａ３１，第２ティーストップ部１１ａ３２は同じ構成であるのでこれらを総称してティーストップ部１１ａ３と称する。

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軸方向に積層する。コアバック部１１ａ１の中央部には、空隙Ｓを形成するための凹部１１３が形成されている。凹部１１３は、ｙ軸方向においてティース部１１ａ２側から反ティース側に向かって切欠かれて形成されている。変形例の凹部１１３は、凹部１１３のティース部１１ａ２側の開口入口部分におけるｘ軸方向幅と、凹部１１３の奥側（反ティース側）におけるｘ軸方向幅が等しくなるように形成されている。

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軸方向に積層する。得られたティース部１１ａ２の積層体には、予め加工した巻線１１ｂを嵌合する。または巻線機を用いて、得られたティース部１１ａ２の積層体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の積層体に空隙Ｓ（Ｓ１）をあけて嵌合する。すなわち、ティース部１１ａ２は、コアバック部１１ａ１との対向位置に空隙を設けて配置している。ティーストップ部１１ａ３はｚ軸方向（可動子１２の移動方向）に張り出して形成されている。

ティース部１１ａ２の積層体とコアバック部１１ａ１の積層体の嵌合にあたっては、ティース部１１ａ２の凸部１１４をｙ軸方向からコアバック部１１ａ１の凹部１１３に挿入する。そして、コアバック部１１ａ１の積層体に空隙Ｓ（Ｓ１）をあけてティース部１１ａ２の凸部１１４を嵌合した状態で、可動子１２の移動方向、すなわち（ｚ軸方向）に配置した留具１１ｃで固定する。固定にあたっては、留具１１ｃからネジを挿入し、コア１１ａに螺合する。

変形例１（図１０Ａ）において第１実施形態（図９）と異なるところは、ティーストップ部１１ａ３の有無、コアバック部１１ａ１の凹部１１３とティース部１１ａ２の凸部１１４との形状、及びティース部１１ａ２の積層体の積層方向とコアバック部１１ａ１の積層体の積層方向が異なる点にある。

変形例１（図１０Ａ）では、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。

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ｚ軸方向に内包することが可能となる。つまり、ティーストップ部１１ａ３のｙ軸方向の空隙を巻線スペースとして活用でき、コイルエンドのはみ出しを抑制することができる。

図１０Ｂは、変形例２に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。リニアモータのコア１１ａとティース部１１ａ２は分割構造としている。コアバック部１１ａ１は図８及び図９と同じであり、電磁鋼板をｘ－ｙ平面でプレス加工し、ｚ軸方向に積層する。次にティース部１１ａ２と、ティーストップ部１１ａ３も電磁鋼板をｘ－ｙ平面で一体プレス加工し、ｚ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の積層体に空隙Ｓ（Ｓ１）をあけて嵌合する。すなわち、ティース部１１ａ２は、コアバック部１１ａ１との対向位置に空隙を設けて配置している。ティーストップ部１１ａ３はｘ軸方向（可動子１２の移動方向に対して直交方向）に張り出して形成されている。

ティース部１１ａ２の積層体とコアバック部１１ａ１の積層体の嵌合にあたっては、ティース部１１ａ２の凸部１１４をｚ軸方向からコアバック部１１ａ１の凹部１１３に挿入する。そして、コアバック部１１ａ１の積層体に空隙Ｓ（Ｓ１）をあけてティース部１１ａ２の凸部１１４を嵌合した状態で、可動子１２の移動方向、すなわちリニアモータ１０の推進方向（ｚ軸方向）に配置した留具１１ｃで固定する。固定にあたっては、留具１１ｃからねじを挿入し、コア１１ａに螺合する。

第１実施形態（図８，図９）と変形例２（図１０Ｂ）の差異は、ティーストップ部１１ａ３の有無である。

変形例２（図１０Ｂ）では、リニアモータの推力を増加させたい場合、プレス加工の際に、ｘ－ｙ平面においてティーストップ部１１ａ３のみをｘ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、磁石の対抗面積（＝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。巻線が長くなると抵抗が大きくなりジュール損（銅損）が増える。モータの効率は、（出力）／（入力）×１００（％）で示される。前式は（入力）＝（出力）＋（損失）×１００とも書き換えられ、損失（銅損）の増加なく出力が向上すれば高効率モータとなる。

図１０Ｃは、変形例３に係るリニアモータのコアの組立と巻線方法の模式図である。リニアモータのコア１１ａとティース部１１ａ２は分割構造としている。以下の説明では第１ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２は同じ構成であるのでこれらを総称してティース部１１ａ２と称する。同様に、第1ティーストップ部１１ａ３１，第２ティーストップ部１１ａ３２は同じ構成であるのでこれらを総称してティーストップ部１１ａ３と称する。

コアバック部１１ａ１は図８及び図９と同じであり、電磁鋼板をｘ－ｙ平面でプレス加工し、ｚ軸方向に積層する。ティース部１１ａ２と、ティーストップ部１１ａ３は、所謂、鋳物を用いている。すなわち、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２（ティーストップ部１１ａ３）とは、異なる材料で形成されている。

ティーストップ部１１ａ３はティース部１１ａ２に比べ、ｘ軸方向（可動子１２の移動方向に対して直交方向）と、ｚ軸方向（可動子１２の移動方向）に張出している。

以下、前記同様にティース部１１ａ２に巻線１１ｂを挿入し、巻線１１ｂを備えたティース部１１ａ２とティーストップ部１１ａ３の鋳物を、コアバック部１１ａ１の積層体に空隙Ｓ（Ｓ１）をあけて嵌合する。すなわち、ティース部１１ａ２は、コアバック部１１ａ１との対向位置に空隙を設けて配置している。ティース部１１ａ２の積層体とコアバック部１１ａ１の積層体の嵌合にあたっては、ティース部１１ａ２の凸部１１２をｚ軸方向からコアバック部１１ａ１の凹部１１１に挿入する。そして、コアバック部１１ａ１の積層体に空隙Ｓ（Ｓ１）をあけてティース部１１ａ２の凸部１１２を嵌合した状態で、可動子１２の移動方向、すなわちリニアモータ１０の推進方向（ｚ軸方向）に配置した留具１１ｃで固定する。固定にあたっては、留具１１ｃからねじを挿入し、コア１１ａに螺合する。

これにより磁石１２４とティーストップ部１１ａ３と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鋳物を用いたが、他に圧粉磁芯なども適用可能である。材質や加工方法については設計者が適宜選択すればよい。

さらに、本発明のコア１１a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。
〈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、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２の間には、磁気抵抗が増加しない場所に空隙Ｓを介し接続している。この構造によりコアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２のそれぞれの振動は縁切りされている。また、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２はｚ軸方向に配置した留具１１ｃで固定さており、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２は外力によって外れることはない。さらに、洗濯機Ｗからリニアモータへ過剰な外力が加わった際は、弾性材料からなる留具１１ｃが塑性変形することで、コアバック部１１ａ１，ティース部１１ａ２，ティーストップ部１１ａ３は変形しない。

さらに、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２とが別部品となることで、１体構造では両立できなかった次のような設計が可能となる。コアバック部１１ａ１は門型構造とすることで強度アップを図ることができる。また、ティース部１１ａ２またはティーストップ部１１ａ３はモータ特性の向上に注力し、必要に応じｚ軸方向に張出しストローク長を拡大することができる。またティーストップ部１１ａ３をｘ軸方向に張出すことで、推力を向上することができる。さらにティーストップ部１１ａ３をｘ軸とｚ軸の両方に張出すことで、リニアモータの効率を改善することができる。さらにまた、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２の材料は異種材料の組み合わせに変更することができる。これにより、モータ特性の改善、機械強度の改善をはかることができる。
［第２実施形態］
〈第２実施形態の構成〉
図１１は、第２実施形態に係る電磁サスペンションの斜視図である。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。

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。

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。

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とシャフト固定金具２３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。

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。

なお、本実施形態では電磁サスペンション２本を適用した事例を示したが、本数は何本でも構わない。また、電磁サスペンションのみで指示した事例であるが、油圧サスペンション１本と、電磁サスペンション1本の組み合わせやとしても問題ない。さらには、油圧ダンパ以外の減衰力を有するアクチュエータと組み合わせても問題ない。
〈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。
［第３実施形態］
〈第３実施形態の構成〉
（全体構成）
図１２は、第３実施形態に係る洗濯機の斜視図である。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。

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。

図１３は、第３実施形態による洗濯機の縦断面図である。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と同軸上で回転可能に軸支されている。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。

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。

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。

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。

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。

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。
（制振装置２００の構成）
図１４は、第３実施形態に適用される制振装置の構成図である。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。

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。

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。

図１５は、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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
（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。

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。

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。
〈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。

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。

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。

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。

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。
［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。

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。

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。

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。

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。

図１６は、図７に示した従来のコア１１ａと巻線１１ｂからなるリニアモータおよび電磁サスペンションを第４実施形態の洗濯機として、寿命試験において巻線１１ｂにショートが発生し不合格となった結果の一例である。図１６は、第３実施形態の長期寿命試験後における比較例のリニアモータのコアと巻線の状態を示す模式図であり、図７のXVI－XVI線断面図である。なお、評価は一般家庭の約１０年使用時を想定している。

ここで、制振対象物Ｄｔの重力エネルギ（電磁サスペンションから見た外力）について概算する。製品カタログ（日立グローバルライフソリューションズ株式会社の洗濯機・衣類乾燥機 総合カタログ2019-夏）によれば、最大洗濯量１２ｋｇのドラム洗濯機の質量は８２ｋｇとなっている。概算すると外槽３７、洗濯槽３５、駆動機構３８など機構部品の質量は約７０ｋｇである。また、洗濯物１２ｋｇに対し約４０Ｌが注水されたと仮定すると、合計１２２ｋｇの質量が存在し、重力エネルギは１．２ｋＮとなる。つまり、電磁サスペンション２本を適用した場合は、洗濯開始時に約６００Ｎ/本の荷重がかかった状態で、電磁サスペンションは図１１のｚ軸方向だけでなく、ｘ軸方向、ｙ軸方向に外力を受ける。さらに、これら外力を相殺するだけの力を電磁サスペンションは時々刻々と発生し続けている。

また脱水時は、残存した水分を含んだ洗濯物が洗濯槽３５内で偏ることにで発生する回転アンバランス起因の遠心力を制振する必要がある。この間も電磁サスペンションは図１１のｚ軸方向だけでなく、ｘ軸方向、ｙ軸方向に外力を受ける。

図１６において、電磁サスペンションの直動方向と、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２を構成する電磁鋼板の積層方向が一致している。従来例では、積層した電磁鋼板をカシメ加工で一体化し、なおかつ積層体の両端からネジ止めしている。また、巻線１１ｂは樹脂製のボビンに巻いてあり、ボビンと巻線１１ｂの表面被膜で絶縁効果を持たせていた。洗濯機を使用すると、ティース部１１ａ２は積層体の両端（図中左右の下部）が長期間の振動によって剥離していた。剥離部は尖った電磁鋼板であるため、ティース部１１ａ２と巻線１１ｂの間に配置した樹脂製コイルボビン（絶縁体）を変形・破壊し、さらには巻線１１ｂに施された絶縁被膜をも破壊し短絡が発生することがわかった。両端ほど剥離が大きいのは、図中の一点鎖線矢印で示すように、上部の固定ボルトからの距離があるために変形モーメントが下部方向の両端ほど大きくなるためである。

図１７は、図８に示した本発明のコア１１ａと巻線１１ｂからなるリニアモータおよび電磁サスペンションを第四実施形態の洗濯機として、寿命試験した際の評価結果の一例である。図１７は、第３実施形態の長期寿命試験後における本発明のリニアモータのコアと巻線の状態を示す模式図である。

リニアモータ及び電磁サスペンション自体の加振力と、洗濯機Ｗから受ける外力を、コアバック部１１ａ１とティース部１１ａ２の間に設けた空隙Ｓと、留具１１ｃで往なす。このためティース部１１ａ２と巻線１１ｂは一体物として振動しており、ティース部１１ａ２の剥離や、巻線１１ｂの損傷を抑制することができる。

図１８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の回転速度と洗濯機Ｗの変位（振動）の変化を示す実験結果である。図１８は、比較例における外槽の回転速度と洗濯機の変位を示す図である。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軸は洗濯機Ｗ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１８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１９も同様）。

図１８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、洗濯機Ｗ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洗濯機Ｗ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洗濯機Ｗ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、洗濯機Ｗの振幅は小さくなっている。

図１９は、第４実施形態において、洗濯槽３５の回転速度と洗濯機Ｗの変位（振動）の変化を示す実験結果である。図１９は、本発明における外槽の回転速度と洗濯機の変位を示す図である。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。

図１９に示すように、洗濯槽３５の回転速度が約１０［％］のときの洗濯機Ｗの最大振幅は約５［ＰＵ］であり、図１８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、洗濯機Ｗ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、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よりも洗濯機Ｗの振動を効果的に抑制できる。
［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。
（１）前記各実施形態においては、図５に示したように、１個の矩形板状のフレーム１２２に、２個の矩形板状の磁石１２４ａ、１２４ｂ、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。
（２）また、図６Ａ～図６Ｃにおいて、磁石１２４のＳ極およびＮ極、第１ティース部１１ａ２１，第２ティース部１１ａ２２の磁化方向を逆にしてもよい。
（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。
（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。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｌ，１０Ｒ リニアモータ
１１ 固定子
１１ａ コア（固定子鉄心）
１１ａ１ コアバック部（固定子鉄心）
１１ａ２ ティース部（固定子鉄心）
１１ａ３ ティーストップ部（固定子鉄心）
１１ａ２１ 第１ティース部（固定子鉄心）
１１ａ２２ 第２ティース部（固定子鉄心）
１１ｂ 巻線
１１c 留具
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
Ｓ 空隙
Ｓ１ 第1ティース部１１ａ２１に隣接する空隙
Ｓ２ 第２ティース部１１ａ２２に隣接する空隙
Ｐ２ 状態（第１の位置）
Ｐ３ 状態（第２の位置）
Ｗ 洗濯機

Claims (11)

1. 固定子鉄心と巻線とを備えた固定子と、
   前記固定子と対向する面に磁石を備え、前記固定子に対し相対的に移動する可動子を備えたリニアモータであって、
   前記固定子鉄心は、コアバック部と、前記磁石に対向すると共に前記巻線を備えるティース部とを備え、
   前記ティース部は、前記可動子の移動方向であって前記コアバック部との対向位置に空隙を設けて配置すると共に、弾性材料で構成された留具を用いて前記コアバック部に固定したことを特徴とするリニアモータ。
2. 請求項１において、
   前記ティース部の前記磁石と対向する位置には、前記可動子の移動方向に対して直交方向に張り出したティーストップ部を備えたことを特徴とするリニアモータ。
3. 請求項１において、
   前記ティース部の前記磁石と対向する位置には、前記可動子の移動方向及び前記可動子の移動方向に対して直交方向に張出したティーストップ部を備えたことを特徴とするリニアモータ。
4. 請求項１において、
   前記コアバック部には、一部が切欠かれた凹部が形成され、
   前記凹部は、開口入口部分における幅が、奥側における幅よりも狭くなるように傾斜して形成され、
   前記ティース部には、前記凹部に嵌合する凸部が形成され、
   前記凸部は、前記コアバック部側における幅が、反コアバック部側における幅よりも広くなるように傾斜して形成されたことを特徴とするリニアモータ。
5. 請求項１乃至４の何れか1項において、
   前記コアバック部と前記ティース部は、異なる材料で形成されたことを特徴とするリニアモータ。
6. 請求項１において、
   前記コアバック部と前記ティース部は、積層方向が異なることを特徴とするリニアモータ。
7. 請求項６において、
   前記ティース部の前記磁石と対向する位置には、前記可動子の移動方向に張り出したティーストップ部を備えたことを特徴とするリニアモータ。
8. 請求項１乃至７の何れか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。
9. 請求項８において、
   前記弾性体は、金属製の巻バネであることを特徴とする電磁サスペンション。
10. 請求項８又は９において、
    前記巻線に交流電流を供給するインバータと、
    前記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、を備えることを特徴とする電磁サスペンション。
11. 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、を備える洗濯機であって、
    前記洗濯機の振動を抑制する電磁サスペンションを備え、
    前記電磁サスペンションは請求項８乃至請求項１０の何れかを備えたことを特徴とする洗濯機。

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