特許 7240872 リニアモータ、電磁サスペンションおよび洗濯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-08

(45)【発行日】2023-03-16

(54)【発明の名称】リニアモータ、電磁サスペンションおよび洗濯機

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20230309BHJP

   D06F 37/20 20060101ALI20230309BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

D06F37/20

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018241732

(22)【出願日】2018-12-25

(65)【公開番号】P2020103017

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-10-25

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】法月 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】岩路 善尚

(72)【発明者】

【氏名】馬飼野 祐貴

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０１０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４１７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２０１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５７７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２００３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１７７８８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１０６５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－０６８８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０８８７６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｈ０２Ｋ ３３／００

Ｄ０６Ｆ ３７／２０

Ｆ１６Ｆ １５／０３

(57)【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の面とを有し、所定の移動方向に沿って前記固定子に対して相対的に移動する可動子と、を備え、
前記電機子鉄心は、前記第１の面に対向する第１の磁気歯と、前記第１の面に対向し前記第１の磁気歯に対して前記移動方向に沿って隣接する第２の磁気歯と、前記第２の面に対向する第３の磁気歯と、前記第２の面に対向し前記第３の磁気歯に対して前記移動方向に沿って隣接する第４の磁気歯と、を備え、
前記可動子は、前記第１の磁気歯の中心と前記第２の磁気歯の中心との前記移動方向の距離を磁気歯ピッチとしたとき、前記移動方向に沿って前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い区間に渡って、前記第１の面はＳ極またはＮ極のうち一方の極に磁化され、前記移動方向に沿って前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い区間に渡って、前記第２の面はＳ極またはＮ極のうち他方の極に磁化されており、
前記可動子は、
前記移動方向に沿って前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い距離に渡ってＳ極に磁化したＳ極面と、前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い距離に渡ってＮ極に磁化したＮ極面と、を有する板状の磁石と、
前記磁石よりも透磁率の低い材質で形成され前記磁石を把持するフレームと、を備え、
前記移動方向における前記磁石の一端が前記第１の磁気歯の外端に達する位置を第１の位置とし、前記移動方向における前記磁石の他端が前記第２の磁気歯の外端に達する位置を第２の位置としたとき、前記第１ないし第４の磁気歯の各々の幅は、前記第１の位置から前記第２の位置までの前記可動子の移動距離である範囲長よりも長い
ことを特徴とするリニアモータ。

【請求項2】

前記フレームは、前記第１の面と前記第２の面とを挿通する貫通孔を有し、
前記磁石は一体に形成され、前記貫通孔に装着されている
ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。

【請求項3】

前記磁石は、サマリウム－鉄－窒素系の磁石である
ことを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。

【請求項4】

前記磁石は、矩形板状または直方体状の形状を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４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前記移動方向に付勢する弾性体と、を有する
ことを特徴とする電磁サスペンション。

【請求項6】

前記弾性体は、金属製の巻バネを含む
ことを特徴とする請求項５に記載の電磁サスペンション。

【請求項7】

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することによっ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
ことを特徴とする請求項６に記載の電磁サスペンション。

【請求項8】

請求項７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および特許文献２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記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２００３３６号公報

【文献】特開２０１１－１０６５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１，２に示されているリニアモータの可動子には、磁化方向が交互に反転するように、移動方向に沿って複数の磁石が装着されている。このように磁石の数が多くなると、組立が煩雑となり、コスト高を招くという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、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】

【0005】

上記課題を解決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、前記固定子に対向する第１の面と第２の面とを有し、所定の移動方向に沿って前記固定子に対して相対的に移動する可動子と、を備え、前記電機子鉄心は、前記第１の面に対向する第１の磁気歯と、前記第１の面に対向し前記第１の磁気歯に対して前記移動方向に沿って隣接する第２の磁気歯と、前記第２の面に対向する第３の磁気歯と、前記第２の面に対向し前記第３の磁気歯に対して前記移動方向に沿って隣接する第４の磁気歯と、を備え、前記可動子は、前記第１の磁気歯の中心と前記第２の磁気歯の中心との前記移動方向の距離を磁気歯ピッチとしたとき、前記移動方向に沿って前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い区間に渡って、前記第１の面はＳ極またはＮ極のうち一方の極に磁化され、前記移動方向に沿って前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い区間に渡って、前記第２の面はＳ極またはＮ極のうち他方の極に磁化されており、前記可動子は、前記移動方向に沿って前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い距離に渡ってＳ極に磁化したＳ極面と、前記磁気歯ピッチの０．８倍よりも長い距離に渡ってＮ極に磁化したＮ極面と、を有する板状の磁石と、前記磁石よりも透磁率の低い材質で形成され前記磁石を把持するフレームと、を備え、前記移動方向における前記磁石の一端が前記第１の磁気歯の外端に達する位置を第１の位置とし、前記移動方向における前記磁石の他端が前記第２の磁気歯の外端に達する位置を第２の位置としたとき、前記第１ないし第４の磁気歯の各々の幅は、前記第１の位置から前記第２の位置までの前記可動子の移動距離である範囲長よりも長いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、リニアモータ、電磁サスペンションおよび洗濯機を安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第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5】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6】第１実施形態および変形例によるリニアモータの模式図である。

【図7】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8】変形例によるリニアモータの模式図である。

【図9】本発明の第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10】本発明の第３実施形態による洗濯機の斜視図である。

【図11】第３実施形態による洗濯機の縦断面図である。

【図12】第３実施形態に適用される制振装置の構成図である。

【図13】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14】比較例における洗濯槽の回転速度と外槽３７の変位を示す図である。

【図15】第４実施形態における洗濯槽の回転速度と外槽３７の変位を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
図１は、本発明の第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９参照）に適用され、電磁サスペンション１００は、例えば洗濯機Ｗ（図１０参照）の振動を抑制するために適用される。
図１の符号ｘ，ｙ，ｚに示すように、ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸を定める。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ローラ１３と、を備えている。

【0009】

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１０参照）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。

【0010】

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、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５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。

【0011】

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に嵌め込まれた磁石１２４と、を備えている。

【0012】

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。
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。

【0013】

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１３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。

【0014】

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。
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。

【0015】

図４は、可動子１２の分解斜視図である。上述したように、可動子１２は、フレーム１２２と、磁石１２４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。磁石１２４は、貫通孔１２２ｈと略同寸法の矩形板状に一体に形成され、貫通孔１２２ｈに装着される。

【0016】

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。

【0017】

また、磁石１２４は、ｙ軸方向に磁化されている。すなわち、磁石１２４は、その一面であるＳ極面１２４ＳがＳ極に磁化され、Ｓ極面１２４Ｓの裏面であるＮ極面１２４ＮがＮ極に磁化されている。そして、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側から磁石１２４のＳ極面１２４Ｓが露出し、貫通孔１２２ｈの裏面１２２ｒ側から磁石１２４のＮ極面１２４Ｎが露出する。

【0018】

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。上述した原料のうち、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。上述した原料のうち、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。

【0019】

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、上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。

【0020】

図５は、リニアモータ１０の動作説明図である。
図５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５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の何れにおいても、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。

【0021】

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。

【0022】

図５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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

状態Ｐ２においては、磁石１２４の左端１２４ａ（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、状態Ｐ３においては、磁石１２４の右端１２４ｂ（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。

【0026】

ここで、図５に示すように、磁石１２４は一体成形された１個の磁石で構成することが望ましく、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の全てを磁石１２４に対向させることができる。

【0027】

上述した特許文献１，２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。

【0028】

図６は、本実施形態のリニアモータ１０、および変形例のリニアモータ１０Ａ，１０Ｂの模式図である。
図５において説明したように、本実施形態のリニアモータ１０は、「磁気歯幅ＴＬが常用範囲長ＵＬよりも長く、磁石長ＭＬが磁気歯ピッチＴＰよりも長く、かつ、磁石１２４は１個」という特徴を有している。

【0029】

一方、変形例のリニアモータ１０Ａにおいては、磁石長ＭＬは、磁気歯ピッチＴＰと略同一である（正確には、磁石長ＭＬが磁気歯ピッチＴＰよりも若干長い）。リニアモータ１０Ａの他の構成は、リニアモータ１０のものと同様である。従って、リニアモータ１０Ａは、「磁気歯幅ＴＬと常用範囲長ＵＬとが略同一であり、磁石長ＭＬと磁気歯ピッチＴＰとが略同一であり、かつ、磁石１２４は１個」という特徴を有している。

【0030】

また、他の変形例のリニアモータ１０Ｂにおいては、磁石長ＭＬは、磁気歯ピッチＴＰの約０．８倍である。リニアモータ１０Ｂの他の構成は、リニアモータ１０のものと同様である。従って、リニアモータ１０Ｂは、「磁気歯幅ＴＬが常用範囲長ＵＬよりも短く、磁石長ＭＬが磁気歯ピッチＴＰよりも短く、かつ、磁石１２４は１個」という特徴を有している。

【0031】

図７は、本実施形態のリニアモータ１０、および変形例のリニアモータ１０Ａ，１０Ｂの推力特性図である。
図７の横軸は可動子１２の位置であり、各リニアモータ１０，１０Ａ，１０Ｂの常用範囲の一端（図６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。

【0032】

また、図７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９参照）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。

【0033】

図７において白丸と破線で示した推力特性Ｑは、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解る。

【0034】

図７において黒丸と実線で示した推力特性ＱＡは、図６に示した変形例のリニアモータ１０Ａの推力特性である。推力特性ＱＡによれば、本実施形態の推力特性Ｑと同様に、常用範囲内において推力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、本変形例のリニアモータ１０Ａも、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解る。

【0035】

また、図７において白三角と実線で示した推力特性ＱＢは、他の変形例のリニアモータ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±１００％の付近で、推力ＦＣがＦＣ１－ΔＦＣよりも下がっている。そして、推力特性Ｑ３の形状も、±８０％～±１００％の付近で歪んでいる。このため、リニアモータ１０Ｂは、充分に実用になるが、電磁サスペンションに適用しようとすると、若干、制御が煩雑になる場合がある。

【0036】

ここで、リニアモータ１０，１０Ａ，１０Ｂ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７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。

【0037】

リニアモータ１０，１０Ａ，１０Ｂを電磁サスペンションに適用する場合、リニアモータ１０，１０Ａ，１０Ｂ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。

【0038】

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、上述したように、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。

【0039】

図７において、本実施形態のリニアモータ１０による推力特性Ｑは、推力ＦＣの急峻な変化は無く、常用範囲の全域に渡り、目標推力ＦＣ１以上の推力を達成している。また、変形例のリニアモータ１０Ａによる推力特性ＱＡは、推力ＦＣの急峻な変化は無いが、可動子１２の位置が１００％の付近で推力ＦＣが目標推力ＦＣ１を若干下回っている。しかし、この誤差は±２０％の範囲内であるため、リニアモータ１０Ａは、本実施形態のリニアモータ１０と同様に制御できるものと考えられる。

【0040】

一方、他の変形例のリニアモータ１０Ｂによる推力特性ＱＢには急激な変化があり、かつ、常用範囲の両端付近の推力は目標推力より２０％以上落ち込んでいる。そのため、変形例のリニアモータ１０Ｂは、本実施形態のリニアモータ１０と比較すると、若干、制御が煩雑になる場合がある。しかし、推力特性ＱＢを有するリニアモータ１０Ｂであっても、さほどリニアリティが求められない用途においては、充分に実用に耐える。また、磁気歯ピッチＴＰ＞磁石長ＭＬ、あるいは磁気歯幅ＴＬ＜常用範囲長ＵＬであっても、推力ＦＣを目標推力ＦＣ１に対して、ＦＣ１±ΔＦＣの範囲に納めることが可能であれば、電磁サスペンション用のリニアモータとして、さらに実用性を高めることができる。

【0041】

図７によれば、図６のリニアモータ１０Ｂのように、磁石１２４の磁石長ＭＬを、磁気歯ピッチＴＰの０．８倍以上にすると好ましいことが解る。また、磁石１２４の磁石長ＭＬを、磁気歯ピッチＴＰの０．９倍以上にすると（図示略）、推力特性の形状がさらに平坦に近づくため、より好ましい。さらに、図６のリニアモータ１０Ａのように、磁石１２４の磁石長ＭＬを、磁気歯ピッチＴＰと略同一にすると、推力特性の形状がさらに平坦に近づくため、さらに好ましいことが解る。さらに、本実施形態のリニアモータ１０のように、磁石１２４の磁石長ＭＬを、磁気歯ピッチＴＰよりも大きくすると、推力特性の形状がさらに平坦に近づくため、より一層好ましいことが解る。

【0042】

図８は、上述した変形例のリニアモータ１０Ａ、および他の変形例のリニアモータ１０Ｃの模式図である。他の変形例のリニアモータ１０Ｃは、磁気歯１５１～１５４の磁気歯幅ＴＬが、リニアモータ１０Ａよりも狭くなっている。リニアモータ１０Ｃの他の構成は、リニアモータ１０Ａのものと同様である。そして、図示の状態では、リニアモータ１０Ａの可動子１２は、図６と同様に、常用範囲の左端に位置している。また、変形例のリニアモータ１０Ｃの可動子１２の位置は、リニアモータ１０Ａの可動子１２と同一の位置である。

【0043】

リニアモータ１０Ａ，１０Ｃは、何れも磁石長ＭＬと磁気歯ピッチＴＰとが同一である。しかし、変形例のリニアモータ１０Ｃは、磁気歯幅ＴＬが常用範囲長ＵＬよりも短くなっている。このため、図示の状態において、リニアモータ１０Ｃの磁石１２４は、磁気歯１５２，１５４には対向しない。すると、磁気歯１５２，１５４によって磁石１２４に付与される推力が小さくなるため、可動子１２に付与される推力も小さくなる。

【0044】

図８に示した例は、可動子１２の位置が－１００％（図７参照）付近であるが、可動子１２の位置が反対側の１００％（図７参照）付近であっても、同様に推力が低下する。従って、可動子１２の移動に伴う推力の変動を抑制するためには、全ての磁気歯１５１～１５４と、磁石１２４とが、常用範囲内で、常に近接していることが望ましい。さらに、全ての磁気歯１５１～１５４と磁石１２４とが常用範囲内では常に対向していることが最も望ましい。

【0045】

〈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（１１ａ）は、第１の面（１２２ｆ）に対向する第１の磁気歯（１５１）と、第１の面（１２２ｆ）に対向し第１の磁気歯（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（１５２）と、第２の面（１２２ｒ）に対向する第３の磁気歯（１５３）と、第２の面（１２２ｒ）に対向し第３の磁気歯（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（１５４）と、を備え、可動子（１２）は、第１の磁気歯（１５１）の中心と第２の磁気歯（１５２）の中心との移動方向（ｚ軸方向）の距離を磁気歯ピッチ（ＴＰ）としたとき、移動方向に沿って磁気歯ピッチ（ＴＰ）の０．８倍よりも長い区間に渡って、第１の面（１２２ｆ）はＳ極またはＮ極のうち一方の極に磁化され、移動方向に沿って磁気歯ピッチ（ＴＰ）の０．８倍よりも長い区間に渡って、第２の面（１２２ｒ）はＳ極またはＮ極のうち他方の極に磁化されている。

【0046】

これにより、少ない部品点数でリニアモータ（１０）を実現することができ、リニアモータ（１０）を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）の使用量を低減でき、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ることができる。これにより可動子（１２）の重量が軽くなり応答性が改善すると共に制御性が改善する。さらに、磁石個数の低減によりコスト削減が可能である。また、可動子（１２）には１個の磁石（１２４）をセットすればよく、作業性も高めることができる。

【0047】

また、可動子（１２）は、移動方向（ｚ軸方向）に沿って磁気歯ピッチ（ＴＰ）の０．８倍よりも長い距離（ＭＬ）に渡ってＳ極に磁化したＳ極面（１２４Ｓ）と、磁気歯ピッチ（ＴＰ）の０．８倍よりも長い距離（ＭＬ）に渡ってＮ極に磁化したＮ極面（１２４Ｎ）と、を有する板状の磁石（１２４）と、磁石（１２４）よりも透磁率の低い材質で形成され磁石（１２４）を把持するフレーム（１２２）と、を備える。
これにより、フレーム（１２２）に磁石（１２４）を装着すると、可動子（１２）を構成することができ、リニアモータ（１０）を一層安価に構成することができる。

【0048】

また、本実施形態においては、移動方向（ｚ軸方向）における磁石（１２４）の一端（１２４ａ）が第１の磁気歯（１５１）の外端（１５１ａ）に達する位置を第１の位置（状態Ｐ２）とし、移動方向（ｚ軸方向）における磁石（１２４）の他端（１２４ｂ）が第２の磁気歯（１５２）の外端（１５２ｂ）に達する位置を第２の位置（状態Ｐ３）としたとき、第１ないし第４の磁気歯（１５１～１５４）の各々の幅（ＴＬ）は、第１の位置（状態Ｐ２）から第２の位置（状態Ｐ３）までの可動子（１２）の移動距離である範囲長（ＵＬ）よりも長い。
これにより、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ることができる。

【0049】

また、フレーム（１２２）は、第１の面（１２２ｆ）と第２の面（１２２ｒ）とを挿通する貫通孔（１２２ｈ）を有し、磁石（１２４）は一体に形成され、貫通孔（１２２ｈ）に装着されている。
これにより、貫通孔（１２２ｈ）に磁石（１２４）を装着すると、可動子（１２）を構成することができ、リニアモータ（１０）を一層安価に構成することができる。

【0050】

また、磁石（１２４）は、サマリウム－鉄－窒素系の磁石である。これにより、磁石（１２４）を樹脂に練り込んで金型成形することが可能になり、リニアモータ（１０）を一層安価に構成することができる。

【0051】

また、磁石（１２４）は、矩形板状または直方体状の形状を有する。
これにより、磁石（１２４）の形状を単純化でき、リニアモータ（１０）を一層安価に構成することができる。さらに、磁石（１２４）を矩形板状に形成することにより、磁石使用量を少なくしながら磁極面積を大きくできる。

【0052】

また、本実施形態によれば、図５に示す常用範囲において、磁石（１２４）が固定子（１１）の外に露出することを防止できる。さらに、常用範囲において、磁石（１２４）を、第１ないし第４の磁気歯（１５１～１５４）、および補極歯１６２，１６４のうち何れかに必ず対向させることができる。これにより、磁石（１２４）が、対向する磁性体が無い状態に置かれる可能性を非常に小さくすることができる。従って、本実施形態によれば、パーミアンス係数の改善を図ることができ、減磁耐力のロバスト性を高めることができる。

【0053】

［第２実施形態］
〈第２実施形態の構成〉
図９は、本発明の第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、上述した第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１０参照）の外槽３７である。

【0054】

また、可動子１２の他端は、固定治具Ｊに固定されている。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。

【0055】

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９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。

【0056】

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。

【0057】

〈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。

【0058】

［第３実施形態］
〈第３実施形態の構成〉
（全体構成）
図１０は、本発明の第３実施形態による洗濯機Ｗの斜視図である。
図１０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。

【0059】

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。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１１参照）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。

【0060】

図１１は、洗濯機Ｗの縦断面図である。
洗濯機Ｗは、上述した構成の他に、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。

【0061】

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１１に示すように、外槽３７は、洗濯槽３５を内包している。

【0062】

また、図１０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。

【0063】

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１３参照）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。

【0064】

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１１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。

【0065】

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。

【0066】

（制振装置２００の構成）
図１２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１２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１１参照）である。

【0067】

図１２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。

【0068】

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。

【0069】

図１３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１３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１１に示した駆動機構３８は、図１３に示すように、インバータ３８ａと、モータ３８ｂと、を備えている。

【0070】

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１１参照）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。

【0071】

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１３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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

（推力調整部６０）
図１２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。

【0076】

図１２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。

【0077】

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１１参照）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。

【0078】

〈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（１１ｂ）に交流電流を供給するインバータ（４０）と、電機子巻線（１１ｂ）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（１１ｂ）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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

［第４実施形態］
次に、本発明の第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１０～図１３参照）と同様である。
但し、本実施形態において、推力調整部６０（図１２参照）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。

【0082】

まず、上述した第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。

【0083】

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、下式（１）で表される。なお、式（１）に示すＦ_D［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】

【0084】

また、リニアモータ１０の推力の運動方程式は、下式（２）で表される。なお、Ｆ_L［Ｎ］はリニアモータ１０の推力であり、Ｋ_e［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】

【0085】

ここで、式（１）の力Ｆ_Dと、式（２）の推力Ｆ_L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】

【0086】

図１４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１４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１５も同様）。

【0087】

図１４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。

【0088】

図１５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１５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。

【0089】

図１５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１４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。

【0090】

［変形例］
本発明は上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。上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。

【0091】

（１）上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、１個の矩形板状の磁石１２４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、複数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。

【0092】

（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。

【0093】

（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。

【0094】

（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】

【0095】

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）
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 磁石
１２４ａ 左端（一端）
１２４ｂ 右端（他端）
１２４Ｎ Ｎ極面
１２４Ｓ Ｓ極面
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
ｚ ｚ軸方向（移動方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】