CN1449106A

CN1449106A - 无刷马达的控制装置及带有该装置的洗衣机

Info

Publication number: CN1449106A
Application number: CN03108402A
Authority: CN
Inventors: 富樫仁夫; 山本伸也; 小此木章
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Haier Group Corp; Qingdao Haier Washing Machine Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: US7150167B2; KR20030078603A; JP3789843B2; CN1302612C; US20030182975A1; JP2003289690A

Abstract

本发明的无刷马达控制装置具有将交流电力供给马达(3)的逆变器(43)以及控制该逆变器(43)的驱动控制回路(5)。该控制回路(5)包括：用于检测作用在马达(3)上的负载重量的负载重量检测回路(53)；用于生成通电信号的通电信号生成回路(54)；基于通电信号生成PWM信号的PWM信号生成回路(55)。通电信号生成回路(54)基于检测的负载重量导出施加到马达(3)上的制动电压与经过该马达(3)流动的电流的相位差为90度以下的相位指令值，基于该相位指令值生成通电信号。

Description

无刷马达的控制装置及带有该装置的洗衣机

技术领域

本发明涉及可以控制无刷马达的制动的控制装置及带有该控制装置的洗衣机。

背景技术

以往，作为自动洗衣机，公知的有将洗涤筒可围绕垂直轴旋转地容纳在外筒内的涡旋式洗衣机以及将滚筒可围绕垂直轴旋转地容纳在外筒内的滚筒式洗衣机。

在涡旋式洗衣机中，采用无刷马达作为脉冲发生器驱动用马达，在进行脱水运转时，通过旋转驱动马达，使洗涤筒及脉冲发生器同时高速旋转，脱水运转结束时，通过再生制动马达，将大制动力作用于马达上，停止洗涤筒及脉冲发生器的旋转。另一方面，在滚筒式洗衣机中，采用无刷马达作为滚筒驱动用马达，在进行脱水运转时，通过旋转驱动马达，使滚筒高速旋转，脱水运转结束时，通过再生制动马达，将大制动力作用于马达上，停止滚筒的旋转。

但是，以往的涡旋式洗衣机及滚筒式洗衣机中，由于从马达产生再生电力，所以需要用于消耗再生电力的外部电阻，导致马达控制装置大型化的问题发生。另外，因为必须用耐压高的电子部件构成电气回路，所以，也带来了马达控制装置成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种能使装置本体小型化、同时能实现低成本化的马达控制装置及具有这种马达控制装置的洗衣机。

本发明的无刷马达的控制装置具有将交流电力供给无刷马达的逆变器以及控制该逆变器的控制回路，控制回路包括：

用于检测作用在无刷马达上的负载重量或与该负载重量对应的值的负载量检测机构；

基于负载量检测机构的检测结果，导出施加到无刷马达上的制动电压与经过该无刷马达流动的电流的相位差为90度以下的相位指令值，基于该相位指令值生成通电信号的运算处理机构；

基于生成的通电信号生成控制信号，将该控制信号供给逆变器的信号处理机构。

在该无刷马达中，当无刷马达的施加电压与经过该无刷马达流动的电流的相位差为90度以下时，不会产生再生电力。此外，在作用于无刷马达的负载重量与上述相位差为90度以下的相位指令值之间有一定的关系成立。因此，在本发明的无刷马达控制装置中，可基于作用于无刷马达上的负载重量或与该负载重量对应的值、例如惯性力矩，导出施加到无刷马达上的制动电压与经过该无刷马达流动的电流的相位差为90度以下的相位指令值。基于这样导出的相位指令值生成通电信号，基于该通电信号生成控制信号并供给逆变器。结果，可将制动力作用到无刷马达上，降低该马达的旋转速度。因此，无刷马达的施加电压与经过该无刷马达流动的电流的相位差为90度以下，不会产生再生电力。因此，可以省略用于消耗再生电力的外部电阻，同时，可用耐压小的电子部件构成电气回路。

具体地，上述控制回路的运算处理机构基于负载量检测机构的检测结果导出电压指令值，基于该电压指令值与上述相位指令值生成通电信号。

在作用于无刷马达的负载重量与电压指令值之间，有随着负载重量的增大电压指令值增大的一定关系成立。因此，在上述具体的结构中，可以基于作用于无刷马达的负载重量或与该负载重量对应的值、例如惯性力矩导出电压指令值。导出该与负载重量对应的电压指令值，基于该电压指令值及上述相位指令值生成通电信号。基于该通电信号控制逆变器，可将与负载重量对应的适当大小的制动力作用在无刷马达上。

此外，具体地，上述相位指令值通过无刷马达的旋转角度与相位超前角表示，上述控制回路具有用于检测无刷马达的旋转角度的角度检测机构，并且上述运算处理机构具有：

基于负载量检测机构的检测结果导出相位超前角的相位超前角导出机构；

基于以无刷马达的旋转角度、相位超前角及电压指令值为变量、表示通电信号变化的函数，由上述检测的旋转角度、上述导出相位超前角及上述导出的电压指令值生成通电信号的信号生成机构。

在作用于无刷马达的负载重量与相位超前角之间，有随着负载重量的增大相位超前角增大的一定关系成立。因此，在上述具体的结构中，可以基于作用于无刷马达的负载重量或与该负载重量对应的值导出相位超前角。例如，基于表示负载重量与相位超前角之间的关系的函数式或图表，从负载量检测机构的检测结果中导出相位超前角。之后，基于表示通电信号的变化的函数、例如正弦波函数，从上述导出的相位超前角、无刷马达的旋转角度及电压指令值生成通电信号。

具体地，上述控制回路具有用于检测无刷马达旋转速度的速度检测机构，上述运算处理机构基于负载量检测机构的检测结果及速度检测机构的检测结果导出电压指令值。

在上述负载重量与电压指令值之间有一定关系成立。在无刷马达的旋转速度与电压指令值之间，有随着旋转速度的增大电压指令值增大的一定关系成立。因此，在上述具体的结构中，可以基于负载量检测机构的检测结果及无刷马达的旋转速度导出与负载重量及旋转速度对应的电压指令值，基于该电压指令值及上述相位指令值生成通电信号。基于该通电信号控制逆变器，可将与负载重量及旋转速度对应的适当大小的制动力作用在无刷马达上。

更具体地，上述相位超前角导出机构基于负载量检测机构的检测结果及速度检测机构的检测结果导出相位超前角。

在上述负载重量与相位超前角之间有一定的关系成立。此外，在无刷马达的旋转速度与相位超前角之间有一定的关系成立。因此，在上述具体的结构中，可以基于负载量检测机构的检测结果及无刷马达的旋转速度导出与负载重量及旋转速度对应的相位指令值，基于该相位指令值及上述电压指令值生成通电信号。基于该通电信号控制逆变器，因此，不管无刷马达的旋转速度如何，无刷马达的施加电压与经过无刷马达流动的电流的相位差都始终处在90度以下。

具体地，上述控制回路具有用于计测从无刷马达的制动开始时刻所经过的时间的计时机构，上述运算处理机构基于负载量检测机构的检测结果及计时机构的计测结果导出电压指令值。

如上文所述，在负载重量与电压指令值之间有一定的关系成立，同时，在无刷马达的旋转速度与电压指令值之间有一定的关系成立。因此，无刷马达的旋转速度随着从无刷马达的制动开始点的经过时间的变长而降低。因而，在上述具体的结构中，基于负载量检测机构的检测结果及从制动开始点的经过时间，可以导出与负载重量及旋转速度对应的电压指令值。

具体地，上述相位超前角导出机构基于负载量检测机构的检测结果及计时机构的计测结果导出相位超前角。

如上文所述，在负载重量与相位超前角之间有一定的关系成立，同时，在无刷马达的旋转速度与相位超前角之间有一定的关系成立。因此，无刷马达的旋转速度随着从无刷马达的制动开始点的经过时间的变长而降低。因而，在上述具体的结构中，基于负载量检测机构的检测结果及无刷马达的旋转速度，可以导出与负载重量及旋转速度对应的电压指令值。

本发明的第一种洗衣机，包括可围绕垂直轴旋转地容纳在外筒内部的洗涤筒；配置在洗涤筒底部的脉冲发生器；用于旋转驱动洗涤筒及脉冲发生器的无刷马达；以及用于控制该无刷马达的旋转的控制装置，上述控制装置具有将交流电力供给无刷马达的逆变器以及控制该逆变器的控制回路，上述控制回路包括：

基于上述生成的通电信号生成控制信号，将该控制信号供给逆变器的信号处理机构。

上述本发明的第一洗衣机中，由于可控制旋转驱动洗涤筒及脉冲发生器的无刷马达的旋转，因此，通过构成上述本发明的控制装置，可实现马达控制装置的小型化及低价格化，从而，实现洗衣机本体的小型化及低价格化。

此外，本发明的第二种洗衣机，包括可旋转地容纳在外筒内部的滚筒；用于旋转驱动该滚筒的无刷马达；以及用于控制该无刷马达的旋转的控制装置。上述控制装置具有将交流电力供给无刷马达的逆变器以及控制该逆变器的控制回路，上述控制回路包括：

上述本发明的第二种洗衣机中，由于可控制滚筒的旋转，因此，通过构成上述本发明的控制装置，可实现马达控制装置的小型化及低价格化，从而，实现洗衣机本体的小型化及低价格化。

如上文所述，根据本发明的无刷马达控制装置，可以实现装置本体的小型化及低价格化。此外，根据本发明的洗衣机，由于马达控制装置的小型化及低价格化，从而可实现洗衣机本体的小型化及低价格化。

附图说明

图1是第一实施例的涡旋式洗衣机的断面图。

图2是表示上述洗衣机控制系统构成的方框图。

图3是表示无刷马达构成的示意图。

图4是表示上述洗衣机驱动控制回路的PWM控制回路构成的方框图。

图5(a)至图5(d)是在PWM控制回路中生成的各种信号的波形图。

图6是表示位置信号的脉冲间隔时间变化的曲线图。

图7是表示位置信号的脉冲间隔时间与负载重量的关系的曲线图。

图8是表示负载重量M、相位超前角φ及系数K的关系的图表。

图9是表示施加到无刷马达上的制动电压与经过该马达流动的电流的矢量图。

图10是表示无刷马达发生电短路时经过该马达流动的电流的矢量图。

图11(a)至图11(c)是表示负载重量发生变化时的制动电压与电流的矢量图。

图12是表示第一实施例的涡漩式洗衣机洗涤工序中的一系列过程的程序方框图。

图13是表示负载重量检测处理的具体过程的程序方框图。

图14是表示脱水工序的具体过程的程序方框图。

图15是第二实施例的滚筒式洗衣机的断面图。

图16是上述滚筒式洗衣机平衡容器的断面图。

图17(a)至图17(c)是表示滚筒内洗涤物的位置与平衡容器内的液体分散状态的断面图。

图18是上述滚筒式洗衣机驱动控制回路的方框图。

图19是加速度传感器的输出信号的波形图。

图20是表示上述滚筒式洗衣机脱水工序前实施的平衡器设置过程的程序方框图。

图21是表示无刷马达的转速与电压指令值的关系的曲线图。

图22是表示制动作用于无刷马达开始之后的经过时间与电压指令值的关系的曲线图。

图23是表示无刷马达的转速与相位超前角的关系的曲线图。

图24是表示制动开始作用于无刷马达之后的经过时间与相位超前角的关系的曲线图。

图25是表示将基准负载重量的电压振幅指令值换算成与负载重量对应的值的换算系数与负载重量的关系的曲线图。

图26是表示将基准负载重量的相位超前角换算成与负载重量对应的角度的换算系数与负载重量的关系的曲线图。

图27是表示无刷马达转速变化的曲线图。

图28是表示无刷马达转速与负载重量的关系的曲线图。

图29是另一实施例滚筒式洗衣机的断面图。

具体实施方式

下面，根据两个实施例具体说明本发明的实施方式。

第一实施例

本实施例的涡漩式洗衣机如图1所示，在机架1的内部，通过4根吊杆21、21、21、21，向下吊着外筒2，在外筒2的内部，可围绕垂直轴旋转地容纳有洗涤筒22。在机架1的上部安装有洗涤物向洗涤筒22内投入时进行开闭的盖11。另外，在洗涤筒22的底部可旋转地设有使洗涤水产生旋回流的脉冲发生器23，在脉冲发生器23的表面突设有呈放射状延伸的多个山脉状叶片。而且，在洗涤筒22的壁面上开设有多个贯通孔(图中未示)，借此，可以进行脱水运转时的排水。

在机架1上安装有给水喷嘴12，在给水喷嘴12的途中装有给水阀13。通过打开给水阀13，将洗涤水经过给水喷嘴12及给水阀13注入洗涤筒22。另外，在外筒2的底部连接有排水软管14，在排水软管14的途中装有排水阀15。通过打开排水阀15，将洗涤筒22内的洗涤水经过排水软管14及排水阀15向外部排出。

在外筒2的里面安装有离合器30和无刷马达3，无刷马达3的输出轴通过离合器30与脉冲发生器驱动轴24以及洗涤筒驱动轴25的基端部连接。离合器30是用于在洗涤运转时仅仅使脉冲发生器23旋转、在脱水运转时使洗涤筒22与脉冲发生器23沿同一方向旋转而进行切换的元件。

图2示出了上述涡漩式洗衣机的控制系统构成，商用电源4的交流输出电压通过电抗线圈L、全波整流回路40及两个整流电容C构成的直流电源回路41变换成直流电压，供给定电压回路42。从定电压回路42得到的一定的直流电压由逆变器43变换成交流电压，该交流电压供给无刷马达3，进行马达的驱动。

无刷马达3具有由霍尔元件构成的3个位置传感器31、31、31，由这3个位置传感器31、31、31得来的3个位置信号Hu、Hv、Hw供给微型计算机构成的驱动控制回路5。逆变器43包括例如IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)组成的6个开关元件S1～S6及与各开关元件连接的6个二极管D1～D6，6个开关元件S1～S6通过驱动控制回路5进行接通/断开(ON/OFF)控制。

上述离合器30、给水阀13及排水阀15与驱动控制回路5连接，由驱动控制回路5控制其动作。驱动控制回路5上连接有用于检测停电状态的停电检测回路16、用于检测洗涤筒水位的水位传感器17、用于检测盖开闭状态的盖传感器18及用户操作的操作开关19。驱动控制回路5根据从这些停电检测回路16、水位传感器17、盖传感器18及操作开关19输入的信号进行控制动作。

图3示出了无刷马达3的结构，该无刷马达3的构成如图所示，在圆筒状定子32的中央部所形成的空间内，可旋转地容纳有圆柱状的永久磁铁构成的转子33。在定子32的内周面凹设有多个槽34，在这些槽中卷绕有U相线圈35u、V相线圈35v及W相线圈35w。在无刷马达3中，通过给这些相的线圈35u、35v、35w通电，可使转子33旋转。

图5(a)示出了由无刷马达3的三相线圈感应的电压Eu、Ev、Ew的波形，各电压波形以360度作为一个周期，以正弦波状变化，3个电压的波形具有彼此120度的相位差。另外，图5(b)示出了从3个位置传感器得来的3个位置信号Hu、Hv、Hw的波形。各位置信号是以360度为一个周期在高与低之间转换的矩形波，3个位置信号具有彼此120度的相位差。

图4示出了上述驱动控制回路5的PWM控制回路的构成，由上述位置传感器得来的3个位置信号Hu、Hv、Hw供给位置运算回路51、转速检测回路52及负载重量检测回路53。转速检测回路52根据3个位置信号Hu、Hv、Hw检测马达的转速ω，将其结果供给上述位置运算回路51及通电信号生成回路54。位置运算回路5l根据3个位置信号Hu、Hv、Hw及转速ω算出马达的旋转角度θ，将算出的旋转角度θ供给通电信号生成回路54。

负载重量检测回路53计测3个位置信号Hu、Hv、Hw内的一个位置信号的脉冲间隔时间，根据该计测结果检测作为在无刷马达上的负载重量。图6示出了对无刷马达制动时的脉冲间隔时间的变化，在时刻t0制动作用开始之后到经过一定时间的时刻t1，负载重量变大时的脉冲间隔时间比负载重量较小时的脉冲间隔时间要短，在负载重量与脉冲间隔时间之间如图7所示，有随着脉冲间隔时间的变长、负载重量减少的一定关系成立。因此，负载重量检测回路53根据表示该关系的关系式或图表，从脉冲间隔时间导出负载重量。并将这样导出的负载重量M供给图4的通电信号生成回路54。

通电信号生成回路54在加速模式及匀速模式下，根据转速ω及旋转角度θ，从下述式1算出无刷马达3的U相的通电信号Vu。

上述式1的Va是电压指令值，例如根据从转速检测回路52得到的转速ω和目标转速ω算出，是相位超前角，例如根据从转速检测回路52得到的转速ω算出，另外，作为电压指令值Va及相位超前角

的计算方法，也可以采用其他公知的方法。

在减速模式下，根据上述负载重量M、转速ω及旋转角度θ，从下述式2算出无刷马达3的U相的通电信号Vu。Va＝K·ω在无刷马达旋转速度急剧降低的情况下，将从负载重量M导出系数K与相位超前角

。例如，图8的图表示出了负载重量M、相位超前角及系数K的关系，根据该图表，可从负载重量M导出相位超前角

及系数K。在这里，相位超前角采取使施加到无刷马达上的制动电压V与经过该马达流动的电流I的相位差为90度以下的值，并采取负载重量M越大其值越大的值。此外，系数K采取负载重量M越大其值越大的值。但是，在无刷马达发生电短路、该马达的旋转速度缓缓降低的情况下，系数K设定为零。

这样得到如图5(c)所示的以正弦波状变化的通电信号Vu，将120°、240°相位差施加给该U相通电信号Vu，生成V相通电信号Vv及w相通电信号Vw。将这三相通电信号Vu、Vv、Vw供给图4的PWM信号生成回路55，PWM信号生成回路55将图5(c)所示的u相通电信号Vu与给定的载波(三角波)进行比较，根据该比较结果，生成图5(d)所示的U相驱动信号(PWM信号)。同样地，将V相通电信号Vv与给定的载波进行比较，生成V相驱动信号，将W相通电信号Vw与给定的载波进行比较，生成W相驱动信号。生成的U相、V相、W相的PWM信号供给图2所示的逆变器43，逆变器43进行PWM控制。结果，对无刷马达3的旋转进行控制。

如上文所述，本实施形式的涡旋式洗衣机中，在无刷马达3减速旋转时，从上述式2算出通电信号。图9用矢量表示出根据由上述式2算出的通电信号、将制动电压施加给马达时的该制动电压与经过马达流动的电流I。另外，d轴方向与q轴方向分别表示从无刷马达的永久磁铁产生的磁通方向、及与该磁通方向垂直的方向。将电压V施加给无刷马达时，电流I经过线圈流动，在线圈中产生交链磁通φ产生的感应电压(ω·φ)、线圈的电感L产生的电压(ω·L·I)、以及线圈的阻抗R产生的电压(R·I)。借此，将与线圈阻抗R产生的电压(R·I)的q轴方向分量大小对应的制动力作用到马达上。与此相对，图10示出了马达发生电短路时经过马达线圈流动的电流I，作用在马达上的制动力与上述制动电压施加给上述马达的情况相比较小。

此外，图11(a)至图11(c)以矢量表示出负载重量逐渐增大时制动电压V及电流I。如图所示，相位超前角Ψ随着负载重量的增大而增大，制动电压V与电流I的相位差σ在任何情况下都在90度以下。因此，不会产生再生电力。

图12示出了上述涡旋式洗衣机的洗涤工序的一系列过程。首先，在步骤S1中，进行后述的负载重量检测处理，由该检测结果决定要向洗涤筒注入的洗涤水量或洗涤时间等洗涤运转条件以及漂洗时间等的漂洗运转条件。接着，在步骤S2中，打开给水阀，将上述决定的量的洗涤水注入洗涤筒后，在步骤S3中，在上述决定的洗涤运转条件下进行洗涤运转，然后，在步骤S4中，在上述决定的漂洗运转条件下进行漂洗运转。最后，在步骤S5中，进行后述的脱水运转，结束该过程。

在负载重量检测处理中，如图13所示，首先，在步骤S11中，对无刷马达3以给定转速旋转驱动，之后，将给定大小的制动电压施加给无刷马达3，使制动作用在该马达上。另外，也可以采用通过让无刷马达3电短路而作用制动的结构。然后，在步骤S12中，使用来测定一个位置信号的脉冲间隔时间的动作开始，然后，在步骤S13中，判断通过步骤S11将制动作用于马达3之后经过给定时间与否，在判断为“否”的场合，反复进行与步骤S13相同的判断。

于是，反复测定一个位置信号的脉冲间隔时间后，将制动作用于无刷马达3并经过给定时间时，在步骤S13中判断为“是”的情况下，转入步骤S14，停止脉冲间隔时间的测定动作后，基于表示脉冲间隔时间与负载重量之间的关系的图表或函数式，从上述给定时间经过时刻所测定的脉冲间隔时间导出负载重量，结束该过程。

图14示出了图12的步骤S5的脱水工序的具体过程，首先，在步骤S21中，打开排水阀，从洗涤筒排出洗涤水后，在步骤S22中，通过与图13所示的过程相同的过程，检测负载重量，并通过该检测结果决定脱水时间等脱水运转条件。另外，在这里，不进行负载重量检测处理，在洗涤运转开始前，通过图12的步骤S1，由所检测的负载重量决定脱水运转条件，这种情况也是可行的。接着，在步骤S23中，根据上述决定的脱水运转条件开始脱水运转，在步骤S24中，判断经过上述决定的脱水时间与否。在这里，当判断为“否”时，在步骤S25中，基于停电检测回路的检测结果判断由商用电源进行的电力供给停止与否，当判断为“否”时，转入步骤S26，之后，在步骤S26中，基于盖传感器的输出信号，判断盖打开与否，当判断为“否”时，返回步骤S24。

于是，继续进行脱水运转，之后，当经过上述脱水时间时，在步骤S24中，在判断为“是”的情况下转入步骤S27。另一方面，在脱水运转中，在将插头从商用电源拔出、变为停电状态的情况下，或在洗衣机本体的电源开关设定为OFF而变为停电状态的情况下，在步骤S25中，当判断为“是”时转入步骤S27。此外，在脱水运转中打开盖的情况下，通过在步骤S26中判断为“是”而转入步骤S27。在步骤S27中，将制动电压施加给无刷马达3，开始使制动作用于马达上的制动运转，之后，在马达转速大致为零的情况下，结束脱水运转。

本实施例的涡漩式洗衣机中，如上文所述，由于在无刷马达3的减速旋转时不会产生再生电力，所以，可以省略用于消耗再生电力的外部电阻，同时，可用耐压小的电子部件构成装置本体。因此，与以往的洗衣机相比，可降低洗衣机本体的成本。

此外，由于用上述式2所示的与负载重量M对应的系数K及转速ω的乘积算出电压指令值Va，因此，可以得到与负载重量M及转速ω对应的电压指令值Va。基于用该电压指令值Va生成的通电信号控制逆变器43，可以将与负载重量M及转速ω对应的适当大小的制动力作用于无刷马达3上。

再者，将制动电压施加于无刷马达3的紧急制动运转时以及使无刷马达3电短路的缓缓制动运转时的任何运转情况下，通电信号生成回路54都会利用上述式2所示的共用的正弦波函数进行运算、实施生成通电信号的动作，因而，在紧急制动运转时及缓缓制动运转时两种情况之间，不会随着运转切换而改变动作。所以，紧急制动运转时及缓缓制动运转时两者之间的控制切换能顺利地进行。

第二实施例

本实施例的滚筒式洗衣机如图15所示，在机架6的内部，设置有通过悬挂弹簧61、61及缓冲器62、62组成的振动抑制机构支持的外筒60。在外筒60的内部，可围绕水平轴旋转地容纳有用于收容洗涤物的滚筒63，在外筒60的正面安装有将洗涤物向滚筒63内投入时用的盖64。在外筒60的下面安装有无刷马达7，无刷马达7的输出轴通过原动皮带轮71、皮带72及从动皮带轮73组成的动力传递机构，与滚筒63的驱动轴73相连。借此，旋转驱动滚筒63。此外，在驱动轴74的端部，安装有用于检测滚筒63的加速度的加速度传感器66。

在滚筒63的背面，固定有由环状中空体组成的平衡容器65，该平衡容器65在与滚筒63相同的轴上可一体地旋转。在该平衡容器65的内部容纳有水等液体65a。如图16所示，在该平衡容器65的外部外周壁的内侧，按照等间隔的方式突设有断面为L字状的多个区域划分片65b，在平衡容器65内形成有多个液体容纳室65c，该液体容纳室65c在内周侧设有液体65a的流出流入口。

图17(a)至图17(c)示出了容纳在滚筒63内的洗涤物69的位置与平衡容器65内的液体65a的分散状态。当滚筒63开始旋转时，储存在平衡容器65内的底部的液体65a由于离心力的大小比重力小，所以逐渐向多个液体容纳室65c分散，之后，在滚筒63的旋转速度上升到100rpm程度的时刻，成为如图17(a)所示的大致均等地分散在多个液体容纳室65c中的状态。接着，当滚筒63的旋转速度下降到45rpm的程度时，如图17(b)所示，由于洗涤物69在通过上死点之前，滚筒63的旋转速度下降到最低，离心力的大小比重力小，因此，洗涤物69附近的液体容纳室内的液体65a流入其相反侧的液体容纳室内或附近的液体容纳室中。借此，使洗涤物69附近的液体容纳室内的液体量减少，而相反侧的液体容纳室内或附近的液体容纳室内的液体量增大。之后，在该状态下，当滚筒63的旋转速度上升到100rpm的程度时，由于离心力的大小比重力大，因此，维持上述的液体量分布状态。于是，平衡容器65内的液体65a以对应于洗涤物69的偏心负载的位置的液体量分布分配在多个液体容纳室65c中，从而实现了作为脱水运转时平衡器的功能。

本实施例的滚筒式洗衣机具有由微型计算机组成的驱动控制回路8，该驱动控制回路8如图18所示，具有位置运算回路81、转速检测回路82、负载重量检测回路83、通电信号生成回路84及PWM信号生成回路85组成的PWM控制回路80。另外，位置运算回路81、转速检测回路82、负载重量检测回路83及PWM信号生成回路85的构成与第一实施例相同，其说明省略。

将加速度传感器66的输出信号供给偏心负载检测回路87，该偏心负载检测回路87根据该输出信号检测滚筒63的偏心负载的大小。图19示出了加速度传感器66的输出信号的波形，加速度传感器66的输出值在偏心负载通过上死点时为最小，而在偏心负载通过下死点时为最大，与滚筒63的旋转同步变动。因此，输出波形的振幅值、即加速度的最大值Amax与最小值Amin之差随着偏心负载大小的增大而增大，在波形振幅值与偏心负载的大小之间有一定的关系成立。偏心负载检测回路87基于表示该关系的函式数或图表，从加速度传感器66的输出波形振幅值导出偏心负载的大小。并将由此导出的偏心负载的大小供给如图18所示的主控制回路86。

主控制回路86判断上述偏心负载的大小是否处于允许范围内，在判断为没有处于允许的范围内的情况下，对通电信号生成回路84发出加速动作指令、减速动作指令及加速动作指令组成的平衡器设置指令。通电信号生成回路84一方面根据加速动作指令，并基于从位置运算回路81得出的旋转角度θ及从转速检测回路82得出的转速ω，由上述式1生成通电信号，另一方面，根据减速动作指令，并基于上述旋转角度θ、转速ω及从负载重量检测回路83得出的负载重量M，由上述式2生成通电信号。

主控制回路86与用户操作的操作开关67连接，主控制回路86根据来自操作开关67的输入信号进行制动控制。此外，在主控制回路86上连接有显示装置68，在该显示装置68上显示上述导出的偏心负载的大小等信息。

图20示出了本实施例的滚筒式洗衣机脱水工序前实施的平衡器的设置过程，首先，在步骤S31中，基于加速传感器66的输出信号检测偏心负载的大小，在步骤S32中，判断上述检测的偏心负载的大小是否处于允许范围内。在这里，当判断为“否”的场合，转入步骤S33，在无刷马达7的旋转速度上升到100rpm后，在步骤S34中，通过将制动电压施加给无刷马达7，将制动作用于该马达上，使该马达7的旋转速度下降到45rpm。接着，在步骤S35中，在无刷马达7的旋转速度上升到100rpm后，返回步骤S31。

于是，反复实施加速、减速及加速组成的平衡器设置处理，之后，一旦将偏心负载的大小抑制到允许的范围内，则在步骤S32中，在判断为“是”的情况下结束该过程。通过上述过程，平衡容器65内的液体65a以对应于偏心负载的位置的液体量分布分配在多个液体容纳室65c中。

之后，在滚筒63高速旋转的脱水工序中，上述的内部液体以对应于偏心负载的位置的液体量分布分配的平衡容器65可实现作为相对偏心负载的平衡器的功能，因而，能有效地抑制偏心负载引起的振动。

此外，上述第一实施例及第二实施例中，采用了基于图8所示的图表、从负载重量M导出上述式2的系数K、通过将该系数K与转速ω相乘算出电压指令值Va的结构，但并不限于该结构，也可以采用以下所述的各种构成。

①如图21所示，在无刷马达的转速ω与电压指令值Va之间有一定的关系成立。另外，在负载重量M与电压指令值Va之间有一定的关系成立。因此，也可以基于表示负载重量M、无刷马达的转速ω及电压指令值Va的关系的图表，从负载重量M与转速ω导出电压指令值Va。

②在将制动电压施加到无刷马达上而使制动作用于马达上的情况下，在无刷马达的转速与制动作用开始之后的经过时间之间有一定的关系成立。因此，如图22所示，在制动作用开始之后的经过时间与电压指令值Va之间有一定的关系成立。因而，可基于表示负载重量M、制动作用开始之后的经过时间及电压指令值Va的关系的图表，从负载重量M与经过时间导出电压指令值Va。

③基于表示负载重量M为某个基准值时的转速ω与基准电压指令值Vao的关系的函数式或图表，从转速ω导出基准电压指令值Vao，同时，基于表示负载重量M与换算系数x1之间的图25所示的关系的函数式或图表，从负载重量M导出换算系数x1，之后，利用上述换算系数x1对基准电压指令值Vao进行运算，导出与负载重量M对应的电压指令值Va。

此外，在上述第一实施例及第二实施例中，采用了基于图8所示的图表、从负载重量M导出上述式2的相位超前角Ψ的构成，但是，并不限于该构成，也可以采用后述的各构成。

①如图23所示，在无刷马达的转速ω与相位超前角Ψ之间有一定的关系成立。另外，在负载重量M与相位超前角Ψ之间有一定的关系成立。因此，可以基于表示负载重量M、无刷马达的转速ω及相位超前角Ψ的关系的图表，从负载重量M与转速ω导出相位超前角Ψ。

②如上所述，在无刷马达的转速ω与制动作用开始之后的经过时间之间有一定的关系成立。因此，如图24所示，在制动作用开始之后的经过时间与相位超前角Ψ之间有一定的关系成立。因而，可基于表示负载重量M、制动作用开始之后的经过时间及相位超前角Ψ的关系的图表，从负载重量M与经过时间导出相位超前角Ψ。

③基于表示负载重量M为某个基准值时的转速ω与基准相位超前角Ψo的关系的函数式或图表，从转速ω导出基准相位超前角Ψo，同时，基于表示负载重量M与换算系数x2之间的图26所示的关系的函数式或图表，从负载重量M导出换算系数x2，之后，利用上述换算系数x2对基准相位超前角Ψo进行运算，导出与负载重量M对应的相位超前角Ψ。

此外，在上述第一实施例及第二实施例中，采用了基于从位置传感器输出的位置信号的脉冲间隔时间检测负载重量的构成，但是，并不限于该构成，也可以采用后述的各种方法。

①对于制动作用开始之后经过一定时间的时刻的脉冲数进行计数，基于该计数值检测负载重量。

②对制动作用开始之后到成为给定脉冲幅之前的时间进行计测，基于该计测值检测负载重量。

③对制动作用开始之后到脉冲间隔时间成为给定长度之前的时间进行计测，基于该计测值检测负载重量。

④图27示出了制动作用于无刷马达上时转速的变化，在时刻t0制动作用开始之后并经过一定时间到达时刻t1的时候，负载重量大时的转速与负载重量小时的转速相比增大了，因此，在经过一定时间的时刻的转速与负载重量之间有图28所示的随着转速的增大、负载重量增大的一定关系成立。因而，可基于表示该关系的函数式或图表，从转速导出负载重量。

⑤不对制动作用于无刷马达、使马达减速的情况进行计测，而是对使马达加速时的脉冲间隔时间或脉冲数进行计测，基于该计测值也可以检测负载重量。

再者，在第二实施例中，采用了基于无刷马达7的加速度变化检测出偏心负载大小的结构，但是，也可以采用基于无刷马达7的转速变化进行检测的结构。

进一步，在第二实施例中，本发明用图15所示的滚筒式洗衣机实施，但是，也可以采用图29所示的在机架9内向后方一侧变低地倾斜设置外筒90的滚筒式洗衣机实施。该滚筒式洗衣机中，在外筒90的背面安装有无刷马达93，该无刷马达93的驱动轴94与滚筒91的驱动轴(图中省略)直接连接。另外，在滚筒91的前面固定有平衡容器92。

Claims

1、一种无刷马达控制装置，具有将交流电力供给无刷马达的逆变器以及控制该逆变器的控制回路，所述控制回路包括：

基于所述生成的通电信号生成控制信号，将该控制信号供给逆变器的信号处理机构。

2、根据权利要求1记载的无刷马达控制装置，其特征是，所述控制回路的运算处理机构基于负载量检测机构的检测结果导出电压指令值，基于该电压指令值与所述相位指令值生成通电信号。

3、根据权利要求2记载的无刷马达控制装置，其特征是，所述相位指令值通过无刷马达的旋转角度与相位超前角表示，所述控制回路具有用于检测无刷马达的旋转角度的角度检测机构，所述运算处理机构具有，基于负载量检测机构的检测结果导出相位超前角的相位超前角导出机构，以及基于以无刷马达的旋转角度、相位超前角及电压指令值为变量、表示通电信号变化的函数，由所述检测的旋转角度、所述导出的相位超前角及所述导出的电压指令值生成通电信号的信号生成机构。

4、根据权利要求3记载的无刷马达控制装置，其特征是，所述控制回路具有用于检测无刷马达旋转速度的速度检测机构，所述运算处理机构基于负载量检测机构的检测结果及速度检测机构的检测结果导出电压指令值。

5、根据权利要求4记载的无刷马达控制装置，其特征是，所述相位超前角导出机构基于负载量检测机构的检测结果及速度检测机构的检测结果导出相位超前角。

6、根据权利要求3记载的无刷马达控制装置，其特征是，所述控制回路具有用于计测从无刷马达的制动开始时刻所经过的时间的计时机构，所述运算处理机构基于负载量检测机构的检测结果及计时机构的计测结果导出电压指令值。

7、根据权利要求6记载的无刷马达控制装置，其特征是，所述相位超前角导出机构基于负载量检测机构的检测结果及计时机构的计测结果导出相位超前角。

8、一种洗衣机，包括可围绕垂直轴旋转地容纳在外筒内部的洗涤筒；配置在洗涤筒底部的脉冲发生器；用于旋转驱动洗涤筒及脉冲发生器的无刷马达；以及用于控制该无刷马达的旋转的控制装置，所述控制装置具有将交流电力供给无刷马达的逆变器以及控制该逆变器的控制回路，所述控制回路包括：

9、根据权利要求8记载的洗衣机，其特征是，所述控制回路的运算处理机构在脱水运转时实施上述通电信号的生成动作。

10、一种洗衣机，包括可旋转地容纳在外筒内部的滚筒；用于旋转驱动该滚筒的无刷马达；以及用于控制该无刷马达的旋转的控制装置，所述控制装置具有将交流电力供给无刷马达的逆变器以及控制该逆变器的控制回路，所述控制回路包括：

11、根据权利要求10记载的洗衣机，其特征是，还具有平衡机构，该平衡机构设置在通过改变滚筒的旋转速度使大小可与洗涤物的偏心负载平衡的平衡器处于平衡的位置，所述控制回路的运算处理机构在平衡器的设置时实施上述通电信号的生成动作。