JP2001286175A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ回路によりモータを駆動するモー
タ駆動装置において、交流電源の周波数に関係なく回転
数を一定にし、複数のモータを駆動するインバータ回路
とその制御手段を１つにして共用化し、小型、低価格、
静騒音のモータ駆動装置を実現する。 【解決手段】 交流電源１に接続された整流回路３の直
流電力をインバータ回路４により交流電力に変換し、イ
ンバータ回路４により第１のモータ５と第２のモータ１
１を駆動するとともに、インバータ回路４とインバータ
回路４の出力を切り換える負荷切換手段１２とを制御手
段１３により制御する。負荷切換手段１２によりインバ
ータ回路４を第１のモータ５と第２のモータ１１に選択
的に接続可能とし、１つのインバータ回路４により第１
のモータ５と第２のモータ１１を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路に
よりモータを駆動するモータ駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、家庭用の電気洗濯機、あるいは食
器洗浄機には複数のモータが搭載され、それぞれのモー
タは交流電源に接続され、スイッチング素子とマイクロ
コンピュータにより個別に制御されている。

【０００３】従来、この種の食器洗浄機は、特開平４−
１８７１３６号公報に示すように、モータを交流モータ
で構成し、交流電源に接続された複数のモータ（洗浄モ
ータ、排水ポンプモータ、ファンモータ）を双方向サイ
リスタなどのスイッチング手段により制御して、交流電
圧をモータに加える構成としていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の構成では、モータを交流モータで構成しているの
で、回転数が交流電源の周波数に依存する問題があり、
５０Ｈｚ地域で使用される場合には、回転数が上昇せ
ず、ポンプ能力や送風能力が低下する欠点があった。

【０００５】本発明は上記従来課題を解決するもので、
交流電源の周波数に関係なく回転数を一定にし、複数の
モータを駆動するインバータ回路とその制御手段を１つ
にして共用化し、小型、低価格、静騒音のモータ駆動装
置を実現することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、交流電源に接続された整流回路の直流電力
をインバータ回路により交流電力に変換し、インバータ
回路により複数のモータを駆動するとともに、インバー
タ回路とインバータ回路の出力を切り換える負荷切換手
段とを制御手段により制御するよう構成し、負荷切換手
段によりインバータ回路を複数のモータの少なくとも２
つに選択的に接続可能とし、１つのインバータ回路によ
り複数のモータを駆動するようにしたものである。

【０００７】これにより、交流電源の周波数に関係なく
回転数を一定にでき、複数のモータを駆動するインバー
タ回路とその制御手段を１つにして共用化できて、小
型、低価格、静騒音のモータ駆動装置を実現することが
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、交流電源と、前記交流電源に接続された整流回路
と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するイン
バータ回路と、前記インバータ回路により駆動される複
数のモータと、前記インバータ回路の出力を切り換える
負荷切換手段と、前記インバータ回路と前記負荷切換手
段を制御する制御手段とを備え、前記負荷切換手段によ
り前記インバータ回路を複数のモータの少なくとも２つ
に選択的に接続可能とし、前記１つのインバータ回路に
より複数のモータを駆動するようにしたものであり、複
数のモータをインバータ駆動することにより、交流電源
の周波数に関係なくモータ回転数を一定に制御すること
ができるとともに、モータの小型化、高効率化、静音化
することができ、モータの回転数を高くしてポンプ性能
あるいは送風性能を向上させることができるとともに、
インバータ回路とその制御回路を共用化することがで
き、小型、低価格、静騒音のモータ駆動装置を実現する
ことができる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、インバータ回路を停止してから所
定時間経過後、負荷切換手段を制御し、前記インバータ
回路を複数のモータのいずれかに接続するようにしたも
のであり、負荷切換手段の動作時の電流をほとんど零に
してから切り換えるので、インバータ回路に発生するサ
ージ電圧を抑制できるだけではなく、リレーなどの切換
アーク電流の発生がなく、接点寿命を長くすることがで
き、安価で信頼性の高いモータ駆動装置を実現できる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、インバータ回路は３相フルブリッ
ジインバータ回路で構成し、３相出力の少なくとも２相
出力に負荷切換手段を接続し、前記負荷切換手段により
モータへの通電を切り換えるようにしたものであり、構
成が簡単で、安価な負荷切換手段により複数の３相モー
タの駆動が可能となり、安価で、信頼性の高い食器洗浄
機等のモータ駆動装置を実現できる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、インバータ回路は、３相フルブリ
ッジインバータ回路で構成し、モータ逆起電力よりモー
タの回転子と固定子との相対位置を検出する位置検出手
段を備え、前記位置検出手段を前記３相フルブリッジイ
ンバータ回路の出力端子に接続して位置検出手段を共用
化するようにしたものであり、モータの回転子と固定子
との相対位置を検出する位置検出手段とモータへの接続
リード線を減らすことができ、モータの構成を簡単にで
き、安価で信頼性の高いモータ駆動装置を実現できる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、上記請求項４に
記載の発明において、インバータ回路に接続される複数
のモータの極数を同一極数としたものであり、モータの
回転子と固定子との相対位置を検出する位置検出手段の
回路構成、あるいは、回路定数を共用化することがで
き、位置検出手段を簡単にして安価で信頼性の高いモー
タ駆動装置を実現できる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、インバータ回路の過電流を検知す
る過電流検知手段を備え、制御手段は、前記インバータ
回路に接続したモータに応じて、前記過電流検知手段の
設定値を変更するようにしたものであり、複数のモータ
の中でモータ容量の小さいモータの異常温度上昇を防ぐ
だけではなく、モータロック検知精度を向上することが
できて、各モータを構成する直流ブラシレスモータの永
久磁石回転子の減磁を防止することができ、安価で信頼
性の高いモータ駆動装置を実現できる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、交流電源の瞬時電圧低下を検出す
る瞬時電圧低下検知手段を備え、制御手段は、前記瞬時
電圧低下検知手段の出力信号によりインバータ回路の駆
動を停止し、前記インバータ回路の出力を切り換える負
荷切換手段は選択されたモータに継続して接続するよう
にしたものであり、瞬時電圧低下による負荷切換手段の
チャタリングを防ぐことができ、負荷切換手段のチャタ
リングによるインバータ回路のサージ電圧を防ぐことが
でき、安価で信頼性の高いモータ駆動装置を実現でき
る。

【００１５】請求項８に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、インバータ回路の直流電源の電圧
低下を検出する電圧低下検知手段を備え、制御手段は、
前記電圧低下検知手段の出力信号により前記インバータ
回路の駆動を停止し、前記インバータ回路の出力を切り
換える負荷切換手段は選択されたモータに継続して接続
するようにしたものであり、直流電源電圧低下による負
荷切換手段のチャタリングを防ぐことができ、負荷切換
手段のチャタリングによるインバータ回路のサージ電圧
を防ぐことができ、安価で信頼性の高いモータ駆動装置
を実現できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、食器洗浄機
に適用した場合の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

【００１７】（実施例１）図１に示すように、交流電源
１は、ラインフィルター２を介して整流回路３に交流電
力を加えており、整流回路３により直流電力に変換す
る。整流回路３は倍電圧整流回路を構成し、交流電源１
が正電圧のとき、全波整流ダイオード３０によりコンデ
ンサ３１ａを充電し、交流電源１が負電圧のとき、コン
デンサ３１ｂを充電し、直列接続されたコンデンサ３１
ａ、３１ｂの両端には倍電圧直流電圧が発生し、インバ
ータ回路４に倍電圧直流電圧を加える。

【００１８】インバータ回路４は、６個のパワースイッ
チング半導体と逆並列ダイオードよりなる３相フルブリ
ッジインバータ回路により構成し、通常、パワートラン
ジスタと逆並列ダイオード、およびその駆動回路と保護
回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュール（以
下、ＩＰＭという）で構成している。インバータ回路４
の出力端子には第１のモータ（モータ）５を接続し、こ
の第１のモータ５により洗浄ポンプ（図示せず）を駆動
して食器（図示せず）に温水を噴射し、食器の汚れを落
とすよう構成している。

【００１９】第１のモータ５は直流ブラシレスモータに
より構成し、回転子を構成する永久磁石と固定子との相
対位置（回転子位置）を第１の位置検出手段５ａにより
検出する。第１の位置検出手段５ａは、通常、ホールＩ
Ｃにより構成している。インバータ回路４の負電圧端子
と整流回路３の負電圧端子間に電流検知抵抗６、いわゆ
るシャント抵抗を接続している。

【００２０】ラインフィルター２の出力交流電圧端子間
には、給水弁７、ファンモータ８、加熱ヒータ９を接続
し、スイッチング手段１０により制御する。給水弁７は
水道水または温水を洗浄槽（図示せず）に給水するもの
で、電磁弁により構成し、ファンモータ８は洗浄槽内の
空気を強制排気することにより、食器を乾燥させる。加
熱ヒータ９は、食器を洗浄する際、洗浄槽の下部に溜め
た水を加熱して水温を高くして洗浄性能を高め、かつ、
殺菌するもので、乾燥の際には、洗浄槽内の空気温度を
高くして、食器を乾燥させる。

【００２１】スイッチング手段１０は、双方向性サイリ
スタなどのソリッドステートリレー、またはメカニカル
リレーで構成している。第２のモータ（モータ）１１は
排水ポンプ（図示せず）を駆動し、洗浄行程またはすす
ぎ行程の後、洗浄槽内の洗浄液またはすすぎ液を排水す
るもので、３相直流ブラシレスモータで構成している。

【００２２】インバータ回路４と第１のモータ５の間に
は、負荷切換手段１２を接続し、通常はインバータ回路
４に接続された第１のモータ５を回転駆動するが、排水
する場合には、負荷切換手段１２を切り換えて第２のモ
ータ１１にインバータ回路４を接続する。第１のモータ
５および第２のモータ１１を直流ブラシレスモータで構
成することにより、電源周波数への依存がなくなり、高
速回転が可能となるのでポンプ性能を向上させることが
でき、さらに、モータ効率を向上できるとともに、電磁
音を低減できて静騒音化することができる。

【００２３】制御手段１３は、インバータ回路４、スイ
ッチング手段１０、負荷切換手段１２を制御して洗浄運
転を制御するもので、マイクロコンピュータ１４とその
周辺回路より構成している。インバータ駆動回路１５
は、インバータ回路４のパワースイッチング半導体を駆
動するもので、スイッチング手段駆動回路１６は、スイ
ッチング手段１０を構成する双方向性サイリスタまたは
メカニカルリレーを駆動し、リレー駆動回路１７は、負
荷切換手段１２を構成するリレーの制御コイルを駆動し
てインバータ回路４に接続するモータを切り換える。

【００２４】過電流検知回路１８は、電流検知抵抗６の
端子電圧降下を検出して過電流を検出するもので、イン
バータ電流のピーク電流に対応した信号をマイクロコン
ピュータ１４のＡ／Ｄ変換入力端子に加えてインバータ
電流を検出する。第２の位置検出手段１９は、第２のモ
ータ１１の逆起電力を検出して回転子の位置を検出する
もので、いわゆる、センサレス検知回路と呼ばれるもの
である。

【００２５】インバータ回路４は、図２に示すように、
３相フルブリッジインバータ回路で構成し、インバータ
回路４のパワースイッチング半導体は、パワーＭＯＳＦ
ＥＴにより構成し、整流回路３の正電圧側にドレイン端
子を共通接続したパワースイッチング半導体４０ａを上
アームと呼び、負電圧側にソース端子を共通接続したパ
ワースイッチング半導体４０ｂを下アームと呼ぶ。パワ
ーＭＯＳＦＥＴは、逆並列に寄生ダイオードができるの
で、寄生ダイオードを高速ダイオードにすることによ
り、部品点数を増やさずにインバータ回路を構成するこ
とができる特徴がある。パワーＭＯＳＦＥＴに代えて、
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を使用
しても特に問題はない。

【００２６】インバータ回路４を３相フルブリッジイン
バータ回路で構成した場合は、負荷切換手段１２は、３
相出力の少なくとも２相出力に接続したリレー１２’で
構成してもよく、この場合は、インバータ回路４の出力
端子Ｕ、Ｖに共通端子と常閉、常開接点を２組有するリ
レー１２’を接続する。それぞれの常閉接点端子には第
１のモータ５のＵ相、Ｖ相端子を接続し、常開接点端子
には第２のモータ１１のＵ相、Ｖ相端子を接続する。イ
ンバータ回路４の出力端子Ｗには、直接、第１のモータ
５および第２のモータ１１のＷ相端子を共通接続する。
リレー１２’は、通称２ｃ接点リレー１個で構成できる
ので、負荷切換手段１２の部品点数を減らし、安価に構
成できる。１ｃ接点リレー２個で構成しても特に問題は
ない。

【００２７】第２の位置検出手段１９は、第２のモータ
１１のＵ、Ｖ、Ｗ各端子の逆起電力を検出して回転子位
置検出を行うもので、いわゆる、センサレス方式の位置
検出手段を構成している。

【００２８】１相（ここではＶ相）を例にとって説明す
ると、第２のモータ１１のＶ相端子に抵抗１９０ａ、１
９１ａを直列接続し、抵抗１９１ａと並列にコンデンサ
１９２ａを接続する。コンデンサ１９２ａの電圧は、Ｖ
相端子電圧の位相を約９０度遅らせたもので、コンデン
サ１９３ａは直流成分をカットし、抵抗１９４ａの両端
に交流成分のみ取り出し、コンパレータ１９５ａの出力
端子に位置信号を取り出す。

【００２９】抵抗１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃの負電
圧端子側は共通接続して仮想中性点としてツェナーダイ
オード１９６のカソード端子に接続し、ツェナーダイオ
ード１９６のアノード端子はインバータ回路４のグラウ
ンド端子Ｇに接続する。

【００３０】第２のモータ１１の端子電圧波形（Ｖｕ、
Ｖｖ、Ｖｗ）と第２の位置検出手段１９の出力信号波形
（φ１、φ２、φ３）の関係は、図３に示すようにな
り、第２のモータ１１の端子電圧波形は、ＰＷＭ制御さ
れるとチョッピング波形となるが、上アーム、又は下ア
ームのＰＷＭ制御、すなわち、片側ＰＷＭしても積分回
路により高周波ノイズを除去すれば、基本的には同じ台
形波形となり、モータ端子電圧の１／２から９０度位相
ずらすことによりホールＩＣと同じ回転子位置信号を検
出することができる。

【００３１】第１のモータ５を駆動する場合には、第１
の位置検出手段５ａにより正確な位置検出が可能なの
で、正弦波駆動あるいは上アームと下アームを交互にＰ
ＷＭ制御する交互ＰＷＭが可能となる。制御手段１３の
制御方法は複雑となるが、正弦波駆動によりモータ騒音
を減らすことができる。また、第２のモータ１１を駆動
する場合は、センサレス駆動の位置検出回路を簡単にす
るために、上アーム、又は下アームのＰＷＭ制御、すな
わち、片側ＰＷＭ制御にする。

【００３２】上記構成において、負荷切換手段制御時の
インバータ駆動停止、開始の動作について、図４を参照
しながら説明する。

【００３３】図４は、ステップ１００より、食器洗浄器
として、洗浄、排水、すすぎの一連の行程が開始する。
ステップ１０１は第１のモータ運転（洗浄運転）サブル
ーチンで、インバータ回路４の出力に、初期設定された
第１のモータ５が接続され、第１のモータ５をインバー
タ駆動する。この第１のモータ５を駆動することにより
洗浄ポンプを駆動して食器に温水を噴射し、食器を洗浄
する。ステップ１０２は、第１のモータ運転（洗浄運
転）の終了判定を行うもので、通常、設定時間経過後運
転が終了すると、ステップ１０３に進みインバータ回路
４を停止させる。

【００３４】つぎに、ステップ１０４に進み、数秒程度
の所定時間の遅延時間を設ける。インバータ回路４を停
止しても、第１のモータ５は惰性回転により高速回転す
るので、逆起電力が発生し、そのとき、負荷切換手段１
２を動作させるとインバータ回路４のパワースイッチン
グ半導体にサージ電圧が発生し、さらに、負荷切換手段
１２がリレーの場合にはアーク放電により、リレー接点
寿命を短くし信頼性を低下させる。よって、所定の遅延
時間を設けた後、ステップ１０５に進んで負荷切換手段
１２を動作させ、インバータ回路４の出力端子側に第２
のモータ１１を接続する。

【００３５】つぎに、ステップ１０６にて所定の遅延時
間を設けた後、ステップ１０７に進んで、第２のモータ
１１をインバータ駆動し、この第２のモータ１１の駆動
によって排水ポンプを駆動して洗浄槽内の洗浄液を排水
する。ステップ１０８は、第２のモータ運転（排水）の
終了判定を行うもので、通常、水位検知手段（図示せ
ず）により水位が所定値以下になったことを判断して、
第２のモータ１１を停止することにより排水ポンプを停
止し、ステップ１０９にてインバータ回路４を停止す
る。

【００３６】つぎに、ステップ１１０に進んで所定の遅
延時間を設けた後、ステップ１１１に進んで負荷切換手
段１２を動作させ、インバータ回路４の出力端子側に第
１のモータ５を接続する。つぎに、ステップ１１２に進
んで所定の遅延時間を設けた後、次行程のすすぎ行程に
進む。

【００３７】排水行程からすすぎ行程に移行する場合に
は、給水行程の後、第１のモータ５を駆動するので、ス
テップ１１０からステップ１１２の一連の行程は給水中
に行うことができるので、十分な遅延時間を確保するこ
とができる。

【００３８】つぎに、モータ回転の停止を検知してから
負荷切換手段１２を切り換える場合の動作について、図
５を参照しながら説明する。この場合は、上述した所定
の遅延時間を設けてから負荷切換手段１２を切り換える
場合に比べて、モータ負荷の切換時間を短縮できる。

【００３９】ステップ２００よりモータ停止検知のサブ
ルーチンが開始し、ステップ２０１にてインバータ回路
４をオフさせ、つぎに、ステップ２０２に進んでモータ
の回転子位置信号（φ１、φ２、φ３）を入力し、その
３ビットのデータをＡとし、つぎに、ステップ２０３に
進んで数１００ｍｓｅｃの遅延時間の後、ステップ２０
４に進んで、再度、回転子位置信号（φ１、φ２、φ
３）を入力し、その３ビットのデータをＢとし、ステッ
プ２０５にてデータの変化を判定し、データ変化がなく
なれば、モータの回転が停止したものと判断し、ステッ
プ２０６に進んで負荷切換手段１２による切換許可フラ
グを立て、ステップ２０７に進んで、サブルーチンをリ
ターンする。

【００４０】所定の遅延時間を設ける方法が簡単である
が、モータ回転の停止を検知してから負荷切換手段１２
を切り換える場合には、負荷切換時間を短縮できる特徴
がある。さらに、切換時間を短縮するためには、モータ
に電磁ブレーキをかければ、モータの惰性回転時間を短
縮できる。なお、図５には図示していないが、データＡ
とＢが一致しなければ、判定ループを抜けることができ
ない欠点があるので、所定最大時間の後には、必ず、ル
ープを抜けるタイマーが必要である。

【００４１】以上の実施例では、洗浄ポンプを駆動する
第１のモータ５と排水ポンプを駆動する第２のモータ１
１とを負荷切換手段１２により切り換えるよう構成して
いるが、第２のモータ１１を誘導モータにしてスイッチ
ング手段１０により制御し、ファンモータ８を直流ブラ
シレスモータにして、インバータ回路４により駆動する
ようにしても、動作は全く問題ないことは明らかであ
る。

【００４２】以上述べたように、本発明は食器洗浄機に
限らず、パルセータ、洗濯兼脱水槽などを駆動する洗濯
用モータと、風呂水を吸水して洗濯兼脱水槽に供給する
吸水ポンプを有する洗濯機、あるいは、パルセータ、洗
濯兼脱水槽などを駆動する洗濯用モータと、乾燥用熱風
を供給するファンモータを有し洗濯機から乾燥まで行う
洗濯乾燥機など、複数のモータを有する機器に適用でき
ることは明らかである。

【００４３】（実施例２）つぎに、本発明の実施例２に
ついて、図６を参照しながら説明する。なお、上記実施
例１と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略す
る。

【００４４】図６に示すように、インバータ回路４は、
洗浄ポンプを駆動する第１のモータ５、排水ポンプを駆
動する第２のモータ１１、洗浄槽内に熱風を供給するフ
ァンを駆動する第３のモータ２０を選択的に駆動するも
ので、インバータ回路４の出力側に、第１の負荷切換手
段１２ａを接続し、第１の負荷切換手段１２ａの出力側
には、第１のモータ５と第２の負荷切換手段１２ｂを接
続し、第１のモータ５に接続するか、第２の負荷切換手
段１２ｂかどちらかに接続切換できるようにしている。

【００４５】第２の負荷切換手段１２ｂの出力側には、
第２のモータ１１と第３のモータ２０を接続し、第２の
モータ１１か第３のモータ２０どちらかに接続切換でき
るようにしている。スイッチング手段１０ａは、マイク
ロコンピュータ１４ａによりスイッチング手段駆動回路
１６ａを介して駆動され、給水弁７と加熱ヒータ９を制
御する。

【００４６】制御手段１３ａは、第１のリレー駆動回路
１７ａにより第１の負荷切換手段１２ａを制御し、第２
のリレー駆動回路１７ａ’により第２の負荷切換手段１
２ｂを制御する。位置検出手段１９ａは、インバータ回
路４の出力端子に接続され、１つの位置検出手段１９ａ
により、第１のモータ５、第２のモータ１１、第３のモ
ータ２０の回転子の位置検出を行うよう構成している。

【００４７】第１のモータ５、第２のモータ１１、第３
のモータ２０の回転数制御範囲は、ほとんど同じで、２
０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの範囲であり、直流ブ
ラシレスモータの回転子磁石極数を同じ極数にすればセ
ンサレス位置検出回路を共用化できる。ディジタル方式
のセンサレス位置検出回路の場合は、さらに、ソフトウ
ェアにより融通性がよくなり、位置検出回路の回路定数
を共用化できる。

【００４８】実施例に示したアナログ方式のセンサレス
位置検出回路の場合は、モータ極数が変わるとインバー
タ出力周波数が変化するので、極数に応じてコンデンサ
１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃの容量を変える必要があ
る。回路と制御プログラムを簡単にするためには、極数
を共通にする方法がよい。

【００４９】図７は４極のアウターロータの直流ブラシ
レスモータの実施例で、６極の固定子５０の外側に回転
子５１を配置し、回転子５１の固定子５０側にはＳ極と
Ｎ極が交互に配置されるように４個の永久磁石５２ａ、
５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを配設している。回転子５１の
外側には、保護カバー５３を設けて鉄粉等が磁石に付着
しないようにしている。

【００５０】モータ回転数ｎ（ｒｐｍ）と駆動周波数ｆ
と磁石極数の関係は、ｎ＝１２０ｆ／Ｐの関係式で表さ
れ、モータ磁石極数Ｐを減らす程、低いインバータ周波
数で回転数ｎを高くすることが可能であり、インバータ
回路４と制御手段１３ａの信頼性を高くして低価格にす
ることができるので、ポンプやファンを駆動する場合に
は４極の磁石回転子と６極の固定子に共通化するとセン
サレス位置検出回路の共用化が更に容易となる。

【００５１】第１のモータ５、第２のモータ１１、第３
のモータ２０のすべてのモータを３相誘導モータにすれ
ば、位置検出手段１９ａは不要となり、回路は簡単にな
るが、静騒音と高効率化は犠牲となる。よって、本実施
例のように１つの位置検出手段１９ａにより複数の直流
ブラシレスモータを駆動する方法が、静騒音化と低価格
の面でも優れた方法である。

【００５２】上記構成において、第１のモータ５を駆動
する場合には、第１のリレー駆動回路１７ａにより第１
の負荷切換手段１２ａを制御して第１のモータ５をイン
バータ回路４の出力に接続し、第３のモータ２０を駆動
する場合には、第１のリレー駆動回路１７ａを制御して
第２の負荷切換手段１２ｂをインバータ回路４に接続
し、第２の負荷切換手段１２ｂの常閉接点側に接続され
た第３のモータ２０に接続する。

【００５３】第２のモータ１１を駆動する場合には、第
１のリレー駆動回路１７ａを制御して第２の負荷切換手
段１２ｂをインバータ回路４に接続し、第２のリレー駆
動回路１７ａ’を制御して第２の負荷切換手段１２ｂの
常開接点側に接続された第２のモータ１１をインバータ
回路４に接続する。なお、負荷切換手段制御時のインバ
ータ駆動停止、開始の動作については、上記実施例１の
動作と同じである。

【００５４】食器洗浄機において、洗浄ポンプを駆動す
る第１のモータ５、排水ポンプを駆動する第２のモータ
１１、洗浄槽内に熱風を供給するファンを駆動する第３
のモータ２０は、同時に動作させなくても、洗浄、すす
ぎ、排水、乾燥運転は可能なので、１つのインバータ回
路４と第１の負荷切換手段１２ａおよび第２の負荷切換
手段１２ｂにより複数のモータを交互に切り換えること
ができ、複数のモータの高効率化、静騒音化と低価格化
が可能となる。

【００５５】食器洗浄機に限らず、洗濯機の洗濯モータ
と風呂水ポンプモータのように必ずしも同時にモータを
運転させる必要のない機器には、本発明によるモータ駆
動装置が適用されることは明白である。

【００５６】（実施例３）つぎに、本発明の実施例３に
ついて、図８を参照しながら説明する。なお、上記実施
例１と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略す
る。

【００５７】図８に示すように、過電流検知回路（過電
流検知手段）１８ｂは、入力端子Ｌを電流検知抵抗６に
接続して端子電圧降下より過電流を検出するもので、電
流が流れると、入力端子Ｌの電位がグラウンド電位（略
してＧ電位）よりも低くなり、負電位となる。入力端子
Ｌに抵抗１８０ａとコンデンサ１８０ｂの積分回路によ
るノイズフィルターを設け、抵抗１８１の他方の端子に
検知信号を加える。

【００５８】抵抗１８１と、電源Ｖｃｃにプルアップし
た抵抗１８２の分圧信号をコンパレータ１８３の正入力
端子に加え、コンパレータ１８３の出力信号ＯＣは、マ
イクロコンピュータ１４ｂの異常割込端子ＮＭＩに加え
る。マイクロコンピュータ１４ｂは、異常割込信号によ
り、瞬時にインバータ駆動回路１５の出力を停止させ
る。コンパレータ１８３の正入力端子とＧ電位間にはコ
ンデンサ１８０ｃを接続し、ノイズを除去する。

【００５９】コンパレータ１８３の負入力端子の設定電
位により、過電流検知レベルの設定値を変えることがで
きる。負入力端子の設定電位は、電源Ｖｃｃにプルアッ
プされた抵抗１８４ａと抵抗１８４ｂと抵抗１８４ｃを
直列に接続した分圧信号が加えられる。抵抗１８４ｃの
他方の端子はＧ電位に接続し、コンパレータ１８３の負
入力端子は、抵抗１８４ａと抵抗１８４ｂの接続点に接
続する。

【００６０】さらに、コンパレータ１８３の負入力端子
は、トランジスタ１８５ａのコレクタ端子に接続し、そ
のエミッタ端子はＧ電位に接続する。トランジスタ１８
５ａのベース端子は、ベース抵抗１８６ａを介してマイ
クロコンピュータ１４ｂの制御端子Ｓ１に接続し、マイ
クロコンピュータ１４ｂからの信号により、コンパレー
タ１８３の負入力端子の電位をＧ電位に設定できる。

【００６１】抵抗１８４ｂと抵抗１８４ｃの接続点に、
トランジスタ１８５ｂのコレクタ端子を接続し、そのエ
ミッタ端子はＧ電位に接続し、そのベース端子は抵抗１
８６ｂを介して、マイクロコンピュータ１４ｂの制御端
子Ｓ２に接続し、マイクロコンピュータ１４ｂからの信
号によりコンパレータ１８３の負入力端子の電位を２段
階に設定できる。よって、コンパレータ１８３の負入力
端子は３段階に設定でき、過電流検知レベルの設定値を
３段階に設定変更可能である。

【００６２】第１のモータ５は、洗浄ポンプを駆動する
ため、そのモータ容量が大きいので、第１のモータ５を
駆動する場合には、過電流検知レベルの設定値を高くす
る必要があり、トランジスタ１８５ａをオンさせてコン
パレータ１８３の負入力端子電位をＧ電位とする。第２
のモータ１１を駆動する場合には、トランジスタ１８５
ａはオフで、トランジスタ１８５ｂをオンさせる。第３
のモータ２０を駆動する場合には、トランジスタ１８５
ａ、トランジスタ１８５ｂともオフにする。

【００６３】なお、本実施例では、コンパレータ１８３
とマイクロコンピュータ１４ｂの制御端子により過電流
検知レベルの設定値を変えるようにしているが、図１に
示すように、過電流検知回路１８の出力信号をマイクロ
コンピュータ１４のＡ／Ｄ変換入力端子に直接入力し
て、マイクロコンピュータ１４のＲＯＭデータにより過
電流検知レベルを変更してもよい。

【００６４】（実施例４）つぎに、本発明の実施例４に
ついて、図９を参照しながら説明する。なお、上記実施
例１と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略す
る。

【００６５】図９に示すように、制御手段１３ｃは、交
流電源１の瞬時電圧低下を検出する瞬時電圧低下検知手
段２１を有しており、瞬時電圧低下検知手段２１の出力
信号によりインバータ回路４の駆動を停止させ、インバ
ータ回路４の出力を切り換える負荷切換手段１２は検知
前の状態を継続して接続するようにしている。瞬時電圧
低下検知手段２１は、交流電源１の零電圧検知手段とタ
イマー手段とリセット手段より構成している。

【００６６】上記構成において動作を説明する。瞬時停
電がない通常運転においては、交流電源１の零電圧に同
期して、図１０（ａ）に示すように、周期的な零電圧パ
ルス（ＺＶＰ）が検出されるので、ＺＶＰのパルスエッ
ジによりタイマー手段をリセットすることにより、タイ
マー手段のカウント時間は、図１０（ｂ）に示すよう
に、交流電源周期以上にはならない。このため、図１０
（ｃ）に示すように、インバータ回路４は駆動をつづ
け、負荷切換手段１２のリレーは、図１０（ｄ）に示す
ように、そのままの状態を継続させる。

【００６７】つぎに、交流電源１に瞬時停電が発生する
と、図１１（ａ）に示すように、ＺＶＰが発生しなくな
り、タイマー手段のカウント値は、図１１（ｂ）に示す
ように、瞬時停電の期間中カウントアップされ、タイマ
ーカウント値が所定時間ｔｓ以上となると瞬時停電が発
生したと検知し、図１１（ｃ）に示すように、インバー
タ回路４の駆動を停止させる。負荷切換手段１２のリレ
ーは、図１１（ｄ）に示すように、そのままの状態を継
続させる。

【００６８】このため、瞬時電圧低下による負荷切換手
段１２のチャタリングを防ぐことができ、負荷切換手段
１２のチャタリングによるインバータ回路４のサージ電
圧を防ぐことができ、安価で信頼性の高いモータ駆動装
置を実現できる。

【００６９】図９に示す瞬時電圧低下検知手段２１は、
マイクロコンピュータ１４ｃにより実現することがで
き、この場合の瞬時停電を検知してインバータ回路４を
停止する動作を図１２を参照しながら説明する。

【００７０】瞬時停電を検知した場合には、インバータ
回路４の駆動のみ停止させ、負荷切換手段１２は検知前
の状態を継続させるもので、ステップ３０１にてインバ
ータ駆動中か停止中かを判断して、駆動中ならばステッ
プ３０２にてタイマーカウントを行い、ステップ３０３
でＺＶＰの有無を判断し、有ならばタイマー手段のカウ
ント値をリセットさせる。なければリセットさせずにタ
イマー手段はカウントアップする。

【００７１】つぎに、ステップ３０５に進んでタイマー
カウント値ｔが所定値ｔｓ以上かどうか判断し、所定値
ｔｓ以上ならばインバータ回路４の駆動を停止させる。
ステップ３０１にてインバータ回路４の停止が判断さ
れ、インバータ回路４を再起動させるならばステップ３
０７に進んで再起動ルーチンを実行させる。

【００７２】瞬時停電、あるいは電圧低下が発生した状
態でモータを駆動させるとモータ電流が増加し、インバ
ータ回路４の電流が増加してパワートランジスタが過負
荷になり、さらに、インバータ回路電圧が低下して制御
回路の電源電圧を確保できなくなり、運転が中止する問
題がある。また、インバータ駆動中に負荷切換手段１２
のリレーを切り換えるとリレーにアーク電流が流れてリ
レー接点が溶着し、インバータ回路４のパワートランジ
スタに過電圧が印加する恐れがある。しかし、本発明に
よれば、瞬時電圧を検知してインバータ回路４のみ停止
させるので、上記課題を解決することができる。

【００７３】（実施例５）つぎに、本発明の実施例５に
ついて、図１３を参照しながら説明する。なお、上記実
施例１と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略
する。

【００７４】図１３に示すように、制御手段１３ｄは、
インバータ回路４の直流電源の電圧低下を検出する電圧
低下検知手段２２を有し、電圧低下検知手段２２の出力
信号によりインバータ回路４の駆動を停止し、インバー
タ回路４の出力を切り換える負荷切換手段１２は検知前
の状態を継続して接続するようにし、所定時間経過後オ
フするよう構成している。

【００７５】上記構成において動作を説明する。図１４
（ａ）に示すように、インバータ回路４の直流電圧Ｖｄ
ｃが設定電圧ＶＬ以下になると、図１４（ｂ）に示すよ
うに、低電圧検知信号を発生させて、図１４（ｃ）に示
すように、インバータ回路４の駆動を停止させ、負荷切
換手段１２のリレーは、図１４（ｄ）に示すように、低
電圧検知前の状態を継続させ、所定時間ｔｄ１経過後リ
レーをオフさせる。電圧が復帰すると所定の遅延時間ｔ
ｄ２を設けてからリレーをオンさせ、その後所定の遅延
時間ｔｄ３を設けて、インバータ回路４を再起動させ
る。

【００７６】インバータ回路４を停止させてから負荷切
換手段１２のリレーをオンのまま継続させても特に問題
はないが、電圧が復帰すると所定の遅延時間を設けてイ
ンバータ回路４を再起動させる必要がある。制御回路１
３ｄの消費電力を減らすためには、リレーをオフする方
がよく、停電あるいは電圧低下の時間が長くても、モー
タ駆動運転の継続が可能となる。

【００７７】なお、本実施例では、インバータ回路４の
直流電源の電圧低下を検出する電圧低下検知手段２２を
設けているが、インバータ回路４の直流電圧を分圧して
マイクロコンピュータ１４ｄのＡ／Ｄ変換入力端子に加
え、Ａ／Ｄ変換値が所定値以下ならば低電圧と判断して
電圧低下を検出し、電圧低下を検出するとインバータ回
路４の駆動を停止させるように構成してもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の
発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続された
整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換
するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動
される複数のモータと、前記インバータ回路の出力を切
り換える負荷切換手段と、前記インバータ回路と前記負
荷切換手段を制御する制御手段とを備え、前記負荷切換
手段により前記インバータ回路を複数のモータの少なく
とも２つに選択的に接続可能とし、前記１つのインバー
タ回路により複数のモータを駆動するようにしたから、
複数のモータをインバータ駆動することにより、交流電
源の周波数に関係なくモータ回転数を一定に制御するこ
とができるとともに、モータの小型化、高効率化、静音
化することができ、インバータ回路とその制御回路を共
用化することにより、小型、低価格、静騒音のモータ駆
動装置を実現することができる。

【００７９】また、請求項２に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路を停止してから所定時間経過後、負荷切換
手段を制御し、前記インバータ回路を複数のモータのい
ずれかに接続するようにしたから、負荷切換手段の動作
時の電流をほとんど零にしてから切り換えるので、イン
バータ回路に発生するサージ電圧を抑制できるだけでは
なく、リレーなどの切換アーク電流の発生がなく、接点
寿命を長くすることができ、安価で信頼性の高いモータ
駆動装置を実現できる。

【００８０】また、請求項３に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路は３相フルブリッジインバータ回路で構成
し、３相出力の少なくとも２相出力に負荷切換手段を接
続し、前記負荷切換手段によりモータへの通電を切り換
えるようにしたから、構成が簡単で、安価な負荷切換手
段により複数の３相モータの駆動が可能となり、安価
で、信頼性の高い食器洗浄機等のモータ駆動装置を実現
できる。

【００８１】また、請求項４に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路は、３相フルブリッジインバータ回路で構
成し、モータ逆起電力よりモータの回転子と固定子との
相対位置を検出する位置検出手段を備え、前記位置検出
手段を前記３相フルブリッジインバータ回路の出力端子
に接続して位置検出手段を共用化するようにしたから、
モータの回転子と固定子との相対位置を検出する位置検
出手段とモータへの接続リード線を減らすことができ、
モータの構成を簡単にでき、安価で信頼性の高いモータ
駆動装置を実現できる。

【００８２】また、請求項５に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路に接続される複数のモータの極数を同一極
数としたから、モータの回転子と固定子との相対位置を
検出する位置検出手段の回路構成、あるいは、回路定数
を共用化することができ、位置検出手段を簡単にして安
価で信頼性の高いモータ駆動装置を実現できる。

【００８３】また、請求項６に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路の過電流を検知する過電流検知手段を備
え、制御手段は、前記インバータ回路に接続したモータ
に応じて、前記過電流検知手段の設定値を変更するよう
にしたから、複数のモータの中でモータ容量の小さいモ
ータの異常温度上昇を防ぐだけではなく、モータロック
検知精度を向上することができて、各モータを構成する
直流ブラシレスモータの永久磁石回転子の減磁を防止す
ることができ、安価で信頼性の高いモータ駆動装置を実
現できる。

【００８４】また、請求項７に記載の発明によれば、交
流電源の瞬時電圧低下を検出する瞬時電圧低下検知手段
を備え、制御手段は、前記瞬時電圧低下検知手段の出力
信号によりインバータ回路の駆動を停止し、前記インバ
ータ回路の出力を切り換える負荷切換手段は選択された
モータに継続して接続するようにしたから、瞬時電圧低
下による負荷切換手段のチャタリングを防ぐことがで
き、負荷切換手段のチャタリングによるインバータ回路
のサージ電圧を防ぐことができ、安価で信頼性の高いモ
ータ駆動装置を実現できる。

【００８５】また、請求項８に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路の直流電源の電圧低下を検出する電圧低下
検知手段を備え、制御手段は、前記電圧低下検知手段の
出力信号により前記インバータ回路の駆動を停止し、前
記インバータ回路の出力を切り換える負荷切換手段は選
択されたモータに継続して接続するようにしたから、直
流電源電圧低下による負荷切換手段のチャタリングを防
ぐことができ、負荷切換手段のチャタリングによるイン
バータ回路のサージ電圧を防ぐことができ、安価で信頼
性の高いモータ駆動装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のモータ駆動装置のブロ
ック回路図

【図２】同モータ駆動装置の要部回路図

【図３】同モータ駆動装置のモータの端子電圧と回転子
位置信号のタイムチャート

【図４】同モータ駆動装置の負荷切換手段制御プログラ
ムのフローチャート

【図５】同モータ駆動装置のモータ停止検知プログラム
のフローチャート

【図６】本発明の第２の実施例のモータ駆動装置のブロ
ック回路図

【図７】同モータ駆動装置により駆動する直流ブラシレ
スモータの断面図

【図８】本発明の第３の実施例のモータ駆動装置の過電
流検知手段の回路図

【図９】本発明の第４の実施例のモータ駆動装置のブロ
ック回路図

【図１０】同モータ駆動装置の瞬時停電がない場合の動
作タイムチャート

【図１１】同モータ駆動装置の瞬時停電がある場合の動
作タイムチャート

【図１２】同モータ駆動装置のフローチャート

【図１３】本発明の第５の実施例のモータ駆動装置のブ
ロック回路図

【図１４】同モータ駆動装置の動作タイムチャート

【符号の説明】

１ 交流電源 ３ 整流回路 ４ インバータ回路 ５ 第１のモータ（モータ） １１ 第２のモータ（モータ） １２ 負荷切換手段 １３ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 6/08 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３７１Ｄ 6/18 ３７１Ｆ 7/68 ３７１Ｓ (72)発明者 萩原 久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 BB06 CA02 CB05 CC23 DB07 DC02 DC05 EA02 FA02 FA03 FA19 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 CC03 DA03 DA13 EB01 JJ02 SS07 TT01 TT02 TT07 TT15 UA02 5H572 AA20 BB02 BB04 CC05 DD05 DD09 EE01 EE05 HA09 HB09 HC08 JJ03 JJ18 LL25 LL27 LL43 MM02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と、前記交流電源に接続された
   整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換
   するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動
   される複数のモータと、前記インバータ回路の出力を切
   り換える負荷切換手段と、前記インバータ回路と前記負
   荷切換手段を制御する制御手段とを備え、前記負荷切換
   手段により前記インバータ回路を複数のモータの少なく
   とも２つに選択的に接続可能とし、前記１つのインバー
   タ回路により複数のモータを駆動するようにしたモータ
   駆動装置。
2. 【請求項２】 インバータ回路を停止してから所定時間
   経過後、負荷切換手段を制御し、前記インバータ回路を
   複数のモータのいずれかに接続するようにした請求項１
   記載のモータ駆動装置。
3. 【請求項３】 インバータ回路は３相フルブリッジイン
   バータ回路で構成し、３相出力の少なくとも２相出力に
   負荷切換手段を接続し、前記負荷切換手段によりモータ
   への通電を切り換えるようにした請求項１記載のモータ
   駆動装置。
4. 【請求項４】 インバータ回路は、３相フルブリッジイ
   ンバータ回路で構成し、モータ逆起電力よりモータの回
   転子と固定子との相対位置を検出する位置検出手段を備
   え、前記位置検出手段を前記３相フルブリッジインバー
   タ回路の出力端子に接続して位置検出手段を共用化する
   ようにした請求項１記載のモータ駆動装置。
5. 【請求項５】 インバータ回路に接続される複数のモー
   タの極数を同一極数とした請求項４記載のモータ駆動装
   置。
6. 【請求項６】 インバータ回路の過電流を検知する過電
   流検知手段を備え、制御手段は、前記インバータ回路に
   接続したモータに応じて、前記過電流検知手段の設定値
   を変更するようにした請求項１記載のモータ駆動装置。
7. 【請求項７】 交流電源の瞬時電圧低下を検出する瞬時
   電圧低下検知手段を備え、制御手段は、前記瞬時電圧低
   下検知手段の出力信号によりインバータ回路の駆動を停
   止し、前記インバータ回路の出力を切り換える負荷切換
   手段は選択されたモータに継続して接続するようにした
   請求項１記載のモータ駆動装置。
8. 【請求項８】 インバータ回路の直流電源の電圧低下を
   検出する電圧低下検知手段を備え、制御手段は、前記電
   圧低下検知手段の出力信号により前記インバータ回路の
   駆動を停止し、前記インバータ回路の出力を切り換える
   負荷切換手段は選択されたモータに継続して接続するよ
   うにした請求項１記載のモータ駆動装置。