JP2002044983A - 洗濯機のモータ駆動制御回路及び洗濯機 - Google Patents

洗濯機のモータ駆動制御回路及び洗濯機

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JP2002044983A
JP2002044983A JP2001164589A JP2001164589A JP2002044983A JP 2002044983 A JP2002044983 A JP 2002044983A JP 2001164589 A JP2001164589 A JP 2001164589A JP 2001164589 A JP2001164589 A JP 2001164589A JP 2002044983 A JP2002044983 A JP 2002044983A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシレスモータにより撹拌体及び回転槽を
ダイレクトドライブ方式で回転駆動する構成でありなが
ら、運転振動及び運転騒音をより一層小さくする。 【解決手段】 本発明の洗濯機は、外槽の内部に回転可
能に設けられた回転槽と、この回転槽の内部に回転可能
に設けられた撹拌体とを備え、この撹拌体またはこの撹
拌体及び回転槽をダイレクトドライブ方式で回転駆動す
るブラシレスモータ20を備え、このブラシレスモータ
20のロータの回転位置を検知して位置センサ信号を出
力するホールIC31を備え、このホールIC31から
の位置センサ信号に基づいてほぼ正弦波状の通電信号を
形成する制御手段67を備え、この制御手段67からの
通電信号に基づいてブラシレスモータ20を通電するモ
ータ通電手段58を備えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撹拌部及び回転槽
をダイレクトドライブ方式で回転駆動するモータを備え
て成る洗濯機に関する。
【0002】
【従来の技術】洗濯機においては、周知のように、外槽
内に洗い槽兼脱水バスケットとしての回転槽が回転可能
に設けられていると共に、この回転槽の内底部に撹拌部
である例えば撹拌体が回転可能に設けられている。そし
て、撹拌体及び回転槽は、モータにより回転駆動される
ように構成されている。この構成の場合、洗い運転を実
行するときには、回転槽を制動停止させた状態で、モー
タの回転を減速して撹拌体に伝達してこれを正逆回転駆
動する。また、脱水運転を実行するときには、回転槽の
制動を解除し、モータの回転を減速せずに回転槽及び撹
拌体に伝達して両者を高速回転駆動するように構成され
ている。
【0003】そして、このような回転駆動を行うため
に、モータから回転槽及び撹拌体までの回転力伝達経路
中に、ベルト伝達機構、クラッチ機構、遊星ギアを内蔵
したギア減速機構等が設けられている。しかし、上記し
た構成の洗濯機では、モータから回転槽及び撹拌体まで
の回転力伝達経路中に、ベルト伝達機構やギア減速機構
等が設けられているため、洗濯機全体の重量が重くなる
と共に、上下方向の寸法が大きくなり、また、ギア減速
機構の動作時にかなり大きな騒音が発生するという問題
点があった。
【0004】このような問題点を解消する構成として、
モータにより撹拌体及び回転槽をダイレクトドライブ方
式で回転駆動するように構成したものが考えられてい
る。この構成では、回転槽を停止させた状態でモータに
よりダイレクトに撹拌体を正逆回転駆動する運転状態
と、回転槽を回転可能にした状態でモータによりダイレ
クトに回転槽及び撹拌体を高速回転駆動する運転状態と
を切り換えるクラッチを設けている。この構成では、回
転槽及び撹拌体をモータによりダイレクトドライブする
構成となるため、ベルト伝達機構やギア減速機構等を不
用にすることができ、洗濯機全体の重量を軽減できると
共に、上下方向の寸法を小さくし得、また、ギアの動作
騒音をなくすことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の洗濯機で
は、モータとして高トルクを発生すると共に回転速度を
低速から高速まで広範囲に可変制御することができるモ
ータを使用する必要がある。このため、直流ブラシレス
モータを使用することが考えられている。このブラシレ
スモータは、インバータ装置により通電駆動するモータ
である。この場合、ブラシレスモータには、ロータの回
転位置を検知するために例えばホールICが3個配設さ
れており、これらホールICから出力される位置センサ
信号に基づいてインバータ装置により電気角で120度
通電する矩形波電圧を生成し、この矩形波電圧をブラシ
レスモータに供給して通電駆動するように構成されてい
る。尚、位置センサ信号をホールICによって得る構成
は、最も簡単且つ安価な構成の一つである。
【0006】上述した構成においては、矩形波電圧によ
りブラシレスモータを通電駆動する場合、巻線の通電相
を切り換えることに伴って、即ち、転流に伴ってトルク
変動が発生する。このため、上記トルク変動によりブラ
シレスモータに振動が発生し、運転騒音が生ずるという
問題がある。特に、このように構成した洗濯機の場合、
ダイレクトドライブ方式としたことにより、騒音がかな
り低減しているので、上記ブラシレスモータのトルク変
動に起因する騒音が目立ってしまう。また、ブラシレス
モータは、洗濯機の外槽に取り付けられているので、こ
の外槽がブラシレスモータの振動に共鳴することがあ
り、騒音が大きくなるおそれもある。
【0007】そこで、本発明の目的は、ブラシレスモー
タにより撹拌部及び回転槽をダイレクトドライブ方式で
回転駆動する構成としながら、運転振動及び運転騒音を
より一層小さくすることができる洗濯機を提供するにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の洗濯機は、外槽
の内部に回転可能に設けられた回転槽を備え、この回転
槽の内部に回転可能に設けられた撹拌部を備え、この撹
拌部または前記回転槽の少くとも一方をダイレクトドラ
イブ方式で回転駆動するブラシレスモータを備え、この
ブラシレスモータのロータの回転位置を検知して位置セ
ンサ信号を出力するロータ位置検知手段を備え、このロ
ータ位置検知手段からの位置センサ信号に基づいてほぼ
正弦波状の通電信号を形成する通電信号形成手段を備
え、この通電信号形成手段からの通電信号に基づいて前
記ブラシレスモータに通電するモータ通電手段を備えて
成るところに特徴を有する。
【0009】上記構成によれば、位置センサ信号に基づ
いてほぼ正弦波状の通電信号を形成すると共に、この通
電信号に基づいてブラシレスモータを通電制御するよう
に構成したので、ブラシレスモータにトルク変動がほと
んど発生しなくなる。これにより、洗濯機の運転振動及
び運転騒音を一層小さくすることができる。
【0010】また、上記通電信号形成手段に代えて、位
置センサ信号に基づいてロータの電気角を検出する電気
角検出手段と、ロータの電気角に対応した通電波形デー
タを記憶する記憶手段と、電気角検出手段からの電気角
に対応して記憶手段から通電波形データを読み出すこと
により通電信号を形成する通電信号形成手段とを備え、
この通電信号形成手段からの通電信号に基づいてブラシ
レスモータを通電制御するように構成しても良い。この
構成の場合、トルク変動が小さくなるような通電波形デ
ータを実験的に求めて記憶手段に記憶させておく。そし
て、電気角に対応して記憶手段から通電波形データを読
み出すことにより通電信号を形成し、この通電信号に基
づいてブラシレスモータを通電制御すれば、ブラシレス
モータのトルク変動を極力小さくすることができる。
【0011】この構成においては、位相指令を形成する
位相指令形成手段と、電圧指令を形成する電圧指令形成
手段とを備え、前記電気角検出手段からの電気角と前記
位相指令形成手段からの位相指令とに基づいて通電波形
の電気角を決定し、この電気角に対応して、前記記憶手
段からの通電波形データと前記電圧指令形成手段からの
電圧指令とに基づいて通電信号を形成するように通電信
号形成手段を構成することが好ましい。
【0012】この場合、更に、直流電源の電圧を検出す
る電圧検出手段を備え、前記電気角検出手段からの電気
角と前記位相指令形成手段からの位相指令とに基づいて
通電波形の電気角を決定し、この電気角に対応して、前
記記憶手段からの通電波形データと前記電圧指令形成手
段からの電圧指令と前記電圧検出手段からの直流電源電
圧とに基づいて通電信号を形成するように構成すること
も良い。
【0013】また、前記記憶手段に記憶する通電波形デ
ータは、ほぼ正弦波状をなす通電波形のデータであるこ
とが好ましい。更に、洗い運転時には、前記ブラシレス
モータの各相の巻線に発生する誘起電圧に対して同位相
の通電を行うように構成することが一層好ましい。更に
また、位相指令パターンを含んで成る複数の洗い運転パ
ターンを備えると共に、洗い運転パターンの選択と同時
に前記ブラシレスモータの各相の巻線に発生する誘起電
圧に対して同位相の通電をする位相指令パターンを選択
するように構成しても良い。
【0014】一方、脱水運転時には、前記ブラシレスモ
ータの各相の巻線に発生する誘起電圧に対して進み位相
の通電を行うように構成することが好ましい。この場
合、位相指令パターンを含んで成る複数の脱水運転パタ
ーンを備えると共に、脱水運転パターンの選択と同時に
前記ブラシレスモータの各相の巻線に発生する誘起電圧
に対して進み位相の通電をする位相指令パターンを選択
するように構成することが良い構成である。また、制動
運転時には、前記ブラシレスモータの各相の巻線に発生
する誘起電圧に対して遅れ位相の通電を行うように構成
することが好ましい。
【0015】更に、前記ロータ位置検知手段は、位置セ
ンサ信号として、巻線に発生する誘起電圧と所定の位相
関係を有する信号を出力するように構成されていると共
に、前記電気角検出手段は、前記位置センサ信号の変化
周期よりも短い周期で前記ロータの電気角を検出するよ
うに構成されていることが好ましい。
【0016】また、前記電気角検出手段を、所定のクロ
ックで前記位置センサ信号の変化周期を測定する第1の
カウンタと、前記所定のクロックのN倍のクロックで前
記位置センサ信号の変化周期の測定結果に基づいて動作
する第2のカウンタとから成り、前記位置センサ信号の
逓倍信号を発生する逓倍信号発生手段と、この逓倍信号
発生手段からの逓倍信号をカウントするカウント手段と
から構成することが良い。この構成の場合、前記ブラシ
レスモータの回転周期を検出する回転周期検出手段を備
え、この回転周期検出手段からの回転周期に基づいて前
記逓倍信号の逓倍率を変更するように構成することが好
ましい。
【0017】一方、前記ブラシレスモータの回転の安定
さを判断する回転安定判断手段と、この回転安定判断手
段により安定回転であると判断されたときに、前記第1
のカウンタによる複数の測定結果に基づいて前記位置セ
ンサ信号の変化に対応する前記ロータの電気角データを
演算により求める電気角データ演算手段と、この電気角
データ演算手段による演算結果を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された電気角データに基づいて前記
位置センサ信号の変化周期より短い周期で前記ロータの
位置を推定するロータ位置推定手段とを備えるように構
成することも好ましい構成である。
【0018】また、前記ブラシレスモータの回転の安定
さを判断する回転安定判断手段と、この回転安定判断手
段により安定回転であると判断されたときに、前記第1
のカウンタによる複数の測定結果に基づいて前記位置セ
ンサ信号の変化に対応する前記ロータの電気角データを
演算により求める電気角データ演算手段と、この電気角
データ演算手段による演算結果を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された電気角データに基づいて前記
第1のカウンタの測定結果を補正する補正手段とを備え
るように構成することも良い。更に、前記回転安定判断
手段は、前記回転周期検出手段により検出された回転周
期が連続して所定範囲内に属しているとき安定回転であ
ると判断するように構成されていることが好ましい。
【0019】また、前記位置センサ信号を論理演算する
ことにより形成される矩形波電圧を前記ブラシレスモー
タに供給して始動させた後、前記通電信号形成手段から
の通電信号に基づいた電圧を前記ブラシレスモータに供
給して通電駆動するように供給電圧を切り換える切換手
段を備えるように構成することが好ましい。更に、前記
電気角検出手段、前記記憶手段、前記通電信号形成手段
をワンチップマイコンにより構成しても良い。更にま
た、前記ロータ位置検出手段をホール素子により構成し
ても良い。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を全自動洗濯機に適
用した第1の実施例について図1ないし図24を参照し
て説明する。まず、全自動洗濯機の全体構成を示す図2
において、外箱1内には、脱水される水を受ける外槽で
ある水受槽2が弾性吊持機構3を介して弾性支持されて
いる。この水受槽2の内部には、洗い槽及び脱水バスケ
ットを兼用する回転槽4が回転可能に配設されている。
この回転槽4の内底部には、撹拌部である例えば撹拌体
5が回転可能に配設されている。
【0021】上記回転槽4は、ほぼ円筒状をなす槽本体
4aと、この槽本体4aの内側に通水用空隙を形成する
ために設けられた内筒4bと、槽本体4aの上端部に設
けられたバランスリング4cとから構成されている。こ
の回転槽4が回転駆動されると、内部の水は遠心力によ
り槽本体4aの内周面に沿って上昇して槽本体4aの上
部に形成された脱水孔部(図示しない)を通って水受槽
2内へ放出される構成となっている。
【0022】また、水受槽2の底部の図2中右端部に
は、排水口6が形成され、この排水口6には排水弁7が
設けられていると共に、排水ホース8が接続されてい
る。上記排水弁7は、後述する排水弁駆動手段としての
排水弁モータ9(図1参照)により開閉駆動される弁で
あり、いわゆるモータ式排水弁である。上記排水弁モー
タ9は、例えばギアドモータから構成されている。更
に、水受槽2の底部の図2中左端部には、補助排水口6
aが形成されており、この補助排水口6aは図示しない
連結ホースを介して排水ホース8に接続されている。上
記補助排水口6aは、回転槽4が脱水回転されたとき
に、その上部から脱水されて水受槽2内へ放出された水
を排水するためのものである。
【0023】また、図3にも示すように、水受槽2の外
底部には、機構部ベース10が取付けられている。この
機構部ベース10の中央部には、軸支持筒部11が上下
方向に延びるように形成されている。この軸支持筒部1
1の内部には、中空状の槽軸12が軸受13、13を介
して回転自在に挿通支持されている。この槽軸12の内
部には、撹拌軸14が軸受15、15を介して回転自在
に挿通支持されている。この撹拌軸14の上下端部は、
槽軸12から突出している。
【0024】更に、機構部ベース10の軸支持筒部11
の上端部は、水受槽2の底部中心部に形成された貫通口
2a内にシール16を介して嵌合されている。このシー
ル16により軸支持筒部11の上端部と水受槽2の貫通
口2aとの間が水密にシールされている。更に、シール
16は槽軸12の外周面と軸支持筒部11の上端部との
間にも設けられており、両者間が水密にシールされてい
る。また、槽軸12の上端部には、フランジ部12aが
一体に形成されている。このフランジ部12aには、回
転槽4が槽受け板17を介して連結固定されている。こ
れにより、槽軸12に回転槽4が一体回転するように取
付けられている。また、撹拌軸14の上端部には、図2
にも示すように、撹拌体5が嵌合されてねじ止め固定さ
れており、もって撹拌軸14に撹拌体5が一体回転する
ように取付けられている。
【0025】尚、水受槽2の内底部における中心部と排
水口6との間の部分には、図2にも示すように、排水カ
バー18が装着されている。この排水カバー18によ
り、回転槽4の底部に設けられた貫通孔4dから排水口
6まで連通する排水通路19が形成されている。この構
成の場合、排水弁7を閉鎖した状態で回転槽4内へ給水
すると、回転槽4内と上記排水通路19内に水が貯留さ
れるようになる。そして、排水弁7を開放すると、回転
槽4内の水が貫通孔4d、排水通路19、排水口6、排
水弁7、排水ホース8を通って排水されるように構成さ
れている。
【0026】さて、水受槽2の外底部の機構部ベース1
0には、例えばアウタロータ形のブラシレスモータ20
が設けられている。具体的には、図3に示すように、機
構部ベース10に、ブラシレスモータ20のステータ2
1が撹拌軸14と同心状態になるように段付きねじ22
により締め付け固定されている。上記ステータ21は、
図4にも示すように、積層鉄心23と、上ボビン24
と、下ボビン25と、巻線26(図3参照)とから構成
されている。上記積層鉄心23は、図4に示すように、
ほぼ円弧状をなす3個の単位鉄心23aを円環状に連結
して構成されている。また、上下のボビン24、25
は、プラスチックにより形成されており、積層鉄心23
の各ティース部分に上下から嵌合されている。そして、
嵌合されたボビン24、25の外周に、巻線26が巻装
されている。上記巻線26は、図1に示すように、3相
の巻線26U、26V、26Wから構成されている。
【0027】一方、ブラシレスモータ20のロータ27
は、図3に示すように、撹拌軸14の下端部にこれと一
体回転するように取付けられている。上記ロータ27
は、ロータハウジング28と、ロータヨーク29と、ロ
ータマグネット30とから構成されている。ここで、ロ
ータハウジング28は、例えばアルミダイキャストによ
り形成されており、中心部にボス部28aが形成されて
いると共に、外周部にマグネット配置部28bが形成さ
れている。上記ボス部28a内に、撹拌軸14の下端部
が嵌合固定されている。
【0028】また、上記マグネット配置部28bは、水
平部及び垂直部を有しており、垂直部の内面に上記ロー
タヨーク29を当接させると共に水平部に上記ロータヨ
ーク27をねじ止めにより固定している。そして、この
ロータヨーク27の内面に、複数個のロータマグネット
30が例えば接着により装着されている。また、図3及
び図5にも示すように、ロータハウジング28の周縁部
分の上面におけるステータ21の巻線26と対向する部
分には、多数のリブ28cが放射状に突設されている。
更に、ロータハウジング28の中央部分の上面には、複
数の凸部28dが軸心の回りに放射状に突設されてい
る。これら複数の凸部28dが係合部を構成している。
【0029】一方、図3に示すように、機構部ハウジン
グ10の外周部には、ロータ27のロータマグネット3
0の回転位置を検出するロータ位置検知手段として例え
ば3個のホールIC(磁気検知素子)31が取付具32
を介して取付けられている(図3では、1個のホールI
C31だけを示す)。上記3個のホール素子31は、図
1に示すように、電気角で120度毎に配設されたホー
ルIC31u、31v、31wである。
【0030】さて、槽軸12の下端部には、クラッチ3
2が設けられている。このクラッチ32は、脱水運転時
にロータ27、撹拌軸14及び槽軸12が一体回転する
ように連継する態様と、洗い運転時に槽軸12だけがロ
ータ27及び撹拌軸14と一体回転しないように連継解
除する態様とを切換える機能を有している。以下、この
クラッチ32について具体的に説明する。まず、図6に
示すように、クラッチ32は、矩形枠状をなす切換レバ
ー33と、この切換レバー33の内部に配設されたホル
ダー34とから構成されている。
【0031】上記ホルダー34は、槽軸12の下端部に
これと一体回転するように取り付けられている。具体的
には、図5に示すように、槽軸12の下端部の外周面に
一対の平坦面部12b、12bが形成されている。そし
て、ホルダ34の中央部分には、上記槽軸12の下端部
が嵌合する嵌合孔34aが形成されている。この嵌合孔
34aの内面には、槽軸12の平坦面12b、12bが
当接する平坦面部が形成されている。また、ホルダ34
の図5中左端部外面には、断面ほぼ半円形の枢支凹部3
4bが形成されている。上記構成の場合、ホルダ34の
嵌合孔34aに槽軸12の下端部を挿入嵌合した状態
で、ねじ止めすることによりホルダ34を槽軸12に固
定している。更に、ホルダ34と下部の軸受13との間
には、例えば波ワッシャ35が配設されている。この波
ワッシャ35により下部の軸受13が上方へ与圧されて
いる。
【0032】一方、切換レバー33は、図5及び図6に
示すように、内部にホルダ34を嵌合することにより、
ホルダ34及び相軸12と一体回転するように構成され
ている。上記切換レバー33の基端部33a(図5中左
端部)の内面側には、ホルダー34の枢支凹部34bと
嵌合する断面ほぼ半円形状の枢支凸部33b(図3参
照)が形成されている。この場合、枢支凸部33bと枢
支凹部34bの嵌合部分を回動支点として、切換レバー
33は上下方向に回動動作するように構成されている。
【0033】また、切換レバー33とホルダ34との間
には、図5及び図6に示すように、トグルばね36が設
けられている。このトグルばね36のばね力により切換
レバー33は、上方の回動位置に動作した状態(図1参
照)に保持されるように、または、下方の回動位置に動
作した状態(図7参照)に保持されるように構成されて
いる。そして、切換レバー33の先端部33cの上下部
には、凸部33d及び33eが突設されている。また、
切換レバー33の先端部33cの外面には、被操作部3
3fが突設されている。
【0034】一方、静止部位である機構部ベース10の
中心側部分の下面には、図3及び図5に示すように、凹
部37が切換レバー33の上部の凸部33dと対応する
ように形成されている。この構成の場合、切換レバー3
3が上方へ回動動作すると(図1参照、この場合は、洗
い運転時)、切換レバー33の凸部33dが機構部ベー
ス10の凹部37に嵌合する。これにより、槽軸12ひ
いては回転槽4が静止部位である機構部ベース10に固
定される。そして、上記凹部37と凸部33dの嵌合状
態では、槽軸12だけがロータ27及び撹拌軸14と一
体回転しないように連継解除された態様となっている。
この態様の場合、撹拌軸14及び撹拌体5は、ブラシレ
スモータ20によりダイレクトに回転駆動される。尚、
ロータ27と撹拌軸14は、元々一体回転するように連
結されている。
【0035】これに対して、切換レバー33が下方へ回
動動作すると(図7参照、この場合は、脱水運転時)、
切換レバー33の下部の凸部33eがロータハウンジン
グ28の上面の複数の凸部28d間に係合する。これに
より、槽軸12とロータ27(及び撹拌軸14)とが一
体回転するように連継した態様となる。この態様の場
合、槽軸12、回転槽4、撹拌軸14及び撹拌体5は、
ブラシレスモータ20によりダイレクトに回転駆動され
る。この結果、ブラシレスモータ20は、撹拌体5また
は撹拌体5及び回転槽4をダイレクトドライブ方式で回
転駆動する構成となっている。
【0036】また、機構部ベース10の図3中右端部に
は、制御レバー38が回動可能に軸支されている。この
制御レバー38の先端部側は、図6に示すように、二又
状に分かれており、そのうちの一方(図6中右方)の先
端部に下向きの傾斜面38aが形成されていると共に、
他方(図6中左方)の先端部に上向きの傾斜面38bが
形成されている。この場合、排水弁7を駆動する排水弁
モータ9により制御レバー38が一方向へ回動される
と、制御レバー38の下向きの傾斜面38aによりクラ
ッチ32の切換レバー33の被操作部33fが下方へ押
圧されて、該切換レバー33が下方へ回動動作され、図
7に示す状態となる。この図7の状態は、脱水運転に対
応しており、排水弁7が開放されている。
【0037】一方、この図7の状態で、排水弁モータ9
が断電されると、排水弁7の復帰ばねのばね力により制
御レバー38が反転方向へ回動され、制御レバー38の
上向きの傾斜面38bにより上記切換レバー33の被操
作部33fが上方へ押圧されて、該切換レバー33が上
方へ回動動作され、図1に示す状態となる。この図1の
状態は、洗い運転に対応しており、排水弁7が閉塞され
ている。
【0038】次に、上記全自動洗濯機の電気的構成につ
いて図1を参照して説明する。この図1において、交流
電源39の両端子は、一方にリアクトル40を介して全
波整流回路41の入力端子に接続されている。全波整流
回路41の出力端子間には、平滑コンデンサ42a、4
2bが接続されており、この平滑コンデンサ42a、4
2bと全波整流回路41とから直流電源回路43が構成
されている。
【0039】この直流電源回路43の出力端子から直流
母線44a、44bが導出されており、これら直流母線
44a、44b間には定電圧回路45、放電回路46、
インバータ主回路47が接続されている。また、直流母
線44aにおける定電圧回路45と放電回路46との間
の部位には、リレー48及び図示極性のダイオード49
が並列に接続されている。上記放電回路46は、放電抵
抗50と例えばIGBTからなるスイッチング素子51
とを直列接続して構成されている。上記スイッチング素
子51の制御端子(ゲート)は、例えばフォトカプラか
らなる駆動回路52に接続されている。この場合、放電
回路46と駆動回路52とから放電手段53が構成され
ている。
【0040】また、インバータ主回路47は、3相ブリ
ッジ接続された例えばIGBTからなるスイッチング素
子54a〜54fと、これらスイッチング素子54a〜
54fにそれぞれ並列接続されたフリーホイールダイオ
ード55a〜55fとから構成されている。そして、上
記インバータ主回路47の出力端子56u、56v、5
6wは、ブラシレスモータ20の3相の巻線26u、2
6v、26wに接続されている。また、インバータ主回
路47の各スイッチング素子54a〜54fの制御端子
(ゲート)は、例えばフォトカプラからなる駆動回路5
7a〜57fに接続されている。この場合、インバータ
主回路47と駆動回路57a〜57f(即ち、駆動回路
57)とからモータ通電手段58が構成されている。
【0041】一方、ブラシレスモータ20の3個のホー
ルIC31a〜31cから出力された位置センサ信号H
u、Hv、Hwは、マイクロコンピュータ59(以下、
マイコン59と称す)へ与えられるように構成されてい
る。このマイコン59は、ブラシレスモータ20を通電
制御する機能並びに全自動洗濯機の運転全般を制御する
機能を有しており、そのための制御プログラム及びこの
プログラムの実行に必要なデータ(後述する通電波形デ
ータ等を含む)を内部に設けられたROM59aに記憶
している。また、マイコン59の内部には、作業領域と
してRAM59bが設けられている。この場合、マイコ
ン59は、電気角検出手段、記憶手段、位相指令形成手
段及び電圧指令形成手段としての各機能を備える構成と
なっている。
【0042】また、マイコン59には、例えば16ビッ
トカウンタからなる2個のカウンタ60、61が接続さ
れている。第1のカウンタ60は、マイコン59からリ
セット信号RS1を受けて、例えば125KHzのクロ
ック信号ck1をカウントし、カウント結果(計数値デ
ータ)であるデータDT1をマイコン59に与えるよう
に構成されている。また、第2のカウンタ61は、マイ
コン59からリセット信号RS2を受けて、上記クロッ
ク信号ck1の8倍の周波数である1MHzのクロック
信号ck2をカウントし、このカウント値とマイコン5
9から与えられるデータDT2(これについては後述す
る)との一致信号を信号ST2としてマイコン59に与
えるように構成されている。
【0043】そして、マイコン59は、詳しくは後述す
るようにして例えば8ビットの出力波形データDu、D
v、Dwを形成し、これら出力波形データDu、Dv、
Dwを3個の比較器62、63、64へ与えるように構
成されている。これら比較器62、63、64は、三角
波発生回路65から出力された例えば8ビットの出力デ
ータPzと、上記マイコン59からの出力波形データD
u、Dv、Dwとを比較し、出力波形データDu、D
v、Dwが出力データPzよりも大きいときハイレベル
であり、そうでないときロウレベルである出力信号V
u、Vv、Vwを出力するように構成されている。そし
て、これら出力信号Vu、Vv、Vwは、選択回路66
へ与えられるように構成されている。尚、上記三角波発
生回路65は、デジタルな三角波からなる搬送波Pz
(即ち、8ビットの出力データPz)を発生するように
構成された回路である。
【0044】更に、マイコン59は、詳しくは後述する
ようにして選択信号U1,U2、V1、V2、W1、W
2を形成し、これら選択信号U1,U2、V1、V2、
W1、W2を選択回路66へ与えるように構成されてい
る。そして、選択回路66は、上記出力信号Vu、V
v、Vw並びに上記選択信号U1,U2、V1、V2、
W1、W2に基づいて後述するようにして駆動信号Vu
p、Vun、Vvp、Vvn、Vwp、Vwnを生成
し、これら駆動信号Vup、Vun、Vvp、Vvn、
Vwp、Vwnを前記駆動回路57a〜57fへ与える
ように構成されている。尚、上記選択回路66は、図8
に示すように、アンド回路66aとナンド回路66bと
から構成されている。上記図8では、U相についてだけ
図示し、V相、W相については図示していないが、V
相、W相の具体的回路構成もU相と同じである。
【0045】この構成の場合、マイクロコンピュータ5
9とカウンタ60、61と比較器62、63、64と三
角波発生回路65と選択回路66とから制御手段67が
構成されている。そして、この制御手段67が通電信号
形成手段を構成している。また、上記制御手段67とモ
ータ通電手段58と放電手段53と直流電源回路43と
からインバータ装置68が構成されている。
【0046】一方、マイコン59は、直流母線44aの
電圧値を分圧回路69を介して検知できるように構成さ
れている。この場合、分圧回路69から出力される電圧
信号は、マイコン59のA/D変換機能を有する入力端
子に与えられるようになっている。また、マイコン59
は、前記リレー48をリレー駆動回路70を介してオン
オフ制御するように構成されている。更に、マイコン5
9は、前記排水弁7を開閉駆動する排水弁モータ9並び
に回転槽4内へ給水する給水弁71を通電制御するよう
に構成されている。
【0047】また、マイコン59は、交流電源39の電
圧に基づいて停電を検知する停電検出回路72からの停
電検出信号、回転槽4内の水位を検知する水位センサ7
3からの水位検知信号、外箱1の上部に設けられた蓋7
4(図2参照)の開閉状態を検知する蓋スイッチ75か
らの開閉検知信号、操作パネルに設けられた各種の操作
スイッチ76からのスイッチ信号を受けるように構成さ
れている。
【0048】次に、上記構成の作用(具体的には、洗い
運転及び脱水運転時の制御動作)について図9ないし図
24を参照して説明する。ここで、図15ないし図18
は、マイコン59内に記憶された制御プログラムの制御
内容を示すフローチャートである。このうち、図15の
フローチャートは、洗い運転及び脱水運転のメイン処理
の制御内容を示している。図16のフローチャートは、
モータ駆動用のメイン処理の制御内容を示している。図
17のフローチャートは、第1の割り込み処理の制御内
容を示している。図18のフローチャートは、第2の割
り込み処理の制御内容を示している。
【0049】まず、洗い運転の動作について説明する。
交流電源39に接続されると、最初に図15のステップ
M10の初期設定処理が実行される。ここでは、マイコ
ン59はRAM59bの初期化や出力端子の初期出力等
を行なう。続いて、各種の操作スイッチ76のなかの1
つのスイッチである電源スイッチがオンされたか否かを
判断する(ステップM20)。ここで、電源スイッチが
オフされている場合は、ステップM20にて「NO」へ
進み、マイコン59はリレー駆動回路70へオフ信号を
出力することによりリレー48をオフする(ステップM
30)。そして、ステップM20の判断処理へ戻る。
【0050】一方、ステップM20にて電源スイッチが
オンされている場合は、「YES」へ進み、マイコン5
9はリレー駆動回路70へオン信号を出力することによ
りリレー48をオン(導通状態に)する(ステップM4
0)。そして、洗い運転指令が出ているか否かを判断す
る(ステップM50)。この場合、各種の操作スイッチ
76の操作結果に基づいて洗い運転指令が出ているか否
かを判断する。今、洗い運転指令が出ているとすると、
ステップM50にて「YES」へ進み、排水弁モータ9
をオフする信号を出力する(ステップM60)。これに
より、排水弁モータ9がオフされ、排水弁7が閉塞され
ると共に、クラッチ32の切換レバー33が上方へ回動
動作されて槽軸12及び回転槽4が静止部位である機構
部ベース10に係止された状態(図3参照)となる。
【0051】続いて、ステップM70へ進み、複数の洗
い運転コースの中から1つのコースが選択設定される。
この場合、各種の操作スイッチ76の操作結果に基づい
て1つのコースが選択設定される。そして、ステップM
80へ進み、回転槽4内へ給水する処理を実行する。こ
こでは、給水弁71を通電駆動して開放して回転槽4内
へ給水を開始し、回転槽4内の水位が上記選択されたコ
ースに対応する水位に達したことを水位センサ73によ
り検知すると、給水弁71を断電停止して閉塞するよう
に構成されている。
【0052】そして、ステップM90、M100、M1
10の各処理を順に実行することにより、ブラシレスモ
ータ20に対する運転パターン(運転指令)を形成す
る。この場合、ROM59a内には複数の洗い運転パタ
ーンが予め記憶されており、これら複数の洗い運転パタ
ーンの中から上記選択されたコースに対応する洗い運転
パターンを選択して読み出すことにより、洗い運転用の
運転パターン(洗い運転パターン)を形成している。上
記洗い運転パターンの一例を図10に示す。
【0053】この図10に示すように、洗い運転パター
ンは、例えば2ビットのデータからなる駆動指令と、例
えば8ビットのデータからなる電圧指令Vcと、例えば
9ビットのデータからなる位相指令Pcとから構成され
ている。上記駆動指令は、ブラシレスモータ20の駆動
/停止及び正転/逆転を表わすデータであり、具体的に
は、例えば下位1ビットが「1」のとき駆動を示し、下
位1ビットが「0」のとき停止を示し、上位1ビットが
「1」のとき正転を示し、上位1ビットが「0」のとき
逆転を示している。また、上記電圧指令Vcは、ブラシ
レスモータ20への印加電圧を表わすデータである。上
記位相指令Pcは、ブラシレスモータ20のロータ位相
に対する電圧の位相を表わすデータである。
【0054】そして、図10に示す洗い運転パターン
は、1.5秒間の「正転駆動」、0.5秒間の「停
止」、1.5秒間の「逆転駆動」、0.5秒間の「停
止」から構成された1サイクル4秒間の運転パターンで
あり、洗い運転中は、この1サイクル4秒間の運転パタ
ーンを繰り返し実行するように構成されている。ここ
で、上記1サイクル4秒の運転パターンは、例えば50
ms(ミリ秒)でサンプリングされた上記3つの指令デ
ータから構成されている。即ち、上記3つの指令データ
を1組のデータとすると、上記1サイクル4秒の運転パ
ターンは80組のデータから構成されており、これら8
0組のデータが図10の洗い運転パターンとしてROM
59aに記憶されている。ここで、図10の洗い運転パ
ターンの位相指令Pcは、運転中のブラシレスモータ2
0の巻線26の各相に流れる電流の位相と巻線26の各
相に発生する誘起電圧の位相とが同相となるように実験
的に求められたデータである、これについては詳しくは
後述する。
【0055】さて、ステップM90、ステップM10
0、ステップM110において、ROM59aから上記
洗い運転パターンを読み出すに当たっては、50ms毎
に上記1組のデータ、即ち、3つの指令データを順次読
み出すように構成されている。そして、この読み出した
3つの指令データをそれぞれモータ駆動指令、モータ電
圧指令Vc、モータ位相指令Pcとし、これにてモータ
駆動指令、モータ電圧指令Vc、モータ位相指令Pcを
形成する構成となっている(ステップM90、ステップ
M100、ステップM110)。
【0056】続いて、洗い運転終了か否かを判断し(ス
テップM120)、洗い運転終了でない場合は、ステッ
プM120にて「NO」へ進み、ステップM90へ戻っ
て上記3つの指令データを形成する処理を繰り返し行う
ようになっている。一方、洗い運転終了の場合は、ステ
ップM120にて「YES」へ進み、モータ停止指令を
出して、ブラシレスモータ20を断電停止させることに
より洗い運転を終了する(ステップM121)。そし
て、この後は、ステップM20へ戻るように構成されて
いる。尚、洗い運転終了か否かの判断は、上記選択され
たコースに対応して設定された洗い運転時間が経過した
か否かを判断することにより行なわれるようになってい
る。
【0057】さて、ブラシレスモータ20の実際の通電
駆動は、図16のモータ駆動のメイン処理、図17の第
1の割り込み処理、並びに、図18の第2の割り込み処
理側で実行されるように構成されており、以下これら各
処理について説明する。まず、図16のモータ駆動用の
メイン処理は、例えば10ms(ミリ秒)毎に図15の
メイン処理と同時(平行)に実行されるように構成され
ている。換言すると、図16のモータ駆動用のメイン処
理は、10ms毎に実行される割り込み処理である。
【0058】上記モータ駆動用のメイン処理において
は、まずステップD10において、図15のステップM
90にて形成されたモータ駆動指令に基づいてモータ始
動条件が判断される。ここでは、ステップM90で形成
されたモータ駆動指令が駆動の場合を「Y」とし、停止
の場合を「N」として、「Y」であるか「N」であるか
を判別すると共に、「Y」であるときには、前回が
「Y」で今回も「Y」であった場合(以下「Y−Y」と
書く)であるか、それとも前回が「N」で今回は「Y」
へ変わった場合(以下「N−Y」と書く)であるかを判
別する。
【0059】今、モータ始動条件が「N」であったとす
ると(即ち、停止指令であったとすると)、ステップD
10にて「NO」へ進み、選択信号U1、U2、V1、
V2、W1、W2をすべて「L(ロウレベル)」にする
(ステップD20)。これにより、選択回路66は、す
べて「L」の駆動信号Vup、Vun、Vvp、Vv
n、Vwp、Vwnを生成し、これら駆動信号Vup、
Vun、Vvp、Vvn、Vwp、Vwnを駆動回路5
7a〜57fへ与えるようになる。この結果、インバー
タ主回路47のスイッチング素子54a〜54fがすべ
てオフされ、ブラシレスモータ20が断電停止される。
続いて、第1の割り込み処理及び第2の割り込み処理の
実行を禁止した後(ステップD21)、リターンする
(モータ駆動用のメイン処理を実行完了する)。
【0060】一方、ステップD10の判断処理におい
て、モータ始動条件が「N−Y」であったとすると(即
ち、モータ始動(起動)指令を受けた直後であったとす
ると)、ステップD10にて「N−Y」へ進み、始動フ
ラグを「H(ハイレベル)」に設定する(ステップD3
0)。続いて、第1の割り込み処理及び第2の割り込み
処理の実行を許可した後(ステップD40)、第1の割
り込み処理を強制的に実行する指令を出して第1の割り
込み処理を1回実行する(ステップD50)。そして、
モータ始動指令を受けてから予め決められた所定時間
(例えば100ms)が経過したか否かを判断する(ス
テップD60)。
【0061】ここで、所定時間が経過していなければ、
ステップD60にて「NO」へ進み、リターンする。一
方、モータ起動指令を受けてから所定時間が経過してい
れば、ステップD60にて「YES」へ進み、始動フラ
グを「L」に設定してから(ステップD70)、リター
ンする。
【0062】また、ステップD10の判断処理におい
て、モータ始動条件が「Y−Y」であったとすると(即
ち、モータ始動指令が継続しているとすると)、ステッ
プD10にて「Y−Y」へ進み、上述したステップD6
0の判断処理へ移行して同じ制御を実行するように構成
されている。
【0063】次に、図17に示す第1の割り込み処理の
制御内容について説明する。この第1の割り込み処理
は、ホールIC31u、31v、31wから出力される
位置センサ信号Hu、Hv、Hw(図19の(c)参
照)のいずれかが「H」から「L」へ変化したとき、
「L」から「H」へ変化したときに、並びに、図16の
ステップD50において強制指令されたときに、それぞ
れ実行される割り込み処理である。
【0064】具体的には、図17のステップA10にお
いて、まず、ホールIC31u、31v、31wからの
位置センサ信号Hu、Hv、Hwを入力し、図11に示
す変換テーブルに基づいて入力した位置センサ信号H
u、Hv、Hwのモードn(n=1〜6)を決定する。
続いて、第1のカウンタ60から出力されるデータDT
1を入力し、これをセンサ変化周期Ts(n)として記
憶する(ステップA20)。そして、リセット信号RS
1を第1のカウンタ60へ与えて第1のカウンタ60を
リセットする(ステップA30)。
【0065】上記ステップA20及びA30を実行する
ことにより、第1のカウンタ60は位置センサ信号H
u、Hv、Hwが変化する毎にリセットされると共に、
第1のカウンタ60のリセット直前のカウント値(この
場合、クロックck1による計数値)がセンサ変化周期
Ts(n)として、モードnに対応して記憶されるよう
になる。
【0066】続いて、ステップA40へ進み、ここで
は、第1のカウンタ60から出力されたデータDT1を
データDT2とすると共に、このデータDT2を第2の
カウンタ61へ与える。そして、ステップA50へ進
み、リセット信号RS2を第2のカウンタ61へ与えて
第2のカウンタ61をリセットする。
【0067】更に、ステップA60へ進み、図12に示
す電気角データテーブルに基づいて、電気角データEx
により電気角カウンタECを書き換える処理、具体的に
は、EC=Ex(n)を実行する。この場合、電気角デ
ータEx(n)は、位置センサ信号Hu、Hv、Hwの
変化点におけるブラシレスモータ20のロータ27の回
転位置を電気角で示したものであり、初期設定処理によ
り作業領域のRAM59bに図12に示すように書き込
まれている。また、電気角カウンタECは、ロータ27
の回転位置をU相の巻線26uに発生する誘起電圧(以
下、U相誘起電圧という)を基準とした1電気周期を3
84分割して示すデータであり、作業領域のRAM59
bに割り当てられて設けられている。
【0068】続いて、ステップA70へ進み、ブラシレ
スモータ20の1電気周期の時間である回転周期Tmを
計算して求める処理を実行する。ここでは、前回求めた
TmをTmpとし(Tmp=Tm)、このTmpを記憶
すると共に、今回のTmを次の式で算出し、この算出し
たTmを記憶する。
【0069】Tm=Ts(1)+Ts(2)+Ts
(3)+Ts(4)+Ts(5)+Ts(6) そして、ステップA80へ進み、始動フラグが「H」で
あるか否かを判断する。ここで、モータ始動指令(スタ
ート指令)を受けた直後であれば(即ち、モータ始動指
令を受けてから所定時間が経過する前であれば)、始動
フラグが「H」であるから、ステップA80にて「YE
S」へ進み、ブラシレスモータ20に印加する電圧の大
きさを示す電圧指令Vcを読み出す処理を行う(ステッ
プA90)。続いて、ステップA100へ進み、図13
に示す矩形波データテーブルに基づいて出力波形データ
Du、Dv、Dwと選択信号U1、U2、V1、V2、
W1、W2とを出力し、リターンする(第1の割り込み
処理を実行完了する)。上記ステップA90、A100
の処理は、ブラシレスモータ20の始動時に該ブラシレ
スモータ20を矩形波電圧で通電制御するための処理で
あり、詳しくは後述する。一方、ステップA80におい
て、始動フラグが「L」であれば、「NO」へ進み、リ
ターンする。
【0070】次に、図18に示す第2の割り込み処理の
制御内容について説明する。この第2の割り込み処理
は、第2のカウンタ61のカウント値(クロックck2
の計数値)と上記データDT2とが一致するたびに発生
する一致信号ST2により実行される割り込み処理、即
ち、上記一致が発生するたびに実行される割り込み処理
である。
【0071】具体的には、図18のステップB10にお
いて、まず、第2のカウンタ61をリセットするリセッ
ト信号RS2を出力し、第2のカウンタ61をリセット
する。続いて、電気角カウンタECを定数Edだけ増加
させる計算を行う(ステップB20)。ここでは、EC
=EC+Edを計算する。このとき、EC≧384とな
れば、EC=EC−384の計算を行う。尚、定数Ed
は、予め記憶されている定数であり、本実施例の場合、
例えば「8」としている。
【0072】そして、ステップB30へ進み、始動フラ
グが「H」であるか否かを判断する。ここで、モータ起
動指令(スタート指令)を受けた直後であれば(即ち、
モータ起動指令を受けてから所定時間が経過する前であ
れば)、始動フラグが「H」であるから、ステップB3
0にて「YES」へ進み、リターンする(第2の割り込
み処理を実行完了する)。尚、ステップB30にて「N
O」へ進む場合の制御については後述する。
【0073】以上説明したマイコン59の制御動作が、
スタート信号(モータ起動指令)を受けた後、始動フラ
グが「H」状態であるときのモータ駆動用のプログラム
の動作である。次に、この制御動作によりブラシレスモ
ータ20が正転駆動されるときの具体的動作について、
図19に示すタイムチャートを参照して説明する。
【0074】この図19において、(a)は、ブラシレ
スモータ20が回転しているときに3相の巻線26u、
26v、26wに発生する誘起電圧を示している。この
誘起電圧は、ロータ27の回転位置(即ち、ロータ位
置)を示すものである。そして、上記3相の誘起電圧の
うちのU相の誘起電圧を基準とした1電気周期を384
分割したデータにより電気角を表わしており、この電気
角を図19(b)に示す。また、図19(c)は、ホー
ルIC31a〜31cから出力される位置センサ信号H
u、Hv、Hwを示している。この場合、各相の誘起電
圧のクロス点で位置センサ信号Hu、Hv、Hwが
「H」から「L」へまたは「L」から「H」へ変化する
ように、ホールIC31a〜31cが取り付けられてい
る。
【0075】そして、図19(d)は、第1の割り込み
処理(図17)のステップA10の処理で決定されたモ
ード(n)を示している。また、第1の割り込み処理
(図17)のステップA100でマイコン59から出力
される選択信号U1,U2、V1、V2、W1、W2を
図19(e)に示し、更に、上記ステップA100でマ
イコン59から出力される出力波形データDu、Dv、
DwのうちのU相の出力波形データDuを図19(f)
に示す。
【0076】ここで、制御手段67におけるU相の比較
器62は、U相の出力波形データDu(具体的には、8
ビットデータVc)と三角波発生回路65から出力され
る搬送波Pz(具体的には、8ビット出力データPz)
とを比較して、信号Vuを出力する。この信号Vuは、
周波数が三角波発生回路65の動作(搬送波Pz)に同
期し、デューティが出力波形データDuに依存したパル
ス幅変調信号(以下、PWM信号と称す)となってい
る。また、V相の比較器63及びW相の比較器64から
出力される信号Vv及びVwも、同様なPWM信号とな
っている。
【0077】そして、U相について見ると、選択回路6
6は、信号Vuと選択信号U1、U2とに基づいて駆動
信号Vup、Vunを出力する。この場合、選択回路6
6は、選択信号U1=「H」、選択信号U2=「L」で
あるとき、駆動信号Vup=信号Vu、Vun=「L」
となる駆動信号Vup、Vunを出力する。これによ
り、駆動回路55aを介してスイッチング素子54aが
PWM駆動される。
【0078】また、選択回路66は、選択信号U1=
「L」、選択信号U2=「H」であるとき、駆動信号V
up=「L」、Vun=「H」となる駆動信号Vup、
Vunを出力する。これにより、駆動回路55bを介し
てスイッチング素子54bがオンされる。更に、選択回
路66は、選択信号U1=「L」、選択信号U2=
「L」であるとき、駆動信号Vup=「L」、Vun=
「L」となる駆動信号Vup、Vunを出力する。これ
により、スイッチング素子54a、54bが共にオフさ
れる。
【0079】そして、V相、W相についても、上記U相
と同様にして選択回路66は、信号Vv、Vwと選択信
号U3、U4、U5、U6とに基づいて駆動信号Vv
p、Vvn、Vwp、Vwnを出力する。ここで、図1
9(h)は、選択回路66から出力される駆動信号Vu
p、Vun、Vvp、Vvn、Vwp、Vwnを示して
いる。これら駆動信号Vup、Vun、Vvp、Vv
n、Vwp、Vwnにより駆動回路57a〜57fを介
してスイッチング素子54a〜54fがオンオフ制御さ
れる。これにより、ブラシレスモータ20は、始動時は
いわゆる120度通電、即ち、矩形波電圧により通電制
御されて回転駆動されるように構成されている。
【0080】尚、図19(i)は、第1の割り込み処理
(図17)のステップA30により実行される第1のカ
ウンタ60のリセット動作(及びカウント動作)の様子
を示している。この場合、第1のカウンタ60のリセッ
ト動作は、モード(n)の変化点で実行されるようにな
っている。そして、第1の割り込み処理(図17)もモ
ード(n)の変化点で実行されるように構成されてい
る。
【0081】また、図19(j)は、第1の割り込み処
理(図17)のステップA20、A40、A50により
実行される第2のカウンタ61のリセット動作(及びカ
ウント動作)の様子を示している。第2のカウンタ61
は、第1のカウンタ60のクロックck1の8倍のクロ
ックck2で動作するものであるから、図19(i)、
(j)に示すように、第1のカウンタ60の1/8の周
期でカウント動作を繰り返している。この場合、第1の
カウンタ60及び第2のカウンタ61により、位置セン
サ信号の逓倍信号を発生する逓倍信号発生手段77を構
成している。これにより、第2の割り込み処理(図1
8)は、1モード(n)の間に8回実行されるように構
成されている。
【0082】また、図19(k)は、第1の割り込み処
理(図17)のステップA60及び第2の割り込み処理
(図18)のステップB20により実行される電気角カ
ウンタECのカウントアップ動作を示している。この場
合、電気角カウンタECは、モード(n)の変化点で第
1の割り込み処理(図17)のステップA60の実行に
より書き換えられると共に、第2の割り込み処理(図1
8)のステップB20の実行により1モード(n)の間
に8回カウントアップされる。これにより、電気角カウ
ンタECは、ロータ27の回転位置に同期して変化する
データとなっている。
【0083】以上説明したように、起動指令を受ける
と、ブラシレスモータ20は矩形波電圧により回転駆動
され、この矩形波通電制御は起動指令を受けてから所定
時間(具体的には、100ms)の間続けられるように
なっている。そして、この後、起動指令を受けてから所
定時間が経過すると、モータ駆動用のメイン処理(図1
6)のステップD60にて「YES」へ進み、始動フラ
グを「L」に切り換える処理を実行する(ステップD7
0)。
【0084】次に、始動フラグ=「L」の場合のマイコ
ン59の制御動作について説明する。この場合、まず、
第1の割り込み処理(図17)においては、始動フラグ
=「L」であるから、ステップA80にて「NO」へ進
み、そのまま(ステップA90及びA100を実行しな
いで)リターンするようになる。
【0085】また、第2の割り込み処理(図18)にお
いては、始動フラグ=「L」であるから、ステップB3
0にて「NO」へ進み、ステップB40〜B100の処
理を実行する。具体的には、まず、ステップB40にお
いて、メイン処理(図15)のステップM190で形成
された位相指令Pcを読み出す。続いて、ステップB5
0において、上記位相指令Pcとロータ27の回転位置
を示す電気角カウンタECとにより、ブラシレスモータ
20に与える電圧の位相Pvを計算する。この計算は、
次の式で行う。
【0086】Pv=EC+Pc 但し、Pv≧384の場合には、Pv=Pv−384を
行う。
【0087】そして、ステップB60へ進み、ここで
は、メイン処理(図15)のステップM180で形成さ
れた電圧指令Vcを読み出す。続いて、ステップB70
へ進み、出力波形データDuを計算して出力する。この
場合、上記計算した電圧位相Pvに対応する正弦波波形
の電圧率Dsを図9に示す通電波形データから読み出
し、次の式で出力波形データDuを計算する。
【0088】Du=Ds×(Vc/256)+128 ここで、電圧率Dsのデータ値としての領域は、8ビッ
トデータの補数表現で取り得る「−127〜127」で
ある。そして、三角波データPzの領域である「0〜2
55」にシフトさせるために、「128」をオフセット
値として加えている。また、電圧指令Vcのデータ値と
しての領域は、「0〜255」であるから、(Vc/2
56)を電圧率Dsに乗ずることにより、電圧指令Vc
に応じた振幅が得られるようになっている。そして、こ
のように計算されたものが出力波形データDuとして出
力される。尚、図9に示す通電波形データは、1電気周
期を384に分割した8ビットの電圧率データDsから
構成されており、この電圧率データDsはマイコン59
のROM59a内に予め記憶されている。また、通電波
形データとして、本実施例の場合、正弦波波形データを
記憶している。
【0089】そして、ステップB80へ進み、出力波形
データDvを計算して出力する。この場合、まず、電圧
位相Pvを次の式により計算する。
【0090】Pv=EC+Pc+256 但し、Pv≧384の場合には、Pv=Pv−384を
行う。
【0091】次いで、上記計算した電圧位相Pvに対応
する正弦波波形の電圧率Dsを図9に示す通電波形デー
タから読み出した後、次の式で出力波形データDvを計
算する。
【0092】Dv=Ds×(Vc/256)+128 続いて、ステップB90へ進み、出力波形データDwを
計算して出力する。この場合も、まず、電圧位相Pvを
次の式により計算する。
【0093】Pv=EC+Pc+128 但し、Pv≧384の場合には、Pv=Pv−384を
行う。
【0094】次いで、上記計算した電圧位相Pvに対応
する正弦波波形の電圧率Dsを図9に示す通電波形デー
タから読み出した後、次の式で出力波形データDwを計
算する。
【0095】Dw=Ds×(Vc/256)+128 そして、ステップB100へ進み、すべて「H」の選択
信号U1、U2、V1、V2、W1、W2を出力した
後、リターンするように構成されている。以上説明した
マイコン59の制御動作が、始動フラグが「L」状態で
あるときのモータ駆動用のプログラムの動作であり、こ
れにより、ブラシレスモータ20が正弦波電圧で通電制
御されるようになる。以下、上記制御動作によりブラシ
レスモータ20が正転駆動されるときの具体的動作につ
いて、図20に示すタイムチャートを参照して説明す
る。
【0096】まず、図20(f)は、第2の割り込み処
理(図18)のステップB50の実行により計算された
電圧位相Pvを示している。この電圧位相Pvは、電気
角カウンタECから第2の割り込み処理(図18)のス
テップB40で得られた位相指令Pcだけ進ませた電圧
位相である。そして、第2の割り込み処理(図18)の
ステップB70の実行により出力される出力波形データ
Duは、図20(g)に示すようなデータとなる。
【0097】この出力波形データDuが出力されると、
制御手段67におけるU相の比較器62は、上記出力波
形データDuと三角波発生回路65から出力される搬送
波Pzとを比較して、信号Vuを出力する。そして、選
択回路66は、上記信号Vuと選択信号U1、U2とに
基づいて駆動信号Vup、Vunを出力する。この場
合、選択信号U1=「H」、選択信号U2=「H」であ
るから、選択回路66は駆動信号Vup=信号Vu、V
un=信号Vuの反転信号となる駆動信号Vup、Vu
nを出力する。これら駆動信号Vup、Vunを図20
(h)に示す。尚、図20には図示していないが、V
相、W相についても、第2の割り込み処理(図18)の
ステップB80、B90の実行により出力波形データD
v、Dwが出力されると共に、選択回路66から駆動信
号Vvp、Vvn、Vwp、Vwnが出力されるように
構成されている。
【0098】この場合、V相の出力波形データDv、駆
動信号Vvp、Vvnは、U相の出力波形データDu、
駆動信号Vup、Vunよりも電気角で「128」分だ
け位相が遅れている。また、W相の出力波形データD
w、駆動信号Vwp、Vwnは、U相の出力波形データ
Du、駆動信号Vup、Vunよりも電気角で「25
6」分だけ位相が遅れている。
【0099】そして、上記U相の駆動信号Vup、Vu
nにより駆動回路57a、57bを介してインバータ主
回路47のスイッチング素子54a、54bをオンオフ
することによって、インバータ主回路47のU相の出力
端子から出力される電圧は、図20(i)に示すような
電圧波形となる。このU相出力電圧は、正弦波波形をP
WM処理した電圧(即ち、正弦波近似のPWM電圧)で
ある。このU相出力電圧をブラシレスモータ20のU相
の巻線26uに通電すると、該U相巻線26uに流れる
電流は、図20(j)に示すような電流波形となる。
【0100】このU相巻線26uに流れる巻線電流の位
相は、U相の巻線26uに発生する誘起電圧(図20
(a))の位相とほぼ一致している。というのは、メイ
ン処理(図15)のステップM110において形成され
る位相指令Pc(図10参照)が、ブラシレスモータ2
0の運転中に各相の巻線26に流れる電流が各相の誘起
電圧と同位相となるように予め実験により求めたデータ
であるからである。
【0101】また、V相、W相についても、駆動信号V
vp、Vvn、Vwp、Vwnによりインバータ主回路
47のスイッチング素子54c〜54fをオンオフする
ことによって、インバータ主回路47のV相、W相の出
力端子から出力される電圧は、上記U相出力電圧と同様
にして、正弦波波形をPWM処理した電圧となる。そし
て、これらV相、W相出力電圧をブラシレスモータ20
のV相、W相の巻線26v、26wに通電すると、該巻
線26v、26wに流れる電流の位相は、巻線26v、
26wに発生する誘起電圧の位相とほぼ一致する。
【0102】以上説明した動作は、ブラシレスモータ2
0を正回転方向に駆動する場合の動作であるが、逆回転
方向に駆動する場合の動作もほぼ同じである。この逆回
転方向に駆動する場合には、図11の位置センサ信号モ
ードのテーブル、図12の電気角データテーブル、図1
3の矩形波データテーブルとして、逆回転用の各データ
テーブルを使用するところだけが異なる。そして、洗い
運転が終了するまで(即ち、メイン処理(図15)のス
テップM120にて「YES」へ進むまで)、上述した
ブラシレスモータ20を正逆回転駆動する動作を繰り返
し実行するように構成されている。
【0103】次に、脱水運転の制御動作について説明す
る。脱水運転指令を受けると、メイン処理(図15)の
ステップM130にて「YES」へ進み、排水弁モータ
9を通電駆動する(ステップM140)。これにより、
排水弁7が開放されて回転槽4内の水が排水されるよう
になり、回転槽4内の水位を検知する水位センサ73か
らの検知信号に基づいて回転槽4内の排水が完了するま
で排水運転が続けられる(ステップM150)。
【0104】また、上記排水弁モータ9の通電駆動によ
り、クラッチ32の切換レバー33が下方へ回動動作し
て切換レバー33の下部の凸部33eがロータハウンジ
ング28の上面の複数の凸部28d間に係合する(図7
参照)。これにより、槽軸12とロータ27(及び撹拌
軸14)とが一体回転するように連継した態様となる。
この態様の場合、槽軸12、回転槽4、撹拌軸14及び
撹拌体5は、ブラシレスモータ20によりダイレクトに
回転駆動される。
【0105】この後、回転槽4内の排水が完了すると、
ステップM160へ進み、複数の脱水運転コースの中か
らこれから実行する1つの脱水運転コースが選択設定さ
れる。続いて、ステップM170、M180、M190
の各処理を順に実行することにより、ブラシレスモータ
20に対する運転パターン(運転指令)を形成する。こ
の場合、ROM59a内には複数の脱水運転パターンが
予め記憶されており、これら複数の脱水運転パターンの
中から上記ステップM160にて選択されたコースに対
応する脱水運転パターンを選択して読み出すことによ
り、脱水運転用の運転パターン(脱水運転パターン)を
形成している。この脱水運転パターンの一例を図14に
示す。
【0106】この図14に示すように、脱水運転パター
ンは、前述した洗い運転パターンと同様にして、2ビッ
トのデータからなる駆動指令と、8ビットのデータから
なる電圧指令Vcと、9ビットのデータからなる位相指
令Pcとから構成されている。そして、図14に示す脱
水運転パターンは、例えば50秒の「正転駆動」から構
成された運転パターンであり、上記脱水運転において
は、この50秒の運転パターンを実行するように構成さ
れている。
【0107】ここで、上記50秒の運転パターンは、例
えば1s(秒)でサンプリングされた上記3つの指令デ
ータから構成されている。即ち、上記3つの指令データ
を1組のデータとすると、上記50秒の運転パターンは
50組のデータから構成されており、これら50組のデ
ータが図14の脱水運転パターンとしてROM59aに
記憶されている。ここで、図14の脱水運転パターンの
位相指令Pcは、運転中のブラシレスモータ20の巻線
26の各相に流れる電流の位相が巻線26の各相に発生
する誘起電圧の位相よりも進み位相となるように実験的
に求められたデータであり、これについては詳しくは後
述する。
【0108】さて、ステップM170、ステップM18
0、ステップM190において、ROM59aから上記
脱水運転パターンを読み出すに当たっては、1秒毎に上
記1組のデータ、即ち、3つの指令データを順次読み出
すようにしている。そして、この読み出した3つの指令
データをそれぞれモータ駆動指令、モータ電圧指令V
c、モータ位相指令Pcとし、これにてモータ駆動指
令、モータ電圧指令Vc、モータ位相指令Pcを形成す
る構成となっている(ステップM170、ステップM1
80、ステップM190)。これら各駆動指令を形成す
る処理は、脱水運転終了の判断処理(ステップM20
0)、停電の判断処理(ステップM210)、蓋スイッ
チの判断処理(ステップM220)のいずれかにおいて
「YES」となるまで繰り返し実行されるように構成さ
れている。
【0109】尚、上記脱水運転におけるブラシレスモー
タ20の実際の通電駆動は、前述した洗い運転と同様に
して、図16のモータ駆動のメイン処理、図17の第1
の割り込み処理、並びに、図18の第2の割り込み処理
側で実行されるように構成されている。これら各処理の
制御動作は、洗い運転の場合とほぼ同様であり、説明を
省略する。この場合、脱水運転の場合には、洗い運転パ
ターン(図10)に代えて脱水運転パターン(図14)
を使用するところが異なるだけである。
【0110】次に、脱水運転を停止する場合、即ち、回
転槽4を制動して停止する場合の動作について説明す
る。まず、通常の脱水運転終了時の動作について述べ
る。この場合、脱水運転時間が脱水運転コースに応じて
設定された設定時間に達すると、脱水運転の終了と判断
され、ステップM200にて「YES」へ進み、通常制
動の処理を実行する(ステップM230)。ここでは、
マイコン59は、選択信号U1、V1、W1が「L」で
あると共に、選択信号U2、V2、W2が「H」である
選択信号を出力する。
【0111】これら選択信号を受けて選択回路66は、
「L」の駆動信号Vup、Vvp、Vwpを出力すると
共に、「H」の駆動信号Vun、Vvn、Vwnを出力
する。これにより、インバータ主回路47のスイッチン
グ素子54a、54c、54eがオフされると共に、ス
イッチング素子54b、54d、54fがオンされる。
この結果、ブラシレスモータ20の巻線26は、スイッ
チング素子54b、54d、54f及びダイオード55
b、55d、55fを介して短絡回路が形成されるよう
になり、制動トルクが発生する。この制動トルクによ
り、ブラシレスモータ20ひいては回転槽4の回転が停
止する。この通常制動の処理は、予め決められた設定時
間だけ実行されるように構成されており、この後は、ス
テップM20へ戻るようになっている。
【0112】一方、脱水運転中に停電が発生した場合、
または、蓋74が開放操作された場合には、回転槽4を
緊急制動する処理(ステップM240〜M280)が実
行されるように構成されており、以下この緊急制動処理
について説明する。まず、停電検出回路72からの検出
信号に基づいて停電が発生したと判断されると、ステッ
プ210にて「YES」へ進み、ステップM240を実
行する。また、蓋スイッチ75からのスイッチ信号に基
づいて蓋74が開放されたと判断されると、ステップ2
20にて「YES」へ進み、ステップM240を実行す
る。
【0113】このステップ240では、マイコン59は
リレー駆動回路70にリレーオフ信号を出力することに
より、リレー48をオフする。続いて、ステップM25
0を実行し、緊急制動用のモータ位相指令Pcを形成す
る。この場合、緊急制動用のモータ位相指令Pcとして
は、例えば「−16」といった遅れ位相を形成する。そ
して、ステップM260へ進み、緊急制動用のモータ電
圧指令Vc(予め決められた所定値の電圧指令)を形成
する。これら緊急制動用のモータ位相指令Pc及びモー
タ電圧指令Vcを形成する処理は、ブラシレスモータ2
0の回転速度(回転数)が速度低下判定用の設定速度ま
で低下するまで繰り返し実行されるように構成されてい
る。
【0114】ここで、上記遅れ位相のモータ位相指令P
cでブラシレスモータ20を通電駆動すると、ブラシレ
スモータ20は回生状態、即ち、回生制動が発生する状
態となる。この回生制動によりブラシレスモータ20ひ
いては回転槽4の回転が低下するようになる。また、ブ
ラシレスモータ20の巻線26で発生した回生電力は、
インバータ主回路47のダイオード55a〜55fを介
して直流電源回路43側へ流れるようになる。そして、
この回生電流は、ダイオード49を通って直流電源回路
43のコンデンサ42a、42bを充電し、直流電圧を
高くするようになる。この場合、停電が発生していて
も、上記回生電力により定電圧回路45が動作して定電
圧をマイコン59に与えるようになることから、マイコ
ン59の制御動作が継続する構成となっている。
【0115】更に、上記構成では、マイコン59は、分
圧回路69を介して直流電源回路43のコンデンサ42
a、42bの充電電圧、即ち、直流電圧の大きさを例え
ば1ms毎に検出している。そして、マイコン59は、
上記検出した直流電圧が例えば400Vを越えたときに
は、放電手段53の駆動回路52へオン信号を出力して
スイッチング素子51をオンする。これにより、上記回
生電流が放電手段53の放電抵抗50で消費されるよう
になるから、直流電源回路43のコンデンサ42a、4
2bの直流電圧の上昇が抑制される。また、マイコン5
9は、上記検出した直流電圧が例えば350V以下とな
ったときには、放電手段53の駆動回路52へオフ信号
を出力してスイッチング素子51をオフするように構成
されている。
【0116】上記回生制動により、ブラシレスモータ2
0の回転速度が速度低下判定用の設定速度まで低下する
と、ステップM270にて「YES」へ進む。この場
合、ブラシレスモータ20の回転速度は、第1の割り込
み処理(図17)のステップA70にて得られる回転周
期Tmに基づいて検出されるように構成されている。具
体的には、上記回転周期Tmが速度低下判定用の設定値
よりも長くなったこと(回転速度が低下したこと)が判
断されると、ステップM270にて「YES」へ進む。
そして、この後は、上記したステップM230と同じよ
うにして、通常制動の処理が実行される。これにより、
ブラシレスモータ20ひいては回転槽4の回転が停止す
る。この通常制動の処理は、予め決められた設定時間だ
け実行され、この後は、ステップM20へ戻るように構
成されている。
【0117】尚、上記構成の全自動洗濯機においては、
上述した洗い運転及び脱水運転を適宜組み合わせて実行
することにより、設定された洗濯運転コースの洗い行
程、すすぎ行程、脱水行程を実行することが可能なよう
に構成されている。この場合、各行程において、洗い運
転及び脱水運転を実行する場合、洗い運転パターン及び
脱水運転パターンとして各行程及びコースに対応するパ
ターン(各行程及びコースに最も適したパターン)をそ
れぞれ使用する構成となっている。
【0118】このような構成の本実施例によれば、洗い
運転時には、クラッチ32の切換レバー33が上方へ回
動動作されてブラシレスモータ20のロータ27により
撹拌軸14、即ち、撹拌体5がダイレクトに正逆回転駆
動されるようになる。そして、脱水運転時には、クラッ
チ32の切換レバー33が下方へ回動動作されてブラシ
レスモータ20のロータ27により撹拌軸14及び槽軸
12、即ち、撹拌体5及び回転槽4の双方がダイレクト
に正転方向へ高速回転駆動されるようになる。これによ
り、いわゆるダイレクトドライブ構造となるから、ベル
ト伝達機構やギア減速機構を不用にすることができ、洗
濯機全体の軽量化及び小形化を図ることができると共
に、運転騒音を低減することができる。
【0119】また、本実施例では、ブラシレスモータ2
0を通電駆動するに際して、ホールIC31からの位置
センサ信号に基づいて正弦波状の通電信号を生成し、こ
の通電信号に基づいてブラシレスモータ20を通電する
構成としたので、ブラシレスモータ20のトルク変動を
非常に小さくすることができ、ブラシレスモータ20の
運転振動及び騒音を極めて小さくすることができる。以
下、本実施例におけるブラシレスモータ20の通電制御
によって、トルク変動が非常に小さくなることを具体的
に説明する。
【0120】まず、インバータ装置68のマイコン59
は、ブラシレスモータ20の3個のホールIC31u、
31v、31wから位置センサ信号Hu、Hv、Hwを
受けることにより、1電気周期を48分解能でロータ2
7の位置を検出するように構成されている、そして、マ
イコン59は、上記検出したロータ位置に対応してRO
M59aに記憶された正弦波の波形データを読み出し、
ロータ位置に対応した正弦波の電圧波形データを形成す
る。そして、この電圧波形データは、パルス幅変調され
てから駆動回路57a〜57f及びインバータ主回路4
7を介して巻線26に供給されるように構成されてい
る。この場合、電圧波形データのロータ位置に対する位
相は、次に述べるように制御されている。
【0121】まず、洗い運転の場合には、洗い運転パタ
ーン(図10)によりブラシレスモータ20の3相の巻
線26に生ずる各誘起電圧と3相の巻線26に流れる各
巻線電流とがそれぞれ同位相となるように位相指令Pc
が形成される構成となっている。この通電制御により、
ブラシレスモータ20には、図21(a)、(b)に示
すようなトルクが発生する。図21(a)、(b)はト
ルク波形のシミュレーション結果を示している。この場
合、ブラシレスモータ20は3相24極であり、巻線2
6は50mH、10Ωであり、回転数(回転速度)Nは
150rpmであり、誘起電圧は40Vsinθであ
り、電圧指令Vcは「255」、位相指令Pcは「3
2」である。
【0122】上記図21(a)において、v(u)はイ
ンバータ主回路47のU相出力電圧を示している。この
U相出力電圧は、実際には、PWM処理された複雑な波
形であるが、ここでは正弦波波形に近似させると共にア
ナログ電圧(交流電圧)として示している。また、e
(u)はU相の巻線26uに発生する誘起電圧を示し、
i(u)はU相の巻線26uに流れる巻線電流を示して
いる。
【0123】そして、図21(b)において、T(u)
はU相分のトルク波形を示し、Tは3相分のトルク波形
を示している。ここで、T(U)及びTはそれぞれ次式
により算出されている。尚、Nは回転数である。
【0124】T(u)=(i(u)×e(u))/(2
×π×N/60) T=(i(u)×e(u)+i(v)×e(v)+i
(w)×e(w))/(2×π×N/60) 上記図21(a)によれば、誘起電圧に対して同位相で
通電していること、即ち、誘起電圧と巻線電流との力率
が最大であることから、ブラシレスモータ20のモータ
効率が最大となっていることがわかる。また、図21
(b)によれば、3相分のトルク波形Tが直線であるこ
とから、変動のないトルクが発生していること、即ち、
トルク変動がほとんどないことがわかる。これにより、
洗い運転時において、ブラシレスモータ20の運転振動
及び運転騒音が極めて小さくなるのである。
【0125】一方、脱水運転の場合には、脱水運転パタ
ーン(図14)によりブラシレスモータ20の3相の巻
線26に生ずる各誘起電圧に対して、3相の巻線26に
流れる各電流が進み位相となるように位相指令Pcが形
成される構成となっている。この通電制御により、ブラ
シレスモータ20には、図22(a)、(b)に示すよ
うなトルクが発生する。尚、この図22(a)、(b)
もトルク波形のシミュレーション結果を示しており、図
22におけるv(u)、e(u)、i(u)、T
(u)、Tの各定義は、前記図21の場合の各定義と同
じである。この場合、ブラシレスモータ20は3相24
極であり、巻線26は50mH、10Ωであり、回転数
(回転速度)Nは900rpmであり、誘起電圧は24
0Vsinθであり、電圧指令Vcは「255」、位相
指令Pcは「64」である。
【0126】そして、上記図22(a)によれば、イン
バータ主回路47の出力電圧よりも誘起電圧の方が大き
い関係にありながら、正のトルクが発生していることが
わかる。このことは、ブラシレスモータ20の回転速度
(回転数)を強制的に高くできることを示している。こ
れについて、図23のトルク−回転数特性図に従って説
明する。
【0127】図23において、特性Aはブラシレスモー
タ20の通常の特性であり、この場合には、誘起電圧が
インバータ主回路47の出力電圧を越えないようにブラ
シレスモータ20の回転数が制限されるように構成され
ている。これに対して、巻線電流が誘起電圧に対して進
み位相となるように通電制御すると、図23においてB
で示される特性となる。そして、巻線電流を更に進み位
相となるように通電制御すると、図23においてCで示
される特性となる。
【0128】ここで、洗い運転時の負荷点を図23にお
いてXで示すと、特性Aは上記洗い負荷点Xでモータ効
率を最大とする特性であり、ブラシレスモータ20はこ
のような特性Aを備えたモータであることがわかる。一
方、脱水運転時の負荷点は図23においてYで示す領域
であり、特性Aのままでは脱水負荷点Yで駆動すること
ができない。これに対して、本実施例では、巻線電流が
誘起電圧に対して進み位相となるように通電制御するこ
とにより特性Cを得るように構成し、もって、特性Aを
持つブラシレスモータ20を脱水負荷点Yで駆動するこ
とを可能にしている。
【0129】更に、上記実施例では、特性Cでブラシレ
スモータ20を通電駆動している場合、図22(b)に
示すように、3相分のトルク波形Tが直線であることか
ら、変動のないトルクが発生していること、即ち、トル
ク変動がほとんどないことがわかる。これにより、脱水
運転時において、ブラシレスモータ20の運転振動及び
運転騒音が極めて小さくなる。
【0130】次に、脱水運転中に、ブラシレスモータ2
0(及び回転槽4)を緊急制動する場合について説明す
る。この場合、巻線電流が誘起電圧に対して遅れ位相と
なるように位相指令Pcが形成される構成となってい
る。この通電制御により、ブラシレスモータ20には、
図24(a)、(b)に示すようなトルクが発生する。
尚、この図24(a)、(b)もトルク波形のシミュレ
ーション結果を示しており、図24におけるv(u)、
e(u)、i(u)、T(u)、Tの各定義は、前記図
21の場合の各定義と同じである。この場合、ブラシレ
スモータ20は3相24極であり、巻線26は50m
H、10Ωであり、回転数(回転速度)Nは900rp
mであり、誘起電圧は240Vsinθであり、電圧指
令Vcは「255」、位相指令Pcは「−16」であ
る。
【0131】そして、上記図24(b)によれば、3相
分のトルク波形Tが直線であることから、変動のないト
ルクが発生していること、即ち、トルク変動がほとんど
ないことがわかる。しかも、上記トルク波形Tが負のト
ルクであることから、制動トルクが発生していることが
わかる。これにより、脱水運転中の緊急制動時におい
て、ブラシレスモータ20の運転振動及び運転騒音が極
めて小さくなる。
【0132】図25ないし図30は本発明の第2の実施
例を示すものである。この第2の実施例が第1の実施例
と異なるところは、マイコン59の制御内容、具体的に
は、第1の割り込み処理及び第2の割り込み処理の制御
内容が異なる。尚、第1の実施例のフローチャート(図
17及び18)における同じステップには、同じステッ
プ符号を付している。
【0133】まず、第1の割り込み処理においては、図
25のフローチャートに示すように、ステップA41、
A42、A71、A150、A160が第1の実施例と
異なる処理である。ここでは、説明の便宜上、ステップ
A71の処理から説明する。このステップA71におい
ては、回転周期領域ZTを計算する。この回転周期領域
ZTは、ステップA70にて求めた回転周期Tmを基に
して、ROM59a内に記憶している図27に示す回転
周期領域データテーブルに従って、次式により算出され
るデータである。上記回転周期領域データテーブルは、
回転周期を8分割するためのデータテーブルである。
【0134】 回転周期Tm<TmH(ZT)ならば、ZT=ZT+1 回転周期Tm>TmH(ZT)ならば、ZT=ZT−1 但し、0≦ZT≦7 そして、次回実行される第1の割り込み処理において、
ステップA41を実行するときに、上記前回計算された
回転周期領域ZTに基づいて逓倍率を選択する。具体的
には、ROM59aに記憶されている図28の逓倍率デ
ータテーブルから、シフト回数と電気角増加データEd
(このEdは、第2の割り込み処理(図26)のステッ
プB20で使用されるデータである)を選択する。そし
て、選択したシフト回数だけデータDT1を減少方向に
シフトさせる処理が実行されるように構成されている。
以下、各データに具体的数値を当てはめて説明する。
【0135】例えば回転周期領域ZTが「6」の場合に
は、図28の逓倍率データテーブルからシフト回数とし
て「0」、並びに、電気角増加データEdとして「8」
が選択される。この場合、シフト処理は実行されず、ま
た、逓倍率は第1の実施例と同様に8倍である。
【0136】次に、回転周期領域ZTが例えば「3」の
場合には、図28のデータテーブルからシフト回数とし
て「1」、並びに、電気角増加データEdとして「4」
が選択される。この場合、データDT1を1回シフトさ
せる処理が実行されてデータDT1が1/2となる。こ
れは、クロックck1の周期を2倍に変更したことと等
価である。そして、ステップA50において、上記シフ
ト処理されたデータDT1(1/2のデータDT1)が
第2のカウンタ61へ与えられると、第2のカウンタ6
1の動作周期が第1のカウンタ60の動作周期の1/1
6となる。これにより、第2の割り込み処理(図26)
は、1モードの間に16回実行されるようになる。即
ち、逓倍率が16倍となる。また、電気角増加データE
dが「4」であるから、第2の割り込み処理(図26)
のステップB20の処理で、電気角カウンタECが
「4」ずつ増加するようになり、この増加に対応して出
力データ波形(Du、Dv、Dw)の演算が実行され
る。これにより、分解能がより高い出力データ波形を得
ることができる。
【0137】そして、上記したステップA41の処理の
実行に続いて、ステップA42の処理を実行し、位置セ
ンサ補正処理を行う。この位置センサ補正処理において
は、データDT2を図12に示す電気角データテーブル
を参照して次式で計算し、この計算したデータDT2を
第2のカウンタ61へ出力する。
【0138】DT2=DT1×64/(Ex(n)−E
x(n−1)) 但し、(Ex(n)−Ex(n−1))が負である場
合、これに384を加えて計算を実行する。
【0139】尚、この場合、後述するステップA160
の処理において、電気角データが書き換えられるまで
は、「Ex(n)−Ex(n−1)=64」であるか
ら、「DT2=DT1」である。
【0140】そして、この後、ステップA140におい
て、ブラシレスモータ20の回転状態が安定状態である
か否かの判断が実行される。この場合、ステップA70
において得られた2回分の回転周期Tm、Tmpの差が
予め決められた所定範囲内であるか否かによって判断さ
れる。そして、回転周期Tm、Tmpの差が所定範囲内
にあり、安定状態であると判断されると、ステップA1
40にて「YES」へ進み、次式で示される計算処理
(ステップA150)を行う。
【0141】 Ex(1)=32 Ex(n)=Ex(n−1)+64×Ts(n−1)/
(Tm/6) 続いて、ステップA160へ進み、上記計算結果により
電気角データテーブルを書き換える。そして、これ以降
は、上記書き換えた電気角データテーブルを使用してス
テップA42の処理が実行されるようになる。
【0142】次に、上述した第1の割り込み処理(図2
5)のステップA42〜A160の制御動作、即ち、位
置センサ補正処理の制御動作について図30を参照して
具体的に説明する。この図30においては、V相のホー
ルIC31vの取付け誤差により、位置センサ信号H
u、Hv、Hw(図30(b)参照)のうちの位置セン
サ信号Hvが遅れ方向にずれている。
【0143】この状態で、第1の割り込み処理(図2
5)のステップA20が実行されることにより、変化周
期Ts(n)が求められ、この変化周期Ts(n)が図
30(d)に示されるようなデータになったとする。こ
の場合、ステップA150において、電気角データEx
(n)は次のように計算される。
【0144】 Ex(1)=32 Ex(2)=32+64×8000/8000=96 Ex(3)=96+64×9000/8000=168 Ex(4)=168+64×7000/8000=224 Ex(5)=224+64×8000/8000=288 Ex(6)=288+64×9000/8000=360 これら計算結果に基づいて、図12に示す電気角データ
テーブルが、図29に示すような電気角データテーブル
に書き換えられる。
【0145】そして、これ以降、ステップA42の処理
においてデータDT2を計算する場合、例えば位置セン
サ信号Hvの立上がりタイミングでデータDT2を計算
する場合、次式で計算して求められる。尚、ステップA
41におけるシフト処理は、シフト回数が「0」である
とする。また、DT1=9000とする。
【0146】 DT2=9000×64/(168−96)=8000 この計算されたデータDT2が第2のカウンタ61に出
力されるようになる。このため、第1のカウンタ60の
カウント動作は図30(f)で示すようになり、第2の
カウンタ61のカウント動作は図30(g)で示すよう
になる。
【0147】そして、ステップA60の電気角カウンタ
ECの書き換え処理においては、図29の電気角データ
テーブルが使用されるようになる。これにより、電気角
カウンタECのカウント動作は、図30(h)で示すよ
うになる。この図30(h)によれば、ロータ27の位
置検出を歪みなく連続して実行できていることがわか
る。即ち、上記した位置センサ補正処理によって、V相
のホールIC31vの取付け誤差があって位置センサ信
号Hvがずれていたとしても、そのずれを検知して位置
センサ信号を補正することが可能となり、ロータの位置
検出を正確に実行できていることがわかる。この場合、
他の相のホールIC31の取付け誤差があった場合も同
様にして位置センサ信号を補正することができる。
【0148】次に、第2の実施例の第2の割り込み処理
について図26を参照して説明する。この第2の割り込
み処理(図26)において、ステップB10〜B60ま
では、第1の実施例の第2の割り込み処理(図18)と
同じであり、説明を省略する。第2の実施例では、ステ
ップB60の電圧指令Vcの読み出しを実行した後、ス
テップB61へ進み、直流電源回路43の直流電源電圧
を入力する処理を実行する。ここでは、マイコン59
は、直流電源回路43の直流電源電圧を分圧回路69に
より例えば5/512に分圧した電圧信号を入力し、こ
の電圧信号を内蔵するA/D変換機能によりデジタル電
圧データ例えば8ビットデータVsに変換して入力する
ように構成されている。
【0149】そして、ステップB71に進み、計算され
た電圧位相Pvに対応する正弦波波形の電圧率Dsを図
9に示す通電波形データから読出すと共に、出力波形デ
ータDuを次式により計算して求める。
【0150】Du=Ds×(Vc/256)×(Vr/
Vs)+128 この式において、第1の実施例における出力波形データ
Duを計算する式との相違点は、(Vr/Vs)をDs
に乗じている点である。ここで、Vrは、基準直流電源
電圧である例えば180Vに対応した8ビットデータ、
具体的には、「90」である。この場合、直流電源電圧
が例えば200V〜220Vの範囲で変動しているとす
ると、(Vr/Vs)として(90/100)〜(90
/110)の範囲で変動する値が乗算されて出力波形デ
ータDuが計算される構成となっている。
【0151】続いて、ステップB81に進み、電圧位相
Pvを下記の式で計算すると共に、出力波形データDv
を下記の式で計算して求める。
【0152】Pv=EC+Pc+256 但し、Pv≧384である場合、Pv=Pv−384と
する。
【0153】Dv=Ds×(Vc/256)×(Vr/
Vs)+128 そして、ステップB91に進み、同様にして電圧位相P
vを下記の式で計算すると共に、出力波形データDwを
下記の式で計算して求める。
【0154】Pv=EC+Pc+128 但し、Pv≧384である場合、Pv=Pv−384と
する。
【0155】Dw=Ds×(Vc/256)×(Vr/
Vs)+128 上記したステップB61〜B91の処理の実行により、
直流電源電圧が変動することがあっても、この変動に応
じて出力波形データDu、Dv、Dwを計算することに
より、上記変動の影響を受けない出力波形データDu、
Dv、Dwを出力することができる。これにより、直流
電源電圧の変動にかかわりなく、ブラシレスモータ20
を正確に通電制御することが可能となる。尚、上記第2
の実施例の場合、マイクロコンピュータ59が、逓倍信
号発生手段、ロータ位置推定手段、回転安定判断手段、
電気角データ演算手段、補正手段としての各機能を有し
ている。
【0156】尚、上記各実施例においては、使用者が操
作パネルの各種の操作スイッチを操作することにより所
望の洗濯運転コースを選択するように構成したが、これ
に限られるものではなく、洗濯運転の初期運転時に洗濯
物の量や質等を検知する手段を備え、この検知手段によ
る検知結果に基づいて最適な洗濯運転コースを自動的に
選択するように構成しても良い。
【0157】また、上記各実施例では、始動時にブラシ
レスモータ20を矩形波通電をした後、所定時間経過後
に正弦波通電に切り換えるように構成したが、これに代
えて、始動後、回転速度が設定回転速度(または回転周
期が設定回転周期)まで上昇した時点で正弦波通電に切
り換えるように構成しても良い。尚、上記所定時間や設
定速度や設定回転周期の各具体値は適宜決めれば良い。
【0158】一方、上記各実施例では、マイコン59、
カウンタ60、61、比較器62、63、64、三角波
発生回路65、選択回路66を別体の回路から構成した
が、これに代えて、図31に示す第3の実施例のよう
に、第1の実施例のマイコン59、カウンタ60、6
1、比較器62、63、64、三角波発生回路65、選
択回路66をすべて内蔵するワンチップマイコン(ワン
チップマイクロコンピュータ)78を設けるように構成
しても良い。
【0159】更に、上記各実施例では、ブラシレスモー
タ20(回転槽4)を緊急制動する場合、電圧指令Vc
及び位相指令Pcを予め決めた所定値としたが、これに
限られるものではなく、回転周期検出結果や経過時間に
基づいて電圧指令Vc及び位相指令Pcの各値を可変さ
せるように構成しても良い。更にまた、上記各実施例で
は、ROM59aに通電波形データとして正弦波波形デ
ータを記憶するように構成したが、これに限られるもの
ではなく、ブラシレスモータ20のトルク変動を防止
(小さく)できる通電波形であれば、他の波形データを
記憶するように構成しても良い。
【0160】また、上記第2の実施例において、書き換
えた電気角データをEEPROM等の不揮発性メモリに
記憶させるように構成し、次回の電源投入時の電気角デ
ータとして上記不揮発性メモリに記憶させておいた電気
角データを使用するように構成しても良い。更に、第2
の実施例において、安定回転状態の判断、電気角データ
の計算、電気角データの書き換えの各処理は、電源投入
後の一時期だけ(あるいは洗濯運転の初期運転時だけ)
実行するように構成しても良い。更にまた、安定回転状
態の判断、電気角データの計算、電気角データの書き換
えの各処理を洗濯機の製造工程の最終段階で実行し、各
処理で求められたデータをEEPROM等の不揮発性メ
モリに記憶させてから、製品出荷するように構成しても
良い。
【0161】
【発明の効果】本発明は、以上説明した通りであるの
で、次の効果を得ることができる。
【0162】請求項1記載の洗濯機によれば、ブラシレ
スモータにより撹拌部または回転槽の少なくとも一方を
ダイレクトドライブ方式で回転駆動する構成としたの
で、ギヤ音の発生を無くすことができ、また、ブラシレ
スモータを正弦波通電する構成としたので、トルク変動
をほとんど無くすことができる。これによって、ブラシ
レスモータの運転振動及び運転騒音を大幅に少なくする
ことができ、超低振動低騒音の全自動洗濯機を実現する
ことができる。
【0163】請求項2記載の洗濯機によれば、電気角検
出手段からの電気角に対応して記憶手段から通電波形デ
ータを読み出すことにより通電信号を形成し、この通電
信号に基づいてブラシレスモータを通電制御する構成と
したので、記憶手段にトルク変動が極めて少なくなるよ
うな通電波形データを記憶させておけば、トルク変動の
発生を極めて少なくすることができる。これによって、
請求項1記載の構成と同様にして、ブラシレスモータの
運転振動及び運転騒音を大幅に少なくすることができ
る。
【0164】請求項3記載の洗濯機によれば、位相指令
を形成する位相指令形成手段と、電圧指令を形成する電
圧指令形成手段とを備え、電気角検出手段からの電気角
と位相指令形成手段からの位相指令とに基づいて通電波
形の電気角を決定し、この電気角に対応して、記憶手段
からの通電波形データと電圧指令形成手段からの電圧指
令とに基づいて通電信号を形成するように構成したの
で、洗い運転、脱水運転、制動時にそれぞれ最も適した
通電パターンでブラシレスモータ20を通電制御するこ
とができる。これにより、モータ電流を低減することが
できると共に、制動力を高めることができる。
【0165】請求項4記載の洗濯機によれば、直流電源
の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、そして、電気
角検出手段からの電気角と位相指令形成手段からの位相
指令とに基づいて通電波形の電気角を決定し、この電気
角に対応して、記憶手段からの通電波形データと電圧指
令形成手段からの電圧指令と電圧検出手段からの直流電
源電圧とに基づいて通電信号を形成する構成としたの
で、直流電源電圧が変動することがあっても、この変動
を補正するような通電信号を形成することができ、ブラ
シレスモータを高精度の通電波形で通電制御することが
できる。また、この構成の場合、直流電源回路のコンデ
ンサの容量を小さくすることが可能となるから、インバ
ータ装置を小形化できると共に低コスト化できる。
【0166】請求項5記載の洗濯機によれば、記憶手段
に記憶させる通電波形データをほぼ正弦波状をなす通電
波形のデータとしたので、ブラシレスモータに発生する
トルク変動を大幅に小さくすることができる。
【0167】請求項6または7記載の洗濯機によれば、
洗い運転時に、ブラシレスモータの各相の巻線に発生す
る誘起電圧に対して同位相の通電を行うように構成した
ので、巻線電流と誘起電圧の力率が最大となり、モータ
効率を向上させることができる。また、消費電力を低減
できるから、ブラシレスモータ及びインバータ装置の発
熱を低減させることができ、ひいては発熱対策用の構成
を簡単化できる。更に、この構成の場合、通電電流の位
相の調整を実験的に求めておいた位相指令パターンによ
り実行する構成としたので、巻線電流を検出するための
検出構成を使用することなく位相調整を実現できる。こ
のため、インバータ装置の小形化及び低コスト化を図る
ことができる。
【0168】請求項8または9記載の洗濯機によれば、
脱水運転時に、ブラシレスモータの各相の巻線に発生す
る誘起電圧に対して進み位相の通電を行うように構成し
たので、回転速度仕様の低いブラシレスモータを高い回
転速度で駆動すること、即ち、上記ブラシレスモータで
脱水運転を実行することができる。この構成の場合、洗
い運転時のモータ電流を小さくすることが可能となるか
ら、インバータ装置の構成部品の容量を小さくし得、イ
ンバータ装置の小形化及び低コスト化を実現することが
できる。
【0169】請求項10記載の洗濯機によれば、制動運
転時に、ブラシレスモータの各相の巻線に発生する誘起
電圧に対して遅れ位相の通電を行うように構成したの
で、トルク変動を著しく小さくしながら、制動力を大き
くすることができる。このため、高速回転中(脱水運転
中)に蓋が開けられたようなときに、短時間でブラシレ
スモータを停止させることができ、機械的ブレーキ装置
を不要にし得る。従って、機械的ブレーキ装置の動作音
が発生することもなく、また、機械的ブレーキ装置のな
い分だけ洗濯機の構成を小形化できる。
【0170】請求項11または12記載の洗濯機によれ
ば、位置センサ信号として、巻線に発生する誘起電圧と
所定の位相関係を有する信号を出力するロータ位置検知
手段を備えると共に、位置センサ信号の変化周期よりも
短い周期でロータの電気角を検出する電気角検出手段を
備える構成としたので、例えば3個のホールICでロー
タ位置検知手段を構成しながら、ロータの電気角、即
ち、ロータの位置を高い分解能で検出することができ
る。このため、分解能の高い位置センサを不要にできる
から、製造コストを安くできると共に、水や埃に対する
信頼性を高くすることができる。
【0171】請求項13記載の洗濯機によれば、ブラシ
レスモータの回転周期に基づいて逓倍信号の逓倍率を変
更するように構成したので、ブラシレスモータの回転速
度が高くなったときに、マイクロコンピュータの割り込
み処理の発生頻度を増加させないように構成することが
可能となる。これにより、処理速度の遅いマイクロコン
ピュータを使用することもできる。この結果、インバー
タ装置の信頼性を向上できると共に、インバータ装置の
コストを安くし得る。
【0172】請求項14ないし16記載の洗濯機によれ
ば、回転安定判断手段により安定回転であると判断され
たときに、位置センサ信号の変化に対応するロータの電
気角データを演算により求め、この演算結果を記憶し、
この記憶した電気角データに基づいて位置センサ信号の
変化周期より短い周期でロータの位置を推定する構成と
したので、位置センサ信号のずれを自動的に検出してこ
れを補正することができる。これにより、ロータ位置検
知手段として取付位置精度の低い安価な位置センサを用
いながらも、高精度の通電波形でブラシレスモータを通
電駆動することができる。従って、位置センサの信頼性
を向上できると共に、ブラシレスモータを多極化するこ
とも可能である。
【0173】請求項17記載の洗濯機によれば、位置セ
ンサ信号を論理演算することにより形成される矩形波電
圧をブラシレスモータに供給して始動させた後、通電信
号形成手段からの通電信号に基づいた電圧をブラシレス
モータに供給して通電駆動するように供給電圧を切り換
える構成としたので、ブラシレスモータをスムーズに始
動させることができる。
【0174】請求項18記載の洗濯機によれば、電気角
検出手段、記憶手段、通電信号形成手段をワンチップマ
イコンにより構成したので、インバータ装置の小形化及
び低コスト化をより一層容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す全自動洗濯機の電
気的構成図
【図2】全自動洗濯機の縦断側面図
【図3】撹拌体及び回転槽の駆動機構部の縦断側面図
【図4】ブラシレスモータのステータの分解斜視図
【図5】ブラシレスモータ及びクラッチの分解斜視図
【図6】クラッチ及び制御レバーの斜視図
【図7】クラッチの異なる切換状態を示す図3相当図
【図8】選択回路の電気的構成図
【図9】通電波形データを示す図
【図10】洗い運転パターンの一例を示す図
【図11】位置センサ信号モードの判定データを示す図
【図12】電気角データテーブルを示す図
【図13】矩形波データテーブルを示す図
【図14】脱水運転パターンの一例を示す図
【図15】メイン処理のフローチャート
【図16】モータ駆動用のメイン処理のフローチャート
【図17】第1の割り込み処理のフローチャート
【図18】第2の割り込み処理のフローチャート
【図19】ブラシレスモータの始動時(矩形波通電時)
のタイムチャート
【図20】ブラシレスモータの正弦波通電時のタイムチ
ャート
【図21】洗い運転時のブラシレスモータのトルク波形
を説明するための図
【図22】脱水運転時のブラシレスモータのトルク波形
を説明するための図
【図23】ブラシレスモータのトルク−回転数特性を示
す特性図
【図24】緊急制動時のブラシレスモータのトルク波形
を説明するための図
【図25】本発明の第2の実施例を示す第1の割り込み
処理のフローチャート
【図26】第2の割り込み処理のフローチャート
【図27】回転数領域を決定するためのデータテーブル
を示す図
【図28】逓倍率を決定するためのデータテーブルを示
す図
【図29】電気角データテーブルを示す図
【図30】タイムチャート
【図31】本発明の第3の実施例を示すマイコンの電気
的構成図
【符号の説明】
1は外箱、2は水受槽(外槽)、4は回転槽、5は撹拌
体、6は排水口、7は排水弁、9は排水弁モータ、12
は槽軸、14は撹拌軸、20はブラシレスモータ、21
はステータ、26は巻線、27はロータ、30はロータ
マグネット、31はホールIC(ロータ位置検知手
段)、32はクラッチ、33は切換レバー、38は制御
レバー、42a、42bは平滑コンデンサ、43は直流
電源回路、46は放電回路、47はインバータ主回路、
48はリレー、50は放電抵抗、51はスイッチング素
子、53は放電手段、54a〜54fはスイッチング素
子、55a〜55fはフリーホイールダイオード、57
a〜57fは駆動回路、58はモータ通電手段、59は
マイクロコンピュータ(電気角検出手段、記憶手段、位
相指令形成手段、電圧指令形成手段)、59aはRO
M、59bはRAM、60は第1のカウンタ、61は第
2のカウンタ、62、63、64は比較器、65は三角
波発生回路、66は選択回路、67は制御手段(通電信
号形成手段)、68はインバータ装置、70はリレー駆
動回路、72は停電検出回路、74は蓋、78はマイク
ロコンピュータを示す。
【手続補正書】
【提出日】平成13年6月26日(2001.6.2
6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 洗濯機のモータ駆動制御回路及び洗濯
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の洗濯機のモータ
駆動制御回路は、交流電圧を直流電圧に整流する整流部
と、前記整流部から出力される直流電圧を制御信号に応
じてオン/オフスイッチングしながらその出力端に連結
されたモータにパルス電圧を印加するパルス幅変調部
と、前記直流電圧レベルの変動に対応する信号を出力す
る直流電圧レベル検出部と、前記直流電圧レベル検出部
から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する
アナログ/デジタル変換部と、前記デジタル信号を読取
って設定された直流電圧レベルに対する前記整流部から
出力される直流電圧レベルの電圧変動分を求め、前記電
圧変動分に対応する補償電力を前記モータに供給するた
めに前記オン/オフスイッチング周期のオン時間を調節
する制御信号を前記パルス幅変調部に出力する中央処理
装置とを含んだところに特徴を有する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】また、上記構成の場合、前記直流電圧レベ
ル検出部は、前記整流部の出力端の間に直列に連結さ
れ、その間の端子が前記アナログ/デジタル変換部と接
続された分圧回路を含むように構成されていることが好
ましい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】一方、本発明の洗濯機は、請求項1または
2のモータ駆動制御回路を備えたところに特徴を有する
ものである。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】また、本発明の他の洗濯機は、交流電圧を
直流電圧に整流する整流部を備え、この整流部から出力
される直流電圧を制御信号に応じてパルス幅変調して、
前記整流部の出力端と接続されるモータ巻線に印加する
ように構成されているものにおいて、前記直流電圧を検
知可能に構成される分圧回路と、この分圧回路から出力
される電圧信号をA/D変換するA/D変換手段とを備
えるとともに、A/D変換により得られたデジタルデー
タに基づいて前記パルス幅を調整可能な構成となってい
るところに特徴を有するものである。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】更に、本発明の他の洗濯機は、交流電圧を
直流電圧に整流する整流部を有する直流電源回路を備
え、前記整流部から出力される直流電圧を制御信号に基
づいてパルス幅変調して、前記整流部の出力端と接続さ
れるモータ巻線に印加するように構成されているものに
おいて、前記直流電源回路の電圧母線に接続される分圧
回路と、この分圧回路から出力される電圧信号をA/D
変換するA/D変換手段とを備えるとともに、A/D変
換により得られたデジタルデータに基づいて前記パルス
幅を調整可能な構成となっているところに特徴を有する
ものである。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】削除
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】削除
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】削除
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】削除
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】削除
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】削除
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】削除
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】変更
【補正内容】
【0038】次に、上記全自動洗濯機の電気的構成につ
いて図1を参照して説明する。この図1において、交流
電源39の両端子は、一方にリアクトル40を介して全
波整流回路41の入力端子に接続されている。全波整流
回路41の出力端子間には、平滑コンデンサ42a、4
2bが接続されており、この平滑コンデンサ42a、4
2bと全波整流回路41とから直流電源回路43が構成
されている。この場合、直流電源回路43が整流部に相
当している。
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0099
【補正方法】変更
【補正内容】
【0099】そして、上記U相の駆動信号Vup、Vu
nにより駆動回路57a、57bを介してインバータ主
回路47のスイッチング素子54a、54bをオンオフ
することによって、インバータ主回路47のU相の出力
端子から出力される電圧は、図20(i)に示すような
電圧波形となる。このU相出力電圧は、正弦波波形をP
WM処理した電圧(即ち、正弦波近似のPWM電圧)で
ある。この場合、インバータ主回路47、駆動回路57
a〜57f、制御手段67等の構成が、パルス幅変調部
に相当している。そして、上記U相出力電圧をブラシレ
スモータ20のU相の巻線26uに通電すると、該U相
巻線26uに流れる電流は、図20(j)に示すような
電流波形となる。
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0148
【補正方法】変更
【補正内容】
【0148】次に、第2の実施例の第2の割り込み処理
について図26を参照して説明する。この第2の割り込
み処理(図26)において、ステップB10〜B60ま
では、第1の実施例の第2の割り込み処理(図18)と
同じであり、説明を省略する。第2の実施例では、ステ
ップB60の電圧指令Vcの読み出しを実行した後、ス
テップB61へ進み、直流電源回路43の直流電源電圧
を入力する処理を実行する。ここでは、マイコン59
は、直流電源回路43の直流電源電圧を分圧回路69に
より例えば5/512に分圧した電圧信号を入力し、こ
の電圧信号を内蔵するA/D変換機能によりデジタル電
圧データ例えば8ビットデータVsに変換して入力する
ように構成されている。この構成の場合、マイコン59
及び分圧回路69が、直流電圧レベル検出部及びアナロ
グ/デジタル変換部に相当している。
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0150
【補正方法】変更
【補正内容】
【0150】Du=Ds×(Vc/256)×(Vr/
Vs)+128 この式において、第1の実施例における出力波形データ
Duを計算する式との相違点は、(Vr/Vs)をDs
に乗じている点である。ここで、Vrは、基準直流電源
電圧である例えば180Vに対応した8ビットデータ、
具体的には、「90」である。この場合、直流電源電圧
が例えば200V〜220Vの範囲で変動しているとす
ると、(Vr/Vs)として(90/100)〜(90
/110)の範囲で変動する値が乗算されて出力波形デ
ータDuが計算される構成となっている。上記構成の場
合、マイコン59及び制御手段67が、中央処理装置に
相当している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3B155 AA01 AA03 AA06 BA03 BA04 BB18 BB19 CB06 HB10 KB11 LA02 LA04 LA11 LB18 LC15 LC28 MA02 MA05 MA06 MA07 MA08 5H019 AA06 BB05 BB20 CC04 DD01 EE14 FF01 FF03 5H560 AA10 BB04 BB12 DA03 DA19 DC01 DC05 GG04 JJ06 RR01 SS04 SS07 TT02 TT07 TT12 TT13 UA06 XA15 XB10

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外槽の内部に回転可能に設けられた回転
    槽と、 この回転槽の内部に回転可能に設けられた撹拌部と、 この撹拌部または前記回転槽の少くとも一方をダイレク
    トドライブ方式で回転駆動するブラシレスモータと、 このブラシレスモータのロータの回転位置を検知して位
    置センサ信号を出力するロータ位置検知手段と、 このロータ位置検知手段からの位置センサ信号に基づい
    てほぼ正弦波状の通電信号を形成する通電信号形成手段
    と、 この通電信号形成手段からの通電信号に基づいて前記ブ
    ラシレスモータに通電するモータ通電手段とを備えて成
    る洗濯機。
  2. 【請求項2】 外槽の内部に回転可能に設けられた回転
    槽と、 この回転槽の内部に回転可能に設けられた撹拌部と、 この撹拌部または前記回転槽の少くとも一方をダイレク
    トドライブ方式で回転駆動するブラシレスモータと、 このブラシレスモータのロータの回転位置を検知して位
    置センサ信号を出力するロータ位置検知手段と、 このロータ位置検知手段からの位置センサ信号に基づい
    て前記ロータの電気角を検出する電気角検出手段と、 前記ロータの電気角に対応した通電波形データを記憶す
    る記憶手段と、 前記電気角検出手段からの電気角に対応して前記記憶手
    段から通電波形データを読み出すことにより通電信号を
    形成する通電信号形成手段と、 この通電信号形成手段からの通電信号に基づいて前記ブ
    ラシレスモータに通電するモータ通電手段とを備えて成
    る洗濯機。
  3. 【請求項3】 位相指令を形成する位相指令形成手段
    と、 電圧指令を形成する電圧指令形成手段とを備え、 前記通電信号形成手段は、前記電気角検出手段からの電
    気角と前記位相指令形成手段からの位相指令とに基づい
    て通電波形の電気角を決定し、この電気角に対応して、
    前記記憶手段からの通電波形データと前記電圧指令形成
    手段からの電圧指令とに基づいて通電信号を形成するよ
    うに構成されていることを特徴とする請求項1または2
    記載の洗濯機。
  4. 【請求項4】 位相指令を形成する位相指令形成手段
    と、 電圧指令を形成する電圧指令形成手段と、 直流電源の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、 前記通電信号形成手段は、前記電気角検出手段からの電
    気角と前記位相指令形成手段からの位相指令とに基づい
    て通電波形の電気角を決定し、この電気角に対応して、
    前記記憶手段からの通電波形データと前記電圧指令形成
    手段からの電圧指令と前記電圧検出手段からの直流電源
    電圧とに基づいて通電信号を形成するように構成されて
    いることを特徴とする請求項1または2記載の洗濯機。
  5. 【請求項5】 前記記憶手段に記憶されている通電波形
    データは、ほぼ正弦波状をなす通電波形のデータである
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の
    洗濯機。
  6. 【請求項6】 洗い運転時には、前記ブラシレスモータ
    の各相の巻線に発生する誘起電圧に対して同位相の通電
    を行うように構成されていることを特徴とする請求項1
    ないし5のいずれかに記載の洗濯機。
  7. 【請求項7】 位相指令パターンを含んで成る複数の洗
    い運転パターンを備えると共に、 洗い運転パターンの選択と同時に前記ブラシレスモータ
    の各相の巻線に発生する誘起電圧に対して同位相の通電
    をする位相指令パターンが選択されるように構成されて
    いることを特徴とする請求項6記載の洗濯機。
  8. 【請求項8】 脱水運転時には、前記ブラシレスモータ
    の各相の巻線に発生する誘起電圧に対して進み位相の通
    電を行うように構成されていることを特徴とする請求項
    1ないし5のいずれかに記載の洗濯機。
  9. 【請求項9】 位相指令パターンを含んで成る複数の脱
    水運転パターンを備えると共に、 脱水運転パターンの選択と同時に前記ブラシレスモータ
    の各相の巻線に発生する誘起電圧に対して進み位相の通
    電をする位相指令パターンが選択されるように構成され
    ていることを特徴とする請求項6記載の洗濯機。
  10. 【請求項10】 制動運転時には、前記ブラシレスモー
    タの各相の巻線に発生する誘起電圧に対して遅れ位相の
    通電を行うように構成されていることを特徴とする請求
    項1ないし5のいずれかに記載の洗濯機。
  11. 【請求項11】 前記ロータ位置検知手段は、位置セン
    サ信号として、巻線に発生する誘起電圧と所定の位相関
    係を有する信号を出力するように構成されていると共
    に、 前記電気角検出手段は、前記位置センサ信号の変化周期
    よりも短い周期で前記ロータの電気角を検出するように
    構成されていることを特徴とする請求項1ないし10の
    いずれかに記載の洗濯機。
  12. 【請求項12】 前記電気角検出手段は、 所定のクロックで前記位置センサ信号の変化周期を測定
    する第1のカウンタと、前記所定のクロックのN倍のク
    ロックで前記位置センサ信号の変化周期の測定結果に基
    づいて動作する第2のカウンタとから成り、前記位置セ
    ンサ信号の逓倍信号を発生する逓倍信号発生手段と、 この逓倍信号発生手段からの逓倍信号をカウントするカ
    ウント手段とから構成されていることを特徴とする請求
    項11記載の洗濯機。
  13. 【請求項13】 前記ブラシレスモータの回転周期を検
    出する回転周期検出手段を備え、 この回転周期検出手段からの回転周期に基づいて前記逓
    倍信号の逓倍率を変更するように構成されていることを
    特徴とする請求項12記載の洗濯機。
  14. 【請求項14】 前記ブラシレスモータの回転の安定さ
    を判断する回転安定判断手段と、 この回転安定判断手段により安定回転であると判断され
    たときに、前記第1のカウンタによる複数の測定結果に
    基づいて前記位置センサ信号の変化に対応する前記ロー
    タの電気角データを演算により求める電気角データ演算
    手段と、 この電気角データ演算手段による演算結果を記憶する記
    憶手段と、 この記憶手段に記憶された電気角データに基づいて前記
    位置センサ信号の変化周期より短い周期で前記ロータの
    位置を推定するロータ位置推定手段とを備えたことを特
    徴とする請求項12または13に記載の洗濯機。
  15. 【請求項15】 前記ブラシレスモータの回転の安定さ
    を判断する回転安定判断手段と、 この回転安定判断手段により安定回転であると判断され
    たときに、前記第1のカウンタによる複数の測定結果に
    基づいて前記位置センサ信号の変化に対応する前記ロー
    タの電気角データを演算により求める電気角データ演算
    手段と、 この電気角データ演算手段による演算結果を記憶する記
    憶手段と、 この記憶手段に記憶された電気角データに基づいて前記
    第1のカウンタの測定結果を補正する補正手段とを備え
    たことを特徴とする請求項12または13に記載の洗濯
    機。
  16. 【請求項16】 前記回転安定判断手段は、前記回転周
    期検出手段により検出された回転周期が連続して所定範
    囲内に属しているとき安定回転であると判断するように
    構成されていることを特徴とする請求項14または15
    に記載の洗濯機。
  17. 【請求項17】 前記位置センサ信号を論理演算するこ
    とにより形成される矩形波電圧を前記ブラシレスモータ
    に供給して始動させた後、前記通電信号形成手段からの
    通電信号に基づいた電圧を前記ブラシレスモータに供給
    して通電駆動するように供給電圧を切り換える切換手段
    を備えたことを特徴とする請求項1ないし16のいずれ
    かに記載の洗濯機。
  18. 【請求項18】 前記電気角検出手段、前記記憶手段、
    前記通電信号形成手段をワンチップマイコンにより構成
    したことを特徴とする請求項1ないし17のいずれかに
    記載の洗濯機。
  19. 【請求項19】 前記ロータ位置検出手段をホール素子
    により構成したことを特徴とする請求項1ないし18の
    いずれかに記載の洗濯機。
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