JP2002084773A - モータ駆動装置、モータ駆動方法及び洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流検出手段が故障しても、モータに過大な
電圧が印加されるのを防止し、過電流によるモータの駆
動回路の破損を防止する。 【解決手段】 マイコン２３は、電流検出回路２７によ
って実際のモータ７への駆動電流を検出する。次に、こ
のときのデューティ比においてモータ７に流れるべき予
想電流値ｉｔｈをＲＯＭ２８内から読み出し、検出した
駆動電流値と予想電流値とを比較する。そして、駆動電
流値と予想電流値とが大きく異なる場合、即ち、駆動電
流値が予想電流値の１／２未満である場合には、電流検
出回路２７又はモータ７が故障したと判断して、モータ
７への通電を停止し、モータ７の駆動を中止する。更
に、使用者に故障の旨を知らせるべく、表示やブザー音
などにより報知を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣブラシレスモ
ータなどの回転速度可変型のモータを含み、このモータ
を駆動制御するモータ駆動装置、及びモータ駆動方法に
関する。更には、このようなモータ駆動装置を備える洗
濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、洗濯兼脱水槽を駆動するモータと
してＤＣブラシレス型のモータを採用し、ＰＷＭ制御に
よってこのモータに印加する電圧を調整し、モータの回
転速度を制御するようにした洗濯機が実用化されてい
る。このようなＰＷＭ制御における印加電圧のデューテ
ィ比は、モータの目標回転速度と実際の回転速度との偏
差に基づき、ＰＩＤ制御（狭義）、ＰＩ制御、ＩＰ制御
等のいわゆるＰＩＤ制御（広義）により決定されること
が多い。

【０００３】また、電源電圧の変動など外乱に対する応
答を改善するため、図４のブロック線図に示すように、
回転速度制御のループのマイナーループとして電流制御
ループを設けることもある。即ち、この制御において
は、目標回転速度である回転速度指令値ωｃが指示され
ると、実際の回転速度検出値ωとの偏差を求める。そし
て、この偏差を少なくするような電流値である電流指令
値ｉｃを算出する。電流指令値ｉｃが出力されたなら
ば、実際に流れるモータの駆動電流値である電流検出値
ｉが電流指令値ｉｃに一致するよう、ＰＷＭ制御におけ
る印加電圧のデューティ比を決定する。言い換えれば、
印加電圧のデューティ比を調整して電流検出値ｉが電流
指令値にｉｃに一致するようにする。このとき、電流制
御ループは、速度制御ループの十倍以上の応答速度を有
している。

【０００４】このような制御を行った場合、電源電圧が
１００Ｖから突然１１０Ｖに上昇することが生じて、モ
ータに流れる電流値がそれに伴い増加しようとしても、
電流制御ループの作用により、電流検出値ｉが電流指令
値ｉｃに一致するよう印加電圧のデューティ比を瞬時に
減少させる。よって、電源電圧が変動しても、モータに
流れる電流の変化が抑えられ、モータの回転速度の変動
が抑えられるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように電流制御
ループが設けられた制御系では、モータの電流を検出す
る電流検出回路が故障し、電流検出値ｉが検出できなく
なり、例えばｉ＝０と検出されてしまうと、デューティ
比を増加させてモータに過大な電圧を印加させようとす
る。結果、最終的には実際の回転速度ωが大きくなるの
で電流指令値ｉｃが減少し、ｉｃ＝０となってモータの
駆動が停止されるが、それまでの間、モータにはデュー
ティ比１００％の電圧が印加されることになる。このた
め、モータが過回転速度で回転することになり、洗濯機
において脱水を行っていた場合には、過電流のためモー
タの駆動回路が破壊される虞がある。

【０００６】本発明は、モータ駆動装置及びこれを備え
た洗濯機に関し、このような課題を解消するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
請求項１に係る構成は、回転速度可変型のモータと、こ
のモータに流れる駆動電流を検出する電流検出手段と、
前記モータの回転速度を検出する速度検出手段と、この
速度検出手段が検出した回転速度と予め設定された目標
回転速度との偏差に基づいて、モータに流す駆動電流の
値を決定し、指令値を出力する駆動電流指令手段と、前
記電流検出手段によって検出された駆動電流値と前記指
令値とを比較して、駆動電流値を指令値に一致させるよ
うに前記モータに印加する電圧のデューティ比を決める
決定手段と、前記決定手段により決定されたデューティ
比に基づく電圧を前記モータに印加するインバータ手段
とを備えたモータ駆動装置において、前記モータの駆動
中に、前記決定手段によって決定されたデューティ比で
電圧印加したときに前記モータに流れるべき予想電流値
と前記電流検出手段によって実際に検出された前記駆動
電流値との間に所定の差が生じると、前記インバータ手
段による前記モータの駆動を中止する中止手段を備えた
ことを特徴とする。

【０００８】請求項１に記載の構成においては、請求項
２に記載の如く、前記モータを正常に駆動した状態にお
いて駆動電流値が最も少なくなる条件でデューティ比毎
に測定した駆動電流値を予想電流値として記憶手段に記
憶すると共に、前記中止手段は、前記決定されたデュー
ティ比に対応する予想電流値を前記記憶手段から読み出
して、前記電流検出手段によって検出された駆動電流値
と比較し、これら予想電流値と駆動電流値との間に所定
以上の差が生じていると、前記インバータ手段による前
記モータの駆動を中止する構成とするのが好ましい。

【０００９】或いは、請求項３に記載の如く、前記中止
手段は、前記指令値を予想電流値とし、前記指令値と前
記電流検出手段によって検出された駆動電流値との間に
所定以上の差が生じていると、前記インバータ手段によ
る前記モータの駆動を中止する構成とするのが好まし
い。

【００１０】また、本発明の請求項４に係る構成は、請
求項１から３のいずれか１項の構成のモータ駆動装置を
備え、このモータ駆動装置によって、パルセータや洗濯
兼脱水槽を駆動する洗濯機である。

【００１１】更に、本発明の請求項５に係る構成は、回
転速度可変型のモータの実際の回転速度と予め設定され
た目標回転速度との偏差から前記モータに流すべき駆動
電流値を決定する一方、前記モータに流れる駆動電流を
検出し、この検出電流値と前記駆動電流値とが一致する
ようにＰＷＭ制御における印加電圧のデューティ比を決
定し、このデューティ比に基づいて前記モータに電圧を
印加するモータ駆動方法において、前記モータの駆動中
に、決定されたデューティ比で電圧印加したときに前記
モータに流れるべき予想電流値と実際に検出された駆動
電流値との間に所定の差が生じると、前記モータの駆動
を中止することを特徴とする。

【００１２】即ち、上記構成においては、モータの駆動
中、モータへの駆動電流を検出し、検出した駆動電流値
が、このときのデューティ比においてモータに流れるべ
き予想電流値と大きく異なる場合、例えば、予想電流値
の１／２未満である場合には、電流検出手段又はモータ
が故障したと判断して、モータを停止し、モータの駆動
を中止する。

【００１３】ここで、モータを正常に駆動した状態にお
いて駆動電流値が最も少なくなる条件、例えば、電源電
圧が許容範囲内における最小、モータにかかる負荷が最
小の条件でデューティ比毎に測定した駆動電流値をデュ
ーティ比に対応して記憶手段に各々記憶させ、これを予
想電流値とする。或いは、速度検出手段が検出した回転
速度と予め設定された目標回転速度との偏差に基づい
て、この偏差が小さくなるように決められるモータの駆
動電流の指令値を予想電流値とする。

【００１４】上記構成によれば、電流検出手段が故障し
ても、モータに過大な電圧が印加されるのを防止するこ
とができ、過電流によるモータの駆動回路の破損を防止
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】各図面に基づいて、本発明の一実
施形態のモータ駆動装置が備えられた洗濯機について詳
述する。図１は本実施形態の洗濯機の概要を示す、側面
縦断面図である。

【００１６】図１において、１は機枠、２はこの機枠１
内に４本の吊り棒３により吊り下げ支持された、上面が
開口した外槽である。４は周囲に多数の脱水孔（図示せ
ず）を有し、前記外槽２内に配置された、同じく上面が
開口した洗濯兼脱水槽で、この洗濯兼脱水槽４は底壁に
設けられた回転軸５を中心として回転する。

【００１７】６は前記洗濯兼脱水槽４内の底部に回転自
在に配設されたパルセータ、７は前記洗濯兼脱水槽４及
び回転翼６に動力伝達機構８を介して連結されたモータ
で、このモータ７は洗い及びすすぎ（ためすすぎ及び注
水すすぎ）時には主にパルセータ６のみを低速回転さ
せ、洗濯物の脱水時には洗濯兼脱水槽４を回転軸５を中
心として一方向へ高速回転させる（このとき前記パルセ
ータ６も同時に高速回転する）。ここでは、前記モータ
７としてＤＣブラシレス型のモータを使用している。

【００１８】９は前記機枠２の上面に取りつけられた上
面板で、中央部に洗濯物の投入口１０とこの投入口１０
を開閉自在に覆う上蓋１１とを備えている。

【００１９】１２は前記上面板９の前部に設けられた操
作ボックスで、その上面には、スタートキー等からなる
操作部及び運転条件や行程を表示するための表示部を備
えた操作パネル１３が設けられており、内部には、マイ
クロコンピュータを中心として構成され、前記モータ７
などの各種負荷を駆動制御して洗濯運転を実行する制御
部１４が収容されている。

【００２０】１５は前記上面板９の後部に配置された注
水口であり、洗剤等を投入するための洗剤容器１６を内
部に備えている。１７は前記注水口１５に接続され、前
記外槽２及び洗濯兼脱水槽４の上方から洗濯兼脱水槽４
へ落下給水するための給水管であり、この給水管１７の
途中には、電磁式の給水弁１８が設けられている。１９
は前記外槽２の底壁に設けられた排水パイプ、２０はこ
の排水パイプ１９の途中に設けられた排水弁で、トルク
モータ２１の動作により開閉される。

【００２１】前記モータ７は、回転速度を可変できるよ
う、インバータ制御（ＰＷＭ制御）されている。図２は
モータ７のインバータ制御のための制御機構を示すブロ
ック回路図である。

【００２２】回転速度センサ（速度検出手段）２２は、
前記モータ７に配置されたホールＩＣによりモータ７の
磁極位置を検出し、この磁極位置から回転速度を検出
し、インバータ用のマイクロコンピュータ(以下、マイ
コンと略す)２３に出力する。マイコン２３は、前記回
転速度センサ２２から読み込んだ回転速度と予め設定さ
れた目標回転数との偏差に基づいて、モータ７に流すべ
き駆動電流値、即ち、駆動電流の指令値を決定する。こ
れには、ＰＩＤ制御（狭義）、ＰＩ制御、ＩＰ制御など
いわゆるＰＩＤ制御（広義）が用いられる。アンプ及び
Ａ／Ｄ変換回路（マイコンに内臓）からなる電流検出回
路（電流検出手段）２７が設けられており、モータ７に
流れる実際の駆動電流が検出される。マイコン２３は、
電流検出回路２７で検出される電流値が前記指令値に一
致するように、ＰＷＭ信号のデューティ比（オンオフ１
周期におけるオン時間の割合）を増減する。ドライブ回
路２４は、マイコン２３から出力されたＰＷＭ信号に応
じて、２８０Ｖの直流電源２５に接続された三相ブリッ
ジ回路２６のスイッチング素子２６ａをオン／オフし、
モータ７の３相にマイコン２３から出力されたデューテ
ィ比の電圧を印加して、モータ７に所定のトルクを与え
る。こうして、モータ７の回転速度が制御される。な
お、デューティ比が大きいほどモータ７に印加される電
圧が大きくなり、モータ７のトルクが大きくなる。

【００２３】前記マイコン２３内には、ＲＯＭ２８（記
憶手段）が内蔵されている。このＲＯＭ２８内には、前
記モータ７を正常に駆動した状態において駆動電流値が
最も少なくなる条件、即ち、電源電圧が許容範囲内にお
ける最小、モータ７にかかる負荷が最小の条件でデュー
ティ比毎に測定した駆動電流値である予想電流値（ｉｔ
ｈ）が記憶されている（図３に示すグラフをデータテー
ブルとして記憶）。

【００２４】さて、上記構成において、モータ７の回転
駆動時、マイコン２３は、回転速度センサ２２からの出
力に基づき、目標回転速度である回転速度指令値ωｃと
実際の回転速度検出値ωとの偏差を求める。そして、こ
の偏差を少なくするような電流値である電流指令値ｉｃ
を算出する。電流指令値ｉｃが出力されたならば、実際
に流れるモータ７の駆動電流値ｉが電流指令値ｉｃに一
致するよう、ＰＷＭ制御における印加電圧のデューティ
比を決定する。そして、ドライブ回路２４へ決定したデ
ューティ比のＰＷＭ信号を出力する。

【００２５】また、マイコン２３は、電流検出回路２７
によって実際のモータ７への駆動電流を検出する。次
に、このときのデューティ比においてモータ７に流れる
べき予想電流値ｉｔｈをＲＯＭ２８内から読み出し、検
出した駆動電流値と予想電流値とを比較する。そして、
駆動電流値と予想電流値とが大きく異なる場合、即ち、
駆動電流値が予想電流値の１／２未満である場合には、
電流検出回路２７又はモータ７が故障したと判断して、
モータ７への通電を停止し、モータ７の駆動を中止す
る。更に、使用者に故障の旨を知らせるべく、表示やブ
ザー音などにより報知を行う。

【００２６】なお、本発明は、上記実施形態に限られる
ものではなく、例えば、予想電流値ｉｔｈとして電流指
令値ｉｃを利用してもよい。その他、本発明の要旨を変
更しない範囲で種々の設計変更を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の洗濯機の概要を示す側面
縦断面図である。

【図２】洗濯兼脱水槽を駆動するモータのインバータ制
御のための制御機構を示すブロック回路図である。

【図３】デューティ比と予想電流値との関係を示すグラ
フである。

【図４】マイナーループとして電流制御ループを設けた
回転速度制御系のブロック線図である。

【符号の説明】

７ モータ ２２ 回転速度センサ（速度検出手段） ２３ マイクロコンピュータ（駆動電流指令手段、決定
手段、中止手段） ２４ ドライブ回路（インバータ手段） ２６ 三相ブリッジ回路（インバータ手段） ２７ 電流検出回路（電流検出手段） ２８ ＲＯＭ（記憶手段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B155 AA01 AA06 BA12 CA05 CA16 CB06 HB10 KA33 KB08 LA04 LA11 LB24 LC33 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA03 DB20 DC12 EB01 GG04 JJ02 RR03 SS07 TT12 TT15 UA02 XA04 XA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転速度可変型のモータと、このモータ
   に流れる駆動電流を検出する電流検出手段と、前記モー
   タの回転速度を検出する速度検出手段と、この速度検出
   手段が検出した回転速度と予め設定された目標回転速度
   との偏差に基づいて、モータに流す駆動電流の値を決定
   し、指令値を出力する駆動電流指令手段と、前記電流検
   出手段によって検出された駆動電流値と前記指令値とを
   比較して、駆動電流値を指令値に一致させるように前記
   モータに印加する電圧のデューティ比を決める決定手段
   と、前記決定手段により決定されたデューティ比に基づ
   く電圧を前記モータに印加するインバータ手段とを備え
   たモータ駆動装置において、 前記モータの駆動中に、前記決定手段によって決定され
   たデューティ比で電圧印加したときに前記モータに流れ
   るべき予想電流値と前記電流検出手段によって実際に検
   出された前記駆動電流値との間に所定の差が生じると、
   前記インバータ手段による前記モータの駆動を中止する
   中止手段を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記モータを正常に駆動した状態におい
   て駆動電流値が最も少なくなる条件でデューティ比毎に
   測定した駆動電流値を予想電流値として記憶手段に記憶
   すると共に、前記中止手段は、前記決定されたデューテ
   ィ比に対応する予想電流値を前記記憶手段から読み出し
   て、前記電流検出手段によって検出された駆動電流値と
   比較し、これら予想電流値と駆動電流値との間に所定以
   上の差が生じていると、前記インバータ手段による前記
   モータの駆動を中止する請求項１に記載のモータ駆動装
   置。
3. 【請求項３】 前記中止手段は、前記指令値を予想電流
   値とし、前記指令値と前記電流検出手段によって検出さ
   れた駆動電流値との間に所定以上の差が生じていると、
   前記インバータ手段による前記モータの駆動を中止する
   請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   モータ駆動装置を備え、このモータ駆動装置によって、
   パルセータや洗濯兼脱水槽を駆動することを特徴とする
   洗濯機。
5. 【請求項５】 回転速度可変型のモータの実際の回転速
   度と予め設定された目標回転速度との偏差から前記モー
   タに流すべき駆動電流値を決定する一方、前記モータに
   流れる駆動電流を検出し、この検出電流値と前記駆動電
   流値とが一致するようにＰＷＭ制御における印加電圧の
   デューティ比を決定し、このデューティ比に基づいて前
   記モータに電圧を印加するモータ駆動方法において、 前記モータの駆動中に、決定されたデューティ比で電圧
   印加したときに前記モータに流れるべき予想電流値と実
   際に検出された駆動電流値との間に所定の差が生じる
   と、前記モータの駆動を中止することを特徴とするモー
   タ駆動方法。