JP2002171787A

JP2002171787A - モータ速度検出装置及びモータ制御装置

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Publication number: JP2002171787A
Application number: JP2000364302A
Authority: JP
Inventors: Takashi Komori; 高小森
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP3544354B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低速、高速のいずれにおいても正確な速度を
検出するモータ速度装置を提供する。【解決手段】前回演算したロータ回転速度ω_n-1が所
定値以下の場合、マイコン６は、スイッチ手段４にマイ
コン６を選択させてエッジ検出器３から送られるパルス
信号Ｓ３のパルスエッジ間の周期Ｔを用いて今回のロー
タ回転速度ω_nを演算する。一方、前回演算したロータ
回転速度ω_n-1が所定値以下でない場合、マイコン６
は、スイッチ手段４にカウンタ５を選択させて所定の周
期Ｔ₀内でのパルス信号Ｓ３のパルスエッジ回数Ｎを用
いてロータ回転速度ω_nを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
のロータの回転に伴って出力される位相差を有する複数
相のパルス信号に基づいてロータ回転速度を演算するモ
ータ速度検出装置およびブラシレスモータのロータが１
回転する毎に出力されるインデックスパルス信号に基づ
いてモータに印加する電圧の位相を補正するモータ制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータのロータの回転に伴っ
て位相差を有する２相の信号を出力するエンコーダを利
用してロータ回転速度を測定する従来のモータ速度検出
装置では、以下の２つの方法のいずれかを用いてロータ
回転速度を検出していた。第一の方法では、２相のパル
ス信号エッジのパルスエッジ間毎の周期Ｔを測定し、そ
の周期Ｔ毎に周期Ｔを用いて演算を行い速度を検出して
いた。第二の方法では、演算処理を行うのに十分な時間
である所定の周期Ｔ₀を設定し、その周期Ｔ₀毎に周期Ｔ
₀内のパルス信号のパルスエッジ回数を計数し、そのパ
ルスエッジ回数を用いて演算を行い速度を検出してい
た。第二の方法としては例えば特開平１１−１６６９４
０号公報に開示された速度検出方法が挙げられる。

【０００３】また、ロータが１回転する毎に出力される
インデックスパルス信号に基づいてモータに印加する電
圧の位相を補正する従来のモータ制御装置は、インデッ
クスパルス信号に含まれるノイズを除去するためにフィ
ルタなどを備えていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した第一の方法を
用いる従来のモータ速度検出装置では、ロータが高速回
転すると、２相のパルス信号エッジのパルスエッジ間の
周期Ｔが短くなるので、その周期Ｔ内に演算処理が終了
しない不具合を生じる場合があった。また、上述した第
二の方法を用いる従来のモータ速度検出装置では、低速
回転時にロータ回転速度が変化したときは速度検出の精
度が悪化してしまう不具合が生じていた。

【０００５】このような不具合を考慮して、モータを低
速でのみ用いる電気機器には第一の方法を用いる従来の
モータ速度検出装置を適用し、モータを高速でのみ用い
る電気機器には第二の方法を用いる従来のモータ速度検
出装置を適用すれば不具合は生じない。

【０００６】しかしながら、例えば洗い運転ではモータ
を低速回転させ脱水運転ではモータの回転を低速から高
速に段階的に切り替える洗濯機のようにモータを低速、
高速ともに用いる電気機器には、第一の方法を用いるモ
ータ速度検出装置、第二の方法を用いるモータ速度検出
装置のいずれを適用しても、低速、高速の両方で正確な
速度を検出することができなかった。従って、従来のモ
ータ速度検出装置で検出した速度に基づいてモータに印
加する電圧を制御した場合、モータが目標速度で回転し
ないおそれ、すなわちモータが誤動作するおそれがあっ
た。

【０００７】このため、第一の方法では高速時は演算を
パルス信号のパルスエッジ毎でなく２パルスエッジ毎若
しくは３パルスエッジ毎と間引いて行い、演算処理を行
う時間を確保するなどの対応が採られていたが、このよ
うな間引きを行うために制御が複雑になっていた。

【０００８】また、上述したモータに印加する電圧の位
相を補正する従来のモータ制御装置では、ノイズが大き
い場合にはフィルタなどを用いてもノイズを十分に取り
除くことができず、モータが誤動作したり、騒音が大き
くなったするおそれがあった。

【０００９】本発明は、上記の問題点に鑑み、低速、高
速のいずれにおいても正確な速度を検出するモータ速度
装置およびノイズによるロータ位置の誤検出が起こらな
いモータ制御装置を提供することによってモータの誤動
作を防止することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るモータ速度検出装置においては、ブラ
シレスモータのロータの回転に伴って位相差を有する複
数相のパルス信号を出力する信号出力手段と、前記位相
差を有する複数相のパルス信号に基づき前記ロータの回
転速度を演算する速度演算手段と、を備えるとともに、
前記速度演算手段が、前回演算したロータの回転速度が
所定の速度以下であれば、今回の演算において前記位相
差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ間の周期
を測定して、前記パルスエッジ毎の周期に基づき前記ロ
ータの速度を演算し、前回演算したロータの回転速度が
所定の速度以下でなければ、今回の演算において速度演
算を行うのに十分な時間である所定の周期内での前記位
相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ回数を
計数して、その計数したパルスエッジ回数から前記ロー
タの速度を演算する。

【００１１】尚、速度演算手段の演算処理能力に応じて
最適の演算方法が選択されるように、前記速度演算手段
が前記ロータの速度を演算するときの演算処理時間と、
前記位相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ
間の周期とが等しくなるときの前記ロータの回転速度
を、前記所定の速度とすることが望ましい。また、低コ
スト化の観点から、前記信号出力手段にはエンコーダを
用いるとよい。

【００１２】また、上記目的を達成するために、本発明
に係るモータ制御装置においては、ブラシレスモータ
と、該モータの速度を検出する上記構成のモータ速度検
出装置と、前記モータに印加する電圧を制御する制御手
段と、を備えるとともに、前記制御手段は前記モータ速
度検出装置によって検出される速度と予め記憶している
目標速度との差に基づいて前記モータに印加する電圧を
制御する。

【００１３】尚、前記モータ制御装置装置を洗濯機に適
用して、洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータを前
記モータ制御装置が制御するようにしてもよい。

【００１４】また、上記目的を達成するために、本発明
に係るモータ制御装置においては、ブラシレスモータの
ロータが１回転する毎にインデックスパルス信号を出力
するインデックスパルス信号出力手段と、前記インデッ
クスパルス信号に基づいて前記モータに印加する電圧の
位相を補正する補正手段と、前記インデックスパルス信
号に含まれるノイズのレベルを検出するノイズレベル検
出手段と、を備えるとともに、前記補正手段は前記ノイ
ズのレベルが所定値以上の場合に前記インデックスパル
ス信号に基づく補正を行わないようにする。

【００１５】また、前記ノイズレベル検出手段が前記モ
ータのステータ巻線を流れる電流に基づいて前記ノイズ
のレベルを判断するようにしてもよい。

【００１６】尚、前記モータ制御装置を洗濯機に適用し
て、前記モータ制御装置が洗濯用回転体を駆動するブラ
シレスモータを制御するようにしてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して説明する。本発明に係るモータ速度検出装置
の回路構成を図１に示す。ロータリエンコーダ２は、モ
ータ１が２θ[rad]回転する毎にパルスエッジが現れる
パルス信号Ｓ１およびＳ２を発生させる。尚、図３に示
すようにパルス信号Ｓ１とパルス信号Ｓ２との位相差は
θ[rad]である。

【００１８】エッジ検出器３はパルス信号Ｓ１およびＳ
２を入力する。エッジ検出器３は例えば図２に示すよう
な構成にするとよい。入力端子３１はＮＯＲ回路３３の
一方の入力端子とＡＮＤ回路３４の一方の入力端子に接
続され、入力端子３２はＮＯＲ回路３３の他方の入力端
子とＡＮＤ回路３４の他方の入力端子に接続される。Ｎ
ＯＲ回路３３からの出力信号とＡＮＤ回路３４からの出
力信号はそれぞれＮＯＲ回路３５に入力され、ＮＯＲ回
路３５は出力端子３６に信号を出力する。入力端子３１
にパルス信号Ｓ１を入力し、入力端子３２にパルス信号
Ｓ２を入力すると、出力端子３６から図３に示すパルス
信号Ｓ３が出力される。図３から明らかなように、パル
ス信号Ｓ１およびＳ２のいずれかの信号にパルスエッジ
が現れたときには、パルス信号Ｓ３にもパルスエッジが
現れることになる。

【００１９】スイッチ手段４は、後述する信号Ｓ７に従
って、エッジ検出器３から出力されるパルス信号Ｓ３を
カウンタ５に入力するか、マイクロコンピュータ６（以
下、マイコン６という）に入力するかを選択する。カウ
ンタ５はマイコン６の出力するリセット信号Ｓ５が出力
されるまでパルス信号Ｓ３のパルスエッジ回数を計数
し、その計数した結果をマイコン６に出力する。尚、カ
ウンタ５には処理速度の速い同期式カウンタを用いるこ
とが望ましい。

【００２０】マイコン６は、前回の演算結果が所定値以
下の場合は、スイッチ手段４を介してエッジ検出器３か
ら送られるパルス信号Ｓ３を用いてロータ回転速度を演
算し、前回の演算結果が所定値以下でない場合は、カウ
ンタ５から送られる信号Ｓ４を用いてロータ回転速度を
演算する。なお、演算および信号Ｓ５作成の際には、タ
イマ７からの信号Ｓ６によって、時間測定を行ってい
る。

【００２１】次に、マイコン６の動作について、図４に
示すフローチャートを参照して詳細に説明する。まず、
ステップ＃１０で前回演算したロータ回転速度ω_n-1[ra
d/s]が予めメモリ６１に記憶されているロータ回転速度
ω_ref[rad/s]以下であるかを判定する。

【００２２】前回演算したロータの回転速度ω_n-1[rad/
s]が予めメモリ６１に記憶されているロータの回転速度
ω_ref[rad/s]以下であれば（ステップ＃１０のＹｅ
ｓ）、エッジ検出器３をマイコン６に接続する旨の信号
Ｓ７をスイッチ手段４に出力する（ステップ＃２０）。
その後、エッジ検出装置３から送られるパルス信号Ｓ３
のパルスエッジ間の周期Ｔ[s]（図３参照）を測定し
（ステップ＃３０）、（１）式からロータ回転速度ω
_n[rad/s]を演算する（ステップ＃４０）。ただし、θ₀
はロータリエンコーダ２の最小分解能であり、本実施形
態ではパルス信号Ｓ１とパルス信号Ｓ２との位相差がθ
なのでθ₀はθ[rad]となる。 ω_n＝θ₀／Ｔ…（１）

【００２３】一方、前回演算したロータ回転速度ω
_n-1[rad/s]が予めメモリ６１に記憶されているロータ回
転速度ω_ref[rad/s]以下でなければ（ステップ＃１０の
Ｎｏ）、エッジ検出器３をカウンタ５に接続する旨の信
号Ｓ７をスイッチ手段４に送出する（ステップ＃５
０）。その後、カウンタ５にリセット信号Ｓ５を送り、
予めメモリ６１に記憶している周期Ｔ₀経過後再びカウ
ンタ５にリセット信号Ｓ５を送る。カウンタ５はリセッ
ト信号Ｓ５に基づき周期Ｔ₀内でのエッジ検出器３から
送出されるパルス信号Ｓ３のパルスエッジ回数Ｎを計数
し、その情報を信号Ｓ４としてマイコン６に出力する。
これにより、マイコン６はパルス信号Ｓ３のパルスエッ
ジ回数Ｎを測定することができる（ステップ＃６０）。
このパルスエッジ回数Ｎを用いて、（２）式からロータ
の回転速度ω_n[rad/s]を演算する（ステップ＃７０）。
ただし、θ₀はロータリエンコーダ２の最小分解能であ
り、本実施形態ではパルス信号Ｓ１とパルス信号Ｓ２と
の位相差がθなのでθ₀はθ[rad]となる。 ω_n＝Ｎ×θ₀／Ｔ₀…（２）

【００２４】その後ステップ＃４０またはステップ＃７
０のいずれかで演算したロータ回転速度ω_n[rad/s]を前
回演算したロータ回転速度ω_n-1[rad/s]としてメモリ６
１に記憶して（ステップ＃８０）、ステップ＃１０に移
行し次のロータ回転速度の測定を開始する。

【００２５】尚、初回の測定のときは、前回演算したロ
ータ回転速度ω_n-1[rad/s]が存在しないので、この場合
は前回演算したロータ回転速度ω_n-1[rad/s]を零として
ステップ＃１０での判定が行われるようにすればよい。
また、マイコン６がロータ回転速度ω_n[rad/s]を演算す
るときの処理時間すなわち図４で示したフローチャート
（ステップ＃４０や＃７０の測定を除く）の動作を実行
するのに必要な時間と、パルス信号Ｓ３のパルスエッジ
間の周期Ｔ（図３参照）とが等しくなるときのロータの
回転速度をω_ref[rad/s]としてメモリ６１に予め記憶し
ておくとよい。メモリ６１に予め記憶しておくロータ回
転速度ω_ref[rad/s]をこのように設定することで、ロー
タの回転が低速であって、ロータ回転速度ω_n[rad/s]を
演算するときの演算処理時間がパルス信号Ｓ３のパルス
エッジ間の周期Ｔより短い場合は、（１）式に基づいて
演算するので、パルス信号Ｓ３のパルス間の周期Ｔ毎に
速度演算が可能となり速度変化への追随性がよくなる。
一方、ロータの回転が高速であって、ロータ回転速度ω
_n[rad/s]を演算するときの演算処理時間がパルス信号Ｓ
３のパルスエッジ間の周期Ｔより長い場合は、（２）式
に基づいて演算するので、演算処理に必要な時間を確保
することができる。ちなみに、ロータ回転速度ω_nが同
じであれば（２）式で用いる周期Ｔ₀は、（１）式で用
いる周期ＴのＮ倍となる。

【００２６】次に、このようなモータ速度検出装置を備
えたモータ制御装置について図５を参照して説明する。
尚、図５のモータ制御装置において図１のモータ速度検
出装置と同一の部分については同一の符号を付し説明を
省略する。

【００２７】商用電源１０から出力される交流電圧はリ
アクトル１１を介して４つのダイオードをブリッジ接続
して成る整流回路１２に供給され、整流回路１２によっ
て脈流状の直流に変換される。整流回路１２の正極側出
力端子が電解コンデンサ１３ａの正極性側に接続され、
整流回路１２の負極側出力端子が電解コンデンサ１３ｂ
の負極性側に接続されている。また、電解コンデンサ１
３ａの負極性側と電解コンデンサ１３ｂの正極性側との
接続点が、リアクトル１１が接続されていない側の整流
回路１２の入力端子に接続されている。このような構成
によって、整流回路１２で整流された直流電圧は電解コ
ンデンサ１３ａ、１３ｂで平滑かつ倍電圧される。この
平滑かつ倍電圧された電圧が、インバータ回路１５に供
給される。

【００２８】本実施形態では、モータ１に３相直流ブラ
シレスモータを用いるので、インバータ回路１５は６個
のスイッチング手段を３相全波ブリッジ接続して成る構
成とする。これにより、インバータ回路１５はモータ１
に３相交流を供給することができ、モータ１が回転可能
となる。

【００２９】インバータ回路１５に設けられる６個のス
イッチング素子には、ＮＰＮ型パワートランジスタ１６
ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃが用いられる。電解コンデ
ンサ１３ａの正極性側には３個のパワートランジスタ１
６ａ〜１６ｃのコレクタが接続され、電解コンデンサ１
３ｂの負極性側には３個のパワートランジスタ１７ａ〜
１７ｃのエミッタが接続される。そして、６個のパワー
トランジスタ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃにはそれ
ぞれ並列にダイオード１８ａ〜１８ｃ、１９ａ〜１９ｃ
が接続されている。パワートランジスタ１６ａとパワー
トランジスタ１７ａとの接続点ａがモータ１のＵ相ステ
ータ巻線Ｌｕの一端に接続される。また、パワートラン
ジスタ１６ｂとパワートランジスタ１７ｂとの接続点ｂ
がモータ１のＶ相ステータ巻線Ｌｖの一端に接続され
る。また、パワートランジスタ１６ｃとパワートランジ
スタ１７ｃとの接続点ｃがモータ１のＷ相ステータ巻線
Ｌｗの一端に接続される。モータ１のステータ巻線Ｌ
ｕ、Ｌｖ、Ｌｗの他端同士は接続されている。

【００３０】モータ１にはロータリエンコーダ２が設け
られている。マイコン６は上述したようにロータリエン
コーダ２から出力されるパルス信号Ｓ１およびＳ２に基
づいてロータ回転速度ω_nを演算することができる。マ
イコン６は、演算したロータ回転速度ω_nに基づいて駆
動電圧波形信号を作成し、その駆動電圧波形信号を数〜
数十ｋＨｚでＰＷＭチョッピングすることで、駆動信号
Ｐ１〜Ｐ６を作成する。すなわち、マイコン６は、演算
したロータ回転速度ω_nが目標速度より大きいときは、
駆動電圧波形信号の周波数を小さくするのでＰＷＭオン
デューティは小さくなり、演算したロータ回転速度ω_n
が目標速度より小さいときは、駆動電圧波形信号の周波
数を大きくするのでＰＷＭオンデューティは大きくな
る。

【００３１】ドライブ回路２０は、マイコン６が出力す
る駆動信号Ｐ１〜Ｐ６を増幅してパワートランジスタ１
６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃのベースそれぞれに供給
してパワートランジスタ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７
ｃをＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、インバータ回
路１５はマイコン６が作成した正弦波状の駆動電圧波形
信号の波形と実質的に同一なる電圧をモータ１に印加す
ることができ、モータ制御装置はモータ１のロータを目
標速度で回転させることができる。

【００３２】また、商用電源１０の電圧変動によってイ
ンバータ回路１５の入力電圧も変動する。従って、抵抗
Ｒ１とＲ２を直列接続してなる電圧検出回路１４でイン
バータ回路１５の入力電圧を検出し、その検出値をマイ
コン６に入力する。マイコン６はインバータ回路１５の
入力電圧が設定値よりも高い場合はＰＷＭオンデューテ
ィを下げ、インバータ回路１５の入力電圧が設定値より
も低い場合はＰＷＭオンデューティを上げるようにす
る。これにより、商用電源１０の電圧が変動した場合で
もモータ１に印加する電圧を一定に保つことができる。

【００３３】このようなモータ制御装置は、低速と高速
のいずれの状態でも使用されるブラシレスモータを備え
た電気機器、例えば洗濯機に適用することが望ましい。
そこで、洗濯機の一態様について図６および図７を参照
して説明する。

【００３４】図６は洗濯機の内部概略図を示している。
洗濯機１００は、一槽式の全自動洗濯機であり、本体の
内部に洗濯槽を兼ねた回転槽１０２及び外槽１０３を備
えている。外槽１０３はサスペンション部１０４によっ
て本体に吊持されており、回転槽１０２は外槽１０３の
内側に回転可能に設置されている。また、回転槽１０２
の底部には攪拌体１０５が設けられている。本体は洗濯
物を出し入れするための蓋１０６を有する。また、モー
タ１の回転を回転槽１０２及び／又は攪拌体１０５に伝
達するクラッチ機構１０８が外槽１０３の下部に設けら
れている。

【００３５】本体の上部には、操作部１０９、表示部１
１０、ブザー１１１、及び蓋１０６の開閉を検知する蓋
センサ１１２、蓋１０６の開閉を制御するロック機構１
１８が備えられており、外槽１０３の側方には外槽１０
３内の水位を検出する水位センサ１１３が備えられてい
る。また、操作部１０９の下部には、洗濯機１００の動
作全体を制御するための、マイクロコンピュータより成
る主制御部１１４が設けられる。また、側板１０１ａの
内面上方には、図５に示したモータ制御装置１１５（た
だし、図５中のモータ１、ロータリエンコーダ２、商用
電源１０は除く）が設けられている。また、外槽１０３
内の水量を調整できるように、給水弁１１６および排水
弁１１７が設けられている。

【００３６】次に、洗濯機１の回路概略図を示した図７
を参照して、洗濯機１００の動作について説明する。
尚、図７において図６と同一の部分には同一の符号を付
し説明を省略する。主制御部１１４は、洗い、すすぎ、
脱水等の各運転の動作に関する内容や、運転の実行順序
すなわち処理コースを記したプログラムをメモリ１１４
ａ内に記憶している。また、主制御部１１４は操作部１
０９から洗濯の予約等の信号、蓋センサ１１２から蓋１
０６（図６参照）の開閉状態を表す信号、及び水位セン
サ１１３から外槽１０３（図６参照）内の水位を表す信
号をそれぞれ入力する。

【００３７】主制御部１１４は、上述した入力信号とメ
モリ１１４ａに記憶されているプログラムに基づき、吸
水弁１１６や排水弁１１７の開閉、及びクラッチ機構１
０８におけるモータ１の回転の伝達先の切り替えを制御
する。

【００３８】また、主制御部１１４は、通信によりモー
タ制御装置１１５を介してモータ１の回転を制御する。
すなわち、主制御部１１４はモータ１の回転を制御する
ために必要な制御信号Ｓ１０１を同期用クロックＣＬＫ
とともに、モータ制御装置１１５に送信する。またモー
タ制御装置１１５は、制御信号Ｓ１０１を読み取ったの
ちに同期用クロックＣＬＫに同期した信号Ｓ１０２を主
制御部１１４に送信する。さらに、主制御部１１４は、
動作の経過等を表示するための信号を表示部１１０に出
力し、洗濯終了時でブザー１１１を鳴らす。

【００３９】上述したように洗濯機１００は、メモリ１
１４ａに記憶されている洗い運転、脱水運転、停止運転
を組み合わせた一連のプログラムを実行することで洗濯
を行う。通常、洗い運転においてはモータは低速回転で
駆動し、脱水運転においてはモータは低速から高速まで
の段階的に回転数を変化させながら駆動する。図５に示
したモータ制御装置を用いることで、すべての運転にお
いて正確な速度が検出され、その検出値に基づいてモー
タに印加する電圧が制御される。これにより、モータの
誤動作がなくなり、洗濯機の静音化や振動防止を図るこ
とができる。

【００４０】次に、ロータの位置を検知してそのロータ
位置に基づいてモータに印加する電圧の位相を制御する
モータ制御装置について図８を参照して説明する。尚、
図８において図５のモータ制御装置と同一部分には同一
の符号を付し説明を省略する。モータ１にはロータリエ
ンコーダ２’が設けられている。ロータリエンコーダ
２’は、図９に示すようなロータ１回転毎にパルスが現
れるパルス信号Ｓ８を発生させる。また、接続点ａとス
テータ巻線Ｌｕの間には電流センサ８ａが、接続点ｂと
ステータ巻線Ｌｖの間には電流センサ８ｂが、接続点ｃ
とステータ巻線Ｌｗの間には電流センサ８ｃが、それぞ
れ設けられている。電流センサ８ａ〜８ｃは、それぞれ
電流値を検出し、その検出値をマイコン６に出力する。
電流センサの態様としては、例えばカレントトランスが
挙げられる。

【００４１】電流センサ８ａ〜８ｃから送られる電流値
が所定値以下であれば、マイコン６は、ロータリエンコ
ーダ２’から送られるパルス信号Ｓ８から求まるモータ
１のロータ位置に基づいて、駆動波形信号の位相をずら
すことによってモータ１に印加する電圧の位相を補正す
る。これにより、負荷変動などによりロータ位置が進み
めになったり、遅れめになった場合でも、ロータ位置と
転流タイミングを同期させることができる。

【００４２】マイコン６は電流センサ８ａ〜８ｃから送
られる電流値が所定値以下でなければ、ロータリエンコ
ーダ２’から送られるパルス信号Ｓ８のノイズレベルが
大きいと判断する。このため、パルス信号Ｓ８に基づい
てモータ１に印加する電圧の位相補正を行わず、メモリ
６１に記憶されている駆動波形信号に基づいてモータ１
に印加する電圧を求める。これにより、パルス信号Ｓ８
に含まれるノイズによって、ロータ位置が誤って検出さ
れることがなくなる。

【００４３】次に、ロータの位置を検知してそのロータ
位置に基づいてモータに印加する電圧の位相を制御する
モータ制御装置の他の構成を図１０に示す。尚、図１０
において図５のモータ制御装置と同一部分には同一の符
号を付し説明を省略する。ロータリエンコーダ２’’
は、図３に示したパルス信号Ｓ１およびＳ２と、図９に
示したパルス信号Ｓ８とを発生させる。また、接続点ａ
とステータ巻線Ｌｕの間には抵抗Ｒ３の一端が接続され
ており、抵抗Ｒ３の他端は抵抗Ｒ４を介して接地されて
いる。さらに、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続ノードの電圧
がマイコン６に入力される。これにより、マイコン６は
モータ１のＵ相に印加する電圧Ｅｕの分圧を検出するこ
とができる。同様に、接続点ｂとステータ巻線Ｌｖの間
には抵抗Ｒ５の一端が接続されており、抵抗Ｒ５の他端
は抵抗Ｒ６を介して接地されている。さらに、抵抗Ｒ５
と抵抗Ｒ６の接続ノードの電圧がマイコン６に入力され
る。これにより、マイコン６はモータ１のＶ相に印加す
る電圧Ｅｖの分圧を検出することができる。また、接続
点ｃとステータ巻線Ｌｗの間には抵抗Ｒ７の一端が接続
されており、抵抗Ｒ７の他端は抵抗Ｒ８を介して接地さ
れている。さらに、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の接続ノードの
電圧がマイコン６に入力される。これにより、マイコン
６はモータ１のＷ相に印加する電圧Ｅｗの分圧を検出す
ることができる。

【００４４】また、マイコン６は図４に示したフローチ
ャートの動作を行い、ロータ回転速度ω_nを演算する。
そして、電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの分圧とロータ回転速度
ω_nを用いてステータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れる電
流を算出する。

【００４５】マイコン６は算出した電流が所定値以下で
あれば、ロータリエンコーダ２’’から送られるパルス
信号Ｓ８から求まるモータ１のロータ位置に基づいて、
モータ１に印加する電圧の位相を補正する。これによ
り、これにより、負荷変動などによりロータ位置が進み
めになったり、遅れめになった場合でも、ロータ位置と
転流タイミングを同期させることができる。

【００４６】一方、マイコン６は算出した電流が所定値
以下でなければ、ロータリエンコーダ２’’から送られ
るパルス信号Ｓ８のノイズレベルが大きいと判断する。
このため、パルス信号Ｓ８に基づいてモータ１に印加す
る電圧の位相補正を行わず、メモリ６１に記憶されてい
る電圧波形データに基づいてモータ１に印加する電圧を
求める。これにより、パルス信号Ｓ８に含まれるノイズ
によって、ロータ位置が誤って検出されることがなくな
る。

【００４７】上述したロータの位置を検知してそのロー
タ位置に基づいてモータに印加する電圧の位相を制御す
るモータ制御装置は、インデックスパルス信号に含まれ
るノイズのレベルが大きくなることのある電気機器、例
えば洗濯機に適用することが望ましい。洗濯機の構成に
ついては図６に示すようなものである。ただし、図６中
のモータ制御装置１１５は図５に示したモータ制御装置
ではなく、図８や図１０に示したようなロータの位置を
検知してそのロータ位置に基づいてモータに印加する電
圧の位相を制御するモータ制御装置である。

【００４８】洗い運転、脱水運転、停止運転を組み合わ
せた一連のプログラムにおいて、例えば低速回転立ち上
がりの際には負荷トルクが大きくなるので、モータのス
テータ巻線に流れる電流が大きくなり、モータに印加す
る電圧の位相補正は行われない。一方、安定回転領域
や、モータのステータ巻線に流れる電流がＯＦＦである
惰性運転からモータのステータ巻線に流れる電流をＯＮ
にする運転に切り替える時には、モータのステータ巻線
に流れる電流が大きくないのでモータに印加する電圧の
位相補正が行われる。このような制御を行うことによっ
て、モータの誤動作がなくなり、洗濯機の静音化や振動
防止を図ることができる。

【００４９】尚、上述した実施形態ではＤＣブラシレス
モータを用いたが、本発明はこれに限定されることはな
く、インダクションモータ等他のブラシレスモータを用
いてもよい。また、上述した実施形態では、ロータリエ
ンコーダがロータの回転に伴ってパルス信号を発生させ
たが、パルス信号を発生させる手段はこれに限定される
ことはなく、例えば、モータ１にホールＩＣを設けその
ホールＩＣがロータの回転に伴ってパルス信号を発生す
る構成としてもよい。また、洗濯機の構造は上述した実
施形態に限定されることはなく、例えばベルト、プーリ
ー、及びギアを用いて洗濯用回転体（回転槽や攪拌体）
をドライブして制御する洗濯機や、パルセータレス構造
の洗濯機や、ドラム式洗濯機にも本発明を適用すること
ができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によると、前回演算したロータの
回転速度が所定の速度以下であれば、今回の演算におい
て位相差を有する複数相のパルス信号のエッジ毎にその
周期を測定して、そのエッジ毎の周期に基づきロータの
速度を演算し、演算したロータの回転速度が所定の速度
以下でなければ、今回の演算において速度演算を行うこ
とが可能である十分な時間である所定の周期毎に、その
所定の周期内での位相差を有する複数相のパルス信号エ
ッジを計数して、その計数したエッジ回数からロータの
速度を演算するので、ロータの回転速度が低速、高速の
いずれの場合であっても正確な速度検出を行うことがで
きる。

【００５１】また、本発明によると、速度演算手段がロ
ータの速度を演算するときの演算処理時間と、位相差を
有する複数相のパルス信号のエッジ毎の周期と、が等し
くなるときのロータの回転速度を、前回演算したロータ
の回転速度と比較する所定の速度とするので、速度演算
手段の演算処理能力に応じて所定の速度を設定すること
ができる。これにより、演算処理時間が確保できなくな
るといった不具合は生じなくなり、正確な速度検出を行
うことができる。

【００５２】また、本発明によると、信号出力手段がエ
ンコーダであるので、信号出力手段を他の構成にする場
合に比べて低コスト化を図ることができる。

【００５３】また、本発明によると、制御手段が、ロー
タの回転速度が低速、高速のいずれの場合であっても正
確な速度検出を行うことができるモータ速度検出装置に
よって検出される速度と、予め記憶している目標速度と
の差に基づいてモータに印加する電圧を制御するので、
目標速度通りにモータを駆動することができる。これに
より、速度の誤検出に起因するモータの誤動作がなくな
る。

【００５４】また、本発明によると、ロータの回転速度
が低速、高速のいずれの場合であっても正確な速度検出
を行うことができるモータ速度検出装置を備えたモータ
制御装置が洗濯機に設けられる洗濯用回転体を駆動する
ブラシレスモータを制御するので、速度の誤検出に起因
する洗濯用回転体を駆動するモータの誤動作がなくな
る。これにより、洗濯機の静音化や振動防止を図ること
ができる。

【００５５】また、本発明によると、インデックスパル
ス信号に含まれるノイズのレベルを検出するノイズ検出
手段を備えるとともに、ノイズのレベルが所定値以上の
場合に補正手段がインデックスパルス信号に基づく補正
を行わないので、インデックスパルス信号に含まれるノ
イズによってロータ位置が誤って検出されることがなく
なる。さらに、複雑な構成のフィルタを用いなくてよい
ので、低コスト化を図ることもできる。

【００５６】また、本発明によると、ノイズ検出手段が
前記ステータ巻線を流れる電流に基づいてノイズのレベ
ルを判断するので、簡単な構成でノイズ検出を行うこと
ができる。これにより、ノイズ検出手段にかかるコスト
を最小限に抑えることができる。

【００５７】また、本発明によると、ノイズのレベルが
所定値以上の場合に補正を行わないモータ制御装置が洗
濯用回転体を駆動するブラシレスモータを制御するの
で、突発的なノイズに起因するロータ位置の誤検出によ
る洗濯用回転体を駆動するモータの誤動作がなくなる。
これにより、洗濯機の静音化や振動防止を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータ速度検出装置の回路
構成を示す図である。

【図２】図１のモータ速度検出装置が備えるエッ
ジ検出器の回路構成を示す図である。

【図３】図２のエッジ検出器の入出力信号を示す
図である。

【図４】図１のモータ速度検出装置が備えるマイ
コンの動作手順を示すフローチャート図である。

【図５】本発明に係るモータ速度検出装置を備え
たモータ制御装置の回路図である。

【図６】図５のモータ制御装置を備えた洗濯機の
内部構造を示す図である。

【図７】図６の洗濯機の回路ブロック図である。

【図８】本発明に係るモータ制御装置の回路構成
を示す図である。

【図９】インデックスパルス信号を示す図であ
る。

【図１０】本発明に係るモータ制御装置の他の回
路構成を示す図である。

【符号の説明】

１モータ２、２’、２’’ ロータリエンコーダ３エッジ検出器４スイッチ手段５カウンタ６マイクロコンピュータ７タイマ８ａ〜８ｃ電流センサ６１メモリ１００洗濯機１０２回転槽１０５攪拌体１１５モータ制御装置Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗステータ巻線Ｒ１〜Ｒ８抵抗

フロントページの続きＦターム(参考） 3B155 BA03 BA04 BA23 KA33 KA36 KB08 KB11 LC13 LC30 LC32 MA01 MA06 MA07 MA08 MA09 5H550 AA20 BB08 CC05 DD08 FF07 FF08 GG03 HA07 HB07 HB16 JJ04 JJ12 JJ17 JJ18 LL07 5H560 AA10 BB04 BB11 DA07 DA17 DB07 EB01 SS06 TT02 TT11 TT15 UA02 XA04 XA12 5H611 AA01 BB01 BB07 BB08 PP05 QQ01 RR04 UA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレスモータのロータの回転に伴って
位相差を有する複数相のパルス信号を出力する信号出力
手段と、前記位相差を有する複数相のパルス信号に基づ
き前記ロータの回転速度を演算する速度演算手段と、を
備えたモータ速度検出装置において、前記速度演算手段は、前回演算したロータの回転速度が所定の速度以下であれ
ば、今回の演算において前記位相差を有する複数相のパ
ルス信号のパルスエッジ間の周期を測定して、前記パル
スエッジ間の周期に基づき前記ロータの速度を演算し、前回演算したロータの回転速度が所定の速度以下でなけ
れば、今回の演算において演算処理を行うのに十分な時
間である所定の周期内での前記位相差を有する複数相の
パルス信号のパルスエッジ回数を計数して、その計数し
たパルスエッジ回数から前記ロータの速度を演算するこ
とを特徴とするモータ速度検出装置。
【請求項２】前記速度演算手段が前記ロータの速度を演
算するときの演算処理時間と、前記位相差を有する複数
相のパルス信号のパルスエッジ間の周期とが等しくなる
ときの前記ロータの回転速度を、前記所定の速度とする
請求項１に記載のモータ速度検出装置。
【請求項３】前記信号出力手段がエンコーダである請求
項１または請求項２に記載のモータ速度検出装置。
【請求項４】ブラシレスモータと、該モータの速度を検
出する請求項１〜３のいずれかに記載のモータ速度検出
装置と、前記モータに印加する電圧を制御する制御手段
と、を備えるとともに、前記制御手段は前記モータ速度
検出装置によって検出される速度と予め記憶している目
標速度との差に基づいて前記モータに印加する電圧を制
御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータ
を請求項４に記載のモータ制御装置が制御することを特
徴とする洗濯機。
【請求項６】ブラシレスモータのロータが１回転する毎
にインデックスパルス信号を出力するインデックスパル
ス信号出力手段と、前記インデックスパルス信号に基づ
いて前記モータに印加する電圧の位相を補正する補正手
段と、を備えたモータ制御装置において、前記インデックスパルス信号に含まれるノイズのレベル
を検出するノイズレベル検出手段を備えるとともに、前
記補正手段は前記ノイズのレベルが所定値以上の場合に
前記インデックスパルス信号に基づく補正を行わないこ
とを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】前記ノイズレベル検出手段が前記モータの
ステータ巻線を流れる電流に基づいて前記ノイズのレベ
ルを判断する請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータ
を請求項６または請求項７に記載のモータ制御装置が制
御することを特徴とする洗濯機。