JP2002360970A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗濯機の脱水運転開始前における布アンバラ
ンス検知をより早く且つ正確に行う。また、センサレス
駆動方式を採用している場合でも、洗濯運転開始前の負
荷量検知を高い精度で行う。 【解決手段】 全自動洗濯機において洗い，すすぎ及び
脱水運転を行うための回転駆動力を発生させるモータ２
４に流れる電流を検出し、検出した電流Ｉｕ，Ｉｖに基
づいてモータ２４をＤＳＰ４５により制御周期１ｍ秒で
ベクトル制御することで、発生トルクが洗い，すすぎ運
転と脱水運転との夫々について最適となるように制御す
る。そして、モータ２４の発生トルクを直接反映したｑ
軸電流に基づいて回転槽１５内の布量を検出すると共
に、脱水運転時に発生する異常振動を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯運転を行うた
めに必要な諸量について検知（センシング）を行う洗濯
機に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】洗濯機の回転槽内にお
ける洗濯物の分布状態に偏りがあると、脱水運転を行う
場合に大きな振動が発生し易くなる。そのような振動が
発生した場合に運転を停止させるため、脱水運転の開始
時に洗濯物の分布状態に偏りがあるか否かを検知する
（布アンバランス検知）洗濯機がある。そして、従来の
洗濯機で布アンバランス検知を行う場合は、回転槽を、
異常な振動が発生し易いと推定される所定の回転数に維
持しようとした時に、振動の発生に伴って実際の回転数
にばらつきが生じるか否かで判断していた。

【０００３】しかしながら、実際に異常振動が発生する
回転数は、洗濯機の構造や洗濯物量や分布状態の偏り方
等によってある程度の幅を有している。そのため、従来
の検知方式では、布アンバランス検知時における所定回
転数では異常振動が発生せず回転数にばらつきが生じな
いため検出ができない場合があった。更に、異常振動が
発生しても、その振動振幅が所定値以上に大きくならな
いと実際の回転数にばらつきが生じないため、検知に時
間を要するという問題があった。

【０００４】また、洗濯機には、洗濯運転の開始時に洗
濯物の量を自動的に検知して（負荷量検知）回転槽内へ
の注水量を決定したり、洗濯時における水流の強さを調
整するものがあり、従来は、例えば運転の開始前に一定
電圧でモータを駆動して回転槽を回転させた後に空転さ
せて、その空転状態の持続時間で負荷量検知を行ってい
る。

【０００５】しかしながら、斯様な検知方式では、回転
槽を空転させる場合にモータに対する通電を停止させる
ことになる。従って、モータの通電電流に基づいて回転
数等を検出するいわゆるセンサレス駆動方式を採用して
いる場合には、空転時の回転数が検知し難くなってしま
うため、そのまま適用することには問題があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その第１の目的は、脱水運転開始前における布ア
ンバランス検知をより早く且つ正確に行うことができる
洗濯機を提供することにある。また、本発明の第２の目
的は、センサレス駆動方式を採用している場合でも、洗
濯運転開始前の負荷量検知を高い精度で行うことができ
る洗濯機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の洗濯機は、脱水運転を行うための回
転駆動力を発生させるモータと、このモータに流れる電
流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段によっ
て検出された電流に基づいて前記モータをベクトル制御
することで、当該モータの発生トルクが最適となるよう
に制御するトルク制御手段と、このトルク制御手段がベ
クトル制御を行うために検出する前記モータのｑ軸電流
に基づいて、脱水運転時に発生する回転槽の異常振動を
検出する異常振動検出手段とを備えたことを特徴とす
る。

【０００８】ベクトル制御によってモータを駆動する場
合には、トルク制御手段において目標速度指令に応じた
電流指令が生成され、その電流指令は、２次側の回転座
標系（ｄ，ｑ）で表現されるｄ軸電流成分，ｑ軸電流成
分に変換される。その時、電流検出手段によって検出さ
れたモータに実際に流れる電流についても、前記電流指
令を生成するためｄ軸電流，ｑ軸電流に変換が行われ
る。

【０００９】この場合、後者のｑ軸電流はモータの発生
トルクを直接反映した電流となっており、モータのトル
クが変動した場合、その変動はｑ軸電流の変動として直
接現れる。従って、従来の検出方式とは異なり、検出を
行うモータの回転数に幅を持たせることができると共に
回転槽内におけるアンバランスの発生態様が異なる場合
であっても異常振動の発生を確実に検出することができ
る。また、回転数ではなくトルクの変動を直接検出する
ことになるため、早期に検出を行うことができる。

【００１０】この場合、請求項２に記載したように、脱
水槽が、外箱内に防振機構を介して弾性支持される構成
である場合、異常振動検出手段を、前記脱水槽を中心と
する振動系の固有振動数に対応するモータの回転数付近
において、ｑ軸電流の上昇変化度合いを検出するように
構成すると良い。即ち、モータの回転数が上記振動系の
固有振動数付近に達していると、構造的に脱水槽の異常
振動が発生し易い。従って、その付近で異常振動を検出
すれば検出精度を向上させることができる。

【００１１】請求項３記載の洗濯機は、洗い，濯ぎ及び
脱水運転を行うための回転駆動力を発生させるモータ
と、このモータに流れる電流を検出する電流検出手段
と、この電流検出手段によって検出された電流に基づい
て前記モータをベクトル制御することで、当該モータの
発生トルクが最適となるように制御するトルク制御手段
と、前記モータが起動を開始した後、前記推定手段によ
って推定されたモータの回転数が所定値に達した状態に
おいて、前記トルク制御手段がベクトル制御を行うため
に検出する前記モータのｑ軸電流に基づいて前記モータ
の負荷量を検出する負荷量検出手段とを備えたことを特
徴とする。

【００１２】上述したように、ベクトル制御に用いられ
るｑ軸電流はモータの発生トルクを直接反映した電流で
あるから、負荷量検出手段がｑ軸電流に基づいてモータ
の負荷量（例えば、回転槽内の洗濯物の量など）を検出
することで、従来とは異なり、センサレス駆動方式を採
用した場合でも確実に検出を行うことができる。また、
回転槽を空転させる必要がないので短時間で検出を行え
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。まず、図３は、全自動洗濯機
１１の全体構成を示す縦断面図である。すなわち、全体
として矩形状をなす外箱１２内には、水受槽１３が、４
組（１組のみ図示）の防振機構１４を介して弾性支持さ
れている。この場合、防振機構１４は、上端が外箱１２
内において上方に係止された吊り棒１４ａと、その吊り
棒１４ａの他端側に取り付けられた振動減衰用のダンパ
ー１４ｂとを含んで構成されている。これらの防振機構
１４を介して水受槽１３が弾性支持されることにより、
洗濯運転時に発生する振動が外箱１２に極力伝達されな
いようにしている。

【００１４】上記水受槽１３内には、洗濯槽兼脱水槽用
の回転槽１５が配設されており、この回転槽１５の内底
部には、撹拌体（パルセータ）１６が配設されている。
上記回転槽１５は、槽本体１５ａと、この槽本体１５ａ
の内側に設けられた内筒１５ｂと、これらの上端部に設
けられたバランスリング１５ｃとから構成されている。
そして、この回転槽１５が回転されると、内部の水を回
転遠心力により揚水して槽本体１５ａの上部の脱水孔１
５ｄから水受槽１３内に放出するようになっている。

【００１５】また、回転槽１５の底部には、通水口１７
が形成されており、この通水口１７は、排水通路１７ａ
を通して排水口１８に連通されている。そして、排水口
１８には、排水弁１９を備えた排水路２０が接続されて
いる。従って、排水弁１９を閉塞した状態で回転槽１５
内に給水すると、回転槽１５内に水が貯溜され、排水弁
１９を開放すると、回転槽１５内の水は排水通路１７
ａ、排水口１８および排水路２０を通じて排出されるよ
うになっている。

【００１６】水受槽１３の底部には、補助排水口１８ａ
が形成されており、この補助排水口１８ａは、図示しな
い連結ホースを介し前記排水弁１９をバイパスして前記
排水路２０に接続され、前記回転槽１５が回転したとき
に、その上部から水受槽１３内に放出された水を排出す
るようになっている。

【００１７】また、前記水受槽１３の外底部には、機構
部ハウジング２１が取付けられており、この機構部ハウ
ジング２１には、中空の槽軸２２が回転自在に設けら
れ、この槽軸２２には、回転槽１５が連結されている。
また、槽軸２２の内部には、撹拌軸２３が回転自在に設
けられており、この撹拌軸２３の上端部には、撹拌体１
６が連結されている。そして、撹拌軸２３の下端部は、
モータとしてのアウタロータ形のブラシレスモータ２４
のロータ２４ａに連結されている。このブラシレスモー
タ２４は、洗い時には、撹拌体１６を直接正逆回転駆動
するようになっている。

【００１８】また、ブラシレスモータ２４は、脱水時に
は、図示しないクラッチにより槽軸１２と撹拌軸１３と
が連結された状態で、回転槽１５および撹拌体１６を一
方向に直接回転駆動するようになっている。従って、本
実施例では、ブラシレスモータ２４の回転速度は、洗い
時には撹拌体１６のそれと同一になり、脱水時には回転
槽１５および撹拌体１６のそれと同一になる、いわゆ
る、ダイレクトドライブ方式が採用されている。

【００１９】図１は、洗濯機１１の制御系の構成を示す
機能ブロック図である。尚、図１において、（α，β）
は、三相ブラシレスモータ２４の各相に対応する電機角
１２０度間隔の三相（ＵＶＷ）座標系を直交変換した直
交座標径を示し、（ｄ，ｑ）は、ブラシレスモータ２４
のロータ２４ａの回転に伴って回転している２次磁束の
座標系を示すものである。

【００２０】減算器２５には、目標速度指令ωref が被
減算値として、エスティメータ２６によって検出された
ブラシレスモータ２４の検出速度ωが減算値として与え
られている。目標速度指令ωref は、洗濯機１１の運転
全般を制御する制御用のマイクロコンピュータ（マイコ
ン，異常振動検出手段，負荷量検出手段）４６より出力
されるものである。そして、減算器２５の減算結果は、
速度ＰＩ制御部２７に与えられている。

【００２１】速度ＰＩ制御部２７は、目標速度指令ωre
f と検出速度ωとの差分量に基づいてＰＩ制御を行い、
ｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとを生成
して減算器２８，２９に被減算値として夫々出力する。
尚、洗いまたは濯ぎ運転時におけるｄ軸電流指令値Ｉdr
efは“０”に設定され、脱水運転時には、弱め界磁制御
を行うためｄ軸電流指令値Ｉdrefは所定値に設定され
る。減算器２８，２９には、αβ／ｄｑ変換部３０より
出力されるｑ軸電流値Ｉｑ，ｄ軸電流値Ｉｄが減算値と
して夫々与えられており、減算結果は、電流ＰＩ制御部
３１ｑ，３１ｄに夫々与えられている。

【００２２】電流ＰＩ制御部３１ｑ，３１ｄは、ｑ軸電
流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとの差分量に基
づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電
圧指令値Ｖｄを生成してｄｑ／αβ変換部３２に出力す
る。ｄｑ／αβ変換部３２には、エスティメータ２６に
よって検出されたブラシレスモータ２４における２次磁
束の回転位相角θが与えられており、その回転位相角θ
に基づいて電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを電圧指令値Ｖα，Ｖ
βに変換するようになっている。

【００２３】ｄｑ／αβ変換部３２が出力する電圧指令
値Ｖα，Ｖβは、αβ／ＵＶＷ変換部３３に与えられて
いる。αβ／ＵＶＷ変換部３３は、電圧指令値Ｖα，Ｖ
βを三相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して出力
する。電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、切換えスイッチ
３４ｕ，３４ｖ，３４ｗの一方の固定接点３４ｕａ，３
４ｖａ，３４ｗａに与えられており、他方の固定接点３
４ｕｂ，３４ｖｂ，３４ｗｂには、初期パターン出力部
３５によって出力される起動用の電圧指令値Ｖus，Ｖv
s，Ｖwsが与えられている。そして、切換えスイッチ３
４ｕ，３４ｖ，３４ｗの可動接点３４ｕｃ，３４ｖｃ，
３４ｗｃは、ＰＷＭ形成部３６の入力端子に接続されて
いる。

【００２４】ＰＷＭ形成部３６は、電圧指令値Ｖus，Ｖ
vs，Ｖwsに基づいて１６ｋＨｚの搬送波（三角波）を変
調した各相のＰＷＭ信号Ｖup(+,-) ，Ｖvp(+,-) ，Ｖwp
(+,-) をインバータ回路３７に出力するようになってい
る。ＰＷＭ信号Ｖup〜Ｖwpは、例えばモータ２４の各相
巻線２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ（図２参照）に正弦波状の
電流が通電されるように正弦波に基づいた電圧振幅に対
応するパルス幅の信号として出力される。

【００２５】インバータ回路３７は、図２に示すよう
に、６個のＩＧＢＴ３８ａ〜３８ｆを三相ブリッジ接続
して構成されており、下アーム側のＩＧＢＴ３８ｄ，３
８ｅのエミッタは、夫々電流検出用のシャント抵抗（電
流検出手段）３９ｕ，３９ｖを介してグランドに接続さ
れている。また、両者の共通接続点は、増幅・バイアス
回路４０ｕ，４０ｖを介してＡ／Ｄ変換部４１に接続さ
れている。尚、シャント抵抗３９の抵抗値は０．１Ω程
度である。

【００２６】増幅・バイアス回路４０はオペアンプなど
を含んで構成されており、シャント抵抗３９の端子電圧
を増幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収ま
るように（例えば、０〜＋５Ｖ）バイアスを与えるよう
になっている。また、増幅・バイアス回路４０ｕ，４０
ｖの出力端子は、ダイオード４２ｕ，４２ｖを介して過
電流検出部４３の入力端子に共通に接続されている。

【００２７】また、インバータ回路３７には、１００Ｖ
の交流電源４８を、ダイオードブリッジで構成される全
波整流回路４９及び直列接続された２個のコンデンサ５
０ａ，５０ｂにより倍電圧全波整流した約２８０Ｖの直
流電圧が印加されるようになっている。

【００２８】再び図１を参照して、Ａ／Ｄ変換部４１
は、増幅・バイアス回路４０ｕ，４０ｖの出力信号をＡ
／Ｄ変換した電流データＩｕ，ＩｖをＵＶＷ／αβ変換
部４４に出力する。ＵＶＷ／αβ変換部４４は、電流デ
ータＩｕ，ＩｖからＷ相の電流データＩｗを推定し、三
相の電流データＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗを（１）式に従って直
交座標系の２軸電流データＩα，Ｉβに変換する。

【数１】 そして、２軸電流データＩα，Ｉβをαβ／ｄｑ変換部
３０に出力する。

【００２９】αβ／ｄｑ変換部３０は、ベクトル制御時
にはエスティメータ２６よりモータ２４のロータ位置角
θを得ることで、（２）式に従って２軸電流データＩ
α，Ｉβを回転座標系（ｄ，ｑ）上のｄ軸電流値Ｉｄ，
ｑ軸電流値Ｉｑに変換する。

【数２】 そして、ｄ軸電流値Ｉｄ，ｑ軸電流値Ｉｑを前述したよ
うにエスティメータ２６及び減算器２８，２９に出力す
るようになっている。

【００３０】エスティメータ２６は、ｄ軸電流値Ｉｄ，
ｑ軸電流値Ｉｑに基づいてロータ２４ａ位置角θ及び回
転速度ωを推定し、各部に出力する。ここで、モータ２
４は、起動時には初期パターン出力部３５によって直流
励磁が行われてロータ２４ａの回転位置が初期化された
後、起動パターンが印加され強制転流が行われる。この
起動パターンの印加による強制転流時においては、位置
角θは推定するまでもなく明らかである。そして、αβ
／ｄｑ変換部３０は、ベクトル制御が開始される直前に
おいて初期パターン出力部３５より得られる位置角θin
itを初期値として、電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算して出力す
る。

【００３１】ベクトル制御の開始以降は、エスティメー
タ２６が起動されてロータ２４ａ位置角θ及び回転速度
ωが推定される。この場合、エスティメータ２６がαβ
／ｄｑ変換部３０に出力するロータ位置角θn とする
と、エスティメータ２６は、電流値Ｉｄ，Ｉｑに基づい
てベクトル演算により推定したロータ位置角θn-1 とそ
の一周期前に推定したロータ位置角θn-2 との相関に基
づいてロータ位置角θnを推定するようになっている。

【００３２】尚、以上の構成において、インバータ回路
３７，増幅・バイアス回路４０，ダイオード４２及び過
電流検出部４３を除く構成は、主にＤＳＰ（Digital Si
gnalProcesser，トルク制御手段）４５のソフトウエア
によって実現されている機能である。そして、その制御
周期は、１ｍ秒以下になるように設定されている。ま
た、ＤＳＰ４５にベクトル制御を開始させたり目標速度
指令ωref を与えることは、制御用マイコン４６によっ
て行われる。

【００３３】また、本実施例では、モータ２４を起動す
る場合、後述するように、ベクトル制御の開始前に従来
構成と同様のＰＩ制御を一時的に行うようになってい
る。そのため、図２１に示す構成のＰＩ制御部１，ＵＶ
Ｗ変換部３を並列に備えており、実際には、ＵＶＷ変換
部３より出力される電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗについて
も切換えスイッチ３４部分で切り替えてＰＷＭ形成部３
６に出力することができるようになっている。

【００３４】次に、本実施例の作用について図４乃至図
１１をも参照して説明する。図４は、主に制御用マイコ
ン４６による概略的な制御内容を示すフローチャートで
ある。制御用マイコン４６は、例えば洗い運転を開始さ
せる場合に前述した起動処理を行う（ステップＳ１）。
即ち、切替えスイッチ３４ｕ〜３４ｗの可動接点３４ｕ
ｃ〜３４ｗｃを固定接点３４ｕｂ〜３４ｗｂに接続して
初期パターン出力部３５により直流励磁を行わせ、ロー
タ２４ａの回転位置を初期化させてから電圧指令値Ｖus
〜Ｖwsをインバータ回路３７に与えてモータ２４を強制
転流させる（ステップＳ２）。すると、モータ２４は回
転を開始して、回転速度は徐々に上昇する。

【００３５】それから、制御用マイコン４６は、例え
ば、初期パターン出力部３５によって与えられる検知信
号によりモータ２４の回転数が２０ｒｐｍに達したと判
断すると（ステップＳ３，「ＹＥＳ」）、切替えスイッ
チ３４ｕ〜３４ｗの可動接点３４ｕｃ〜３４ｗｃを固定
接点３４ｕａ〜３４ｗａに接続するように切り替えると
共に目標速度指令ωref の出力を開始し、従来と同様の
構成による電圧制御（ＰＩ制御）を行う（ステップＳ
４）。即ち、回転速度が比較的低い領域では、ベクトル
制御を高精度で行うことが困難となるからである。

【００３６】続いて、制御用マイコン４６は、エスティ
メータ２６より与えられる回転速度ωを参照してモータ
２４の回転数が６０ｒｐｍに達したと判断すると（ステ
ップＳ５，「ＹＥＳ」）、ベクトル制御を開始させる
（ステップＳ６）。その後は、運転停止の指示があるま
で運転を継続する（ステップＳ７）。

【００３７】以下、ステップＳ６以降におけるベクトル
制御について処理の流れを説明する。ＰＷＭ形成部３６
は、内部のアップダウンカウンタ（図示せず）のカウン
タ出力によって１６ｋＨｚのＰＷＭ搬送波を生成してお
り、そのカウンタ値が“０”，即ち三角波の谷に達した
時点で変換タイミング信号をＡ／Ｄ変換部４３に出力す
るようになっている（図５参照）。

【００３８】図５に示すように、ＰＷＭ形成部３６は、
αβ／ＵＶＷ変換部３３が出力する電圧指令値Ｖｕ〜Ｖ
ｗとＰＷＭ搬送波とのレベルを比較して、後者のレベル
が前者を上回っている期間に上アーム側のＩＧＢＴ３８
ａ〜３８ｃがオンするようにＰＷＭ信号Ｖup〜Ｖwpを出
力する。そして、下アーム側のＩＧＢＴ３８ｄ〜３８ｆ
は、上アーム側のＩＧＢＴ３８ａ〜３８ｃがオフしてい
る期間にデッドタイムを挟んでオンされるようになって
いる。

【００３９】また、図６には、モータ２４の相電流の反
転ＩMINVとシャント抵抗３９に流れる電流ＩSR及び相電
圧との関係を示す波形図である。即ち、電流ＩSRが流れ
る期間は、下アーム側のＩＧＢＴ３８がオンして相電圧
が０Ｖを示す場合である。従って、三角波の谷は、下ア
ーム側のＩＧＢＴ３８ｄ〜３８ｆがオンしている期間の
中間位相を示すことになる。つまり、Ａ／Ｄ変換部４３
が、ＰＷＭ形成部３６内部のカウンタ値“０”の時点で
Ａ／Ｄ変換を行うようにすれば、インバータ回路３７の
下アーム側に流れる相電流を確実にサンプリングするこ
とができる。

【００４０】Ａ／Ｄ変換部４３によりＡ／Ｄ変換された
電流値Ｉｕ，Ｉｖは、推定された電流値Ｉｗと共にＵＶ
Ｗ／αβ変換部４４，αβ／ｄｑ変換部３０を介すこと
で２軸電流データＩα，Ｉβ，→Ｉｄ，Ｉｑに変換さ
れ、エスティメータ２６及び減算器２８，２９に出力さ
れ、エスティメータ２６によって位置角θ及び回転速度
ωが推定される。尚、電流Ｉｑは、モータ２４の２次磁
束の方向に対して垂直となる方向に流れる電流であり、
トルクの発生に寄与する電流成分である。一方、電流Ｉ
ｄは、２次磁束の方向に対して水平となる方向に流れる
電流であり、トルクの発生には寄与しない電流成分であ
る。

【００４１】そして、速度ＰＩ制御部２７は、制御用マ
イコン４６より与えられる目標速度指令ωref と検出速
度ωとの差分量に基づいてｑ軸，ｄ軸電流指令値Ｉqre
f，Ｉdrefを出力し、電流ＰＩ制御部３１ｑ，３１ｄ
は、指令値Ｉqref，Ｉdrefと検出された電流値Ｉｑ，Ｉ
ｄとの差分に基づいて電圧指令値Ｖｑ，Ｖｄを出力す
る。電圧指令値Ｖｑ，Ｖｄは、ｄｑ／αβ変換部３２，
αβ／ＵＶＷ変換部３３を介して電圧指令値Ｖｕ，Ｖ
ｖ，Ｖｗに変換されてＰＷＭ形成部３６に出力され、Ｐ
ＷＭ形成部３６がインバータ回路３７にＰＷＭ信号Ｖup
〜Ｖwpを出力する。すると、モータ２４の各相巻線２４
ｕ〜２４ｗに通電が行われる。

【００４２】ここで、図７は、回転槽１５を２５０ｒｐ
ｍで回転させた場合に回転速度が変動する状態を示すも
のであり、（ａ）は本実施例の構成による場合、（ｂ）
は従来構成による場合を示す。円の直径方向は回転速度
の大きさ（２５０ｒｐｍを注として±３ｒｐｍ）を表
し、周方向は回転槽１５の回転位置を表している。尚、
（洗濯物＋水分）に相当する負荷として１６ｋｇのウエ
イトを回転槽１５内に配置している。また、回転槽１５
の上端部，下端部には、夫々４００ｇ，３００ｇの流体
バランサを配置している。

【００４３】図７（ｂ）に示す従来構成の場合は、回転
変動に回転角と連動した周期性を有しており、特定の回
転位置について大きく偏るように回転変動が発生してい
る（最大変動差は６ｒｐｍ程度）。これに対して、図７
（ａ）に示す本実施例の構成による場合、回転速度は回
転位置の全般に渡って略２５０ｒｐｍとなっている（最
大変動差は１ｒｐｍ程度）。即ち、本実施例の構成によ
り回転変動が効果的に抑制されていることが明らかであ
る。

【００４４】図８は、洗い工程を開始した場合に、制御
用マイコン４６がステップＳ６のベクトル制御を開始し
た後に行う布量検知の処理内容を示すフローチャートで
ある。制御用マイコン４６は、先ず、モータ２４（撹拌
体１６）を１００ｒｐｍで３秒間回転させて（ステップ
Ａ１）、その間に適当な間隔（例えば、８ｋＨｚ）でｑ
軸電流のサンプリングを行う（ステップＡ２）。そし
て、ステップＡ２でサンプリングしたｑ軸電流について
３秒間の平均値を計算し（ステップＡ３）、その平均値
に基づいて布量判定を行う（ステップＡ４）。

【００４５】ここで、図９は、本発明の発明者らが測定
したｑ軸電流と布量との関係を示す図である。布量判定
は、以下の表１をＲＯＭテーブルとして保持しておき、
そのテーブルを参照することで行う。

【表１】 例えば、平均電流値が２．５Ａであれば布量を５ｋｇと
判定し、その布量に応じて給水量や洗剤投入量などを設
定する。布量を判定した後は通常の洗い工程を実行す
る。尚、洗い工程及びすすぎ工程では、ｄ軸電流指令値
は“０”に設定される。

【００４６】また、図１０は、脱水工程を開始した場合
に、制御用マイコン４６がベクトル制御を開始した後に
行う異常振動検知の処理内容を示すフローチャートであ
る。制御用マイコン４６は、先ず、モータ２４（回転槽
１５）の回転数が１８０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍの範囲内
に達するまで待機し（ステップＢ１）、前記範囲内に達
すると（「ＹＥＳ」）その時点でのｑ軸電流が３００ｍ
Ａ以上あるか否かを判断する（ステップＢ２）。

【００４７】ここで、図１１は、本発明の発明者らが測
定した脱水運転時におけるｑ軸電流と回転槽１５の回転
数との関係を示し、回転槽１５にアンバランス用のウエ
イト（５００ｇ）を配置した場合と、そのウエイトを配
置しない場合とを比較したものである。この図におい
て、凡そ１８０ｒｐｍ〜４００ｒｐｍの回転数範囲では
“ウエイトなし”の場合のｑ軸電流は２００ｍＡ程度で
ある。これに対して、“ウエイトあり”でアンバランス
状態にある場合は、同じ回転数範囲におけるｑ軸電流は
増加する傾向にあり、最大で２倍以上となっている。

【００４８】即ち、上記の回転数範囲は、回転槽１５
が、外箱１２内に防振機構１４を介して弾性支持される
構成であり、その回転槽１５を中心とする振動系の共振
周波数（３Ｈｚ〜５Ｈｚ）に対応しており、異常振動が
現れやすい回転数範囲となっている。

【００４９】従って、ステップＢ２では、ｑ軸電流３０
０ｍＡをしきい値として、３００ｍＡ未満の場合は
（「ＮＯ」）アンバランスなしと判断し、脱水運転の最
高回転数を８９０ｒｐｍに設定する（ステップＢ３）。
一方、ステップＢ２において、ｑ軸電流が３００ｍＡ以
上の場合は（「ＹＥＳ」）アンバランスありと判断する
がが、更にｑ軸電流が３５０ｍＡ以上であるか否かを判
断し（ステップＢ４）、３５０ｍＡ未満の場合は（「Ｎ
Ｏ」）脱水運転の最高回転数を８００ｒｐｍに制限する
（ステップＢ５）。

【００５０】そして、ステップＢ４においてｑ軸電流が
３５０ｍＡ以上である場合は（「ＹＥＳ」）アンバラン
スが極めて大きいと判断し、脱水運転を停止させる（ス
テップＢ６）。この場合は、例えば回転槽１５内に再度
注水を行うなどしてバランス補正を行った後、脱水運転
を再試行する。尚、脱水工程では、モータ２４に弱め界
磁制御を行うためにｄ軸電流指令値は“０”でない所定
値に設定される。

【００５１】以上のように本実施例によれば、全自動洗
濯機１１において洗い，すすぎ及び脱水運転を行うため
の回転駆動力を発生させるモータ２４に流れる電流を検
出し、検出した電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいてモータ２４を
ＤＳＰ４５により制御周期１ｍ秒でベクトル制御するこ
とで、発生トルクが洗い，すすぎ運転と脱水運転との夫
々について最適となるように制御する構成とした。

【００５２】即ち、ベクトル制御によりｑ軸電流に比例
させてモータ２４のトルクを直接制御することができる
ので、従来の制御方式よりも応答性を高めて運転時に発
生しようとする周期の短い振動成分を効果的に抑制で
き、騒音や振動を効果的に低減することが可能となる。
従って、洗濯機１１の外箱を小形に構成することがで
き、また、モータ２４の無駄な駆動力を減らすことによ
って省エネルギ効果を得ることもでき、洗浄力を向上さ
せることが可能である。

【００５３】そして、センサレス駆動方式を採用した場
合でも、モータ２４の発生トルクを直接反映したｑ軸電
流に基づいて回転槽１５内の布量を精度良く検出するこ
とができ、従来とは異なり、回転槽１５を空転させる必
要がないので、短時間で検出を行うことができる。

【００５４】また、ｑ軸電流に基づいて脱水運転時に発
生する異常振動を検出するので、従来の方式とは異な
り、検出を行うモータ２４の回転数に幅を持たせること
ができると共に回転槽１５内におけるアンバランスの発
生態様が異なる場合であっても異常振動を確実に検出す
ることができる。また、回転数ではなくトルクの変動を
直接検出することになるためより早期に検出を行うこと
ができ、アンバランスによる異常振動の振幅が大きくな
る前に運転を停止したり回転数を低下させるなどの対処
を行うことが可能となる。

【００５５】この場合、回転槽１５が、外箱１２内に防
振機構１４を介して弾性支持される構成であることから
定まる振動系の共振周波数を含む回転数範囲で異常振動
を検出するので、振動の発生を容易に検出することがで
き、検出精度を向上させることが可能となる。

【００５６】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。布量検知は所定量の注水を行った後
に行っても良く、前記注水の前後に夫々行った結果から
洗剤投入量や給水量を補正したり、後者の結果から洗い
時間，すすぎ時間を決定するようにしても良い。判定に
用いるモータの回転数やｑ軸電流の値は、個別の設計に
応じて最適となるように変更して実施すれば良い。洗い
工程における布量検知と、脱水工程における異常振動検
知との何れか一方だけを行うようにしても良い。

【００５７】ｑ軸電流に基づいて布量を検知する以外
に、以下の検知を行う場合に適用することも考えられ
る。 ・布質検知：洗濯物の布質を検知して洗濯コースを自動
設定する。 ・スプラッシュ検知：回転槽１５内の水量が少ない場合
に水はねが発生することを防止する。 ・ほぐし検知：回転槽１５内の布のほぐれ度合いを検知
して、脱水時にアンバランスが発生することを防止す
る。 ・腰振り検知：回転槽１５が上下方向に共振して大きな
異常音や洗濯機１１本体が移動することを防止する。 ・泡検知：脱水時に発生する泡の量を検知して、脱水動
作を妨げることを防止する。

【００５８】

【発明の効果】本発明の洗濯機によれば、トルク制御手
段がベクトル制御によってモータを駆動するために検出
されるモータの発生トルクを直接反映したｑ軸電流を参
照して、脱水運転時に発生する回転変動、即ち異常振動
を検出するので、従来の検出方式とは異なり、検出を行
うモータの回転数に幅を持たせることができると共に回
転槽内におけるアンバランスの発生態様が異なる場合で
あっても異常振動を確実に検出することができる。ま
た、回転数ではなくトルクの変動を直接検出することに
なるため、より早期に検出を行うことができる。

【００５９】また、本発明の洗濯機によれば、センサレ
ス駆動方式を採用した場合でも、負荷量検出手段がｑ軸
電流に基づいてモータの負荷量、例えば、回転槽内の洗
濯物の量などを検出するので、従来とは異なり、回転槽
を空転させる必要がなく短時間で検出を行うことができ
る。そして、センサレス駆動方式を採用した場合でも負
荷量を精度良く検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であり、全自動洗濯機の制御
系の構成を示す機能ブロック図

【図２】インバータ回路を中心とする詳細な電気的構成
を示す図

【図３】全自動洗濯機の全体構成を示す縦断面図

【図４】主に制御用マイコンによる概略的な制御内容を
示すフローチャート

【図５】ＰＷＭ搬送波と上アーム側，下アーム側のゲー
ト信号の波形を示す図

【図６】モータの相電流の反転ＩMINVとシャント抵抗に
流れる電流ＩSR及び相電圧との関係を示す波形図

【図７】回転槽を２５０ｒｐｍで回転させた場合に回転
速度が変動する状態を示すものであり、（ａ）は本実施
例の構成による場合、（ｂ）は従来構成による場合を示
す図

【図８】洗い工程を開始した場合、制御用マイコンがベ
クトル制御開始後に行う布量検知の処理内容を示すフロ
ーチャート

【図９】本発明の発明者らが測定したｑ軸電流と布量と
の関係を示す図

【図１０】脱水工程を開始した場合、制御用マイコンが
ベクトル制御開始後に行う異常振動検知の処理内容を示
すフローチャート

【図１１】本発明の発明者らが測定した脱水運転時にお
けるｑ軸電流と回転槽の回転数との関係を示す図

【符号の説明】

１１は全自動洗濯機、１４は防振機構、１５は回転槽
（脱水槽）、２４はブラシレスモータ、３７はインバー
タ回路、３９ｕ，３９ｖは抵抗（電流検出手段）、４５
はＤＳＰ（トルク制御手段）、４６は制御用マイコン
（異常振動検出手段，負荷量検出手段）を示す。

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 道明 愛知県瀬戸市穴田町991番地 株式会社東 芝愛知工場内 (72)発明者 牧野 嘉幸 大阪府茨木市太田東芝町１番６号 株式会 社オーイーシー内 Ｆターム(参考） 3B155 AA06 AA10 BA04 CA06 CB06 KA02 KB08 LB26 MA01 MA05 MA06 MA08 MA09 5H560 AA10 BB04 DA12 DB12 DC07 EB01 GG04 JJ19 RR10 SS07 SS10 TT15 UA06 XA02 XA12 XA13 5H576 AA12 BB04 BB10 DD02 DD07 DD08 EE01 EE11 GG04 HA04 HB01 JJ03 JJ04 JJ16 JJ24 KK05 LL14 LL22 LL28 LL39 LL41 LL51 LL54

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱水運転を行うための回転駆動力を発生
   させるモータと、 このモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段によって検出された電流に基づいて前
   記モータをベクトル制御することで、当該モータの発生
   トルクが最適となるように制御するトルク制御手段と、 このトルク制御手段がベクトル制御を行うために検出す
   る前記モータのｑ軸電流に基づいて、脱水運転時に発生
   する回転槽の異常振動を検出する異常振動検出手段とを
   備えたことを特徴とする洗濯機。
2. 【請求項２】 脱水槽は、外箱内に防振機構を介して弾
   性支持されており、 異常振動検出手段は、前記脱水槽を中心とする振動系の
   固有振動数に対応するモータの回転数付近において、ｑ
   軸電流の上昇変化度合いを検出することを特徴とする請
   求項１記載の洗濯機。
3. 【請求項３】 洗い，濯ぎ及び脱水運転を行うための回
   転駆動力を発生させるモータと、 このモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段によって検出された電流に基づいて前
   記モータをベクトル制御することで、当該モータの発生
   トルクが最適となるように制御するトルク制御手段と、 前記モータが起動を開始した後、前記推定手段によって
   推定されたモータの回転数が所定値に達した状態におい
   て、前記トルク制御手段がベクトル制御を行うために検
   出する前記モータのｑ軸電流に基づいて前記モータの負
   荷量を検出する負荷量検出手段とを備えたことを特徴と
   する洗濯機。