JP2003289690A - ブラシレスモータの回転数制御方法及びこれを用いた洗濯機 - Google Patents

ブラシレスモータの回転数制御方法及びこれを用いた洗濯機

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ブラシレスモータの回転数制御方法は、３相
巻線を有する固定子に永久磁石回転子を配置すると共に
３個のホールＩＣにより位置センサ信号に基づいてマイ
コンを含む駆動制御回路でＰＷＭ信号を形成し、このＰ
ＷＭ信号によりインバータ回路を制御して３相巻線の通
電制御で永久磁石回転子を回転駆動するブラシレスモー
タにおいて、位置センサ信号に基づくパルス間隔から回
転数を算出し、この回転数に基づく負荷量に応じてモー
タへの供給電圧と位相を制御してモータにブレーキ力を
付与する。 【効果】 簡易な方法で回生電力が発生しないブレーキ
をかけることが可能となり、安価にモータの回転数を制
御できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はブラシレスモータの回
転数制御方法及びこれを用いた洗濯機に関し、特にたと
えばブラシレスモータにブレーキをかけて回転数を制御
するブラシレスモータの回転数制御方法及びそれを用い
た洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、外槽内に回転可能に配置した洗
濯槽兼脱水槽及びこの槽内の底部に回転可能に設置した
攪拌翼（パルセーター）をブラシレスモータで回転駆動
させる全自動洗濯機においてこのモータの回転速度を急
減速させる場合、あるいは外槽内に水平に設置した洗濯
ドラムをモータで回転駆動させるドラム式洗濯機におい
てモータの回転速度を急減速させる場合には、従来は大
きなブレーキには回生ブレーキが使われており、回転エ
ネルギーを消費する外部抵抗が必要であった。このた
め、洗濯機が高価になるなどの問題があった。また、電
源側に高電圧が生じるなどのために電気回路の耐圧を高
めることが必要となり、水を使用する洗濯機においては
信頼性の点で問題となる。
【０００３】例えば、特開平１１−２７５８８９号公報
［Ｈ０２Ｐ ６／２４］には、ブラシレスモータを用い
た洗濯機の駆動制御装置が開示されている。
【０００４】この駆動制御装置においては、ブレーキ用
通電信号に基づいてブラシレスモータの巻線を通電制御
するものである。この場合、誘起電圧に対して逆位相の
巻線電流が発生し、制動力が生じてモータは回生制動の
状態となる。ここで、回生電力が過大となってしまう
と、直流電源側の電気部品が破損するおそれがある。そ
のため、電圧検出回路を備えこの検出回路により回生電
力が過大となったか否かを判定し、その出力結果に基づ
いてブレーキ用の通電信号の位相指令または電圧指令を
調整するので、回生電力が調整可能となる。その結果、
直流電源側の電気部品の破損を防止しつつモータに回生
ブレーキをかけることができる。
【０００５】また、特開２００１−４６７７号公報［Ｄ
０６Ｆ ３３／０２］に開示される電気洗濯機において
は、脱水運転で洗濯槽兼脱水槽を高速回転させた後のブ
レーキ制御を行う減速運転の場合、ブラシレスモータの
巻線抵抗で回転エネルギーを消費するもので、モータの
電流を測定し、若しくは直接測定できない場合測定され
た電流からモータ電流を推定し、あるいは測定した電流
値をモータ電流値として電圧を制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブラシ
レスモータの回転数を制御するブレーキ運転あるいは急
減速運転において、前者の従来例の回生ブレーキでは電
圧検出を行う電圧検出回路を必要とし、また後者の従来
例では電圧位相を制御するために電流検出を行う電流検
出回路を必要とする。従って、上述の何れの従来例にお
いても電圧や電流を検出するための検出回路が必要で、
その回路構成も複雑となりそれに伴いコスト高になると
いう問題がある。
【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、簡
単な構成で確実にモータのブレーキ運転や急減速運転を
行うことができる、ブラシレスモータの回転数制御方法
およびこれを用いた洗濯機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、複数相の
巻線を有する固定子、永久磁石回転子、この回転子の回
転位置を検出して位置センサ信号を出力する位置セン
サ、この位置センサからの位置センサ信号に基づいて通
電信号を形成する通電信号形成手段、および通電信号形
成手段からの通電信号に基づいて複数相の巻線に通電す
る制御手段を備えるブラシレスモータの制御方法におい
て、通電信号形成手段は負荷量検出手段を備えかつモー
タのブレーキ運転においては、負荷量検出手段で検出さ
れた負荷量に基づいてモータへの供給電圧と位相を決定
することを特徴とする、ブラシレスモータの回転数制御
方法である。
【０００９】また、第２の発明は、外槽に配設した洗濯
槽兼脱水槽内の底部に攪拌体を設け、ブラシレスモータ
により脱水槽および攪拌体を一体的にまたは攪拌体を単
独で回転駆動する全自動洗濯機において、ブラシレスモ
ータは、複数相の巻線を有する固定子、永久磁石回転
子、回転子の回転位置を検出して位置センサ信号を出力
する位置センサ、位置センサからの位置センサ信号に基
づいて通電信号を形成する通電信号形成手段、および通
電信号形成手段からの通電信号に基づいて複数相の巻線
に通電する制御手段を備え、通電信号形成手段は負荷量
検出手段を備えかつモータのブレーキ運転においては、
負荷量検出手段で検出された負荷量に基づいてモータへ
の供給電圧と位相を制御することを特徴とする、全自動
洗濯機である。
【００１０】さらに、第３の発明は、機枠体に弾性的に
支持された外槽内に回転自在に支持される洗濯ドラムを
設置し、この洗濯ドラムをブラシレスモータにより回転
駆動するドラム式洗濯機において、ブラシレスモータ
は、複数相の巻線を有する固定子、永久磁石回転子、回
転子の回転位置を検出して位置センサ信号を出力する位
置センサ、位置センサからの位置センサ信号に基づいて
通電信号を形成する通電信号形成手段、および通電信号
形成手段からの通電信号に基づいて複数相の巻線に通電
する制御手段を備え、通電信号形成手段は負荷量検出手
段を備えかつモータのブレーキ運転においては、負荷量
検出手段で検出された負荷量に基づいてモータへの供給
電圧と位相を制御することを特徴とする、ドラム式洗濯
機である。
【００１１】
【作用】ブラシレスモータを制御する通電信号形成手段
には予め負荷量検出手段が設けられているので、この検
出手段で検出された負荷量に基づいてモータへの供給電
圧と位相を自動的に決定し、モータにブレーキ力を付与
できる。
【００１２】また、全自動洗濯機やドラム式洗濯機にお
いて、脱水終了時や脱水開始前にモータの回転数を制御
するブレーキ運転を行うことで安全性の確保やカウンタ
バランサによる偏心荷重を解消できる。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、負荷量に基づき、回
生電力が発生しないブレーキをかけることが可能とな
る。そして、回生電力が発生しないことにより、外部抵
抗で回生エネルギーを消費する必要がなくコストも低減
する。また、この発明を、例えば、全自動洗濯機やカウ
ンタバランサを有するドラム式洗濯機に適用すると、構
成が簡単で性能のよい洗濯機が実現できる。
【００１４】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して以下に行う実施例の詳
細な説明により一層明らかとなろう。
【００１５】
【実施例】図１はこの発明を適用されるブラシレスモー
タ１０の概略構成を示す図解図であり、図２はこのブラ
シレスモータを利用した全自動洗濯機の駆動制御装置の
概略回路ブロック図である。
【００１６】図１において、このブラシレスモータ１０
は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相巻線１２ｕ、１２ｖ、
１２ｗを有する円筒状の固定子１４と、この固定子１４
の中央部に形成された空間に配置される永久磁石回転子
１６と、この回転子１６の回転軸を中心とする円周上に
１２０度の位相差で配置される後述の位置センサとして
機能する３個のホールＩＣ１８ｕ、１８ｖ、１８ｗとを
含む。
【００１７】また、図２に示すように、このブラシレス
モータ１０を回転駆動する駆動制御装置２０は、商用交
流電源２２、この交流電源２２を直流に整流する直流電
源回路２４、定電圧回路２６、直流電源回路２４から供
給される直流をパルス状の交流に変換する３相インバー
タ回路２８およびこのインバータ回路２８を制御する駆
動制御回路３０を含む。
【００１８】直流電源回路２４は、リアクトル２４ａ、
全波整流回路２４ｂ、平滑コンデンサ２４ｃ、２４ｃを
有して構成される。また、インバータ回路２８は、例え
ばＩＧＢＴからなる６個のスイッチング素子Ｓａ〜Ｓｆ
を３相ブリッジ接続しかつ各スイッチング素子Ｓａ〜Ｓ
ｆに逆並列にダイオードＤａ〜Ｄｆをそれぞれ接続して
構成している。各スイッチング素子Ｓａ〜Ｓｆの制御端
子（ゲート端子）はマイクロコンピュータ（マイコン）
を含んで構成される駆動制御回路３０に接続されてい
る。
【００１９】インバータ回路２８の出力側にはブラシレ
スモータ１０の３相巻線１２ｕ、１２ｖ、１２ｗが接続
されると共に、このモータ１０の回転位置を検出する３
個のホールＩＣ１８ｕ、１８ｖ、１８ｗからの位置セン
サ信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗは駆動制御回路３０に入力され
る。また、駆動制御回路３０には洗濯槽の水位を検出す
る水位センサ３２、洗濯槽の蓋の開閉を検出する蓋セン
サ３４、各種の操作スイッチ３６、および交流電源２２
の電圧に基づいて停電を検出する停電検出回路４２から
の各検出信号がそれぞれ入力されると共に、洗濯槽に設
けた排水弁３８および給水弁４０には駆動制御回路３０
から駆動制御信号が与えられる。
【００２０】そして、ブラシレスモータ１０の回転位置
を検出する３個のホールＩＣ１８ｕ、１８ｖ、１８ｗか
らの位置センサ信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに基づいて駆動制
御回路３０のマイコンでブラシレスモータ１０の回転数
（回転速度）に基づく負荷量からこの負荷量に応じた電
圧指令および位相指令をそれぞれ演算し、この演算結果
に基づいてインバータ回路２８の各スイッチング素子Ｓ
ａ〜Ｓｆの制御端子にＰＷＭ信号（通電信号：スイッチ
信号）が付与されてモータ１０の回転数を制御する。
【００２１】このブラシレスモータ１０を用いた全自動
洗濯機の場合、図示しないが洗濯時には攪拌体（パルセ
ーター）をこのモータ１０でダイレクトに回転駆動する
ものであり、また、脱水時には図示しないクラッチ機構
により攪拌体と洗濯槽兼脱水槽（回転槽）とを一体的に
連結することによりダイレクトに回転駆動する。
【００２２】上述の構成において、マイコンを含む駆動
制御回路３０は洗濯運転の制御全般とモータ１０の駆動
制御の両機能を有しており、そのための制御プログラム
およびこの制御プログラムを実行するのに必要なデータ
を内部に設けられたＲＯＭに記憶している。また、この
マイコンの内部には、作業領域としてＲＡＭが設けられ
ている。そして、マイコンは通電信号形成部、回転速度
検出部および負荷量検出部としての各機能を備える構成
となっている。
【００２３】ところで、モータ１０を減速するには、誘
起電圧に基づく電力を消費することが必要である。この
ためインバータ回路２８からモータ１０に供給される電
圧Ｖｉとその位相ψを制御し、電圧Ｖｉのｑ軸成分Ｖｑ
が誘起電圧に近い電圧で逆位相になる状態にすればよ
い。ここで電圧Ｖｉは、モータの回転速度ω＊（回転数
Ｎに相当）およびこれに基づく誘起電圧から推定できる
ので、これを基に予め電圧Ｖｉの値を定めておき、減速
運転（ブレーキ運転）でこの予め定めた電圧Ｖｉをモー
タ１０に供給する。 すなわち、この電圧Ｖｉは、イン
バータ回路２８によるＰＷＭ制御に基づきモータ１０に
供給される電圧である。
【００２４】特に、脱水運転時において、ブレーキ（急
減速）必要時には回転数Ｎに基づく負荷量Ｍに相当する
電圧指令および位相指令に基づく通電信号によりモータ
１０を通電制御（インバータ制御）する。つまり、モー
タ１０の誘起電圧に対して逆位相の巻線電流が発生し、
ブレーキ電圧が生じてモータ１０は制動状態（急減速運
転またはブレーキ運転）となる。
【００２５】すなわち、モータに付与されるブレーキ電
圧Ｖは次式で表わすことができる。
【００２６】
【数１】Ｖ＝Ｋ＊ω＊ｓｉｎ（θ―ψｏ） ただし、Ｋ＊は係数、ω＊は回転速度、θは位相であ
る。
【００２７】そして、ブレーキの大きさ（負荷量または
慣性モーメント）に応じて位相ψと電圧値算出の係数Ｋ
は一義的に決まるのでこれをマイコンのＲＯＭにテーブ
ルとして持っておくと、回転数ωに基づいてモータに電
圧値を印加する。
【００２８】また、係数Ｋの大きさによりブレーキの大
きさを変えることができ、Ｋ＝０で短絡ブレーキと同じ
になる。軽いブレーキに使用する短絡ブレーキとの関係
も明確で、切り換えが容易である。
【００２９】数１のブレーキ電圧Ｖのベクトル図および
短絡ブレーキのベクトル図がそれぞれ図１２、１３に示
されている。この電圧Ｖは、ベクトル図より分かる通
り、誘起電圧（ωΦ）と、モータ電流Ｉによるモータの
抵抗成分Ｒの電圧ベクトルＲＩと、モータのリアタンス
成分Ｌによる電圧ベクトルωＬＩのベクトル和の関係と
なる。
【００３０】また、ブレーキ電圧Ｖの３相巻線毎の成分
電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗはそれぞれ以下の数式で表わ
すことができる。
【００３１】
【数２】Ｖｕ＝Ｋ＊ω＊ｓｉｎ（θ―ψ）
【００３２】
【数３】Ｖｖ＝Ｋ＊ω＊ｓｉｎ（θ―ψ＋１２０°）
【００３３】
【数４】Ｖｗ＝Ｋ＊ω＊ｓｉｎ（θ―ψ＋２４０°） そして、インバータ回路２８からモータ１０へ供給され
る電圧のベクトルＶｉと電流のベクトルＩとすると、モ
ータ１０の抵抗成分Ｒによる電圧ＲＩが９０°以下のと
き、回生はない。何故ならば、電流ベクトルＩにＶｉの
成分が及ばない。９０°以上のとき回生する。このた
め、すべての負荷量において、Ｖｉ、Ｉが９０°以下に
なるような位相ψ、係数Ｋを予め設定しておけばよい。
【００３４】このことが、図１０の表に示されている。
【００３５】この図１０により、上記数２、数３及び数
４は以下のように表わすことができる。
【００３６】
【数５】Ｖｕ＝Ｋｎ＊ω＊ｓｉｎ（θ―ψｎ）
【００３７】
【数６】 Ｖｖ＝Ｋｎ＊ω＊ｓｉｎ（θ―ψｎ＋１２０°）
【００３８】
【数７】 Ｖｗ＝Ｋｎ＊ω＊ｓｉｎ（θ―ψｎ＋２４０°） また、モータの負荷小、負荷中、負荷大のベクトル図
が、図１４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示され
ている。
【００３９】これらのことから、この発明においては、
モータ１０の負荷量Ｍと回転数ωにより回生しないブレ
ーキに必要な電圧指令と位相指令は事前に用意可能であ
り、負荷量（慣性モーメントあるいはブレーキ力）検出
装置を備え、この負荷量に応じて電圧指令および位相指
令を決定するものである。
【００４０】なお、次のような種々の変形は可能であ
る。
【００４１】電圧指令：回転数に比例（Ｋ＊ω）、位
相指令：一定（ψ） 電圧指令：回転数に応じたテーブル参照（図１５） 電圧指令：時間に応じて減衰する値（ブレーキで減速
するので、時間と回転数の関係があるので同様の効果が
ある。図１６） また、位相については以下の変形例が可能である。
【００４２】回転数に応じたテーブル値参照（図１
７） 時間に応じた値（図１８） さらに、負荷量ごとにテーブルを持つか換算式、換算テ
ーブルで計算できる（図１９、２０）。
【００４３】ここで、図３に示すフローチャートに基づ
いて全自動洗濯機の基本的な洗濯・脱水運転における駆
動制御回路３０による処理動作を説明する。なお、負荷
量検出の動作フローチャートについては後で説明する。
【００４４】先ず、ステップＳ１で洗濯物の負荷量を検
出する。この検出結果は、洗濯水の給水量および洗濯時
間および脱水時間等の条件を設定するのに利用される。
つぎに、ステップＳ３では負荷量に見合う水位を設定し
て洗濯水を洗濯槽に自動給水し、ステップＳ５およびス
テップＳ７でそれぞれ設定された時間および洗濯条件等
に従い洗濯運転とすすぎ運転を実行する。
【００４５】その後、ステップＳ９に進みここで負荷量
に応じた所定時間の脱水運転を実行して一連の洗濯→す
すぎ→脱水の各工程を終了する。
【００４６】次に脱水工程および負荷量検出の動作フロ
ーを図４と図５に基づいて説明する。
【００４７】図４において、先ず、ステップＳ１１で駆
動制御回路３０からの駆動指令信号に基づいて排水弁３
８を開放して回転槽（洗濯槽兼脱水槽）の水を排水す
る。つぎに、ステップＳ１３でモータ１０に所定ブレー
キをかけて回転数の低下に基づいて後述の方法で負荷量
を検出する。この場合、洗濯運転前にモータ１０の惰性
回転に基づいて検出された負荷量を用いてもよいが、脱
水前に改めて検出した方がより精度の高い負荷量を検出
できる。このステップＳ１３で検出された負荷量に基づ
いてステップＳ１５で所定時間の脱水運転を開始する。
【００４８】そして、ステップＳ１７で脱水運転を終了
したか否かを判定し、その結果、“ＹＥＳ”であればス
テップＳ２３でモータ１０にステップＳ１３で既に検出
されている負荷量に基づく電圧指令と位相指令を３相巻
線１２ｕ、１２ｖ、１２ｗに印加してモータ１０にブレ
ーキをかけて急速に回転を停止させる。もし、ステップ
Ｓ１７で判定結果が“ＮＯ”であれば、ステップＳ１９
に進み停電か否かを判定し、その結果が“ＹＥＳ”で停
電の場合はステップＳ２３に進み、ここでモータ１０に
ブレーキをかけて回転を停止させる。さらに、ステップ
Ｓ１９の判定結果が“ＮＯ”で停電でなければステップ
Ｓ２１で回転槽（脱水槽）の蓋スイッチ３４がオンで蓋
が開放していればステップＳ２３でブレーキをかけてモ
ータ１０の回転を停止させる。もし、ステップＳ２１で
蓋スイッチ３４がオフで脱水槽の蓋が閉じていれば、ス
テップＳ１５に戻り脱水運転を継続することになる。
【００４９】そして、図２１、２２及び２３には、負荷
量（慣性モーメント）の測定原理が示されている。
【００５０】すなわち、ブレーキをかけて所定時間後の
回転数（ホールＩＣの位置センサ信号であるパルス間
隔）から負荷量（慣性モーメント）が得られる。
【００５１】なお、ホールＩＣのパルス間隔から負荷量
を求める方法以外に、例えば、ブレーキ開始から所定時
間後までのパルス数をカウントする方法、あるいは、所
定のパルスに達するまでの時間を計測する方法、さら
に、所定パルス間隔に達するまでの時間を計測する方法
などもある。また、減速ではなく、加速を利用する方法
もある。ここでは、ホールＩＣのパルス間隔から負荷量
を測定することにする。次に、図５において、洗濯槽に
投入された洗濯物の負荷量を上述の方法で検出する場
合、先ず、ステップＳ３１でモータ１０に所定ブレーキ
をかけて回転数を低下させる。そして、回転位置を検出
するホールＩＣ１２ｕ、１２ｖ、１２ｗからの位置セン
サ信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに基づいてステップＳ３３で通
電信号波形のパルス間隔を測定する。そして、ステップ
Ｓ３３のパルス間隔の測定を繰り返し実行し、ステップ
Ｓ３５ではパルス間隔の測定時間が予め設定された所定
時間を経過したか否かを判定し、その結果が“ＹＥＳ”
であれば、ステップＳ３７で所定時間経過後のパルス間
隔に基づいて負荷量を計算する。もしも、ステップＳ３
５における判定結果が“ＮＯ”であれば、ステップＳ３
３に戻りパルス間隔の測定を継続する。
【００５２】また、図７には他の実施例として、ドラム
式洗濯機４０が示されている。この洗濯機４０は、機枠
体（筐体）４２に吊下げばね４４、４４およびダンパー
４６、４６で弾性的に支持された外槽４８内に水平軸５
０により回転自在に支持された円筒状の回転洗濯ドラム
５２を設置し、この洗濯ドラム５２を水平軸５０に設け
た従動プーリ５４および駆動ベルト５６を介してブラシ
レスモータ５８の回転軸６０に設けた原動プーリ６２に
連結して回転駆動される。
【００５３】そして、外槽４８の前面には洗濯物を出し
入れする際に開閉される蓋６４が配置されている。洗濯
ドラム５２には洗濯物及び洗濯水を収容し、洗濯ドラム
５２を低速回転させることによって所定時間の洗濯運転
を実行し、洗濯後は洗濯水を排水して洗濯ドラム５２を
高速回転させて洗濯物の脱水運転をするものである。
【００５４】また、洗濯時には洗濯ドラム５２に洗濯物
が偏在して偏心荷重となって洗濯ドラム５２が振動し、
この洗濯機４０が設置されている床面から騒音が発生す
る。そのため、先に説明したように洗濯ドラム５２を配
置収納する外槽４８は機枠体４２に吊下げばね４４と支
持ダンパー４６で弾性的に支持されているが、さらに、
洗濯ドラム５２の後部（前部でもよい）に液体、例え
ば、水等の液体を封入した環状中空体からなるカウンタ
バランサ６６を設けて振動の抑制を図っている。このカ
ウンタバランサ６６は洗濯ドラム５２の前部に設けても
よい。
【００５５】このカウンタバランサ６６の外周内面側に
は断面略Ｌ字状の区画板６８が放射状に多数設けられか
つこのバランサ６６の内周面側は連通状態となってい
る。また、外槽４８の適所には後述の加速度センサ７８
が装着されている。
【００５６】図８の（ａ）〜（ｃ）には洗濯ドラム５２
の回転状態におけるカウンタバランサ６６内の液体の状
態と洗濯物Ａによる偏心荷重位置の関係の模式図が示さ
れている。
【００５７】例えば、洗濯ドラム５２を１００ｒｐｍの
中速で回転している場合、遠心力が重力より勝っている
ため、図８の（ａ）に示されるようにこのバランサ６６
内の液体が略平均化された状態となるが、洗濯物Ａによ
る偏心荷重位置の関係で全体のバランスは崩れている。
【００５８】そこで、この洗濯ドラム５２を１００ｒｐ
ｍから４５ｒｐｍに減速すると、図８の（ｂ）に示すよ
うに、洗濯ドラム５２の上方に持ち上げられたカウンタ
バランサ６６内の液体は減速に伴い重力の作用で一部が
落下し、落下した液体の多くはその反対側に位置する区
画部に流れ込む。この状態で回転速度を１００ｒｐｍに
上げると、図８の（ｃ）に示すように、洗濯物Ａの偏在
による偏荷重がある位置近傍の区画部の液体は殆どなく
なりその反対側に位置する区画部及びその近傍の区画部
の液体が増加する。これにより、カウンタバランサ６６
を含む洗濯ドラム全体の偏心荷重は小さくなり、この状
態で高速回転を行うことにより振動および騒音の少ない
脱水運転が可能となる。
【００５９】次に、このドラム式洗濯機４０の駆動制御
装置６８の概略構成を図９に基づいて説明する。
【００６０】先ず、この駆動制御装置６８を構成する駆
動制御回路７０はマイクロコンピュータを含む。このマ
イコンは、ＣＰＵ，Ａ／Ｄ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含み
回転速度制御部７２および偏心荷重測定部７４を構成し
ている。また、回転速度制御部７２からの指令信号がイ
ンバータ制御部７６に出力されこの制御部７６からの駆
動信号でブラシレスモータ５８が回転駆動されると共
に、インバータ制御部７６から制御信号がマイコンにフ
ィードバックされる。また、加速度センサ７８からの検
知信号がマイコンに入力されて偏心荷重測定部７４で偏
心荷重量が計算される。
【００６１】一方、駆動制御回路７０には外部の操作部
８０から各種の操作信号が入力されると共に、マイコン
による計算結果等の出力が表示部８２に表示される。
【００６２】ところで、上述のドラム式洗濯機４０にお
いて、脱水時に洗濯ドラム５２に洗濯物Ａによる偏心荷
重が生じると、洗濯ドラム４０が１回転する間に、加速
度センサ７８により検出される加速度成分が偏心荷重に
応じて変動する。それゆえこの加速度センサ７８の出力
に基づいて偏心荷重の大きさを検出することができる。
【００６３】図１１は、偏心荷重による加速度成分の変
動の一例を示す波形図である。加速度成分の変動振幅、
つまり最大ピーク値Ａｍａｘと最小ピーク値Ａｍｉｎの
差が偏心荷重の大きさを反映している。
【００６４】従って、加速度センサ７８の出力から駆動
制御回路６８のマイコンにより偏心荷重が計算される。
そして、マイコンのＲＡＭには事前にサンプリングされ
た加速度センサ７８の出力値とその出力値に対応する偏
心荷重の大きさの関係を示すテーブルが格納されてい
る。なお、この偏心荷重の検出方法は回転数の変化に基
づいて、その極大値と極小値の差からも求めることがで
きるが、その詳細な説明は省略する。
【００６５】次に、カウンタバランサ６６を有するドラ
ム式洗濯機４０における洗濯運転終了後に脱水運転に移
行する際のカウンタバランサの動作を図６に示すフロー
チャートを参照して説明する。
【００６６】図６において、脱水運転を行う前にステッ
プＳ４１で洗濯ドラム５２における洗濯物による偏心荷
重の検知を行う。この検知は洗濯ドラム５２の回転に伴
う加速度センサ７８からの出力に基づいて駆動制御回路
７０のマイコンで算出される。そして、ステップＳ４３
で前のステップＳ４１において検知された偏心荷重の値
がＲＡＭに格納されているデータに基づいて許容範囲内
か否かをＣＰＵで計算して判定し、その結果が“ＹＥ
Ｓ”であればリターンして脱水運転を開始する。
【００６７】一方、ステップＳ４３の判定結果が“Ｎ
Ｏ”で偏心荷重の値が許容範囲外であれば、ステップＳ
４５でモータ５８により洗濯ドラム５２を１００ｒｐｍ
で回転させる。ステップＳ４７でこの発明を適用してモ
ータ５８にブレーキをかけて洗濯ドラム５２の回転数を
１００ｒｐｍから半分以下の４５ｒｐｍへ短時間で急減
速させる。そして、ステップＳ４９で洗濯ドラム５２の
回転数を４５ｒｐｍから１００ｒｐｍへ加速し、ステッ
プＳ４１に戻り改めて偏心荷重の検知を行い、ステップ
Ｓ４３で前のステップＳ４１で検知された偏心荷重の値
が許容範囲内か否かを判定する。その結果“ＹＥＳ”と
なれば、脱水運転に移行し、“ＮＯ”であれば、“ＹＥ
Ｓ”になるまでステップＳ４１からステップＳ４９の工
程を繰返し継続する。
【００６８】このようにドラム式洗濯機において、カウ
ンタバランサにより偏心荷重の解消を図り、振動や騒音
の少ない円滑な脱水運転が可能となる。
【００６９】なお、この実施例のドラム式洗濯機４０
は、洗濯ドラム５２を動力伝達機構（プーリおよび駆動
ベルトを含む）を介してブラシレスモータ５８により回
転駆動させているが、図２４に示す他の実施例のよう
に、機枠体４２に各一対の吊下げばね４４とダンパー４
６により弾性的に支持されかつ後方に傾斜状態で設置さ
れた外槽４８内に洗濯ドラム５２を回転自在に設け、こ
の洗濯ドラム５２の回転軸５１にブラシレスモータ５８
の回転軸６０を直結したダイレクト駆動方式にしてもよ
い。この場合、カウンタバランサ６６は洗濯ドラム５２
の前部に洗濯物投入口を取り囲むように設けられてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に使用されるブラシレスモータの概略
構成図である。
【図２】この発明の一実施例であるブラシレスモータを
使用した全自動洗濯機の駆動制御装置の回路ブロック図
である。
【図３】図２に示す全自動洗濯機の全般的な動作を示す
フローチャートである。
【図４】全自動洗濯機の脱水運転の動作状況を説明する
フローチャートである。
【図５】洗濯物の負荷量を検出するための動作フローチ
ャートである。
【図６】この発明の他の実施例であるドラム式洗濯機に
おけるカウンタバランサによる偏心荷重を解消する動作
フローチャートである。
【図７】ドラム式洗濯機の概略構成を示す図解図であ
る。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は図６の動作フローチャートに
基づくカウンタバランサによる偏心荷重を解消する動作
状態を示す模式図である。
【図９】ドラム式洗濯機の駆動制御装置を示す要部回路
ブロック図である。
【図１０】負荷量と位相および係数Ｋの関係を示すテー
ブルである。
【図１１】偏心荷重による加速度成分の変動の一例を示
す波形図である。
【図１２】３相ブラシレスモータに対するブレーキ電圧
Ｖのベクトル図である。
【図１３】短絡ブレーキのベクトル図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は負荷の小、中、
大に対応した各ベクトル図である。
【図１５】負荷量に応じた電圧指令と回転数の関係を示
す特性図である。
【図１６】負荷量に応じた電圧指令と時間の関係を示す
特性図である。
【図１７】負荷量に応じた位相指定と回転数の関係を示
す特性図である。
【図１８】負荷量に応じた位相指定と時間の関係を示す
特性図である。
【図１９】換算係数と負荷量の関係を示す関係図であ
る。
【図２０】図１９に相当する関係図である。
【図２１】モータにブレーキをかけた場合の負荷量に応
じた回転数と時間の関係を示す特性図である。
【図２２】モータにブレーキをかけた場合の負荷量に応
じたパルス間隔と時間の関係を示す特性図である。
【図２３】負荷量とパルス間隔の関係を示す関係図であ
る。
【図２４】図７に相当する他の実施例を示すドラム式洗
濯機の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ ・・・ブラシレスモータ １２ｕ，１２ｖ、１２ｗ ・・・３相巻線 １４ ・・・固定子 １６ ・・・永久磁石回転子 １８ｕ，１８ｖ、１８ｗ ・・・ホールＩＣ ２０ ・・・駆動制御装置 ２８ ・・・インバータ回路（制御手段） ３０ ・・・駆動制御回路（通電信号形成手段） ４０ ・・・ドラム式洗濯機 ５２ ・・・洗濯ドラム ５８ ・・・ブラシレスモータ ６６ ・・・カウンタバランサ ７０ ・・・コンピュータ ７８ ・・・加速度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小此木 章 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3B155 AA01 AA06 BA03 BA04 BB05 CA02 CA06 CB06 HB10 KA02 KA32 KB11 LA02 LA03 LA11 LB18 LC15 MA02 MA05 MA06 MA07 MA08 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA03 DA19 DB20 DC01 DC07 EB01 GG04 HB03 SS03 SS07 TT12 TT13 TT15 UA06

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数相の巻線を有する固定子、永久磁石回
    転子、前記回転子の回転位置を検出して位置センサ信号
    を出力する位置センサ、前記位置センサからの位置セン
    サ信号に基づいて通電信号を形成する通電信号形成手
    段、および前記通電信号形成手段からの通電信号に基づ
    いて前記複数相の巻線に通電する制御手段を備えるブラ
    シレスモータの周波数制御方法において、 前記通電信号形成手段は負荷量検出手段を備えかつ前記
    モータのブレーキ運転においては、前記負荷量検出手段
    で検出された負荷量に基づいて前記モータへの供給電圧
    と位相を決定することを特徴とする、ブラシレスモータ
    の回転数制御方法。
  2. 【請求項２】前記通電信号形成手段は、マイクロコンピ
    ュータを含む、請求項１記載のブラシレスモータの回転
    数制御方法。
  3. 【請求項３】前記モータへの供給電圧は、回転数または
    時間に応じた値である、請求項１または２記載のブラシ
    レスモータの回転数制御方法。
  4. 【請求項４】前記モータへの供給電圧の位相は、回転数
    または時間に応じた値である、請求項１または２記載の
    ブラシレスモータの回転数制御方法。
  5. 【請求項５】外槽に配設した洗濯槽兼脱水槽内の底部に
    攪拌体を設け、ブラシレスモータにより前記脱水槽およ
    び攪拌体を一体的にまたは前記攪拌体を単独で回転駆動
    する全自動洗濯機において、 前記ブラシレスモータは、複数相の巻線を有する固定
    子、永久磁石回転子、前記回転子の回転位置を検出して
    位置センサ信号を出力する位置センサ、前記位置センサ
    からの位置センサ信号に基づいて通電信号を形成する通
    電信号形成手段、および前記通電信号形成手段からの通
    電信号に基づいて前記複数相の巻線に通電する制御手段
    を備え、さらに前記通電信号形成手段は負荷量検出手段
    を備えかつ前記モータのブレーキ運転においては、前記
    負荷量検出手段で検出された負荷量に基づいて前記モー
    タへの供給電圧と位相を制御することを特徴とする、全
    自動洗濯機。
  6. 【請求項６】前記モータへの供給電圧は、回転数または
    時間に応じた値である、請求項５記載の全自動洗濯機。
  7. 【請求項７】前記モータへの供給電圧の位相は、回転数
    または時間に応じた値である、請求項５記載の全自動洗
    濯機。
  8. 【請求項８】機枠体に弾性的に支持された外槽内に回転
    自在に支持される洗濯ドラムを設置し、前記洗濯ドラム
    をブラシレスモータにより回転駆動するドラム式洗濯機
    において、 前記ブラシレスモータは、複数相の巻線を有する固定
    子、永久磁石回転子、前記回転子の回転位置を検出して
    位置センサ信号を出力する位置センサ、前記位置センサ
    からの位置センサ信号に基づいて通電信号を形成する通
    電信号形成手段、および前記通電信号形成手段からの通
    電信号に基づいて前記複数相の巻線に通電する制御手段
    を備え、さらに前記通電信号形成手段は負荷量検出手段
    を備えかつ前記モータのブレーキ運転においては、前記
    負荷量検出手段で検出された負荷量に基づいて前記モー
    タへの供給電圧と位相を制御することを特徴とする、ド
    ラム式洗濯機。
  9. 【請求項９】前記モータへの供給電圧は、回転数または
    時間に応じた値である、請求項８記載のドラム式洗濯
    機。
  10. 【請求項１０】前記モータへの供給電圧の位相は、回転
    数または時間に応じた値である、請求項８記載のドラム
    式洗濯機。
  11. 【請求項１１】前記洗濯ドラムの前部または後部に環状
    中空体のカウンタバランサ、および前記洗濯ドラムの偏
    心荷重を検知する手段をさらに備え、 前記検知手段で検知された偏心荷重を許容範囲内に収め
    るように前記モータの回転数を制御する、請求項８ない
    し１０のいずれかに記載のドラム式洗濯機。
  12. 【請求項１２】前記検知手段は加速度センサを含む、請
    求項１１記載のドラム式洗濯機。
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