JP2006074842A - 洗濯機のモータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータモータを用いた洗濯機において、モータ回転中に交流電源からの電力供給が停止したときのモータの惰性回転時間を減少させるとともに、モータ駆動のための直流電源電圧の上昇を防止する洗濯機を実現する。
【解決手段】モータ4の回転中に電力供給が途絶えたとき、交流監視装置12によりモータ4の制御を3相短絡又は回生動作となるよう制御し、モータ4駆動のためのコンデンサ3の電圧を電圧監視装置10により監視して、その電圧が一定値まで低下するとインバータ装置5の制御回路9によりモータ4を惰性回転させ、これにより直流電源にモータ4から電力が回生され一定値まで上昇すると、モータ4の3相を短絡してブレーキをかけながらコンデンサ3の電圧を低下させ、その繰り返しによりモータ4に断続的にブレーキをかけ、速やかにモータ4の回転を停止する。
【選択図】図1
【解決手段】モータ4の回転中に電力供給が途絶えたとき、交流監視装置12によりモータ4の制御を3相短絡又は回生動作となるよう制御し、モータ4駆動のためのコンデンサ3の電圧を電圧監視装置10により監視して、その電圧が一定値まで低下するとインバータ装置5の制御回路9によりモータ4を惰性回転させ、これにより直流電源にモータ4から電力が回生され一定値まで上昇すると、モータ4の3相を短絡してブレーキをかけながらコンデンサ3の電圧を低下させ、その繰り返しによりモータ4に断続的にブレーキをかけ、速やかにモータ4の回転を停止する。
【選択図】図1
Description
本発明は3相ブラシレスモータを有する洗濯機のモータ制御装置に関するものである。
3相ブラシレスモータを利用した洗濯機において、その脱水中に、交流電源からの電力供給が停止すると、モータの制御回路も動作不能となり、モータは制御を失って惰性回転を続けることとなる。このとき、モータインバータ回路は回生ダイオードを有するため、この回生ダイオードによりモータを駆動する直流電源に電力の回生が起こり、直流電源電圧が異常に高くなるなどの現象が発生することがあった。すなわち、モータが無制御状態で惰性回転を続ける、或いは直流電源電圧が上昇するなどの問題があった。
これに対して従来は、直流電源への電力供給が停止したときは、次のような制御が行われていた。すなわち、インバータ装置とは別に交流電源の存在を検知する回路が存在し、モータ制御回路は、電力供給時にはその回転制御装置によりモータの駆動制御が行われていたものが、直流電源への電力供給が停止すると回転制御装置からの指令信号が途絶え、その時には直流電源を構成するコンデンサの充電電圧で動作する別の制動装置により、モータの回転を制動していた。
特開平9−163786号公報
しかしながら、上記従来の構成では、モータ駆動用の直流電源への電力供給が途絶えたときモータの制動を行うために、別の新たなモータの制動を行う装置を付加しなければならないという課題を有していた。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、モータ回転中に直流電源への電力供給が途絶えたとき、モータ回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、直流電源に使用するコンデンサ、回生装置、モータ駆動回路等、部品の定格等、モータの回生電力により発生する直流電源電圧に関連する部品定格を小さくすることが可能となり、小型化、低価格化を実現することが可能となり、又、回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することを目的としている。
前記従来の課題を解決するために、本発明は、3相直流ブラシレスモータと、前記3相直流ブラシレスモータに電力を供給する第1の直流電源と、前記第1の直流電源に電力を供給する交流電源と、前記交流電源からの電力が供給されているかどうかを検知する交流監視装置と、前記第1の直流電源から得られる第2の直流電源と、前記第1の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、惰性回転時の前記3相直流ブラシレスモータの発生電力を第1の直流電源に供給する回生装置と、前記3相直流ブラシレスモータの3相を同時に短絡する3相短絡装置と、前記第2の直流電源を利用して動作する制御回路であって、前記交流監視装置からの出力及び前記電圧監視装置からの出力を受けて前記3相短絡装置と前記回生装置を切り替える制御をする制御回路とを備え、前記3相直流ブラシレスモータ回転中に前記第1の直流電源に電力が供給されなくなったとき、前記制御回路は、前記交流監視装置からの出力により交流電力が途絶えたことを検知すると、回転制御から3相短絡又は回生動作のいずれかに制御を切り替え、前記第1の直流電源の電圧が低下して前記制御回路が動作できなくなる前記第1の直流電源の電圧より高い第1の電圧に至ると前記回生装置を動作させ、前記第1の電圧より高い電圧であって前記第1の直流電源の電圧が前記第1の直流電源の電圧が印加される部品の電圧最大定格より低い第2の電圧まで上昇すると、前記制御回路が前記3相直流ブラシレスモータの3相を短絡する動作をさせる制御をする洗濯機のモータ制御装置としたものである。
これによって、直流電源への電力供給が途絶えたとき、モータからモータ駆動用直流電源への電力の回生と3相短絡によるモータ回転に対する制動動作を行い、回生電力の有効利用によりモータの回転制御装置の動作を持続させ、その回転制御装置によりモータの制動を行い、モータは回生と制動の動作を交互に実行するため、制動動作は断続的であり、回生動作時のモータ駆動用直流電源への電力回生による電圧の上昇は素早く、短時間で終わるため、時間的にはほとんどの時間が制動動作となり、制動動作だけの制御と比べ制動の時間はほとんど変わらないので、これにより、モータの回転が無制御となって回り続けることを防止して安全を確保することができる。
また、回生と制動の交互動作によりモータの惰性回転への移行を制限するが、同時に惰性回転による直流電源へのエネルギーの回生をも制限するので、直流電源を構成する部品の電圧定格を小さいものにすることができ、そして、回生エネルギーを吸収するための別の電力消費回路などを不要にすることができる。
本発明のモータ制御装置は、モータ回転中に直流電源への電力供給が途絶えたとき、モータ回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、モータ駆動用直流電源の電圧上昇を防止し、これにより直流電源の電圧が印加されるコンデンサ、回生装置、駆動回路等、部品の電圧定格を小さくすることが可能となり、小型、低価格にすることができる。又回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することができる。
第1の発明は、3相直流ブラシレスモータと、前記3相直流ブラシレスモータに電力を供給する第1の直流電源と、前記第1の直流電源に電力を供給する交流電源と、前記交流電源からの電力が供給されているかどうかを検知する交流監視装置と、前記第1の直流電源から得られる第2の直流電源と、前記第1の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、惰性回転時の前記3相直流ブラシレスモータの発生電力を第1の直流電源に供給する回生装置と、前記3相直流ブラシレスモータの3相を同時に短絡する3相短絡装置と、前記第2の直流電源を利用して動作する制御回路であって、前記交流監視装置からの出力及び前記電圧監視装置からの出力を受けて前記3相短絡装置と前記回生装置を切り替える制御をする制御回路とを備え、前記3相直流ブラシレスモータ回転中に前記第1の直流電源に電力が供給されなくなったとき、前記制御回路は、前記交流監視装置からの出力により交流電力が途絶えたことを検知すると、回転制御から3相短絡又は回生動作のいずれかに制御を切り替え、前記第1の直流電源の電圧が低下して前記制御回路が動作できなくなる前記第1の直流電源の電圧より高い第1の電圧に至ると前記回生装置を動作させ、前記第1の電圧より高い電圧であって前記第1の直流電源の電圧が前記第1の直流電源の電圧が印加される部品の電圧最大定格より低い第2の電圧まで上昇すると、前記制御回路が前記3相直流ブラシレスモータの3相を短絡する動作をさせる制御をする洗濯機のモータ制御装置とすることにより、モータ回転中に直流電源への電力供給が途絶えたとき、モータ回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、直流電源に使用するコンデンサ、回生装置、モータ駆動回路等、部品の定格等、モータの回生電力により発生する直流電源電圧に関連する部品定格を小さくすることが可能となり、小型化、低価格化を実現することが可能となり、又、回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ制御装置の回路図である。図1において交流電源1より整流ダイオード2とコンデンサ3により直流整流平滑を行い、コンデンサ3により第1の直流電源を構成している。3相DCブラシレスモータ4は、インバータ装置5により駆動制御されている。インバータ装置5は、回生装置6、スイッチング素子7、回生装置6とスイッチング素子7により構成されるインバータ回路8と制御回路9とにより構成されている。
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ制御装置の回路図である。図1において交流電源1より整流ダイオード2とコンデンサ3により直流整流平滑を行い、コンデンサ3により第1の直流電源を構成している。3相DCブラシレスモータ4は、インバータ装置5により駆動制御されている。インバータ装置5は、回生装置6、スイッチング素子7、回生装置6とスイッチング素子7により構成されるインバータ回路8と制御回路9とにより構成されている。
回生装置6は、以下のように構成されている。すなわち、コンデンサ3のマイナス端子にダイオード6d、6e、6fのアノードを接続し、前記それぞれのダイオードのカソードにダイオード6a、6b、6cのアノードを接続し、これらのカソードをコンデンサ3のプラス端子に接続している。ダイオード6aとダイオード6dの接続点、ダイオード6bとダイオード6eの接続点及びダイオード6cとダイオード6fの接続点は、3相DCブラシレスモータ4の3相の各端子にそれぞれ接続されている。
また、スイッチング素子7は、IGBTで構成されている。その接続は、IGBT7a、7b、7cのコレクタが、コンデンサ3のプラス端子に接続され、IGBT7aのエミッタはダイオード6aのアノード及びIGBT7dのコレクタに接続され、IGBT7bのエミッタはダイオード6bのアノード及びIGBT7eのコレクタに接続され、IGBT7cのエミッタはダイオード6cのアノード及びIGBT7fのコレクタに接続され、IGBT7d、7e、7fのエミッタはコンデンサ3のマイナス端子に接続されている。
また、ダイオード6a、6b、6cのアノードに接続されたモータの各線は、それぞれU相、V相、W相としている。
インバータ回路8は、上記のように、回生装置6及びスイッチング素子7よりなっており、制御回路9により3相短絡装置となる。3相短絡装置は、例えばIGBT7d、7e、7fのゲートを制御回路9によりオンさせることにより、これらのIGBTと回生装置6を構成するダイオードにより惰性回転時電力を3相内で消費させることができる。制御回路9は、その出力がIGBT7a〜7fのゲートに接続され、モータ4の回転、停止、或いは3相短絡、回生等の制御を行っている。
電圧監視装置10は、コンデンサ3の直流電圧を抵抗で分圧し、その電圧情報を制御回路9に送っている。なお、本実施の形態では示していないが、分圧電圧安定化のために下側抵抗に並列にコンデンサを接続してリップル電圧を除去するなども当然考えられるが、本実施の形態では、第2の直流電源で動作する制御回路9で利用可能なように電圧を分圧して、第2の直流電源の電圧以下の電圧にしてその出力を制御回路9に送り込んでいる。
制御回路9は、電圧監視装置10からの情報により、そのレベルを認識し、そのレベルに応じて、コンデンサ3への電力供給が途絶えた時、3相短絡又は3相を開放して回生装置6を動作させる働きをする。
第2の直流電源11は、コンデンサ3の両端子から入力電力を得て、制御回路9に直流電力を供給している。制御回路9はこの電源により動作しているため、コンデンサ3により構成された第1の直流電源の電圧が一定値以上低下すると、第2の直流電源の出力電圧は、制御回路9を動作させることが不可能となる。
交流監視装置12は、ダイオード12aと抵抗12b、12cとにより構成され、一端はダイオード12aを介して交流電源の一端に接続されるとともに、他端はコンデンサ3のマイナス端子に接続されており、その両端の電圧を抵抗12b、12cで分圧し、その電圧の情報を制御回路9に送っている。
尚、本実施の形態においては、3相短絡装置と回生装置6とは、インバータ回路8にて構成している。すなわち、本実施の形態において、回生装置6及び3相短絡装置は、本実施の形態に必要な要素を抽出したものであり、これらの要素を別に装着するか、インバータ装置の一部として利用するかは任意である。
以上の構成において、その動作を図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ制御装置の第1の直流電源電圧のタイムチャートを示したものである。
図2において、脱水中などモータ4が回転しているとき、コンデンサ3により構成された第1の直流電源電圧は、交流電源1からの電力供給が行われているとき、aの直流電源電圧となっている。
交流電源からの電力供給が途絶えると、モータ4は、そのまま制御回路9の制御により回転するが、電力供給が途絶えているため、b部のようにコンデンサ3により構成された第1の直流電源の電圧は降下していく。このとき交流監視装置12の出力には電圧が発生しないことから、制御回路9はこれを検知して、交流電力が途絶えたことを検知する。
制御回路9が交流電力が途絶えたことを検知すると、それまでの脱水回転制御から、IGBT7d、7e、7fのゲートをオンして、これらのIGBTをオン状態にし、7a、7b、7cのゲートをオフし、これらのIGBTをオフ状態にする。
これにより回転しているモータ4には電力供給がされず、従ってモータ4は発電機として働き、各相にはモータ4の惰性回転によるによる発電電圧が発生する。このとき、例えば、U相に比べV相、W相が高い電圧を発生していると、モータ4からの発生電圧はV相からIGBT7eのコレクタ、エミッタからダイオード6dを経由してU相に電流が流れ、W相からはIGBT7fのコレクタ、エミッタからダイオード6dを経由して電流が流れ、モータ4とこれらの経路により閉ループを構成して、モータ4の発電電力は消費される。このようにして、3相短絡状態を発生させている。
そして、その時々のモータ線の電圧の高い方から低い方に電流は流れ、発電電力は消費される。同時に、モータ4には、ブレーキがかかり回転は低下していく。この間、第1の直流電源であるコンデンサ3の電圧は、第2の直流電源、電圧監視装置、その他の回路により電力を消費し、図2c部のように低下していく。電圧が低下し、第1の電圧に到達すると、電圧監視装置10からの出力を受けて制御回路9はこれを検知して、IGBT7d、7e、7fのゲートをオフにし、これらのIGBTをオフ状態にする。
これらのIGBTがオフすると、モータ4は惰性回転となり、回生装置6を通じてコンデンサ3により構成された第1の直流電源に電力を回生することとなる。例えば、U相が最大電圧となり、V相が最低電圧である時は、U相〜ダイオード6a〜コンデンサ3の+端子〜コンデンサ3の−端子〜ダイオード6e〜V相と電流が流れ、コンデンサ3に電力が回生される。その時々に応じて最大電圧を発生する相から最小電圧を発生する相に電流が流れ電力が回生される。
以上のように電力回生によりコンデンサ3の直流電源電圧は図2のd部のように電圧が上昇する。電圧が上昇して第2の電圧まで上昇すると、制御回路9は、電圧監視装置10からの情報によりIGBT7d、7e、7fのゲートに電圧を与え、IGBTはオン状態となる。IGBTがオンになると前記したように3相短絡動作となり、図2のe部のように電圧は降下する。以下、上述のように図2のd部、e部の動作を繰り返し、モータは断続的にブレーキが掛かり、回転数が低下していく。
d部、e部の部分の繰り返しが何回か行われた後、最後に図2のfの部分のように第1の電圧に低下した後、回生が行われるが、回転が落ちているため、回生によるコンデンサ3の直流電源電圧は第2の電圧に到達せず、モータは回生状態で惰性回転を行う。そして時間の経過とともにモータの回転数の低下による回生電力の低下により第1の直流電源電圧は低下の一途をたどる。
以上のように、コンデンサ3により構成された第1の直流電源への電力供給が途絶えたとき、モータ4からコンデンサ3により構成された第1の直流電源への電力の回生と3相短絡によるモータ4の回転に対する制動動作を行い、回生電力の有効利用によりモータの回転制御装置の動作を持続させ、その回転制御装置によりモータ4の制動を行い、モータ4は、回生と制動の動作を交互に実行するため、制動動作は断続的であり、回生動作時のコンデンサ3により構成された第1の直流電源への電力回生による電圧の上昇は素早く、短時間で終わるため、時間的にはほとんどの時間が制動動作となり、制動動作だけの制御と比べ制動の時間はほとんど変わらないので、これにより、モータの回転が無制御となって回り続けることを防止して安全を確保することができる。
また、回生と制動の交互動作によりモータの惰性回転への移行を制限するが、同時に惰性回転による直流電源へのエネルギーの回生をも制限するので、直流電源を構成する部品の電圧定格を小さいものにすることができ、そして、回生エネルギーを吸収するための別の電力消費回路などを不要にすることができる。
以上のように、本発明にかかるモータ制御装置は、洗濯機の脱水などの高回転で脱水槽が回転している途中に停電などで洗濯機への電力供給が途絶えたときに無制御状態で惰性回転を続けることを防止して安全性を確保するとともに、過大な直流電源電圧の発生を防止することにより、安価で安全なインバータモータ採用の洗濯機を実現することが可能となるので、インバータモータを採用した洗濯機等として有用である。
1 交流電源
2 整流ダイオード
3 コンデンサ(第1の直流電源)
4 3相DCブラシレスモータ
5 インバータ装置
6 回生装置
7 スイッチング素子
8 インバータ回路
9 制御回路
10 電圧監視装置
11 第2の直流電源
12 交流監視装置
2 整流ダイオード
3 コンデンサ(第1の直流電源)
4 3相DCブラシレスモータ
5 インバータ装置
6 回生装置
7 スイッチング素子
8 インバータ回路
9 制御回路
10 電圧監視装置
11 第2の直流電源
12 交流監視装置
Claims (1)
- 3相直流ブラシレスモータと、前記3相直流ブラシレスモータに電力を供給する第1の直流電源と、前記第1の直流電源に電力を供給する交流電源と、前記交流電源からの電力が供給されているかどうかを検知する交流監視装置と、前記第1の直流電源から得られる第2の直流電源と、前記第1の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、惰性回転時の前記3相直流ブラシレスモータの発生電力を第1の直流電源に供給する回生装置と、前記3相直流ブラシレスモータの3相を同時に短絡する3相短絡装置と、前記第2の直流電源を利用して動作する制御回路であって、前記交流監視装置からの出力及び前記電圧監視装置からの出力を受けて前記3相短絡装置と前記回生装置を切り替える制御をする制御回路とを備え、前記3相直流ブラシレスモータ回転中に前記第1の直流電源に電力が供給されなくなったとき、前記制御回路は、前記交流監視装置からの出力により交流電力が途絶えたことを検知すると、回転制御から3相短絡又は回生動作のいずれかに制御を切り替え、前記第1の直流電源の電圧が低下して前記制御回路が動作できなくなる前記第1の直流電源の電圧より高い第1の電圧に至ると前記回生装置を動作させ、前記第1の電圧より高い電圧であって前記第1の直流電源の電圧が前記第1の直流電源の電圧が印加される部品の電圧最大定格より低い第2の電圧まで上昇すると、前記制御回路が前記3相直流ブラシレスモータの3相を短絡する動作をさせる制御をする洗濯機のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004251561A JP2006074842A (ja) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | 洗濯機のモータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004251561A JP2006074842A (ja) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | 洗濯機のモータ制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004251561A Pending JP2006074842A (ja) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | 洗濯機のモータ制御装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010503373A (ja) * | 2006-09-11 | 2010-01-28 | コネ コーポレイション | モータの制動方法および装置 |
JP2010035359A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電動巻上機 |
-
2004
- 2004-08-31 JP JP2004251561A patent/JP2006074842A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010503373A (ja) * | 2006-09-11 | 2010-01-28 | コネ コーポレイション | モータの制動方法および装置 |
JP2013153645A (ja) * | 2006-09-11 | 2013-08-08 | Kone Corp | モータの制動方法および装置 |
JP2010035359A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電動巻上機 |
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