JP2010226914A - Motor control apparatus, drum-type washing machine and method for controlling magnetization of permanent magnet motor - Google Patents

Motor control apparatus, drum-type washing machine and method for controlling magnetization of permanent magnet motor Download PDF

Info

Publication number
JP2010226914A
JP2010226914A JP2009073654A JP2009073654A JP2010226914A JP 2010226914 A JP2010226914 A JP 2010226914A JP 2009073654 A JP2009073654 A JP 2009073654A JP 2009073654 A JP2009073654 A JP 2009073654A JP 2010226914 A JP2010226914 A JP 2010226914A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
permanent magnet
magnetization
axis current
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009073654A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Shibayama
武至 柴山
Sari Maekawa
佐理 前川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2009073654A priority Critical patent/JP2010226914A/en
Publication of JP2010226914A publication Critical patent/JP2010226914A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control apparatus capable of suppressing unexpected magnetization or demagnetization, without in a permanent magnet arranged in a rotor during the operation of a motor. <P>SOLUTION: A magnetization-change suppressor 69 prevents demagnetization of the permanent magnet 9b arranged to the rotor 3 for the motor 1, because a magnetization-current command Id<SB>-</SB>com3 is output so that an exciting current Id is made to flow, at the same time, when the level of a torque current Iq exceeds a specified threshold, thus improving the operational efficiency of the motor 1. In this case, the magnetization-change suppressor 69 determines the magnetization-current command Id<SB>-</SB>com3 by Id<SB>-</SB>com3=(Iq-a)×b (for Iq>a) and increases the level of the exciting current Id to be superimposed, in response to the increase in the level of the torque current Iq. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、モータに流れる電流を検出してベクトル制御するモータ制御装置,及びそのモータ制御装置を備え、永久磁石モータによりドラムを回転させて洗濯運転を行うドラム式洗濯機,並びに永久磁石モータの着磁制御方法に関する。   The present invention relates to a motor control device that controls a permanent magnet motor in which a permanent magnet having a low coercive force so that the amount of magnetization can be changed is arranged in a rotor, and detects a current flowing through the motor to perform vector control. The present invention also relates to a drum-type washing machine that includes a motor control device and rotates a drum by a permanent magnet motor to perform a washing operation, and a magnetization control method for the permanent magnet motor.

近年、洗濯機においては、モータをベクトル制御してダイレクトドライブ方式でドラム等を回転駆動することで回転精度を向上させて、洗濯性能の向上を図ると共に、運転中の振動及び騒音低減などの効果を得る構成が採用されている。そして、斯様な構成では、脱水運転のようにドラムを高速に回転させる場合、モータのトルク出力に寄与しないd軸電流を通電することで、固定子巻線に発生する誘起電圧を減少させる弱め界磁制御を行っている。しかしながら、弱め界磁制御では、d軸電流を通電することで銅損が増加するため、駆動効率の低下が避けられない。   In recent years, in washing machines, the rotational accuracy is improved by vector-controlling the motor and rotating the drums etc. by the direct drive method, thereby improving washing performance and reducing vibration and noise during operation. The structure which obtains is adopted. In such a configuration, when the drum is rotated at a high speed as in the dehydrating operation, a d-axis current that does not contribute to the torque output of the motor is applied to reduce the induced voltage generated in the stator winding. Field control is performed. However, in the field weakening control, the copper loss increases when the d-axis current is applied, so a reduction in drive efficiency is inevitable.

これに対して、出願人は、特願2008−266386号において、48極/36スロット構成のモータのロータ側に保持力が弱い永久磁石を配置し、固定子巻線に大きな電流を一瞬通電することで永久磁石を減磁し、永久磁石の磁束を減少させてモータに発生する誘起電圧を減少させることで、弱め界磁制御を行うことなく高速運転を可能とする技術を提案した。尚、上記のような構造を有する永久磁石モータの一例は、特許文献1に開示されている。   On the other hand, in Japanese Patent Application No. 2008-266386, the applicant arranges a permanent magnet having a weak holding force on the rotor side of a 48-pole / 36-slot motor, and applies a large current to the stator winding for a moment. By demagnetizing the permanent magnet and reducing the magnetic flux of the permanent magnet to reduce the induced voltage generated in the motor, a technology has been proposed that enables high-speed operation without performing field-weakening control. An example of a permanent magnet motor having the above structure is disclosed in Patent Document 1.

特開2006−280195号公報JP 2006-280195 A

しかしながら、上記出願のように永久磁石の着磁量を変更しようとすると、モータの構造によっては、トルクを発生させるためにq軸電流を通電しても永久磁石が増減磁する場合があることが判った。図10は実測結果を示すもので、洗濯機で洗い運転を行うために永久磁石を増磁し、その増磁レベルが初期状態で100%であったとする。この状態から運転を開始すると、モータの起動時にはq軸電流が最大で例えば6A〜7A程度流れるが、この最大電流によって永久磁石の着磁状態は91.8%まで低下する。洗い運転において、モータを定速で回転させる場合のq軸電流は例えば3A〜4A程度であるが、永久磁石の着磁状態が上記のように低下したまま継続されるので、運転効率が低下してしまう。   However, if the amount of magnetization of the permanent magnet is changed as in the above application, depending on the structure of the motor, the permanent magnet may increase or decrease even when the q-axis current is applied to generate torque. understood. FIG. 10 shows an actual measurement result. It is assumed that the permanent magnet is magnetized in order to perform the washing operation in the washing machine, and the magnetizing level is 100% in the initial state. When the operation is started from this state, the maximum q-axis current flows, for example, about 6 A to 7 A when the motor is started, but the magnetized state of the permanent magnet is reduced to 91.8% by this maximum current. In the washing operation, the q-axis current when the motor is rotated at a constant speed is, for example, about 3A to 4A. However, since the magnetized state of the permanent magnet continues to decrease as described above, the operation efficiency decreases. End up.

洗濯機の洗い運転時には高トルク出力が要求されるため、発生する誘起電圧が大きい方が望ましいが、q軸電流を通電することで永久磁石が減磁すると、q軸電流をより多く通電しなければ所望のトルク出力が得られなくなり、結果として消費電流が増加することになってしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの運転中に永久磁石が意図せずに増磁又は減磁することを抑制できるモータ制御装置,及びその装置を備えたドラム式洗濯機,並びに永久磁石モータの着磁制御方法を提供することにある。
Since high torque output is required during washing operation of the washing machine, it is desirable that the generated induced voltage is large. However, if the permanent magnet is demagnetized by applying the q-axis current, more q-axis current must be supplied. As a result, a desired torque output cannot be obtained, resulting in an increase in current consumption.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a motor control device that can suppress unintentional magnetization or demagnetization of a permanent magnet during operation of the motor, and the device. It is an object of the present invention to provide a magnetization control method for a drum type washing machine and a permanent magnet motor.

上記目的を達成するため、請求項1記載のモータ制御装置は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御するものにおいて、
前記モータの回転位置を検出する位置検出手段と、
前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁又は減磁させる着磁手段と、
この着磁手段により前記永久磁石が着磁された状態で前記モータの巻線にq軸電流(トルク電流)を供給する場合に、d軸電流(励磁電流)を重畳する期間を設けることで前記永久磁石の着磁状態の変化を抑制する着磁変化抑制手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the motor control device according to claim 1 is directed to a permanent magnet motor in which a permanent magnet having a coercive force that is low enough to change the amount of magnetization is arranged on the rotor, and the motor is controlled. In which the current flowing through is detected and vector controlled,
Position detecting means for detecting the rotational position of the motor;
Magnetizing means for magnetizing or demagnetizing the permanent magnet according to the rotational position of the motor by adjusting the magnetization state of the permanent magnet by an armature reaction magnetic field;
When a q-axis current (torque current) is supplied to the motor winding in a state where the permanent magnet is magnetized by the magnetizing means, a period for superimposing the d-axis current (excitation current) is provided. Magnetization change suppression means for suppressing change in the magnetization state of the permanent magnet is provided.

また、請求項5記載のドラム式洗濯機は、前記永久磁石モータと、請求項1乃至4の何れかに記載のモータ制御装置とを備え、前記モータが発生する回転駆動力により、洗濯物を収容するドラムを回転させて洗濯運転を行うことを特徴とする。   A drum-type washing machine according to claim 5 includes the permanent magnet motor and the motor control device according to any one of claims 1 to 4, and the laundry is washed by a rotational driving force generated by the motor. The washing operation is performed by rotating the drum to be accommodated.

また、請求項6記載の永久磁石モータの着磁制御方法は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御し、
前記モータの回転位置を検出し、前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁させ、
前記永久磁石を増磁した状態で前記モータの巻線にq軸電流(トルク電流)を供給する場合に、d軸電流(励磁電流)を重畳する期間を設けることで前記増磁レベルの低下を抑制することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a permanent magnet motor magnetizing control method, wherein a permanent magnet motor having a rotor having a coercive force having a low coercive force so that the amount of magnetization can be changed is controlled. To detect the current flowing through the
By detecting the rotational position of the motor and adjusting the magnetization state of the permanent magnet with an armature reaction magnetic field, the permanent magnet is magnetized according to the rotational position of the motor,
When a q-axis current (torque current) is supplied to the motor winding in a state where the permanent magnet is magnetized, the magnetizing level is lowered by providing a period in which the d-axis current (excitation current) is superimposed. It is characterized by suppressing.

本発明のモータ制御装置又は永久磁石モータの着磁制御方法によれば、ロータに配置される永久磁石について着磁状態の変化を抑制できるので、永久磁石モータを高い効率で駆動することができる。
本発明のドラム式洗濯機によれば、本発明のモータ制御装置を備え、永久磁石モータが発生する回転駆動力によりドラムを回転させて洗濯運転を高い効率で行い、消費電力を抑制できる。
According to the magnetization control method of the motor control device or the permanent magnet motor of the present invention, it is possible to suppress the change in the magnetization state of the permanent magnets arranged on the rotor, so that the permanent magnet motor can be driven with high efficiency.
According to the drum type washing machine of the present invention, the motor control device of the present invention is provided, and the drum is rotated by the rotational driving force generated by the permanent magnet motor to perform the washing operation with high efficiency, and the power consumption can be suppressed.

本発明の第1実施例であり、モータ制御装置の電気的構成を示す機能ブロック図1 is a functional block diagram showing an electrical configuration of a motor control device according to a first embodiment of the present invention. (a)は永久磁石モータのロータの構成を示す平面図、(b)は同一部を示す斜視図(A) is a top view which shows the structure of the rotor of a permanent magnet motor, (b) is a perspective view which shows the same part. ドラム式洗濯乾燥機の内部構成を概略的に示す縦断側面図Longitudinal side view schematically showing the internal structure of the drum type washing and drying machine ヒートポンプの構成を示す図Diagram showing the configuration of the heat pump 洗濯運転時に、ドラムに収容された衣類の位置が変化する状態を模式的に示す図The figure which shows typically the state from which the position of the clothing accommodated in the drum changes at the time of washing operation. (a)洗い運転時の回転数及びトルク,(b)トルク電流Iq,(c)モータの磁束量を示す図(A) Rotational speed and torque during washing operation, (b) Torque current Iq, (c) Motor magnetic flux amount トルク電流Iqの値に応じて通電する励磁電流Idを示す図The figure which shows the exciting current Id energized according to the value of the torque current Iq 図10に示す減磁状態の改善結果を示す図The figure which shows the improvement result of the demagnetization state shown in FIG. 本発明の第2実施例を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing a second embodiment of the present invention. 従来技術の課題を説明する図The figure explaining the problem of the prior art

(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例について図1乃至図8を参照して説明する。図2(a)は、永久磁石モータ1(アウタロータ型ブラシレスモータ)のロータの構成を示す平面図、図2(b)は一部の斜視図である。尚、この永久磁石モータ1は、特許文献1に開示されているものと同様の特徴を有するモータを、アウタロータ型として構成したものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A is a plan view showing the configuration of the rotor of the permanent magnet motor 1 (outer rotor type brushless motor), and FIG. 2B is a partial perspective view. In addition, this permanent magnet motor 1 comprises a motor having the same characteristics as those disclosed in Patent Document 1 as an outer rotor type.

永久磁石モータ1は、ステータ2と、これの外周に設けたロータ3とから構成されている。ステータ2は、ステータコア4とステータ巻線5とから構成されている。ステータコア4は、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、環状のヨーク部4aと、当該ヨーク部4aの外周部から放射状に突出する多数のティース部4bとを有している。ステータコア4の表面は、ロータ3の内周面との間に空隙を形成する外周面(各ティース部4bの先端面)を除き、PET樹脂(モールド樹脂)により覆われている。
また、このPET樹脂から成る複数の取付部6が、ステータ2の内周部に一体的に成形されている。これら取付部6には複数のねじ穴6aが設けられており、これら取付部6をねじ止めすることで、ステータ2が、この場合、ドラム式洗濯乾燥機21の水槽25(図3参照)の背面に固着されるようになっている。ステータ巻線5は三相からなり、各ティース部4bに巻装されている。
The permanent magnet motor 1 includes a stator 2 and a rotor 3 provided on the outer periphery thereof. The stator 2 includes a stator core 4 and a stator winding 5. The stator core 4 is formed by laminating and caulking a number of silicon steel plates, which are punched and formed of soft magnetic materials. Teeth portion 4b. The surface of the stator core 4 is covered with PET resin (mold resin), except for the outer peripheral surface (tip surface of each tooth portion 4b) that forms a gap with the inner peripheral surface of the rotor 3.
A plurality of mounting portions 6 made of this PET resin are integrally formed on the inner peripheral portion of the stator 2. These attachment portions 6 are provided with a plurality of screw holes 6a, and by fixing these attachment portions 6 to the stator 2, the stator 2 in this case is provided in the water tank 25 (see FIG. 3) of the drum type washing and drying machine 21. It is designed to be fixed to the back. The stator winding 5 consists of three phases and is wound around each tooth portion 4b.

ロータ3は、フレーム7とロータコア8と複数の永久磁石9とを図示しないモールド樹脂により一体化した構成となっている。フレーム7は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することにより扁平な有底円筒状に形成したものである。ロータコア8は、ほぼ環状に打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、フレーム7の内周部に配置されている。このロータコア8の内周面(ステータ2の外周面(ステータコア4の外周面)と対向し当該ステータ2との間に空隙を形成する面)は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部8aを有した凹凸状に形成されている。   The rotor 3 has a configuration in which the frame 7, the rotor core 8, and the plurality of permanent magnets 9 are integrated with a mold resin (not shown). The frame 7 is formed into a flat bottomed cylindrical shape by pressing, for example, an iron plate that is a magnetic material. The rotor core 8 is configured by laminating and caulking a large number of silicon steel plates, which are soft magnetic materials punched and formed in a substantially annular shape, and is disposed on the inner peripheral portion of the frame 7. The inner peripheral surface of the rotor core 8 (the surface that faces the outer peripheral surface of the stator 2 (the outer peripheral surface of the stator core 4) and forms a gap between the stator 2) has a plurality of arcs extending inward. It is formed in a concavo-convex shape having a convex portion 8a.

これら複数の凸部8aの内部には、ロータコア8を軸方向(ケイ素鋼板の積層方向)に貫通する矩形状の挿入穴13が形成されており、これら複数の挿入穴13がロータコア8において環状に配置された構成となっている。また、これら複数の挿入穴13は、短辺の長さが異なる2種類の挿入穴13a,13bから構成されており、これら挿入穴13a,13bは、ロータコア8の周方向に沿って1つずつ交互に配置されている。   A rectangular insertion hole 13 that penetrates the rotor core 8 in the axial direction (lamination direction of the silicon steel plates) is formed inside the plurality of convex portions 8a. The plurality of insertion holes 13 are annularly formed in the rotor core 8. It is an arranged configuration. The plurality of insertion holes 13 are composed of two types of insertion holes 13 a and 13 b having different short sides. The insertion holes 13 a and 13 b are arranged one by one along the circumferential direction of the rotor core 8. Alternatingly arranged.

永久磁石9は、挿入穴13aに挿入された矩形状のネオジム磁石9a(高保磁力永久磁石)と、挿入穴13bに挿入された矩形状のアルニコ磁石9b(低保磁力永久磁石)とから構成されている。この場合、ネオジム磁石9aの保磁力は約900kA/m、アルニコ磁石9bの保磁力は約100kA/mであり、保磁力が9倍程度異なっている。すなわち、永久磁石9は保磁力が異なる2種類の永久磁石9a,9bから構成され、これら永久磁石9a,9bは、ロータコア8内部においてほぼ環状に且つ1つずつ交互に配置されている。
尚、ネオジム磁石9aが高保磁力であり、アルニコ磁石9bが低保磁力であるというのは、後述するようにステータ2を介して着磁電流を通電した場合に、アルニコ磁石9bの着磁量を変化させることができる程度の電流ではネオジム磁石9aの着磁量が変化しないという基準において、前者を高保磁力,後者を低保磁力と称している。
The permanent magnet 9 is composed of a rectangular neodymium magnet 9a (high coercive force permanent magnet) inserted into the insertion hole 13a and a rectangular alnico magnet 9b (low coercive force permanent magnet) inserted into the insertion hole 13b. ing. In this case, the coercive force of the neodymium magnet 9a is about 900 kA / m, the coercive force of the alnico magnet 9b is about 100 kA / m, and the coercive force differs by about 9 times. That is, the permanent magnet 9 is composed of two types of permanent magnets 9a and 9b having different coercive forces, and these permanent magnets 9a and 9b are arranged in a ring shape and one by one in the rotor core 8.
The neodymium magnet 9a has a high coercive force, and the alnico magnet 9b has a low coercive force. The magnetizing amount of the alnico magnet 9b is increased when a magnetizing current is applied through the stator 2 as will be described later. On the basis that the amount of magnetization of the neodymium magnet 9a does not change with a current that can be changed, the former is referred to as high coercivity and the latter is referred to as low coercivity.

また、これら2種類の永久磁石9a,9bは、それぞれ1種類で1磁極を形成しており、その磁化方向が永久磁石モータ1の径方向(永久磁石モータ1の外周部からステータ2とロータ3間の空隙に向かう方向)に沿うように配設されている。このように2種類の永久磁石9a,9bを、交互に且つその磁化方向が径方向に沿うように配置することにより、隣同士に配置された永久磁石9a,9bが互いに反対方向に磁極を有する状態(一方のN極が内側、他方のN極が外側となる状態)となり、これらネオジム磁石9aとアルニコ磁石9bとの間に例えば矢印Bで示す方向に磁気経路(磁束)が生ずる。
尚、上方の破線で示す矢印は、ロータコア8を経由する磁束である。すなわち、保磁力が大きいネオジム磁石9aと保磁力が小さいアルニコ磁石9bの双方を通過する磁気経路が形成されるようになっている。そして、永久磁石モータ1は、48極/36スロット構成となっており、3スロット当たりでは4極が対応する(4極/3スロット)。
Each of these two types of permanent magnets 9a and 9b forms one magnetic pole, and the magnetization direction thereof is the radial direction of the permanent magnet motor 1 (from the outer periphery of the permanent magnet motor 1 to the stator 2 and the rotor 3). It is arrange | positioned along the direction toward the space | gap between. In this way, by arranging the two types of permanent magnets 9a and 9b alternately so that their magnetization directions are along the radial direction, the adjacent permanent magnets 9a and 9b have magnetic poles in opposite directions. A state (a state in which one N pole is on the inside and the other N pole is on the outside) is generated, and a magnetic path (magnetic flux) is generated between the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b in the direction indicated by the arrow B, for example.
In addition, the arrow shown by the upper broken line is a magnetic flux passing through the rotor core 8. That is, a magnetic path passing through both the neodymium magnet 9a having a large coercive force and the alnico magnet 9b having a small coercive force is formed. The permanent magnet motor 1 has a 48 pole / 36 slot configuration, and 4 poles correspond to 3 slots (4 poles / 3 slots).

次に、上記のように構成された永久磁石モータ1を備えたドラム式洗濯乾燥機21の構成について説明する。図3は、ドラム式洗濯乾燥機21の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。ドラム式洗濯乾燥機21の外殻を形成する外箱22は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口23を有しており、この洗濯物出入口23は、ドア24により開閉されるようになっている。外箱22の内部には、背面が閉鎖された有底円筒状の水槽25が配置されており、この水槽25の背面中央部には上述の永久磁石モータ1(ステータ2)がねじ止めにより固着されている。   Next, the structure of the drum type washing / drying machine 21 provided with the permanent magnet motor 1 configured as described above will be described. FIG. 3 is a longitudinal sectional side view schematically showing the internal configuration of the drum type washing / drying machine 21. The outer box 22 forming the outer shell of the drum-type washing / drying machine 21 has a laundry entrance / exit 23 opening in a circular shape on the front surface, and the laundry entrance / exit 23 is opened and closed by a door 24. ing. Inside the outer box 22, a bottomed cylindrical water tank 25 having a closed back surface is disposed, and the permanent magnet motor 1 (stator 2) is fixed to the center of the back surface of the water tank 25 by screwing. Has been.

永久磁石モータ1の回転軸26は、後端部(図3では右側の端部)が永久磁石モータ1(ロータ3)の軸取付部10に固定されており、前端部(図3では左側の端部)が水槽25内に突出している。回転軸26の前端部には、背面が閉鎖された有底円筒状のドラム27が水槽25に対して同軸状となるように固定されており、このドラム27は、永久磁石モータ1の駆動によりロータ3および回転軸26と一体的に回転する。なお、ドラム27には、空気および水を流通可能な複数の流通孔28と、ドラム27内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行うための複数のバッフル29が設けられている。   The rotating shaft 26 of the permanent magnet motor 1 has a rear end portion (right end portion in FIG. 3) fixed to the shaft mounting portion 10 of the permanent magnet motor 1 (rotor 3), and a front end portion (left side in FIG. 3). End) protrudes into the water tank 25. A bottomed cylindrical drum 27 whose rear surface is closed is fixed to the front end of the rotating shaft 26 so as to be coaxial with the water tank 25, and this drum 27 is driven by the permanent magnet motor 1. It rotates integrally with the rotor 3 and the rotating shaft 26. The drum 27 is provided with a plurality of flow holes 28 through which air and water can flow, and a plurality of baffles 29 for scraping and unraveling the laundry in the drum 27.

水槽25には給水弁30が接続されており、当該給水弁30が開放されると、水槽25内に給水されるようになっている。また、水槽25には排水弁31を有する排水ホース32が接続されており、当該排水弁31が開放されると、水槽25内の水が排出されるようになっている。
水槽25の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト33が設けられている。この通風ダクト33の前端部は前部ダクト34を介して水槽25内に接続されており、後端部は後部ダクト35を介して水槽25内に接続されている。通風ダクト33の後端部には、送風ファン36が設けられており、この送風ファン36の送風作用により、水槽25内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト34から通風ダクト33内に送られ、後部ダクト35を通して水槽25内に戻されるようになっている。
A water supply valve 30 is connected to the water tank 25, and water is supplied into the water tank 25 when the water supply valve 30 is opened. Further, a drain hose 32 having a drain valve 31 is connected to the water tank 25, and when the drain valve 31 is opened, water in the water tank 25 is discharged.
A ventilation duct 33 extending in the front-rear direction is provided below the water tank 25. A front end portion of the ventilation duct 33 is connected to the water tank 25 via the front duct 34, and a rear end portion is connected to the water tank 25 via the rear duct 35. A blower fan 36 is provided at the rear end of the ventilation duct 33, and the air in the water tank 25 is blown from the front duct 34 into the ventilation duct 33 by the blowing action of the blower fan 36 as indicated by an arrow. And is returned to the water tank 25 through the rear duct 35.

通風ダクト33内部の前端側には蒸発器37が配置されており、後端側には凝縮器38が配置されている。これら蒸発器37および凝縮器38は、コンプレッサ39および絞り弁40とともにヒートポンプ41を構成しており(図4参照)、通風ダクト33内を流れる空気は、蒸発器37により除湿され凝縮器38により加熱されて、水槽25内に循環される。絞り弁40は膨張弁から成り、開度調整機能を有している。   An evaporator 37 is disposed on the front end side inside the ventilation duct 33, and a condenser 38 is disposed on the rear end side. The evaporator 37 and the condenser 38 constitute a heat pump 41 together with the compressor 39 and the throttle valve 40 (see FIG. 4), and the air flowing in the ventilation duct 33 is dehumidified by the evaporator 37 and heated by the condenser 38. And is circulated in the water tank 25. The throttle valve 40 is formed of an expansion valve and has an opening degree adjusting function.

外箱22の前面にはドア24の上方に位置して操作パネル42が設けられており、この操作パネル42には運転コースなどを設定するための複数の操作スイッチ(図示せず)が設けられている。操作パネル42は、マイクロコンピュータを主体として構成されドラム式洗濯乾燥機21の運転全般を制御する制御回路部(図示せず)に接続されており、当該制御回路部は、操作パネル42を介して設定された内容に従って、永久磁石モータ1、給水弁30、排水弁31、コンプレッサ39、絞り弁40などの駆動を制御しながら各種の運転コースを実行する。また、図示しないが、コンプレッサ39を構成するコンプレッサモータも、永久磁石モータ1と同様の構成を採用している。   An operation panel 42 is provided on the front surface of the outer box 22 above the door 24. The operation panel 42 is provided with a plurality of operation switches (not shown) for setting a driving course and the like. ing. The operation panel 42 is composed mainly of a microcomputer and is connected to a control circuit unit (not shown) that controls the overall operation of the drum type washing and drying machine 21. The control circuit unit is connected via the operation panel 42. In accordance with the set contents, various operation courses are executed while controlling the driving of the permanent magnet motor 1, the water supply valve 30, the drain valve 31, the compressor 39, the throttle valve 40, and the like. Although not shown, the compressor motor constituting the compressor 39 also employs the same configuration as that of the permanent magnet motor 1.

図1は、永久磁石モータ1の回転をベクトル制御するモータ制御装置50の構成をブロック図で示したものである。尚、上記コンプレッサモータも同様の構成によって制御される。ベクトル制御では、電機子巻線に流れる電流を、界磁である永久磁石の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し、磁束と発生トルクとを制御する。電流制御には、モータ1のロータと共に回転する座標系、いわゆるd−q座標系で表わした電流値が用いられるが、d軸はロータに取り付けた永久磁石の作る磁束方向であり、q軸はd軸に直交する方向である。巻線に流れる電流のq軸成分であるq軸電流Iqは回転トルクを発生させる成分であり(トルク成分電流)、同d軸成分であるd軸電流Idは磁束を作る成分である(励磁または磁化成分電流)。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a motor control device 50 that vector-controls the rotation of the permanent magnet motor 1. The compressor motor is also controlled by the same configuration. In the vector control, the current flowing through the armature winding is separated into the magnetic flux direction of the permanent magnet, which is a field, and the direction orthogonal thereto, and these are adjusted independently to control the magnetic flux and the generated torque. For the current control, a current value represented by a coordinate system rotating with the rotor of the motor 1, that is, a so-called dq coordinate system, is used. The d axis is a magnetic flux direction created by a permanent magnet attached to the rotor, and the q axis is The direction is orthogonal to the d-axis. The q-axis current Iq that is the q-axis component of the current flowing through the winding is a component that generates rotational torque (torque component current), and the d-axis current Id that is the d-axis component is a component that generates magnetic flux (excitation or Magnetization component current).

電流センサ51(U,V,W)は、モータ1の各相(U相,V相,W相)に流れる電流Iu,Iv,Iwを検出するセンサである。尚、電流センサ51(電流検出手段)に替えて、インバータ回路52(駆動手段)を構成する下アーム側のスイッチング素子とグランドとの間に3個のシャント抵抗を配置し、それらの端子電圧に基づいて電流Iu,Iv,Iwを検出する構成としても良い。   The current sensor 51 (U, V, W) is a sensor that detects currents Iu, Iv, Iw flowing in the phases (U phase, V phase, W phase) of the motor 1. In place of the current sensor 51 (current detecting means), three shunt resistors are arranged between the lower arm side switching element constituting the inverter circuit 52 (driving means) and the ground, and the terminal voltages thereof are set. A configuration may be adopted in which the currents Iu, Iv, and Iw are detected on the basis of them.

電流センサ51により検出された電流Iu,Iv,Iwは、図示しないA/D変換器によりA/D変換されるとuvw/dq座標変換器53により2相電流Iα,Iβに変換された後、更にd軸電流Id,q軸電流Iqに変換される。α,βは、モータ1のステータに固定された2軸座標系の座標軸である。ここでの座標変換の計算には、速度・位置推定部(位置検出手段)54により推定されるロータの回転位置推定値(α軸とd軸との位相差の推定値)θが用いられる。また、速度・位置推定部54により推定されるモータ1の回転速度(角速度)ωが出力される。   The currents Iu, Iv, Iw detected by the current sensor 51 are converted into two-phase currents Iα, Iβ by the uvw / dq coordinate converter 53 when A / D converted by an A / D converter (not shown), Further, it is converted into a d-axis current Id and a q-axis current Iq. α and β are coordinate axes of a biaxial coordinate system fixed to the stator of the motor 1. For the calculation of the coordinate conversion here, the estimated rotational position of the rotor (estimated value of the phase difference between the α axis and the d axis) θ estimated by the speed / position estimating unit (position detecting means) 54 is used. Further, the rotational speed (angular speed) ω of the motor 1 estimated by the speed / position estimation unit 54 is output.

速度・位置推定部54は、上述のようにモータ1の角速度ω,ロータの回転位置θをそれぞれ推定するもので、モータ1の回路定数(モータ定数)である電機子巻線のd軸インダクタンスLd,q軸インダクタンスLq,巻線抵抗値Rの各値が記憶されていると共に、d軸電流Id,q軸電流Iq及びd軸出力電圧指令値Vdが入力されている。
速度・位置推定部54は、(1)式のd軸モータ電圧方程式を用いて、モータ1の回転速度ωを推定する。
Vd=R・Id+ω・Lq・Iq …(1)
更に、角速度ωを積分器55で積分し、その積分結果が回転位置推定値θとして出力される。
The speed / position estimation unit 54 estimates the angular speed ω of the motor 1 and the rotational position θ of the rotor as described above, and the d-axis inductance Ld of the armature winding, which is the circuit constant (motor constant) of the motor 1. , Q-axis inductance Lq, winding resistance value R, and d-axis current Id, q-axis current Iq, and d-axis output voltage command value Vd are input.
The speed / position estimation unit 54 estimates the rotational speed ω of the motor 1 using the d-axis motor voltage equation of formula (1).
Vd = R · Id + ω · Lq · Iq (1)
Further, the angular velocity ω is integrated by the integrator 55, and the integration result is output as the rotational position estimated value θ.

着磁制御部(着磁手段)59は、洗濯機の運転動作に応じて増減磁をする場合に着磁電流指令Id_com2を出力する。Id_com2は増磁の場合は正,減磁の場合は負の値をとる。また、ロータが回転している場合の通電指令位置θに基づいて,電気角360毎に2回、それぞれ数ms〜数10msの期間通電指令を出力する。
着磁制御部59は、上記位相θ及び回転速度ωに基づいて決定した、アルニコ磁石9bを着磁するための着磁電流指令Id_com2を切換えスイッチ60に出力し、切換えスイッチ60は、着磁電流指令Id_com1,Id_com2,後述するId_com3のうち何れか1つを選択し、d軸電流指令値Id_refとして電流制御部61に出力する。また、外部より与えられる回転数指令値ω_refは、減算器62において回転速度ωとの差が求められると、その差が比例積分(PI)器63で比例積分演算され、q軸電流指令値Iq_refとして電流制御部61に出力される。
The magnetizing control unit (magnetizing means) 59 outputs a magnetizing current command Id_com2 when increasing or decreasing magnetizing according to the operation of the washing machine. Id_com2 takes a positive value when magnetizing and a negative value when demagnetizing. Further, based on the energization command position θ when the rotor is rotating, the energization command is output twice for each electrical angle 360 for a period of several ms to several tens of ms.
The magnetizing control unit 59 outputs a magnetizing current command Id_com2 for magnetizing the alnico magnet 9b, determined based on the phase θ and the rotational speed ω, to the changeover switch 60. One of commands Id_com1, Id_com2, and Id_com3 described later is selected and output to the current control unit 61 as a d-axis current command value Id_ref. Further, when the difference between the rotational speed command value ω_ref given from the outside and the rotational speed ω is obtained by the subtractor 62, the difference is proportionally integrated by the proportional integrator (PI) 63, and the q-axis current command value Iq_ref is calculated. Is output to the current control unit 61.

電流制御部61では、減算器64d,64qにおいてd軸電流指令値Id_ref,q軸電流指令値Iq_refとd軸電流Id,q軸電流Iqとの差がそれぞれ求められ、その差が比例積分器65d,65qで比例積分演算される。そして、比例積分演算の結果は、d−q座標系で表わされた出力電圧指令値Vd,Vqとして、dq/uvw座標変換器66に出力される。dq/uvw座標変換器66では、電圧指令値Vd,Vqは、α−β座標系で表わした値に変換された後、更に各相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換される。尚、dq/uvw座標変換器66における座標変換の計算にも、後述する磁極位置θが用いられる。   In the current control unit 61, the subtractors 64d and 64q obtain the differences between the d-axis current command value Id_ref and the q-axis current command value Iq_ref and the d-axis current Id and the q-axis current Iq, respectively, and the difference is proportional integrator 65d. , 65q, the proportional integral operation is performed. Then, the result of the proportional integration calculation is output to the dq / uvw coordinate converter 66 as output voltage command values Vd and Vq expressed in the dq coordinate system. In the dq / uvw coordinate converter 66, the voltage command values Vd and Vq are converted into values expressed in the α-β coordinate system, and further converted into respective phase voltage command values Vu, Vv and Vw. The magnetic pole position θ described later is also used for calculation of coordinate conversion in the dq / uvw coordinate converter 66.

各相電圧指令値Vu,Vv,Vwは電力変換部67に入力され、指令値に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。インバータ回路52は、例えばIGBTなどのスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成され、図示しない直流電源回路より直流電圧の供給を受けるようになっている。電力変換部67で形成されたゲート駆動信号は、インバータ回路52を構成する各スイッチング素子のゲートに与えられ、それにより各相電圧指令値Vu,Vv,Vwに一致するPWM変調された三相交流電圧が生成されてモータ1の巻線5に印加される。   The phase voltage command values Vu, Vv, and Vw are input to the power converter 67, and a pulse drive modulated gate drive signal for supplying a voltage that matches the command value is formed. The inverter circuit 52 is configured by connecting switching elements such as IGBTs in a three-phase bridge, and is supplied with a DC voltage from a DC power supply circuit (not shown). The gate drive signal formed by the power converter 67 is given to the gates of the switching elements constituting the inverter circuit 52, and thereby PWM-modulated three-phase alternating current that matches the phase voltage command values Vu, Vv, Vw. A voltage is generated and applied to the winding 5 of the motor 1.

上記の構成において、電流制御器61では比例積分(PI)演算によるフィードバック制御が行なわれ、d軸電流Id,q軸電流Iqはそれぞれd軸電流指令値Id_ref,q軸電流指令値Iq_refに一致するように制御される。その制御結果としての角速度推定値ωが減算器62にフィードバックされ、比例積分器63は、比例積分演算により偏差Δωをゼロに収束させる。その結果、回転速度ωは指令値ωrefに一致するようになる。   In the above configuration, the current controller 61 performs feedback control by proportional integral (PI) calculation, and the d-axis current Id and the q-axis current Iq coincide with the d-axis current command value Id_ref and the q-axis current command value Iq_ref, respectively. To be controlled. The estimated angular velocity value ω as a result of the control is fed back to the subtractor 62, and the proportional integrator 63 converges the deviation Δω to zero by the proportional integration calculation. As a result, the rotational speed ω becomes equal to the command value ωref.

減磁抑制部(着磁変化抑制手段)69は、uvw/dq座標変換器53より出力されるq軸電流Iqの値に応じて、モータ1のロータ3に配置されている永久磁石9の増磁レベルが低下することを防止するため、着磁電流指令Id_com3を生成し、切換えスイッチ60に出力する。切換えスイッチ60の切換え制御は、洗濯機21全体の制御を行うマイクロコンピュータ(例えば、上記の回転数指令値ω_refを生成出力する)などによって行われる。
なお、以上の構成において、モータ制御装置50に永久磁石モータ1を加えたものが、モータ制御システム70を構成している。また、インバータ回路52,PWM形成部62を除く部分は、モータ制御装置50を構成するマイクロコンピュータのソフトウエアにより実現されている機能である。
The demagnetization suppression unit (magnetization change suppression means) 69 increases the number of permanent magnets 9 arranged in the rotor 3 of the motor 1 according to the value of the q-axis current Iq output from the uvw / dq coordinate converter 53. In order to prevent the magnetic level from decreasing, a magnetizing current command Id_com3 is generated and output to the changeover switch 60. The changeover control of the changeover switch 60 is performed by a microcomputer that controls the entire washing machine 21 (for example, generates and outputs the rotation speed command value ω_ref).
In the above configuration, the motor control device 50 plus the permanent magnet motor 1 constitutes the motor control system 70. The parts excluding the inverter circuit 52 and the PWM forming unit 62 are functions realized by software of a microcomputer constituting the motor control device 50.

次に、永久磁石モータ1を備えたドラム式洗濯乾燥機(以下、単に洗濯機と称す)21の作用について説明する。モータ制御装置50がインバータ回路52を介してステータ巻線5に通電すると、電機子反作用による外部磁界(ステータ巻線5を流れる電流により発生する磁界)が、ロータ3の永久磁石9a,9bに作用するようになる。そして、これら永久磁石9a,9bのうち、保磁力が小さいアルニコ磁石9bの磁化状態が、この電機子反作用による外部磁界により減磁または増磁され、これにより、ステータ巻線5に鎖交する磁束量(鎖交磁束量)を増減できる。そこで、本実施例では、モータ制御装置50は、ステータ巻線5の通電を制御することにより、アルニコ磁石9bの磁化状態を運転工程(洗濯工程、脱水工程、乾燥工程)ごとに切り換えて実行する。ここで、各運転工程における動作内容について順に説明する。   Next, the operation of the drum type washing / drying machine (hereinafter simply referred to as a washing machine) 21 provided with the permanent magnet motor 1 will be described. When the motor controller 50 energizes the stator winding 5 via the inverter circuit 52, an external magnetic field (magnetic field generated by the current flowing through the stator winding 5) due to the armature reaction acts on the permanent magnets 9 a and 9 b of the rotor 3. To come. Of these permanent magnets 9 a and 9 b, the magnetization state of the alnico magnet 9 b having a small coercive force is demagnetized or increased by an external magnetic field due to this armature reaction, whereby the magnetic flux interlinking with the stator winding 5. The amount (linkage magnetic flux amount) can be increased or decreased. Therefore, in the present embodiment, the motor control device 50 controls the energization of the stator winding 5 to switch the magnetization state of the alnico magnet 9b for each operation process (washing process, dehydration process, drying process). . Here, the operation content in each operation process will be described in order.

まず、洗濯工程では、洗濯機21の制御回路部は、給水弁30を開放して水槽25内に給水を行い、続いてドラム27を回転させて洗濯を行う。この洗濯工程では、水を含んだ洗濯物をバッフル29によって掻き上げるため、ドラム27を高トルクで回転させる必要があるが、回転速度は低速で良い。そこで、モータ制御装置50は、アルニコ磁石9bの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路52によるステータ巻線5の通電を制御する。これにより、ステータ巻線5に作用する磁束量が多く(磁力が強く)なることから、ドラム27を高トルク低速度で回転させることができる。   First, in the washing process, the control circuit unit of the washing machine 21 opens the water supply valve 30 to supply water into the water tank 25, and then rotates the drum 27 to perform washing. In this washing process, since the laundry containing water is scraped up by the baffle 29, it is necessary to rotate the drum 27 with high torque, but the rotation speed may be low. Therefore, the motor control device 50 controls energization of the stator winding 5 by the inverter circuit 52 so that the magnetization state of the alnico magnet 9b is increased. As a result, the amount of magnetic flux acting on the stator winding 5 is increased (the magnetic force is strong), so that the drum 27 can be rotated at a high torque and a low speed.

次に、脱水工程では、制御回路部は、排水弁31を開放して水槽25内の水を排出し、続いてドラム27を高速回転させることにより洗濯物に含まれる水分を脱水する。この脱水工程では、脱水効率を向上させるためドラム27を高速で回転させる必要があるが、トルクは小さくても良い。そこで、モータ制御装置50は、アルニコ磁石9bの磁化状態が減磁されるように、インバータ回路52によるステータ巻線5の通電を制御する。これにより、ステータ巻線5に作用する磁束量が少なく(磁力が弱く)なることから、ドラム27を低トルク高速度で回転させることができる。   Next, in the dehydration step, the control circuit unit dehydrates moisture contained in the laundry by opening the drain valve 31 to discharge the water in the water tank 25 and then rotating the drum 27 at a high speed. In this dewatering step, it is necessary to rotate the drum 27 at a high speed in order to improve the dewatering efficiency, but the torque may be small. Therefore, the motor control device 50 controls energization of the stator winding 5 by the inverter circuit 52 so that the magnetization state of the alnico magnet 9b is demagnetized. Thereby, since the amount of magnetic flux acting on the stator winding 5 is reduced (the magnetic force is weak), the drum 27 can be rotated at a low torque and a high speed.

最後に、乾燥工程では、制御回路部は、送風ファン36およびヒートポンプ41を駆動させるとともにドラム27を回転させることにより洗濯物の乾燥を行う。この乾燥工程において、モータ制御装置50は、次回の洗濯工程に備えて、アルニコ磁石9bの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路52によるステータ巻線5の通電を制御する。これにより、ステータ巻線5に作用する磁束量を増加させた状態にでき、次回の洗濯工程において、ドラム27を高トルク・低速度で回転させ易くすることができる。   Finally, in the drying process, the control circuit unit dries the laundry by driving the blower fan 36 and the heat pump 41 and rotating the drum 27. In this drying process, the motor control device 50 controls the energization of the stator winding 5 by the inverter circuit 52 so that the magnetization state of the alnico magnet 9b is increased in preparation for the next washing process. As a result, the amount of magnetic flux acting on the stator winding 5 can be increased, and the drum 27 can be easily rotated at high torque and low speed in the next washing step.

上記のように洗い運転では、水を含んだ衣類を回転させるために大きなトルクが必要となる。図5は、洗濯運転時において、ドラム27に収容された衣類の位置が変化する状態を模式的に示している。ドラム27を回転させる場合、内部の衣類が図5(a)に示す最低の位置にある状態からスタートし、バッフル29により持ち上げられて図5(b)に示す状態になった場合に最も大きなトルクが必要となる。また、ドラム27の回転数が定常回転数(仮に50rpmとする)に達すると、その回転数のまま一定時間運転を継続するが、定常回転数では継続して衣類が回り続けるため、負荷トルクは起動時に比べると小さい。つまり、洗い運転において最も大きなトルクが発生するのは、モータ1が停止している状態から動き始めて図5(b)の状態になったときである。   As described above, in the washing operation, a large torque is required to rotate the clothes containing water. FIG. 5 schematically shows a state in which the position of the clothes housed in the drum 27 changes during the washing operation. When the drum 27 is rotated, the largest torque is obtained when the internal garment starts from the lowest position shown in FIG. 5A and is lifted by the baffle 29 to the state shown in FIG. 5B. Is required. Further, when the rotational speed of the drum 27 reaches the steady rotational speed (assuming 50 rpm), the operation is continued for a certain period of time with the rotational speed being maintained, but since the clothing continues to rotate at the steady rotational speed, the load torque is Small compared to startup. That is, the largest torque is generated in the washing operation when the motor 1 starts to move from the stopped state to the state shown in FIG.

図6に、(a)洗い運転時の回転数及びトルク,(b)トルク電流Iq及び励磁電流Id,(c)モータ1の磁束量:誘起電圧定数(単位回転数あたりの誘起電圧値)の関係を示す。図6(a)に破線で示すように、正転方向の起動時と反転方向の起動時とに大きなトルクが発生するため、それに対応してトルク電流Iqの通電量が増える。ここで、起動時にトルク電流Iqのみが6〜7A程度流れたとすると、図10の増減磁特性に従いアルニコ磁石9bが減磁するため、モータ1の誘起電圧が(c)に示す細い破線のように低下する。   FIG. 6 shows (a) rotational speed and torque during washing operation, (b) torque current Iq and exciting current Id, and (c) magnetic flux amount of motor 1: induced voltage constant (induced voltage value per unit rotational speed). Show the relationship. As indicated by a broken line in FIG. 6A, a large torque is generated at the time of starting in the forward direction and at the time of starting in the reverse direction, and the amount of torque current Iq increases accordingly. Here, if only the torque current Iq flows at about 6 to 7 A at the time of startup, the Alnico magnet 9b is demagnetized according to the increase / decrease magnetic characteristics of FIG. descend.

そこで、本実施例では、モータ1の起動時においてトルク電流Iqを大きく通電するタイミングに合わせて、励磁電流Idを(b)に示すように通電する。このため、着磁変化抑制部69は、着磁電流指令Id_com3を生成して出力する。図7には、この場合にトルク電流Iqの値に応じて通電する励磁電流Idの特性を示す。着磁変化抑制部69は、着磁電流指令Id_com3を次式により決定する。
Id_com3=(Iq−a)×b (但し、Iq>aの場合) …(2)
a,bは定数であり、本実施例では例えばa=3,b=1に設定する。また、Iq≦aの場合はId_com3=0とする。尚、定数a,bを幾つに設定するかは、個別の設計に応じて実測を行った結果より最適となるものを選択すれば良い。
Therefore, in this embodiment, the exciting current Id is energized as shown in (b) at the timing when the torque current Iq is energized greatly when the motor 1 is started. For this reason, the magnetization change suppressing unit 69 generates and outputs a magnetization current command Id_com3. FIG. 7 shows the characteristics of the exciting current Id that is energized according to the value of the torque current Iq in this case. The magnetization change suppression unit 69 determines the magnetization current command Id_com3 by the following equation.
Id_com3 = (Iq−a) × b (where Iq> a) (2)
a and b are constants, and in this embodiment, for example, a = 3 and b = 1 are set. If Iq ≦ a, Id_com3 = 0. Note that the number of constants a and b to be set may be selected based on the result of actual measurement according to the individual design.

(2)式に基づき、着磁変化抑制部69は、トルク電流Iqが例えばピークで6A流れるとすると、それに応じて励磁電流Idを同時に3A流すように着磁電流指令Id_com3を出力する。これにより、モータ1の誘起電圧は(c)に示す太い破線のように低下することが回避される。また、モータ1が逆転する場合も同様に、着磁電流指令Id_com3を極性を逆にして出力すれば良い。   Based on the equation (2), if the torque current Iq flows, for example, at a peak of 6 A, the magnetization change suppression unit 69 outputs a magnetization current command Id_com3 so that the excitation current Id flows at 3 A simultaneously. Thereby, it is avoided that the induced voltage of the motor 1 falls like the thick broken line shown in (c). Similarly, when the motor 1 rotates in reverse, the magnetizing current command Id_com3 may be output with the polarity reversed.

図8は、着磁変化抑制部69が着磁電流指令Id_com3を出力して永久磁石9bの減磁を抑制した結果、図10に示した減磁状態が改善することを示すシミュレーション結果を示すものである。これにより、91.8%まで低下した誘起電圧比を、一点鎖線で示すように97.0%にまで抑制できることが判る。また、永久磁石9bを減磁した状態で脱水運転を行う場合についても、その運転中に意図しない増磁が発生することがあれば、着磁電流指令Id_com3を図6(b)に示すパターンの逆極性で出力することで励磁電流Idを重畳して減磁方向に作用させ、増磁を抑制することも可能である。   FIG. 8 shows a simulation result indicating that the demagnetization state shown in FIG. 10 is improved as a result of the magnetization change suppression unit 69 outputting the magnetization current command Id_com3 to suppress the demagnetization of the permanent magnet 9b. It is. Thus, it can be seen that the induced voltage ratio that has been reduced to 91.8% can be suppressed to 97.0% as shown by the one-dot chain line. Also, in the case where the dehydration operation is performed in a state where the permanent magnet 9b is demagnetized, if an unintentional magnetization is generated during the operation, the magnetization current command Id_com3 has a pattern shown in FIG. 6B. By outputting in reverse polarity, it is possible to superimpose the excitation current Id and act in the demagnetization direction to suppress the magnetization.

以上のようにして、運転中に減磁した永久磁石9bを別行程において再増磁することなく、磁電流指令Id_com3により励磁電流Idを重畳して減磁を抑制することの利点は2つある。その1つは、洗い運転中に再増磁による通電を頻繁に行うとその度に騒音が発生し、洗濯機としての製品性を損なうからである。もう1つは、着磁時にはインバータ回路52のスイッチング素子に大きな電流が流れるため、スイッチング素子の耐久性を低下させず、寿命を維持するためである。本実施例では、モータ1を駆動するために流れる電流値は最大8A程度、アルニコ磁石9bを着磁するために流れる電流は20A程度を想定している。   As described above, there are two advantages of suppressing the demagnetization by superimposing the excitation current Id by the magnetic current command Id_com3 without remagnetizing the permanent magnet 9b demagnetized during the operation in another process. . One of them is that, if energization by remagnetization is frequently performed during washing operation, noise is generated each time, and the product quality as a washing machine is impaired. The other is that a large current flows through the switching element of the inverter circuit 52 during magnetization, so that the durability of the switching element is not deteriorated and the life is maintained. In this embodiment, it is assumed that the maximum value of the current that flows to drive the motor 1 is about 8 A and the current that flows to magnetize the alnico magnet 9 b is about 20 A.

以上のように本実施例によれば、着磁変化抑制部69は、トルク電流Iqのレベルが所定の閾値を超えると、励磁電流Idを同時に流すように着磁電流指令Id_com3を出力するので、モータ1のロータ3に配置されている永久磁石9bが減磁することを防止して(すなわち、着磁状態が変化することを抑制して)、モータ1の運転効率を向上させることができる。この場合、着磁変化抑制部69は、着磁電流指令Id_com3を(2)式により決定するので、トルク電流Iqのレベルが増加するのに応じて、重畳する励磁電流Idのレベルを増加させることができる。   As described above, according to the present embodiment, when the level of the torque current Iq exceeds the predetermined threshold, the magnetization change suppression unit 69 outputs the magnetization current command Id_com3 so that the excitation current Id flows simultaneously. It is possible to improve the operation efficiency of the motor 1 by preventing the permanent magnet 9b disposed on the rotor 3 of the motor 1 from demagnetizing (that is, suppressing the change of the magnetized state). In this case, since the magnetization change suppression unit 69 determines the magnetization current command Id_com3 from the equation (2), the level of the excitation current Id to be superimposed is increased as the level of the torque current Iq increases. Can do.

そして、ドラム式洗濯乾燥機21を、永久磁石モータ1及びモータ制御装置50よりなるモータ制御システム70を備え、永久磁石モータ1によりドラム27を回転駆動して洗濯運転を行うように構成したので、運転中等にモータ1のアルニコ磁石9bが減磁することを防止して、運転効率の低下を防止できる。そして、着磁変化抑制部69は、洗い又は濯ぎ運転を開始する場合に、モータ1起動時のq軸電流Iqの最大値が所定値を超えると励磁電流Idを重畳させるので、洗濯運転の負荷が大きくなり、アルニコ磁石9bの減磁が発生する確率が高い期間に検出を行うことができる。   Since the drum type washing / drying machine 21 includes the motor control system 70 including the permanent magnet motor 1 and the motor control device 50, and the drum 27 is rotated by the permanent magnet motor 1, the washing operation is performed. It is possible to prevent the alnico magnet 9b of the motor 1 from being demagnetized during operation or the like, thereby preventing a decrease in operating efficiency. Then, when starting the washing or rinsing operation, the magnetization change suppressing unit 69 superimposes the excitation current Id when the maximum value of the q-axis current Iq at the start of the motor 1 exceeds a predetermined value. Can be detected during a period when the probability of demagnetization of the alnico magnet 9b is high.

(第2実施例)
図9は本発明の第2実施例であり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例におけるモータ制御装置71は、モータ1に例えばホールICを備えてなる位置センサ(位置検出手段)72(u,v,w)を配置しており、第1実施例の構成における速度・位置推定部54を、速度位置検出部(位置検出手段)73に置き換えたものである。そして、モータ1とモータ制御装置71とが、モータ制御システム74を構成している。
速度位置検出部73は、位置センサ72より与えられる位置信号Hu,Hv,Hwに基づいて、モータ1の回転数ω及び回転位置θを検出する。その他の作用効果については、第1実施例と全く同様である。
(Second embodiment)
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the motor control device 71 in the second embodiment, a position sensor (position detection means) 72 (u, v, w) including, for example, a Hall IC is disposed in the motor 1, and the speed in the configuration of the first embodiment. The position estimation unit 54 is replaced with a speed position detection unit (position detection means) 73. The motor 1 and the motor control device 71 constitute a motor control system 74.
The speed position detector 73 detects the rotational speed ω and the rotational position θ of the motor 1 based on the position signals Hu, Hv, Hw given from the position sensor 72. Other functions and effects are the same as those in the first embodiment.

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
モータの起動時に限ることなく、本来は定常的な運転状態においても、急激な負荷変動によりトルク電流Iqのレベルが増大した場合にも、励磁電流Idを重畳させて減磁を抑制すれば良い。
着磁電流指令Id_com3の決定は、(2)式に限ることはない。例えば出力特性が曲線式に従うものでも良い。
また、着磁電流指令Id_com3は、必ずしもトルク電流Iqの値に基づいて決定する必要はなく、固定値を設定しても良い。更に、着磁電流指令Id_com3を出力するタイミングについても、トルク電流Iqを出力する期間内で固定しても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The demagnetization may be suppressed by superimposing the excitation current Id even when the level of the torque current Iq is increased due to a sudden load fluctuation, even in an originally steady operation state, not limited to when the motor is started.
The determination of the magnetizing current command Id_com3 is not limited to the equation (2). For example, the output characteristics may follow a curve formula.
Further, the magnetizing current command Id_com3 is not necessarily determined based on the value of the torque current Iq, and may be set to a fixed value. Furthermore, the timing for outputting the magnetizing current command Id_com3 may also be fixed within the period for outputting the torque current Iq.

着磁制御部59に、着磁変化抑制手段としての機能も併せて持たせても良い。
高保持力永久磁石,低保持力永久磁石は、それぞれネオジム磁石9a,アルニコ磁石9bに限ることなく、適切な保持力が得られる材質の磁石を適宜選択すれば良い。また、低保持力永久磁石を増減磁させることで所望の出力特性を満たすことができる場合、高保持力永久磁石は必ずしも必要ではない。
特許文献1に開示されている構造の永久磁石モータに適用しても良い。
洗濯乾燥機21,又は乾燥機能がない洗濯機に限ることなく、ロータに低保持力永久磁石を備えてなる永久磁石モータを使用し、且つ負荷の変動状態に応じてモータの出力特性を変化させるのが望ましい機器であれば適用が可能である。
The magnetization control unit 59 may also have a function as a magnetization change suppressing unit.
The high holding force permanent magnet and the low holding force permanent magnet are not limited to the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b, respectively, and may be appropriately selected from materials made of materials capable of obtaining an appropriate holding force. Further, when desired output characteristics can be satisfied by increasing or decreasing the low holding force permanent magnet, the high holding force permanent magnet is not necessarily required.
You may apply to the permanent magnet motor of the structure currently disclosed by patent document 1. FIG.
The present invention is not limited to the washing / drying machine 21 or the washing machine having no drying function, and uses a permanent magnet motor having a low holding power permanent magnet in the rotor, and changes the output characteristics of the motor according to the load fluctuation state. This is applicable to any device that is desirable.

図面中、1は永久磁石モータ、3はロータ、9aはネオジム磁石(高保磁力永久磁石)、9bはアルニコ磁石(低保磁力永久磁石)、21はドラム式洗濯乾燥機、27はドラム、50はモータ制御装置、54は速度・位置推定部(位置検出手段)、59は着磁制御部(着磁手段)、69は着磁変化抑制部(着磁変化抑制手段)、70はモータ制御システム、71はモータ制御装置、73は速度位置検出部(位置検出手段)、74はモータ制御システムを示す。   In the drawings, 1 is a permanent magnet motor, 3 is a rotor, 9a is a neodymium magnet (high coercivity permanent magnet), 9b is an alnico magnet (low coercivity permanent magnet), 21 is a drum type washer / dryer, 27 is a drum, 50 is Motor controller 54, speed / position estimating unit (position detecting unit), 59 magnetizing control unit (magnetizing unit), 69 magnetizing change suppressing unit (magnetizing change suppressing unit), 70 motor control system, Reference numeral 71 denotes a motor control device, 73 denotes a speed position detection unit (position detection means), and 74 denotes a motor control system.

Claims (9)

着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転位置を検出する位置検出手段と、
前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁又は減磁させる着磁手段と、
この着磁手段により前記永久磁石が着磁された状態で前記モータの巻線にq軸電流(トルク電流)を供給する場合に、d軸電流(励磁電流)を重畳する期間を設けることで前記永久磁石の着磁状態の変化を抑制する着磁変化抑制手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
In a motor control device that controls a permanent magnet motor in which a permanent magnet having a low coercive force such that the amount of magnetization can be changed is arranged in a rotor, and detects a current flowing in the motor to perform vector control,
Position detecting means for detecting the rotational position of the motor;
Magnetizing means for magnetizing or demagnetizing the permanent magnet according to the rotational position of the motor by adjusting the magnetization state of the permanent magnet by an armature reaction magnetic field;
When a q-axis current (torque current) is supplied to the motor winding in a state where the permanent magnet is magnetized by the magnetizing means, a period for superimposing the d-axis current (excitation current) is provided. A motor control apparatus comprising: a magnetization change suppressing unit that suppresses a change in the magnetization state of the permanent magnet.
前記着磁変化抑制手段は、前記q軸電流に重畳するd軸電流を、前記q軸電流の値に基づいて決定することを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。   The motor control apparatus according to claim 1, wherein the magnetization change suppressing unit determines a d-axis current to be superimposed on the q-axis current based on a value of the q-axis current. 前記着磁変化抑制手段は、前記q軸電流が所定の閾値を超える期間に、前記d軸電流を重畳することを特徴とする請求項1又は2記載のモータ制御装置。   The motor control apparatus according to claim 1, wherein the magnetization change suppression unit superimposes the d-axis current during a period in which the q-axis current exceeds a predetermined threshold. 前記着磁変化抑制手段は、前記q軸電流Iqに重畳するd軸電流Idを、次式(但しa,bは正の実数とする)
Id=0 [Iq≦aの場合]
Id=(Iq−a)×b [Iq>aの場合]
により決定することを特徴とする請求項3記載のモータ制御装置。
The magnetization change suppressing means calculates a d-axis current Id superimposed on the q-axis current Iq by the following formula (where a and b are positive real numbers):
Id = 0 [when Iq ≦ a]
Id = (Iq−a) × b [when Iq> a]
4. The motor control device according to claim 3, wherein the motor control device is determined by:
前記永久磁石モータと、
請求項1乃至4の何れかに記載のモータ制御装置とを備え、前記モータが発生する回転駆動力により、洗濯物を収容するドラムを回転させて洗濯運転を行うことを特徴とするドラム式洗濯機。
The permanent magnet motor;
A drum-type laundry comprising: the motor control device according to any one of claims 1 to 4, wherein a washing operation is performed by rotating a drum containing laundry by a rotational driving force generated by the motor. Machine.
着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御し、
前記モータの回転位置を検出し、前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁させ、
前記永久磁石を着磁した状態で前記モータの巻線にq軸電流(トルク電流)を供給する場合に、d軸電流(励磁電流)を重畳する期間を設けることで前記永久磁石の着磁状態の変化を抑制することを特徴とする永久磁石モータの着磁制御方法。
A permanent magnet motor in which a permanent magnet having a low coercive force so that the amount of magnetization can be changed is arranged in the rotor, and a vector control is performed by detecting a current flowing through the motor,
By detecting the rotational position of the motor and adjusting the magnetization state of the permanent magnet with an armature reaction magnetic field, the permanent magnet is magnetized according to the rotational position of the motor,
When a q-axis current (torque current) is supplied to the motor winding while the permanent magnet is magnetized, the permanent magnet is magnetized by providing a period in which the d-axis current (excitation current) is superimposed. A method for controlling the magnetization of a permanent magnet motor, characterized by suppressing the change of the permanent magnet motor.
前記q軸電流に重畳するd軸電流を、前記q軸電流の値に基づいて決定することを特徴とする請求項6記載の永久磁石モータの着磁制御方法。   The magnetization control method for a permanent magnet motor according to claim 6, wherein a d-axis current superimposed on the q-axis current is determined based on a value of the q-axis current. 前記q軸電流が所定の閾値を超える期間に、前記d軸電流を重畳することを特徴とする請求項6又は7記載の永久磁石モータの着磁制御方法。   The magnetization control method for a permanent magnet motor according to claim 6 or 7, wherein the d-axis current is superimposed in a period in which the q-axis current exceeds a predetermined threshold. 前記q軸電流Iqに重畳するd軸電流Idを、次式(但しa,bは正の実数とする)
Id=0 [Iq≦aの場合]
Id=(Iq−a)×b [Iq>aの場合]
により決定することを特徴とする請求項8記載の永久磁石モータの着磁制御方法。
The d-axis current Id superimposed on the q-axis current Iq is expressed by the following formula (where a and b are positive real numbers):
Id = 0 [when Iq ≦ a]
Id = (Iq−a) × b [when Iq> a]
9. The method for controlling magnetization of a permanent magnet motor according to claim 8, wherein:
JP2009073654A 2009-03-25 2009-03-25 Motor control apparatus, drum-type washing machine and method for controlling magnetization of permanent magnet motor Pending JP2010226914A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009073654A JP2010226914A (en) 2009-03-25 2009-03-25 Motor control apparatus, drum-type washing machine and method for controlling magnetization of permanent magnet motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009073654A JP2010226914A (en) 2009-03-25 2009-03-25 Motor control apparatus, drum-type washing machine and method for controlling magnetization of permanent magnet motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010226914A true JP2010226914A (en) 2010-10-07

Family

ID=43043491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009073654A Pending JP2010226914A (en) 2009-03-25 2009-03-25 Motor control apparatus, drum-type washing machine and method for controlling magnetization of permanent magnet motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010226914A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013081311A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Nsk Ltd Motor, motor control device, and motor-driven power steering device
JP2015157130A (en) * 2015-05-07 2015-09-03 日立アプライアンス株式会社 Drum type washing machine
JP2016135262A (en) * 2016-02-26 2016-07-28 日立アプライアンス株式会社 Drum-type washing machine
WO2022117277A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electric machine, device, electric machine, and motor vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013081311A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Nsk Ltd Motor, motor control device, and motor-driven power steering device
JP2015157130A (en) * 2015-05-07 2015-09-03 日立アプライアンス株式会社 Drum type washing machine
JP2016135262A (en) * 2016-02-26 2016-07-28 日立アプライアンス株式会社 Drum-type washing machine
WO2022117277A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electric machine, device, electric machine, and motor vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4762299B2 (en) Drum washing machine
JP4834712B2 (en) Motor control device, motor control system, washing machine, and method for magnetizing permanent magnet motor
JP5226276B2 (en) Washing machine inverter device
JP5259241B2 (en) Motor controller, motor drive system, washing machine, air conditioner, method of changing the amount of magnetization of a permanent magnet motor
JP5127800B2 (en) Motor control device
JP4799653B2 (en) Rotor position detector
JP2009284746A (en) Permanent magnet motor and washing machine
US20120068659A1 (en) Washing machine
US11118298B2 (en) Washing machine
JP2010226914A (en) Motor control apparatus, drum-type washing machine and method for controlling magnetization of permanent magnet motor
JP2011066992A (en) Motor control apparatus and washing machine
EP3475476B1 (en) Washing machine
JP2011188668A (en) Motor controller and washing machine
JP2010220400A (en) Motor control device, motor control system, washing machine, and method for magnetizing permanent-magnet motor
JP4806061B2 (en) Motor control device
JP5462222B2 (en) Rotor position detector
JP5601827B2 (en) Washing machine
JP5508760B2 (en) Washing machine
JP5670077B2 (en) Motor control device and washing machine