JP2010263998A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯物の重量検知をより確実にして、モータの特性を実際の負荷量に適合できる洗濯機を提供する。
【解決手段】ドラムモータが、ロータに着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有するアルニコ磁石を備えて構成される場合、ドラム内に投入された洗濯物につき、最初の給水が行われる以前に検知された乾布重量に応じてアルニコ磁石の着磁量を設定し、最初の給水が行われた以降に検知された吸水布重量により推定された洗濯物重量（ステップＳ１３〜Ｓ１５）と、乾布重量とに差がある場合は、その差に応じてアルニコ磁石の着磁量を変化させる（ステップＳ１６〜Ｓ１９）。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転槽内に投入された洗濯物の重量を検知する手段を備えた洗濯機に関する。

洗濯機では、必要な洗剤量を決定するためや、洗い運転やすすぎ運転において給水を行う量を決定するため、洗濯運転を開始する前に、例えばドラムなどの回転槽内に投入された洗濯物の重量を検知する処理（重量センシング処理）が行われている。例えば特許文献１には、ドラム内の洗濯物のアンバランスを解消した後、回転数を２００ｒｐｍまで上昇させる期間において、ベクトル制御演算で得られるｑ軸電流（トルク電流）をサンプリングし、サンプリング値を累算することで積分して、その結果に応じて洗濯物の重量を検知する構成が開示されている。ところが最近は洗濯機の大容量化が進んでおり、洗濯物の最大重量が１０ｋg近くに達する製品も存在する。そのため、様々な布質の洗濯物が混在しているような場合には、乾布の状態で検知した重量が、実際の重量と相違することも想定される。

また、出願人は、特許文献２に開示されているような、ロータマグネットの一部に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石を配置し、その磁石の着磁量を変化させることで、特性をダイナミックに変更可能なモータを洗濯機に適用することを検討している。斯様な構成を採用すると、洗濯運転や脱水運転のように要求される出力特性が大きく変化する場合や、洗濯物の重量に応じてモータのトルク特性を変化させることが可能になる。

特開２００４−１１３２８６号公報 特開２００６−２８０９５号公報

しかしながら、実際の洗濯物の重量がセンシングした結果と異なっていると、重負荷に対しモータのトルクが不足して撹拌動作が不十分になったり、逆に軽負荷に対しモータのトルクが過剰となり無駄に回し過ぎるなど、運転効率が低下することが想定される。
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、洗濯物の重量検知をより確実にして、モータの特性を実際の負荷量に適合できる洗濯機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の洗濯機は、ロータ側に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石を備えて構成され、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる永久磁石モータと、
前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段と、
回転槽内に投入された洗濯物の重量を検知する重量検知手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、
前記重量検知手段により前記回転槽内に最初の給水が行われる以前に検知された乾布重量に応じて前記永久磁石の着磁量を設定し、
前記最初の給水が行われた以降に検知された吸水状態の布重量（吸水布重量）より推定される洗濯物重量と、前記乾布重量とに差がある場合は、その差に応じて前記永久磁石の着磁量を変化させることを特徴とする。
斯様に構成すれば、永久磁石の着磁量が、洗濯物の実際の重量により対応するようになるので、モータの特性を負荷量に応じて最適化できる。

請求項１記載の洗濯機によれば、モータの特性を負荷量に応じて最適化できるので、運転効率を向上させて、消費電力を低減できる。

第１実施例であり、洗い運転中に重量検知を行う処理部分を示すフローチャート （ａ）はアルニコ磁石の増磁処理、（ｂ）は同減磁処理を示すフローチャート ロータの停止位置と回転位置センサの各信号出力レベルとの関係を示す図 一般的な洗濯機が全自動運転を行う場合の工程と、モータ回転数の推移とを示す図 ドラムモータの全体構成を概略的に示す（ａ）平面図、（ｂ）はロータの一部を拡大して示す斜視図 洗濯乾燥機の構成を示す縦断側面図 ドラムモータの駆動系を概略的に示す図 ドラムモータについて行なうセンサレスベクトル制御の機能ブロックを示す図 第２実施例を示す図１相当図 布質判定処理を示すフローチャート 第３実施例であり、洗い運転中に重量検知を行う処理部分を示すフローチャート 第４実施例であり、乾燥運転中に重量検知を行う処理部分を示すフローチャート 乾燥運転の進行状態の一例を示すタイムチャート

（第１実施例）
以下、ヒートポンプ式洗濯乾燥機（ランドリー機器）に適用した第１実施例について、図１乃至図８を参照して説明する。洗濯乾燥機の縦断側面を示す図６において、外箱１の内部には、水槽２が複数の支持装置３により弾性支持されて水平状態に配設されている。この水槽２の内部には、これと同軸状態で回転ドラム（以下、単にドラムと称す）４が回転可能に配設されている。このドラム４は、周側壁及び後壁に通風孔を兼ねる脱水孔４ａ（一部のみ図示）を多数有していて、洗濯槽、脱水槽及び乾燥室としても機能する。なお、ドラム４の内周面には、複数のバッフル４ｂ（１個のみ図示）が設けられている。

上記外箱１、水槽２及びドラム４において、いずれも前面部（図中、右側部）には、洗濯物出し入れ用の開口部５、６及び７をそれぞれ有しており、開口部５と開口部６とは、弾性変形可能なベロー８により水密に連通接続されている。また、外箱１の開口部５には、これを開閉する扉９が設けられている。また、ドラム４は、背面部に回転軸１０を有しており、この回転軸１０は、軸受（図示せず）に支持されて、水槽２の背面部の外側に取付けられたアウタロータ型の三相ブラシレスＤＣモータからなるドラムモータ（洗い・脱水モータ，永久磁石モータ）１１により回転駆動される。尚、回転軸１０はドラムモータ（以下、単にモータと称す）１１の回転軸と一体であり、ドラム４は、ダイレクトドライブ方式により駆動される。

外箱１の底板１ａには、複数の支持部材１２を介してケーシング１３が支持されており、そのケーシング１３の右端部上部及び左端部上部には、吐出口１３ａ及び吸入口１３ｂがそれぞれ形成されている。また、底板１ａには、ヒートポンプ（冷凍サイクル）１４の圧縮機１５が設置されている。更に、ケーシング１３内には、ヒートポンプ１４の凝縮器１６及び蒸発器１７が右側から左側に向け順に設置されているとともに、右端部に位置して送風ファン１８が配設されている。ケーシング１３における蒸発器１７の下方に位置する部位には、皿状の水受け部１３ｃが形成されている。

水槽２において、前面部の上部には吸気口１９が形成され、背面部下部には排気口２０が形成されている。吸気口１９は、直線状ダクト２１及び伸縮自在な連結ダクト２２を介してケーシング１３の吐出口１３ａに接続されている。また、排気口２０は、環状ダクト２３及び伸縮自在の連結ダクト２４を介してケーシング１３の吸入口１３ｂに接続されている。環状ダクト２３は、水槽２の背面部の外側に取付けられており、モータ１１と同心円状をなすように形成されている。すなわち、環状ダクト２３の入口側が排気口２０に接続され、出口側が連結ダクト２４を介して吸入口１３ｂに接続されている。そして、上記ケーシング１３、連結ダクト２２、直線状ダクト２１、吸気口１９、排気口２０、環状ダクト２３及び連結ダクト１４は、空気循環経路２５を構成する。

外箱１内において、その後方上部には、三方弁からなる給水弁２６が配設され、また、前方上部には、洗剤投入器２６ａが配設されている。給水弁２６は、その入水口が給水ホースを介して水道の蛇口に接続され、第１の出水口が洗い用給水ホース２６ｂを介して洗剤投入器２６ａの上段の入水口に接続され、第２の出水口がすすぎ用給水ホース２６ｃを介して洗剤投入器２６ａの下段の入水口に接続されている。そして、洗剤投入器２６ａの出水口は、水槽２の上部に形成された給水口２ａに給水ホース２６ｄを介して接続されている。
水槽２の底部の後方部位には、排水口２ｂが形成されており、この排水口２ｂは、排水弁２７ａを介して排水ホース２７に接続されている。なお、排水ホース２７の一部は伸縮自在になっている。そして、ケーシング１３の水受け部１３ｃは、排水ホース２８及び逆止弁２８ａを介して排水ホース２７の途中部位に接続されている。

外箱１の前面上部には操作パネル部２９が設けられており、この操作パネル部２９には、図示はしないが、表示器及び各種の操作スイッチが設けられている。また、操作パネル部２９の裏面には、表示・操作用基板８４が設けられており、基板ケース１１０に内蔵される制御回路（着磁量制御手段，重量検知手段）３０と通信を行うことで操作パネル部２９が制御される。制御回路３０は、マイクロコンピュータで構成されており、操作パネル部２９の操作スイッチの操作に応じて給水弁２６、モータ１１及び排水弁２７ａを制御し、洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転や、モータ１１及び圧縮機１５を駆動する三相ブラシレスＤＣモータからなる圧縮機モータ（コンプレッサモータ，図示せず）を制御することで乾燥運転を実行する。

図７は、モータ１１の駆動系を概略的に示すものである。インバータ回路（ＰＷＭ制御方式インバータ，着磁量制御手段）３２は、６個のＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）３３ａ〜３３ｆを三相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆのコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード３４ａ〜３４ｆが接続されている。
下アーム側のＩＧＢＴ３３ｄ、３３ｅ、３３ｆのエミッタは、シャント抵抗（電流検出手段）３５ｕ、３５ｖ、３５ｗを介してグランドに接続されている。また、ＩＧＢＴ３３ｄ、３３ｅ、３３ｆのエミッタとシャント抵抗３５ｕ、３５ｖ、３５ｗとの共通接続点は、夫々レベルシフト回路３６を介して制御回路３０に接続されている。尚、モータ１１の巻線１１ｕ〜１１ｗには最大で１５Ａ程度流れるので、シャント抵抗３５ｕ〜３５ｗの抵抗値は、例えば０．１Ωに設定されている。

レベルシフト回路３６はオペアンプなどを含んで構成され、シャント抵抗３５ｕ〜３５ｗ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〜＋３．３Ｖ）バイアスを与える。また、過電流比較回路３８は、インバータ回路３２の上下アームが短絡した場合、回路の破壊を防止するために過電流検出を行なう。
インバータ回路３２の入力側には駆動用電源回路３９が接続されている。駆動用電源回路３９は、１００Ｖの交流電源４０を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路４１及び直列接続された２個のコンデンサ４２ａ、４２ｂにより倍電圧全波整流し、約２８０Ｖの直流電圧をインバータ回路３２に供給する。インバータ回路３２の各相出力端子は、モータ１１の各相巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに接続されている。

制御回路３０は、レベルシフト回路３６を介して得られるモータ１１の巻線１１ｕ〜１１ｗに流れる電流Ｉａｕ〜Ｉａｗを検出し、その電流値に基づいて２次側の回転磁界の位相θ及び回転角速度ωを推定すると共に、三相電流を直交座標変換及びｄ−ｑ(direct−quadrature) 座標変換して励磁電流成分Ｉｄ、トルク電流成分Ｉｑを得る。
そして、制御回路３０は外部より速度指令が与えられると、推定した位相θ及び回転角速度ω並びに電流成分Ｉｄ、Ｉｑに基づいて電流指令Ｉｄref 、Ｉｑref を生成し、それを電圧指令Ｖｄ、Ｖｑに変換すると直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がＰＷＭ信号として生成され、インバータ回路３２を介してモータ１１の巻線１１ｕ〜１１ｗに出力される。

第１電源回路４３は、インバータ回路３２に供給される約２８０Ｖの駆動用電源を降圧して１５Ｖの制御用電源を生成して制御回路３０及び駆動回路４４に供給するようになっている。また、第２電源回路４５は、第１電源回路４３によって生成された１５Ｖ電源より３．３Ｖ電源を生成し、制御回路３０に供給する三端子レギュレータである。高圧ドライバ回路４６は、インバータ回路３２における上アーム側のＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｃを駆動するために配置されている。

また、モータ１１のロータには、起動時に使用するための例えばホールＩＣで構成される回転位置センサ７８（ｕ，ｖ，ｗ）が配置されており、回転位置センサ７８（位置検出手段）が出力するロータの位置信号は、制御回路３０に与えられている。すなわち、モータ１１の起動時において、ロータ位置の推定が可能となる回転速度（例えば、約３０ｒｐｍ）までは、回転位置センサ７８を使用してベクトル制御を行い、上記回転速度に達した以降は、回転位置センサ７８を使用しないセンサレスベクトル制御に切り替える。

そして、圧縮機モータについては、具体的には図示しないが、モータ１１の駆動系とほぼ対称な構成が配置されている。
また、電源回路３９の出力端子とグランドとの間には、抵抗素子７９ａ，７９ｂの直列回路が接続されており、それらの共通接続点は、制御回路３０の入力端子に接続されている。制御回路３０は、抵抗素子７９ａ，７９ｂにより分圧されたインバータ回路３２の入力電圧を読み込み、ＰＷＭ信号デューティを決定するための基準とする。

また、インバータ回路３２のＷ相出力端子とグランドとの間には、ダイオード８０，抵抗素子８１ａ，８１ｂ（誘起電圧検出手段）の直列回路が接続されており、抵抗素子８１ｂには、コンデンサ（誘起電圧検出手段）８２が並列に接続されている。そして、抵抗素子８１ａ，８１ｂの共通接続点は、制御回路３０の入力端子に接続されており、制御回路３０は、モータ１１が空転している場合に巻線１１Ｗに発生する誘起電圧を検出する。
その他、制御回路３０は、例えばドアロック制御回路や乾燥用ファンモータ等の各種電装品８３を制御したり、前述した表示・操作用基板８４との間で操作信号や制御信号等の入出力を行うようになっている。

図８は、制御回路３０が、モータ１１（並びに圧縮機モータ）について行なうセンサレスベクトル制御の機能ブロックを示す図である。この構成は、例えば特開２００３−１８１１８７号公報などに開示されているものと同様であり、ここでは概略的に説明する。尚、図８において、（α，β）はモータ１１の各相に対応する電気角１２０度間隔の三相（ＵＶＷ）座標系を直交変換した直交座標系を示し、（ｄ，ｑ）は、モータ１１のロータの回転に伴い回転している２次磁束の座標系を示す。

減算器６２には、速度指令出力部６０より目標速度指令ωrefが被減算値として、エスティメータ(Estimator) ６３により検出されたモータ１１の検出速度ωが減算値として与えられ、減算器６２の減算結果は、速度ＰＩ(Proportional-Integral) 制御部６５に与えられる。速度ＰＩ制御部６５は、目標速度指令ωref と検出速度ωとの差分量に基づいてＰＩ（比例積分）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６６ｑ、６６ｄに被減算値として夫々出力する。減算器６６ｑ、６６ｄには、αβ／ｄｑ変換部６７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、減算結果は、電流ＰＩ制御部６８ｑ、６８ｄに夫々与えられる。尚、速度ＰＩ制御部６５における制御周期は１ｍ秒に設定されている。

電流ＰＩ制御部６８ｑ、６８ｄ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６９に出力する。ｄｑ／αβ変換部６９には、エスティメータ６３によって検出された２次磁束の回転位相角（ロータ位置角）θが与えられ、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、Ｖβに変換する。

ｄｑ／αβ変換部６９が出力する電圧指令値Ｖα、Ｖβは、αβ／ＵＶＷ変換部７０により三相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換されて出力する。電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、切換スイッチ７１ｕ、７１ｖ、７１ｗの一方の固定接点７１ｕａ、７１ｖａ、７１ｗａに与えられ、他方の固定接点７１ｕｂ、７１ｖｂ、７１ｗｂには、初期パターン出力部７６より出力される電圧指令値Ｖus、Ｖvs、Ｖwsが与えられる。切換スイッチ７１ｕ、７１ｖ、７１ｗの可動接点７１ｕｃ、７１ｖｃ、７１ｗｃは、ＰＷＭ形成部７３の入力端子に接続されている。

ＰＷＭ形成部７３は、電圧指令値Ｖus、Ｖvs、Ｖws又はＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて１５．６ｋＨｚのキャリア（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３２に出力する。ＰＷＭ信号Ｖup〜Ｖwpは、例えばモータ１１の各相巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに正弦波状の電流が通電されるよう、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。
Ａ／Ｄ変換部７４は、ＩＧＢＴ３３ｄ〜３３ｆのエミッタに現れる電圧信号をＡ／Ｄ変換した電流データＩａｕ、Ｉａｖ、ＩａｗをＵＶＷ／αβ変換部７５に出力する。ＵＶＷ／αβ変換部７５は、三相の電流データＩａｕ、Ｉａｖ、Ｉａｗを所定の演算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。そして、２軸電流データＩα、Ｉβをαβ／ｄｑ変換部６７に出力する。

αβ／ｄｑ変換部６７は、ベクトル制御時にはエスティメータ６３よりモータ１１のロータ位置角θを得ることで、所定の演算式に従って２軸電流データＩα、Ｉβを回転座標系（ｄ，ｑ）上のｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑに変換すると、それらを前述のようにエスティメータ６３及び減算器６６ｄ、６６ｑに出力する。

エスティメータ６３は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電流値Ｉｑ、ｄ軸電流値Ｉｄに基づいてロータの位置角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１１は、起動時には、初期パターン出力部７６による起動パターンが印加され強制転流が行われる。その後、回転位置センサ７８によりセンサ信号に基づきベクトル制御を行うと、エスティメータ６３が起動されてモータ１１のロータの位置角θ及び回転速度ωが推定されるセンサレスベクトル制御に移行する。尚、圧縮機モータの場合は、強制転流からセンサレスベクトル制御に移行する。

切換え制御部７７は、ＰＷＭ形成部７３より与えられるＰＭＷ信号のデューティ情報に基づいて切換スイッチ７１の切換えを制御する。尚、以上の構成において、インバータ回路３２を除く構成は、制御回路３０のソフトウエアによって実現されている機能をブロック化したものである。ベクトル制御における電流制御周期は例えば１２８μ秒に設定されている。但し、ＰＷＭ搬送波周期は、モータ１１側が６４μ秒，圧縮機モータ側が１２８μ秒となっている。そして、制御回路３０とインバータ回路３２とがインバータ装置９９を構成している。

図５は、モータ１１の全体構成を概略的に示す（ａ）平面図、（ｂ）は一部を拡大して示す斜視図である。モータ１１は、ステータ９１と、これの外周に設けたロータ９２とから構成され、ステータ９１は、ステータコア９３とステータ巻線１１ｕ，１１ｖ，１１とから構成されている。ステータコア９３は、環状のヨーク部９３ａと、当該ヨーク部９３ａの外周部から放射状に突出する多数のティース部９３ｂとを有しており、ステータ巻線１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、各ティース部９３ｂに巻装されている。
ロータ９２は、フレーム９４とロータコア９５と複数の永久磁石９６，９７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９４は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することで扁平な有底円筒状に形成されている。そして、永久磁石９６，９７は、ロータマグネット９８を構成している。

ロータコア９５は、フレーム９４の周側壁の内周部に配置されており、その内周面は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部９５ａを有した凹凸状に形成されている。これら複数の凸部９５ａの内部には、軸方向に貫通し、短辺の長さが異なる矩形状挿入穴９５ｂ，９５ｃが形成されており、それらが１つずつ交互に、環状に配置されている。各挿入穴９５ｂ，９５ｃには、ネオジム磁石９６（第１永久磁石）と、アルニコ磁石９７（第２永久磁石）とが挿入されている。この場合、ネオジム磁石９６の保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、アルニコ磁石９７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。

また、これら２種類の永久磁石９６，９７は、それぞれ１種類で１磁極を形成しており、その磁化方向がモータ１１の径方向に沿うように、例えば各２４個ずつ、合計で４８個配置されている。このように２種類の永久磁石９６，９７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で、隣同士に配置された永久磁石９６，９７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９６とアルニコ磁石９７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。すなわち、保磁力が大きいネオジム磁石９６と保磁力が小さいアルニコ磁石９７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。

次に、本実施例の作用について図１乃至図４も参照して説明する。図４は、一般的な洗濯機が全自動運転を行う場合の工程を示すもので、横軸が経過時間（分）、縦軸がモータ１１の回転数（ｒｐｍ）である。尚、上記で説明した構成は洗濯乾燥機であるが、説明の都合上、乾燥運転については省略している。

これらの内、モータ１１の回転数の変化が顕著となる主たる工程は、（Ｂ）洗い工程，（Ｅ）すすぎ脱水（１）工程，（Ｇ）すすぎ撹拌（１）工程，（Ｊ）すすぎ脱水（２）工程，（Ｌ）すすぎ撹拌（２）工程，（Ｏ）最終脱水工程である。工程（Ｂ），（Ｇ），（Ｌ）におけるモータ１１の最高回転数は５０ｒｐｍ程度であり、工程（Ｅ），（Ｊ）における最高回転数は１３００ｒｐｍ程度、工程（Ｏ）の最高回転数は８００ｒｐｍ程度となっている。また、工程（Ｂ），（Ｇ），（Ｌ）におけるモータ１１の出力トルクは２８０ｋｇｆ・ｃｍ程度、工程（Ｅ），（Ｊ）における出力トルクは２０〜３０ｋｇｆ・ｃｍ程度である。すなわち、工程（Ｂ），（Ｇ），（Ｌ）は低速回転・高出力トルクでの運転となり、工程（Ｅ），（Ｊ）は高速回転・低出力トルクでの運転となる。
尚、洗濯乾燥機が、ドラム４内の洗濯物に熱を加えながら脱水を行う「プリヒート脱水」運転の場合は、（Ｅ），（Ｊ）のすすぎ脱水工程と同様なパターンとなる。

そして、従来の洗濯機では、前述したように、高速回転・低出力トルク運転では弱め界磁制御を行うことで回転数をより上昇させるなどしていたが、本実施例では、モータ１１のロータ９２を構成するアルニコ磁石９７の着磁量を変化させることで、モータ１１を、洗濯機の各運転について要求される特性に適合するようにロータマグネット９８の磁束をダイナミックに変化させる。すなわち、洗い・すすぎ運転のように低速回転・高出力トルクが要求される場合には、アルニコ磁石９７の着磁量を増加（増磁）させることでロータマグネット９８全体の磁束を増加させ、脱水運転のように高速回転・低出力トルクが要求される場合は、アルニコ磁石９７の着磁量を減少（減磁）させることでロータマグネット９８全体の磁束を減少させるように制御する。

以下、アルニコ磁石９７の着磁量を変化させる処理について説明する。図２（ａ）は、脱水運転から洗い・すすぎ運転に移行する場合に、アルニコ磁石９７が減磁されている状態から増磁させる場合の処理を示すフローチャートである。脱水運転におけるドラム４−モータ１１の回転を停止させるためブレーキ動作を開始し（ステップＳ１）、回転が停止すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、アルニコ磁石９７を増磁させるようにｄ軸電流を出力する（ステップＳ３）。この場合、ｄ軸電流を与えることでロータ９２の回転位置が固定される。次に、その状態からロータ９２を１電気角度分（１／２４機械角分）移動させるように通電相を変化させて（ステップＳ４）、再度ｄ軸電流を出力すると（ステップＳ５）処理を終了する。

ここで、図５（ａ）に示すように、アルニコ磁石９７は時計回りにＵ，Ｖ，Ｗ，…の順に並んでおり、例えば最上部のＵ相を基準にロータ９２を位置決めすると、ステータ９１のティース９３ｂが相対するアルニコ磁石９７は、Ｕ，Ｗ，Ｖ，Ｕ，Ｗ，Ｖ，…の１つ置き順となる。したがって、ステップＳ３では上記のようにアルニコ磁石９７が１つ置きに増磁され、それらの間に位置するアルニコ磁石９７は、着磁が不完全な状態となる。そこで、ステップＳ４でロータ９２を１電気角度分移動させると、残りのアルニコ磁石９７を良好に増磁させることが可能となる。

また、ステップＳ３においてｄ軸電流を発生させて最初の増磁を行う場合には、それ以前に、回転位置センサ７８により停止状態にあるロータ９２の位置を把握した後に、その停止位置に応じて通電相を決定する。すなわち、図３に示すように、ロータ９２の停止位置に応じて、回転位置センサ（ホールセンサ）７８ｕ，７８ｖ，７８ｗの各信号Ａ，Ｂ，Ｃの出力レベルは、電気角６０度毎に異なる６つの状態がある。そこで、センサ信号Ａ，Ｂ，Ｃの出力レベルに対応した通電相でｄ軸電流を与え、ロータ９２を、３０度，９０度，１５０度，…の各位置に固定すれば、通電時におけるロータ９２の回転移動量が少なくなるため、騒音を抑制することができる。尚、洗濯機は室内に設置される場合が多いため、騒音を低減することは極めて重要である。
また、図２（ｂ）は、洗い・すすぎ運転から脱水運転に移行する場合に、アルニコ磁石９７を、増磁されている状態から減磁させる場合の処理を示すフローチャートである。基本的な手順は、図２（ａ）のケースと同じであり、ステップＳ３，Ｓ５に対応するステップＳ８，Ｓ１０が「減磁電流出力」となっているだけである。

ところで一般に、洗濯機では、ユーザによりドラム４に洗濯物が投入され、運転開始を指示する入力操作が行われると（図４における工程（Ａ）の開始前）、洗濯運転に必要な洗剤量を表示したり、給水量を決定することを目的として、洗濯物の重量検知処理（重量センシング）が行われる。その方式には様々あるが、ここでは例えば、特開２００４−１１３２８６号公報に開示されている方式を用いる。
すなわち、直流励磁によりロータ９２の位置決めを行なう初期パターン出力部７３より出力される起動用の電圧指令によりモータ１１を強制転流させる。モータ１１の回転速度が３０ｒｐｍに達するまでステップＳ３において強制転流動作を継続する。回転速度が３０ｒｐｍに達するとベクトル制御側に切替え、速度ＰＩ制御により、モータ１１の回転速度が約３秒間で目標回転数（例えば、２７０ｒｐｍとする）に達するように加速させる。

そして、上記約３秒間の加速期間においてｑ軸電流値Ｉｑを一定時間毎にサンプリングして積分（積算）し続け、その積分結果より負荷たる洗濯物の乾布重量を推定する。この時、特開２００４−１１３２８６号公報，或いは特開２００４−４９６３１号公報と同様に、ｑ軸電流値Ｉｑを積分し続けると同時にｑ軸電流の変動分についても積分を行ない、ドラム４内における洗濯物の分布の偏り度合い，アンバランス状態に応じて洗濯物の分量の推定結果を補正しても良い。或いは、ｑ軸電流値Ｉｑの積分を開始させる前にアンバランス検知を行い、アンバランスの程度が閾値以下であると判断した場合にｑ軸電流値Ｉｑの積分を開始させても良い。

また、本実施例では、上記の重量センシングを行った後、給水が開始され、洗い運転が行われている途中においても、洗濯物の重量検知処理を行う（図４中の上向き矢印参照）。以下この処理について、図１を参照して説明する。図１は、洗い運転中に重量検知を行う処理部分を示すフローチャートである。洗い運転を開始した後、５分が経過するか否かを判断し（ステップＳ１１，Ｓ１２）、５分が経過すると（ＹＥＳ）、ドラム４を５０ｒｐｍで定常回転させる（ステップＳ１３）。それから、モータ１１を空転させると、制御回路３０は、その時点から３秒間誘起電圧をサンプリングしてデータの平均をとることで、洗濯物が吸水した状態の重量（吸水布重量）を推定する（ステップＳ１４）。更に、前記吸水布重量に基づいて、乾布重量を推定する（ステップＳ１５）。

次に、運転開始時に行った重量センシングの結果（乾布重量）と、ステップＳ１５で推定した重量とを比較し（ステップＳ１６，Ｓ１８）、後者の重量が重いと判断した場合は（ステップＳ１６：ＹＥＳ）モータ１１のロータマグネット９８を増磁する（ステップＳ１７）。一方、前者の重量が重いと判断した場合は（ステップＳ１８：ＹＥＳ）モータ１１のロータマグネット９８を減磁する（ステップＳ１９）。ステップＳ１８で「ＮＯ」と判断した場合は両者の重量がほぼ同一であるから、そのまま処理を終了する。

すなわち、ドラム４に投入された洗濯物の種類、例えば布質などによっては乾布状態での重量検知が正確に行われず、ドラム４に給水が行われ、洗濯物が水を吸収した状態で検知した重量に基づいて推定される重量とは、異なる場合がある。そして、吸水状態で検知される重量がより正確な値となる場合があるので、その吸水布重量より推定された結果が乾布重量と異なる場合は、両者の差に応じてロータマグネット９８の着磁状態を変化させて、モータ１１が負荷に応じたトルクを出力できるように調整する。
また、乾布重量を検知する場合と同じ検知方式を採用しないのは、誘起電圧を検知する方式が洗い運転を行っている途中でも実行が容易だからである。

以上のように本実施例によれば、モータ１１が、ロータ９２に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有するアルニコ磁石９７を備えて構成される場合、ドラム４内に投入された洗濯物につき、最初の給水が行われる以前に検知された乾布重量に応じてアルニコ磁石９７の着磁量を設定し、最初の給水が行われた以降に検知された吸水布重量より推定される洗濯物重量と、乾布重量とに差がある場合は、その差に応じてアルニコ磁石９７の着磁量を変化させるようにした。したがって、アルニコ磁石９７，ロータマグネット９８の着磁量が洗濯物の実際の重量により対応するようになり、モータ１１の特性を負荷量に応じて最適化できるので、運転効率を向上させて消費電力を低減できる。

そして、吸水布重量を検知する場合には、モータ１１を一定回転数（５０ｒｐｍ）で回転させてから空転状態にした場合に、モータ１１の巻線１１ｗに発生する誘起電圧の大きさ（サンプリングデータの平均値）に基づいて検知するので、洗濯運転の途中であっても吸水布重量を容易に検知できる。また、洗い運転においては、吸水布重量を、洗い運転の開始後所定時間（５分）が経過した時点で検知するので、洗濯物のほぼ全体が水を吸収した状態となった段階で、吸水布重量をより正確に検知できる。

（第２実施例）
図９及び図１０は第２実施例を示すものであり、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実施例では、洗い運転を行う場合に洗濯物の布質を判定する処理を行い、その判定結果に応じてアルニコ磁石９７，ロータマグネット９８の着磁量を変化させる。ここでの「布質判定」とは、ドラム４内に投入された洗濯物の全体の布質が、概ね純綿であるものが多いか（綿系）、綿に化繊が混紡されているものが多いか、或いはそれら以外であるかについて大まかに判定するものである。

図９は、洗い運転中の処理を示すフローチャートである。先ず、布質判定処理を行うが（ステップＳ２１）、その処理について図１０を参照して説明する。モータ１１を駆動してドラム４を回転させ、洗濯物の撹拌動作を行う場合に（ステップＳ３１）、定常回転数（例えば５０ｒｐｍ）に到達して１０秒後から、モータ１１を空転状態にして回転が停止するまでの間にｑ軸電流Ｉｑを所定単位数分サンプリングすると、それらの平均値をとる（ステップＳ３２）。上記の所定単位数分のサンプリングデータについて平均値をとる処理を１０回分繰り返す（ステップＳ３３）。

そして、１０回分の測定が完了すると（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、それら１０回分の測定結果について更に平均値を算出し（ステップＳ３４）、算出した平均値（測定値）を第１閾値と比較する（ステップＳ３５）。（測定値＞第１閾値）であれば（ＹＥＳ）布質を「綿系」と判定し（ステップＳ３６）、（測定値≦第１閾値）であれば（ＮＯ）測定値を、第１閾値よりも低い値に設定されている第２閾値と比較する（ステップＳ３７）。ここで（測定値＞第２閾値）であれば（ＹＥＳ）布質を「化繊混紡」と判定し（ステップＳ３８）、（測定値≦第２閾値）であれば（ＮＯ）布質を上記以外の「その他（例えば化繊系）」と判定する（ステップＳ３９）。

再び図９を参照する。以上のようにして、ステップＳ２１における布質判定を行った結果が「綿系」であれば（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、洗濯物が吸水する率が高いと推定され、モータ１１の負荷がより重くなるのでロータマグネット９８を増磁する（ステップＳ２３）。一方、布質判定の結果が「化繊混紡」であれば（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、平均的な洗濯物の布質であると推定されるので、ロータマグネット９８の着磁量は変化させずそのままとする。

そして、布質判定の結果が「綿系」，「化繊混紡」の何れでもない場合は（ステップＳ２４：ＮＯ）、例えばほぼ全体が化繊である場合のように、洗濯物の吸水率が低くモータ１１の負荷がより軽くなると推定される。したがって、ロータマグネット９８を減磁させる（ステップＳ２５）。
以上のように第２実施例によれば、洗い運転中に洗濯物の布質判定を行い、その判定結果に応じてロータマグネット９８の着磁量を変化させるので、モータ１１の特性を洗濯物の布質（吸水率の高低）に応じて異なる負荷に対応させることができる。

（第３実施例）
図１１は第３実施例であり、すすぎ運転中に行う処理内容を示す。設定された時間まですすぎ動作を行うと（ステップＳ４１，Ｓ４２：ＹＥＳ）、排水を行った後中間脱水を行う前に、第１実施例のステップＳ１３〜Ｓ１５と同様の処理を行う（ステップＳ４３，Ｓ４４）。尚、ステップＳ４３の「誘起電圧測定」が、ステップＳ１３，Ｓ１４に対応している。

それから、すすぎ運転を開始する以前に洗い運転が行われているか否かを判断し（ステップＳ４５）、洗い運転が行われていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１５で推定した重量とステップＳ４４で推定した重量とを比較する（ステップＳ４６）。後者の重量の方が大である場合は（ＹＥＳ）、ロータマグネット９８を増磁して（ステップＳ４７）運転を継続し、後者の重量が前者の重量以下であれば（ＮＯ）、後者の重量の方が小であるか否かを判定する（ステップＳ４８）。後者の重量の方が小であれば（ＹＥＳ）ロータマグネット９８を減磁させ（ステップＳ４９）、小でなければ（ＮＯ）両者の重量は等しいので、そのまま運転を継続する。

一方、ステップＳ４５において、事前に洗い運転が行われずにすすぎ運転だけが行われた場合は（ＮＯ）、洗濯物の重量は、すすぎ運転が開始される前に固定値に自動設定されている。したがって、その自動的に設定された重量と、ステップＳ４４で推定した重量とを比較する（ステップＳ５０）。後者の重量の方が大である場合は（ＹＥＳ）、ロータマグネット９８を増磁して（ステップＳ５１）運転を継続し、後者の重量が前者の重量以下であれば（ＮＯ）、後者の重量の方が小であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。後者の重量の方が小であれば（ＹＥＳ）ロータマグネット９８を減磁させ（ステップＳ５３）、小でなければ（ＮＯ）両者の重量は等しいので、そのまま運転を継続する。
尚、ステップＳ４６，Ｓ４８，Ｓ５０，Ｓ５２における比較対象は、推定した乾布重量でなくても良く、推定前の吸水布重量同士を比較しても良い。ただしこの場合、ステップＳ５０，Ｓ５２については、自動的に設定される洗濯物重量が吸水布重量に対応している必要がある。

以上のように第３実施例によれば、すすぎ運転において中間脱水が行われる前に吸水布重量を検知し、その吸水布重量より推定される洗濯物重量と洗い運転で検知された吸水布重量より推定される洗濯物重量とに差がある場合は、その差に応じてロータマグネット９８の着磁量を変化させるようにした。したがって、洗い時とすすぎ時とで推定結果が異なる場合に、両者の差に応じてモータ１１の特性を変化させ、中間脱水を開始した直後のモータ１１の出力トルクが適切に得られるようになる。

（第４実施例）
図１２及び図１３は第４実施例である。第４実施例は、乾燥運転について行う処理を示し、図１２はフローチャート、図１３は乾燥運転の進行状態の一例を示すタイムチャート等である。図１２において、先ず室温検知用の温度センサ（図示せず）によって室温を検知すると（ステップＳ６１）、乾布重量を検知する場合と同様に重量センシングを行う（ステップＳ６２）。この場合は吸水布重量を検知することになる。

それから、ヒートポンプ１４及び送風ファン１８により温風を循環させてドラム４内に送風すると共に、ドラム１１を回転させて乾燥運転の第１段階を開始する（ステップＳ６３）。図１３（ｃ），（ｄ）に示すように、第１段階におけるモータ１１の駆動仕様Ａは、回転数５５ｒｐｍ，正反転時間がそれぞれ２９秒，回転休止時間が３秒となっている。第１段階の実行中は、ドラム４の温風入口及び出口にそれぞれ配置されている温度センサ（図示せず）によって、入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとを測定する（ステップＳ６４）。そして、両者の温度差ΔＴ（＝Ｔｉ−Ｔｏ）が最大値ΔＴｍになるまでは（ＮＯ）第１段階を継続し、最大値ΔＴｍになると，厳密には温度差ΔＴが増加から減少に転じると（ＹＥＳ）第１段階を終了し（ステップＳ６５）、第２段階に移行する（ステップＳ６６）。

図１３（ａ）には、乾燥運転の進行に伴う入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏの変化を示し、図１３（ｂ）には、同温度差ΔＴの変化を示している。乾燥運転を開始する前の状態では、入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとは一致しており温度差ΔＴは「０」である。その状態から乾燥運転を開始すると、入口温度Ｔｉは急激に上昇するが、出口温度Ｔｏは、温風が洗濯物が含んでいる水分を取り込むため緩やかに上昇する。その結果、両者の温度差ΔＴが最大を示すタイミングが後に到来する。この時点での洗濯物の乾燥度は、乾燥運転開始前の水分含有状態を１００％とすると、約８５％程度になると推定される。

第２段階におけるモータ１１の駆動仕様Ｂは、回転数６０ｒｐｍ，正反転時間がそれぞれ２９秒，回転休止時間が０．２秒となっている。第２段階の実行中も、入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとを測定し（ステップＳ６７）、両者の温度差ΔＴが最大値ΔＴｍより所定温度Ｔ１だけ低下するまでは（ＮＯ）第２段階を継続する。そして、温度差：ΔＴ＜（ΔＴｍ−Ｔ１）になると（ＹＥＳ）第２段階を終了し（ステップＳ６８）、第３段階に移行する（ステップＳ６９）。この時点での乾燥度は、約９０％程度になると推定される。

第３段階におけるモータ１１の駆動仕様Ｃは、回転数１００ｒｐｍ，正反転時間がそれぞれ１４秒，回転休止時間が０．２秒となっている。第３段階の実行中も、入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとを測定して両者の温度差ΔＴを求め（ステップＳ７０）、温度差ΔＴが最大値ΔＴｍより所定温度Ｔ２（＞Ｔ１）だけ低下するまで（ＮＯ）第３段階を継続する。そして、温度差：ΔＴ＜（ΔＴｍ−Ｔ２）になると（ＹＥＳ）第３段階を終了し（ステップＳ７１）、仕上げ行程に移行する（ステップＳ７２）。この時点での乾燥度は、約９５〜９７％程度になると推定される。

仕上げ行程におけるモータ１１の駆動仕様Ｄは、回転数１２５ｒｐｍ，正反転時間がそれぞれ１４秒，回転休止時間が０．２秒となっている。予め設定された時間だけ仕上げ行程を行うと、最後に冷却行程を行う（ステップＳ７３）。この時、ヒートポンプ１４及び送風ファン１８によりドラム４に冷風を送風する。冷却行程におけるモータ１１の駆動仕様Ｅは、回転数８０ｒｐｍ，正反転時間がそれぞれ２９秒，回転休止時間が０．２秒となっている。予め設定された時間だけ冷却行程を行うと乾燥運転を終了する。

上記の乾燥運転では、図１３（ｃ）に示すように、第１→第２→第３→仕上げ→送風の各段階に移行する際に、第１実施例のステップＳ１３，Ｓ１４のように誘起電圧のサンプリング結果に基づき、乾燥運転途中の吸水布重量を求める。各段階（行程）を開始する前に検知した重量を、重量（Ａ）〜（Ｅ）とすると、第２段階以降に重量検知を行うと、重量（Ａ）と重量（Ｂ），重量（Ｂ）と重量（Ｃ），重量（Ｃ）と重量（Ｄ），重量（Ｄ）と重量（Ｅ），をそれぞれ比較する。乾燥運転では、乾燥が進行するにつれて洗濯物重量は順次軽くなって行く。そこで、各段階への移行時に検知した重量の差と、モータ１１の駆動仕様の定常回転数と応じて、ロータマグネット９８の着磁量を変化させる。
仕様Ａ〜Ｄに移行する期間は、定常回転数が順次高くなる設定であるから、それに併せてロータマグネット９８を減磁させる。最後の仕様ＤからＥに移行する場合は、定常回転数が低くなる設定であるから、それに併せてロータマグネット９８を増磁させるようにする。

以上のように第４実施例によれば、洗濯機が乾燥運転を行う機能を備えている場合に、乾燥運転中に吸水布重量を間欠的に複数回検知し、最新の吸水布重量と前回に検知した吸水布重量とに差がある場合は、その差に応じてロータマグネット９８の着磁量を変化させるようにした。したがって、乾燥が進行するのに伴い変化する負荷の状態と、また、乾燥運転の各段階について設定されているモータ１１の駆動仕様に応じてモータ１１の特性を変化させることができ、乾燥運転の効率を向上させることができる。

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。
誘起電圧を検出する場合におけるモータ回転数やサンプリング期間等の設定は、適宜変更して良い。
誘起電圧は、エスティメータ６３の内部において、モータの電圧・電流方程式に基づき行う演算で得られるものを用いても良い。
重量検知の方式は、実施例に示したものに限ることなく、どのような方式で行っても良い。例えば、乾布重量の検知と吸水布重量の検知とを同じ方式で行っても良い。
第１実施例において、洗い運転の途中に負荷量を推定するタイミングは、運転開始から５分経過後に限ることなく、適宜変更して良い。
第２実施例における布質判定処理は、異なる方式を採用しても良い。

第１，第２永久磁石は、それぞれネオジム磁石，アルニコ磁石に限ることなく、保持力の条件を満たす磁性材料であれば適宜変更して良い。
第２永久磁石の着磁変化量のみで全ての運転特性に対応させることができる場合、第１永久磁石は不要である。
ドラム４の回転軸は、水平に対して仰角方向に１０度〜１５度程度の傾きを持たせるようにしても良い。
乾燥機能を持たない洗濯機に適用しても良い。また、パルセータを用いて水流を撹拌させる縦型の洗濯機に適用しても良い。

図面中、４は回転ドラム（回転槽）、１１はドラムモータ（永久磁石モータ）、３０は制御回路（着磁量制御手段，重量検知手段）、３２はインバータ回路（着磁量制御手段）、９２はロータ、９７はアルニコ磁石（永久磁石）を示す。

Claims (6)

1. ロータ側に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石を備えて構成され、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる永久磁石モータと、
   前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段と、
   回転槽内に投入された洗濯物の重量を検知する重量検知手段とを備え、
   前記着磁量制御手段は、
   前記重量検知手段により前記回転槽内に最初の給水が行われる以前に検知された乾布重量に応じて前記永久磁石の着磁量を設定し、
   前記最初の給水が行われた以降に検知された吸水状態の布重量（吸水布重量）より推定される洗濯物重量と、前記乾布重量とに差がある場合は、その差に応じて前記永久磁石の着磁量を変化させることを特徴とする洗濯機。
2. 前記重量検知手段は、少なくとも前記吸水布重量を検知する場合には、前記モータを一定回転数で回転させてから空転状態にした場合に、前記モータの巻線に発生する誘起電圧の大きさに基づいて検知することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
3. 前記重量検知手段は、洗い運転においては、前記吸水布重量を、洗い運転の開始後所定時間が経過した時点で検知することを特徴とする請求項１又は２記載の洗濯機。
4. 前記着磁量制御手段は、洗い運転中に洗濯物の布質判定が行われた場合は、判定された布質に応じて前記永久磁石の着磁量を変化させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の洗濯機。
5. 前記重量検知手段は、すすぎ運転において中間脱水が行われる前に前記吸水布重量を検知し、
   前記着磁量制御手段は、前記吸水布重量と洗い運転で検知された吸水布重量とに差がある場合は、その差に応じて前記永久磁石の着磁量を変化させることを特徴とする請求項３記載の洗濯機。
6. 乾燥運転を行う機能を備えている場合、
   前記重量検知手段は、前記乾燥運転中に前記吸水布重量を間欠的に複数回検知し、
   前記着磁量制御手段は、最新の吸水布重量と前回に検知した吸水布重量とに差がある場合は、その差に応じて前記永久磁石の着磁量を変化させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の洗濯機。

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