JP2010269070A

JP2010269070A - 洗濯機

Info

Publication number: JP2010269070A
Application number: JP2009125253A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Seto; 智和世渡; Takeshi Shiga; 剛志賀
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: EP2436821A1; US20120068659A1; KR20120023652A; CN102449219B; CN102449219A; WO2010137096A1; KR101332868B1; JP5468306B2

Abstract

【課題】運転の中断や停止が発生した場合でも、次回の運転開始時に、モータの出力トルクが不足することを回避できる洗濯機を提供する。
【解決手段】ドラムモータを構成するロータマグネット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、制御回路が、インバータ回路を介して、アルニコ磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させ、洗濯機の運転を停止させる場合に（ステップＳ１１）アルニコ磁石を増磁状態にする（ステップＳ１２）。
【選択図】図１

Description

本発明は、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る永久磁石モータにより、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる洗濯機に関する。

出願人は、特許文献１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２００６−２８０９５号公報

しかしながら、上記のような構成の洗濯機では、運転の途中で永久磁石が減磁された状態にある時に運転が中断されたり、或いは電源の供給が遮断されるなどして停止されると、次に運転を開始する場合には、モータを起動する際の出力トルクが不足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、運転の中断や停止が発生した場合でも、次回の運転開始時に、モータの出力トルクが不足することを回避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を備え、
前記着磁量制御手段は、実行している運転を中断させる場合、又は運転を停止させる場合には、前記永久磁石を増磁状態にしてから、前記中断又は前記停止を行うことを特徴とする。斯様に構成すれば、中断した運転を再開させる場合、又は次回に運転を開始する場合には、永久磁石は増磁された状態になっているので、永久磁石モータを起動させるために必要なトルクを十分に得ることができる。

また、請求項２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を備え、
前記着磁量制御手段は、電源が投入された直後に、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする。斯様に構成すれば、たとえ前回の洗濯機の運転が、永久磁石が減磁された状態で中断されていたり、又は終了していたとしても、永久磁石モータを起動させるために必要なトルクを十分に得ることができる。

また、請求項９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を備え、
前記着磁量制御手段は、前記永久磁石を減磁状態にする場合には、その前処理として前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする。すなわち、永久磁石を減磁させる場合、減磁量を正確に制御するのは比較的困難であるが、永久磁石を増磁させる場合、増磁量を飽和させることは容易であるから、最大増磁量を基準として減磁を行うようにすれば、減磁量を正確に制御することができる。

請求項１又は２記載の洗濯機によれば、中断した運転を再開させる場合、又は次回に運転を開始する場合に、永久磁石モータを起動させるために必要なトルクを十分に得ることができるので、信頼性を向上させることが可能となる。

請求項９記載の洗濯機によれば、永久磁石を減磁状態にする場合の前処理として永久磁石を増磁状態にするので、減磁量を正確に制御することができ、永久磁石モータの出力特性を適切に変化させることが可能となる。

第１実施例であり、洗濯機の運転終了時に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行程と、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実施例であり、電源が投入された場合の処理部分を示すフローチャート第３実施例を示す図９相当図第４実施例であり、運転中に一時停止ボタンがオンされた場合の処理を示すフローチャート第５実施例であり、運転中に電源切ボタンがオンされた場合の処理を示すフローチャート第６実施例であり、脱水運転中に対応する図１２相当図第７実施例を示す図１３相当図第８実施例を示す図１２又は図１３相当図

（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５７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（電解コンデンサ）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。

尚、交流電源４０の一端と全波整流回路４１の交流入力端子の一方側との間には、リレー４７が挿入されており、交流入力端子間にはフォトカプラ（ＰＣ，入力状態検知手段）４８が、抵抗素子５９ａ，５９ｂをそれぞれ介して接続されている。また、リレー４７に対しては、常開型の電源スイッチ４９が並列に接続されている。電源スイッチ４９がユーザによりオン操作されモーメンタリ動作によって閉じると、リレー４７の両端が短絡されて制御回路３０に初期電源が供給される。すると、制御回路３０は、リレー４７の図示しないコイルに通電してリレー４７を閉じることで、以降の電源供給を維持する。また制御回路３０は、交流電源周波数に応じたフォトカプラ４８の出力信号（周波数５０Ｈｚ／６０Ｈｚの信号）を参照することで、交流電源４０が入力されているか否かを判定する。

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５１（ｕ，ｖ，ｗ）が配置されており、回転位置センサ５１（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５１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５１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５２ａ，５２ｂ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５２ａ，５２ｂ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。

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５３，抵抗素子５４ａ，５４ｂ（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５４ｂには、コンデンサ（誘起電圧検出手段）５５が並列に接続されている。そして、抵抗素子５４ａ，５４ｂ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５６を制御したり、前述した表示・操作用基板５７との間で操作信号や制御信号等の入出力を行う。また、洗濯運転の進行状況に応じて扉９の施錠（ロック），解錠（アンロック）を行うためのドアロックアクチュエータ５８の駆動を制御する。

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５１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行程を示すもので、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行程は、（Ｂ）洗い行程，（Ｅ）すすぎ脱水（１）行程，（Ｇ）すすぎ撹拌（１）行程，（Ｊ）すすぎ脱水（２）行程，（Ｌ）すすぎ撹拌（２）行程，（Ｏ）最終脱水行程である。行程（Ｂ），（Ｇ），（Ｌ）におけるモータ１１の最高回転数は５０ｒｐｍ程度であり、行程（Ｅ），（Ｊ）における最高回転数は１３００ｒｐｍ程度、行程（Ｏ）の最高回転数は８５０ｒｐｍ程度となっている。また、行程（Ｂ），（Ｇ），（Ｌ）におけるモータ１１の出力トルクは２８０ｋｇｆ・ｃｍ程度、行程（Ｅ），（Ｊ）における出力トルクは２０〜３０ｋｇｆ・ｃｍ程度である。すなわち、行程（Ｂ），（Ｇ），（Ｌ）は低速回転・高出力トルクでの運転となり、行程（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）のすすぎ脱水行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５１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）５１ｕ，５１ｖ，５１ｗ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。

図１は、図４に示す（Ｏ）最終脱水行程を完了した後に、洗濯機の運転を終了させるために制御回路３０が行う処理部分を示すフローチャートである。制御回路３０は、（Ｏ）最終脱水行程が完了すると（ステップＳ１１）、図２（ａ）に示す増磁処理を行う（ステップＳ１２，図４に示す増磁（７）に対応）。そして、ドアロックアクチュエータ５８により扉９のロック状態を解除（解錠）すると共に、運転が終了したことの報知処理を行うように、表示・操作用基板５７に制御信号を出力する（ステップＳ１３）。そして、リレー４７を開いて電源供給を遮断し、終了状態となる。

以上のように本実施例によれば、モータ１１を構成するロータマグネット９８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、制御回路３０が、インバータ回路３２を介して、アルニコ磁石９７の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる場合に、制御回路３０は、洗濯機の運転を停止させる際には、アルニコ磁石９７を増磁状態にする。したがって、洗濯機が次回に運転を開始する場合には、アルニコ磁石９７は増磁された状態になっており、モータ１１を起動させるために必要なトルクを十分に得ることができ、洗濯機の信頼性を向上させることが可能となる。

また、洗濯機が乾燥行程を行った後に運転を終了する場合、乾燥行程の最終段階でモータ１１に設定される回転数は例えば１００ｒｐｍ程度であるから、モータ１１は増磁された状態で運転を終了することになる。
尚、以降では、アルニコ磁石９７の着磁量を増減させることで、ロータマグネット９８の磁束を増減させることを「モータ１１を増減磁する」と表現する。

（第２実施例）
図９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。図９は、ユーザが操作パネル部２９に配置されている電源「入」スイッチをオンすることで、電源が投入された場合の処理部分を示すフローチャートである。制御回路３０は、電源が投入された直後に、モータ１１のロータマグネット９８の着磁状態が、どのようになっているかを確認する（初期読み込み，ステップＳ２１）。

ここで、制御回路３０は、図４に示す一連の行程がどの段階まで完了したかを記録するため、内部の不揮発性メモリ（図示せず）に行程の進捗状態を示すフラグを、各行程が終了する毎に書き込んでいる。したがって、上記フラグを参照することで、その時点のロータマグネット９８の着磁状態を確認可能となっている。例えば、第１実施例のように、通常通り最終脱水行程が完了した後に、モータ１１の増磁処理を行って運転を終了していれば（ステップＳ２２：ＹＥＳ）次の行程に進む（ステップＳ２３）。
すなわちこの場合、以降に洗濯物の重量を検知するセンシング処理や、或いは洗い運転を開始するため、モータ１１を起動する場合に大きな出力トルクを得ることができるから、そのまま次の行程に進むことに全く問題はない。

一方、ステップＳ２２において、モータ１１が減磁された状態であることを示していれば（ＮＯ）、制御回路３０は、一旦扉９をロック状態にする（ステップＳ２４）。そして、増磁処理を行うと（ステップＳ２５）、扉９をのロックを解除してから（ステップＳ２６）ステップＳ２７に移行する。ここで、ステップＳ２５を実行する際に扉９をロック状態にするのは、増磁処理を行う以前にドラム４の内部に洗濯物が投入されてしまうことを防止したり、ユーザがドラム４内に手を入れることを防止するためである。

以上のように第２実施例によれば、制御回路３０は、洗濯機に電源が投入された直後にモータ１１を増磁状態にするので、たとえ前回の洗濯機の運転が、モータ１１が減磁された状態で中断されていたり、或いは終了していたとしても、モータ１１を起動させるために必要なトルクを十分に得ることができ、洗濯機の信頼性を向上させることが可能となる。

（第３実施例）
図１０は第３実施例を示すもので、第２実施例と同様に電源が投入された場合の処理部分を示しており、ステップＳ２２に替えて「ドアロックは解除状態か？」の判断ステップＳ２７が配置されている。すなわち、ステップＳ２１で初期読み込みを行った結果、扉９のロックが解除されていれば（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、問題はないのでそのまま次の行程に進む（ステップＳ２３）。

一方、扉９がロックされている状態にあると（ステップＳ２７：ＮＯ）、前回の運転終了が、第１実施例のように適切な手順を経ておらず、例えば停電や、電源プラグの脱落といったイレギュラーな形で終了した可能性がある。そこでこの場合、ステップＳ２２に移行してモータ１１の着磁状態を確認し、その結果に応じて第２実施例と同様にステップＳ２５，Ｓ２６を実行する。

以上のように第３実施例によれば、制御回路３０は、洗濯機に電源が投入された直後に、扉９がロックされている状態にあるとモータ１１を増磁状態にするので、第２実施例と同様に、前回の洗濯機の運転が、モータ１１が減磁された状態で中断や終了となっていても、モータ１１を起動させるために必要なトルクを十分に得ることができ、洗濯機の信頼性を向上させることが可能となる。

（第４実施例）
図１１は第４実施例を示すものである。第４実施例は、洗濯機の運転中に、ユーザにより一時停止を指示する操作ボタン（一時停止ボタン，スタートボタンが兼用される場合もある）がオンされた場合の処理を示す。一時停止ボタンがオン操作されると（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御回路３０は、第２実施例のステップＳ２１，Ｓ２２と同様にして、モータ１１が増磁状態にあるか否かを判断する（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３においてモータ１１が増磁状態であれば（ＹＥＳ）、その時点の運転状態を確認し、例えばドラム４内の水位などから扉９のロックを解除可能な状態か否かを判断する（ステップＳ３４）。解除可能であれば（ＹＥＳ）、扉９のロックを解除して（ステップＳ３５）、ユーザによる入力（一時停止の解除）を待機する状態となる（ステップＳ３６）。また、ステップＳ３４において扉９のロックが解除不能であれば（ＮＯ）ステップＳ３６に移行する。

一方、ステップＳ３３においてモータ１１が減磁状態であれば（ＮＯ）、増磁処理を行ってから（ステップＳ３７）ステップＳ３４に移行する。すなわち、洗濯機が一時停止状態になると、モータ１１が回転中であれば回転は停止されるので、その後、ユーザの入力操作により一時停止状態が解除されると、モータ１１は停止状態から再起動されることになる。この時、ロータマグネット９８が減磁された状態になっていると、起動トルクが不足することが考えられるので、ステップＳ３６において入力待機状態となる前に増磁処理を行う。

以上のように第４実施例によれば、制御回路３０は、モータ１１が減磁状態になっている間に、ユーザにより運転を中断するための入力操作である一時停止ボタンのオン操作が行われると、モータ１１を増磁状態にするので、一時停止状態が解除されてモータ１１を再起動する場合に、必要なトルクを確保できる。

（第５実施例）
図１２は第５実施例を示すものである。第５実施例は、洗濯機の運転中に、ユーザにより電源「切（オフ）」を指示する操作ボタン（電源切ボタン）がオンされた場合の処理を示す。電源切ボタンがオン操作されると（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、制御回路４０は、リレー４７を開くことで交流電源４０を遮断する。以降は、コンデンサ４２に充電されている電力を使用して動作する。

それから、制御回路３０は、第４実施例のステップＳ３３と同様にしてモータ１１が増磁状態にあるか否かを判断し（ステップＳ４３）、増磁状態にあれば（ＹＥＳ）特段の処理を行うことなく、そのまま電源が遮断される状態に移行する（ステップＳ４４）。一方、ステップＳ４３において、モータ１１が減磁状態であれば（ＮＯ）、増磁処理を行ってから（ステップＳ４５）ステップＳ４４に移行する。
すなわち、洗濯機の運転が停止された後、次に運転が開始される場合には、モータ１１は停止状態から再起動されることになる。この時、ロータマグネット９８が減磁された状態になっていると起動トルクが不足することが考えられるので、増磁処理を行うようにする。

以上のように第５実施例によれば、制御回路３０は、モータ１１が減磁状態になっている間に、ユーザにより電源を遮断するための入力操作である電源切ボタンのオン操作が行われると、モータ１１を増磁状態にするので、次回に運転を開始する場合に、モータ１１を起動するために必要なトルクを確保できる。尚、第５実施例の場合、制御回路３０は、ステップＳ４１で「ＹＥＳ」と判断した段階でリレー４７を開かずに、ステップＳ４３で「ＹＥＳ」と判断した段階や、ステップ４５を実行した後にリレー４７を開くようにしても良い。

（第６実施例）
図１３は第６実施例を示すものである。第６実施例は、洗濯機が脱水運転中にユーザにより電源切ボタンがオンされた場合の処理を示す。脱水行程が行われている間に（ステップＳ５１）電源切ボタンがオン操作されると（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、制御回路３０は、リレー４７を開くことで交流電源４０を遮断する。以降は、第５実施例と同様に、コンデンサ４２に充電されている電力を使用して動作する。

そして、制御回路（モータ制御手段）３０は、インバータ回路（モータ制御手段）３２のＩＧＢＴ３３を全てオフするように制御して、回生ブレーキ動作を開始させる（ステップＳ５４）。脱水行程では、図４に示すように、モータ１１は減磁された状態にあり、１３００ｒｐｍ，或いは８５０ｒｐｍ程度の比較的高速で回転している。したがって、回生ブレーキを行うと大きな回生電力が発生し、その電力はフライホイールダイオード３４を介してコンデンサ４２に充電される。回生ブレーキの作用によりモータ１１の回転が停止すると（ステップＳ５６）、制御回路３０は、その充電電力を利用してモータ１１の増磁処理を行い（ステップＳ５７）、その後、電源が遮断される状態に移行する（ステップＳ５８）。

以上のように第６実施例によれば、制御回路３０は、モータ１１が脱水行程において減磁された状態で高速回転している場合に、ユーザにより電源切ボタンがオン操作されると、モータ１１に対して回生ブレーキを作用させ、発生する回生電力を利用してモータ１１を増磁状態にするので、電力消費を抑制できる。

（第７実施例）
図１４は第７実施例を示すものであり、第６実施例と異なる部分について説明する。第７実施例は、第６実施例のステップＳ５２を、「ＡＣ入力はあるか？」の判断ステップＳ５２Ａに置き換えたものである。ここで、制御回路３０は、フォトカプラ（入力状態検知手段）４８が出力する交流電源周波数のパルス信号を参照し、そのパルス信号が継続して出力されていれば「ＡＣ入力あり（ＹＥＳ）」と判断する。

一方、ステップＳ５２Ａにおいて、上記パルス信号の出力が、例えば３周期分連続して出力されない状態になると、「ＡＣ入力なし（ＮＯ）」と判断する。そしてこの場合、第６実施例と同様にステップＳ５４〜Ｓ５８を実行する。このように「ＡＣ入力なし」と判断するケースは、例えば商用交流電源４０の停電又は瞬時停電が発生したり、家庭内配線でヒューズが断線したり、ブレーカが開いたり、或いは洗濯機の電源プラグがコンセントから脱落した場合などが想定される。

以上のように第７実施例によれば、制御回路３０は、モータ１１が脱水行程において減磁された状態で高速回転している場合に、フォトカプラ４８の出力信号に基づき「ＡＣ入力なし」と判断すると、モータ１１に対して回生ブレーキを作用させ、発生する回生電力を利用してモータ１１を増磁状態にするので、第６実施例と同様に電力消費を抑制できる。

（第８実施例）
図１５は第８実施例であり、第６，第７実施例と異なる部分について説明する。第８実施例では、第６，第７実施例のように脱水行程の途中でモータ１１の回転を停止させるため回生ブレーキ動作を行う場合、モータ１１の回転数が所定の閾値以下になった段階で（ステップＳ６１：ＹＥＳ）増磁処理を行う（ステップＳ５７）。尚、モータ１１の回転数は、回転位置センサ（回転数検知手段）５１が出力する位置信号の変化周期に基づいて検知する。そして、増磁処理を行うと、回生ブレーキ動作を再開させて（ステップＳ５８）モータ１１の回転を停止させるまで行うようにする（ステップＳ６３）。

以上のように第８実施例によれば、制御回路３０は、回生ブレーキが作用している場合に、回転位置センサ５１により検知されるモータ１１の回転数が所定の閾値以下になると、モータ１１を増磁状態にする。すなわち、モータ１１の巻線１１ｕ〜１１ｗに大きな逆起電力が発生している期間を避けて増磁処理を行うので、インバータ回路３２が破壊されることを防止しつつ、回生電力を適切に利用して電力消費を抑制できる。

（第９実施例）
第９実施例は、例えば図４に示す行程チャートにおいて、最終脱水行程（Ｏ）を開始する前に、モータ１１を減磁処理するが（６）、その減磁処理の前処理として増磁処理を行うようにする。すなわち、図２（ｂ）の処理を実行する場合は、その前に図２（ａ）の処理を実行する。アルニコ磁石９７を減磁させる場合、減磁量を正確に制御するのは比較的困難であるが、アルニコ磁石９７を増磁させる場合、増磁量を飽和させることは容易である。したがって、最大増磁量を基準として減磁を行うようにすれば、減磁量を正確に制御することができる。

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。
モータ１１の着磁状態を判定する場合には、モータ１１を一定回転数で回転させた場合に発生する誘起電圧を検出し、その誘起電圧の大きさに基づいて判定しても良い。また、この場合の誘起電圧は、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。
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、保磁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。

各実施例を適宜組み合わせて実施しても良い。
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。
第２実施例において、ステップＳ２１，Ｓ２２を削除し、電源が投入された場合は必ずステップＳ２４〜Ｓ２６を実行しても良い。また、第３実施例でも同様に、ステップＳ２７で「ＮＯ」と判断すると、ステップＳ２５，Ｓ２６を実行しても良い。
さらに、第４実施例でも同様に、ステップＳ３１で「ＹＥＳ」と判断するとステップＳ３７を実行しても良く、第５実施例でもステップＳ４１で「ＹＥＳ」と判断するとステップＳ４５を実行しても良い。

第７実施例において、ＡＣ入力の有無を判定する場合、必ずしも交流電源４０の３周期の継続出力を確認する必要はない。
入力状態検知手段は、その他例えば電流トランスなどでも良い。
各実施例を、適宜組み合わせて実施しても良い。
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，モータ制御手段）、３２はインバータ回路（着磁量制御手段，モータ制御手段）、４８はフォトカプラ（入力状態検知手段）、５１は回転位置センサ（回転数検知手段）、９２はロータ、９７はアルニコ磁石（永久磁石）を示す。

Claims

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を備え、
前記着磁量制御手段は、実行している運転を中断させる場合、又は運転を停止させる場合には、前記永久磁石を増磁状態にしてから、前記中断又は前記停止を行うことを特徴とする洗濯機。
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を備え、
前記着磁量制御手段は、電源が投入された直後に、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする洗濯機。
前記着磁量制御手段は、電源が投入された直後に、回転槽を開閉する扉が施錠状態になっていると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項２記載の洗濯機。
前記着磁量制御手段は、前記永久磁石が減磁状態になっている間に、ユーザにより運転を中断するための入力操作が行われると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の洗濯機。
前記着磁量制御手段は、前記永久磁石が減磁状態になっている間に、ユーザにより電源を遮断するための入力操作が行われると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の洗濯機。
前記永久磁石が減磁された状態で前記永久磁石モータが高速回転している場合に、ユーザにより電源を遮断するための入力操作が行われると、前記永久磁石モータに対して回生ブレーキを作用させるモータ制御手段を備え、
前記着磁量制御手段は、前記回生ブレーキにより発生する回生電力を利用して、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の洗濯機。
商用交流電源の入力状態を検知する入力状態検知手段と、
前記永久磁石が減磁された状態で前記永久磁石モータが高速回転している場合に、前記入力状態検知手段により前記商用交流電源の入力が検知されなくなると、前記永久磁石モータに対して回生ブレーキを作用させるモータ制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、前記回生ブレーキにより発生する回生電力を利用して、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の洗濯機。
前記永久磁石モータの回転数を検知する回転数検知手段を備え、
前記着磁量制御手段は、前記回生ブレーキが作用している場合に、前記回転数検知手段により検知される回転数が所定の閾値以下になると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項７又は８記載の洗濯機。
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を備え、
前記着磁量制御手段は、前記永久磁石を減磁状態にする場合には、その前処理として前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする洗濯機。