JP2011106571A - Vibration damping control system and electric equipment - Google Patents

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Takeshi Shibayama
武至 柴山
Sari Maekawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration damping control system improving responsiveness to steeply changing vibration and additionally regenerating power, and to provide electric equipment equipped with the vibration damping control system. <P>SOLUTION: An electromagnetic type suspension 11 combining a linear motor 1 and a spring 15 is arranged between the base 12 and the water tank 14 of a washing machine 21 and a position sensor 8 is arranged on a stator 7 side of the linear motor 1. A control device 41 detects a position θe with a position calculation part 55 based on a position signal output from the position sensor 8, and when detects speed v with a differentiator 57, suppresses the vibration generated on the water tank 14 during washing operation to a target value by vector-controlling the linear motor 1 based on the position θe, the speed v, an acceleration signal a output from an acceleration sensor 16 mounted to the base 12 and motor currents Ia, Ib, Ic, and regenerates the maximum power to be obtained then. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、制振対象物について生じる振動を抑制する制振制御システム,及びその制振制御システムを備えて構成される電気機器に関する。   The present invention relates to a vibration suppression control system that suppresses vibrations that occur in a vibration suppression object, and an electric device that includes the vibration suppression control system.

例えば特許文献1には、車両用サスペンションシステムを構成する電磁式アブソーバ(アクチュエータ)が開示されている。上記システムでは、車輪を保持してばね下部の一部分を構成するサスペンションロアアームと、車体に設けられてばね上部の一部分を構成するマウント部との間にそれらを連結するように電磁式アブソーバを配設し、それと並列にエアスプリングを備えている。   For example, Patent Document 1 discloses an electromagnetic absorber (actuator) constituting a vehicle suspension system. In the above system, an electromagnetic absorber is disposed between the suspension lower arm that holds the wheel and forms a part of the unsprung part, and the mount part that is provided on the vehicle body and forms a part of the unsprung part. And it has an air spring in parallel with it.

上記アクチュエータは、良好な振動減衰特性が要求される場合に、ばね上速度とばね下速度との少なくとも一方に基づいてアクチュエータ力を制御して減衰力を作用させる。それ以外の場合には、アクチュエータ力の発生を専ら電磁モータによる発電を伴うものとすべく、ばね上部とばね下部との相対動作に対してその相対動作の速度に応じた特定の大きさの抵抗力となるアクチュエータ力を発生させる。これら2つの制御は、車体に取り付けられた車速センサ及び加速度センサの信号に基づいて、切換可能に構成されている。   When a good vibration damping characteristic is required, the actuator controls the actuator force based on at least one of the sprung speed and the unsprung speed to apply the damping force. In other cases, a resistance of a specific magnitude according to the relative speed of the relative movement between the unsprung and unsprung parts in order that the generation of the actuator force is exclusively accompanied by power generation by the electromagnetic motor. The actuator force that becomes force is generated. These two controls are configured to be switchable based on signals from a vehicle speed sensor and an acceleration sensor attached to the vehicle body.

特開2008−155756号公報JP 2008-155756 A

しかしながら、特許文献1のアクチュエータ制御では、制振を主とする制御と電力回生を主とする制御を切り換えているため、制振を主とする制御を実施中において振動を十分に減衰させている場合に、そのとき回生可能な電力を最大限回収できていないおそれがある。   However, in the actuator control of Patent Document 1, since the control mainly for vibration suppression and the control mainly for power regeneration are switched, vibration is sufficiently damped during the control mainly for vibration suppression. In such a case, there is a possibility that the power that can be regenerated at that time cannot be recovered to the maximum extent.

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、制振と電力回生の実施割合を連続的に調整して、2つの制御を両立することができる制振制御システム,及びその制振制御システムを備えて構成される電気機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to continuously adjust the implementation ratio of vibration suppression and power regeneration to achieve both of the two controls, and the system An object of the present invention is to provide an electric device configured with a vibration suppression control system.

上記目的を達成するために、請求項1記載の制振制御システムは、制振対象物と基部との間に配置され、固定側に対して制振対象物を弾性的に支持する弾性体と、3相巻線を備える固定子と永久磁石を備える可動子とを有し、前記固定子と前記可動子との何れか一方が前記制振対象物に固定され、他方が前記基部に固定されるリニアモータと、前記巻線に通電される電流を検出する電流検出手段と、前記可動子の相対位置を検出し、位置信号を出力する位置センサと、この位置信号に基づいて前記可動子の速度を検出し、速度信号を出力する速度検出手段と、前記制振対象物の加速度を検出し、加速度信号を出力する加速度センサとを備え、前期電流検出手段により検出される電流と前記位置信号と前記速度と前記加速度とに基づいて前記リニアモータをベクトル制御することで、前記制振対象物について生じる振動を抑制し、前記巻線に通電される電流の位相を調整することで、前記リニアモータにより電源に電力を回生し、前記制振対象物の振動値が、目標振動値に到達していない場合は、制振を主とする制御を実施し、到達している場合は、制振と電力回生を両立する制御を実施し、前記リニアモータが制御を実施しない状態で前記制振対象物の振動値が目標振動値以下となる場合は、回生を主とする制御を実施することで、制振制御及び電力回生制御の実施割合を調整する制御装置とで構成されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the vibration suppression control system according to claim 1 is provided between the vibration suppression object and the base, and an elastic body that elastically supports the vibration suppression object with respect to the fixed side. A stator having a three-phase winding and a mover having a permanent magnet, and either one of the stator and the mover is fixed to the vibration control object, and the other is fixed to the base. A linear motor, a current detection means for detecting a current supplied to the winding, a position sensor for detecting a relative position of the mover and outputting a position signal, and based on the position signal, A speed detection means for detecting a speed and outputting a speed signal, and an acceleration sensor for detecting an acceleration of the object to be controlled and outputting an acceleration signal, the current detected by the previous current detection means and the position signal And the speed based on the acceleration and the acceleration. By controlling the motor in vector, the vibration generated in the object to be controlled is suppressed, and the phase of the current supplied to the winding is adjusted, whereby electric power is regenerated to the power source by the linear motor, and the vibration control is performed. If the vibration value of the target object has not reached the target vibration value, control is performed mainly for vibration suppression.If the vibration value has reached, control for achieving both vibration suppression and power regeneration is performed. When the vibration value of the object to be controlled is less than or equal to the target vibration value in a state where the linear motor is not performing control, by executing control mainly for regeneration, the execution ratio of vibration suppression control and power regeneration control can be increased. And a control device for adjustment.

また、請求項9記載の電気機器は、請求項1乃至8の何れかに記載の制振制御システムを備え、商用交流電源より直流電源を生成して動作する場合に振動が発生する可動部を有し、当該可動部が前記制振対象物となることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an electric apparatus comprising the vibration damping control system according to any of the first to eighth aspects, wherein a movable part that generates vibration when operating by generating a DC power supply from a commercial AC power supply is provided. And the movable part is the object to be damped.

本発明の制振制御システムおよび電気機器によれば、制振と電力回生の実施割合を連続的に調整して2つの制御を両立することで、振動を少なくし、さらに回生を効率的に行うことができる。   According to the vibration suppression control system and the electric apparatus of the present invention, vibration is reduced and regeneration is efficiently performed by continuously adjusting the implementation ratio of vibration suppression and power regeneration to achieve both of the two controls. be able to.

本発明の第1実施例であり、リニアモータをベクトル制御する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 control device that performs vector control of a linear motor according to a first embodiment of the present invention. リニアモータの構成を、一部を透過させて示す斜視図Perspective view showing part of the configuration of the linear motor 電磁式サスペンションの構成を示す正面図Front view showing the configuration of the electromagnetic suspension ドラム式洗濯乾燥機の縦断側面図Longitudinal side view of drum-type washer / dryer ドラム式洗濯乾燥機の一部を破断して示す斜視図The perspective view which fractures | ruptures and shows a part of drum-type washing dryer 制振及び回生制御の電流位相を示す図The figure which shows the electric current phase of vibration suppression and regenerative control 制振及び回生制御の実施割合を示す図Diagram showing the implementation ratio of vibration suppression and regenerative control 制振及び回生制御の実施割合の判定手段を示す図The figure which shows the judgment means of the execution ratio of vibration suppression and regenerative control 洗濯機工程における電磁式サスペンションの制御構成を示す図The figure which shows the control structure of the electromagnetic suspension in a washing machine process

(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9を参照して説明する。本発明では、リニアモータを用いて電磁式サスペンションを構成する。図2は、リニアモータの構成を、一部を透過させて示す斜視図である。リニアモータ1は、シャフト2と、そのシャフト2にN極,S極が交互に並ぶように配置される永久磁石3(N,S)とで構成される可動子4と、内部にU,V,W相の巻線5を有し、直方体状の本体6を備えてなる固定子7とで構成されている。また、本体6には、可動子4の相対的な変位位置を出力する位置センサ8が配置されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present invention, an electromagnetic suspension is configured using a linear motor. FIG. 2 is a perspective view showing part of the configuration of the linear motor. The linear motor 1 includes a movable element 4 composed of a shaft 2 and permanent magnets 3 (N, S) arranged so that N poles and S poles are alternately arranged on the shaft 2, and U and V inside. , W-phase winding 5 and a stator 7 having a rectangular parallelepiped main body 6. In addition, a position sensor 8 that outputs a relative displacement position of the mover 4 is disposed in the main body 6.

そして、図3乃至図5に示すように、本実施例では、リニアモータ1とスプリングとを組み合わせることで、ドラム式洗濯乾燥機(以下、単に洗濯機と称する場合がある)の水槽を支持するための電磁式サスペンション(アブソーバ)11を構成する。図3は、電磁式サスペンション11の構成を示す正面図である。洗濯機の底面側に配置される基部12には支持部材13が立設されており、その支持部材13が、リニアモータ1の固定子7を下方側より支持している。リニアモータ1のシャフト2の上端は、洗濯機の水槽14の一部であるシャフト固定部14aに固定されており、シャフト固定部14aと固定子7の上端側との間には、スプリング(弾性体)15が配置されている。したがって、電磁式サスペンション11が洗濯機に配置された状態では、固定子7が固定側となり、可動子4が可動側となっている。   As shown in FIGS. 3 to 5, in this embodiment, the linear motor 1 and a spring are combined to support a water tank of a drum type washing / drying machine (hereinafter sometimes simply referred to as a washing machine). An electromagnetic suspension (absorber) 11 is configured. FIG. 3 is a front view showing the configuration of the electromagnetic suspension 11. A support member 13 is erected on the base 12 disposed on the bottom surface side of the washing machine, and the support member 13 supports the stator 7 of the linear motor 1 from below. The upper end of the shaft 2 of the linear motor 1 is fixed to a shaft fixing portion 14a which is a part of the water tub 14 of the washing machine, and a spring (elastic) is provided between the shaft fixing portion 14a and the upper end side of the stator 7. Body) 15 is arranged. Therefore, in a state where the electromagnetic suspension 11 is disposed in the washing machine, the stator 7 is the fixed side and the mover 4 is the movable side.

図4はドラム式洗濯乾燥機の縦断側面図であり、図5は、同一部を破断して示す斜視図である。ドラム式洗濯乾燥機(電機機器)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14が配置されており、この水槽14の背面中央部には洗濯用モータとしての永久磁石モータ25の固定子がねじ止めにより固着されている。そして、水槽(制振対象物)14は、上述した電磁式サスペンション11により基部12上に支持されている。尚、電磁式サスペンション11は、実際には正面から見て水槽14の左右に2つ配置されているが、図示しているのは一方のみである。   FIG. 4 is a longitudinal side view of the drum type washing / drying machine, and FIG. 5 is a perspective view showing the same part in a cutaway manner. An outer box 22 that forms an outer shell of a drum-type washing / drying machine (electrical equipment) 21 has a laundry entrance 23 that opens in a circular shape on the front surface. The laundry entrance 23 is opened and closed by a door 24. It has become so. Inside the outer case 22, a bottomed cylindrical water tank 14 with a closed back surface is disposed, and a stator of a permanent magnet motor 25 as a washing motor is screwed to the center of the back surface of the water tank 14. It is fixed by. The water tank (vibration target) 14 is supported on the base 12 by the electromagnetic suspension 11 described above. Note that two electromagnetic suspensions 11 are actually arranged on the left and right sides of the water tank 14 when viewed from the front, but only one of them is illustrated.

永久磁石モータ25の回転軸26は、後端部(図4では右側の端部)が永久磁石モータ25の回転子に固定されており、前端部(図4では左側の端部)が水槽14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14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25の駆動により回転軸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 25 has a rear end (right end in FIG. 4) fixed to the rotor of the permanent magnet motor 25 and a front end (left end in FIG. 4) is the water tank 14. Protrusively inside. 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 14, and this drum 27 is driven by a permanent magnet motor 25. It rotates integrally with 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14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14内に給水されるようになっている。また、水槽14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14内の水が排出されるようになっている。   A water supply valve 30 is connected to the water tank 14, and water is supplied into the water tank 14 when the water supply valve 30 is opened. Further, a drainage hose 32 having a drainage valve 31 is connected to the water tank 14, and when the drainage valve 31 is opened, water in the water tank 14 is discharged.

水槽14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14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14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14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14内に戻されるようになっている。   A ventilation duct 33 extending in the front-rear direction is provided below the water tank 14. A front end portion of the ventilation duct 33 is connected to the water tank 14 via the front duct 34, and a rear end portion is connected to the water tank 14 via the rear duct 35. A blower fan 36 is provided at the rear end portion of the ventilation duct 33, and the air in the water tank 14 flows from the front duct 34 into the ventilation duct 33 as indicated by an arrow by the blowing action of the blower fan 36. And is returned to the water tank 14 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や図示しない絞り弁とともにヒートポンプ40を構成しており、通風ダクト33内を流れる空気が、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14内に循環されるようになっている。   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 40 together with a compressor 39 and a throttle valve (not shown), and the air flowing through the ventilation duct 33 is dehumidified by the evaporator 37 and heated by the condenser 38 to be a water tank. 14 is circulated in the interior.

図1は、リニアモータ1をベクトル制御する制御装置(ベクトル演算手段)41の構成をブロック図で示したものである。ベクトル制御では、巻線5に流れる電流を、界磁である永久磁石3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、リニアモータ1の可動子4の移動ピッチを周期として回転する座標系、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軸は永久磁石3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5に流れる電流のq軸成分であるq軸電流Iqは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 control device (vector calculation means) 41 that performs vector control of the linear motor 1. In the vector control, the current flowing through the winding 5 is separated into a magnetic flux direction of the permanent magnet 3 that is a field and a 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 moving pitch of the mover 4 of the linear motor 1 as a cycle, that is, a so-called dq coordinate system is used. Yes, the q-axis is a direction orthogonal to the d-axis. The q-axis current Iq that is the q-axis component of the current flowing through the winding 5 is a component that generates torque (torque component current), and the d-axis current Id that is the d-axis component is a component that creates magnetic flux (excitation or Magnetization component current).

電流センサ50(U,V,W)は、モータ1の各相(U相、V相、W相)に流れる電流Ia,Ib,Icを検出するセンサである。尚、電流センサ50(電流検出手段)に替えて、インバータ回路51(駆動回路)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を検出する構成としても良い。尚、電流センサ50は、実際にはインバータ回路51の出力端子とモータ1の巻線5との間に介挿されている。   The current sensor 50 (U, V, W) is a sensor that detects currents Ia, Ib, Ic flowing in each phase (U phase, V phase, W phase) of the motor 1. In place of the current sensor 50 (current detection means), three shunt resistors are arranged between the switching element on the lower arm side constituting the inverter circuit 51 (drive circuit) and the ground, and the terminal voltage thereof is set. A configuration may be adopted in which current is detected based on this. The current sensor 50 is actually interposed between the output terminal of the inverter circuit 51 and the winding 5 of the motor 1.

電流センサ50により検出された電流Ia,Ib,Icは、A/D変換器52によりA/D変換されて、電流変換部53において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の固定子7に固定された2軸座標系の座標軸である。電流変換部53における座標変換の計算には、後述する可動子4の位置(α軸とd軸との位相差,電気角)θeが用いられる。d軸電流Id,q軸電流Iqは、電流制御部54に与えられている。   The currents Ia, Ib, and Ic detected by the current sensor 50 are A / D converted by the A / D converter 52 and converted into the two-phase currents Iα and Iβ by the current converter 53, and then the d-axis current. Id, q-axis current Iq is converted. α and β are coordinate axes of a biaxial coordinate system fixed to the stator 7 of the motor 1. For the calculation of the coordinate conversion in the current conversion unit 53, the position (phase difference between the α axis and the d axis, the electrical angle) θe described later is used. The d-axis current Id and the q-axis current Iq are given to the current control unit 54.

リニアモータ1の固定子7に配置されている位置センサ8が出力する位置信号は、A/D変換器52によりA/D変換されて、制御装置41の位置演算部(位相検出手段)55に与えられている。位置演算部55は、上記位置信号を可動子4の移動ピッチを周期とする位置θeに変換して、電流変換部53,後述する電圧変換部56に出力すると共に、制御装置41で取扱い可能な形態の距離信号θm(機械角)に変換して微分器(速度検出手段)57に出力する。微分器57は、距離信号θmを時間微分した(dθm/dt)速度信号vを、トルク制御部(回生)(q軸電流指令生成手段(回生))58に出力する。   The position signal output from the position sensor 8 disposed on the stator 7 of the linear motor 1 is A / D converted by the A / D converter 52 and is sent to the position calculation unit (phase detection means) 55 of the control device 41. Is given. The position calculation unit 55 converts the position signal into a position θe having the moving pitch of the movable element 4 as a cycle, and outputs the position signal to a current conversion unit 53 and a voltage conversion unit 56 described later, and can be handled by the control device 41. It is converted into a distance signal θm (mechanical angle) in the form and output to a differentiator (speed detection means) 57. The differentiator 57 outputs a speed signal v obtained by time differentiation of the distance signal θm (dθm / dt) to the torque control unit (regeneration) (q-axis current command generation means (regeneration)) 58.

トルク制御部(回生)58は、洗濯乾燥機21のドラム27が回転することで水槽14に振動が発生した場合に、その振動に応じた可動子の速度に対して減衰ブレーキトルクを発生させるようにq軸電流指令を生成出力する。ここで、質量m[kg]の物体を、ばね乗数k[N/m]のスプリングと、減衰係数cのサスペンションとで並列に支持した振動系(1質点並列振動系)の一般的なモデルを想定する。変位量x[m]を与えた初期状態から、物体を自由減衰振動させた場合の運動方程式は、(1)式となる。   When the drum 27 of the washing / drying machine 21 rotates and the vibration is generated in the water tank 14, the torque control unit (regeneration) 58 generates a damping brake torque with respect to the speed of the mover corresponding to the vibration. Q-axis current command is generated and output. Here, a general model of a vibration system (one-mass parallel vibration system) in which an object of mass m [kg] is supported in parallel by a spring having a spring multiplier k [N / m] and a suspension having a damping coefficient c will be described. Suppose. The equation of motion when the object is subjected to free-damping vibration from the initial state where the displacement amount x [m] is given is expressed by equation (1).

m(dx/dt)+c(dx/dt)+kx=0 …(1)
電磁式サスペンション11の場合、スプリング15のばね乗数kを考慮して減衰係数cを決定する。そして、速度v(=dθm/dt)に対し、減衰係数cを逆極性で乗じることで減衰ブレーキトルクを与え、リニアモータ1のトルク定数Ktの逆数を乗じてトルク(q軸)電流指令(回生)Iqref(回生)を生成する。このトルク電流指令(回生)の電流位相は、減衰ブレーキトルクが最大となり、最も回生電力を得ることができるため、回生を主とする制御に使用する。
m (d 2 x / dt 2 ) + c (dx / dt) + kx = 0 (1)
In the case of the electromagnetic suspension 11, the damping coefficient c is determined in consideration of the spring multiplier k of the spring 15. Then, a damping brake torque is given to the speed v (= dθm / dt) by multiplying the damping coefficient c by the reverse polarity, and a torque (q-axis) current command (regeneration) is multiplied by the reciprocal of the torque constant Kt of the linear motor 1. ) Iqref (regeneration) is generated. The current phase of this torque current command (regeneration) is used for control mainly for regeneration because the damping brake torque is maximized and the most regenerative power can be obtained.

電磁式サスペンション11の基部12に配置されている加速度センサ16が出力する加速度信号は、A/D変換器52によりA/D変換されて、制御装置41の制振・電力回生両立制御部42に与えられている。加速度信号aは、制振・電力回生両立制御部42の減算器59aにおいて、外部より与えられる目標加速度(ゼロ)との差が減算されて、偏差Δaが算出される。加速度偏差Δaは、トルク制御部(制振)44において比例積分演算され、トルク(q軸)電流指令(制振)Iqref(制振)を生成する。   The acceleration signal output from the acceleration sensor 16 disposed on the base 12 of the electromagnetic suspension 11 is A / D converted by the A / D converter 52 and is supplied to the vibration suppression / power regeneration compatible control unit 42 of the control device 41. Is given. The difference Δa is calculated from the acceleration signal a by subtracting the difference from the target acceleration (zero) given from the outside in the subtractor 59a of the vibration suppression / power regeneration compatible control unit 42. The acceleration deviation Δa is subjected to proportional-integral calculation in the torque control unit (vibration suppression) 44 to generate a torque (q-axis) current command (vibration suppression) Iqref (vibration suppression).

トルク制御部(制振)44は、洗濯乾燥機21のドラム27が回転することで水槽14に振動が発生した場合に、その振動が基部12に与える振動(加速度)に対して相殺トルクを発生させるようにq軸電流指令を生成出力する。このトルク電流指令(制振)の電流位相は、基部に対する振動相殺トルクが最大となり、最も制振を得ることができるため、制振を主とする制御に使用する。   The torque control unit (vibration control) 44 generates a canceling torque with respect to the vibration (acceleration) given to the base 12 when vibration is generated in the water tank 14 due to rotation of the drum 27 of the washing / drying machine 21. A q-axis current command is generated and output so that The current phase of the torque current command (vibration suppression) is used for control mainly based on vibration suppression because the vibration canceling torque with respect to the base becomes the maximum and the vibration suppression can be obtained most.

制振・回生実施割合調整手段43について図6乃至図9を参照して説明する。図6は、Iqref(制振)とIqref(回生)の位相関係をそれぞれ示したものであり、図6(a)は、制振を100%とした制御の場合のq軸電流指令Iqref(制振)を示し、図6(b)は、電力回生を100%とした制御の場合のq軸電流指令Iqref(回生)を示し、図6(c)は、制振・電力回生両立制御の場合のq軸電流指令る。制振を主とする制御では、Iqrefの位相は、基部12に与えられる加速度aの逆位相で与えられる。このとき、例えば、加速度a>0において、d−q軸の電流ベクトルは、d軸電流指令を0として、−q軸方向となる。 The vibration suppression / regeneration implementation ratio adjusting means 43 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows the phase relationship between Iqref (damping) and Iqref (regenerative), respectively. FIG. 6 (a) shows the q-axis current command Iqref (damping) in the case of control where the damping is 100%. 6 (b) shows the q-axis current command Iqref (regeneration) in the case of control with power regeneration set to 100%, and FIG. 6 (c) shows the case of both vibration suppression and power regeneration control. Q-axis current command. In the control mainly based on vibration suppression, the phase of Iqref is given by the opposite phase of the acceleration a given to the base 12. At this time, for example, at acceleration a> 0, the dq axis current vector is in the −q axis direction with the d axis current command set to 0.

電力回生を主とする制御では、Iqrefの位相は、モータの固定子7に取り付けられた位置センサ8が出力する位置信号に基づいて算出される可動子4の速度vの逆位相で与えられる。このとき、例えば、速度v>0において、d−q軸の電流ベクトルは、d軸電流指令をq軸電流指令と同極性(この場合はマイナス)として、第3象限方向となる。d軸電流の決定方法については後述する。 In the control mainly for power regeneration, the phase of Iqref is given by the opposite phase of the velocity v of the mover 4 calculated based on the position signal output from the position sensor 8 attached to the stator 7 of the motor. At this time, for example, at a speed v> 0, the dq axis current vector is in the third quadrant direction with the d axis current command having the same polarity as the q axis current command (minus in this case). A method for determining the d-axis current will be described later.

ここで、制振と電力回生を両立する制御では、Iqrefの位相は、上述した2つの制御の電流指令Iqref(制振)とIqref(回生)の電流位相間に位置し、2つの電流指令を合成することで与えられる。制振・回生実施割合調整手段43は、例えば、図7に示すような線に基づいて、制御の実施割合を決定する係数P1、P2を変化させ、トルク制御部(制振)44、トルク制御部(回生)58に出力する。このP1とP2の値は、合計すると2つの制御の実施割合が「1」となるように設定され、例えば実験的に算出する。例えば、図7に示す線のうち、P1maxから上に凸の線とP2maxから下に凸の線は制振を主とする制御(図7中、二点鎖線)、P1maxから下に凸の線とP2maxから上に凸の線は電力回生を主とする制御(図7中、鎖線)の場合のゲイン設定を示す。また、P1max、P2maxの値は等しいとは限らない。制振・回生実施割合調整手段43は、外部より与えられる目標振動値と基部12の振動値(加速度)を比較して、前述する線に基づいて、制振及び電力回生の2つの制御の実施割合を決定する。図8に示すように、目標振動値>実振動値の場合は、制振と電力回生を両立して実施し、実振動値が目標振動値と一致するような実施割合の点で落ち着く。目標振動値<実振動値の場合は、制振を主とする制御のみを実施し、実振動値が目標振動値以下となるようにする。 Here, in the control that achieves both vibration suppression and power regeneration, the phase of Iqref is located between the current commands Iqref (vibration) and Iqref (regeneration) of the two controls described above, and the two current commands are Given by compositing. The vibration suppression / regeneration execution ratio adjusting means 43 changes the coefficients P1 and P2 for determining the control execution ratio based on, for example, a line as shown in FIG. Part (regeneration) 58. The values of P1 and P2 are set such that the total execution ratio of the two controls is “1”, and is calculated experimentally, for example. For example, among the lines shown in FIG. 7, a line that protrudes upward from P1max and a line that protrudes downward from P2max are control mainly for vibration suppression (the two-dot chain line in FIG. 7), and a line that protrudes downward from P1max. A line protruding upward from P2max indicates a gain setting in the case of control mainly based on power regeneration (a chain line in FIG. 7). Further, the values of P1max and P2max are not necessarily equal. The vibration suppression / regeneration execution ratio adjustment means 43 compares the target vibration value given from the outside with the vibration value (acceleration) of the base 12, and executes two controls of vibration suppression and power regeneration based on the above-described line. Determine the percentage. As shown in FIG. 8, when target vibration value> actual vibration value, vibration suppression and power regeneration are performed at the same time, and the actual vibration value is settled at an implementation ratio that matches the target vibration value. When the target vibration value is smaller than the actual vibration value, only control mainly including vibration suppression is performed so that the actual vibration value is equal to or less than the target vibration value.

これを洗濯機工程に置き換え実施する場合には、図9に示すように制御を切り換える。洗い時は、上述する実施割合の判定方法に基づいてP1とP2の値を調整し、制振と電力回生を両立して、基部12が設置されている洗濯機筐体の振動を目標振動値まで低減させ、かつ、そのときに得られる最大の電力を電源に回生する。 When this is replaced with a washing machine process, the control is switched as shown in FIG. At the time of washing, the values of P1 and P2 are adjusted based on the above-described method of determining the execution ratio, and both vibration suppression and power regeneration are achieved, and the vibration of the washing machine housing in which the base 12 is installed is set to the target vibration value. And the maximum power obtained at that time is regenerated in the power source.

脱水時は、低速時、中速時、高速時の3パターンに電磁式サスペンション11の制御方法が分けられる。まず、脱水の低速時(起動時)は、洗濯槽の共振点が存在するため、洗濯槽の振動が大きくなる。これによって、図示しない洗濯槽の振動を検知する加速度センサの加速度信号が閾値を超え、脱水運転を停止してしまう場合がある。この起動不良を防止するため、電磁式サスペンション11には、強いダンパ力が求められる。洗濯槽の振動を低減するためには、電磁式サスペンション11は洗濯槽の振動を抑えるようにブレーキをかければよいので、電力回生を主とする回生ブレーキ制御(電力回生)を実施する。すなわち、P2の割合をより大きくとった制御を行う。ただし、筐体の振動低減も同時に図るため、例えば、洗濯槽の共振点付近(つまり、図示しない洗濯槽の加速度センサの加速度信号が閾値を超えそうな場合)のみ電力回生制御とし、それ以外の区間は上述する実施割合の判定方法に基づいて、制振と電力回生を両立する。また、脱水の起動時などダンパ力を強くする必要がある場合に、電磁式サスペンションの制御は、回生ブレーキの代わりに、スイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成されるインバータ回路の下アームのみオンさせる短絡ブレーキとする、もしくは可動子4が変位しないよう巻線5に直流を励磁して可動子4を固定子7に対して固定しても良い。 At the time of dehydration, the control method of the electromagnetic suspension 11 is divided into three patterns: low speed, medium speed, and high speed. First, at the time of dehydration at low speed (at the time of start-up), there is a resonance point of the washing tub, so that the vibration of the washing tub increases. As a result, an acceleration signal of an acceleration sensor that detects vibration of a washing tub (not shown) may exceed a threshold value, and the dehydration operation may be stopped. In order to prevent this starting failure, the electromagnetic suspension 11 is required to have a strong damper force. In order to reduce the vibration of the washing tub, the electromagnetic suspension 11 only needs to be braked so as to suppress the vibration of the washing tub. Therefore, regenerative brake control (power regeneration) mainly including power regeneration is performed. That is, control is performed with a larger ratio of P2. However, to reduce the vibration of the housing at the same time, for example, power regeneration control is performed only near the resonance point of the washing tub (that is, when the acceleration signal of the acceleration sensor of the washing tub not shown) is likely to exceed the threshold value. The section achieves both vibration suppression and power regeneration based on the above-described method of determining the implementation ratio. In addition, when it is necessary to increase the damper force, such as when dehydration is started, electromagnetic suspension control is turned on only for the lower arm of the inverter circuit configured by connecting a switching element to a three-phase bridge instead of a regenerative brake. Alternatively, the movable member 4 may be fixed to the stator 7 by exciting a direct current to the winding 5 so that the movable member 4 is not displaced.

脱水の中速時は、洗い時と同様の制御を実施する。最後に、脱水の高速時を説明する。このモードでは、洗濯乾燥機21のドラム27が回転することで水槽14に発生する振動の周波数が高くなり、電磁式サスペンション11に取り付けられたスプリング15によって吸収され、筐体の振動値は目標振動値以下となる。つまり、制振制御を実施する必要がないため、電力回生を主とする制御のみを実施する。ただし、回生ブレーキによって振動値が目標振動値を超える場合には、制振・回生両立制御を実施する。また、脱水の高速時に、電磁式サスペンション11は、弱いダンパ力が求められており、振動によって変位される可動子は制御を実施せずフリーに可動させ、電力を回生しても良い。 When dehydrating at medium speed, the same control as for washing is performed. Finally, the high-speed dehydration will be described. In this mode, the frequency of vibration generated in the water tank 14 is increased by the rotation of the drum 27 of the washing / drying machine 21, and is absorbed by the spring 15 attached to the electromagnetic suspension 11, and the vibration value of the casing is the target vibration. Below the value. That is, since it is not necessary to perform vibration suppression control, only control mainly for power regeneration is performed. However, when the vibration value exceeds the target vibration value due to regenerative braking, both vibration suppression and regenerative control is performed. Further, at the time of high speed of dehydration, the electromagnetic suspension 11 is required to have a weak damper force, and the mover displaced by vibration may be moved freely without performing control to regenerate power.

上記のように、洗濯機工程によって連続的に電磁式サスペンション11の制御を切り換えることで、全工程において筐体の振動を目標値まで低減させ、そのときに回生可能な電力を最も得ることができる。 As described above, by continuously switching the control of the electromagnetic suspension 11 by the washing machine process, it is possible to reduce the vibration of the casing to the target value in all processes and obtain the most regenerative power at that time. .

ここで、インバータ回路51に駆動用直流電源を供給する直流電源回路62が、洗濯用モータ(動力用モータ)25もしくはコンプレッサ39を駆動するインバータ回路(駆動回路)63に対しても共通に電源を供給するように構成されている。このため、電磁式サスペンション11で発生した電力は、インバータ回路51を介して、直流電源回路62に回生させることができ、洗濯機システムとして消費電力の低減を図ることができる。また、この回生電力は、図示しない別の直流電源回路に貯蔵するなどして利用することもできる。 Here, the DC power supply circuit 62 that supplies the drive DC power to the inverter circuit 51 supplies the power to the washing motor (power motor) 25 or the inverter circuit (drive circuit) 63 that drives the compressor 39 in common. It is configured to supply. For this reason, the electric power generated in the electromagnetic suspension 11 can be regenerated in the DC power supply circuit 62 via the inverter circuit 51, and the power consumption can be reduced as the washing machine system. Further, this regenerative power can be used by storing it in another DC power supply circuit (not shown).

また、制振・回生実施割合調整手段43は、直流電源回路62より供給される直流電源電圧が変動するのに応じて、2つの制御の実施割合を可変設定するように構成されている。具体的には、直流電源電圧が低下するのに応じて回生制御の割合を増加させる。すなわち、水槽14に振動が加わった場合にリニアモータ1が制振動作しなければ、その分、リニアモータ1において回生電力が発生し、その電力はインバータ回路51を介して直流電源回路62側に回生される。 Further, the vibration suppression / regeneration execution ratio adjusting means 43 is configured to variably set the execution ratios of the two controls in accordance with fluctuations in the DC power supply voltage supplied from the DC power supply circuit 62. Specifically, the rate of regenerative control is increased as the DC power supply voltage decreases. That is, if the linear motor 1 does not perform a vibration control operation when vibration is applied to the water tank 14, regenerative power is generated in the linear motor 1, and the power is supplied to the DC power supply circuit 62 side via the inverter circuit 51. It is regenerated.

したがって、直流電源電圧が低下している場合には回生制御の実施割合を大きくして、電磁式サスペンション11によるアクティブな振動減衰作用を抑制し、直流電源回路62側に回生させる電力量をより大きくする。それにより、電圧低下の補償を優先させることも可能である。   Therefore, when the DC power supply voltage is lowered, the regenerative control execution ratio is increased to suppress the active vibration damping action by the electromagnetic suspension 11, and the amount of power to be regenerated to the DC power supply circuit 62 side is increased. To do. Thereby, it is possible to prioritize compensation for voltage drop.

以上のように、洗濯用モータ25をインバータ回路63を介して駆動する場合に、インバータ回路51,63に対して、電源回路62より直流電源を共通に供給し、制振・回生実施割合調整手段43は、直流電源電圧が低下するのに応じてq軸電流指令Iqrefの位相を回生制御よりにシフトさせる。したがって、電源電圧が低下した場合には、リニアモータ1が発生した電力を、直流電源回路62側により多く回生させるようにして、電圧低下を補償することができる。   As described above, when the washing motor 25 is driven via the inverter circuit 63, the inverter circuit 51, 63 is commonly supplied with DC power from the power supply circuit 62, and the damping / regeneration implementation ratio adjusting means. 43 shifts the phase of the q-axis current command Iqref more than the regenerative control in accordance with the decrease of the DC power supply voltage. Therefore, when the power supply voltage decreases, the power generated by the linear motor 1 can be regenerated more to the DC power supply circuit 62 side to compensate for the voltage decrease.

制振・電力回生両立制御部42において、トルク電流指令(制振)及びトルク電流指令(回生)は、加算器45によって加算されて、トルク電流指令Iqrefが算出される。制御装置41の電圧検出部49は、上記直流電源の電圧を検出し、検出結果をA/D変換器52に出力する。q軸電流指令制限手段46は、通常の電流指令制限に加えて、A/D変換器52によりA/D変換されて与えられる電源電圧に応じてq軸電流指令を制限する。回生電力によって上昇する電源電圧が、外部より与えられる目標電源電圧を超えた場合にq軸電流指令を制限する。 In the vibration suppression / power regeneration compatible control unit 42, the torque current command (vibration) and the torque current command (regeneration) are added by the adder 45 to calculate the torque current command Iqref. The voltage detector 49 of the control device 41 detects the voltage of the DC power supply and outputs the detection result to the A / D converter 52. The q-axis current command limiting means 46 limits the q-axis current command in accordance with the power supply voltage given by A / D conversion by the A / D converter 52 in addition to the normal current command limitation. The q-axis current command is limited when the power supply voltage that rises due to regenerative power exceeds the target power supply voltage given from the outside.

トルク電流指令Iqrefは、電流制御部54に出力される。また、制振を主とする制御では、基本的にリニアモータ1は全界磁運転させるため、励磁電流指令Idrefは「0」を与える。回生を実施する制御では、d軸電流指令決定手段47によって決定される励磁電流指令を与える。d軸電流指令決定手段47は、外部より与えられる回生電流指令Idqbrkとトルク電流指令Iqrefに基づいて次式を使用してd軸電流指令Idrefを決定する。 The torque current command Iqref is output to the current control unit 54. In the control mainly for vibration suppression, the linear motor 1 is basically operated in all fields, so that the excitation current command Idref is given “0”. In the control for performing the regeneration, an excitation current command determined by the d-axis current command determination means 47 is given. The d-axis current command determining means 47 determines the d-axis current command Idref using the following equation based on the regenerative current command Idqbrk and the torque current command Iqref given from the outside.

Idqbrk=√(Idref+Iqref) …(2)
ここで、d軸電流指令の極性は、q軸電流指令と同極性である。回生電流指令Idqbrkは、例えば実験的に求める。回生電流指令を大きくすればブレーキ力は大きくなり、小さくすればブレーキ力は小さくなる。
Idqbrk = √ (Idref 2 + Iqref 2 ) (2)
Here, the polarity of the d-axis current command is the same as that of the q-axis current command. The regenerative current command Idqbrk is obtained experimentally, for example. Increasing the regenerative current command increases the braking force, and decreasing it decreases the braking force.

これらd−q軸電流指令は、電流制御部54の減算器59q,59dにおいて、電流変換部53より出力されるd軸電流Id,q軸電流Iqとの差が演算されて、偏差ΔIq,ΔId が算出される。電流偏差ΔIq,ΔIdは、比例積分器60q,60dにおいて比例積分演算され、d−q座標系で表わされた電圧指令Vq,Vdが算出される。 These dq-axis current commands are calculated by calculating the difference between the d-axis current Id and the q-axis current Iq output from the current conversion unit 53 in the subtractors 59q and 59d of the current control unit 54 to obtain the deviations ΔIq and ΔId. Is calculated. The current deviations ΔIq and ΔId are proportionally integrated in proportional integrators 60q and 60d, and voltage commands Vq and Vd expressed in the dq coordinate system are calculated.

電圧指令Vq,Vdは、電圧変換部56によりα−β座標系で表わした値に変換され、更にαβ/abc座標系で表わした各相電圧指令Va,Vb,Vcに変換される。各相電圧指令Va,Vb,Vcは電圧出力部61に入力され、直流電源電圧に基づいて、指令値に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調(PWM)されたゲート駆動信号が形成される。 The voltage commands Vq and Vd are converted into values expressed in the α-β coordinate system by the voltage conversion unit 56 and further converted into phase voltage commands Va, Vb and Vc expressed in the αβ / abc coordinate system. The phase voltage commands Va, Vb, and Vc are input to the voltage output unit 61, and a pulse drive modulated (PWM) gate drive signal for supplying a voltage that matches the command value is formed based on the DC power supply voltage. The

インバータ回路51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、直流電源回路62より直流電源電圧が供給される。 The inverter circuit 51 is configured by connecting switching elements such as IGBTs in a three-phase bridge, and a DC power supply voltage is supplied from a DC power supply circuit 62.

電圧出力部61で形成されたゲート駆動信号(上アーム:u,v,w/下アーム:x,y,z)は、インバータ回路51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Va,Vb,Vcに一致する、PWM変調された三相交流電圧が生成されてリニアモータ1の巻線5に印加される。 The gate drive signals (upper arm: u, v, w / lower arm: x, y, z) formed by the voltage output unit 61 are given to the gates of the switching elements constituting the inverter circuit 51, thereby A PWM-modulated three-phase AC voltage that matches the phase voltage commands Va, Vb, and Vc is generated and applied to the winding 5 of the linear motor 1.

上記の構成において、減算器59q,59dと比例積分器60q,60dとで、比例積分(PI)演算による電流ループの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Idref、q軸電流指令Iqrefに一致するように制御される。   In the above configuration, the subtractors 59q and 59d and the proportional integrators 60q and 60d perform feedback control of the current loop by proportional integral (PI) calculation, and the d-axis current Id and the q-axis current Iq are respectively d-axis. Control is performed so as to match the current command Idref and the q-axis current command Iqref.

次に、本実施例の作用について説明する。洗濯乾燥機21において洗濯運転が行われる場合、洗濯用モータ25によりドラム27が回転駆動されると水槽14に振動が発生する。すると、その振動によって電磁式サスペンション11の可動子4側が変位し、相対的な変位量が位置センサ8により検出され、位置信号として制御装置41に出力される。   Next, the operation of this embodiment will be described. When a washing operation is performed in the washing / drying machine 21, vibration is generated in the water tank 14 when the drum 27 is rotationally driven by the washing motor 25. Then, the vibration causes the mover 4 side of the electromagnetic suspension 11 to be displaced, and the relative displacement is detected by the position sensor 8 and output to the control device 41 as a position signal.

制御装置41では、上述したように、位置信号に基づく速度vから、水槽14の振動を回生させるブレーキトルクが演算されてq軸電流指令(回生)Iqref(回生)が出力され、基部12に取り付けられた加速度センサ信号に基づく加速度偏差Δaから、水槽14の振動を減衰させる相殺トルクが演算されてq軸電流指令(制振)Iqref(制振)が出力される。これらを出力するトルク制御部は、制振・回生実施割合調整手段43によって、実施割合を調整される。そして、q軸電流指令(制振)とq軸電流指令(回生)を加算したq軸電流指令Iqrefと、d軸電流指令決定手段47によって出力されたd軸電流指令Idrefに基づき電流ループのフィードバック制御が行なわれ、また、位置信号に基づき得られる電気角θeによりベクトル演算が行われq軸電流Iq及びd軸電流Idが制御され、インバータ回路51を介してリニアモータ1が駆動される。その結果、リニアモータ1が発生するブレーキトルク及び振動を減衰する相殺トルクを合成したトルクによって、水槽14に発生した振動が減衰し、電力を回生する。   In the control device 41, as described above, the brake torque for regenerating the vibration of the water tank 14 is calculated from the speed v based on the position signal, and the q-axis current command (regeneration) Iqref (regeneration) is output and attached to the base 12. From the acceleration deviation Δa based on the obtained acceleration sensor signal, a cancel torque that attenuates the vibration of the water tank 14 is calculated, and a q-axis current command (damping) Iqref (damping) is output. The torque control unit that outputs them is adjusted by the vibration suppression / regeneration execution ratio adjusting means 43. Then, feedback of the current loop based on the q-axis current command Iqref obtained by adding the q-axis current command (vibration) and the q-axis current command (regeneration) and the d-axis current command Idref output by the d-axis current command determination means 47. Control is performed, vector calculation is performed based on the electrical angle θe obtained based on the position signal, the q-axis current Iq and the d-axis current Id are controlled, and the linear motor 1 is driven via the inverter circuit 51. As a result, the vibration generated in the water tank 14 is attenuated by the torque obtained by synthesizing the brake torque generated by the linear motor 1 and the canceling torque that attenuates the vibration, thereby regenerating electric power.

以上のように本実施例によれば、洗濯機21の基部12と水槽14との間に、リニアモータ1とスプリング15とを組み合わせてなる電磁式サスペンション11を配置し、リニアモータ1の固定子7側に位置センサ8を配置する。そして、制御装置41は、位置演算部55により位置センサ8より出力される位置信号に基づいて位置θeを検出し、微分器57により速度v(=dθm/dt)を検出すると、位置θe及び速度v及び加速度aとモータ電流Ia,Ib,Icとに基づいてリニアモータ1をベクトル制御して、洗濯運転時に水槽14について生じる振動を抑制し、電力回生するようにした。   As described above, according to the present embodiment, the electromagnetic suspension 11 that is a combination of the linear motor 1 and the spring 15 is disposed between the base 12 of the washing machine 21 and the water tank 14, and the stator of the linear motor 1. The position sensor 8 is arranged on the 7 side. Then, when the control device 41 detects the position θe based on the position signal output from the position sensor 8 by the position calculation unit 55 and detects the speed v (= dθm / dt) by the differentiator 57, the position θe and the speed are detected. Vector control is performed on the linear motor 1 based on v, acceleration a, and motor currents Ia, Ib, and Ic to suppress vibration generated in the water tank 14 during the washing operation and to regenerate power.

すなわち、トルク制御部(制振)44、トルク制御部(回生)58により、振動を回生するブレーキトルク及び振動を減衰する相殺トルクを合成したトルクを付与するようにリニアモータ1のトルク電流Iqを制御することで、急峻に変化する振動を高精度に目標値に抑制し、その上で電力回生をすることが可能となる。この場合、トルク制御部(制振)44は、基部12の加速度aに反比例させてq軸電流指令Iqrefを生成するので、電磁式サスペンション11について設定した減衰係数cを作用させて振動を減衰させることができ、トルク制御部(回生)58は、可動子4の相対速度vに反比例させてq軸電流指令Iqrefを生成するので、ブレーキトルクを掛け、振動を回生させることができる。 That is, the torque current Iq of the linear motor 1 is applied by the torque control unit (vibration control) 44 and the torque control unit (regeneration) 58 so as to apply a torque obtained by synthesizing a brake torque that regenerates vibration and a canceling torque that attenuates vibration. By controlling, it is possible to suppress the sharply changing vibration to the target value with high accuracy, and to perform power regeneration on that. In this case, the torque control unit (vibration control) 44 generates the q-axis current command Iqref in inverse proportion to the acceleration a of the base 12, so that the damping coefficient c set for the electromagnetic suspension 11 is applied to attenuate the vibration. Since the torque control unit (regeneration) 58 generates the q-axis current command Iqref in inverse proportion to the relative speed v of the mover 4, it can apply brake torque and regenerate vibration.

また、本発明の制振制御システムを、商用交流電源より直流電源を生成してモータ25を動作させ、ドラム27を回転駆動させる洗濯乾燥機21に適用したので、洗濯乾燥機21を、低振動且つ低騒音で動作させ、振動を電力として回生することが可能となる。   Further, since the vibration damping control system of the present invention is applied to the washing / drying machine 21 that generates DC power from the commercial AC power supply, operates the motor 25, and rotates the drum 27, the washing / drying machine 21 is operated with low vibration. In addition, it is possible to operate with low noise and regenerate vibration as electric power.

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。 The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.

リニアモータの可動子を固定側として、固定子を可動側として電磁式アクチュエータを構成しても良いことは勿論である。 Of course, the electromagnetic actuator may be configured with the mover of the linear motor as the fixed side and the stator as the moveable side.

リニアモータの電流は、必ずしも3相全てを電流センサ等により検出する必要はなく、何れか2相のみ検出し、残りの1相は演算で求めても良い。 The current of the linear motor does not necessarily need to detect all three phases with a current sensor or the like, but only any two phases may be detected, and the remaining one phase may be obtained by calculation.

弾性体はスプリング15に限ることなく、固定側に対して制振対象物を弾性的に支持する構造であればどのようなものでも良い。 The elastic body is not limited to the spring 15 and may be any structure as long as it elastically supports the object to be controlled with respect to the fixed side.

電気機器は洗濯機に限ることなく、商用交流電源より直流電源を生成して動作する場合に振動が発生する可動部を有しているものであれば適用が可能である。 The electric device is not limited to a washing machine, and any electric device may be used as long as it has a movable portion that generates vibration when operating with a DC power source generated from a commercial AC power source.

また、第1実施例に記載した洗濯機に限ることなく、例えば車両用のショックアブソーバや、精密機器を台車等に乗せて搬送する場合に振動を抑制するために配置されるサスペンション等にも適用できる。 Further, the present invention is not limited to the washing machine described in the first embodiment, and is also applied to, for example, a shock absorber for a vehicle, a suspension arranged to suppress vibration when a precision device is carried on a carriage, etc. it can.

1…リニアモータ、3…永久磁石、4…可動子、5…巻線、7…固定子、8…位置センサ、11…電磁式サスペンション、12…基部、14…水槽(制振対象物)、15…スプリング(弾性体)、21…ドラム式洗濯乾燥機(電機機器)、25…永久磁石モータ(動力用モータ)、41…制御装置、44…トルク制御部(制振)(q軸電流指令生成手段(制振))、50…電流センサ(電流検出手段)、51…インバータ回路(駆動回路)、55…位置演算部(位相検出手段)、57…微分器(速度検出手段)、58…トルク制御部(回生)(q軸電流指令生成手段(回生))、62…直流電源回路、63…インバータ回路(駆動回路)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear motor, 3 ... Permanent magnet, 4 ... Movable element, 5 ... Winding, 7 ... Stator, 8 ... Position sensor, 11 ... Electromagnetic suspension, 12 ... Base, 14 ... Water tank (vibration control object), DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Spring (elastic body), 21 ... Drum type washing / drying machine (electrical equipment), 25 ... Permanent magnet motor (power motor), 41 ... Control device, 44 ... Torque control part (vibration suppression) (q-axis current command Generating means (vibration suppression)), 50 ... current sensor (current detection means), 51 ... inverter circuit (drive circuit), 55 ... position calculation unit (phase detection means), 57 ... differentiator (speed detection means), 58 ... Torque control unit (regeneration) (q-axis current command generation means (regeneration)), 62 ... DC power supply circuit, 63 ... inverter circuit (drive circuit)

Claims (9)

制振対象物と基部との間に配置され、固定側に対して制振対象物を弾性的に支持する弾性体と、
3相巻線を備える固定子と、永久磁石を備える可動子とを有し、前記固定子と前記可動子との何れか一方が前記制振対象物に固定され、他方が前記基部に固定されるリニアモータと、
前記巻線に通電される電流を検出する電流検出手段と、
前記可動子の相対位置を検出し、位置信号を出力する位置センサと、
この位置信号に基づいて前記可動子の速度を検出し、速度信号を出力する速度検出手段と、
前記制振対象物の加速度を検出し、加速度信号を出力する加速度センサとを備え、
前期電流検出手段により検出される電流と前記位置信号と前記速度と前記加速度とに基づいて前記リニアモータをベクトル制御することで、前記制振対象物について生じる振動を抑制し、
前記巻線に通電される電流の位相を調整することで、前記リニアモータにより電源に電力を回生し、
前記制振対象物の振動値が、目標振動値に到達していない場合は、制振を主とする制御を実施し、
到達している場合は、制振と電力回生を両立する制御を実施し、
前記リニアモータが制御を実施しない状態で前記制振対象物の振動値が目標振動値以下となる場合は、回生を主とする制御を実施することで、
制振制御及び電力回生制御の実施割合を調整する制御装置とで構成されることを特徴とする制振制御システム。
An elastic body that is disposed between the damping object and the base and elastically supports the damping object with respect to the fixed side;
A stator having a three-phase winding; and a mover having a permanent magnet, wherein one of the stator and the mover is fixed to the object to be controlled, and the other is fixed to the base. Linear motor
Current detecting means for detecting a current passed through the winding;
A position sensor that detects a relative position of the mover and outputs a position signal;
Speed detecting means for detecting the speed of the mover based on the position signal and outputting a speed signal;
An acceleration sensor that detects an acceleration of the vibration suppression object and outputs an acceleration signal;
By performing vector control of the linear motor based on the current detected by the current detection means, the position signal, the speed, and the acceleration, it is possible to suppress vibrations that occur with respect to the vibration suppression object,
By adjusting the phase of the current passed through the winding, power is regenerated to the power source by the linear motor,
When the vibration value of the vibration control object does not reach the target vibration value, the control mainly for vibration control is performed,
If it has reached, implement control to achieve both vibration suppression and power regeneration,
When the vibration value of the vibration control object is equal to or less than the target vibration value in a state where the linear motor does not perform control, by performing control mainly for regeneration,
A vibration suppression control system comprising: a control device that adjusts an execution ratio of vibration suppression control and power regeneration control.
前記基部が設置されている側より振動を受ける場合、
前記制御装置は、
外部より与えられる前記制振対象物の目標加速度信号と、前記加速度信号との差分に基づいて、リニアモータの推力となるq軸電流指令を生成出力する電流指令生成出力手段を有し、
前記制振対象物の加速度が前記目標加速度に一致するように制御することを特徴とする請求項1記載の制振制御システム。
When receiving vibration from the side where the base is installed,
The controller is
Current command generation output means for generating and outputting a q-axis current command serving as a thrust of the linear motor based on a difference between a target acceleration signal of the vibration control object given from the outside and the acceleration signal;
2. The vibration suppression control system according to claim 1, wherein an acceleration of the vibration suppression object is controlled so as to coincide with the target acceleration.
前記制御装置は、前記加速度信号と、前記速度信号とに基づいて、q軸電流指令を生成する制振・回生割合調整手段を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の制振制御システム。   3. The vibration suppression control system according to claim 1, wherein the control device includes a vibration suppression / regeneration ratio adjusting unit that generates a q-axis current command based on the acceleration signal and the velocity signal. . 前記制振・回生調整手段は、前記速度に基づき演算される第1q軸電流指令と、前記加速度に基づき演算される第2q軸電流指令とを、割合を調整し、合成してq軸電流指令を生成することを特徴とする請求項3記載の制振制御システム。   The vibration suppression / regenerative adjustment unit adjusts the ratio of the first q-axis current command calculated based on the speed and the second q-axis current command calculated based on the acceleration, and synthesizes the q-axis current command. The vibration suppression control system according to claim 3, wherein: 動力用モータと、この動力用モータに通電を行い駆動する駆動回路とを備え、前記動力用モータが前記制振対象物に対する振動の発生源となる場合、
前記駆動回路に供給される直流電源と、前記リニアモータに通電を行い駆動する駆動回路に供給される直流電源とが共通化されていることを特徴とする請求項2ないし請求項4の何れかに記載の制振制御システム。
A power motor and a drive circuit that drives the power motor by energizing the power motor, and the power motor is a source of vibration for the vibration control object;
5. The DC power source supplied to the drive circuit and the DC power source supplied to the drive circuit that drives the linear motor by energizing it are shared. The vibration suppression control system described in 1.
前記制御装置は、外部より与えられる前記駆動回路の目標電源電圧を電力回生時に前記直流電源の電圧が超えないように、前記q軸電流指令を制限する電流指令制限手段を有することを特徴とする請求項5記載の制振制御システム。   The control device includes a current command limiting unit that limits the q-axis current command so that a voltage of the DC power supply does not exceed a target power supply voltage of the drive circuit given from outside during power regeneration. The vibration suppression control system according to claim 5. 前記制御装置は、回生時に外部より与えられる回生電流指令と、前記q軸電流指令との関係から電流位相を調整するd軸電流指令を決定することを特徴とする請求項6記載の制振制御システム。 7. The vibration suppression control according to claim 6, wherein the control device determines a d-axis current command for adjusting a current phase from a relationship between a regenerative current command given from outside during regeneration and the q-axis current command. system. 前記制御装置は、前記制振対象物が共振している場合は、回生を主とする制御を実施することを特徴とする請求項1ないし請求項7の何れかに記載の制振制御システム。   The vibration control system according to any one of claims 1 to 7, wherein the control device performs control mainly based on regeneration when the vibration suppression object is resonating. 請求項1乃至8の何れかに記載の制振制御システムを備え、
商用交流電源より直流電源を生成して動作する場合に振動が発生する可動部を有し、当該可動部が前記制振対象物となることを特徴とする電気機器。
A vibration suppression control system according to any one of claims 1 to 8,
An electric device comprising a movable part that generates vibration when operating by generating a direct-current power supply from a commercial alternating-current power supply, and the movable part is the object to be damped.
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