JP2013052065A - 電気洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水性能確保と、過大パワーの防止による保護を実現すること。
【解決手段】衣類を収納するドラム２１を回転駆動する電動機２６、電動機２６に交流電力を供給するインバータ回路３５を有し、電動機入力電圧可変手段４２、電動機入力電流検知手段４３、位置検知手段３４を有し、脱水時に電動機２６の出力トルクを所定値に制限する第１の速度範囲よりも高速側に、電動機入力パワーを略一定に制限する第２の速度範囲を有することにより、第１の速度範囲での過大トルクの防止と、第２の速度範囲での電動機の入力パワーの制限が可能となり、良好な脱水性能が確保と共に、信頼性の高い装置の実現、また電源系統に対する負担低減を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭や事務所などにおいては使用される電気洗濯機に関するものである。

従来、この種の電気洗濯機は、モータに流れる電流を電流検出手段で検出し、これをベクトル制御し、洗い運転と脱水運転のそれぞれについて最適となるように制御するトルク制御手段を備える。（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の電気洗濯機を示すものである。図８に示すように、脱水槽１と、モータ２と、インバータ回路３と、インバータ回路３内に設けた電流検知手段４と、Ａ／Ｄ変換部５と、ＵＶＷ／αβ変換部６と、αβ／ｄｑ変換部７と、ｄｑ／αβ変換部８と、αβ／ＵＶＷ変換部９と、ＰＷＭ形成部１０と、速度制御部１１と、電流ＰＩ制御部（ｑ）１２と、電流ＰＩ制御部（ｄ）１３と、エスチメータを用いた位置検知手段１４、起動時に動作する初期パターン出力部１５、制御用マイコン１６、トルク制御手段１７から構成されている。

特開２００３−５３０９２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、モータ２に流れる電流を電流検出手段４で検出し、これをベクトル制御、すなわち電流成分をＩｄとＩｑに分けて制御し、洗い運転と脱水運転のそれぞれについて最適となるように制御するトルク制御手段１７を備えるので、位置検知手段１４から出力される位相θについて、実際のモータ２との間に検知誤差を有する場合には、トルク制御手段１７が設定するトルク値と、実際のモータ２のトルク値が差を有するという課題を有していた。

なお、エスチメータを用いた位置検知手段１４における位相θのズレが発生する要因としては、エスチメータに用いたモータ２の各種パラメータと現実のモータ２の値とが、モータ２のバラツキや、温度変化、また電流に対するインダクタンス値の非線形性などから発生するものであり、このようなエスチメータの代わりにホールＩＣを用いてモータ２の回転子の永久磁石の位相を検出するものを用いた場合でも、前記ホールＩＣの取付位置のバラツキなどによって、例えば電気角で±１０度程度のズレ、すなわち検知誤差が生じることもある。

図９は、従来の電気洗濯機の位置検知手段１４が電気角で１０度遅れたεθ＝−１０度の場合のベクトル図を示すものである。

特に、電気洗濯機の場合脱水槽１が高速で回転駆動される条件においては、モータ２の誘導起電力を抑えるため、インバータ回路３は所定値の負のＩｄと、トルクに応じたＩｑをモータ２に供給するものとなり、図９の例として、Ｉｄ＝−８Ａ、Ｉｑ＝＋２Ａとしている。

しかしながら、位置検知手段１４の位相θのズレによって、モータ２の真のｄ−ｑ軸か
ら時計回りに１０度回転したｄ‘−ｑ’の座標にて、インバータ回路３は動作するものとなり、ｑ軸でのＩｑ値は＋３．４Ａに登るものとなる。

よって、モータ２の出力トルクは、ほぼＩｑに比例して１．７倍となり、その分モータ２の入力パワーが増大するものとなる。

図１０は、従来の電気洗濯機の位置検知手段が電気角で１０度進んだεθ＝＋１０度の場合のベクトル図を示すものである。

この場合にも、図９と同様、Ｉｄ＝−８Ａ、Ｉｑ＝＋２Ａとしているが、位置検知手段１４の位相θのズレが逆極性であり、モータ２の真のｄ−ｑ軸から反時計回りに１０度回転したｄ‘−ｑ’の座標にて、インバータ回路３は動作するものとなり、ｑ軸でのＩｑ値はズレが無い場合の１／３以下に相当する＋０．６Ａに留まるものとなる。

＋０．６Ａでのトルクでモータ２の発生トルクは小となり、脱水時において、水を多く含んだ状態の衣類から、脱水動作を進めようとしても、十分な速度に上がらないなどの現象が生じることになり、脱水動作が進行しない状態で終わるものとなり、電気洗濯機としての性能に問題が生ずる。

よってこのような、検知誤差による位相θのズレεθがあっても脱水時に必要となるトルクが確保できるように設計する場合には、図１０に示した状態においても必要トルクが得られるだけのｑ‘軸でのＩｑ設定を行うことが必要となるが、その場合にもし検知誤差εθが図９に示した方向となった場合には、トルク並びに入力パワーとして過大なものが発生することになり、その結果、電気洗濯機の入力電流および消費電力の増大が生じ、整流器等の損傷や、通常過電流に対して安全性を確保するのに用いられる電流ヒューズの溶断や、電源系統への過大な負担を発生するなどの悪影響が課題となる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、位置検知手段のズレ、すなわち検知誤差があっても、水を含んだ衣類の脱水に必要なトルクを確保し、良好な脱水性能を得つつ、消費電力をほぼ一定に抑えることができ、装置の保護が可能で、電源系統に対する負担を抑える電気洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気洗濯機は、衣類を収納するドラムと、永久磁石を有する回転子を有し前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記電動機に交流電力を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の入力電圧を可変する電動機入力電圧可変手段と、前記電動機の入力電流を検知する電動機入力電流検知手段と、前記電動機の回転子の位置を検知する位置検知手段を有し、脱水時に前記電動機の出力トルクを所定値に制限する第１の速度範囲と、前記第１の速度範囲よりも高速側に、電動機入力パワーを略一定に制限する第２の速度範囲を有するものである。

これによって、第１の速度範囲では電動機出力からドラムに至る動力伝達経路に過大なトルクがかかることを防止することができるとともに、第２の速度範囲では前記電動機の入力パワー（入力電力）を、電動機入力電圧可変手段と電動機入力電流検知手段からの信号に対して、乗算を含む演算を用いてインバータ回路からの供給電力が制限されるものとなる。

したがって、トルク面の保護に加えて、電気洗濯機の消費電力をほぼ一定に抑えることができ、整流器の過電流防止や、電源ヒューズの溶断防止などの装置の確実な保護が可能となり極めて信頼性の高い装置の実現が可能なものとなり、また電源系統に対する負担を
抑えることもできる。

一方、低速から高速にドラム速度を上げていく脱水時には、速度の上昇に伴って、衣類に含まれる水分が次第に減少していくため、必要なトルクは、速度上昇と共に減少していく傾向があり、電動機入力パワーを一定に抑えた条件下で、良好な脱水性能が確保できるものとなる。

本発明の電気洗濯機は、位置検知手段の検知誤差があっても、水を含んだ衣類の脱水に必要なトルクを確保し、良好な脱水性能を得つつ、消費電力をほぼ一定に抑えることができ、確実な装置の保護による信頼性確保が可能となる。

本発明の実施の形態１における電気洗濯機の制御ブロック図 本発明の実施の形態１における電気洗濯機の電動機入力電圧可変手段４２の具体的なブロック構成図 本発明の実施の形態１における電気洗濯機の電動機入力電圧可変手段４２の動作波形図 本発明の実施の形態１における電気洗濯機のドラム速度に対する電動機出力トルク、ｄ軸電流設定値Ｉｄｒ、電動機入力パワーのグラフ 本発明の実施の形態１における電気洗濯機のマイクロコンピュータ内での電圧ベクトルと電流ベクトルの関係を示すベクトル図 本発明の実施の形態２における電気洗濯機の制御ブロック図 本発明の実施の形態３における電気洗濯機の制御ブロック図 従来の電気洗濯機の制御ブロック図 従来の電気洗濯機の位置検知手段が遅れた場合のベクトル図 従来の電気洗濯機の位置検知手段が進んだ場合のベクトル図

第１の発明は、衣類を収納するドラムと、永久磁石を有する回転子を有し前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記電動機に交流電力を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の入力電圧を可変する電動機入力電圧可変手段と、前記電動機の入力電流を検知する電動機入力電流検知手段と、前記電動機の回転子の位置を検知する位置検知手段を有し、脱水時に前記電動機の出力トルクを所定値に制限する第１の速度範囲と、前記第１の速度範囲よりも高速側に、電動機入力パワーを略一定に制限する第２の速度範囲を有することにより、第１の速度範囲での過大トルクの防止と、第２の速度範囲での電動機の入力パワーの制限が可能となり、良好な脱水性能が確保と共に、極めて信頼性の高い装置の実現、また電源系統に対する負担低減を行うことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のインバータ回路を、電動機入力電圧可変手段の入力と、電動機入力電流検知手段の出力を受け、少なくとも第２の速度範囲で、位置検知手段の検知誤差の有無に関係なく電動機入力パワーに対応する出力を得るパワー検知手段を有し、少なくとも前記第２の速度範囲で永久磁石の磁界を弱める電流成分を供給することにより、特に第２の速度範囲において、位置検知手段の検知誤差の有無に原理的に無関係である電動機入力パワーが検知できるものとなり、特に電気洗濯機において脱水性能の確保のために重要となるドラムの高速回転時においては、永久磁石の磁界を弱める電流成分の供給により、インバータ回路から電動機への供給電圧を抑えながら、高いドラム速度での脱水動作を実現するが、その前記電流成分と位置検知手段の検知誤差の積にほぼ比例したトルクの差、および電動機入力パワーの差が生じるものとなるが、パワー検知手段を設けていることにより、その影響を受けることがなく、よってドラムの高速駆動による優れた
脱水性能の確保と共に、低い電圧での電動機の運転が可能となり、かつ位置検知手段の検知誤差の有無に関係なく、電動機の入力パワーの制限が可能となる。

第３の発明は、特に、第２の発明のパワー検知手段を、回転子に同期した回転座標での電動機入力電圧と電動機入力電流の成分から電動機入力パワーを演算することにより、一般にベクトル制御と呼ばれる制御構成に用いる場合には、非常に簡単な構成で実現することができるものとなる。

第４の発明は、特に、第３の発明の電動機入力電圧可変手段を、所定のキャリア周波数を持つキャリア波を用いたパルス幅変調手段を有し、電動機入力電流検知手段を、前記キャリア波に同期して電流検知動作を行い、インバータ回路は、第１の位相を用いて回転座標から静止座標に変換して前記電動機入力電圧可変手段に出力する第１の座標変換手段と、前記電動機入力電流検知手段の出力を受け、第２の位相を用いて静止座標から回転座標に変換する第２の座標変換手段を有し、前記第１の位相と前記第２の位相の差を速度に略比例した値とすることにより、前記の速度に対する比例係数を調整することにより、現実のモータ入力パワーと、パワー検知手段の出力との誤差を補正することが可能となり、キャリア周波数が有限であるために発生するインバータ回路内でのモータ入力電圧設定から、現実のモータに電圧として印加されるまでの遅延時間による電動機入力パワーの計算誤差もほぼ零とすることができるものとなる。

第５の発明は、特に、第２の発明のパワー検知手段を、静止座標での電動機入力電圧と電動機入力電流の成分から電動機入力パワーを演算することにより、インバータ回路内に一般にベクトル制御と呼ばれる制御構成を持たない電気洗濯機にも比較的簡単な構成で実現することができるものとなる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明のインバータ回路を、少なくとも第２の速度範囲で、電動機のトルクを制限して電動機入力パワーを略一定に制限することにより、応答性の高い電動機の入力パワー制限が可能となり、例えば脱水中に急に脱水される水量が増え、同一速度条件での必要トルクが急激に増加した場合でも、過大なパワーの発生をより短い時間で抑えることが可能となる。

第７の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明のインバータ回路を、少なくとも第２の速度範囲で、電動機の設定速度を制限して電動機入力パワーを略一定に制限することにより、過渡的な負荷変動に対して、速度の安定を図り高い脱水性能を確保しながら、例えば濯ぎ中の泡が多く発生した場合のドラム駆動の負荷トルク増大のような、速度の変化に伴って発生する比較的ゆっくりとした電動機の入力パワーの増加に対しては、効果的な入力パワーの制限が行えるものとなる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明のインバータ回路を、電動機入力パワーが所定の制限値に達した時点で、前記電動機の駆動を停止することにより、比較的簡単な構成で、過大な電動機入力パワーを確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気洗濯機の制御ブロック図を示すものである。

図１において、衣類２０を収納するドラム２１、永久磁石２２、２３を有する回転子２
４を有し、伝達機構２５を介してドラム２１を回転駆動する電動機２６を有している。

ここで、ドラム２１の回転軸は垂直として図示しており、一般に縦型と呼ばれる構成を連想させるものとなっているが、縦型に限らず、ドラム２１の回転軸がほぼ水平、あるいは水平から３０度程度の傾きを設けたドラム式電気洗濯機と呼ばれる構成のものであっても良い。

また、伝達機構２５については、プーリとベルトを用いた一定の減速比のもの、または軸を直結としたものなどが使用され、電動機２６の速度に対応したドラム２１の回転速度となる。

電動機２６は、３相の巻線３１、３２、３３を有しており、電動機２６に交流電力を供給するインバータ回路３５は、電動機２６の巻線３１、３２、３３に接続されている。

また、本実施の形態においては、永久磁石２２、２３に対向する位置に、ホールＩＣを用いた位置検知手段３４が設けられている。

インバータ回路３５は、１００Ｖあるいは２００数十Ｖの交流電源３６から、リアクタ３７、ブリッジ接続されたシリコンダイオード４本によって構成した整流器３８、整流器３８の出力の電圧脈動（リプル電圧）を抑えるために接続したアルミ電解式のコンデンサ３９からの整流平滑された２８０Ｖ程度の直流電圧を受けて動作するものとなっている。

ヒューズ４０は、交流電源３６と直列に接続され、万一電気洗濯機が故障した場合、交流電源３６からの過大な電流供給による二次的な破損を防ぐものである。

なお、本実施の形態においては、整流器３８による全波整流の構成としているが、例えば日本国内での１００Ｖの交流電源３６を使用する場合には、倍電圧整流と呼ばれる回路構成を用いることもでき、また昇圧回路を付加することにより、全波整流や倍電圧整流よりも高い直流電圧ＶＤＣが得られるようにする構成とすることもできる。

インバータ回路３５は、パワーモジュール４１、電動機入力電圧可変手段４２、電動機入力電流検知手段４３、マイクロコンピュータ４４を有している。

本実施の形態では、電動機入力電圧可変手段４２は、マイクロコンピュータ４４と別に設けているが、例えば完全なロジックで電動機入力電圧可変手段４２を構成したものをマイクロコンピュータ４４と同一のウエハーやチップ、もしくはパッケージに封入した構成としてもよく、そのような構造の電子部品は、市場に出回っているものが使用できる。

パワーモジュール４１は、６石のそれぞれ逆導通ダイオードを含むＩＧＢＴ形のスイッチング用トランジスタ５１、５２、５３、５４、５５、５６と、ブリッジドライバなどとも呼ばれる駆動ＩＣ５７が１つのパッケージに内蔵されており、電動機入力電圧可変手段４２からの５Ｖ系の信号によって、トランジスタ５１、５２、５３、５４、５５、５６のオン／オフができるものとなっている。

電動機入力電流検知手段４３は、パワーモジュール４１内の低電位側の３個のトランジスタ５４、５５、５６の各エミッタ端子とコンデンサ３９のマイナス端子間に接続されたシャント抵抗６１、６２、６３、およびシャント抵抗の両端の電圧からシャント抵抗に流れる電流に応じた電圧を増幅するものであり、特にＭ信号を用い、トランジスタ５４、５５、５６がオンしている期間に、増幅回路６４を介してマイクロコンピュータ４４のアナログ／デジタル変換用の入力端子の電圧を読み込むことにより、電動機２６の３相それぞ
れの入力電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが検知可能である。

マイクロコンピュータ４４内の構成要素は、現実にはプログラムによる処理を含むものとなっており、以下の構成要素を有している。

速度設定手段６８、速度設定手段６８の出力ωｒと、実速度ωその誤差ωｅを計算する速度誤差演算手段６９、速度の誤差ωｅに所定の比例および積分増幅率（ゲイン）を乗じて、ほぼトルクに比例するｑ軸電流候補値Ｉｑ０を出力する速度誤差増幅手段７０、Ｉｑ０に加え、Ｉｑ１とＩｑ２という合計３つのｑ軸電流候補値から最小値を選んで出力するトルク電流制限手段７１が設けられている。

さらに、ｄ軸電流について検知した値Ｉｄと設定値Ｉｄｒの誤差を演算するｄ軸電流誤差演算手段７３と、その出力に接続され所定の比例および積分増幅率（ゲイン）を乗じてｄ軸電圧設定値Ｖｄを出力するｄ軸誤差増幅手段７４、同様にｑ軸電流についても検知した値Ｉｑと設定値Ｉｑｒの誤差を演算するｑ軸電流誤差演算手段７５と、その出力に接続され所定の比例および積分増幅率（ゲイン）を乗じてｑ軸電圧設定値Ｖｑを出力するｑ軸誤差増幅手段７６を設けている。

マイクロコンピュータ４４は、さらに電動機入力電流検知手段４３からの出力Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、位置検知手段３４から出力される第１の位相θ１を受け、静止座標から回転子２４に同期した回転座標への変換を行いつつ、２相の電流信号Ｉｄ、Ｉｑに変換してｄ軸電流誤差演算手段７３およびｑ軸電流誤差演算手段７５に出力する第１の座標変換手段７８を有している。

その上、第２の位相θ２を用いて、ＶｄとＶｑを回転子２４に同期した回転座標から静止座標に変換しながら、３相に変換する第２の座標変換手段８０が接続され、第２の座標変換手段８０の出力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、コンデンサ３９の直流電圧ＶＤＣと共に、電動機入力電圧可変手段４２に入力され、６つのパルス幅変調された信号が、パワーモジュール４１に出力されるものとなっている。

よって、電動機入力電圧可変手段４２は、電動機２６の入力電圧を可変することができるものとなっている。

第１の位相θ１を時間微分して実速度ωを速度誤差演算手段６９に出力する速度検知手段８１が設けられており、以上の構成によって電動機２６に供給する電流は、ＩｄとＩｑという成分で制御される、ベクトル制御が行われるものとなっている。

特に、本実施の形態においては、第２の座標変換手段８０に入力される第２の位相θ２は、位相加算手段８３によって、第１の座標変換手段７８に入力されている第１の位相θ１に、位相補正値Δθを加算して出力しており、Δθは実速度ωを入力し所定時間Ｔｄを乗じる位相補正値発生手段８４を有している。

よって、本実施の形態においては、インバータ回路３５は、電動機入力電流検知手段４３の出力を受け、第１の位相θ１を用いて静止座標から回転座標に変換する第１の座標変換手段７８と、第２の位相θ２を用いて回転座標から静止座標に変換して電動機入力電圧可変手段４２に出力する第２の座標変換手段８０を有しており、第１の位相θ１と第２の位相θ２の差Δθは、速度ωに比例した値となる。

かつ、弱メ界磁電流設定手段８６が設けられており、ＶｄとＶｑのそれぞれの自乗の和が所定値を超えないように、Ｉｄｒを調整するものとなっており、脱水時にドラム２１の
速度が高速となるに従い、自動的に永久磁石２２、２３の磁界を弱める電流成分Ｉｄｒ（＜０）が、次第に絶対値が大となる値に出力されて電動機２６に供給されるものとなり、電圧ベクトル（Ｖｄ，Ｖｑ）の大きさ（絶対値）が一定値以下、すなわちインバータ回路３５から電動機２６に供給される線間電圧は、ほぼ一定値に保たれるものとなり、限られた直流電圧ＶＤＣの条件下でありながら、ドラム２１の高速回転による性能の高い脱水が行われるものとなる。

トルク制限手段８８は、速度ωを受け速度に対して所定の関数をもつＩｑ１値を出力し、パワー検知手段８９は、電動機入力電圧可変手段４２の入力である回転子２４に同期した回転座標（ｄ−ｑ平面）での電動機入力電圧Ｖｄ、Ｖｑと、電動機入力電流検知手段４３の出力から、第１の座標変換手段７８を介して得られる電動機入力電流成分Ｉｄ、Ｉｑを用い、Ｐ＝Ｖｄ・Ｉｄ＋Ｖｑ・Ｉｑを計算するが、この値は電圧ベクトルと電流ベクトルとのスカラ積（内積）となり、電圧と電流の両ベクトルの絶対値の積に、その間の角度、すなわち力率角の余弦（コサイン）を乗じた値となり、電動機入力パワーと等しいものが演算されるものとなる。

ここで、位置検知手段３４のθ１に誤差があっても、力率角には影響しないことから、パワー検知手段８９は、電動機２６の入力パワーＰ（入力電力と同義）を位置検知手段３４の検知誤差の有無に関係なく検知することができる。

その上で、電動機２６への入力パワーの設定値Ｐｒを出力するパワー設定手段９０、パワー誤差演算手段９１と、その出力に接続したパワー誤差増幅手段９２によって、Ｉｑ２が出力されるものとなっている。

なお、パワー検知手段８９の入力として用いるＶｄ、Ｖｑ、Ｉｄ、Ｉｑの各信号は、一般にベクトル制御と呼ばれる電動機の制御ブロックとしては、必ず存在しているものとなるため、極めて簡単に実現することができる。

また、電動機２６の動作条件、すなわち出力トルクと速度が一定である場合には、前記のＶｄ、Ｖｑ、Ｉｄ、Ｉｑは一定値になるはずであるが、ノイズ的な影響があって、多少の変動が生じる場合もあるので、より安定した電動機２６の入力パワーの算出を行うために、Ｖｄ、Ｖｑ、Ｉｄ、Ｉｑの各値に適宜ＬＰＦ（ローパスフィルタ）を挿入してから、電動機２６の入力パワーＰの計算を行うか、Ｐの計算結果にＬＰＦを通すようにする構成なども可能であり、ノイズ成分に左右されず、かつ十分な応答性を持たせることは、十分に可能なものとなる。

図２は、本実施の形態における電動機入力電圧可変手段４２の具体的なブロック構成図、図３は、その動作波形図を示している。

図２において、電動機入力電圧可変手段４２は、１５．６２５ｋＨｚという所定のキャリア周波数を持ち、三角の波形を持つキャリア波Ｃａを出力するキャリア波発生手段９８、入力されたＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、キャリア波の所定タイミングで更新しＶｕｍ、Ｖｖｍ、Ｖｗｍ信号を出力するメモリ９９、Ｃａと入力されたＶｕから、パワーモジュール４１のＵ相の高電位側トランジスタ５１と低電位側トランジスタ５４の各オンオフ信号を生成する、上下分配手段１０１を有している。

上下分配手段１０１は、具体的にはマグニチュードコンパレータなどと呼ばれる２つのデジタル入力値、ＣａとＶｕｍの大きさを比較することによって、Ｖｕｍに応じたパルス幅を出力するパルス幅変調手段１０２、パルス幅変調手段１０２の出力Ｃｕに対して、立ち上がりのエッジタイミングのみ所定時間Ｔｄｅ遅延するデッドタイム処理手段１０３、
Ｃｕ信号のハイとローを反転させる反転手段１０４、反転手段１０４の出力に接続したデッドタイム処理手段１０５は、デッドタイム処理手段１０３と同等の機能を持つものであり、上下分配手段１０１の出力ＵＰとＵＮは、ハイ期間が交互に入れ替わるとともに、切り替わりの際にＴｄｅ時間は、双方ともにロー、すなわちオフ信号を出力することにより、デッドタイムを有した信号を、パワーモジュール４１に出力するものとなる。

Ｖ相、Ｗ相に関しても同様に、それぞれ上下分配手段１０７、１０８が設けられ、出力ＶＰ、ＶＮ、ＷＰ、ＷＮが出力される。

図３（ア）はパルス幅変調手段１０２の入力信号となる６４μｓ周期の三角波であるＣａと、メモリ９９の出力Ｖｕｍの波形であり、（イ）はパルス幅変調手段１０２の出力Ｃｕが、ＣａとＶｕの交点で、ハイとローが切り替わったものとなり、（ウ）と（エ）に示したＵＰとＵＮの信号は、互いに交互となっているのに加え、両信号とも立ち上がりのタイミングにＴｄｅ時間の遅延がかかっているものとなる。

ここで、（ア）に示したＣａのピークとなるタイミングｔ１は、Ｖｕｍの値の大小に拘わらずＵＮがオンとなるタイミングとなるため、電動機入力電流検知手段４２による電流検知動作は、常にｔ１において行われるものとしており、すなわちキャリア波Ｃａに同期してなされるものとなっている。

第１の座標変換手段７８が用いる第１の位相θ１は、ｔ１時点の値を用いており、マイクロコンピュータ４４内での計算が一通り完了して、電動機入力電圧可変手段４２の入力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが更新されるまでの時間としては、本実施の形態では最大でも３２μｓ以下とすることができる。

一報、Ｃａがボトムとなるｔ２のタイミングでメモリ９９を更新する信号Ｍが発生するものとなっているため、ｔ１から３２μｓ遅れたｔ２時点で、常に更新されたＶｕｍ値がパルス幅変調手段１０２として有効となる。

電動機２６への電圧の印加については、ｔ２時点ではＶｕｍの更新前と動作的に変わりがなく、実際的には更にキャリア周期に応じたある程度の時間を経た段階で効果が現れてくるものとなる。

このように、電動機入力電圧可変手段４２は、ｔ１に対してある程度の遅れ時間をもって、電動機２６への電圧可変動作が行われる作用がある。

なお、電気洗濯機の場合、ドラム２１を駆動させる電動機２６以外にも、電動機やその他の数多くの負荷が存在するため、マイクロコンピュータ４４の処理速度によっては、キャリア周期６４μｓ毎でのＶｕの更新をせず、２キャリア周期１２８μｓ毎でのＶｕ更新とするなどの構成もとることができ、その場合には上記の遅れ時間は、拡大することになる。

図４は、本発明の実施の形態１における電気洗濯機のドラム速度に対する（ア）電動機出力トルク、（イ）ｄ軸電流設定値Ｉｄｒ、（ウ）電動機入力パワーの特性を示すグラフである。

トルク制限手段８８が、ドラム速度に対して所定の関数でＩｑ１値を出力し、ドラム速度に対するＩｑ１を出力することから、（ア）の一点鎖線の折れ線ａで示すような、トルク制限が発生し、これが所定トルクに対応する。

所定トルクとして、ａを一定しても良いが、本実施の形態においては、ａを特にドラム速度が１００ｒ／ｍｉｎ以下の速度条件において大きくしているため、例えばドラム２１の回転軸を水平、または水平から３０度程度までの傾きで構成した、ドラム式と呼ばれるような構成の電気洗濯機とした場合に、布が固まってドラム２１の下側にある状態からのドラム２１起動に必要な大トルクを確保しつつ、一旦起動した後には、不要な大トルクによるドラム２１の振動の低減や、不要なエネルギー消費を抑えるなどの効果が得られるものとなっている。

一方、パワー検知手段８９による電動機入力パワーが、一定となるパワー制限により、破線ｂで示すように、ほぼドラム速度に反比例したＩｑ２値がパワー誤差増幅手段９２から発せられるものとなり、トルク電流制限手段７１の動作によって、ａとｂの小さい方が現実の制限として有効に作用する。

本実施の形態においては、ａとｂが交わるドラム速度が５５０ｒ／ｍｉｎとなるため、５５０ｒ／ｍｉｎより低速側となる第１の速度範囲では、ａ＜ｂであることから、トルク制限としてａが有効となり、５５０ｒ／ｍｉｎより高速側となる第２の速度範囲では、ｂ＜ａであることから、トルク制限としてｂが有効となる。

よって、脱水時に電動機２６の出力トルクを所定値に制限する第１の速度範囲と、第１の速度範囲よりも高速側に、電動機２６の入力パワーＰを略一定に制限する第２の速度範囲を有するものとなり、第２の速度範囲での、Ｉｑｒの調整による電動機２６のトルクが制限される動作がなされるため、結果として電動機２６の入力パワー、並びに電気洗濯機の入力電力も略一定に制限されるものとなる。

（イ）に示されるｄ軸電流の設定値Ｉｄｒは、弱メ界磁電流設定手段８６の作用により、電動機２６の入力電圧が、定常時での表現として線間電圧の実効値に相当するＶｄとＶｑのベクトルの大きさが、１５０Ｖ以下に制限されるように自動的に調整がなされる動作が働く結果として、５００ｒ／ｍｉｎ以上では、Ｉｄｒ＜０となり、速度の上昇につれて絶対値が大となる。

ここで、弱メ界磁電流設定手段８６は、出力するＩｄｒ値の最大値を０に制限しており、本実施の形態の例では、５００ｒ／ｍｉｎ以下では、０を出力し、結果電動機２６の入力電圧は、１５０Ｖ以下の状態としている。

ちなみに、永久磁石２２、２３を埋め込み磁石とした構成で電動機２６を使用する場合には、ＬｄとＬｑの差によって得られるリラクタンストルクを有効に使用するため、上記のＩｄｒの上限を０とする代わりに、例えば−１Ａという上限値を用いる構成としても良く、更にＩｑ値に対応して弱メ界磁電流設定手段８６内のＩｄｒの上限値を変化することにより、最小電流条件に近づけた低損失を実現する制御を行うこともできる。

ただし、上記の５００ｒ／ｍｉｎは、電動機２６の各種パラメータや、弱メ界磁電流設定手段８６内の電圧設定値などにより、変動していくものとなる。

また、常にＶＤＣを有効に活用するために、弱メ界磁電流設定手段８６内の電圧設定値は一定値とする構成以外に、ＶＤＣに連動して変化させる構成としても良い。

以上の構成において、本実施の形態の洗濯機は、Ｉｄｒが自動的に調整される作用も有するので、限られたＶＤＣ電圧を有効に活用した、低損失の電動機２６の駆動が可能となり、その上電動機２６の入力パワーの制限もなされるものとなる。

（ウ）に示した電動機２６の入力パワーは、第２の速度範囲で、８００Ｗのほぼ一定値に制限されたものとなり、第１の速度範囲では、それよりも低い値に抑えられたものとなるため、ヒューズ４０の溶断、整流器３８の破壊などを防ぐこともでき、また交流電源３６の系統への悪影響もなくすことができるものとなる。

ここで、電気洗濯機においては、ドラム２１の慣性モーメントがかなり大となることなどから、ドラム速度の変化速度、すなわち角加速度は抑えられる傾向があり、結果Ｉｄｒの変化速度は、それほど急激な応答性を必要としないもので十分である傾向があるため、弱メ界磁電流設定手段８６の出力Ｉｄｒの時間的変化速度の絶対値を、速度誤差増幅手段７０の出力値Ｉｑ０の時間的変化速度の絶対値よりも小さく抑えて設計することにより、ｄ軸電流の制御とｑ軸電流の制御の間の相互干渉も抑えることができ、良好に動作するものとなる。

また、弱メ界磁電流設定手段８６や、パワー誤差増幅手段９２は、それぞれ比例ゲインと積分ゲインを有する増幅器を有する構成とすることもできるが、それらのゲインは速度ω等の関数として変化させることもできるし、また所定の速度範囲では、弱メ界磁電流設定手段８６や、パワー誤差増幅手段９２の入力の前段階、また後段階にωで除する構成を挿入したものを用いても、広範囲の速度に対して、良好な動作がなされるものとなる。

ここで、トルクを所定値に制限する第１の速度範囲をなくし、第２の速度範囲のみとする構成については、電気洗濯機の場合、電動機２６自身の機構的強度の他、ドラム２１や伝達機構２５の強度の面から、トルクの制限が必要となる点から好ましくないものとなり、特に低速時においては、電動機２６の入力パワーとして制限しようとすると、パワー設定手段９０の値を低速時に小に設定するとしても、構成が複雑となり、安定したトルク制限は困難となり、一方低速時のＩｄの絶対値がほぼ零であることから、Ｉｑによるトルク制限は、例えば位置検知手段３４の検知誤差が電気角１０度ある場合でも、１．５％程度の出力トルク誤差で済むものとなるため、非常に有効に機能するものとなる。

なお、永久磁石を回転子の奥深くに埋め込み、リラクタンストルクを有効に使用できる電動機においては、出力トルクを所定値に制限する際に、Ｉｑのみでの制限とせず、ＩｄによってＩｑの上限を変化させた上で、Ｉｑの制限をするなどの構成を取っても良い。

次に、位相加算手段８３に入力されるΔθと、パワー検知手段８９の動作の関係について説明する。

図５は、本発明の実施の形態１における電気洗濯機のマイクロコンピュータ内での電圧ベクトルと電流ベクトルの関係を示すベクトル図である。

図５において、電圧ベクトルＶａは、Δθの値によって位相が変化するものとなり、Δθが小から大になるに従い、ａ、ｂ、ｃの順に時計回りに位相が変化し、絶対値は同等のベクトルとなる。

この原因は、図３で説明した電動機入力電圧可変手段４２における遅れ時間の作用、すなわち、電動機２６への電圧可変動作が遅れて行われることにより発生する要素が大きく、Δθを変化させた場合でも、結果的には同一の電動機２６の動作条件となり、電動機２６としての真のベクトル図としては変化が無く、逆にマイクロコンピュータ４４内での電圧ベクトル（Ｖｄ、Ｖｑ）が回転することになる。

パワー検知手段８９においては、電圧ベクトルＶａと電流ベクトルＩａのスカラ積（内積）を計算するため、計算結果として得られる電動機入力パワーＰについては、電流ベク
とＩａとの位相差の絶対値が小さい順となるａ＞ｂ＞ｃとなる。

本実施の形態においては、位相補正値発生手段８４に用いる所定時間Ｔｄを９０μｓという値に設定することにより、電圧Ｖａの位相を、電動機２６での真の電圧位相と合わせるものとしており、その結果パワー検知手段８９にて、誤差の小さい電動機２６入力パワーが算出できるものとしている。

なお、Ｔｄ値としては、キャリア波の周波数、マイクロコンピュータ４４の演算に要する時間、Ｖｕｍ（ＰＷＭのコンペアレジスタなどとも呼ばれる）が有効となるタイミング、また電動機２６の各種パラメータなどによって最適値が変化するものとなり、インバータ回路３５からの電動機２６への入力パワーを３相電力計で測定した値を零となるように、外部から若干の補助的な駆動を電動機２６に加えた状態で、パワー検知手段８９の出力Ｐが零となるＴｄ値を選定することもできる。

このように、本実施の形態においては、回転子２４に同期した回転座標での電動機２６の入力電圧の成分（Ｖｄ、Ｖｑ）と入力電流（Ｉｄ、Ｉｑ）の成分からスカラ積の計算を行って、電動機２６の入力パワーＰを演算し、かつ第１の位相θ１を用いて静止座標から回転座標に変換する第１の座標変換手段７８と、第２の位相θ２を用いて回転座標から静止座標に変換して電動機入力電圧可変手段４２に出力する第２の座標変換手段８０を有し、第１の位相θ１と第２の位相θ２の差Δθを速度ωに比例し、比例定数として所定値Ｔｄを用いる構成としたことにより、一般にベクトル制御と呼ばれる構成の電動機制御ブロックに非常に簡単に、用いることができるものとなり、Ｔｄの調整によって、電動機入力電圧可変手段４２の遅延時間に起因する実際の電動機２６の入力パワーＰとの誤差を小さく抑えることができ、よってより精度の高い電動機２６の入力パワーの制限が可能となるものである。

また、Ｖｄ、Ｖｑ、Ｉｄ、Ｉｑの各信号については、回転座標であるため、電動機２６が高速で回転している場合でも、時間的な変化の速度がそれほど大きいものにはならず、よって、マイクロコンピュータ４４の演算速度が小なるものであっても対応できる傾向がある。

特に、伝達機構２５としてベルトとプーリを用い、電動機２６の軸から１０分の１程度に減速したドラム２１の駆動を行う構成の場合には、脱水時の電動機２６の速度は１万ｒ／ｍｉｎ以上の高速となるが、本実施の形態にように回転子２４に同期した回転座標（ｄ−ｑ平面）での電動機２６の入力電圧と入力電流の成分Ｖｄ、Ｖｑ、Ｉｄ、Ｉｑから、電動機２６の入力パワーＰを演算するパワー検知手段８９の構成が有効となる。

しかしながら、伝達機構２５としてギアやプーリなどの減速機構が無く、電動機２６とドラム２１が直結され、同一の速度で回転するものや、逆に電動機２６よりもドラム２１の回転速度の方が高いものであったとしても、電動機２６の極数が多い構成、例えば永久磁石２２、２３の数が、数１０個にもおよぶものである場合には、インバータ回路３５から電動機２６に供給される電気周波数は高いものとなり、やはり回転座標での入力電圧と入力電流の成分Ｖｄ、Ｖｑ、Ｉｄ、Ｉｑからのパワー検知手段８９が有効となる。

また、一般に電気洗濯機の脱水時に、ドラム２１の回転に必要となる電動機２６軸のトルクは、衣類２０の量と種類、衣類２０のドラム２１内での偏り方、排水経路の状態、泡の発生状況、などによって様々に変化するものであり、本発明はそれらの条件に拘わらず、電動機２６の入力パワーを一定値以下に抑えるものである。

よって、本発明の構成が正常に機能しているかどうかの試験方法としては、ドラム２１
が速度に対して必要トルクが大となる過負荷状態とした条件で、電動機２６の入力パワーを３相のデジタルパワーメータなどを挿入して測定し、その過負荷度合いを例えば排水経路のホースを用いるものであれば、そのホースの立てた状態で、本来排水されるべき水を水位を加減しながらドラム２１に作用させるなどの操作を行い、電動機２６の入力パワーが、一定値以下に抑えられていること、さらに位置検知手段３４について、取付位置の変化などによって、検知誤差を発生させることができる場合には、そのような条件での測定も行い、通常起こりえる検知誤差の範囲で、検知誤差に拘わらず、電動機２６の入力パワーが略一定に抑えられている場合には、構成が成り立っているものと判断することができる。

また、ヒューズ４０の溶断防止や、整流器３８の過電流による破壊の防止の効果をより確実に得るため、例えばＶＤＣの電圧値に応じて、パワー設定手段９０が出力Ｐｒを変化する構成も有効となり、例えばＶＤＣに比例したＰｒ値とすれば、原理的には交流電源３６からの入流電流、すなわちヒューズ４０、リアクタ３７、整流器３８などに流れる電流値は、ほぼ一定に抑えられるものとなり、設計によっては良好に動作するものとなる。

また、本実施の形態においては、トルク電流制限手段７１においては、入力された３つの信号Ｉｑ０、Ｉｑ１、Ｉｑ２の内の最も小さい値と等しいものがＩｑｒとして採用され出力されるものとなるが、パワー誤差増幅手段９２の構成として積分器等を設け、時間で積分した積分成分を、比例成分との和として出力する構成としている場合には、Ｉｑ２がＩｑｒとして採用されない場合に、前記積分器が増加しつづけてしまい、いざ電動機２６の入力パワーＰの制限を行う必要が生じた場合の応答が遅れるというような不具合を発生するものとなる。

このような不具合を防止するためには、前記積分器の値にリミッタを設けるか、常にＩｑｒ、またはそれに近い値に相当するＩｑ２値となるように、逆算した積分器の値が設定される構成が有効となる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における電気洗濯機の制御ブロック図を示すものである。

図６においては、弱メ界磁電流設定手段１１０と、トルク制限手段１１１、パワー検知手段１１２、パワー誤差増幅手段１１３、速度設定手段１１４、速度制限手段１１５の構成が、実施の形態１とは異なるが、その他の構成要素については、実施の形態１と同一番号を付したものは、同等のものを用いている。

弱メ界磁電流設定手段１１０は、電動機入力電圧可変手段４２の入力であるＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗから電動機２６の入力電圧の大きさに対応する電圧値を、
（（Ｖｕ−Ｖｖ）＾２＋（Ｖｖ−Ｖｗ）＾２＋（Ｖｗ−Ｖｕ）＾２）／３の平方根の計算をすることにより、静止座標での電動機入力電圧を検知するものであり、これが内部の設定値電圧値１５０Ｖに等しくなるように、Ｉｄｒ値を調整し、Ｉｄｒの上限を０Ａとすることにより、低速の条件ではＩｄｒ＝０Ａの出力を行うものである。

トルク制限手段１１１は、電動機入力電流検知手段４３の出力であるＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗから電動機２６の入力電流信号を受け、静止座標での電流ベクトルの絶対値を、（Ｉｕ＾２＋Ｉｖ＾２＋Ｉｗ＾２）の平方根の計算によって求めた上で、電流ベクトルの絶対値として１０Ａを超える場合には、１０Ａ以内に抑えられるまで、第１の速度設定値候補ωｒ１を出力する。

パワー検知手段１１２は、やはり電動機入力電圧可変手段４２の入力であるＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、電動機入力電流検知手段４３の出力であるＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗから電動機２６の入力電流信号を受け、電動機入力パワーＰの値を、Ｐ＝Ｖｕ・Ｉｕ＋Ｖｖ・Ｉｖ＋Ｖｗ・Ｉｗという計算式から求め出すものであり、３電力計法と呼ばれるものに相当するが、静止座標での電動機入力電圧と電動機入力電流の成分から電動機入力パワーを演算するものとなっている。

ここで、第２の座標変換手段８０内にて、一般に２相変調と呼ばれる、３相電圧の内の１相を所定電位に固定し、他の２相のみを可変とする期間を設ける方法や、３相の電圧の瞬時値に同一の電圧（コモン電圧となる）を加減するなど、様々な構成があり、ＶＤＣをより有効に活用するなどの効果を上げることもできるが、例えば本実施の形態で用いた、Ｐ＝Ｖｕ・Ｉｕ＋Ｖｖ・Ｉｖ＋Ｖｗ・Ｉｗであれば、それらの変調の仕方にも対応できるものとなり、常に正しい電動機２６の入力パワーが演算できるものとなる。

ただし、Ｐの計算に用いる式としては、上記の３電力計法に限るものではなく、２電力計法でも良く、その場合の一例としては、Ｐ＝（Ｖｕ−Ｖｗ）・Ｉｕ＋（Ｖｖ−Ｖｗ）・Ｉｖなどを用いることができる。

さらに、本実施の形態においては、静止座標での電圧と電流値として、Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗという、いずれも３相の値を用いているが、必ずしも３相で有る必要はなく、２相／３相変換、および３相／２相を用いる構成であれば、一般にαβ座標と言われるような２相の静止座標（α−β座標）を用いることもできる。

その場合には、パワー検知手段での電動機２６の入力パワーＰの計算は、Ｐ＝Ｖα・Ｉα＋Ｖβ・Ｉβなどで行うことができ、トルク制限手段での電動機２６の入力電流ベクトルの絶対値の計算は、Ｉα＾２＋Ｉβ＾２の平方根の計算を用いて行うことができる。

さらに、本実施の形態のトルク制限手段１１１は、速度ωとは無関係に、電動機２６の入力電流を抑える所定値を決めており、かつ所定値を第２の速度範囲における電動機２６の入力パワーが一定値に抑えられる場合の電流値よりも大なる値となる１０Ａに設定していることにより、簡単な構成で実現することができているが、トルク制限手段の構成として、実施の形態１と同様に、速度ωの関数で、折れ線としたり、カーブを持たせたりするものとしてもかまわない。

パワー誤差増幅手段１１３は、設定パワーＰｒ（８００Ｗ）に対して、パワー誤差が零となる第２の速度設定値候補ωｒ２を出力し、速度設定手段１１４の出力ωｒ０は、速度制限手段１１５に入力され、ωｒ１、ωｒ２との三者の内の最も低い値をωｒとして出力し、これが最終的な速度設定値となる。

以上の構成により、インバータ回路３５は、低速時においては、弱メ界磁電流設定手段１１０の出力Ｉｄｒ＝零でなるため、電動機２６に供給される電流としては、必要なトルクに応じた電流Ｉｑのみの運転となり、これがトルク制限手段１１１の作用によって１０Ａに制限されることから、トルクを所定値に抑えた第１の速度範囲となり、これより高速側の第２の速度範囲では、パワー検知手段１０２出力値Ｐを８００Ｗ以下に保つように、電動機２６の設定速度ωｒの制限がなされ、結果として電動機２６の入力パワーはほぼ８００Ｗ以内に制限されるものとなる。

このように、本実施の形態においても、位置検知手段３４の検知誤差の有無に拘わらず、電動機２６の入力パワーＰが、計算されるものとなるため、ヒューズ４０の溶断や整流器３８の破壊などの防止で確実な装置の保護が可能となり信頼性が得られるものとなり、
また交流電源３６の系統への悪影響もなくすことができるものとなる。

特に本実施の形態においては、トルク制限手段１１１やパワー検知手段１１２が、静止座標での電圧値および電流値を受けて動作するものとしていることから、ベクトル制御以外の構成のインバータ回路でも、使用することが容易となり、応用範囲が広い。

一方、電動機２６の速度が大であったり、極数が多いなど、電気周波数が高い場合には、静止座標での電圧値、電流値は高周波のものとなり、電動機２６の入力パワーを計算する際には、電圧値と電流値の検知タイミングに差が小さくなるように、配慮する必要があり、本実施の形態にあるようなベクトル制御を用い、回転座標から静止座標に変換する際に第２の座標変換手段８０が用いる第２の位相θ２を、θ２＝θ１＋Δθで求める構成であっても、Δθの調整によっても、パワー検知手段１１２の実パワーと出力パワーとの特性の調整は困難なものとなる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における電気洗濯機の制御ブロック図を示すものである。

図７においては、パワー比較手段１２０、トルク電流制限手段１２１、電動機入力電圧可変手段１２２の構成が、実施の形態１とは異なるが、その他の構成要素については、実施の形態１と同一番号を付したものは、同等のものを用いている。

本実施の形態においては、パワー比較手段１２０はパワー検知手段８９の出力Ｐと、パワー設定手段９０の出力Ｐｒを比較し、Ｐ＞Ｐｒとなった場合には、過剰パワーを判定するＯＰ信号を出力するものとなっている。

トルク電流制限手段１２１は、Ｉｑ０とＩｑ１の２つの信号を受け、小なる値に等しい値を、ｑ軸電流設定値Ｉｑｒとして出力するものしている。

電動機入力電圧可変手段１２２は、ＯＰ信号を受けた場合に、ＶｄとＶｑの入力値に拘わらず、出力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをすべて０とする機能を持たせている。

以上の構成により、本実施の形態の電気洗濯機は、第１の速度範囲については、実施の形態１と同様、トルク制限手段８８による所定値に出力トルクが制限される動作となり、一方、電動機２６の入力パワーが、パワー設定手段９０の出力値Ｐｒ＝８００Ｗに達した時点で、パワー比較手段１２０からのＯＰ信号が出力され、電動機入力電圧可変手段１１２の作用により、Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのすべてが零となる。

これにより、パワーモジュール４１の低電位側の３個のトランジスタ５４、５５、５６がオンとなり、高電位側の３個のトランジスタ５１、５２、５３は、すべてオフの状態となる。

よって、電動機２６の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、トランジスタ５４、５５、５６で短絡された状態となり、短絡ブレーキがかかり、電動機２６によるドラム２１の駆動は停止されるものとなる。

このように、本実施の形態では、例えば排水経路のつまりがある場合など、異常な状態において、電気洗濯機の脱水動作を中止することにより、確実に装置の保護を行うものとなる。

なお、ＯＰ信号の発生によって、一旦停止したのちの処理については、数回の脱水動作の再起動を試みるとか、異常報知を行うなど、さまざまな対処が考えられる。

また、一旦ドラム２１の回転を停止させるとしても、その際の電動機２６の停止方法として、短絡ブレーキ以外のブレーキを使用することもできる。

以上のように、本発明にかかる電気洗濯機は、脱水性能の確保と、脱水中の過大な入力パワーの防止による信頼性向上が可能となるので、家庭用および業務用の電気洗濯機等の用途にも適用できる。

２０ 衣類
２１ ドラム
２２、２３ 永久磁石
２４ 回転子
２６ 電動機
３４ 位置検知手段
３５ インバータ回路
４２、１２２ 電動機入力電圧可変手段
４３ 電動機入力電流検知手段
７８ 第２の座標変換手段
８０ 第１の座標変換手段
８９ パワー検知手段
１０２ パルス幅変調手段

Claims (8)

1. 衣類を収納するドラムと、永久磁石を有する回転子を有し前記ドラムを回転駆動する電動機と、前記電動機に交流電力を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の入力電圧を可変する電動機入力電圧可変手段と、前記電動機の入力電流を検知する電動機入力電流検知手段と、前記電動機の回転子の位置を検知する位置検知手段を有し、脱水時に前記電動機の出力トルクを所定値に制限する第１の速度範囲と、前記第１の速度範囲よりも高速側に、電動機入力パワーを略一定に制限する第２の速度範囲を有する電気洗濯機。
2. インバータ回路は、電動機入力電圧可変手段の入力と、電動機入力電流検知手段の出力を受け、少なくとも第２の速度範囲で、位置検知手段の検知誤差の有無に関係なく電動機入力パワーに対応する出力を得るパワー検知手段を有し、少なくとも前記第２の速度範囲で永久磁石の磁界を弱める電流成分を供給する請求項１記載の電気洗濯機。
3. パワー検知手段は、回転子に同期した回転座標での電動機入力電圧と電動機入力電流の成分から電動機入力パワーを演算する請求項２記載の電気洗濯機。
4. 電動機入力電圧可変手段は、所定のキャリア周波数を持つキャリア波を用いたパルス幅変調手段を有し、電動機入力電流検知手段は、前記キャリア波に同期して電流検知動作を行い、インバータ回路は、前記電動機入力電流検知手段の出力を受け、第１の位相を用いて静止座標から回転座標に変換する第１の座標変換手段と、第２の位相を用いて回転座標から静止座標に変換して前記電動機入力電圧可変手段に出力する第２の座標変換手段を有し、前記第１の位相と前記第２の位相の差を速度に略比例した値とした請求項３記載の電気洗濯機。
5. パワー検知手段は、静止座標での電動機入力電圧と電動機入力電流の成分から電動機入力パワーを演算する請求項２記載の電気洗濯機。
6. インバータ回路は、少なくとも第２の速度範囲で、電動機のトルクを制限して電動機入力パワーを略一定に制限する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気洗濯機。
7. インバータ回路は、少なくとも第２の速度範囲で、電動機の設定速度を制限して電動機入力パワーを略一定に制限する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気洗濯機。
8. インバータ回路は、電動機入力パワーが所定の制限値に達した時点で、前記電動機の駆動を停止する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気洗濯機。