JP2014176157A - モータ回転位置検出装置，洗濯機及びモータ回転位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突極比が極小となる状態を回避して、回転位置を安定して検出できるモータ回転位置検出装置を提供する。
【解決手段】実施形態のモータ回転位置検出装置によれば、位置推定誤差量算出手段は、電圧指令と座標変換手段により変換される電流とに基づいてモータの突極性に基づく位置推定誤差量を算出する。すると、回転位置検出手段は、算出された位置推定誤差量の周波数及び位相を演算することで、位置推定誤差量の位相をモータの回転位置に変換する。制御電流指令出力手段の指令値記憶手段には、モータが任意の回転位置を維持した状態でトルク電流指令を任意の値で出力した際に、回転位置検出手段より得られる回転位置の誤差がなくなるように出力された励磁電流指令の値が記憶されている。そして、モータの制御指令に応じて前記トルク電流指令を生成すると、当該トルク電流指令に対応した励磁電流指令を指令値記憶手段より読み出して設定する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気的突極性を有する永久磁石モータの回転位置を検出する装置，及びその装置を備えて構成される洗濯機並びにモータ回転位置検出方法に関する。

近年、洗濯機などにおいては、永久磁石モータをベクトル制御する構成を採用することで回転制御精度や洗濯機性能が向上しており、消費電力の低減や、運転中に発生する振動の低減などが図られている。永久磁石モータにベクトル制御を適用して高精度でかつ高速に制御する場合、モータの磁極制御位置に応じて電流を制御するため、位置センサが必要となる。しかしながら、位置センサを付加すると、その分のコストが上昇することに加え、配置スペースを確保したり、位置センサと制御装置との間を接続する配線が増加するなどの問題が派生する。さらに、上記配線について断線等が発生するおそれによる信頼性の低下や、メンテナンスの問題もある。

このような問題に対し、磁気的突極性を有する永久磁石モータやリラクタンスモータについて、その突極性を利用して回転位置を検出するセンサレス方式がある。モータのインダクタンスは磁極位置に応じて変化するため、高周波電流若しくは高周波電圧をモータに印加してモータ電流・電圧を検出し、それらよりインダクタンス変化に起因する位置推定誤差量を算出する。そして、ＰＩ制御により位置推定誤差量の変化をゼロに収束させることで回転位置を推定できる。ところが，ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの比率である突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）が小さくなるにつれて推定精度が低下し，位置推定が困難となる。

これに対して、検出した磁極位置に基づいてモータの速度・電流を制御するベクトル軸と、モータの位置推定値分布を観測するベクトル軸とをそれぞれ独立にベクトル制御して回転位置を検出する方式がある。この方式では、位置推定誤差量の大きさではなく、その変化応答の位相に着目している。位置推定誤差量を観測するベクトル軸を任意に回転させることで位置推定誤差量の時間的な変化状態を作り出し、その変化応答から位相成分を抽出して回転位置を検出する（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−９０９７１号公報

しかしながら、永久磁石モータは構造上、電流を印加するベクトルによっては、磁気飽和の発生やｄｑ軸間の干渉の影響により、位置の推定に必要な情報である突極比が変化し、場合によっては極小となるため、回転位置の安定な検出が困難になるおそれがある。
そこで、突極比が極小となる状態を回避して、回転位置を安定して検出できるモータ回転位置検出装置，及びそのモータ回転位置検出装置を備えてなる洗濯機並びにモータ回転位置検出方法を提供する。

実施形態のモータ回転位置検出装置によれば、制御電流指令出力手段は、入力されるモータの制御指令に応じてトルク電流指令及び励磁電流指令を生成出力し、制御電圧指令出力手段は、トルク電流指令及び励磁電流指令に応じてモータの駆動手段に出力される電圧指令を生成する。検出用電圧指令発生手段は、回転位置を検出するため交流の検出用電圧指令を発生し、座標変換手段は、任意の回転周波数で得られる位相角に基づき、電流検出手段により検出されるモータ電流を、ｄ−ｑ直交座標系で表わされる励磁成分とトルク成分とにベクトル変換する。

位置推定誤差量算出手段は、前記電圧指令と座標変換手段により変換される電流とに基づいてモータの突極性に基づく位置推定誤差量を算出する。すると、回転位置検出手段は、算出された位置推定誤差量の周波数及び位相を演算することで、位置推定誤差量の位相をモータの回転位置に変換する。

制御電流指令出力手段の指令値記憶手段には、モータが任意の回転位置を維持した状態でトルク電流指令を任意の値で出力した際に、回転位置検出手段より得られる回転位置の誤差がなくなるように出力された励磁電流指令の値が記憶されている。そして、モータの制御指令に応じて前記トルク電流指令を生成すると、当該トルク電流指令に対応した励磁電流指令を指令値記憶手段より読み出して設定する。

また、実施形態の洗濯機によれば、磁気的突極性を有する永久磁石モータと、このモータの回転位置を検出する請求項１又は２記載のモータ回転位置検出装置と、前記電圧指令を、モータの回転位置に基づいて多相駆動電圧信号に変換する電圧変換手段と、多相駆動電圧信号に基づいてモータを駆動する駆動手段とを備え、モータが発生する回転駆動力により洗濯運転を行う。

一実施形態であり、モータをベクトル制御する制御装置の構成を示す機能ブロック図 表面型永久磁石モータの構成を示す横断面図 ドラム式洗濯乾燥機の縦断側面図 ベクトル制御する際に、ｄ−ｑ軸座標上においてモータの突極比が変化することを説明する図 ロータを固定してｑ軸電流指令Ｉｑ＿refをゼロから上昇させた場合、回転位置θ２の誤差がなくなるようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿refの値を調整した状態，及びそれに伴い得られる位置推定誤差量の変化を示す図 （ｂ）は図５の処理を行った結果得られたｑ軸電流指令Ｉｑ＿ref，ｄ軸電流指令Ｉｄ＿refの組み合わせの一例、（ａ）は前記組み合わせに応じたｄ−ｑ座標軸上の電流ベクトルの軌跡を示す図 回転位置検出部，位置推定誤差量算出部，角度補正値算出部の作用を中心に示すフローチャート 実際にモータを制御した場合の図６相当図 （ａ）は従来技術、（ｂ）は本実施形態における位置推定誤差量成分の変化を示す図

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。図２は、表面型の永久磁石モータ（ＳＰＭモータ）の構成を示す横断面図である。固定子１は、固定子鉄心２と固定子巻線３とで構成されている。固定子鉄心２は、円環状の本体部２ａの外周側に突出するように形成された例えば３６個のティース２ｂを備えており、それらのティース２ｂには、３相の固定子巻線３がそれぞれ巻装されている。一方、回転子（ロータ）４は、固定子１の外周側に配置される円環状の回転子鉄心５と、永久磁石６とで構成されている。複数例えば２６個の永久磁石６は、回転子鉄心５の内周側に形成された凹部に、極性が交互に反転するように（Ｎ，Ｓ，Ｎ，Ｓ）配置されている。これらにより、アウタロータ型で、５２極／３６スロットのモータ１６が構成されている。

図３はドラム式洗濯乾燥機の縦断側面図である。ドラム式洗濯乾燥機２１の外殻を形成する外箱２２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口２３を有しており、この洗濯物出入口２３は、ドア２４により開閉されるようになっている。外箱２２の内部には、背面が閉鎖された有底円筒状の水槽２５が配置されており、この水槽２５の背面中央部には洗濯用モータとしての永久磁石モータ１６の固定子がねじ止めにより固着されている。そして、水槽２５は、サスペンション１１により支持されている。

永久磁石モータ１６の回転軸２６は、後端部（図３では右側の端部）が永久磁石モータ１６の回転子に固定されており、前端部（図３では左側の端部）が水槽２５内に突出している。回転軸２６の前端部には、背面が閉鎖された有底円筒状のドラム２７が水槽２５に対して同軸状となるように固定されており、このドラム２７は、永久磁石モータ１６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。

水槽２５には給水弁３０が接続されており、当該給水弁３０が開放されると、水槽２５内に給水されるようになっている。また、水槽２５には排水弁３１を有する排水ホース３２が接続されており、当該排水弁３１が開放されると、水槽２５内の水が排出されるようになっている。

水槽２５の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト３３が設けられている。この通風ダクト３３の前端部は前部ダクト３４を介して水槽２５内に接続されており、後端部は後部ダクト３５を介して水槽２５内に接続されている。通風ダクト３３の後端部には、送風ファン３６が設けられており、この送風ファン３６の送風作用により、水槽２５内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト３４から通風ダクト３３内に送られ、後部ダクト３５を通して水槽２５内に戻されるようになっている。

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２５内に循環されるようになっている。

図１は、モータ１６をベクトル制御するモータ制御装置４１の構成を機能ブロックで示したものであり、インバータ回路（駆動手段）４２を除く構成部分は、マイクロコンピュータが実行するソフトウェア処理で実現されている。マイコンには、具体的には図示しないが、入出力ポート、シリアル通信回路、電流検出信号などのアナログ信号を入力するためのＡ／Ｄコンバータ、ＰＷＭ処理を行うためのタイマなどが具備されている。

モータ電流検出部（電流検出手段）４３ｕ，４３ｖ，４３ｗは、インバータ回路４２の出力線に設けられた電流検出器であり、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するようになっている。このモータ電流検出部４３ｕ，４３ｖ，４３からの電流検出信号は、モータ制御装置４１内部のＡ／Ｄ変換器（図示せず）に入力されてデジタルデータに変換される。第１座標変換部（第１座標変換手段）４４は、三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを二相の電流Ｉα、Ｉβに変換し、後述する回転位置検出部４８側から指令される回転位相角θ１に基づいて、静止座標系の電流Ｉα，Ｉβを更に回転座標系（ｘｙ座標系）の電流Ｉｄｘ，Ｉｑｙに変換するようになっている。

交流電圧印加部（検出用電圧指令発生手段）６３は、モータ１６の運転周波数より十分に高い周波数（例えば数１００Ｈｚ程度）の交流電圧を、回転位置検出用の電圧指令Ｖdx＿ref，Ｖqy＿refとして出力する。これらの電圧指令Ｖdx＿ref，Ｖqy＿refは、ｘ軸，ｙ軸に沿って位相が互いに９０度異なる同じ振幅（例えばモータ定格電流の１／１０程度）の正弦波状電圧とする。そして、上記電圧指令Ｖdx＿ref，Ｖqy＿refは、第１電圧変換部５２に出力されている。

第２座標変換部（第２座標変換手段）４７は、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを二相電流Ｉα，Ｉβに変換し、回転位置検出部（回転位置検出手段，周波数検出手段）４８で算出された回転位置θ２，若しくは回転位置推定部（回転位置推定手段）４９で算出された回転位置θ３に基づいて、静止座標系の電流Ｉα，Ｉβを回転座標系（ｄｑ座標系）の電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。

速度制御部（制御電流指令出力手段）５０は、上位システムにより指令される速度制御指令ω＿refに基づいて、後述する切替部６０を介して与えられるモータ速度ωが速度制御指令ω＿refに追従するようにｑ軸電流指令Ｉｑ＿refを算出する。また、速度制御部５０は、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿refの値に応じて出力すべきｄ軸電流指令Ｉｄ＿refの値が設定されている指令値テーブル５０Ｔ（指令値記憶手段）を備えており、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿refについては指令値テーブル５０Ｔに基づいて設定する。この指令値テーブル５０Ｔについては後述する。

電流制御部（制御電圧指令出力手段）５１は、速度制御部５０で出力されたｄｑ軸の電流指令Ｉｄ＿ref，Ｉｑ＿refに基づき第２座標変換部４７で変換された電流Ｉｄ，Ｉｑを制御して、電圧指令Ｖｄ，Ｖｑを出力する。第１電圧変換部（第１電圧変換手段）５２は、前記位相角θ１に基づいて、ｘｙ変換系の電圧指令Ｖdx，Ｖqyを電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１に変換する。また、第２電圧変換部（第２電圧変換手段）５３は、切替部６０を介して与えられる回転位置θに基づいて、ｄｑ変換系の電圧指令Ｖｄ，Ｖｑを電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２に変換する。

電圧合成部（電圧指令合成手段）５４は、第１電力変換部５２より出力されるＶｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１と第２電力変換部５３より出力されるＶｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２とをそれぞれ足し合わせて電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、それらに基づき生成したＰＷＭ信号Ｖup，Ｖun，Ｖvp，Ｖvn，Ｖwp，Ｖwnをインバータ回路４２に出力するようになっている。インバータ回路４２は、具体的には図示しないが６個のＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）が三相フルブリッジ接続されて構成されている。

バンドパスフィルタ５５は、第１座標変換部４４により変換されたｘｙ座標系の電流Ｉｄｘ，Ｉｑｙおよび交流電圧印加部６３の出力である交流電圧Ｖdx＿ref，Ｖqy＿refの周波数成分を抽出するように通過域が設定されている。位置推定誤差量算出部（位置推定誤差量算出手段）５６は、バンドパスフィルタ５５の出力であるＩdx’，Ｉqy’，Ｖdx’，Ｖqy’の交流電流の周波数成分から、モータ１６の磁気的突極性に基づくインダクタンスの角度分布と同じ傾向を持つ位置推定誤差量を算出する。
例えば、バンドパスフィルタ５５の出力である上記Ｉdx’，Ｉqy’，Ｖdx’，Ｖqy’より、（００）式のようにＨを演算する。
Ｈ＝Ｖqy’×Ｉqy’−Ｖdx’×Ｉdx’ …（００）
そして、上記Ｈを更にバンドパスフィルタに入力して電流指令周波数の２倍の周波数成分を除去した後、直流成分のみを抽出すると位置推定誤差量Ｌが得られる。

また、位置推定誤差量算出部５６は、基準値記憶部５６Ｍ（基準値記憶手段）を備えている。基準値記憶部５６Ｍには、上述した速度制御部５０における指令値テーブル５０Ｔに記憶されるｑ軸電流指令Ｉｑ＿refとｄ軸電流指令Ｉｄ＿refとの組を得る際に、推定回転位置の誤差がゼロとなった場合に算出された位置推定誤差量の値が基準値として記憶されている。そして、実際にモータ１６を制御する際に位置推定誤差量Ｌを算出すると、位置推定誤差量Ｌと上記基準値との偏差ΔＬを求め、角度補正値算出部５７に出力する。

回転位置検出部４８は、位置推定誤差量算出部１６により算出された位置推定誤差量の周波数・位相成分を抽出する。抽出した位相成分θＬ１はモータ１６の回転位置の２倍の周波数に対応する位相であるため、１／２の周波数を持つ位相成分θＬ２へ変換する。そして、θＬ２にθ１を加え、モータの回転位置θ２を算出すると、θ２の微分値からモータの回転周波数ω１を算出する。また、上記回転周波数ω１は、内部の遅延器により遅延され、１制御周期前に求められた周波数ω１（１）となり、その周波数ω１（１）に所定周波数ω０が加算される。そして、加算結果の周波数［ω１（１）＋ω０］を積分して得られた位相角θ１が第１座標変換部４４及び第１電圧変換部５２に与えられる。

角度補正値算出部５７（位置補正手段）は、入力される偏差ΔＬの値に応じて、角度補正値θcompを加算器５８に出力する。加算器５８は、回転位置検出部４８より入力される回転位置θ２に角度補正値θcompを加算し、回転位置θ３として切替部６０に出力する。
回転位置推定部４９は、（１）式のｄ軸モータ電圧方程式を用いて、モータの速度ω２を推定演算する。また、モータ速度ω２を積分することで回転位置θ３を算出する。
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ …（１）
尚、Ｌｑはモータ１６のインダクタンスのｑ軸成分である。

切替部６０は、速度制御部５０、第２座標変換部４７、第２電力変換部５３で使用するモータ周波数ω、回転位置θを、回転位置検出部４８の検出値θ２を用いるか、回転位置推定部４９の推定値θ３を用いるかを選択して出力する。

尚、以上の構成において、モータ１６を除いたものがモータ制御装置４１を構成しており、モータ制御装置４１よりインバータ回路４２を除いたものが、モータ回転位置検出装置６１を構成している。また、モータ制御装置４１にモータ１６を加えたものが、モータ駆動システム６２を構成している。また、以上の構成は、特許文献１の図１４に示されている第２実施例の構成をベースにしている。

次に、本実施形態の作用について図４乃至図８も参照して説明するが、位置推定誤差量Ｌを算出して回転位置を検出するための基本的な作用については、特許文献１と同様であるから説明を省略する。図４は、ｄ，ｑ軸電流によりモータをベクトル制御する際に、モータの構造的・磁気的特性に応じて、ｄ−ｑ軸座標上でモータの突極比が極めて小さくなる領域（極小値を含む広がりがある領域，極小領域）と、極めて大きくなる領域（極大値を含む広がりがある領域，極大領域）とが存在することを示している。

そして、ｄ，ｑ軸各電流の値に応じて決まる電流ベクトルの軌跡が極小領域に係ると、位置推定が困難となる場合がある。また、電流ベクトルの軌跡が極大領域に係った場合には、位置推定誤差量の振幅が脈動した際に、モータ制御装置４１を構成するマイクロコンピュータ内の演算処理においてオーバーフローが発生するおそれがある。したがって、極大領域に至る状況ついても回避することが望ましい。

制御時の電流ベクトルについては、制御の主体となるｑ軸電流指令Ｉｑ＿refを出力する際にｄ軸電流指令Ｉｄ＿refも付与すれば、軌跡を変化させることができる。そこで、本実施形態では、ベクトル制御を行う際の電流ベクトル軌跡が極小領域及び極大領域を回避できるように、出力すべきｑ軸電流指令Ｉｑ＿refに対応したｄ軸電流指令Ｉｄ＿refの値を予め求めておき、実際にモータ１６を制御する際にその組み合わせを使用する。以下、その手法について図５及び図６を参照して説明する。

図５は、モータ１６のロータ４を固定して、すなわち回転位置が一定の状態でｑ軸電流指令Ｉｑ＿refをゼロから上昇させた場合（ｄ）、各値について、回転位置検出部４８より得られる回転位置θ２の誤差がなくなるように（ｂ）、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿refの値を調整した状態（ｃ）を各信号波形で示している。尚、位置検出にはエンコーダ等を使用して正確な角度を得る。また、この時のｑ軸電流指令Ｉｑ＿ref，ｄ軸電流指令Ｉｄ＿refの各組み合わせに応じて、位置推定誤差量算出部５６により算出される位置推定誤差量Ｌの値（ａ）についても、基準振幅値として取得しておく。

図６（ｂ）は、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ref，ｄ軸電流指令Ｉｄ＿refの組み合わせの一例である。また、図６（ａ）は、前記組み合わせに応じたｄ−ｑ座標軸上の電流ベクトルの軌跡を示している。そして、これら指令値の組み合わせを、前述した速度制御部５０に指令値テーブル５０Ｔとして記憶させ、位置推定誤差量Ｌの基準振幅値は、位置推定誤差量算出部５６の基準値記憶部５６Ｍに記憶させる。

ここで、図６に示すように得られた電流ベクトルの軌跡は、上述のように位置推定誤差量Ｌに基づいて回転位置θ２が誤差なく確実に得られたものであるから、その結果として、図４に示す突極比の極小領域を回避した電流ベクトルの軌跡となっている。またこの時、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿refには当然に上限を設けているので、突極比の極大領域も回避した軌跡となっている。

次に、実際にモータ１６をベクトル制御する際の制御内容について図７及び図８を参照して説明する。図７は、回転位置検出部４８，位置推定誤差量算出部５６，角度補正値算出部５７の作用を中心に示すフローチャートである。速度制御部５０が、速度制御指令ω＿refと、切替部６０を介して与えられるモータ速度ωとの偏差に基づいて、例えばＰＩ制御演算を行うことでｑ軸電流指令Ｉｑ＿refを算出する（Ｓ１）。それから、そのｑ軸電流指令Ｉｑ＿refの値に応じて出力すべきｄ軸電流指令Ｉｄ＿refを指令値テーブル５０Ｔに基づいて設定する（Ｓ２）。

各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが入力されると（Ｓ３）、第１座標変換部４４は、Ｘ−Ｙ軸上で三相／二相を行い、二相電流信号Ｉｄｘ，Ｉｑｙを出力する（Ｓ４）。バンドパスフィルタ５５は、二相電流信号Ｉｄｘ，Ｉｑｙ及び交流電圧印加部６３からの二相電圧信号Ｖｄｘ＿ref，Ｖｑｙ＿refが入力されると、それらをフィルタリングして高調波成分を抽出し、位置推定誤差量算出部５６に電流信号Ｉｄｘ’，Ｉｑｙ’及び電圧信号Ｖｄｘ’，Ｖｑｙ’を出力する（Ｓ５）。すると、位置推定誤差量算出部５６は、それらの入力信号に基づき位置推定誤差量Ｌの変化量を算出する（Ｓ６）。

ここで図８（ａ）を参照する。実際にモータ１６をセンサレス駆動してベクトル制御を行うと、実際の回転位置と推定した回転位置との間に僅かながら誤差が生じるため、誤差に伴う角度のずれにより突極比が変化し、破線で示すように位置推定誤差量Ｌの振幅も変化する。したがって、位置推定誤差量算出部５６で算出される位置推定誤差量Ｌの値は、基準値記憶部５６Ｍに記憶されている基準振幅値よりずれが生じる。そのずれには、上述した因果関係に基づき、回転位置検出部４８で得られる回転位置の誤差と相関関係があるので（図８（ｂ）参照）、この関係性を利用して角度の補正を行う。

再び図７を参照する。位置推定誤差量算出部５６は、基準値記憶部５６Ｍに記憶されている基準振幅値を読み出すと、算出した位置推定誤差量Ｌとの偏差ΔＬを求めて角度補正値算出部５７に出力する（Ｓ７）。すると、角度補正値算出部５７は、偏差ΔＬに応じて角度補正値θcompを決定して加算器５８に出力し（Ｓ８）、角度補正が行われて回転位置θ３が切替部６０に出力される（Ｓ９）。すなわち、このように回転位置θ２を補正すれば図８（ｂ）に示す角度誤差を低減できるので、補正後の回転位置θ３の精度が向上する。

ここで、図９（ａ）に示す従来技術のように、ＰＩ制御により位置推定誤差量の変化量をゼロにする制御方式では、位置推定誤差量成分の振幅を上述した角度の補正に用いることができない。これに対して、本実施形態のように（図９（ｂ）参照）、位置推定誤差量を観測するための座標軸を別途設け、所定の回転数差を付与する方式では、位置推定誤差量は常に変化するので、その振幅情報を角度補正に用いることが可能になる。尚、位置推定誤差量の変化周波数は、モータ１６の実際の回転数と、観測座標の回転数Ｔとの差の２倍となって現れる。

以上のように本実施形態によれば、位置推定誤差量算出部５６は、電圧指令Ｖdx＿ref，Ｖqy＿refと第１座標変換部４４により変換される電流Ｉｄｘ，Ｉｑｙとに基づいて、モータ１６の突極性に基づく位置推定誤差量Ｌを算出する。すると、回転位置検出部４８は、算出された位置推定誤差量Ｌの周波数及び位相を演算することで、位置推定誤差量Ｌの位相をモータ１６の回転位置θ２に変換する。

速度制御部５０の指令値テーブル５０Ｔには、モータ１６が任意の回転位置を維持した状態でトルク電流指令Ｉｑ＿refを任意の値で出力した際に、回転位置検出部４８より得られる回転位置θ２の誤差がなくなるように出力された励磁電流指令Ｉｄ＿refの値を記憶する。そして、モータ１６の制御指令ω＿refに応じてトルク電流指令Ｉｑ＿refを生成すると、当該トルク電流指令Ｉｑ＿refに対応した励磁電流指令Ｉｄ＿refを指令値テーブル５０Ｔより読み出して設定する。したがって、突極比の極小領域及び極大領域を回避しつつモータ１６をベクトル制御できるので、回転位置検出部４８より、常に高い検出精度の回転位置θ２を得ることができる。

また、位置推定誤差量算出部５６は、モータ１６が任意の回転位置を維持した状態で、任意のトルク電流指令と指令値テーブル５０Ｔに記憶される励磁電流指令Ｉｄ＿refとが与えられた際に算出された位置推定誤差量Ｌの基準値が記憶される基準値記憶部５６Ｍを備え、モータ１６が駆動制御されている際に算出される位置推定誤差量Ｌと、前記基準値との差分ΔＬとを出力する。角度補正値算出部５７は、前記差分ΔＬに応じて回転位置の補正値θcompを算出すると、当該補正値θcompにより、回転位置検出部４８により変換された回転位置θ２を補正する。したがって、実際にモータ１６をセンサレス駆動してベクトル制御を行った場合に、実際の回転位置と推定した回転位置との間に誤差が生じても、その誤差を補正して回転位置の検出精度を一層向上させることができる。

更に、ドラム式洗濯乾燥機２１は、永久磁石モータ１６と、このモータ１６の回転位置を検出するモータ回転位置検出装置６１と、インバータ回路４２とを備え、モータ１６をセンサレスベクトル制御し、モータ１６が発生する回転駆動力により洗濯運転を行うので、ホールＩＣのような位置センサを備えずとも、モータ１６の磁極位置θを検出してベクトル制御することができ、低コストで運転性能が高い洗濯機を構成できる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
特許文献１における第１実施例の構成をベースとしても良い。この場合、特許文献１における検出用電流指令発生手段と、電流制御手段とを加えたものが検出用電圧指令発生手段となる。

モータ電流は、必ずしも３相全てを検出する必要はなく、２相のみ検出して残りの１相の電流を演算で求めても良い。
第１座標変換部４４に与える位相角θ１は、必ずしもモータ周波数ω１に基づいて設定する必要はなく、モータ１６の回転周波数と異なる周波数に基づく位相角であれば良い。また、モータ１６が回転している場合は位相角θ１を与えることなく、観測座標系の回転を停止させても良い。
モータの回転位置を推定するだけの構成であれば、第２座標変換部４７，回転位置推定部４９，速度制御部５０，電流制御部５１，第２電圧変換部５３及び電圧制御部５９は不要である。

インナロータ型の永久磁石モータに適用しても良い。また、埋め込み型の型の永久磁石モータ（ＩＰＭモータ）に適用しても良い。
例えば、突極比が比較的大きいモータであり、実際の制御時における回転位置の推定誤差が極めて小さくなる場合には、角度補正値算出部５７を削除しても良い。
乾燥機能を有さない洗濯機に適用しても良い。
洗濯乾燥機や洗濯機に限ることなく、例えば空気調和機のヒートポンプシステムを構成するコンプレッサ用モータなど、磁気的突極性を有する永久磁石モータを使用するものであれば、適用が可能である。

図面中、１６は永久磁石モータ、２１はドラム式洗濯乾燥機、４１はモータ制御装置、４２はインバータ回路（駆動手段）、４３はモータ電流検出部（電流検出手段）、４４は第１座標変換部（座標変換手段）、４８は回転位置検出部（回転位置検出手段，周波数検出手段）、４９は回転位置推定部（回転位置推定手段）、５０は速度制御部（制御電流指令出力手段）、５０Ｔは指令値テーブル（指令値記憶手段）、５１は電流制御部（制御電圧指令出力手段）、５６は位置推定誤差量算出部（位置推定誤差量算出手段）、５６Ｍは基準値記憶部（基準値記憶手段）、５７は角度補正値算出部（位置補正手段）、６１はモータ回転位置検出装置、６２はモータ駆動システム、６３は交流電圧印加部（検出用電圧指令発生手段）を示す。

Claims (5)

1. 磁気的突極性を有する永久磁石モータの回転位置を検出するモータ回転位置検出装置において、
   入力される前記モータの制御指令に応じて、トルク電流指令及び励磁電流指令を生成出力する制御電流指令出力手段と、
   前記トルク電流指令及び励磁電流指令に応じて、前記モータの駆動手段に出力される電圧指令を生成する制御電圧指令出力手段と、
   前記回転位置を検出するため、交流の検出用電圧指令を発生する検出用電圧指令発生手段と、
   前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
   任意の回転周波数で得られる位相角に基づき、前記電流検出手段により検出される電流を、ｄ−ｑ直交座標系で表わされる励磁成分とトルク成分とにベクトル変換する座標変換手段と、
   前記検出用電圧指令と前記座標変換手段により変換される電流とに基づいて、前記モータの特性に基づく位置推定誤差量を算出する位置推定誤差量算出手段と、
   この位置推定誤差量算出手段により算出された位置推定誤差量の周波数及び位相を演算することで、前記位置推定誤差量の位相を前記モータの回転位置に変換する回転位置検出手段とを備え、
   前記制御電流指令出力手段は、前記モータが任意の回転位置を維持した状態で前記トルク電流指令を任意の値で出力した際に、前記回転位置検出手段より得られる前記回転位置の誤差がなくなるように出力された励磁電流指令の値が記憶されている指令値記憶手段を備え、
   前記モータの制御指令に応じて前記トルク電流指令を生成すると、当該トルク電流指令に対応した励磁電流指令を、前記指令値記憶手段より読み出して設定することを特徴とするモータ回転位置検出装置。
2. 前記位置推定誤差量算出手段は、前記モータが任意の回転位置を維持した状態で、任意のトルク電流指令と前記記憶手段に記憶される励磁電流指令とが与えられた際に算出された位置推定誤差量の基準値が記憶される基準値記憶手段を備え、
   前記モータが駆動制御されている際に算出される位置推定誤差量と、前記基準値との差分を出力し、
   前記差分に応じて前記回転位置の補正値を算出すると、当該補正値により、前記回転位置検出手段により変換された回転位置を補正する位置補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載のモータ回転位置検出装置。
3. 磁気的突極性を有する永久磁石モータと、
   このモータの回転位置を検出する請求項１又は２記載のモータ回転位置検出装置と、
   前記電圧指令を、前記モータの回転位置に基づいて多相駆動電圧信号に変換する電圧変換手段と、
   前記多相駆動電圧信号に基づいて前記モータを駆動する駆動手段とを備え、前記モータが発生する回転駆動力により洗濯運転を行うことを特徴とする洗濯機。
4. 磁気的突極性を有する永久磁石モータの回転位置を検出する方法であって、
   入力される前記モータの制御指令に応じて、トルク電流指令及び励磁電流指令を生成出力し、
   前記トルク電流指令及び励磁電流指令に応じて、前記モータの駆動手段に出力される電圧指令を生成し、
   前記回転位置を検出するため、交流の検出用電圧指令を発生し、
   任意の回転周波数で得られる位相角に基づき、モータに流れる電流を、ｄ−ｑ直交座標系で表わされる励磁成分とトルク成分とにベクトル変換し、
   前記検出用電圧指令と前記座標変換手段により変換される電流とに基づいて、前記モータの特性に基づく位置推定誤差量を算出し、
   前記算出された位置推定誤差量の周波数及び位相を演算することで、前記位置推定誤差量の位相を前記モータの回転位置に変換する方法において、
   前記モータが任意の回転位置を維持した状態で前記トルク電流指令を任意の値で出力した際に、前記回転位置検出手段より得られる前記回転位置の誤差がなくなるように出力された励磁電流指令の値を指令値記憶手段に予め記憶しておき、
   前記モータの制御指令に応じて前記トルク電流指令を生成すると、当該トルク電流指令に対応した励磁電流指令を、前記指令値記憶手段より読み出して設定することを特徴とするモータ回転位置検出方法。
5. 前記モータが任意の回転位置を維持した状態で、任意のトルク電流指令と前記記憶手段に記憶される励磁電流指令とが与えられた際に算出された位置推定誤差量の基準値を基準値記憶手段に記憶し、
   前記モータが駆動制御されている際に算出される位置推定誤差量と、前記基準値との差分を出力し、
   前記差分に応じて前記回転位置の補正値を算出すると、当該補正値により、前記回転位置検出手段により変換された回転位置を補正することを特徴とする請求項４記載のモータ回転位置検出方法。

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