JP2017006573A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータがロック状態になっても、モータ駆動用のパワー半導体素子の熱破壊を防止しながら、最適な方法でモータの再起動動作を図り、効率よく運転動作が完了する洗濯機を実現する。
【解決手段】インバータ回路５７により駆動され洗濯物を収容する回転ドラム２０や撹拌翼を回転させるモータ２４と、モータ２４の電流をシャント抵抗６２ａ〜６２ｃで検知する電流検知部４６と、モータ２４の過電流を検知する過電流検知部４７とを備え、電流検知部４６で検出したグランドからシャント抵抗６２ａ〜６２ｃに向けて流れる負方向の電流の絶対値により過電流検知部４７がモータ２４の過電流を検知すると、モータ２４の動作を変更することを特徴とする洗濯機としたことにより、モータがロック状態になっても、モータ駆動用のパワー半導体素子の熱破壊を防止しながら、最適な方法でモータの再起動動作を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯物を収容する回転ドラムや撹拌翼を回転させるモータの回転制御を行う洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機は、キャリヤ信号とロータの磁極位置検出信号に同期してロータの磁極位置の電気角を検出しモータを制御している。キャリヤ信号の周波数を高くすることでロータの磁極位置の検出の分解能を高くし、波形記憶手段に記憶した正弦波データを呼び出してキャリヤ信号と比較し正弦波になるようにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することで洗濯物を収容する回転ドラムや撹拌翼を回転させるモータの制御性能を向上させていた。たとえば３シャント方式の場合、モータの３相の電流をシャント抵抗の両端の電圧値としてマイコンのＡＤポートに入力し、ロータの磁極位置を検出したセンサー信号に基づき、モータの巻き線にＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）内に構成された６個のＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のゲートをスイッチングし正弦波状の電流が流れるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

そして、このようにＰＷＭ制御してモータを駆動する洗濯機の場合、給水工程で水が回転ドラム内に給水されると洗濯物に水分が吸収され負荷が大きくなりモータを起動制御する時に瞬間的に大きなトルクが必要となる。予め規格で定められた洗濯物に合わせて起動トルクは設定されているが、柔道着のような厚手で水の吸湿性が良い綿素材の洗濯物の場合は、柔道着に水分が吸った状態で丸まりアンバランス状態となってしまった場合や、洗濯物が回転ドラムと水槽の間にかみ込んだ場合などは、モータの起動トルクが不足し回転ドラムが反転起動できずモータがロックする恐れがある。

そのためモータがロックしているかモータのセンサー信号で検知し、モータがロックした場合は、モータに印加する電圧を所定量上昇させ、モータの起動トルクを上げ回転ドラムを起動させることで洗濯工程を継続できるよう駆動制御していた。さらに、回転ドラム破損やモータあるいはモータ駆動回路の損傷というような、洗濯物のアンバランスや過重量に起因する重大な不具合を防止するため、モータ駆動回路に流れる電流を検知し、過電流となった場合にはモータ駆動を停止することが行なわれている。

ここで行なわれる従来の過電流検知方法は、通常、電流検知ＩＣをマイコンの外に配置しモータに流れる電流をシャント抵抗によりＩＧＢＴのエミッタからシャント抵抗を通してグランドに向けて流れる正の方向の電流を検知し、電流検知ＩＣ内のコンパレータで比較し設定値より大きい場合に過電流異常として検知していた。この時、グランドからシャント抵抗に向けて流れる負方向の電流は検知せず、正方向の電流のみを対象として検知していた（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１５３０８２号公報 特開２００３−２６５８８３号公報

しかしながら、前記従来の過電流検知方式の洗濯機の場合、過電流検知方式は、シャン
ト抵抗からグランドに対して正方向の電流だけを検知する構成のため、グランドからシャント抵抗に向けて流れる逆方向の負電流がＩＧＢＴに並列接続されている下アーム側のＦＷＤ（還流ダイオード）に流れる還流電流が検知できず、ＩＧＢＴの保護は出来てもＦＷＤの保護が出来ず、ＦＷＤに過電流が流れ、最終的にＦＷＤが熱破壊するという課題がある。

ＦＷＤがショートモードで熱破壊すると、次のタイミングで上アーム側のＩＧＢＴがＯＮした瞬間にＩＰＭの上下アームが短絡するため過電流検知が働き、ＩＧＢＴをターンＯＦＦさせるが、ターンＯＦＦした瞬間に下アーム側のＩＧＢＴのゲート部がサージで破壊するという課題もある。

また、下アーム側のＩＧＢＴのゲートと下アーム側のゲート駆動用の制御ＩＣ（ＬＶＩＣ）がパターンで繋がっているため、下アーム側のゲートが熱破壊すると下アーム側のＩＧＢＴを制御しているＬＶＩＣも破壊し、ＩＧＢＴの１５Ｖ系の制御電源がショートし、結果としてその１５Ｖ系の電源は、基板のスイッチング電源から供給しているので、スイッチング電源の２次側がショートするため洗濯機の電源が落ち、以後、洗濯機の電源入りスイッチを押しても電源が入らないという不良となる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯物が回転ドラム内でアンバランス状態となってしまったり、洗濯物が水槽と回転ドラムの間に挟みこまれ回転ドラムがロック状態になっても、モータ駆動用のパワー半導体素子の熱破壊を防止しながら、最適な方法でモータの再起動動作を図り、効率よく運転動作が完了する洗濯機を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動され洗濯物を収容する回転ドラムや撹拌翼を回転させるモータと、前記モータの電流を少なくとも１つ以上のシャント抵抗で検知する電流検知部と、モータの過電流を検知する過電流検知部とを備え、前記電流検知部で検出したグランドからシャント抵抗に向けて流れる負方向の電流の絶対値により前記過電流検知部がモータの過電流を検知すると、前記モータの動作を変更する構成としたものである。

これによって、モータがロックし、モータに流す電流が急激に上昇しても、モータ駆動用のパワー半導体素子であるＩＰＭを熱的に保護しながらモータの動作を変更して、最適な方法で再起動させることができる。

本発明の洗濯機は、洗濯物を収容する回転ドラムや撹拌翼を回転させるモータがロックし、モータに流す電流が急激に上昇しても、モータ駆動用のパワー半導体素子であるＩＰＭを熱的に保護しながらモータを最適な方法で再起動させ、効率よく運転動作が完了する洗濯機を実現することができる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の縦断面図 同洗濯機の制御回路のブロック構成図 同洗濯機の制御回路の電流検知部のブロック構成図 同洗濯機のモータに印加する電圧波形図 同洗濯機の制御動作フローチャート 同洗濯機の洗濯物噛み込み時の動作フローチャート 本発明の実施の形態２における洗濯機の動作フローチャート 本発明の実施の形態３における洗濯機の動作フローチャート 本発明の実施の形態４における洗濯機の動作フローチャート 本発明の実施の形態５における洗濯機の動作フローチャート 本発明の実施の形態６における洗濯機の動作フローチャート

第１の発明は、交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動され洗濯物を収容する回転ドラムや撹拌翼を回転させるモータと、前記モータの電流を少なくとも１つ以上のシャント抵抗で検知する電流検知部と、モータの過電流を検知する過電流検知部とを備え、前記電流検知部で検出したグランドからシャント抵抗に向けて流れる負方向の電流の絶対値により前記過電流検知部がモータの過電流を検知すると、前記モータの動作を変更する構成としたものである。これによって、洗濯物を収容する回転ドラムや撹拌翼を回転させるモータがロックし、モータに流す電流が急激に上昇しても、モータ駆動用のパワー半導体素子であるＩＰＭを熱的に保護しながらモータを最適な方法で再起動させ、効率よく運転動作が完了する洗濯機を実現することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記負方向の電流の絶対値が規定値以上の時に前記モータを停止する構成としたものである。これによって、モータがロックし、モータに流す電流が急激に上昇しても、モータ駆動用のパワー半導体素子であるＩＰＭを熱的に保護しながらモータの動作を変更して再起動させることができる。また、電流検知部で検出した負方向の電流の絶対値を予め設定した値と比較し、負方向の電流の絶対値が規定値を超える場合、少なくとも下アーム側のＩＧＢＴを全てＯＦＦすることでＩＧＢＴに逆並列に接続されたＦＷＤ（還流ダイオード）の過電流による破壊を防止することができる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記負方向の電流の絶対値が規定値以上の時に前記モータを停止させ、その停止回数に応じて前記モータの再起動の時間を変更する構成としたものである。これによって、再起動回数が多い場合は、再起動する時間が長くなるように再起動時間が設定されており、ＦＷＤの接合温度を規定値以下にしながらモータを最適な方法で再起動させ、洗濯物を洗濯機に入れ布量判定後に表示される洗濯乾燥時間に近い時間で洗濯を完了させることができる。

第４の発明は、上記第１または第２の発明において、前記負方向の電流の絶対値に応じて前記モータの再起動回数を変更する構成としたものである。これによって、負方向の電流の絶対値により判断するので、より確実にＦＷＤを保護しながらモータを決められた回数まで再起動させることができる。

第５の発明は、上記第１または第２の発明において、前記負方向の電流の絶対値が規定値以上の時に前記モータを停止させ、前記モータを再起動する時は、前記モータの回転方向を変える構成としたものである。これによって、モータが停止した場合でもモータを逆回転させることで、物理的に回転ドラムと水槽の間に挟まった布を剥がす機会が増えることでトラブルを解消することができ、さらに、モータ駆動用のパワー半導体素子であるＩＰＭを熱的に保護しながらモータを最適な方法で再起動させることができる。

第６の発明は、上記第１または第２の発明において、前回の負方向の電流の絶対値が規定値を越えた時の負方向の電流の絶対値に応じて前記モータの再起動までの時間を変更する構成としたものである。これによって、モータ駆動用のパワー素子の接合温度を予め設計した温度以下にしながらモータを決められた時間で再起動させることができる。

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は本発明の実施の形態１に係る洗濯機の縦断面図、図２は同洗濯機の制御回路のブロック構成図、図３は同洗濯機の制御回路の電流検知部のブロック構成図、図４は同洗濯機のモータに印加する電圧波形図、図５は同洗濯機の制御動作フローチャート、図６は同洗濯機の洗濯物噛み込み時の動作フローチャートである。

図１に示すように、回転ドラム２０は、有底円筒形に形成し外周部に多数の通水孔２１を全面に設け、水槽２２内に回転自在に配設している。回転ドラム２０の回転中心に略傾斜方向に回転軸（回転中心軸）２３を設け、回転ドラム２０の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設している。水槽２２の外底面に取り付けたＤＣブラシレスモータ（以下モータと称する）２４の回転は、モータ２４の回転軸に固着した駆動プーリ２５と、回転軸２３の端部に固設した従動プーリ２６との間に張架したＶベルト２７により回転軸２３に伝動され、回転ドラム２０を正転、逆転方向に回転駆動せしめる。回転ドラム２０の内壁面に数個の突起板２８を設けて、衣類を回転方向に持ち上げ落下させるという撹拌動作、いわゆるたたき洗いを行う。

洗濯機本体２９の正面側の上向き傾斜面２９ａに設けた開口部２９ｂを蓋体３０により開閉自在に覆い、この蓋体３０を開くことにより、水槽２２の水槽衣類出入口２２ａおよび回転ドラム２０の回転ドラム衣類出入口２０ａを介して、回転ドラム２０内に洗濯物を出し入れできるようにしている。なお、蓋体３０は、運転動作中の使用者の安全性を保持するためフタロック７２を動作せしめて開かないようにすることが可能な構成を有する。

水槽２２は、洗濯機本体２９にばね３１、ダンパー３２により揺動可能に吊り下げて防振支持されており、水槽２２の下部に排水経路３３の一端を接続し、排水経路３３の他端を排水弁１９に接続して水槽２２内の洗濯水を排水するようにしている。

洗濯機本体２９の前部上部には、洗剤を収納する洗剤投入箱３４を引き出し自在に収容する洗剤ケース３５を設けている。この洗剤ケース３５には、洗濯機本体２９の後部上部に設けられた給水弁（給水手段）３６と連通する第１の給水ホース（第１の給水経路）３７ａが接続されており、また、水槽２２と連通する第２の給水ホース（第２の給水経路）３７ｂが接続されている。そして、給水弁３６が開くことにより、第１の給水ホース３７ａを介して洗剤ケース３５に水道水が供給され、その水道水が洗剤投入箱３４上に散水された後、水道水と洗剤と一緒に第２の給水ホース３７ｂを介して水槽２２内に投入されるように構成している。

洗剤ケース３５には、第１の給水ホース３７ａの接続部の近傍に第３の給水ホース（第３の給水経路）３７ｃの一端が接続され、第３の接続ホース３７ｃの他端は、回転ドラム２０の回転ドラム衣類出入口２０ａから回転ドラム２０内部に向けて給水する位置に開口する給水口金３８に接続されている。なお、水位検知手段３９は、水槽２２内の水位を検知するものである。水槽２２の内底部には、洗濯水を加熱するヒータ７０と洗濯水の温度を検知する温度検知手段７１を備え、回転ドラム２０内の洗濯物を温水洗浄する機能を有している。

図２、図３、図４を用いてモータ２４の駆動方法などを説明する。図２において、メモリ６５は、洗い、すすぎ、脱水等の各工程の動作の内容や、工程の実行順序等のプログラムを記憶している。マイコン６４は、メモリ６５に記憶されたプログラムに従って、給水
弁３６の開閉と排水弁１９のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを制御するとともに、モータ２４を制御することにより上記の各工程を実行する。また、マイコン６４は、洗濯の予約等の信号を表示部４５から入力し、動作の経過等を表示部４５に表示する。

商用電源５３（交流電源）から出力される交流電圧は整流回路５５に供給され、整流回路５５で脈流状の直流電圧に変換される。整流回路５５には、ダイオードブリッジが使用されている。整流回路５５で整流された直流電圧は平滑用のコンデンサ５６ａ、５６ｂで平滑化される。コンデンサ５６ａの正極性側は、整流回路５５の正極出力端子に接続されている。コンデンサ５６ａの負極性側とコンデンサ５６ｂの正極性側は商用電源５３の一端に（リアクトルであるチョークコイル５４が接続されていない側）に接続されている。コンデンサ５６ｂの負極性側は、整流回路５５の負極出力端子に接続されている。そして、コンデンサ５６ａ、５６ｂで平滑化された直流電圧が、モータ２４を駆動するインバータ回路５７に印加される。この直流電圧は、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）を構成するＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のＰ側の電源に供給される。

ＩＰＭとして構成されたインバータ回路５７は、直流電圧を三相交流電圧に変換するスイッチング手段として、３個の上アーム側のＩＧＢＴ（ＵＰが５８ａ、ＶＰが５８ｂ、ＷＰが５８ｃ）と、３個の下アーム側のＩＧＢＴ（ＵＮが５９ａ、ＶＮが５９ｂ、ＷＮが５９ｃ）を三相全波ブリッジ構成とし、上アーム側のＩＧＢＴに逆並列に接続された３個の上アーム側のＦＷＤ（還流ダイオード）６０ａ、６０ｂ、６０ｃと、下アーム側のＩＧＢＴに逆並列に接続された３個の下アーム側のＦＷＤ（還流ダイオード）６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、図に記載していないが上アーム側のＩＧＢＴの制御ＩＣ（ＨＶＩＣ）と下アーム側の制御ＩＣ（ＬＶＩＣ）マイコンから信号が入ると下アーム側のＩＧＢＴをＯＦＦして保護するＣＩＮ端子、保護が働くとマイコン６４のＩＧＢＴ駆動部４１にＩＰＭの６個のＩＧＢＴのゲート駆動信号をＯＦＦさせるためのＦＯ端子からなり、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａ〜５８ｃと下アーム側のＩＧＢＴ５９ａ〜５９ｃの、対となるＩＧＢＴ同士の各接続点がモータ２４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）ステータ巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されている。また、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａ〜５８ｃおよび下アーム側のＩＧＢＴ５９ａ〜５９ｃの各ゲートはＩＧＢＴ駆動部４１に接続されている。

シャント抵抗６２ａは、下アーム側のＵＮのＩＧＢＴ５９ａのエミッタとグランド間に接続され、シャント抵抗６２ｂは、下アーム側のＶＮのＩＧＢＴ５９ｂのエミッタとグランド間に接続され、シャント抵抗６２ｃは、下アーム側のＷＮのＩＧＢＴ５９ｃのエミッタとグランド間に接続され、モータ２４の相電流を電圧に変化して、マイコン６４の電流検知部４６に出力し、モータ２４の、たとえばＵ相からＶ相、Ｖ相からＷ相、Ｗ相からＵ相に流れる相電流を検出する。

本実施の形態の洗濯機の特徴ある構成は、上記シャント抵抗６２ａ、６２ｂ、６２ｃに流れる正方向の電流だけでなく負方向の電流も検出できる電流検知部４６を備えたことである。

電流検知部４６について、以下、詳細に説明する。電流検知部４６は、下アーム側のＵＮのＩＧＢＴ５９ａのエミッタからシャント抵抗６２ａを通ってグランドに流れる正方向の電流と、さらにグランドからシャント抵抗６２ａを通って下アーム側のＩＧＢＴ５９ａ（ＵＮ）のエミッタから下アーム側のＩＧＢＴ５９ａに逆並列接続された下アーム側のＦＷＤ６１ａのアノードからカソードに流れる負方向の電流を検出し、また、下アーム側のＶＮのＩＧＢＴ５９ｂのエミッタからシャント抵抗６２ｂを通ってグランドに流れる正方向の電流と、さらにグランドからシャント抵抗６２ｂを通って下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂ（ＶＮ）のエミッタから下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂに逆並列接続された下アーム側の
ＦＷＤ６１ｂのアノードからカソードに流れる負方向の電流を検出し、また、下アーム側のＷＮのＩＧＢＴ５９ｃのエミッタからシャント抵抗６２ｃを通ってグランドに流れる正方向の電流と、さらにグランドからシャント抵抗６２ｃを通って下アーム側のＩＧＢＴ５９ｃ（ＷＮ）のエミッタから下アーム側のＩＧＢＴ５９ｃに逆並列接続された下アーム側のＦＷＤ６１ｃのアノードからカソードに流れる負方向の電流を検出する。

図３は、電流検知部４６の内部構成を示す。以下、その構成の詳細および電流検知部４６に接続された過電流検知部４７と併せてそれらの動作について説明する。

図３に示すように、シャント抵抗６２ａをシャント電圧端子１２１に、シャント抵抗６２ｂをシャント電圧端子１２２に、シャント抵抗６２ｃをシャント電圧端子１２３にそれぞれ接続し、マルチプレクサ１２５で順次シャント抵抗６２ａ、６２ｂ、６２ｃとの接続を切り替え、マルチプレクサ１２５に接続されたオペアンプ１２７の一方の入力端子に接続されて、順次切り替えられるシャント抵抗からの電圧がマイコンのＡ／Ｄ出力端子から出力される。

基準電圧１２０は、オペアンプ１２７の他方の入力端子に接続され、マルチプレクサ１２５でそれぞれのシャント抵抗の電圧を所定のタイミングで切り替え増幅される。オペアンプ１２７で増幅された信号は、ＬＰＦ（ローパスフィルター）１２８で高周波ノイズを除去した後、マイコンのＡ／Ｄポート１３１へ接続され、並列にコンパレータ１２９の入力端子に接続される。コンパレータ１２９は、マイコンからのＡ／Ｄ出力された基準値１３０とＬＰＦ１２８でフイルターリングした各相の相電流を比較した結果を過電流検知部４７へ出力する。

過電流検知部４７は、過電流検知すると、ＩＰＭのＣＩＮ端子をＨｉにして下アーム側のＩＧＢＴのゲートを全てＯＦＦにする。またＩＰＭのＦｏ端子からマイコン６４にＦｏ出力が入ると、マイコン６４のＩＧＢＴ駆動部４１は、ＩＰＭへ６個のＩＧＢＴのゲート信号をＯＦＦして保護動作モードに入る。また、電流検知部４６および過電流検知部４７の機能をマイコンのハードに取り込んだ構成の物もある。

次に、インバータ回路５７がモータ２４に印加する電圧波形について図４を用いて説明する。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に示すモータ回転子の位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに基づいてモータ２４を一定の回転数で定常的に駆動させるときのモータ２４のＵ相ステータ巻線Ｕに印加する電圧Ｅｕ（以下、印加電圧Ｅｕという）、Ｖ相ステータ巻線Ｖに印加する電圧Ｅｖ（以下、印加電圧Ｅｖという）、Ｗ相ステータ巻線Ｗに印加する電圧Ｅｗ（以下、印加電圧Ｅｗという）を示している。

印加電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗを得るために、マイコン６４は以下のように動作する。

上アーム側のＩＧＢＴ５８ａ〜５８ｃのゲートに供給される駆動信号Ｐ１と下アーム側のＩＧＢＴ５９ａ〜５９ｃのゲートに供給される駆動信号Ｐ２は、正弦波状の電流をモータ２４に流すためのもので、図４の（ｃ）に示すキャリヤ周波数の周期の三角波と正弦波の大小関係を比較して得られるもので、それぞれ図４の（ｄ１）、（ｄ２）に示すような信号として得られる。

このようにして得られる駆動信号Ｐ１がＩＧＢＴ駆動部４１によって上アーム側のＩＧＢＴ５８ａのゲートに供給される。また、駆動信号Ｐ２はＩＧＢＴ駆動部４１によって下アーム側のＩＧＢＴ５９ａのゲートに供給される。これにより、Ｕ相ステータ巻線Ｕに印加される電圧Ｅ０ｕは図４の（ｅ）に示すようなＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御された波形となる。この波形は実質的に図４の（ｂ）に示した印
加電圧Ｅｕと等価である。また、インバータ回路５７は、図４の（ｂ）に示すように、Ｕ相を基準とした場合は印加電圧Ｅｕに対して電気角で２４０°位相の遅れた印加電圧ＥｖをＶ相ステータ巻線Ｖに、１２０°位相の遅れた印加電圧ＥｗをＷ相ステータ巻線Ｗにそれぞれ印加する。このようにモータ２４の各相ステータ巻線に各々位相のずれた正弦波状の電圧を印加することでモータ２４の回転子が正転方向に回転する。

洗濯の各工程におけるモータ制御について図５のフローチャートを用いて説明する。洗い、すすぎ、脱水等の各工程の動作の内容や、工程の実行順序等に基づくマイコン６４からの指示により、図５のステップ２００でモータ回転制御が開始される。ステップ２０１で各種初期値設定を行い、ステップ２０２でＰＷＭ制御部４３のキャリヤ信号発生回路のカウントを開始させ、ステップ２０３でセンサー信号検出部４２によって検出したモータ２４の回転子の位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに応じて、ＰＷＭ制御部４３によりＩＧＢＴ駆動部４１を駆動する。

ステップ２０４で、キャリヤ割り込み信号を検出して割り込み信号が発生するとステップ２０５に進み、キャリヤ信号割り込みサブルーチンを実行する。キャリヤ信号割り込みの優先度は異常割り込みを除き、最も高い優先度とする。ここで、６０°（１８０°、３６０°の設定も可能）の位置信号が変化する間のキャリヤ信号をカウントすることにより電気角速度を検出し、電気角速度から算出される電気角に応じてメモリ６５より正弦波データを呼び出し、ＰＷＭ制御データとし、ステップ２０６で、ＩＧＢＴ駆動部４１でＩＰＭ（インバータ回路５７）の６個のＩＧＢＴのゲートをＯＮ、ＯＦＦさせ、モータ２４を正弦波駆動する。

ステップ２０７では、ホール素子６３ａ、６３ｂ、６３ｃで回転子の磁極位置を検出し、そのエッジ信号をセンサー信号検出部４２で検出し、割り込み信号が発生したかどうかを検出し、割り込み信号が発生するとステップ２０８に進み、位置信号割り込みサブルーチンを実行する。位置信号割り込みの優先度は、キャリヤ信号割り込みに次ぐ優先度に設定する。ここでは、回転周期と回転数の検出、６０°（１８０°、３６０°の設定も可能）ごとの電気角の設定、キャリヤ信号１周期の電気角の演算等の処理を実行する。

ステップ２０９にて工程の終了判定を行い、工程続行ならばステップ２０４に戻り、行程終了ならばステップ２１０でＩＧＢＴをすべてオフし、ステップ２１１でキャリヤ信号のカウントを停止させ、ステップ２１２にて次行程に移行する。

次に、図６で、本発明の洗濯機で洗濯の運転モードで洗濯物が回転ドラム２０と水槽２２の間に噛み込んだ場合の制御の内容を説明する。洗濯物が■み込みモータロック時の処理はステップ２２０からスタートする。モータ２４の回転子の磁極位置を検知するセンサー信号検出部４２に、回転子の位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗが入力され、ステップ２２１で、位置信号の割り込みが発生したかを確認する。

位置信号の割り込みがあった場合は、位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、ＨｗのＨｉ、Ｌｏのパターン信号の組み合わせから信号ごとに設定されているメモリ６５のデータテーブルからデータを読み出し、マイコン６４のゲート信号駆動部から複数個のＩＧＢＴのゲート信号を位置信号に応じてＯＮ、ＯＦＦするステップ２２２、および規定のＤＵＴＹでＰＷＭ出力するステップ２２３を実行する。

ステップ２２４で、タイマーで規定時間を監視し、規定時間経過後にステップ２２５でタイマーリセットし、ステップ２２６で規定時間以内に位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに変化があったか否かを確認し、たとえば、回転ドラム２０がロックし、位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに変化がなければ、ステップ２２７でモータ巻き線に印加している電圧を規定量ＵＰ
するため、ＩＧＢＴのゲート信号のＯＮとＯＦＦの比率であるＤＵＴＹ比率を上げる。次にステップ２２８でＤＵＴＹ比率が規定の最大値まで達したか否か判断し、最大値に達していない場合はステップ２２４〜ステップ２２８の動作を繰り返し、最大値までモータ巻き線に印加する電圧を規定時間で規定量上げる。

次に、その時の電流の流れを図２の制御回路の構成図で説明する。たとえば、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａがＯＮ、下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂと５９ｃがＯＮすると、電流は、整流回路５５（全波整流ダイオード）とコンデンサ５６ａ、５６ｂで倍電圧整流されたＰ電圧からの電流が、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａからモータ２４のＵ相巻き線からＶ相巻き線を通り、下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂと５９ｃがＯＮしているので、一方には下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂからシャント抵抗６２ｂを通りグランドに流れ、もう一方には下アーム側のＩＧＢＴ５９ｃからシャント抵抗６２ｃを通ってグランドに電流が流れる。

また、起動時のモータ２４の巻き線Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に印加する電圧は規定値となるように、下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂと下アーム側のＩＧＢＴ５９ｃは常時ＯＮで、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａをＰＷＭチョッピングしてモータ２４の各巻き線に印加する電圧を制御する。

また、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａをＰＷＭ制御すると、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａがＯＮの時、Ｐ電圧から上アーム側のＩＧＢＴ５８ａのコレクタ、エミッタを通りＵ相巻き線まで流れ、中性点からＶ相巻き線とＷ相巻き線に分岐する。一方は、モータ２４のＵ相巻き線からＶ相巻き線に流れ、下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂのコレクタからエミッタを通りシャント抵抗６２ａを通りグランドに正方向の電流が流れ、もう一方は、モータ２４のＵ相巻き線からＷ相巻き線に流れ、下アーム側のＩＧＢＴ５９ｃのコレクタ、エミッタを通りシャント抵抗６２ｃを通りグランドに正方向の電流が流れる。

次に上アーム側のＩＧＢＴ５８ａがＰＷＭ制御でＯＦＦした時、モータ２４の巻き線のインダクタンス成分の影響で下アーム側のＦＷＤ６１ａに還流電流が流れる。その電流経路は、モータ２４のＵ相巻き線からＶ相巻き線を通り下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂのエミッタ、コレクタを通った電流と、モータ２４のＵ相巻き線からＷ相巻き線を通り下アーム側のＩＧＢＴ５９ｃのエミッタ、コレクタを流れた電流とが、グランドからシャント抵抗６２ａへ逆向きの負電流となって流れ、下アーム側のＦＷＤ６１ａを通りモータ２４のＵ相巻き線に電流は還流する。

この還流の状況について図２において矢印および具体的電流値で例示した。Ｕ相巻き線に流れた２０Ａの電流がＶ相巻き線とＷ相巻き線とに１０Ａずつ分岐して流れ、それぞれ下アーム側のＩＧＢＴ５９ｂ（５９ｃ）、シャント抵抗６２ｂ（６２ｃ）を通って合流し、２０Ａの電流となって下アーム側のＦＷＤ６１ａを通ってモータ２４のＵ相巻き線に還流する。

従来のインバータ駆動されるモータを使用した洗濯機の過電流検知手段は、下アーム側のＩＧＢＴがＯＮした時、ＩＧＢＴのコレクタ、エミッタを通り、シャント抵抗からグランドに正方向に流れる電流をコンパレータで予め設定した規定値と比較し、各相の電流が大きい場合、過電流と検知しマイコンはＩＰＭのＣＩＮ端子をＨｉにして下アーム側のＩＧＢＴのゲートをＯＦＦしモータを停止させていた。

これに対し、本発明の洗濯機は、過電流検知手段として、上アーム側のＩＧＢＴ５８ａ、５８ｂ、５８ｃがＰＷＭ制御でＯＦＦした時に、シャント抵抗６２ａ、６２ｂ、６２ｃのグランドからシャント抵抗を通って下アーム側のＦＷＤ６１ａ、６１ｂ、６１ｃのアノードからカソードに流れる負方向の電流を検出し、負方向の電流の絶対値により、モータ
２４の駆動を一旦停止した後、駆動条件を変更して再起動する等、モータ２４の動作を変更することを特徴としたものである。

本発明にかかる洗濯機は、以上のような構成としたことで、洗濯物が水槽と回転ドラムの間に挟みこまれ回転ドラムがロック状態になっても、モータ駆動用のパワー半導体素子の熱破壊を防止しながら、最適な方法でモータの再起動動作を制御することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の洗濯機について図７のフローチャートで説明する。図７において、ステップ２３０でモータ２４の回転制御を開始し、ステップ２３１で、モータ２４の位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗがマイコン６４に入力されると、位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗの組み合わせにより、モータ２４を駆動している６個のＩＧＢＴを駆動するＩＧＢＴ駆動部４１は、メモリ６５からモータ２４の３相の巻き線に正弦波電流を流すように予め設定されているデータを読み出して、ＩＧＢＴのゲートを制御してモータ２４の回転制御が行なわれる。

ステップ２３２で、シャント抵抗６２ａ、６２ｂ、６２ｃのグランドからシャント抵抗を通って下アーム側のＦＷＤ６１ａ、６１ｂ、６１ｃのアノードからカソードに流れる負方向の電流を検出し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相巻き線に流れる負方向の電流を検出し、ステップ２３３で負方向の電流の絶対値を規定値と比較し、大きいか否かを電流検知部４６で判断し規定値より大きい場合、ステップ２３４でモータ２４を停止させる。

本実施の形態の洗濯機は、以上のような構成としたことで、電流検知部４６で検出した負方向の電流の絶対値を予め設定した規定値と比較し、負方向の電流の絶対値が規定値を超える場合、少なくとも下アーム側のＩＧＢＴを全てＯＦＦすることでモータ駆動用のパワー半導体素子の熱破壊を確実に防止することができる。

また、電流検知部４６で検出した負方向の電流の絶対値を予め設定した値と比較し、負方向の電流の絶対値が規定値を超える場合、少なくとも下アーム側のＩＧＢＴを全てＯＦＦすることでＩＧＢＴに逆並列に接続されたＦＷＤの過電流による破壊を防止することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の洗濯機は、上記実施の形態１または２の洗濯機で、過電流を検知してモータ２４を停止した後の再起動の動作に特徴を有する。その動作について、図８のフローチャートで説明する。

ステップ３００でモータ再起動制御を開始する。ステップ３０１で、電流検知部４６で負方向の電流値の絶対値を測定し、負方向の電流値の絶対値が規定値と比較し大きい場合、ステップ３０２で、過電流検知した回数をカウンターＣ１に１を加え、ステップ３０３でモータ２４を一時停止させる。

次に、ステップ３０４で過電流検知の回数が１回目か判断し、１回目の場合ステップ３０５でモータ２４の再起動時間をＴ１秒とする。１回目ではない場合はステップ３０６で、過電流検知した回数が２回目か判断し、２回目の場合はステップ３０７でモータ２４の再起動時間をＴ２秒とする。２回目ではない場合はステップ３０８で過電流検知した回数が３回目か判断し、３回目の場合はステップ３０９でモータ２４の再起動時間をＴ３秒とする。３回目ではない場合はステップ３１０で過電流検知した回数が４回目か判断し、４回目の場合はステップ３１１でモータ２４の再起動時間をＴ４秒とする。４回目ではない場合はステップ３１２で過電流検知した回数が５回目か判断し、５回目の場合はステップ
３１３でモータ２４の再起動時間をＴ５秒とする。５回目ではない場合は、ステップ３１４でカウンターＣ１を０にリセットする。

上記の再起動時間の長さは、通常、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５に設定する。

本実施の形態の洗濯機は、以上のような構成としたことで、電流検知部４６で検出した負方向の電流の絶対値を予め設定した規定値と比較し、負方向の電流の絶対値が規定値を超える場合、少なくとも下アーム側のＩＧＢＴを全てＯＦＦすることでＩＧＢＴに逆並列に接続されたＦＷＤの過電流による破壊を防止することができる。

また、負方向の電流値の絶対値が規定値を超えた回数に応じて再起動する時間を変更することで、モータ駆動用のパワー半導体素子の接合温度を予め設計した温度以下にしながら最短で適切な時間Ｔ１秒からＴ５秒でモータ２４を再起動させることができ、洗濯物を洗濯機に入れ布量判定後に表示される洗濯乾燥時間に近い時間で洗濯を完了させることができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の洗濯機は、上記実施の形態１または２の洗濯機で、過電流を検知してモータ２４を停止した後の再起動の動作に特徴を有する。その動作について、図９のフローチャートで説明する。

ステップ３４０でモータ再起動制御を開始する。ステップ３４１で、電流検知部４６で負方向の電流値の絶対値を測定し、負方向の電流値の絶対値が規定値と比較し大きい場合、ステップ３４２で、負方向の電流値の絶対値をＡ１に記憶し、ステップ３４３でモータ２４を停止する。

次に、ステップ３４４でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が１５Ａ未満の時、ステップ３４５で再起動回数をＣ１回とする。ステップ３４６でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が１７Ａ未満の時、ステップ３４７で再起動回数をＣ２回とする。ステップ３４８でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が１９Ａ未満の時、ステップ３４９で再起動回数をＣ３回とする。ステップ３５０でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が２１Ａ未満の時、ステップ３５１で再起動回数をＣ４回とする。ステップ３５２でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が２３Ａ未満の時、ステップ３５３で再起動回数をＣ５回とし、ステップ３５４で再起動回数をクリアする。

上記の再起動回数は、Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３＞Ｃ４＞Ｃ５に設定する。

本実施の形態の洗濯機は、以上のような構成としたことで、電流検知部４６で検出した負方向の電流値の絶対値に応じてモータ２４の再起動回数を変更することで、モータ駆動用のパワー半導体素子の接合温度を予め設計した温度以下にしながらモータ２４を決められた回数まで再起動させることができ、モータ２４停止後の再起動の適切な回数をＣ１からＣ５回に設定でき、確実にモータ駆動用のパワー半導体素子を保護しながら、その時の負方向の電流値に応じてモータ２４を起動制御することができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の洗濯機は、負方向の電流が規定値以上となりモータ２４を停止させた後の再起動時に、モータ２４の回転方向を変えることを特徴とするもので、その動作について、図１０のフローチャートで説明する。

ステップ３６０のモータ回転方向変更制御の時、ステップ３６１で、電流検知部４６で
負方向の電流値を絶対値を測定し、負方向の電流値の絶対値が規定値と比較し大きい場合、ステップ３６２でモータ２４を一旦停止する。次にステップ３６３でモータ２４の回転方向を変更し、ステップ３６４で所定時間経過したか判断し、所定時間経過していれば、ステップ３６５でモータ２４の回転方向を反転させ起動制御させる。

本実施の形態の洗濯機は、以上のような構成としたことで、負方向の電流が規定値以上となりモータ２４を停止させた後、前記モータ２４を再起動する時は、モータ２４の回転方向を変更することで、モータ駆動用のパワー半導体素子の接合温度を、予め設計した温度以下にしながらモータ２４を再起動させることができる。

また、このことにより、たとえば洗濯物が回転ドラム２０と水槽２２の間に少し噛み込み電流検知部４６で検出した電流が規定値を超えモータ２４が停止した場合でも、モータ２４を逆回転させることで、物理的に回転ドラム２０と水槽２２の間に挟まった洗濯物を剥がす機会が増えることでトラブルを解消することができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の洗濯機は、前回の負方向の電流の絶対値が規定値を越えた時の負方向の電流の絶対値に応じてモータ２４の再起動までの時間を変更することを特徴とするもので、その動作について、図１１のフローチャートで説明する。

ステップ３２０でモータ再起動制御を開始する。ステップ３２１で、電流検知部４６で負方向の電流値の絶対値を測定し、負方向の電流値の絶対値が規定値と比較し大きい場合、ステップ３２２で、負方向の電流値の絶対値をＡ１に記憶し、ステップ３２３でモータ２４を一旦停止する。

ステップ３２４でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が１５Ａ未満の時、ステップ３２５で再起動の時間をＴＮ１秒とする。ステップ３２６でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が１７Ａ未満の時、ステップ３２７で再起動の時間をＴＮ２秒とする。ステップ３２８でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が１９Ａ未満の時、ステップ３２９で再起動の時間をＴＮ３秒とする。ステップ３３０でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が２１Ａ未満の時、ステップ３３１で再起動の時間をＴＮ４秒とする。ステップ３３２でＡ１に記憶した負方向の電流の絶対値が２３Ａ未満の時、ステップ３３３で再起動の時間をＴＮ５秒とし、ステップ３３４で再起動時間をクリアする。

上記の再起動時間は、ＴＮ１＜ＴＮ２＜ＴＮ３＜ＴＮ４＜ＴＮ５に設定する。

なお、ステップ３２４、３２６、３２８、３３０および３３２の各判定ステップにおいて、判定結果がＮｏの場合は、それまでの再起動時間を維持して次のステップに進む。

本実施の形態の洗濯機は、以上のような構成としたことで、前回の負方向の電流の絶対値が規定値を越えた時の負方向の電流の絶対値に応じて前記モータ２４の再起動までの時間を変更することで、モータ駆動用のパワー半導体素子の接合温度を予め設計した温度以下にしながらモータ２４を決められた時間で再起動させることができる。

以上のように、本発明の洗濯機は、少なくともグランドからシャント抵抗に向けて流れる負方向の電流を検知する電流検知部を具備し、電流検知部で検出したグランドからシャント抵抗に流れる負方向の電流の絶対値によりモータの動作を変更する構成とすることで、洗濯物が水槽と回転ドラムの間に挟みこまれる等により回転ドラムがロック状態になっても、モータ駆動用のパワー半導体素子の熱破壊を防止しながら、最適な方法でモータの
再起動動作を制御することができるので、家庭用、業務用の洗濯機等として有用である。

１９ 排水弁
２０ 回転ドラム
２２ 水槽
２３ 回転軸
２４ ＤＣブラレスモータ（モータ）
２５ 駆動プーリ
２６ 従動プーリ
２７ Ｖベルト
２９ 洗濯機本体
３１ ばね
３２ ダンパー
３３ 排水経路
３６ 給水弁
４１ ＩＧＢＴ駆動部
４２ センサー信号検出部
４３ ＰＷＭ制御部
４５ 表示部
４６ 電流検知部
４７ 過電流検知部
５３ 商用電源（交流電源）
５４ チョークコイル
５５ 整流回路
５６ａ、５６ｂ コンデンサ
５７ インバータ回路
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ 上アーム側のＩＧＢＴ
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ 下アーム側のＩＧＢＴ
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ 上アーム側のＦＷＤ（還流ダイオード）
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ 下アーム側のＦＷＤ（還流ダイオード）
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ シャント抵抗
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ ホール素子
６４ マイコン
６５ メモリ
７０ ヒータ
１２１、１２２、１２３ シャント電圧端子
１２５ マルチプレクサ
１２７ オペアンプ
１２８ ＬＰＦ
１２９ コンパレータ
１３１ マイコンのＡ／Ｄポート

Claims (6)

1. 交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動され洗濯物を収容する回転ドラムや撹拌翼を回転させるモータと、前記モータの電流を少なくとも１つ以上のシャント抵抗で検知する電流検知部と、モータの過電流を検知する過電流検知部とを備え、前記電流検知部で検出したグランドからシャント抵抗に向けて流れる負方向の電流の絶対値により前記過電流検知部がモータの過電流を検知すると、前記モータの動作を変更することを特徴とする洗濯機。
2. 前記負方向の電流の絶対値が規定値以上の時に前記モータを停止することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
3. 前記負方向の電流の絶対値が規定値以上の時に前記モータを停止させ、その停止回数に応じて前記モータの再起動の時間を変更することを特徴とする請求項１または２記載の洗濯機。
4. 前記負方向の電流の絶対値に応じて前記モータの再起動回数を変更する請求項１または２記載の洗濯機。
5. 前記負方向の電流の絶対値が規定値以上の時に前記モータを停止させ、前記モータを再起動する時は、前記モータの回転方向を変えることを特徴とする請求項１または２記載の洗濯機。
6. 前回の負方向の電流の絶対値が規定値を越えた時の負方向の電流の絶対値に応じて前記モータの再起動までの時間を変更することを特徴とする請求項１または２記載の洗濯機。

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