JP2019110725A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルロータ型のモータにおいて、位相ずれしたロータのトルクを補完する。【解決手段】モータ５０は、環状のステータと、ステータに対してそれぞれ独立に回転可能なインナーロータ５２及びアウターロータ５３とを備えている。そして、モータ５０の制御部は、インナーロータ５２及びアウターロータ５３が互いに反対方向に回転する相反運転時に、ｑ軸電流に加えて、位相検出手段で検出されたインナーロータ５２及びアウターロータ５３の位相差に応じた電流をｄ軸に印加する制御部とを備えている。【選択図】図８

Description

本発明は、デュアルロータ型のモータに関するものである。

特許文献１には、１つのステータの内外にインナーロータ及びアウターロータを備えるデュアルロータ型のモータが開示されている。

特開２０１７−１２３７６７号公報

特許文献１のようなデュアルロータ型のモータでは、インナーロータとアウターロータとの位相差がある場合に、インナーロータとアウターロータの一方を制御軸として電流を流した場合に、他方のロータでトルクが不足する場合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デュアルロータ型のモータにおいて、位相ずれしたロータのトルクを補完することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１態様に係るモータは、ステータの内外にインナーロータ及びアウターロータを備え、該インナーロータ及びアウターロータが互いに独立して回転駆動されるモータであって、前記モータの運転時に、ｑ軸電流に加えて、ｄ軸に電流を印加する制御部を備えていることを特徴とする。

この態様によると、モータの運転時に、ｑ軸電流に加えて、ｄ軸に電流を印加するようにしているので、位相ずれしたロータのトルクを補完することができる。

本発明の第２態様では、第１態様において、前記インナーロータ及び前記アウターロータの位相差を検出する位相検出手段を備え、前記制御部は、前記インナーロータ及び前記アウターロータが互いに反対方向に回転する相反運転時に、ｑ軸電流に加えて、前記位相検出手段で検出された位相差に応じた電流をｄ軸に印加することを特徴とする。

この態様によると、インナーロータとアウターロータとの位相差θ_ｅｒｒに応じた電流をｄ軸に印加することにより、位相差のｃｏｓθ_ｅｒｒまたはｓｉｎθ_ｅｒｒに応じた電流がｑ軸に対して追加されるので、位相ずれしたロータのトルクを補完することができる。

本発明の第３態様では、第１態様において、前記制御部は、前記インナーロータ及び前記アウターロータのうちの一方である第１ロータ側をｄｑ制御軸として、以下の式（１）で計算される電流駆動を行うことを特徴とする。

式中、
ｉｄ＊：ｄ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
ｉｑ＊：ｑ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
ｉｑ＊_１：第１ロータのｑ軸電流指令
ｉｑ＊_２：第２ロータのｑ軸電流指令
θ_ｅｒｒ：第１ロータと第２ロータとの間の位相差。

この態様によると、アウターロータを制御軸とした場合において、モータの相反運転時において、アウターロータとインナーロータとの位相差θ_ｅｒｒがある場合に、式（１）に基づいて、位相差θ_ｅｒｒに応じたｄ軸電流指令ｉｄ^＊__ｏｕｔを与えるようにしている。これにより、位相ずれしたロータのトルクを補完することができる。

本発明の第４態様では、第３態様において、前記ステータは１つであり、かつ、該１つのステータが前記インナーロータ及び前記アウターロータで共用されていることを特徴とする。

本発明の第５態様では、第４態様において、前記制御部は、前記式（１）における位相差が＋９０°以上または−９０°以下になった場合に、前記第１ロータ及び前記第２ロータのうちの進み側のロータの電流が０になるように制御することを特徴とする。

本発明の第６態様では、第５態様において、前記制御部は、前記式（１）における位相差θ_ｅｒｒが＋９０°以上のとき、
ｉｑ^＊_２×ｃｏｓθ_ｅｒｒ＝０
となるように制御することを特徴とする。

本発明の第７態様では、第５態様において、前記制御部は、前記式（１）における位相差θ_ｅｒｒが−９０°以下のとき、
ｉｑ^＊_１＝０
となるように制御することを特徴とする。

これらの第４、第５、第６乃至第７態様によると、遅れ側のロータが進み側のロータに追いつくように動作するので、インナーロータとアウターロータとの位相差θ_ｅｒｒが＋９０°から−９０°の範囲に入るように、モータを動作させることができる。

本発明の第８態様では、第５態様において、前記制御部は、前記進み側のロータの電流を０にするときに、前記位相差に応じて徐々に電流を減少させる、ことを特徴とする。

これにより、不連続な制御になることを回避することができる。

本発明の第９態様では、第１態様において、前記制御部は、前記インナーロータ及び前記アウターロータのうちの一方である第１ロータ側をｄｑ制御軸として電流駆動を行い、該第１ロータ側のｄｑ制御軸で起動失敗を所定回数以上繰り返した場合に、前記インナーロータ及び前記アウターロータのうちの他方である第２ロータ側のｄｑ制御軸で電流駆動を行うことを特徴とする。

これにより、モータがロックした虞がある場合に、ロック状態からの脱出を図ることができる。

本発明の第１０態様では、第９態様において、前記制御部は、前記第２ロータ側のｄｑ制御軸で電流駆動をする場合に、所定の回転数に到達するまでの間、所定のｄ軸電流を印加することを特徴とする。

これにより、モータがロック状態を脱して起動ができている可能性が高いことを把握することができる。

本発明の第１１態様では、第１０態様において、前記所定のｄ軸電流の印加をする場合に、互いに異なる方向に相反回転させる正逆転運転を少なくとも１回以上起動させることを特徴とする。

このように、正逆転運転を行うことで、負荷の状態をより変化させやすくし、モータのロック状態を脱しやすくすることができる。

本発明によれば、デュアルロータ型のモータにおいて、位相ずれしたロータのトルクを補完することができる。

本実施形態に係る洗濯機の構成を示す側断面図である。 図１のモータ部分を拡大した拡大側断面図である。 モータの主な部材の構成を示す斜視図である。 モータ及び制御部の構成を示すブロック図である。 ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令について説明するための図である。 モータの制御動作の一例を示すフロー図である。 ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令について説明するための図である。 ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜第１実施形態＞
−洗濯機の全体構成−
図１、図２に、本実施形態の洗濯機１（ドラム式洗濯機）を示す。洗濯機１は、筐体１０、水槽２０、ドラム３０、パルセータ４０、モータ５０（駆動装置）、コントローラ６０（制御装置）などで構成されていて、洗い、濯ぎ、脱水の各行程が、設定されたプログラムに従って自動的に行えるように構成されている（全自動式）。

筐体１０は、上面部１０ａ、下面部１０ｂ、左右一対の側面部１０ｃ，１０ｃ、前面部１０ｄ、及び後面部１０ｅを有する矩形箱形状をしている。前面部１０ｄの略中央には、扉１１で開閉される円形の投入口１２が形成されている。洗濯物は、この投入口１２を通じて出し入れされる。前面部１０ｄの上部には、スイッチ等が配置された操作部１３が設置されており、その後方にコントローラ６０が内蔵されている。

水槽２０は、一端に内径よりも小径の開口２０ａを有する有底円筒状の容器であり、その開口２０ａを投入口１２に向け、その中心線が前後の略水平方向に延びるように横置きにした状態で、筐体１０の内部に設置されている。洗い時や濯ぎ時には、水槽２０の下部に洗浄水や濯ぎ水が貯留される。

ドラム３０は、一端に開口部３０ａを有し、他端に底部を有する有底円筒状の容器であり、その開口部３０ａを前方に向けた状態で水槽２０に収容されている。開口部３０ａは、ドラムの胴部よりも小さい内径を有している。ドラム３０は、前後方向に延びる回転軸Ｊを中心に回転可能となっており、ドラム３０に洗濯物が収容された状態で、洗い、濯ぎ、脱水等の各行程は実行される。

パルセータ４０は、頭頂の低い略円錐形をした前面を有する円板状の部材であり、ドラム３０の底部に配置されている。パルセータ４０は、ドラム３０と独立して回転軸Ｊを中心に回転可能となっている。

図２に詳しく示すように、インナーシャフト７１及びアウターシャフト７２からなる二重シャフト７０が、回転軸Ｊを中心に水槽２０の底面を貫通した状態で設置されている。アウターシャフト７２は、インナーシャフト７１よりも軸長が短い円筒状のシャフトである。インナーシャフト７１は、内部軸受７３を介してアウターシャフト７２の内部に回転自在に軸支されている。アウターシャフト７２は、外部軸受７４を介して水槽２０のベアリングハウジングに回転自在に軸支されている。

ドラム３０は、アウターシャフト７２の上端部に連結されて支持されており、パルセータ４０はインナーシャフト７１の上端部に連結されて支持されている。これらアウターシャフト７２及びインナーシャフト７１は、水槽２０の後側に配置されたモータ５０に連結されている。

コントローラ６０は、ＣＰＵやメモリ等のハードウエアと、制御プログラム等のソフトウエアとで構成されており、洗濯機１を総合的に制御しており、操作部１３で入力される指示に従って、洗い、濯ぎ、脱水等の各行程を自動的に運転する。

−モータの構成−
図２に示すように、モータ５０は、直径が水槽２０よりも小さい扁平な円柱状の外観を有し、縦軸が回転軸Ｊの中心を通るように水槽２０の底部に組み付けられている。

モータ５０は、アウターロータ５３、インナーロータ５２、インナーシャフト７１、アウターシャフト７２、ステータ５１などで構成されている。すなわち、このモータ５０は、１つのステータ５１の内外にインナーロータ５２、アウターロータ５３を備えており（デュアルロータ）、これらロータ５２，５３が、クラッチや加減速機などを介在することなくパルセータ４０やドラム３０に連結されていて、これらを直接駆動するように構成されている（ダイレクトドライブ）。

これら２つのロータ５２，５３は、１つのインバータ１１１（図４参照）で駆動制御されている。アウターロータ５３及びインナーロータ５２の各々は、ステータ５１のコイル（図示省略）を共用しており、このコイルに電流を供給することにより、独立して回転駆動できるようになっている。このモータ５０の場合、２つのロータ５２，５３が同じ方向に回転する時と逆の方向に回転する時とで、両ロータの回転数の比は、例えば１：１、１：−２のように固定された値となる。同一方向と反対方向の各回転の切り替えは、着磁によって行われ、同一方向と反対方向のそれぞれで回転数の比は異なる。

アウターロータ５３は、扁平な有底円筒状の部材であり、中心部分が開口した底壁部１２１と、底壁部１２１の周縁に立設されたロータヨーク１２２と、円弧形状の永久磁石からなる複数のアウターマグネット１２４とを有している。底壁部１２１及びロータヨーク１２２は、バックヨークとして機能するように、鉄板をプレス加工して形成されている。

本実施形態では、アウターロータ５３は、コンシクエント型のロータであり、１６個のアウターマグネット１２４が、周方向に間隔をあけてＳ極が並ぶように配置され、ロータヨーク１２２の内面に固定されている。なお、アウターマグネット１２４の磁極を反転させることで、アウターロータ５３の磁極数を、１６極と３２極との間で切り換え可能となっている。ここで、本実施形態において、アウターマグネット１２４の減磁耐力は、２０Ａ程度に設定されている。

インナーロータ５２は、アウターロータ５３よりも外径が小さい扁平な円筒状の部材であり、中心部分が開口した内側支持壁部１３１と、内側支持壁部１３１の周囲に立設された内側周壁部１３２と、矩形板状の永久磁石からなる複数のインナーマグネット１３４とを有している。

本実施形態では、インナーロータ５２は、スポーク型のロータであり、３２個のインナーマグネット１３４が、周方向に間隔をあけて放射状に並ぶように配置され、内側周壁部１３２に取り付け固定されている。インナーマグネット１３４の間にはロータコア１３３が周方向に配置されている。

インナーシャフト７１は、円柱状の軸部材であり、内部軸受７３、アウターシャフト７２、及びボールベアリングを介して軸受ブラケット７０に回転自在に支持されている。インナーシャフト７１の下端部は、アウターロータ５３に連結されている。インナーシャフト７１の上端部は、パルセータ４０に連結されている。

アウターシャフト７２は、インナーシャフト７１よりも短く、インナーシャフト７１の外径よりも大きな内径を有する円筒状の軸部材であり、上下の内部軸受７３，７３、インナーシャフト７１、及び外部軸受７４を介して軸受ブラケット７０に回転自在に支持されている。アウターシャフト７２の下端部は、軸支部２４に支持されている。アウターシャフト７２の上端部は、ドラム３０のフランジシャフト３４に連結されている。

ステータ５１は、アウターロータ５３の内径よりも外径が小さくてインナーロータ５２の外径よりも内径が大きい円環状の部材で形成されている。ステータ５１は、複数のティース１６１やコイル（図示省略）などが、樹脂に埋設された状態で備えられている。

図３に示すように、本実施形態のステータ５１には、２４個のＩ型のティース１６１及び各ティース１６１に巻回されたコイル（図示省略）が備えられている。コイルは、ティース１６１毎に、絶縁材を介して絶縁材で被覆された３本のワイヤを、所定の順序及び構成で連続して巻回することにより形成されている。コイルが形成された一群のティース１６１は、各径側端面だけを露出させた状態で、モールド成形によって熱硬化性樹脂に埋設されており、絶縁された状態で一定の配置に固定されている。ティース１６１は、縦断面がＩ形状を有する薄板状の鉄部材であり、各々が等間隔で放射状に並ぶようにして、ステータ５１の全周に独立した状態で配置されている。ティース１６１の内周側及び外周側の側端部は、その両隅から周方向に鍔状に張り出している。

隣接するティース１６１の間には、インナーロータ５２の速度を検出するインナー速度検出部１０８と、アウターロータ５３の速度を検出するアウター速度検出部１０９が配設されている。インナー速度検出部１０８は、インナーロータ５２寄りの位置に配設されている。アウター速度検出部１０９は、アウターロータ５３寄りの位置に配設されている。インナー速度検出部１０８及びアウター速度検出部１０９は、速度を検出可能なものであれば特に限定されず、例えば、ホールセンサ等の速度センサを用いることができる。

図４に示すように、モータ５０には、３相のインバータ１１１が１つ、接続されている。このモータ５０では、ステータ５１のコイル１６３に通電されたとき、ティース１６１のアウター側とインナー側には、同時に、相異なる極が発生し、回転磁界に伴って、アウターロータ５３とインナーロータ５２がそれぞれ独立して回転する。

このように、ステータ５１をアウターロータ５３とインナーロータ５２とで共用して、１つのインバータ１１１によって、アウターロータ５３とインナーロータ５２を複数の回転モードで回転駆動させることができる。

−モータ制御（１）−
次に、モータ５０の制御について説明する。まず、「モータ制御（１）」において、インナーロータ５２とアウターロータ５３との位相差θ_ｅｒｒが、＋９０°未満または−９０°より大きい場合の制御について説明する。

図４は、モータ制御に関するモータ１２及びコントローラ６０の構成要素のうちで、運転時に係る要素を中心に記載したブロック図である。

モータ５０には、電流検出部１１２が接続されており、インバータ１１１の各相に流れる相電流Ｉ_ｕｖｗを検出する。電流検出部１１２で検出された相電流Ｉ_ｕｖｗは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部１１７において、ｑ軸電流及びｄ軸電流の合成電流Ｉ_ｄｑに変換される。

インナー速度検出部１０８で検出されたインナーロータ５２の速度ω_{ｉｎｎｅｒ}は、インナー位相演算器１１３及びインナー速度制御部１１５に送信される。同様に、アウター速度検出部１０９で検出されたアウターロータ５３の速度ω_{ｏｕｔｅｒ}は、アウター位相演算器１１４及びアウター速度制御部１１６に送信される。

インナー位相演算器１１３は、インナー速度検出部１０８による検出速度ω_{ｉｎｎｅｒ}を角度θに変換する機能を有し、例えば、積分器で実現することができる。アウター位相演算器１１４は、アウター速度検出部１０９による検出速度ω_{ｏｕｔｅｒ}を角度θに変換する機能を有し、例えば、積分器で実現することができる。そして、インナー位相演算器１１３とアウター位相演算器１１４のそれぞれの変換結果に基づいて、インナーロータ５２とアウターロータ５３との位相差θ_ｅｒｒが演算され、ｄｑ軸電流指令演算部１１８に与えられる。

ここで、位相検出手段は、インナーロータ５２の位相を検出するインナー位相検出手段と、アウターロータ５３の位相を検出するアウター位相検出手段からなる。そして、インナー位相検出手段は、インナー速度検出部１０８及びインナー位相演算器１１３から構成され、アウター位相検出手段は、アウター速度検出部１０９及びアウター位相演算器１１４から構成される。なお、インナー位相検出手段及びアウター位相検出手段は、速度の検出結果に基づいて位相を検出するものとしているが、これに限定されず、位相を直接検出するようにしてもよい。また、位相検出手段を、単一の素子で実現するようにしてもよい。

インナー速度制御器１１５は、インナー速度検出手段１０８から受けた検出速度ω_{ｉｎｎｅｒ}と、通常運転時の速度プロファイルに従う速度指令値ω_{ｉｎｎｅｒ} ^＊とに基づいて、インナーロータ５２の回転速度が速度指令値ω_{ｉｎｎｅｒ} ^＊となるようなトルク指令値ｉ_ｑ ^＊ _{_ｉｎ}を演算して出力する。アウター速度制御器１１６は、アウター速度検出部１０９から受けた検出速度ω_{ｏｕｔｅｒ}と、通常運転時の速度プロファイルに従う速度指令値ω_{ｏｕｔｅｒ} ^＊とに基づいて、アウター速度検出部１０９からの差分を受け、アウターロータ５３の回転速度が速度指令値ω_{ｏｕｔｅｒ} ^＊となるようなトルク指令値ｉ_ｑ ^＊ _{_ｏｕｔ}を出力する。

ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、運転時（例えば、相反運転時）において、ｑ軸電流に加えて、インナーロータ５２とアウターロータ５３との位相差θ_ｅｒｒ位に応じた電流をｄ軸に印加する。具体的に、インナー速度制御器１１５及びアウター速度制御器１１６からトルク指令値ｉ_ｑ ^＊ _{_ｏｕｔ}，ｉ_ｑ ^＊ _{_ｉｎ}を受け、以下の式（２）に基づいたｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を出力する。なお、ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、インナーロータ５２及びアウターロータ５３のうちのいずれか一方をｄｑ制御軸として電流駆動を行うものであり、以下の式（２）の例では、アウターロータ５３をｄｑ制御軸として電流駆動を行う例を示している。なお、相反運転とは、インナーロータ５２及びアウターロータ５３が互いに反対方向に回転する運転モードである。

ここで、ｉｄ^＊はｄ軸電流指令（制御軸：アウターロータ）、ｉｑ^＊はｑ軸電流指令（制御軸：アウターロータ）、ｉｑ^＊__ｏｕｔはアウターロータ５３のｑ軸電流指令、ｉｑ^＊__ｉｎはインナーロータ５２のｑ軸電流指令である。

図５では、アウターロータ５３に対して、インナーロータ５２の位相が位相差θ_ｅｒｒ遅れている例を示している。これは、アウターロータ５３がパルセータ４０に接続され、インナーロータ５２がドラム３０に接続されているので、アウターロータ５３よりインナーロータ５２の負荷が重いことに基づいている。

図５に示すように、アウターロータ５３を制御軸としてｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｏｕｔで駆動すると、インナーロータ５２には、ｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｉｎとして、
ｉｑ^＊__ｉｎ＝ｉｑ^＊__ｏｕｔ×ｃｏｓθ_ｅｒｒ ・・・（３）
が印加される。すなわち、インナーロータ５２のトルクが、位相差θ_ｅｒｒに応じた分だけ減少（不足）することになる。そこで、本実施形態では、アウターロータ５３に、位相差θ_ｅｒｒに応じたｄ軸電流指令ｉｄ^＊__ｏｕｔを与えることで、「ｉｄ^＊__ｏｕｔ×ｓｉｎθ_ｅｒｒ」で示される電流分のトルクをインナーロータ５２に追加するようにしている。これにより、インナーロータ５２のトルクを補完することができる。そして、このようにして計算されたｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊の合成電流指令Ｉ_ｄｑ ^＊（制御軸：アウターロータ）を後段の電流制御部１１９に出力する。

電流制御器１１９では、ｄｑ軸電流指令演算部１１８から受けた合成電流指令Ｉ_ｄｑ ^＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部１１７から受けた合成電流Ｉ_ｄｑとに基づいて、モータ１２のｑ軸電流及びｄ軸電流が合成電流指令Ｉ_ｄｑ ^＊になるような電圧指令値Ｖ_ｄｑ ^＊をインバータ１１１に出力する。

以上のように、本実施形態によると、アウターロータを制御軸とした場合において、モータ５０の相反運転時において、アウターロータとインナーロータとの位相差θ_ｅｒｒがある場合に、常時、ｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｏｕｔに加えて、位相差θ_ｅｒｒに応じたｄ軸電流指令ｉｄ^＊__ｏｕｔを与えるようにしている。これにより、アウターロータ５３とインナーロータ５２との位相差θ_ｅｒｒに応じてインナーロータ５２に不足するトルクを補完することができる。

−モータ制御（２）−
次に、インナーロータ５２とアウターロータ５３との位相差θ_ｅｒｒが、位相差が＋９０°以上または−９０°以下となった場合の制御について説明する。なお、図４の基本構成は、「モータ制御（１）」と同様であり、ここではその詳細説明を省略する。ここでは、「モータ制御（１）」と異なる動作をする、ｄｑ軸電流指令演算部１１８の動作を中心に説明する。

具体的に、上記式（２）の制御において、位相差が＋９０°以上または−９０°以下になった場合に、ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、進み側のロータであるアウターロータ５３の電流が０になるように制御する。具体的に、ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、上記式（２）における位相差θ_ｅｒｒが＋９０°以上のとき、
ｉｑ^＊__ｉｎ×ｃｏｓθ_ｅｒｒ＝０ ・・・（４）
となるように制御する。すなわち、インナーロータ５２のｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｉｎが０になるように制御する。このとき、アウターロータ５２には、引き続きｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｏｕｔが与えられるようにする。ｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｉｎを０にする方法は、例えば、図７に示すように、図５の場合と逆方向にｄ軸電流指令ｉｄ^＊を流すことにより実現することができる。

同様に、ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、上記式（２）における位相差θ_ｅｒｒが−９０°以下のとき、
ｉｑ^＊__ｏｕｔ＝０ ・・・（５）
となるようにアウターロータ５３のｄ軸電流指令ｉｄ^＊__ｏｕｔを制御する。すなわち、インナーロータ５２のｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｉｎが０になるように制御する。

なお、進み側のロータであるアウターロータ５３の電流が０になるように制御する場合に、インナーロータ５２とアウターロータ５３との位相差θ_ｅｒｒに応じて徐々に電流を減少させるのが好ましい。電流減少のさせ方は、特に限定されないが、例えば、線形的に減少させてもよいし、ｓｉｎθ_ｅｒｒに沿って変化するように減少させてもよい。具体的に、例えば上記式（６）において、ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、インナーロータ５２のｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｉｎを０にするときに、
ｉｑ^＊__ｉｎ×｜ｓｉｎθ_ｅｒｒ｜ ・・・（６）
の演算結果に応じて徐々に減少させる。同様に、上記式（７）において、ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、アウターロータ５３のｑ軸電流指令ｉｑ^＊__ｏｕｔを０にするときに、
ｉｑ^＊__ｏｕｔ×｜ｓｉｎθ_ｅｒｒ｜ ・・・（７）
の演算結果に応じて徐々に減少させる。

−モータ制御（３）−
次に、ロック状態の脱出に係るモータ制御について図６を参照しながら説明する。なお、図４の基本構成は、「モータ制御（１）」と同様であり、ここではその詳細説明を省略する。ここでは、「モータ制御（１）」と異なる動作をする、ｄｑ軸電流指令演算部１１８の動作を中心に説明する。

まず、図６のステップＳ１では、モータ５０は、相反運転モードで駆動を開始する。そして、ステップＳ２において、相反運転モードでの駆動が成功した場合（Ｓ２でＹＥＳ）、図６のフローを抜け、相反運転モード（通常モード）での運転が継続される。一方で、相反運転モードでの駆動が失敗すると、フローはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、相反運転モードの起動失敗が、あらかじめ任意に定められた連続回数Ｎ１を超えたかどうかが判断され、起動失敗の連続回数がＮ１を超えるまでの間（Ｓ３でＮＯ）、ステップＳ１，Ｓ２の処理が繰り返される。一方で、連続失敗回数がＮ１を超えると（Ｓ３でＹＥＳ）、フローはステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ｄｑ軸電流指令演算部１１８は、モータ５０がロック状態に陥っていると判断し、ロック状態からの脱出を図るための制御をする。

具体的には、図８に示すように、（１）制御軸として設定したアウターロータ５３と無関係に、インナーロータ５２の制御軸上で起動させる。このとき、（２）インナーロータが所定の回転数に到達するまでの間（図８では目標速度のＸ％に達するまでの間）、所定のｄ軸電流指令ｉｄ^＊を与えるようにする。その後、（３）回転数が順調に上昇して、目標速度近くまで上昇すると、起動成功と判断し、ｑ軸電流指令ｉｑ^＊、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊を一旦０にし（図８の時間Ｔ２参照）、フローはステップＳ５に進む。これにより、負荷の状態（例えば、洗濯機１であれば洗濯物の状態）を変えることができるので、ロック状態を脱出できる可能性がある。一方で、所定時間目標速度に到達しない場合、起動失敗と判断し、ｑ軸電流指令ｉｑ^＊、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊を一旦０にし（図８の時間Ｔ２参照）、フローはステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、起動成功が、あらかじめ任意に定められた所定の連続回数Ｎ２を超えているかどうかが判断され、起動成功の連続回数がＮ２を超えるまでの間（Ｓ５でＮＯ）、ステップＳ４の処理が繰り返される。このとき、ステップＳ４では、互いに異なる方向に相反回転させる正逆転運転を少なくとも１回以上起動させる。例えば、２回目のステップＳ４の処理では、最初に相反回転させた方向（以下、正転という）とは、アウターローター及びインナーロータがそれぞれ反対方向（以下、反転という）に回転するように相反回転させる。このように、正転と反転の状態を交互に行う正逆転運転を少なくとも１回以上起動させることで、負荷の状態（例えば、洗濯機１であれば洗濯物の状態）をより変化させやすくなる。

そして、ステップＳ４の処理を繰り返した結果、ステップＳ５において、起動成功の連続回数がＮ２を超えると（Ｓ５でＹＥＳ）、フローはステップＳ１に戻る。また、ステップＳ４における正逆転運転を行っている間に、アウターロータ５３がインナーロータ５２に対して相反方向に回転し、モータ５０が相反運転に復帰する場合がある。その場合には、ステップＳ５でＹＥＳ判定となり、フローはステップＳ１に戻る。アウターロータ５３がインナーロータ５２に対して相反方向に回転しているかどうかは、例えば、アウター速度検出部１０９により検出することができる。

以上のように、本実施形態によると、モータがロックした虞がある場合に、ロック状態からの脱出を図ることができる。

《その他の実施形態》
以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、種々の改変が可能である。

例えば、上記の実施形態では、アウターロータ５３に対して、インナーロータ５２の位相が位相差θ_ｅｒｒ遅れている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、インナーロータ５２に対して、アウターロータ５３の位相が位相差θ_ｅｒｒ遅れている場合についても上記実施形態と同様である。具体的に、式（２）におけるインナーロータ５２とアウターロータ５３との関係を反対にすればよい。

以上説明したように、本発明は、デュアルロータ型のモータにおいて、位相ずれしたロータのトルクを補完することが可能であるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

５０ モータ
５２ インナーロータ
５３ アウターロータ
１１７ ｄｑ軸電流指令演算部（制御部）

Claims (13)

1. ステータの内外にインナーロータ及びアウターロータを備え、該インナーロータ及びアウターロータが互いに独立して回転駆動されるモータであって、
   前記モータの運転時に、ｑ軸電流に加えて、ｄ軸に電流を印加する制御部を備えている
   ことを特徴とするモータ。
2. 請求項１において、
   前記インナーロータ及び前記アウターロータの位相差を検出する位相検出手段を備え、
   前記制御部は、前記インナーロータ及び前記アウターロータが互いに反対方向に回転する相反運転時に、ｑ軸電流に加えて、前記位相検出手段で検出された位相差に応じた電流をｄ軸に印加する
   ことを特徴とするモータ。
3. 請求項１において、
   前記制御部は、前記インナーロータ及び前記アウターロータのうちの一方である第１ロータ側をｄｑ制御軸として、以下の式（１）で計算される電流駆動を行う
   ことを特徴とするモータ。
   

   

   式中、
   ｉｄ^＊：ｄ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
   ｉｑ^＊：ｑ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
   ｉｑ^＊_１：第１ロータのｑ軸電流指令
   ｉｑ^＊_２：第２ロータのｑ軸電流指令
   θ_ｅｒｒ：第１ロータと第２ロータとの位相差。
4. 請求項３において、
   前記ステータは１つであり、かつ、該１つのステータが前記インナーロータ及び前記アウターロータで共用されている
   ことを特徴とするモータ。
5. 請求項４において、
   前記制御部は、前記式（１）における位相差θ_ｅｒｒが＋９０°以上または−９０°以下になった場合に、前記第１ロータ及び前記第２ロータのうちの進み側のロータの電流が０になるように制御する
   ことを特徴とするモータ。
6. 請求項５において、
   前記制御部は、前記式（１）における位相差θ_ｅｒｒが＋９０°以上のとき、
   ｉｑ^＊_２×ｃｏｓθ_ｅｒｒ＝０
   となるように制御する
   ことを特徴とするモータ。
7. 請求項５において、
   前記制御部は、前記式（１）における位相差θ_ｅｒｒが−９０°以下のとき、
   ｉｑ^＊_１＝０
   となるように制御する
   ことを特徴とするモータ。
8. 請求項５において、
   前記制御部は、前記進み側のロータの電流を０にするときに、前記位相差θ_ｅｒｒに応じて徐々に電流を減少させる
   ことを特徴とするモータ。
9. 請求項１において、
   前記制御部は、前記インナーロータ及び前記アウターロータのうちの一方である第１ロータ側をｄｑ制御軸として電流駆動を行い、該第１ロータ側のｄｑ制御軸で起動失敗を所定回数以上繰り返した場合に、前記インナーロータ及び前記アウターロータのうちの他方である第２ロータ側のｄｑ制御軸で電流駆動を行う
   ことを特徴とするモータ。
10. 請求項９において、
    前記制御部は、前記第２ロータ側のｄｑ制御軸で電流駆動をする場合に、所定の回転数に到達するまでの間、所定のｄ軸電流を印加する
    ことを特徴とするモータ。
11. 請求項１０において、
    前記所定のｄ軸電流の印加をする場合に、互いに異なる方向に相反回転させる正逆転運転を少なくとも１回以上起動させる
    ことを特徴とするモータ。
12. 請求項１１において、
    前記正逆転運転が所定の回数以上成功した場合に、以下の式（１）で計算される電流駆動を行う
    ことを特徴とするモータ。
    

    

    式中、
    ｉｄ^＊：ｄ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
    ｉｑ^＊：ｑ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
    ｉｑ^＊_第１：第１ロータのｑ軸電流指令
    ｉｑ^＊_第２：第２ロータのｑ軸電流指令
    θ_ｅｒｒ：第１ロータと第２ロータとの間の位相差。
13. 請求項９において、
    前記第２ロータ側のｄｑ制御軸での電流駆動により所定の回転数に到達し、かつ、相反運転している場合に、以下の式（１）で計算される電流駆動を行う
    ことを特徴とするモータ。
    

    

    式中、
    ｉｄ^＊：ｄ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
    ｉｑ^＊：ｑ軸電流指令（制御軸：第１ロータ）
    ｉｑ^＊_第１：第１ロータのｑ軸電流指令
    ｉｑ^＊_第２：第２ロータのｑ軸電流指令
    θ_ｅｒｒ：第１ロータと第２ロータとの間の位相差。

Images