JP3544354B2

JP3544354B2 - モータ速度検出装置及びモータ制御装置

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Publication number: JP3544354B2
Application number: JP2000364302A
Authority: JP
Inventors: 高小森
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP2002171787A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータのロータの回転に伴って出力される位相差を有する複数相のパルス信号に基づいてロータ回転速度を演算するモータ速度検出装置およびブラシレスモータのロータが１回転する毎に出力されるインデックスパルス信号に基づいてモータに印加する電圧の位相を補正するモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータのロータの回転に伴って位相差を有する２相の信号を出力するエンコーダを利用してロータ回転速度を測定する従来のモータ速度検出装置では、以下の２つの方法のいずれかを用いてロータ回転速度を検出していた。第一の方法では、２相のパルス信号エッジのパルスエッジ間毎の周期Ｔを測定し、その周期Ｔ毎に周期Ｔを用いて演算を行い速度を検出していた。第二の方法では、演算処理を行うのに十分な時間である所定の周期Ｔ_０を設定し、その周期Ｔ_０毎に周期Ｔ_０内のパルス信号のパルスエッジ回数を計数し、そのパルスエッジ回数を用いて演算を行い速度を検出していた。第二の方法としては例えば特開平１１−１６６９４０号公報に開示された速度検出方法が挙げられる。
【０００３】
また、ロータが１回転する毎に出力されるインデックスパルス信号に基づいてモータに印加する電圧の位相を補正する従来のモータ制御装置は、インデックスパルス信号に含まれるノイズを除去するためにフィルタなどを備えていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第一の方法を用いる従来のモータ速度検出装置では、ロータが高速回転すると、２相のパルス信号エッジのパルスエッジ間の周期Ｔが短くなるので、その周期Ｔ内に演算処理が終了しない不具合を生じる場合があった。また、上述した第二の方法を用いる従来のモータ速度検出装置では、低速回転時にロータ回転速度が変化したときは速度検出の精度が悪化してしまう不具合が生じていた。
【０００５】
このような不具合を考慮して、モータを低速でのみ用いる電気機器には第一の方法を用いる従来のモータ速度検出装置を適用し、モータを高速でのみ用いる電気機器には第二の方法を用いる従来のモータ速度検出装置を適用すれば不具合は生じない。
【０００６】
しかしながら、例えば洗い運転ではモータを低速回転させ脱水運転ではモータの回転を低速から高速に段階的に切り替える洗濯機のようにモータを低速、高速ともに用いる電気機器には、第一の方法を用いるモータ速度検出装置、第二の方法を用いるモータ速度検出装置のいずれを適用しても、低速、高速の両方で正確な速度を検出することができなかった。従って、従来のモータ速度検出装置で検出した速度に基づいてモータに印加する電圧を制御した場合、モータが目標速度で回転しないおそれ、すなわちモータが誤動作するおそれがあった。
【０００７】
このため、第一の方法では高速時は演算をパルス信号のパルスエッジ毎でなく２パルスエッジ毎若しくは３パルスエッジ毎と間引いて行い、演算処理を行う時間を確保するなどの対応が採られていたが、このような間引きを行うために制御が複雑になっていた。
【０００８】
また、上述したモータに印加する電圧の位相を補正する従来のモータ制御装置では、ノイズが大きい場合にはフィルタなどを用いてもノイズを十分に取り除くことができず、モータが誤動作したり、騒音が大きくなったするおそれがあった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、低速、高速のいずれにおいても正確な速度を検出するモータ速度装置およびノイズによるロータ位置の誤検出が起こらないモータ制御装置を提供することによってモータの誤動作を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るモータ速度検出装置においては、ブラシレスモータのロータの回転に伴って位相差を有する複数相のパルス信号を出力する信号出力手段と、前記位相差を有する複数相のパルス信号に基づき前記ロータの回転速度を演算する速度演算手段と、を備えるとともに、前記速度演算手段が、前回演算したロータの回転速度が所定の速度以下であれば、今回の演算において前記位相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ間の周期を測定して、前記パルスエッジ毎の周期に基づき前記ロータの速度を演算し、前回演算したロータの回転速度が所定の速度以下でなければ、今回の演算において速度演算を行うのに十分な時間である所定の周期内での前記位相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ回数を計数して、その計数したパルスエッジ回数から前記ロータの速度を演算する。
【００１１】
尚、速度演算手段の演算処理能力に応じて最適の演算方法が選択されるように、前記速度演算手段が前記ロータの速度を演算するときの演算処理時間と、前記位相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ間の周期とが等しくなるときの前記ロータの回転速度を、前記所定の速度とすることが望ましい。また、低コスト化の観点から、前記信号出力手段にはエンコーダを用いるとよい。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るモータ制御装置においては、ブラシレスモータと、該モータの速度を検出する上記構成のモータ速度検出装置と、前記モータに印加する電圧を制御する制御手段と、を備えるとともに、前記制御手段は前記モータ速度検出装置によって検出される速度と予め記憶している目標速度との差に基づいて前記モータに印加する電圧を制御する。
【００１３】
尚、前記モータ制御装置装置を洗濯機に適用して、洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータを前記モータ制御装置が制御するようにしてもよい。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るモータ制御装置においては、ブラシレスモータのロータが１回転する毎にインデックスパルス信号を出力するインデックスパルス信号出力手段と、前記インデックスパルス信号に基づいて前記モータに印加する電圧の位相を補正する補正手段と、前記インデックスパルス信号に含まれるノイズのレベルを検出するノイズレベル検出手段と、を備えるとともに、前記補正手段は前記ノイズのレベルが所定値以上の場合に前記インデックスパルス信号に基づく補正を行わないようにする。
【００１５】
また、前記ノイズレベル検出手段が前記モータのステータ巻線を流れる電流に基づいて前記ノイズのレベルを判断するようにしてもよい。
【００１６】
尚、前記モータ制御装置を洗濯機に適用して、前記モータ制御装置が洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータを制御するようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るモータ速度検出装置の回路構成を図１に示す。ロータリエンコーダ２は、モータ１が２θ［ｒａｄ］回転する毎にパルスエッジが現れるパルス信号Ｓ１およびＳ２を発生させる。尚、図３に示すようにパルス信号Ｓ１とパルス信号Ｓ２との位相差はθ［ｒａｄ］である。
【００１８】
エッジ検出器３はパルス信号Ｓ１およびＳ２を入力する。エッジ検出器３は例えば図２に示すような構成にするとよい。入力端子３１はＮＯＲ回路３３の一方の入力端子とＡＮＤ回路３４の一方の入力端子に接続され、入力端子３２はＮＯＲ回路３３の他方の入力端子とＡＮＤ回路３４の他方の入力端子に接続される。ＮＯＲ回路３３からの出力信号とＡＮＤ回路３４からの出力信号はそれぞれＮＯＲ回路３５に入力され、ＮＯＲ回路３５は出力端子３６に信号を出力する。入力端子３１にパルス信号Ｓ１を入力し、入力端子３２にパルス信号Ｓ２を入力すると、出力端子３６から図３に示すパルス信号Ｓ３が出力される。図３から明らかなように、パルス信号Ｓ１およびＳ２のいずれかの信号にパルスエッジが現れたときには、パルス信号Ｓ３にもパルスエッジが現れることになる。
【００１９】
スイッチ手段４は、後述する信号Ｓ７に従って、エッジ検出器３から出力されるパルス信号Ｓ３をカウンタ５に入力するか、マイクロコンピュータ６（以下、マイコン６という）に入力するかを選択する。カウンタ５はマイコン６の出力するリセット信号Ｓ５が出力されるまでパルス信号Ｓ３のパルスエッジ回数を計数し、その計数した結果をマイコン６に出力する。尚、カウンタ５には処理速度の速い同期式カウンタを用いることが望ましい。
【００２０】
マイコン６は、前回の演算結果が所定値以下の場合は、スイッチ手段４を介してエッジ検出器３から送られるパルス信号Ｓ３を用いてロータ回転速度を演算し、前回の演算結果が所定値以下でない場合は、カウンタ５から送られる信号Ｓ４を用いてロータ回転速度を演算する。なお、演算および信号Ｓ５作成の際には、タイマ７からの信号Ｓ６によって、時間測定を行っている。
【００２１】
次に、マイコン６の動作について、図４に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。まず、ステップ＃１０で前回演算したロータ回転速度ω_ｎ−１［ｒａｄ／ｓ］が予めメモリ６１に記憶されているロータ回転速度ω_ｒｅｆ［ｒａｄ／ｓ］以下であるかを判定する。
【００２２】
前回演算したロータの回転速度ω_ｎ−１［ｒａｄ／ｓ］が予めメモリ６１に記憶されているロータの回転速度ω_ｒｅｆ［ｒａｄ／ｓ］以下であれば（ステップ＃１０のＹｅｓ）、エッジ検出器３をマイコン６に接続する旨の信号Ｓ７をスイッチ手段４に出力する（ステップ＃２０）。その後、エッジ検出装置３から送られるパルス信号Ｓ３のパルスエッジ間の周期Ｔ［ｓ］（図３参照）を測定し（ステップ＃３０）、（１）式からロータ回転速度ω_ｎ［ｒａｄ／ｓ］を演算する（ステップ＃４０）。ただし、θ_０はロータリエンコーダ２の最小分解能であり、本実施形態ではパルス信号Ｓ１とパルス信号Ｓ２との位相差がθなのでθ_０はθ［ｒａｄ］となる。
ω_ｎ＝θ_０／Ｔ…（１）
【００２３】
一方、前回演算したロータ回転速度ω_ｎ−１［ｒａｄ／ｓ］が予めメモリ６１に記憶されているロータ回転速度ω_ｒｅｆ［ｒａｄ／ｓ］以下でなければ（ステップ＃１０のＮｏ）、エッジ検出器３をカウンタ５に接続する旨の信号Ｓ７をスイッチ手段４に送出する（ステップ＃５０）。その後、カウンタ５にリセット信号Ｓ５を送り、予めメモリ６１に記憶している周期Ｔ_０経過後再びカウンタ５にリセット信号Ｓ５を送る。カウンタ５はリセット信号Ｓ５に基づき周期Ｔ_０内でのエッジ検出器３から送出されるパルス信号Ｓ３のパルスエッジ回数Ｎを計数し、その情報を信号Ｓ４としてマイコン６に出力する。これにより、マイコン６はパルス信号Ｓ３のパルスエッジ回数Ｎを測定することができる（ステップ＃６０）。このパルスエッジ回数Ｎを用いて、（２）式からロータの回転速度ω_ｎ［ｒａｄ／ｓ］を演算する（ステップ＃７０）。ただし、θ_０はロータリエンコーダ２の最小分解能であり、本実施形態ではパルス信号Ｓ１とパルス信号Ｓ２との位相差がθなのでθ_０はθ［ｒａｄ］となる。
ω_ｎ＝Ｎ×θ_０／Ｔ_０…（２）
【００２４】
その後ステップ＃４０またはステップ＃７０のいずれかで演算したロータ回転速度ω_ｎ［ｒａｄ／ｓ］を前回演算したロータ回転速度ω_ｎ−１［ｒａｄ／ｓ］としてメモリ６１に記憶して（ステップ＃８０）、ステップ＃１０に移行し次のロータ回転速度の測定を開始する。
【００２５】
尚、初回の測定のときは、前回演算したロータ回転速度ω_ｎ−１［ｒａｄ／ｓ］が存在しないので、この場合は前回演算したロータ回転速度ω_ｎ−１［ｒａｄ／ｓ］を零としてステップ＃１０での判定が行われるようにすればよい。また、マイコン６がロータ回転速度ω_ｎ［ｒａｄ／ｓ］を演算するときの処理時間すなわち図４で示したフローチャート（ステップ＃４０や＃７０の測定を除く）の動作を実行するのに必要な時間と、パルス信号Ｓ３のパルスエッジ間の周期Ｔ（図３参照）とが等しくなるときのロータの回転速度をω_ｒｅｆ［ｒａｄ／ｓ］としてメモリ６１に予め記憶しておくとよい。メモリ６１に予め記憶しておくロータ回転速度ω_ｒｅｆ［ｒａｄ／ｓ］をこのように設定することで、ロータの回転が低速であって、ロータ回転速度ω_ｎ［ｒａｄ／ｓ］を演算するときの演算処理時間がパルス信号Ｓ３のパルスエッジ間の周期Ｔより短い場合は、（１）式に基づいて演算するので、パルス信号Ｓ３のパルス間の周期Ｔ毎に速度演算が可能となり速度変化への追随性がよくなる。一方、ロータの回転が高速であって、ロータ回転速度ω_ｎ［ｒａｄ／ｓ］を演算するときの演算処理時間がパルス信号Ｓ３のパルスエッジ間の周期Ｔより長い場合は、（２）式に基づいて演算するので、演算処理に必要な時間を確保することができる。ちなみに、ロータ回転速度ω_ｎが同じであれば（２）式で用いる周期Ｔ_０は、（１）式で用いる周期ＴのＮ倍となる。
【００２６】
次に、このようなモータ速度検出装置を備えたモータ制御装置について図５を参照して説明する。尚、図５のモータ制御装置において図１のモータ速度検出装置と同一の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００２７】
商用電源１０から出力される交流電圧はリアクトル１１を介して４つのダイオードをブリッジ接続して成る整流回路１２に供給され、整流回路１２によって脈流状の直流に変換される。整流回路１２の正極側出力端子が電解コンデンサ１３ａの正極性側に接続され、整流回路１２の負極側出力端子が電解コンデンサ１３ｂの負極性側に接続されている。また、電解コンデンサ１３ａの負極性側と電解コンデンサ１３ｂの正極性側との接続点が、リアクトル１１が接続されていない側の整流回路１２の入力端子に接続されている。このような構成によって、整流回路１２で整流された直流電圧は電解コンデンサ１３ａ、１３ｂで平滑かつ倍電圧される。この平滑かつ倍電圧された電圧が、インバータ回路１５に供給される。
【００２８】
本実施形態では、モータ１に３相直流ブラシレスモータを用いるので、インバータ回路１５は６個のスイッチング手段を３相全波ブリッジ接続して成る構成とする。これにより、インバータ回路１５はモータ１に３相交流を供給することができ、モータ１が回転可能となる。
【００２９】
インバータ回路１５に設けられる６個のスイッチング素子には、ＮＰＮ型パワートランジスタ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃが用いられる。電解コンデンサ１３ａの正極性側には３個のパワートランジスタ１６ａ〜１６ｃのコレクタが接続され、電解コンデンサ１３ｂの負極性側には３個のパワートランジスタ１７ａ〜１７ｃのエミッタが接続される。そして、６個のパワートランジスタ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃにはそれぞれ並列にダイオード１８ａ〜１８ｃ、１９ａ〜１９ｃが接続されている。パワートランジスタ１６ａとパワートランジスタ１７ａとの接続点ａがモータ１のＵ相ステータ巻線Ｌｕの一端に接続される。また、パワートランジスタ１６ｂとパワートランジスタ１７ｂとの接続点ｂがモータ１のＶ相ステータ巻線Ｌｖの一端に接続される。また、パワートランジスタ１６ｃとパワートランジスタ１７ｃとの接続点ｃがモータ１のＷ相ステータ巻線Ｌｗの一端に接続される。モータ１のステータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗの他端同士は接続されている。
【００３０】
モータ１にはロータリエンコーダ２が設けられている。マイコン６は上述したようにロータリエンコーダ２から出力されるパルス信号Ｓ１およびＳ２に基づいてロータ回転速度ω_ｎを演算することができる。マイコン６は、演算したロータ回転速度ω_ｎに基づいて駆動電圧波形信号を作成し、その駆動電圧波形信号を数〜数十ｋＨｚでＰＷＭチョッピングすることで、駆動信号Ｐ１〜Ｐ６を作成する。すなわち、マイコン６は、演算したロータ回転速度ω_ｎが目標速度より大きいときは、駆動電圧波形信号の周波数を小さくするのでＰＷＭオンデューティは小さくなり、演算したロータ回転速度ω_ｎが目標速度より小さいときは、駆動電圧波形信号の周波数を大きくするのでＰＷＭオンデューティは大きくなる。
【００３１】
ドライブ回路２０は、マイコン６が出力する駆動信号Ｐ１〜Ｐ６を増幅してパワートランジスタ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃのベースそれぞれに供給してパワートランジスタ１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃをＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、インバータ回路１５はマイコン６が作成した正弦波状の駆動電圧波形信号の波形と実質的に同一なる電圧をモータ１に印加することができ、モータ制御装置はモータ１のロータを目標速度で回転させることができる。
【００３２】
また、商用電源１０の電圧変動によってインバータ回路１５の入力電圧も変動する。従って、抵抗Ｒ１とＲ２を直列接続してなる電圧検出回路１４でインバータ回路１５の入力電圧を検出し、その検出値をマイコン６に入力する。マイコン６はインバータ回路１５の入力電圧が設定値よりも高い場合はＰＷＭオンデューティを下げ、インバータ回路１５の入力電圧が設定値よりも低い場合はＰＷＭオンデューティを上げるようにする。これにより、商用電源１０の電圧が変動した場合でもモータ１に印加する電圧を一定に保つことができる。
【００３３】
このようなモータ制御装置は、低速と高速のいずれの状態でも使用されるブラシレスモータを備えた電気機器、例えば洗濯機に適用することが望ましい。そこで、洗濯機の一態様について図６および図７を参照して説明する。
【００３４】
図６は洗濯機の内部概略図を示している。洗濯機１００は、一槽式の全自動洗濯機であり、本体の内部に洗濯槽を兼ねた回転槽１０２及び外槽１０３を備えている。外槽１０３はサスペンション部１０４によって本体に吊持されており、回転槽１０２は外槽１０３の内側に回転可能に設置されている。また、回転槽１０２の底部には攪拌体１０５が設けられている。本体は洗濯物を出し入れするための蓋１０６を有する。また、モータ１の回転を回転槽１０２及び／又は攪拌体１０５に伝達するクラッチ機構１０８が外槽１０３の下部に設けられている。
【００３５】
本体の上部には、操作部１０９、表示部１１０、ブザー１１１、及び蓋１０６の開閉を検知する蓋センサ１１２、蓋１０６の開閉を制御するロック機構１１８が備えられており、外槽１０３の側方には外槽１０３内の水位を検出する水位センサ１１３が備えられている。また、操作部１０９の下部には、洗濯機１００の動作全体を制御するための、マイクロコンピュータより成る主制御部１１４が設けられる。また、側板１０１ａの内面上方には、図５に示したモータ制御装置１１５（ただし、図５中のモータ１、ロータリエンコーダ２、商用電源１０は除く）が設けられている。また、外槽１０３内の水量を調整できるように、給水弁１１６および排水弁１１７が設けられている。
【００３６】
次に、洗濯機１の回路概略図を示した図７を参照して、洗濯機１００の動作について説明する。尚、図７において図６と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。主制御部１１４は、洗い、すすぎ、脱水等の各運転の動作に関する内容や、運転の実行順序すなわち処理コースを記したプログラムをメモリ１１４ａ内に記憶している。また、主制御部１１４は操作部１０９から洗濯の予約等の信号、蓋センサ１１２から蓋１０６（図６参照）の開閉状態を表す信号、及び水位センサ１１３から外槽１０３（図６参照）内の水位を表す信号をそれぞれ入力する。
【００３７】
主制御部１１４は、上述した入力信号とメモリ１１４ａに記憶されているプログラムに基づき、吸水弁１１６や排水弁１１７の開閉、及びクラッチ機構１０８におけるモータ１の回転の伝達先の切り替えを制御する。
【００３８】
また、主制御部１１４は、通信によりモータ制御装置１１５を介してモータ１の回転を制御する。すなわち、主制御部１１４はモータ１の回転を制御するために必要な制御信号Ｓ１０１を同期用クロックＣＬＫとともに、モータ制御装置１１５に送信する。またモータ制御装置１１５は、制御信号Ｓ１０１を読み取ったのちに同期用クロックＣＬＫに同期した信号Ｓ１０２を主制御部１１４に送信する。さらに、主制御部１１４は、動作の経過等を表示するための信号を表示部１１０に出力し、洗濯終了時でブザー１１１を鳴らす。
【００３９】
上述したように洗濯機１００は、メモリ１１４ａに記憶されている洗い運転、脱水運転、停止運転を組み合わせた一連のプログラムを実行することで洗濯を行う。通常、洗い運転においてはモータは低速回転で駆動し、脱水運転においてはモータは低速から高速までの段階的に回転数を変化させながら駆動する。図５に示したモータ制御装置を用いることで、すべての運転において正確な速度が検出され、その検出値に基づいてモータに印加する電圧が制御される。これにより、モータの誤動作がなくなり、洗濯機の静音化や振動防止を図ることができる。
【００４０】
次に、ロータの位置を検知してそのロータ位置に基づいてモータに印加する電圧の位相を制御するモータ制御装置について図８を参照して説明する。尚、図８において図５のモータ制御装置と同一部分には同一の符号を付し説明を省略する。モータ１にはロータリエンコーダ２’が設けられている。ロータリエンコーダ２’は、図９に示すようなロータ１回転毎にパルスが現れるパルス信号Ｓ８を発生させる。また、接続点ａとステータ巻線Ｌｕの間には電流センサ８ａが、接続点ｂとステータ巻線Ｌｖの間には電流センサ８ｂが、接続点ｃとステータ巻線Ｌｗの間には電流センサ８ｃが、それぞれ設けられている。電流センサ８ａ〜８ｃは、それぞれ電流値を検出し、その検出値をマイコン６に出力する。電流センサの態様としては、例えばカレントトランスが挙げられる。
【００４１】
電流センサ８ａ〜８ｃから送られる電流値が所定値以下であれば、マイコン６は、ロータリエンコーダ２’から送られるパルス信号Ｓ８から求まるモータ１のロータ位置に基づいて、駆動波形信号の位相をずらすことによってモータ１に印加する電圧の位相を補正する。これにより、負荷変動などによりロータ位置が進みめになったり、遅れめになった場合でも、ロータ位置と転流タイミングを同期させることができる。
【００４２】
マイコン６は電流センサ８ａ〜８ｃから送られる電流値が所定値以下でなければ、ロータリエンコーダ２’から送られるパルス信号Ｓ８のノイズレベルが大きいと判断する。このため、パルス信号Ｓ８に基づいてモータ１に印加する電圧の位相補正を行わず、メモリ６１に記憶されている駆動波形信号に基づいてモータ１に印加する電圧を求める。これにより、パルス信号Ｓ８に含まれるノイズによって、ロータ位置が誤って検出されることがなくなる。
【００４３】
次に、ロータの位置を検知してそのロータ位置に基づいてモータに印加する電圧の位相を制御するモータ制御装置の他の構成を図１０に示す。尚、図１０において図５のモータ制御装置と同一部分には同一の符号を付し説明を省略する。ロータリエンコーダ２’’は、図３に示したパルス信号Ｓ１およびＳ２と、図９に示したパルス信号Ｓ８とを発生させる。また、接続点ａとステータ巻線Ｌｕの間には抵抗Ｒ３の一端が接続されており、抵抗Ｒ３の他端は抵抗Ｒ４を介して接地されている。さらに、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続ノードの電圧がマイコン６に入力される。これにより、マイコン６はモータ１のＵ相に印加する電圧Ｅｕの分圧を検出することができる。同様に、接続点ｂとステータ巻線Ｌｖの間には抵抗Ｒ５の一端が接続されており、抵抗Ｒ５の他端は抵抗Ｒ６を介して接地されている。さらに、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の接続ノードの電圧がマイコン６に入力される。これにより、マイコン６はモータ１のＶ相に印加する電圧Ｅｖの分圧を検出することができる。また、接続点ｃとステータ巻線Ｌｗの間には抵抗Ｒ７の一端が接続されており、抵抗Ｒ７の他端は抵抗Ｒ８を介して接地されている。さらに、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の接続ノードの電圧がマイコン６に入力される。これにより、マイコン６はモータ１のＷ相に印加する電圧Ｅｗの分圧を検出することができる。
【００４４】
また、マイコン６は図４に示したフローチャートの動作を行い、ロータ回転速度ω_ｎを演算する。そして、電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの分圧とロータ回転速度ω_ｎを用いてステータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れる電流を算出する。
【００４５】
マイコン６は算出した電流が所定値以下であれば、ロータリエンコーダ２’’から送られるパルス信号Ｓ８から求まるモータ１のロータ位置に基づいて、モータ１に印加する電圧の位相を補正する。これにより、これにより、負荷変動などによりロータ位置が進みめになったり、遅れめになった場合でも、ロータ位置と転流タイミングを同期させることができる。
【００４６】
一方、マイコン６は算出した電流が所定値以下でなければ、ロータリエンコーダ２’’から送られるパルス信号Ｓ８のノイズレベルが大きいと判断する。このため、パルス信号Ｓ８に基づいてモータ１に印加する電圧の位相補正を行わず、メモリ６１に記憶されている電圧波形データに基づいてモータ１に印加する電圧を求める。これにより、パルス信号Ｓ８に含まれるノイズによって、ロータ位置が誤って検出されることがなくなる。
【００４７】
上述したロータの位置を検知してそのロータ位置に基づいてモータに印加する電圧の位相を制御するモータ制御装置は、インデックスパルス信号に含まれるノイズのレベルが大きくなることのある電気機器、例えば洗濯機に適用することが望ましい。洗濯機の構成については図６に示すようなものである。ただし、図６中のモータ制御装置１１５は図５に示したモータ制御装置ではなく、図８や図１０に示したようなロータの位置を検知してそのロータ位置に基づいてモータに印加する電圧の位相を制御するモータ制御装置である。
【００４８】
洗い運転、脱水運転、停止運転を組み合わせた一連のプログラムにおいて、例えば低速回転立ち上がりの際には負荷トルクが大きくなるので、モータのステータ巻線に流れる電流が大きくなり、モータに印加する電圧の位相補正は行われない。一方、安定回転領域や、モータのステータ巻線に流れる電流がＯＦＦである惰性運転からモータのステータ巻線に流れる電流をＯＮにする運転に切り替える時には、モータのステータ巻線に流れる電流が大きくないのでモータに印加する電圧の位相補正が行われる。このような制御を行うことによって、モータの誤動作がなくなり、洗濯機の静音化や振動防止を図ることができる。
【００４９】
尚、上述した実施形態ではＤＣブラシレスモータを用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、インダクションモータ等他のブラシレスモータを用いてもよい。また、上述した実施形態では、ロータリエンコーダがロータの回転に伴ってパルス信号を発生させたが、パルス信号を発生させる手段はこれに限定されることはなく、例えば、モータ１にホールＩＣを設けそのホールＩＣがロータの回転に伴ってパルス信号を発生する構成としてもよい。また、洗濯機の構造は上述した実施形態に限定されることはなく、例えばベルト、プーリー、及びギアを用いて洗濯用回転体（回転槽や攪拌体）をドライブして制御する洗濯機や、パルセータレス構造の洗濯機や、ドラム式洗濯機にも本発明を適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によると、前回演算したロータの回転速度が所定の速度以下であれば、今回の演算において位相差を有する複数相のパルス信号のエッジ毎にその周期を測定して、そのエッジ毎の周期に基づきロータの速度を演算し、演算したロータの回転速度が所定の速度以下でなければ、今回の演算において速度演算を行うことが可能である十分な時間である所定の周期毎に、その所定の周期内での位相差を有する複数相のパルス信号エッジを計数して、その計数したエッジ回数からロータの速度を演算するので、ロータの回転速度が低速、高速のいずれの場合であっても正確な速度検出を行うことができる。
【００５１】
また、本発明によると、速度演算手段がロータの速度を演算するときの演算処理時間と、位相差を有する複数相のパルス信号のエッジ毎の周期と、が等しくなるときのロータの回転速度を、前回演算したロータの回転速度と比較する所定の速度とするので、速度演算手段の演算処理能力に応じて所定の速度を設定することができる。これにより、演算処理時間が確保できなくなるといった不具合は生じなくなり、正確な速度検出を行うことができる。
【００５２】
また、本発明によると、信号出力手段がエンコーダであるので、信号出力手段を他の構成にする場合に比べて低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明によると、制御手段が、ロータの回転速度が低速、高速のいずれの場合であっても正確な速度検出を行うことができるモータ速度検出装置によって検出される速度と、予め記憶している目標速度との差に基づいてモータに印加する電圧を制御するので、目標速度通りにモータを駆動することができる。これにより、速度の誤検出に起因するモータの誤動作がなくなる。
【００５４】
また、本発明によると、ロータの回転速度が低速、高速のいずれの場合であっても正確な速度検出を行うことができるモータ速度検出装置を備えたモータ制御装置が洗濯機に設けられる洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータを制御するので、速度の誤検出に起因する洗濯用回転体を駆動するモータの誤動作がなくなる。これにより、洗濯機の静音化や振動防止を図ることができる。
【００５５】
また、本発明によると、インデックスパルス信号に含まれるノイズのレベルを検出するノイズ検出手段を備えるとともに、ノイズのレベルが所定値以上の場合に補正手段がインデックスパルス信号に基づく補正を行わないので、インデックスパルス信号に含まれるノイズによってロータ位置が誤って検出されることがなくなる。さらに、複雑な構成のフィルタを用いなくてよいので、低コスト化を図ることもできる。
【００５６】
また、本発明によると、ノイズ検出手段が前記ステータ巻線を流れる電流に基づいてノイズのレベルを判断するので、簡単な構成でノイズ検出を行うことができる。これにより、ノイズ検出手段にかかるコストを最小限に抑えることができる。
【００５７】
また、本発明によると、ノイズのレベルが所定値以上の場合に補正を行わないモータ制御装置が洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータを制御するので、突発的なノイズに起因するロータ位置の誤検出による洗濯用回転体を駆動するモータの誤動作がなくなる。これにより、洗濯機の静音化や振動防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ速度検出装置の回路構成を示す図である。
【図２】図１のモータ速度検出装置が備えるエッジ検出器の回路構成を示す図である。
【図３】図２のエッジ検出器の入出力信号を示す図である。
【図４】図１のモータ速度検出装置が備えるマイコンの動作手順を示すフローチャート図である。
【図５】本発明に係るモータ速度検出装置を備えたモータ制御装置の回路図である。
【図６】図５のモータ制御装置を備えた洗濯機の内部構造を示す図である。
【図７】図６の洗濯機の回路ブロック図である。
【図８】本発明に係るモータ制御装置の回路構成を示す図である。
【図９】インデックスパルス信号を示す図である。
【図１０】本発明に係るモータ制御装置の他の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１モータ
２、２’、２’’ ロータリエンコーダ
３エッジ検出器
４スイッチ手段
５カウンタ
６マイクロコンピュータ
７タイマ
８ａ〜８ｃ電流センサ
６１メモリ
１００洗濯機
１０２回転槽
１０５攪拌体
１１５モータ制御装置
Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗステータ巻線
Ｒ１〜Ｒ８抵抗

Claims

ブラシレスモータのロータの回転に伴って位相差を有する複数相のパルス信号を出力する信号出力手段と、前記位相差を有する複数相のパルス信号に基づき前記ロータの回転速度を演算する速度演算手段と、を備えたモータ速度検出装置において、
前記速度演算手段は、
前回演算したロータの回転速度が所定の速度以下であれば、今回の演算において前記位相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ間の周期を測定して、前記パルスエッジ間の周期に基づき前記ロータの速度を演算し、
前回演算したロータの回転速度が所定の速度以下でなければ、今回の演算において演算処理を行うのに十分な時間である所定の周期内での前記位相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ回数を計数して、その計数したパルスエッジ回数から前記ロータの速度を演算し、
前記速度演算手段が前記ロータの速度を演算するときの演算処理時間と、前記位相差を有する複数相のパルス信号のパルスエッジ間の周期とが等しくなるときの前記ロータの回転速度を、前記所定の速度とすることを特徴とするモータ速度検出装置。
前記信号出力手段がエンコーダである請求項１に記載のモータ速度検出装置。
ブラシレスモータと、該モータの速度を検出する請求項１又は請求項２に記載のモータ速度検出装置と、前記モータに印加する電圧を制御する制御手段と、を備えるとともに、前記制御手段は前記モータ速度検出装置によって検出される速度と予め記憶している目標速度との差に基づいて前記モータに印加する電圧を制御することを特徴とするモータ制御装置。
洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータを請求項３に記載のモータ制御装置が制御することを特徴とする洗濯機。
前記モータのロータが１回転する毎にインデックスパルス信号を出力するインデックスパルス信号出力手段と、前記インデックスパルス信号に基づいて前記モータに印加する電圧の位相を補正する補正手段と、
前記インデックスパルス信号が誤って出る負荷状態か否かを、前記モータの巻線通電電流の多寡でもって判定する巻線電流値判定手段と、を備え、
前記補正手段は、巻線電流値がインデックスパルス信号が誤って出やすくなる閾値以上である場合には、補正動作を行わない請求項３に記載のモータ制御装置。
洗濯用回転体を駆動するブラシレスモータを請求項５に記載のモータ制御装置が制御することを特徴とする洗濯機。