JP3595973B2 - Brushless DC motor and washing machine - Google Patents

Brushless DC motor and washing machine Download PDF

Info

Publication number
JP3595973B2
JP3595973B2 JP1517499A JP1517499A JP3595973B2 JP 3595973 B2 JP3595973 B2 JP 3595973B2 JP 1517499 A JP1517499 A JP 1517499A JP 1517499 A JP1517499 A JP 1517499A JP 3595973 B2 JP3595973 B2 JP 3595973B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
brushless
rotor
rotor position
magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1517499A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000217286A (en
Inventor
泰裕 池防
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP1517499A priority Critical patent/JP3595973B2/en
Publication of JP2000217286A publication Critical patent/JP2000217286A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3595973B2 publication Critical patent/JP3595973B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシレスDC(直流)モータ及びそのモータを搭載した洗濯機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の一般的な洗濯機はモータに単相誘導モータを用いており、単相誘導モータを商用電源周波数で決まる回転数でパルセータと脱水槽を回転させていた。そして、所望とする回転数・トルクに合わせ込むために減速ギヤ、プーリ、ベルトによって対応しており、洗い・すすぎ行程でパルセータを低速運転するときと、脱水行程で脱水槽を高速運転するときの回転数の切り替えについては、クラッチを用いて切り替えて2種類の回転数をつくっていた。
【0003】
また、回転数を可変させるものとして、ON/OFF方式、位相制御方式等が提案されているが、騒音、振動が大きく、可変幅も狭いといった欠点があり、この欠点をなくすため最近では、3相モータを用いたインバータ制御方式の洗濯機が提案されている。
【0004】
このインバータ制御方式では、従来使用されてきた単相誘導モータではなく3相モータ(誘導モータ又はブラシレスDCモータ)を用いているため、インバータ装置によるモータ駆動部でモータに120度ずつ位相のずれた交流を印加する必要がある。インバータ装置はパワートランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子を6個用いて、3相全波ブリッジ構成にして、3相モータの各相(U相、V相、W相)に結線されている。
【0005】
なかでも、現時点では一般的にブラシレスDCモータを採用することが多くなっている。これはブラシレスDCモータが従来の単相誘導モータや3相誘導モータに比べて、効率が高く省エネルギー・小型化の面で有利であるためである。
【0006】
このブラシレスDCモータは、一般に3相の電機子巻線を備え、これに永久磁石で形成されたロータと、ロータの回転位置を検出するホール素子等のロータ位置検出手段とが備えられている。ブラシレスDCモータのロータの構造を図13に示す。41はステータである。43はロータである。44はロータ43の外周部に設けられた磁石部である。
【0007】
誘導モータとは異なり、ブラシレスDCモータでは、前記ロータ位置検出手段で検出されたロータ位置に同期したロータ位置信号に基づき3相交流を生成し、インバータ装置はこれを3相の電機子巻線に供給してブラシレスDCモータを回転させるようになっている。
【0008】
また、最近では、従来のプーリ、ベルト方式に変えて、ブラシレスモータでパルセータと脱水槽を直接駆動するダイレクトドライブ方式も提案されてきている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ブラシレスDCモータをダイレクトドライブ方式に応用した場合、従来のプーリやベルト等を用いたベルト方式に比べて大きなトルクが必要になる。つまり従来のベルト方式では、モータの駆動力をプーリ、ベルトを用いて減速してパルセータや脱水槽に伝達しているので、梃子の原理によってモータのトルクが大きなトルクに変換されてパルセータや脱水槽に作用するので、モータのトルクは小さくて済む。これに対し、ダイレクトドライブ方式とした場合にはモータのトルクは変換されることなく、そのままパルセータや脱水槽に作用するので、モータのトルクを大きくする必要がある。例えばプーリで減速比約2倍、ベルトを介してギヤで減速比約8倍としている場合、これをダイレクトドライブ方式で実現するためには、従来の方式に比べて約15倍のモータのトルクが必要になる。
【0010】
図13に示すような従来のブラシレスDCモータのロータの構造では、トルクを大きくするためにはモータ容量が大きくなるので、磁石をロータ全面に使用しなくてはならず、磁石の形状も大きくなり、コストアップになっていた。また、モータの形状も大きくなり、洗濯機本体の重量も重くなっていた。
【0011】
本発明は上記課題を解決するもので、小型で大きなトルクが得られるブラシレスDCモータと、このようなブラシレスDCモータを用いて静音・低振動化を図った洗濯機を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、ロータとステータとから成るブラシレスDCモータにおいて、前記ロータでは磁石部と磁性材料部が交互に放射状になるように配置され、前記ステータは複数の歯部を有し、隣合う2つの歯部に同一相の巻線が互いに巻き方向が逆になるように巻かれているまた、本発明の他の構成では、ロータと、複数の歯部を有するステータとから成るブラシレスDCモータにおいて、前記ロータでは磁石部と磁性材料部が交互に放射状になるように配置されると共に、前記ステータでは隣合う2つの歯部に同一相の巻線が互いに巻き方向が逆になるように巻かれることにより、磁石トルクとリラクタンストルクの働く位相がずれている。
【0013】
このような構成によると、ブラシレスDCモータは磁石部と磁性材料部が交互に放射状になるように配置されているので、ロータに設けられた磁石で生ずる磁石トルクに加え、磁性材料部に生ずるリラクタンストルク(磁気抵抗が小さくなるように働く電磁力)を利用できる。そのため、同じロータ形状でモータトルクを大きくすることができる。また、隣合う2つの歯部に同一相の巻線が巻き方向が異なるように巻かれているので、この同一相の2つの歯部から作用するトルクが分散化される。
【0014】
また、上記ブラシレスDCモータにおいて、前記磁石部と前記磁性材料部は非磁性材料の部材で固定されるようにしてもよい
【0015】
このような構成によると、非磁性材料の部材で磁石部と磁性材料部が固定されているので、磁石部及び磁性材料部の飛散が防止される。また、この部材は非磁性材料であるのでステータ巻線からの磁束を邪魔しないようになっている。
【0016】
また、上記ブラシレスDCモータにおいて、前記磁石部は前記磁性材料部の中に埋め込まれるようにしてもよい
【0017】
このような構成によると、磁性材料部の中に磁石部が埋め込まれているので、ロータが磁石部を保持するのが簡単になり、ロータの回転時に遠心力による磁石部の飛散が防止される。
【0018】
また、上記ブラシレスDCモータにおいて、前記磁石部と前記磁性材料部は前記ロータの軸方向にねじれたスキュー構造となるようにしてもよい
【0019】
このような構成によると、ロータが軸方向にねじれたスキュー構造となっているので、磁石トルクとリラクタンストルクの働くタイミングが分散される。これにより、トルクリプルが減り、振動が抑制される。
【0020】
また、上記ブラシレスDCモータにおいて、前記ロータは円盤形の保持板に前記保持板上の外周に沿って前記磁石部と前記磁性材料部が配置されて成るようにしてもよい
【0021】
このような構成によると、ロータの内部に空隙が設けられるので、洗濯機等でブラシレスDCモータを用いる場合、この空隙にクラッチ機構部等の部品を配置することができる。これによって、モータの厚みを薄くできる。
【0022】
また、上記ブラシレスDCモータにおいて、前記ロータはその一端側が軸によって支持された片持ち構造であるようにしてもよい
【0023】
このような構成によると、軸が一方のみに取り付けられた片持ち構造となっているので、ロータを支えるベアリング部をモータの一方側に設けるだけでよくなり、モータの厚みを薄くできる。
【0026】
また、本発明の請求項8では、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のブラシレスDCモータにおいて、前記磁石部の位置と着磁方向によりロータ位置を検出してロータ位置信号を出力する少なくとも1個のロータ位置検出手段を、前記ロータ位置信号の波形と前記ブラシレスDCモータが回転したときに発生する誘起電圧の波形の位相が一致する位置に設けている。
【0027】
このような構成によると、ロータ位置検出手段をロータ位置信号の波形と誘起電圧の波形の位相が一致するように配置すればよいので、ロータ位置検出手段の位置が明確になる。
【0028】
また、本発明の請求項9では、パルセータと脱水槽を回転駆動するブラシレスDCモータと、前記ブラシレスDCモータの回転数を可変制御するモータ駆動部とを備えた洗濯機において、前記ブラシレスDCモータは請求項8に記載のブラシレスDCモータであるようにしている。
【0029】
このような構成によると、請求項8に記載の小型で大きなトルクが得られるブラシレスモータを用いているので、洗濯機は騒音や振動が小さくなる。また、可変速運転にも対応できる。
【0030】
また、本発明の請求項10では、請求項9に記載の洗濯器において、前記モータ駆動部は前記ロータ位置信号の波形と一致する波形の電圧を前記ブラシレスDCモータに印加している。
【0031】
このような構成によると、モータ駆動部はロータ位置信号の波形と一致する波形の電圧を供給することによって磁石トルクを最も効率良く利用してブラシレスDCモータを駆動することができる。
【0032】
また、本発明の請求項11では、請求項9に記載の洗濯機において、前記モータ駆動部は前記ロータ位置信号の波形よりも進んだ位相の波形の電圧を前記ブラシレスDCモータに印加している。
【0033】
このような構成によると、ロータ位置検出手段で検出される信号より進んだ位相で出力電圧波形を出力するので、高速回転時に巻線に生ずる誘起電圧の影響が大きくならないところでリラクタンストルクを効率良く利用でき、モータの高速回転を容易にする。
【0034】
また、本発明の請求項12では、請求項9に記載の洗濯機において、前記モータ駆動部は前記ブラシレスDCモータの起動時には複数の前記ロータ位置検出手段で得られる複数の前記ロータ位置信号に基づいて前記ブラシレスDCモータを起動し、起動後には前記ロータ位置検出手段の1個のみで得られる前記ロータ位置信号に基づいて前記ブラシレスDCモータを駆動している。
【0035】
このような構成によると、ブラシレスDCモータが停止していても複数のロータ位置検出手段によって得られる複数のロータ位置信号からロータの絶対位置を検出することができるので、モータ駆動部はモータの起動が可能である。そして、起動後はロータ位置検出手段の1個のみを利用してロータ位置を検出することによってロータ位置検出手段の取り付け位置のばらつきによるロータ位置信号のばらつきが問題となることなくモータの駆動ができる。
【0036】
また、本発明の請求項13では、請求項9に記載の洗濯機において、前記ロータ位置信号の波形と前記誘起電圧の波形とのずれを補正する補正値を記憶する記憶装置を備えている。
【0037】
このような構成によると、ロータ位置信号と誘起電圧波形との位相に実際にずれが生じることがあるが、このずれを補正する補正値を記憶装置に記憶しているので、ブラシレスDCモータはこの補正値によってロータの位置を正確に把握することができる。
【0038】
また、本発明の請求項14では、請求項9に記載の洗濯機において、前記誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段を備え、前記モータ駆動部は前記ロータ位置信号の波形と前記誘起電圧の波形との位相のずれをリアルタイムで補正して前記ブラシレスDCモータを駆動している。
【0039】
このような構成によると、洗濯機は誘起電圧波形検出手段でロータ位置信号と誘起電圧波形信号のずれをリアルタイムで補正できるので、正確なロータ位置の検出ができる。
【0040】
また、本発明の請求項15では、請求項9に記載の洗濯機において、前記誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段を備え、前記モータ駆動部は前記ブラシレスDCモータの起動時には前記ロータ位置信号に基づいて前記ブラシレスDCモータを駆動し、起動後には前記誘起電圧に基づいて前記ブラシレスDCモータを駆動している。
【0041】
このような構成によると、モータが停止位置でも複数のロータ位置検出手段ではロータの内の複数個の磁石のN/S極からロータの絶対位置を検出できる。そして、このようにして検出された回転位置からモータを起動することができる。そして、起動後はモータの回転によって生じる誘起電圧でモータの位置を正確に検出できるので、誘起電圧に基づく駆動に切り替える。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、図1を用いて、洗濯機の概略構成について説明する。同図において、1は洗濯機本体、2は洗濯物を洗濯、脱水する洗濯槽を兼ねた脱水槽であり、この脱水槽は水槽3の内側に設けられている。水槽3は、サスペンション4で洗濯機本体1に弾性吊持されている。パルセータ5は脱水槽2の底部から回転軸によって一定の距離が開けられて配置されている。このパルセータ5と脱水槽2の回転駆動を切り替える手段として、クラッチ機構部6が設けられている。このクラッチ機構部6にブラシレスDCモータ7が直結されている。この場合、モータの駆動方式はダイレクトドライブ方式である。
【0043】
モータ7を駆動するモータ駆動部は、後述するように6個のスイッチング素子を3相全波ブリッジ構成にしたインバータ部8と、マイクロコンピュータ等で構成される制御部9から構成されている。制御部9では、洗い・すすぎ・脱水等の各行程に応じて、クラッチ機構部6を切り替える(ただし、その切り替え系統は図示省略している。)とともにパルセータ5及び脱水槽2の回転数を可変させている。また、モータ7の駆動制御に必要なロータの位置検出として、ホールIC等のロータの磁石部の位置と着磁の方向によりロータ位置を検出するロータ位置検出手段10が設けられている。11は後述の第10の実施形態で使用される記憶装置である。
【0044】
次に、図2を用いて、モータ駆動部の内部構成を詳細に説明する。商用電源20から与えられる交流は、整流部21によって直流に変換される。整流部21で整流された直流は、平滑コンデンサ22で平滑され、完全な直流に変換される。この直流がインバータ部8で3相交流に変換され、ブラシレスDCモータ7に印加される。
【0045】
このインバータ部8は、3相に対応した3対のアームにスイッチング素子として6個のNPN型のトランジスタQ1〜Q6が接続されている。そして、6個の各スイッチング素子には、それぞれフリーホイールダイオードD1〜D6が並列に接続され、上アームと下アームの3つの接続点a、b、cが、ブラシレスDCモータ7の3相の電機子巻線(U相、V相、W相)に接続されている。
【0046】
また、6個のスイッチング素子は、それぞれドライブ回路23で駆動される。この駆動信号は、ブラシレスDCモータ7のロータ位置を検出する3個のホール素子等のロータ位置検出手段10a、10b、10cの信号をロータ位置検出回路24を通して得られる、ロータ位置に応じたドライブ信号として制御部9で作成される。
【0047】
次に、本発明のブラシレスDCモータ7の構造について説明する。本発明では、従来の磁石トルク以外にリラクタンストルクも利用できるようにしたことが特徴である。従って、磁石トルクとリラクタンストルクについて先に説明する。図3(a)は磁石トルクのみで回転するブラシレスDCモータの構造である。図3(a)に示すように、ステータ41の歯部80に巻回した巻線(図示せず)に流す電流の向きにより、ステータ41の歯部80の先端がN極又はS極になり、ロータ43の外周面に現れる磁石のS極、N極とそれぞれ引き合うように磁石力F1が生じ、磁石力F1がロータ43を回転させる磁石トルクになる。一方、図3(c)はリラクタンストルクのみで回転するモータの構造である。ステータ41の歯部80に巻回した巻線を励磁した時にステータ歯部80が電磁石になり、磁性材料でできたロータ43の突極部95と引き合うリラクタンス力F3が生じ、リラクタンス力F3がロータ43を回転させるリラクタンストルクになる。
【0048】
図3(b)は磁石トルクとリラクタンストルクの両者を得るための本発明の特徴を示すブラシレスDCモータの構造である。図3(b)に示すように、ロータ43の内部に磁石部91と磁性材料部90を交互に配置している。ステータ41の巻線に流す電流の向きにより、ステータ41の歯部80でN極又はS極になり、ロータ43の磁石部91と磁性材料部90の両者によって磁石力とリラクタンス力を合成した力F2が生じ、力F2がロータ43を回転させるトルクになる。このように本発明のブラシレスDCモータは磁石トルクとリラクタンストルクの両方を利用できるので従来のブラシレスDCモータよりもトルクを大きくすることができる。
【0049】
<第1の実施形態>
図4に本発明の第1の実施形態の磁石トルクとリラクタンストルクによってロータを回転させるブラシレスDCモータ7の構造を示す。ステータ41の歯部80には各々巻線42が施される。巻線42の結線・巻方向は、モータ7の相数と極数により異なる。尚、図4では1つの歯部80に巻回した巻線42のみを示し、他の歯部80に巻回された巻線は図示省略している。ロータ43は磁石トルクとリラクタンストルクを利用するために、ロータ外周面に磁石部44とケイ素鋼板等の磁性材料部45が交互に並ぶように構成されている。このように磁石部44と磁性材料部45が交互に放射状となるように配置されているので、前述のように磁石トルクにリラクタンストルクが得られ、従来のブラシレスDCモータ(図13)よりもモータトルクが大きくなる。そのため、モータ7が小型で軽量となる。
【0050】
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図5は第2の実施形態のブラシレスDCモータ7(図1参照)のロータの構造図であり、(イ)は平断面図、(ロ)は縦断面図である。円盤状の保持板46bの上に磁石部44と磁性材料部45がその保持板46bの外周に沿って交互に並べられ、ネジ、接着剤等で固定される。このままでは、磁石部44と磁性材料部45がバラバラになってしまうので、これらをロータ上面で保持する保持リング46aを設ける。保持リング46aは磁石部44と磁性材料部45をネジ、接着剤等で固定する。このとき、保持リング46aの材質は、ロータの磁場を乱さないように非磁性材料にする。なお、47はロータ軸であり、保持板46bの中心軸上に固定されて一体となっている。
【0051】
これにより、ロータ内部に空隙110を設けることができ、この空隙110にクラッチ機構部6(図1参照)等を配置することができる。そのため、モータ7の厚みを薄くすることができる。このようにロータ内部に空隙110を設けてもトルクを出せるのは、磁石部44と磁性材料部45を交互に配置して磁石トルクとリラクタンストルクを利用できるようにし、この両方のトルク発生原理によりロータの内側部にまではステータ巻線からの磁束の通過を必要としないためである。
【0052】
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第1の実施形態のブラシレスDCモータ(図4参照)では、ロータ43の外周面に磁石部44と磁性材料部45が交互に露出していたが、図6に示すように磁石部44が磁性材料部43の外周面から後退した位置にあってもよい。ただし、磁石部44での磁性材料部45の厚みdは0.5mmから数mm程度にする必要がある。
【0053】
このような構造のロータ43は例えば円柱形の磁性材料部43の外周面から内側へ後退した位置に複数の穴を開け、その穴に磁石を埋め込むことによって製造される。このように磁石部44をロータ43の磁性材料部45に埋め込んだ構造となっているので、磁石部44の保持が容易となり、ロータ43の回転時にも遠心力によって磁石部44が飛散しないようになっている。また、磁石部44を正確な位置に固定できるようになるのでトルクリプルの発生を防止でき、騒音や振動が低減される。また、ロータ43の外周面が磁性材料部45で覆われているので外周面の真円度も向上する。これにより、ロータ43の回転時に生じる風損が低減されるので回転速度やトルクも向上する。
【0054】
<第4の実施形態>
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。上記第1の実施形態(図4)では磁石部44は厚み方向に平行となる形状であるが、モータ7のコギングトルクを低減するために、第4の実施形態では図7(ロ)に示すように、厚み方向Tに対して所定の角度傾いた形の磁石部44が設けられている。これにより、ロータ43は磁石部44と磁性材料部45が厚み方向Tと同じ軸47の方向にねじれたスキュー構造となるので、磁石トルクとリラクタンストルクの働くタイミングが分散される。これにより、モータ7ではトルクリプルが減り、振動も抑制される。尚、図7(イ)は第4の実施形態のロータ43の平断面図である。
【0055】
<第5の実施形態>
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図8は第5の実施形態のブラシレスDCモータ7のロータ構造図である。磁石部44と磁性材料部45は円盤状の保持板46の上に磁石部44と磁性材料部45がその保持板46の外周に沿って交互に配置され、ロータ43の内部に空隙が設けられている。そして、ロータ底面の保持板46を軸47に固定する。これにより、ロータ43は軸47によって一端側のみに支持された片持ち構造となっている。尚、ロータ下部には軸47との結合を図るベアリング部を廃止することができ、ベアリング部48をロータ43とは離れた位置に設けるとともに、このベアリング部48によって軸47を支持させるだけでよい。そのため、ロータ下部にロータ43を支えるための部品のスペースが不要となり、モータ全体の厚みを薄くすることができる。
【0056】
また、ロータ43内部にクラッチ機構部6(図1参照)等を配置することによって、更にモータ全体の厚みを薄くすることができる。モータ7の厚みが薄くなれば、洗濯機の脱水槽2(図1参照)の下面を下げることができ、洗濯機本体の高さを上げなくても脱水槽2を大型化できる。これにより、ユーザが洗濯物を取り出しやすくして大容量化を図れるようになる。
【0057】
<第6の実施形態>
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。図9は第6の実施形態のブラシレスDCモータのロータ構造図である。上記第1の実施形態(図4)では特にステータ巻線については説明しなかったが、第6の実施形態ではステータ41の複数の歯部80において、隣合う2つの歯部80には同一相(a相、b相、c相)の巻線が互いに巻き方向が異なる(逆になる)ように巻かれている。これにより、磁石トルクとリラクタンストルクが同時に働かず位相がずれて働くため、トルクのピークが分散されトルクリプルが低減される。
【0058】
<第7の実施形態>
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。ブラシレスDCモータ7(図1参照)は通常動作するためには、一般にロータの磁石位置を正確に検出する必要がある。従来のブラシレスDCモータであれば、通常、磁石トルクが最大になるような位置を検出できるように、ホールIC等のロータ位置検出手段10(図1参照)を取り付けるが、本発明のブラシレスDCモータのように磁石トルクとリラクタンストルクを利用できるモータの場合、磁石と磁石の間に磁性材料部があるために磁石トルクの最大位置だけではロータ位置検出手段の位置を決定できない。このため、実際にロータを回転させた時に発生する誘起電圧波形を基準にして、検出位置を決定する。
【0059】
図10を用いて3相のブラシレスDCモータ7の場合でのロータ位置検出手段10の取り付け位置を説明する。まず、ホールIC等のロータ位置検出手段10から出力されるロータ位置信号は、Ha、Hb、Hcのように3相の120度ずつずれた信号となるように、各ロータ位置検出手段10の取り付け位置が決定される。
【0060】
また、ロータの磁石が回転することによりステータの巻線に発生する誘起電圧も3相であるため、Va、Vb、Vcのように120度ずつずれた正弦波形となる。このとき、Haの立ち上がりエッジ50の位置が、Vaの正方向のゼロクロス点51と一致するようにa相のロータ位置検出手段10の位置が決定される。同様に、b相、c相のロータ位置検出手段の位置も立ち上がりエッジの位置52、54が、それぞれVb、Vcの正方向のゼロクロス点53、55と一致するようにb相、c相のロータ位置検出手段10の位置が決定される。
【0061】
また、ロータの回転方向が逆方向である場合でも、立ち下がりエッジに負方向のゼロクロス点と一致するようにロータ位置検出手段10の位置が決定される。このようにロータ位置検出手段10の位置が明確であるので、モータ7を制御するロータの位置検出が正確となる。また、ロータ位置検出手段10より得られるロータ位置信号Ha、Hb、Hcはそれぞれ誘起電圧Va、Vb、Vcと位相が一致しているので、信号Ha、Hb、Hcに基づいて磁石トルクとリラクタンストルクを有効に引き出す制御が容易になる。
【0062】
<第8の実施形態>
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。洗濯機は洗い・すすぎ行程と、脱水行程とでは、モータ7(図1参照)の負荷特性が異なる。洗い・すすぎ時の負荷特性は通常、回転数が低く、負荷が大きいといった特徴がある。一方、脱水時の負荷特性は回転数が高く、負荷が小さいといった特徴がある。例えば、ダイレクトドライブ方式の場合、クラッチ切り替えにより、洗い・すすぎ時にはパルセータ5(図1参照)にモータ7が直結されて、回転数にして数10〜200rpm程度で負荷トルクも200〜300kgfcm程度になっている。一方、脱水時には脱水槽2(図1参照)にモータ7が直結されて、回転数は最高数100rpm程度になる。このときの負荷トルクは、大体30kgfcm程度である。
【0063】
このように洗い・すすぎ時には低速で大トルクが必要であるので、洗濯機は低速で大トルクを出しやすい磁石トルクを主として利用する。磁石トルクを有効に利用するには、図11に示すように、ロータ位置信号Haに同期した印加電圧INVaをブラシレスDCモータ7に供給すればよい。したがって、起動時にはロータ位置信号Haに一致したタイミングで制御し、回転数が上がってきたら少しリラクタンストルクを利用するようにタイミングをずらせる。
【0064】
一方、脱水時には高速回転する必要がある。ブラシレスDCモータ7は高速回転時にモータ7の発電作用により逆起電圧が発生し、誘起電圧が大きくなるので、インバータ部8からの印加電圧がブラシレスDCモータ7に入らなくなってしまう。そのため、高速回転の制御が困難である。
【0065】
そこで、ブラシレスDCモータ7は磁石トルクだけでなくリラクタンストルクも利用できるようになっているので、高速回転時には逆起電圧が発生する磁石トルクを利用せず、逆起電圧が発生しないリラクタンストルクを最大限に利用して高速回転を容易にする。このリラクタンストルクを利用する割合を大きくするに図12に示すように、ロータ位置信号Haから得られる通電タイミングより進んだ位相で印加電圧INVaを出力する進角(弱め界磁)制御を行う。これにより、誘起電圧波形Vaが小さくなる。つまり逆起電圧が小さくなるので、高速回転が容易となる。
【0066】
<第9の実施形態>
次に、本発明の第9の実施形態について説明する。上記実施形態8では複数個のホールIC等のロータ位置検出手段10(図1参照)によるロータ位置検出手段10によりモータ7(図1参照)の制御を行っていたが、複数個のロータ位置検出手段10の取り付け位置にばらつき等があると、図10に示すような各相のロータ位置信号Ha、Hb、Hcは正確に120度ずつ位相のずれた信号としては得られなくなり、ロータ位置検出が不正確になり最適な制御が困難になる。そこで、モータ起動後は、複数個のロータ位置検出手段10から1つのみ(例えばHaのみ)を利用してロータ位置検出を行うと、ロータ位置検出手段10の取り付け位置のばらつきによる影響がなくなり、ロータの位置を正確に検出できるようになる。
【0067】
また、ホールIC等のロータ位置検出手段10の取り付け位置を調整するときに、起動後に利用するロータ位置検出手段10の取り付け位置を最優先に調整を行う。特に複数個のロータ位置検出手段が1枚の基板上に設けられた場合には有効である。
【0068】
<第10の実施形態>
次に、本発明の第10の実施形態について説明する。ブラシレスDCモータ7(図1参照)を組み立てるときに、上記第7の実施形態で説明したようにしてロータ位置検出手段10を取り付けるが、取り付けた後にロータ位置検出手段10からのロータ位置信号と、モータ7の誘起電圧を測定してそれらが一致していなかった場合、そのままではロータの位置検出が不正確となるので、ロータ位置信号から補正を行うための補正量をEPROM(電気的書き換え可能ROM)またはフラッシュメモリ等の記憶装置11(図1参照)に書き込むようにする。例えば、時計回りにロータをある回転数で定速運転させ、そのときのロータ位置信号の立ち上がりエッジと誘起電圧のゼロクロス点とがずれている時間を測定し、その時間を補正値として記憶装置11に書き込んでおく。
【0069】
これにより、洗濯機は記憶装置11から補正値を取り出して、ロータ位置検出手段10からのロータ位置信号に補正を行うことで、ロータ位置の検出を正確に行うことができる。このように、ロータ位置検出手段10の配置位置が少々ずれていたとしても補正量を記憶装置11に記憶しておくことにより、洗濯機は運転時にロータ位置信号に補正値で補正しながらロータ位置の検出して正確にロータ位置検出ができるようになる。そのため、モータ生産時にロータ位置検出手段10の取り付け位置の調整を行わなくてもよくなるので生産性がよくなる。
【0070】
<第11の実施形態>
次に、本発明の第11の実施形態について説明する。ホールIC等を利用したロータ位置検出手段10(図1参照)では、モータ7(図1参照)が停止状態でも、ロータ内の複数の磁石のN/S極とそれを検出する複数個のロータ位置検出手段からのロータ位置信号の組み合わせにより、複数個の信号パターンが得られ、ロータの絶対位置が検出できる。しかし、複数個のロータ位置検出手段の取り付け位置にばらつきがあると、正確なロータ位置検出ができず正確に検出するには取り付け位置の調整が必要である。
【0071】
本実施形態ではステータ巻線に誘起電圧を検出するセンシング巻線(誘起電圧検出手段)を巻いておく。これにより、センシング巻線ではモータ7の停止時には信号が得られないが、ロータが回転し始めると、ロータ内の磁石の回転による磁界変化によってステータ巻線に巻かれたセンシング巻線に誘起電圧が発生する。この誘起電圧を検出することによってはリアルタイムでロータの回転状態を検出することができる。センシング巻線はステータ巻線に巻かれているために調整を必要とすることなく正確にロータの位置を検出することができる。
【0072】
このように起動時には、停止状態でもロータ位置が検出できるホール素子等を用いたロータ位置検出手段を利用して、ロータ位置信号に基づいてロータ位置に応じてトルクが最大に出せるように最適な通電パターンをインバータ部8(図1参照)から出力してモータ7を起動する。起動後は、ある回転数例えば100rpm程度で、センシング巻線で検出された誘起電圧に基づいて通電パターンを決定する。
【0073】
これにより、洗濯物の容量やバランス状態に関係なく、起動時は最大トルクが出力できるようになる。これにより、起動ミスがなくなり、起動後は正確な位置信号を検出できるため、高効率運転ができるようになり、振動・騒音も低減できるようになる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1又は請求項2によれば、ロータの磁石で生じる磁石トルクに加え、磁性材料部で生じるリラクタンストルクが生じるので、モータのトルクが向上している。そのため、同一トルクを得るのであれば従来のブラシレスDCモータに比べてロータ形状を小さくできるので軽量になりコストダウンになる。また、磁石をロータの全面に使用しなくてもよいので磁石材料費が低減できる。また、隣合う2つの歯部に同一相の巻線が巻き方向が異なるように巻かれているので、この同一相の2つの歯部から作用するトルクが分散される。これにより、トルクリプルを低減でき、騒音、振動を抑制することができる。
【0075】
また、本発明の請求項によれば、磁石部と磁性材料部ががそれぞれ独立したピースで構成されている場合でも非磁性材料による部材で固定されるので飛散することがない。また、部材は非磁性材料であるのでステータ巻線からの磁束を邪魔しないため効率をアップすることができる。
【0076】
また、本発明の請求項によれば、ロータは磁性材料部に埋め込まれているので、ロータの高速回転時に遠心力による磁石の飛散防止を図るとともに、磁石位置を正確に固定できるようになる。
【0077】
また、本発明の請求項によれば、ロータがスキュー構造となっているのでトルクのピークが分散する。これにより、トルクリプルを低減し、騒音、振動を抑制することができる。
【0078】
また、本発明の請求項によれば、ロータ内部を空隙化することで、内部にクラッチ機構部等の他の部品を内蔵することができる。そのため、モータを小さくすることができる。
【0079】
また、本発明の請求項によれば、ロータが片持ち構造となっているので、ロータの軸を支えるベアリングがモータの一方側で不要となる。そのため、モータ全体の厚みを薄くできる。
【0081】
また、本発明の請求項8によれば、ロータ位置検出手段の取り付け位置をロータ位置信号の波形と誘起電圧の波形の位相が一致するようにしているので、取り付け位置が明確になる。また、位相が一致しているので、ロータ位置信号に基づくロータの駆動制御が容易になる。
【0082】
また、本発明の請求項9によれば、洗濯機は磁石トルクとリラクタンストルクを利用したブラシレスDCモータを用いているので、騒音や振動の小さい洗濯機となる。
【0083】
また、本発明の請求項10によれば、ロータ位置信号は誘起電圧と位相が一致するので、ロータ位置信号と一致する波形の電圧をブラシレスDCモータに印加することによって、磁石トルクを主として利用してモータを駆動する。そのため、特に低速、大負荷運転において起動ミスを低減できる。
【0084】
また、本発明の請求項11によれば、高速運転時には誘起電圧が大きくなり、磁石トルクの有効利用が困難になるが、ロータ位置信号の波形よりも位相の進んだ波形の電圧をブラシレスDCモータに印加することによってリラクタンストルクを有効に利用できるので、高速運転が容易となる。そのため、騒音・振動を低減できる。
【0085】
また、本発明の請求項12によれば、モータが停止していても複数のロータ位置検出手段から得られるロータ位置信号からロータ位置を検出できるのでモータの起動が可能である。そして、起動後はロータ位置検出手段の1個だけを利用することによって検出素子間のばらつきによる影響をなくし、モータの制御性能を向上させる。これにより、高効率運転が可能となり、騒音・振動も低減できる。
【0086】
また、本発明の請求項13によれば、記憶装置にロータ位置信号と誘起電圧との位相ずれを補正する補正値を記憶できるので、モータの生産時において検出素子を取り付けた後にずれ量を測定し、記憶装置に補正量を書き込むことで、洗濯機はロータ位置の正確な検出が可能である。そのため、生産時の検出素子の取り付け精度が粗くてもよくなるので生産性が向上するとともに、取り付け位置のばらつきを1台1台個別に管理するのでモータの制御性能が向上する。
【0087】
また、本発明の請求項14によれば、ロータ位置の検出をホールIC等ロータ位置検出手段で検出する場合と、誘起電圧を検出する場合の2通りを利用することで、ロータ位置が正確に検出することができるため、制御性能が向上し、モータ生産時の補正を行わなくてもモータ制御が確実に行え、生産性も良くなる。
【0088】
また、本発明の請求項15によれば、ロータ位置の検出をホールIC等ロータ位置検出手段で検出する場合と、誘起電圧を検出する場合の2通りあり、起動時には停止時でも位置信号が検出できるロータ位置検出手段を利用して起動特性を良くして、洗濯物の容量やバランス状態に関係なく、最大トルクが出力でき、起動ミスがなくなる。また、起動後は、誘起電圧検出手段によって随時正確な位置を検出ができるため、高効率運転ができるようになり、振動、騒音も低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の洗濯機の概略構成図。
【図2】その洗濯機のモータ駆動部の内部構成示す回路図。
【図3】その洗濯機のブラシレスDCモータの磁石トルクとリラクタンストルクの原理図。
【図4】その第1の実施形態のブラシレスDCモータのロータの構造図。
【図5】本発明の第2の実施形態のブラシレスDCモータのロータの構造図。
【図6】本発明の第3の実施形態のブラシレスDCモータのロータの構造図。
【図7】本発明の第4の実施形態のブラシレスDCモータのロータの構造図。
【図8】本発明の第5の実施形態のブラシレスDCモータのロータの構造図。
【図9】本発明の第6の実施形態のブラシレスDCモータのロータの構造図。
【図10】本発明の第7の実施形態のブラシレスDCモータのロータ位置信号と誘起電圧波形の関係を示す図。
【図11】本発明の第8の実施形態の洗濯機の洗い・すすぎ行程時のロータ位置信号と誘起電圧波形とインバータ出力波形の関係を示す図。
【図12】その第8の実施形態の脱水行程時のロータ位置信号と誘起電圧波形とインバータ出力波形の関係を示す図。
【図13】従来のブラシレスDCモータのロータの構造図。
【符号の説明】
1 洗濯機本体
2 脱水槽
3 水槽
4 サスペンション
5 パルセータ
6 クラッチ機構部
7 モータ
8 インバータ部
9 制御部
10 ホールIC(ロータ位置検出手段)
10a、10b、10c 検出素子
11 記憶装置
24 ロータ位置検出回路
41 ステータ
42 巻線
43 ロータ
44 磁石部
45 磁性材料部
46 保持板
47 軸
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless DC (direct current) motor and a washing machine equipped with the motor.
[0002]
[Prior art]
A conventional general washing machine uses a single-phase induction motor as a motor, and the single-phase induction motor rotates a pulsator and a dehydration tub at a rotation speed determined by a commercial power frequency. In order to adjust to the desired number of revolutions and torque, reduction gears, pulleys and belts are used, and when the pulsator is operated at a low speed during the washing and rinsing steps, and when the dehydration tank is operated at a high speed during the dehydration step. Regarding the switching of the number of rotations, two types of rotations are created by switching using a clutch.
[0003]
In addition, an ON / OFF method, a phase control method, and the like have been proposed as methods for varying the number of revolutions. However, there are drawbacks such as a large noise and vibration and a narrow variable width. A washing machine of an inverter control type using a phase motor has been proposed.
[0004]
In this inverter control system, a three-phase motor (induction motor or brushless DC motor) is used instead of the conventionally used single-phase induction motor, and the motor drive unit by the inverter device has a phase shift of 120 degrees for the motor. It is necessary to apply an alternating current. The inverter device has a three-phase full-wave bridge configuration using six switching elements such as a power transistor and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and is connected to each phase (U-phase, V-phase, W-phase) of the three-phase motor. Have been.
[0005]
Above all, at present, brushless DC motors are generally used more often. This is because the brushless DC motor has higher efficiency than conventional single-phase induction motors and three-phase induction motors, and is advantageous in terms of energy saving and miniaturization.
[0006]
This brushless DC motor generally includes a three-phase armature winding, a rotor formed of a permanent magnet, and a rotor position detecting means such as a Hall element for detecting the rotational position of the rotor. FIG. 13 shows the structure of the rotor of the brushless DC motor. 41 is a stator. 43 is a rotor. Reference numeral 44 denotes a magnet unit provided on the outer peripheral portion of the rotor 43.
[0007]
Unlike an induction motor, in a brushless DC motor, a three-phase alternating current is generated based on a rotor position signal synchronized with the rotor position detected by the rotor position detection means, and the inverter device converts this into a three-phase armature winding. The brushless DC motor is supplied to rotate the brushless DC motor.
[0008]
Recently, a direct drive system in which a pulsator and a dewatering tub are directly driven by a brushless motor instead of the conventional pulley and belt system has been proposed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
When a brushless DC motor is applied to a direct drive system, a larger torque is required as compared with a conventional belt system using a pulley, a belt, or the like. In other words, in the conventional belt system, the driving force of the motor is transmitted to the pulsator and dehydration tub at a reduced speed using pulleys and belts. Therefore, the motor torque can be reduced. On the other hand, in the case of the direct drive system, the torque of the motor is directly converted and acts on the pulsator or the dewatering tub without being converted. For example, when the reduction ratio is about twice as high with a pulley and about eight times as low with a gear via a belt, to achieve this by the direct drive method, the torque of the motor is about 15 times that of the conventional method. Will be needed.
[0010]
In the structure of the conventional brushless DC motor rotor as shown in FIG. 13, since the motor capacity is increased in order to increase the torque, the magnet must be used on the entire surface of the rotor, and the shape of the magnet becomes large. , Cost was up. Also, the shape of the motor has become large, and the weight of the washing machine body has also been heavy.
[0011]
An object of the present invention is to provide a brushless DC motor capable of obtaining a large torque with a small size, and a washing machine which achieves low noise and low vibration by using such a brushless DC motor. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problems,In the lightIs a brushless DC motor composed of a rotor and a stator, wherein the rotor has magnet parts and magnetic material parts arranged alternately in a radial pattern.The stator has a plurality of teeth, and windings of the same phase are wound around two adjacent teeth so that the winding directions are opposite to each other..Further, in another configuration of the present invention, in a brushless DC motor including a rotor and a stator having a plurality of teeth, in the rotor, the magnets and the magnetic material are alternately arranged in a radial pattern, In the stator, the windings of the same phase are wound around two adjacent teeth so that the winding directions are opposite to each other, so that the phases in which the magnet torque and the reluctance torque work are shifted.
[0013]
According to such a configuration, the brushless DC motor is arranged so that the magnet portion and the magnetic material portion are alternately radially arranged, so that the reluctance generated in the magnetic material portion is added to the magnet torque generated by the magnet provided on the rotor. Torque (electromagnetic force that works to reduce magnetic resistance) can be used. Therefore, the motor torque can be increased with the same rotor shape.In addition, since the windings of the same phase are wound around the two adjacent teeth so that the winding directions are different, the torque acting from the two teeth of the same phase is dispersed.
[0014]
Also,the aboveIn the brushless DC motor, the magnet portion and the magnetic material portion are fixed by a nonmagnetic material.May be.
[0015]
According to such a configuration, since the magnet portion and the magnetic material portion are fixed by the nonmagnetic material member, the scattering of the magnet portion and the magnetic material portion is prevented. Further, since this member is a non-magnetic material, it does not disturb the magnetic flux from the stator winding.
[0016]
Also,the aboveIn a brushless DC motor, the magnet part is embedded in the magnetic material part.May be.
[0017]
According to such a configuration, since the magnet portion is embedded in the magnetic material portion, it is easy for the rotor to hold the magnet portion, and scattering of the magnet portion due to centrifugal force during rotation of the rotor is prevented. .
[0018]
Also,the aboveIn the brushless DC motor, the magnet portion and the magnetic material portion have a skew structure twisted in the axial direction of the rotor.May be.
[0019]
According to such a configuration, since the rotor has a skew structure in which the rotor is twisted in the axial direction, the timing at which the magnet torque and the reluctance torque act are dispersed. This reduces torque ripple and suppresses vibration.
[0020]
Also,the aboveIn the brushless DC motor, the rotor is formed by disposing the magnet portion and the magnetic material portion on a disk-shaped holding plate along an outer periphery on the holding plate.May be.
[0021]
According to such a configuration, since a gap is provided inside the rotor, when a brushless DC motor is used in a washing machine or the like, components such as a clutch mechanism can be arranged in the gap. Thereby, the thickness of the motor can be reduced.
[0022]
Also,the aboveIn the brushless DC motor, the rotor has a cantilever structure in which one end is supported by a shaft.Good.
[0023]
According to such a configuration, since the shaft has a cantilever structure attached to only one side, it is only necessary to provide a bearing portion for supporting the rotor on one side of the motor, and the thickness of the motor can be reduced.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the brushless DC motor according to any one of the first to seventh aspects, the rotor position is detected based on the position and the magnetization direction of the magnet unit, and a rotor position signal is output. At least one rotor position detecting means is provided at a position where the phase of the waveform of the rotor position signal and the phase of the waveform of the induced voltage generated when the brushless DC motor rotates.
[0027]
According to such a configuration, the position of the rotor position detecting means can be clarified because the rotor position detecting means may be arranged so that the phase of the waveform of the rotor position signal and the phase of the waveform of the induced voltage match.
[0028]
According to a ninth aspect of the present invention, in a washing machine including a brushless DC motor that rotationally drives a pulsator and a dewatering tub, and a motor drive unit that variably controls the number of revolutions of the brushless DC motor, the brushless DC motor is The brushless DC motor according to claim 8 is provided.
[0029]
According to such a configuration, since the brushless motor according to the eighth aspect which can obtain a large torque is used, the noise and vibration of the washing machine are reduced. Also, it can respond to variable speed operation.
[0030]
According to a tenth aspect of the present invention, in the washing machine according to the ninth aspect, the motor driving unit applies a voltage having a waveform that matches the waveform of the rotor position signal to the brushless DC motor.
[0031]
According to such a configuration, the motor drive unit can drive the brushless DC motor by using the magnet torque most efficiently by supplying a voltage having a waveform that matches the waveform of the rotor position signal.
[0032]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the washing machine according to the ninth aspect, the motor driving unit applies a voltage having a waveform having a phase advanced from the waveform of the rotor position signal to the brushless DC motor. .
[0033]
According to such a configuration, since the output voltage waveform is output at a phase advanced from the signal detected by the rotor position detection means, the reluctance torque is efficiently used where the influence of the induced voltage generated in the winding during high-speed rotation does not increase. And facilitates high-speed rotation of the motor.
[0034]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the washing machine according to the ninth aspect, when the brushless DC motor is started, the motor driving unit is configured to perform the operation based on the plurality of rotor position signals obtained by the plurality of rotor position detection units. To start the brushless DC motor, and after the start, drives the brushless DC motor based on the rotor position signal obtained by only one of the rotor position detecting means.
[0035]
According to such a configuration, even when the brushless DC motor is stopped, the absolute position of the rotor can be detected from a plurality of rotor position signals obtained by the plurality of rotor position detecting means. Is possible. After startup, the motor can be driven by detecting the rotor position by using only one of the rotor position detecting means so that the fluctuation of the rotor position signal due to the fluctuation of the mounting position of the rotor position detecting means does not matter. .
[0036]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the washing machine according to the ninth aspect, there is provided a storage device for storing a correction value for correcting a deviation between the waveform of the rotor position signal and the waveform of the induced voltage.
[0037]
According to such a configuration, there is a case where the phase between the rotor position signal and the induced voltage waveform actually shifts. However, since the correction value for correcting the shift is stored in the storage device, the brushless DC motor uses this correction value. The position of the rotor can be accurately grasped by the correction value.
[0038]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the washing machine according to the ninth aspect, there is provided an induced voltage detecting means for detecting the induced voltage, and the motor drive unit is configured to output the waveform of the rotor position signal and the waveform of the induced voltage. The brushless DC motor is driven by correcting the phase shift of the brushless DC motor in real time.
[0039]
According to such a configuration, the washing machine can correct the difference between the rotor position signal and the induced voltage waveform signal in real time by the induced voltage waveform detection means, and thus can accurately detect the rotor position.
[0040]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the washing machine according to the ninth aspect, the washing machine according to the ninth aspect further includes an induced voltage detecting unit configured to detect the induced voltage, and the motor driving unit outputs the rotor position signal when the brushless DC motor is started. Based on the induced voltage, the brushless DC motor is driven based on the induced voltage.
[0041]
According to such a configuration, the plurality of rotor position detection means can detect the absolute position of the rotor from the N / S poles of the plurality of magnets in the rotor even when the motor is at the stop position. Then, the motor can be started from the rotational position thus detected. Then, after starting, the position of the motor can be accurately detected by the induced voltage generated by the rotation of the motor.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, a schematic configuration of a washing machine will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a washing machine main body, and 2 denotes a dehydration tub which also serves as a washing tub for washing and dehydrating laundry. This dehydration tub is provided inside a water tub 3. The water tank 3 is elastically suspended from the washing machine main body 1 by a suspension 4. The pulsator 5 is arranged at a fixed distance from the bottom of the dewatering tub 2 by a rotating shaft. A clutch mechanism 6 is provided as means for switching the rotation of the pulsator 5 and the spin tub 2. A brushless DC motor 7 is directly connected to the clutch mechanism 6. In this case, the driving method of the motor is the direct drive method.
[0043]
The motor drive unit for driving the motor 7 includes an inverter unit 8 having six switching elements in a three-phase full-wave bridge configuration, as will be described later, and a control unit 9 including a microcomputer or the like. The control unit 9 switches the clutch mechanism unit 6 according to each process such as washing, rinsing, and dehydration (however, the switching system is not shown), and also changes the rotation speed of the pulsator 5 and the dehydration tub 2. Let me. Further, a rotor position detecting means 10 for detecting the position of the rotor required for the drive control of the motor 7 is provided based on the position of the magnet portion of the rotor such as a Hall IC and the direction of magnetization. Reference numeral 11 denotes a storage device used in a tenth embodiment described later.
[0044]
Next, the internal configuration of the motor drive unit will be described in detail with reference to FIG. The AC supplied from the commercial power supply 20 is converted into DC by the rectifier 21. The DC rectified by the rectifier 21 is smoothed by the smoothing capacitor 22 and converted to a complete DC. This direct current is converted into a three-phase alternating current by the inverter unit 8 and applied to the brushless DC motor 7.
[0045]
In the inverter section 8, six NPN transistors Q1 to Q6 are connected as switching elements to three pairs of arms corresponding to three phases. Freewheeling diodes D1 to D6 are connected in parallel to the six switching elements, respectively, and three connection points a, b, and c of the upper arm and the lower arm are connected to the three-phase electric motor of the brushless DC motor 7. Child windings (U-phase, V-phase, W-phase).
[0046]
The six switching elements are each driven by the drive circuit 23. The drive signal is a drive signal corresponding to the rotor position, which is obtained by obtaining signals from rotor position detection means 10a, 10b, and 10c such as three Hall elements for detecting the rotor position of the brushless DC motor 7 through a rotor position detection circuit 24. Is created by the control unit 9.
[0047]
Next, the structure of the brushless DC motor 7 of the present invention will be described. The present invention is characterized in that reluctance torque can be used in addition to the conventional magnet torque. Therefore, the magnet torque and the reluctance torque will be described first. FIG. 3A shows the structure of a brushless DC motor that rotates only by magnet torque. As shown in FIG. 3A, the tip of the tooth portion 80 of the stator 41 becomes an N-pole or an S-pole depending on the direction of a current flowing through a winding (not shown) wound around the tooth portion 80 of the stator 41. A magnet force F1 is generated to attract the S and N poles of the magnet appearing on the outer peripheral surface of the rotor 43, and the magnet force F1 becomes a magnet torque for rotating the rotor 43. On the other hand, FIG. 3C shows the structure of a motor that rotates only with reluctance torque. When the winding wound around the tooth portion 80 of the stator 41 is excited, the stator tooth portion 80 becomes an electromagnet, and a reluctance force F3 is generated, which attracts the salient pole portion 95 of the rotor 43 made of a magnetic material. It becomes a reluctance torque for rotating 43.
[0048]
FIG. 3B is a structure of a brushless DC motor showing features of the present invention for obtaining both magnet torque and reluctance torque. As shown in FIG. 3B, magnet portions 91 and magnetic material portions 90 are alternately arranged inside the rotor 43. Depending on the direction of the current flowing through the windings of the stator 41, the teeth 80 of the stator 41 become N-poles or S-poles. F2 is generated, and the force F2 becomes a torque for rotating the rotor 43. As described above, the brushless DC motor of the present invention can use both the magnet torque and the reluctance torque, so that the torque can be increased as compared with the conventional brushless DC motor.
[0049]
<First embodiment>
FIG. 4 shows a structure of a brushless DC motor 7 according to the first embodiment of the present invention, which rotates a rotor with magnet torque and reluctance torque. The windings 42 are respectively applied to the tooth portions 80 of the stator 41. The connection / winding direction of the winding 42 differs depending on the number of phases and the number of poles of the motor 7. Note that FIG. 4 shows only the winding 42 wound around one tooth 80, and the winding wound around the other tooth 80 is not shown. The rotor 43 is configured such that magnet portions 44 and magnetic material portions 45 such as silicon steel plates are alternately arranged on the outer peripheral surface of the rotor to utilize magnet torque and reluctance torque. Since the magnet portions 44 and the magnetic material portions 45 are alternately arranged in a radial pattern as described above, reluctance torque is obtained in the magnet torque as described above. The torque increases. Therefore, the motor 7 is small and lightweight.
[0050]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIGS. 5A and 5B are structural views of the rotor of the brushless DC motor 7 of the second embodiment (see FIG. 1). FIG. 5A is a plan sectional view, and FIG. The magnet portions 44 and the magnetic material portions 45 are alternately arranged on the disk-shaped holding plate 46b along the outer periphery of the holding plate 46b, and are fixed with screws, adhesives, or the like. In this state, the magnet portion 44 and the magnetic material portion 45 are separated from each other. Therefore, a holding ring 46a for holding these on the upper surface of the rotor is provided. The holding ring 46a fixes the magnet part 44 and the magnetic material part 45 with a screw, an adhesive or the like. At this time, the material of the retaining ring 46a is a non-magnetic material so as not to disturb the magnetic field of the rotor. Reference numeral 47 denotes a rotor shaft, which is fixed on the central axis of the holding plate 46b and integrated therewith.
[0051]
Thus, a gap 110 can be provided inside the rotor, and the clutch mechanism 6 (see FIG. 1) and the like can be disposed in the gap 110. Therefore, the thickness of the motor 7 can be reduced. As described above, the torque can be output even when the air gap 110 is provided inside the rotor because the magnet portions 44 and the magnetic material portions 45 are alternately arranged so that the magnet torque and the reluctance torque can be used. This is because it is not necessary to pass the magnetic flux from the stator winding to the inside of the rotor.
[0052]
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the brushless DC motor according to the first embodiment (see FIG. 4), the magnet portions 44 and the magnetic material portions 45 are alternately exposed on the outer peripheral surface of the rotor 43. However, as shown in FIG. It may be at a position retracted from the outer peripheral surface of the material part 43. However, the thickness d of the magnetic material part 45 in the magnet part 44 needs to be about 0.5 mm to several mm.
[0053]
The rotor 43 having such a structure is manufactured, for example, by making a plurality of holes at positions retreated inward from the outer peripheral surface of the cylindrical magnetic material portion 43 and embedding a magnet in the holes. Since the magnet portion 44 is embedded in the magnetic material portion 45 of the rotor 43 in this manner, the magnet portion 44 is easily held, and the magnet portion 44 is not scattered by centrifugal force even when the rotor 43 rotates. Has become. Further, since the magnet portion 44 can be fixed at an accurate position, occurrence of torque ripple can be prevented, and noise and vibration can be reduced. Further, since the outer peripheral surface of the rotor 43 is covered with the magnetic material portion 45, the roundness of the outer peripheral surface is also improved. Thereby, the windage generated when the rotor 43 rotates is reduced, so that the rotation speed and the torque are also improved.
[0054]
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment (FIG. 4), the magnet portion 44 has a shape parallel to the thickness direction. However, in order to reduce the cogging torque of the motor 7, the magnet portion 44 is shown in FIG. As described above, the magnet portion 44 is provided at a predetermined angle with respect to the thickness direction T. As a result, the rotor 43 has a skew structure in which the magnet portion 44 and the magnetic material portion 45 are twisted in the direction of the same axis 47 as the thickness direction T, so that the timings at which the magnet torque and the reluctance torque act are dispersed. Thereby, torque ripple is reduced in the motor 7 and vibration is also suppressed. FIG. 7A is a plan sectional view of the rotor 43 of the fourth embodiment.
[0055]
<Fifth embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a rotor structure diagram of a brushless DC motor 7 according to the fifth embodiment. The magnet portion 44 and the magnetic material portion 45 are alternately arranged on the disk-shaped holding plate 46 along the outer periphery of the holding plate 46, and a gap is provided inside the rotor 43. ing. Then, the holding plate 46 on the bottom surface of the rotor is fixed to the shaft 47. As a result, the rotor 43 has a cantilever structure supported only at one end by the shaft 47. It is to be noted that a bearing portion for coupling with the shaft 47 can be omitted at the lower portion of the rotor, and the bearing portion 48 is provided at a position away from the rotor 43, and the shaft 47 need only be supported by the bearing portion 48. . Therefore, a space for parts for supporting the rotor 43 is not required under the rotor, and the thickness of the entire motor can be reduced.
[0056]
Further, by disposing the clutch mechanism 6 (see FIG. 1) and the like inside the rotor 43, the thickness of the entire motor can be further reduced. When the thickness of the motor 7 is reduced, the lower surface of the spin tub 2 (see FIG. 1) of the washing machine can be lowered, and the spin tub 2 can be enlarged without increasing the height of the main body of the washing machine. As a result, the user can easily take out the laundry and increase the capacity.
[0057]
<Sixth embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a rotor structure diagram of a brushless DC motor according to a sixth embodiment. Although the stator winding is not particularly described in the first embodiment (FIG. 4), in the sixth embodiment, two adjacent teeth 80 of the stator 41 have the same phase. The (a-phase, b-phase, and c-phase) windings are wound so that the winding directions are different (reverse). As a result, the magnet torque and the reluctance torque do not work at the same time but work out of phase, so that the torque peaks are dispersed and the torque ripple is reduced.
[0058]
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In order for the brushless DC motor 7 (see FIG. 1) to operate normally, it is generally necessary to accurately detect the magnet position of the rotor. In the case of a conventional brushless DC motor, usually, a rotor position detecting means 10 (see FIG. 1) such as a Hall IC is attached so as to detect a position where the magnet torque is maximized. In the case of a motor that can use magnet torque and reluctance torque as described above, the position of the rotor position detecting means cannot be determined only by the maximum position of the magnet torque because there is a magnetic material portion between the magnets. For this reason, the detection position is determined based on the induced voltage waveform generated when the rotor is actually rotated.
[0059]
The mounting position of the rotor position detecting means 10 in the case of the three-phase brushless DC motor 7 will be described with reference to FIG. First, the rotor position detection means 10 such as a Hall IC is attached to each rotor position detection means 10 so that the rotor position signals are three-phase signals shifted by 120 degrees, such as Ha, Hb and Hc. The position is determined.
[0060]
In addition, since the induced voltage generated in the winding of the stator by the rotation of the magnet of the rotor is also of three phases, the sinusoidal waveform is shifted by 120 degrees like Va, Vb, and Vc. At this time, the position of the a-phase rotor position detecting means 10 is determined such that the position of the rising edge 50 of Ha coincides with the zero cross point 51 in the positive direction of Va. Similarly, the positions of the b-phase and c-phase rotor position detecting means are such that the rising edge positions 52 and 54 coincide with the positive zero-cross points 53 and 55 of Vb and Vc, respectively. The position of the position detecting means 10 is determined.
[0061]
Further, even when the rotation direction of the rotor is the reverse direction, the position of the rotor position detection means 10 is determined so that the falling edge coincides with the zero-cross point in the negative direction. Since the position of the rotor position detecting means 10 is clear as described above, the position of the rotor that controls the motor 7 is accurately detected. Further, since the rotor position signals Ha, Hb, Hc obtained from the rotor position detecting means 10 are in phase with the induced voltages Va, Vb, Vc, respectively, the magnet torque and the reluctance torque are determined based on the signals Ha, Hb, Hc. The control for effectively extracting the data becomes easy.
[0062]
<Eighth embodiment>
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In the washing machine, the load characteristics of the motor 7 (see FIG. 1) are different between the washing / rinsing step and the dehydrating step. The load characteristics at the time of washing and rinsing are usually characterized by a low rotation speed and a large load. On the other hand, the load characteristics at the time of dehydration are characterized in that the number of rotations is high and the load is small. For example, in the case of the direct drive system, the motor 7 is directly connected to the pulsator 5 (see FIG. 1) at the time of washing and rinsing by switching the clutch, so that the rotational speed is about several tens to 200 rpm and the load torque is about 200 to 300 kgfcm. ing. On the other hand, at the time of spin-drying, the motor 7 is directly connected to the spin-drying tub 2 (see FIG. 1), so that the number of rotations reaches a maximum of about 100 rpm. The load torque at this time is about 30 kgfcm.
[0063]
As described above, since large torque is required at low speed during washing and rinsing, the washing machine mainly uses magnet torque that is likely to produce large torque at low speed. In order to effectively use the magnet torque, an application voltage INVa synchronized with the rotor position signal Ha may be supplied to the brushless DC motor 7, as shown in FIG. Therefore, at the time of startup, control is performed at a timing that matches the rotor position signal Ha, and the timing is shifted so that the reluctance torque is used a little when the rotation speed increases.
[0064]
On the other hand, it is necessary to rotate at high speed during dehydration. When the brushless DC motor 7 rotates at a high speed, a back electromotive voltage is generated by the power generation action of the motor 7 and the induced voltage increases, so that the voltage applied from the inverter unit 8 does not enter the brushless DC motor 7. Therefore, it is difficult to control the high-speed rotation.
[0065]
Therefore, the brushless DC motor 7 can use not only the magnet torque but also the reluctance torque. Therefore, the magnet torque that generates the back electromotive voltage is not used at the time of high-speed rotation. To facilitate high-speed rotation. In order to increase the ratio of using the reluctance torque, as shown in FIG. 12, an advance angle (field weakening) control for outputting the applied voltage INVa at a phase advanced from the energization timing obtained from the rotor position signal Ha is performed. As a result, the induced voltage waveform Va decreases. That is, since the back electromotive voltage is reduced, high-speed rotation is facilitated.
[0066]
<Ninth embodiment>
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In the eighth embodiment, the motor 7 (see FIG. 1) is controlled by the rotor position detecting means 10 (see FIG. 1) by a plurality of rotor position detecting means 10 such as Hall ICs. If the mounting position of the means 10 varies, the rotor position signals Ha, Hb, Hc of each phase as shown in FIG. 10 cannot be obtained as signals whose phases are shifted by exactly 120 degrees. Inaccuracy makes optimal control difficult. Therefore, after starting the motor, if the rotor position is detected using only one (for example, only Ha) from the plurality of rotor position detecting means 10, the influence of the variation in the mounting position of the rotor position detecting means 10 is eliminated. The position of the rotor can be accurately detected.
[0067]
When adjusting the mounting position of the rotor position detecting means 10 such as a Hall IC, the mounting position of the rotor position detecting means 10 to be used after startup is adjusted with the highest priority. This is particularly effective when a plurality of rotor position detecting means are provided on one substrate.
[0068]
<Tenth embodiment>
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. When assembling the brushless DC motor 7 (see FIG. 1), the rotor position detecting means 10 is attached as described in the seventh embodiment. After the attachment, the rotor position signal from the rotor position detecting means 10 and If the induced voltages of the motor 7 are measured and they do not match, the position detection of the rotor will be inaccurate as it is, and the correction amount for performing the correction from the rotor position signal will be E2The data is written in a storage device 11 (see FIG. 1) such as a PROM (electrically rewritable ROM) or a flash memory. For example, the rotor is operated clockwise at a certain rotation speed at a constant speed, and the time during which the rising edge of the rotor position signal and the zero-cross point of the induced voltage deviate is measured. Write it in
[0069]
As a result, the washing machine takes out the correction value from the storage device 11 and corrects the rotor position signal from the rotor position detection means 10 so that the rotor position can be accurately detected. As described above, even if the arrangement position of the rotor position detection means 10 is slightly shifted, the correction amount is stored in the storage device 11 so that the washing machine can correct the rotor position signal while correcting the rotor position signal while operating. And the rotor position can be accurately detected. For this reason, it is not necessary to adjust the mounting position of the rotor position detecting means 10 during the production of the motor, so that the productivity is improved.
[0070]
<Eleventh embodiment>
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described. In the rotor position detecting means 10 (see FIG. 1) using a Hall IC or the like, even when the motor 7 (see FIG. 1) is stopped, the N / S poles of a plurality of magnets in the rotor and a plurality of rotors for detecting the N / S poles A plurality of signal patterns can be obtained by combining the rotor position signals from the position detecting means, and the absolute position of the rotor can be detected. However, if there are variations in the mounting positions of the plurality of rotor position detecting means, accurate rotor position detection cannot be performed, and the mounting positions must be adjusted for accurate detection.
[0071]
In the present embodiment, a sensing winding (induced voltage detecting means) for detecting an induced voltage is wound around the stator winding. As a result, no signal is obtained in the sensing winding when the motor 7 is stopped, but when the rotor starts to rotate, an induced voltage is applied to the sensing winding wound on the stator winding due to a magnetic field change due to rotation of a magnet in the rotor. appear. The rotation state of the rotor can be detected in real time by detecting the induced voltage. Since the sensing winding is wound on the stator winding, the position of the rotor can be accurately detected without requiring adjustment.
[0072]
In this way, at the time of startup, the optimum energization is performed so that the torque can be maximized according to the rotor position based on the rotor position signal using the rotor position detection means using a Hall element or the like that can detect the rotor position even in the stopped state. The pattern is output from the inverter unit 8 (see FIG. 1) and the motor 7 is started. After the startup, at a certain rotation speed, for example, about 100 rpm, the energization pattern is determined based on the induced voltage detected by the sensing winding.
[0073]
Thereby, the maximum torque can be output at the time of starting, regardless of the capacity and the balance state of the laundry. This eliminates start-up mistakes and enables accurate position signals to be detected after start-up, enabling high-efficiency operation and reducing vibration and noise.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, claim 1 of the present inventionOr Claim 2According to the method, the reluctance torque generated in the magnetic material portion is generated in addition to the magnet torque generated by the rotor magnet, so that the motor torque is improved. Therefore, if the same torque is obtained, the rotor shape can be made smaller than that of the conventional brushless DC motor, so that the weight is reduced and the cost is reduced. Further, since the magnet does not have to be used on the entire surface of the rotor, the cost of the magnet material can be reduced.In addition, since the windings of the same phase are wound around the two adjacent teeth so that the winding directions are different, the torque acting from the two teeth of the same phase is dispersed. As a result, torque ripple can be reduced, and noise and vibration can be suppressed.
[0075]
Claims of the present invention3According to this, even when the magnet portion and the magnetic material portion are formed of independent pieces, the magnet portion and the magnetic material portion are fixed by the member made of the non-magnetic material, so that they do not scatter. Further, since the member is made of a non-magnetic material, it does not disturb the magnetic flux from the stator winding, so that the efficiency can be improved.
[0076]
Claims of the present invention4According to this, since the rotor is embedded in the magnetic material portion, it is possible to prevent the magnet from scattering due to centrifugal force during high-speed rotation of the rotor and to fix the magnet position accurately.
[0077]
Claims of the present invention5According to the above, since the rotor has a skew structure, the peak of the torque is dispersed. Thereby, torque ripple can be reduced, and noise and vibration can be suppressed.
[0078]
Claims of the present invention6According to this, by vacating the inside of the rotor, other components such as a clutch mechanism can be built therein. Therefore, the size of the motor can be reduced.
[0079]
Claims of the present invention7According to this, since the rotor has a cantilever structure, a bearing for supporting the shaft of the rotor is not required on one side of the motor. Therefore, the thickness of the entire motor can be reduced.
[0081]
Further, according to the eighth aspect of the present invention, the mounting position of the rotor position detecting means is set so that the phase of the waveform of the rotor position signal and the phase of the waveform of the induced voltage match, so that the mounting position becomes clear. Further, since the phases match, drive control of the rotor based on the rotor position signal is facilitated.
[0082]
According to the ninth aspect of the present invention, since the washing machine uses the brushless DC motor using the magnet torque and the reluctance torque, the washing machine has less noise and vibration.
[0083]
According to the tenth aspect of the present invention, since the rotor position signal has the same phase as the induced voltage, the magnet torque is mainly used by applying a voltage having a waveform that matches the rotor position signal to the brushless DC motor. To drive the motor. Therefore, starting errors can be reduced particularly in low-speed, large-load operation.
[0084]
According to the eleventh aspect of the present invention, the induced voltage increases during high-speed operation, and it becomes difficult to effectively use the magnet torque. However, the voltage of the waveform having a phase advanced from the waveform of the rotor position signal is transferred to the brushless DC motor. , The reluctance torque can be effectively used, so that high-speed operation is facilitated. Therefore, noise and vibration can be reduced.
[0085]
Further, according to the twelfth aspect of the present invention, even if the motor is stopped, the rotor position can be detected from the rotor position signals obtained from the plurality of rotor position detecting means, so that the motor can be started. After startup, the use of only one of the rotor position detecting means eliminates the influence of the variation between the detecting elements, and improves the control performance of the motor. This enables high-efficiency operation and reduces noise and vibration.
[0086]
Further, according to the thirteenth aspect of the present invention, since the correction value for correcting the phase shift between the rotor position signal and the induced voltage can be stored in the storage device, the shift amount is measured after the detection element is attached during the production of the motor. By writing the correction amount into the storage device, the washing machine can accurately detect the rotor position. Therefore, the mounting accuracy of the detecting element at the time of production may be coarse, so that the productivity is improved, and the dispersion of the mounting position is individually managed one by one, so that the control performance of the motor is improved.
[0087]
Further, according to the fourteenth aspect of the present invention, the rotor position can be accurately detected by utilizing two cases, that is, the case where the rotor position is detected by a rotor position detecting means such as a Hall IC and the case where the induced voltage is detected. Since the detection can be performed, the control performance is improved, the motor control can be reliably performed without performing the correction at the time of motor production, and the productivity is also improved.
[0088]
According to the fifteenth aspect of the present invention, there are two types of the detection of the rotor position, namely, a case where the rotor position detection means such as a Hall IC detects the rotor voltage, and a case where the induced voltage is detected. By using the rotor position detecting means that can be used, the starting characteristics are improved, the maximum torque can be output regardless of the capacity and the state of balance of the laundry, and starting errors are eliminated. In addition, after starting, the accurate position can be detected at any time by the induced voltage detecting means, so that high-efficiency operation can be performed and vibration and noise can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a washing machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration of a motor drive unit of the washing machine.
FIG. 3 is a principle diagram of magnet torque and reluctance torque of the brushless DC motor of the washing machine.
FIG. 4 is a structural view of a rotor of the brushless DC motor according to the first embodiment.
FIG. 5 is a structural diagram of a rotor of a brushless DC motor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a structural diagram of a rotor of a brushless DC motor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a structural diagram of a rotor of a brushless DC motor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a structural diagram of a rotor of a brushless DC motor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a structural diagram of a rotor of a brushless DC motor according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a rotor position signal and an induced voltage waveform of a brushless DC motor according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a rotor position signal, an induced voltage waveform, and an inverter output waveform during a washing / rinsing process of a washing machine according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a rotor position signal, an induced voltage waveform, and an inverter output waveform during a spin-drying process according to the eighth embodiment.
FIG. 13 is a structural diagram of a rotor of a conventional brushless DC motor.
[Explanation of symbols]
1 washing machine body
2 Dehydration tank
3 aquarium
4 Suspension
5 Pulsator
6 Clutch mechanism
7 Motor
8 Inverter section
9 Control unit
10 Hall IC (rotor position detecting means)
10a, 10b, 10c detection element
11 Storage device
24 Rotor position detection circuit
41 Stator
42 winding
43 Rotor
44 magnet part
45 Magnetic Material Department
46 Holding plate
47 axes

Claims (15)

ロータとステータとから成るブラシレスDCモータにおいて、
前記ロータでは磁石部と磁性材料部が交互に放射状になるように配置され
前記ステータは複数の歯部を有し、隣合う2つの歯部に同一相の巻線が互いに巻き方向が逆になるように巻かれていることを特徴とするブラシレスDCモータ。
In a brushless DC motor composed of a rotor and a stator,
In the rotor, the magnet portion and the magnetic material portion are arranged so as to be alternately radial ,
A brushless DC motor, wherein the stator has a plurality of teeth, and windings of the same phase are wound around two adjacent teeth so that the winding directions are opposite to each other .
ロータと、複数の歯部を有するステータとから成るブラシレスDCモータにおいて、
前記ロータでは磁石部と磁性材料部が交互に放射状になるように配置されると共に、前記ステータでは隣合う2つの歯部に同一相の巻線が互いに巻き方向が逆になるように巻かれることにより、磁石トルクとリラクタンストルクの働く位相がずれていることを特徴とするブラシレスDCモータ。
In a brushless DC motor including a rotor and a stator having a plurality of teeth,
In the rotor, the magnet portion and the magnetic material portion are alternately arranged in a radial pattern, and in the stator, windings of the same phase are wound around two adjacent tooth portions so that the winding directions are opposite to each other. Accordingly, features and be Lube Rashiresu DC motor that the phase act of magnet torque and the reluctance torque is shifted.
前記磁石部と前記磁性材料部は非磁性材料の部材で固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータ。Brushless DC motor according to claim 1 or claim 2 wherein the magnetic material portion and the magnet portion is characterized in that it is fixed by a member of non-magnetic material. 前記磁石部は前記磁性材料部の中に埋め込まれていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータ。Brushless DC motor according to claim 1 or claim 2 wherein the magnet unit is characterized in that embedded in said magnetic material portion. 前記磁石部と前記磁性材料部は前記ロータの軸方向にねじれたスキュー構造となっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータ。 3. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the magnet portion and the magnetic material portion have a skew structure twisted in an axial direction of the rotor. 前記ロータは円盤形の保持板上に前記保持板の外周に沿って前記磁石部と前記磁性材料部が配置されて成ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータ。 3. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the rotor includes the magnet portion and the magnetic material portion arranged on a disk-shaped holding plate along an outer periphery of the holding plate. 4. 前記ロータはその一端側が軸によって支持された片持ち構造であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータ。 3. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the rotor has a cantilever structure having one end supported by a shaft. 前記磁石部の位置と着磁方向によりロータ位置を検出してロータ位置信号を出力する少なくとも1個のロータ位置検出手段を、前記ロータ位置信号の波形と前記ブラシレスDCモータが回転したときに発生する誘起電圧の波形の位相が一致する位置に設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のブラシレスDCモータ。At least one rotor position detecting means for detecting a rotor position based on the position and the magnetization direction of the magnet unit and outputting a rotor position signal is generated when the brushless DC motor rotates with the waveform of the rotor position signal. 8. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the brushless DC motor is provided at a position where the phases of the waveforms of the induced voltages match. パルセータと脱水槽を回転駆動するブラシレスDCモータと、前記ブラシレスDCモータの回転数を可変制御するモータ駆動部とを備えた洗濯機において、
前記ブラシレスDCモータは請求項8に記載のブラシレスDCモータであることを特徴とする洗濯機。
In a washing machine including a brushless DC motor that rotationally drives a pulsator and a dewatering tub, and a motor drive unit that variably controls the number of revolutions of the brushless DC motor,
A washing machine, wherein the brushless DC motor is the brushless DC motor according to claim 8.
前記モータ駆動部は前記ロータ位置信号に基づいて前記誘起電圧の波形と一致する波形の電圧を前記ブラシレスDCモータに印加することを特徴とする請求項9に記載の洗濯機。The washing machine according to claim 9, wherein the motor driver applies a voltage having a waveform that matches a waveform of the induced voltage to the brushless DC motor based on the rotor position signal. 前記モータ駆動部は前記ロータ位置信号の波形よりも進んだ位相の波形の電圧を前記ブラシレスDCモータに印加することを特徴とする請求項9に記載の洗濯機。The washing machine according to claim 9, wherein the motor driver applies a voltage having a waveform having a phase advanced from the waveform of the rotor position signal to the brushless DC motor. 前記モータ駆動部は前記ブラシレスDCモータの起動時には複数の前記ロータ位置検出手段で得られる複数の前記ロータ位置信号に基づいて前記ブラシレスDCモータを起動し、起動後には前記ロータ位置検出手段の1個のみで得られる前記ロータ位置信号に基づいて前記ブラシレスDCモータを駆動することを特徴とする請求項9に記載の洗濯機。The motor drive unit activates the brushless DC motor based on the plurality of rotor position signals obtained by the plurality of rotor position detection units when the brushless DC motor is activated, and one of the rotor position detection units after activation. The washing machine according to claim 9, wherein the brushless DC motor is driven based on the rotor position signal obtained only by the brushless DC motor. 前記ロータ位置信号の波形と前記誘起電圧の波形とのずれを補正する補正値を記憶する記憶装置を備えたことを特徴とする請求項9に記載の洗濯機。The washing machine according to claim 9, further comprising a storage device that stores a correction value for correcting a deviation between the waveform of the rotor position signal and the waveform of the induced voltage. 前記誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段を備え、前記モータ駆動部は前記ロータ位置信号の波形と前記誘起電圧の波形との位相のずれをリアルタイムで補正して前記ブラシレスDCモータを駆動する請求項9に記載の洗濯機。And a motor drive unit for driving the brushless DC motor by correcting a phase shift between a waveform of the rotor position signal and a waveform of the induced voltage in real time. 10. The washing machine according to 9. 前記誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段を備え、前記モータ駆動部は前記ブラシレスDCモータの起動時には前記ロータ位置信号に基づいて前記ブラシレスDCモータを駆動し、起動後には前記誘起電圧に基づいて前記ブラシレスDCモータを駆動することを特徴とする請求項9に記載の洗濯機。The motor drive unit drives the brushless DC motor based on the rotor position signal when the brushless DC motor starts, and based on the induced voltage after startup. The washing machine according to claim 9, which drives a brushless DC motor.
JP1517499A 1999-01-25 1999-01-25 Brushless DC motor and washing machine Expired - Fee Related JP3595973B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1517499A JP3595973B2 (en) 1999-01-25 1999-01-25 Brushless DC motor and washing machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1517499A JP3595973B2 (en) 1999-01-25 1999-01-25 Brushless DC motor and washing machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000217286A JP2000217286A (en) 2000-08-04
JP3595973B2 true JP3595973B2 (en) 2004-12-02

Family

ID=11881459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1517499A Expired - Fee Related JP3595973B2 (en) 1999-01-25 1999-01-25 Brushless DC motor and washing machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3595973B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2380575C (en) 2000-06-02 2010-09-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Brushless motor
JP5011602B2 (en) * 2000-10-19 2012-08-29 パナソニック株式会社 Power generator and electric washing machine using the same
JP3993564B2 (en) 2004-01-13 2007-10-17 三菱重工業株式会社 Series hybrid electric vehicle
JP2005224006A (en) 2004-02-05 2005-08-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ipm rotary electric machine
JP2005312216A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Nidec Shibaura Corp Brushless dc motor drive
JP4945393B2 (en) * 2007-09-25 2012-06-06 日立アプライアンス株式会社 Drive motor
KR101830373B1 (en) 2012-10-04 2018-02-20 삼성전자주식회사 Brushless motor
JP2014075901A (en) * 2012-10-04 2014-04-24 Samsung Electronics Co Ltd Brushless motor and method for manufacturing rotor used for the same
JP2014180096A (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Permanent magnet dynamo-electric machine and elevator drive hoist
JP2020089403A (en) * 2018-12-03 2020-06-11 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 Washing machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000217286A (en) 2000-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10753031B2 (en) Washing machine motor and washing machine having same
JP4113339B2 (en) Three-phase annular coil permanent magnet type rotating electrical machine
JP3456158B2 (en) Starter generator for internal combustion engine
CN101789738B (en) Device and method for controlling doubly salient permanent magnet motor
JP3595973B2 (en) Brushless DC motor and washing machine
JP2001511674A (en) Laundry processing apparatus having a drive motor disposed on a drum shaft
KR19980703722A (en) Switch-mode sine wave driver for multiphase brushless permanent magnet motors
US20090021192A1 (en) Switched Reluctance Machine And Method Of Operation Thereof
US7391174B2 (en) Brushless DC motor control apparatus and control method thereof
JP3906429B2 (en) Synchronous motor drive
CN101174804A (en) Electric start controlling equipment for synchronous motor
CN103078573A (en) Starting method of brushless DC (Direct Current) motor without Hall sensor
US9197119B2 (en) Permanent magnet motor and washing machine provided therewith
CN104631052A (en) Motor driving apparatus and laundry treatment machine including the same
US7589483B2 (en) Motor control
JP2000324873A (en) Inverter washing machine
Wale et al. A low-cost sensorless technique for load torque estimation in a hybrid stepping motor
JP2002027785A (en) Inverter and washing machine or cleaner utilizing the same
Yedamale Speed control of 3-phase induction motor using PIC18 microcontrollers
JP4531180B2 (en) Synchronous motor and method for starting synchronous motor
JP3642173B2 (en) Power generator and fully automatic washing machine
JP2897210B2 (en) Sensorless drive for brushless motor
JP2018014773A (en) Sensorless motor rotor position detection method and sensorless motor driver
JPS60194782A (en) Controller of brushless motor
JPH11239688A (en) Washing machine

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040615

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040728

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040824

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040827

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080917

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080917

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100917

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110917

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120917

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130917

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees