JP3896855B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路によりモータを駆動するモータ駆動装置および洗濯機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、洗濯機のモータをインバータ回路により駆動してモータ性能を向上させ、かつ、インバータ回路によりモータを制動運転するものが提案されている。
【0003】
従来、この種の洗濯機は、特開平11−275889号公報に示すように構成していた。すなわち、ブラシレスモータにより洗濯槽の下部の撹拌翼、あるいは脱水槽を駆動し、モータの位置検出手段によりロータ位置を検出してモータへの印加電圧と位相指令を制御することにより脱水ブレーキを制御するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の構成では、脱水ブレーキ中にロータ位置検出手段が故障した場合、ブレーキ制御不可能となり慣性により脱水槽が停止しないので不安全となる課題があった。
【0005】
本発明は上記従来課題を解決するもので、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出し、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転を検出して、モータ駆動時における安全性と信頼性を向上したモータ駆動装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、交流電源に接続した整流回路の直流電力をインバータ回路により交流電力に変換してモータを駆動し、ロータ位置検出手段によりモータのロータ位置を検出し、逆起電力検出手段によりロータの回転を検出し、制御手段によりインバータ回路を制御するよう構成し、制御手段は、モータの制動運転時に、ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは、回転停止を検知した場合、逆起電力検出手段によりモータの制動運転を制御するようにしたモータ駆動装置である。
【0007】
これにより、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出して制御することができ、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転を検出できるので、モータ駆動時における安全性と信頼性を向上することができ、制動運転時の不安全動作を防ぐことができるモータ駆動装置を提供することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記モータの逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは、回転停止を検知した場合、前記逆起電力検出手段の信号により前記モータの制動運転を制御するようにしたモータ駆動装置であり、モータの回転数をロータ位置検出手段だけではなくモータ逆起電力により検出することで、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出することができるので、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転を検出できるので、モータ駆動時における安全性と信頼性を向上することができ、制動運転時の不安全動作を防ぐことができるモータ駆動装置を提供することができる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、制御手段は、逆起電力検出手段は、モータ電流より逆起電力を検出するようにし、モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した場合、前記逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出するようにしたモータ駆動装置であり、単純な構成でモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり安全性と信頼性の高いモータ駆動装置を実現できるとともに、逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出でき、ロータ位置検出手段が異常の場合でもモータ回転を検出できるので、モータを制動運転して緊急停止でき安全性を高めることができる。
【0010】
請求項3に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、インバータ回路は、複 数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有する3相フルブリッジインバータ回路より構成し、逆起電力検出手段は、モータ電流より逆起電力を検出するようにし、制御手段は、モータの制動運転時に、ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した場合、前記3相フルブリッジインバータの複数の下アームトランジスタまたは複数の上アームトランジスタを同時に導通させて制動運転させ、前記逆起電力検出手段により前記モータの逆起電力を検出するようにしたモータ駆動装置であり、単純な構成でモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり安全性と信頼性の高いモータ駆動装置を実現できるとともに、ロータ位置検出手段が異常の場合にはアーム短絡による制動運転することにより単純で安価な構成により回転を停止させることができ、信頼性と安全性を高めることができ、さらに、アーム短絡の短絡制動運転時に回転を検出できるので、制動運転と回転検知が同時に可能となり、異常時の信頼性を高めることができる。
【0011】
請求項4に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有し前記整流回路の直流電力を交流電力に変換する3相フルブリッジインバータ回路と、前記3相フルブリッジインバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは、回転停止を検知した場合、前記3相フルブリッジインバータ回路の複数の下アームトランジスタを同時に導通させ制動運転するようにしたモータ駆動装置であり、単純な構成で、ロータ位置検出手段が故障した場合のインバータ回路直流電源電圧の異常電圧上昇の発生を防止するモータ駆動装置を実現できる。
【0012】
請求項5に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有し前記整流回路の直流電力を交流電力に変換する3相フルブリッジインバータ回路と、前記3相フルブリッジインバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路の直流電源電圧の異常を検出する直流電圧検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記直流電圧検出手段により異常電圧上昇を検出した場合、前記3相フルブリッジインバータ回路の複数の下アームトランジスタを同時に導通させ制動運転するようにしたモータ駆動装置であり、単純な構成で、ロータ位置検出手段が故障した場合のインバータ回路直流電源電圧の異常電圧上昇の発生を防止するモータ駆動装置を実現できる。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0014】
(実施例1)
図1に示すように、交流電源1は、整流回路2に交流電力を加え、整流回路2は整流器2aとコンデンサ2b、2b’により倍電圧直流電圧に変換し、直流電力をインバータ回路3に加える。
【0015】
インバータ回路3は、6個のパワースイッチング半導体と逆並列ダイオードよりなる3相フルブリッジインバータ回路により構成し、通常、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)と逆並列ダイオードおよびその駆動回路と保護回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュール(以下、IPMという)で構成している。インバータ回路3の出力端子にモータ4を接続している。
【0016】
モータ4は直流ブラシレスモータにより構成し、図2に示すように、回転子40を構成する永久磁石41と固定子42との相対位置(回転子位置)をロータ位置検出手段5により検出する。ロータ位置検出手段5は、通常、3個のホールICより構成し、電気角60度ごとの位置を検出する。
【0017】
制御手段6は、マイクロコンピュータよりなるインバータ制御回路60と、スイッチング手段駆動回路61と、過電流検知回路62より構成している。インバータ制御回路60は、ロータ位置検出手段5からの信号によりインバータ回路3のIGBTの導通を制御するもので、出力電流が正弦波状となるキャリヤ周波数が15kHz以上のPWM制御によりモータ4に正弦波電流を流す。
【0018】
逆起電力検出手段7は、モータ4の端子電圧よりモータ誘起電圧を検出してモータの回転を検出するもので、その出力信号を制御手段6に加える。シャント抵抗8はインバータ回路3の電流を検出するもので、インバータ回路電流に対応した電圧信号を過電流検知回路62に加える。
【0019】
給水弁9は、図2に示すように、洗濯兼脱水槽16の外側に設けた水受け槽18に水道水を供給するもので、蓋ロック装置10は、洗濯兼脱水槽16の衣類投入口を開閉自在に覆う蓋15の開閉を脱水運転中に禁止するものであり、ソレノイドとレバーより構成している。排水弁11は、水受け槽18内の洗濯水を排水するものである。
【0020】
クラッチ12は、モータ4のモータ軸43の出力を、減速機構20を介して、洗濯兼脱水槽16の内底部に回転自在に設けた撹拌翼17の駆動軸21に接続するか、あるいは洗濯兼脱水槽16の駆動軸に直結するかを切り換えるもので、モータ4により洗濯兼脱水槽16あるいは撹拌翼17を駆動する。なお、水受け槽18はサスペンション19を介して外枠14に弾性的に吊り下げている。
【0021】
スイッチング手段13は、交流電源1のラインL1、L2間に接続して印加電圧を制御するもので、リレー、あるいは双方向性サイリスタなどで構成し、給水弁9、蓋ロック装置10、排水弁11、クラッチ12をそれぞれ制御するものである。
【0022】
インバータ回路3は、図3に示すように構成しており、U相スイッチングユニット30A、V相スイッチングユニット30B、W相スイッチングユニット30Cより構成している。
【0023】
U相スイッチングユニット30Aは、上アームトランジスタ31aと下アームトランジスタ31a’よりなる一対のトランジスタ(IGBT)と、それぞれのIGBTに逆並列接続された逆並列ダイオード32a、32a’と、上アームトランジスタ31aを駆動する上アーム駆動回路33a、下アームトランジスタ31a’を駆動する下アーム駆動回路33a’と、限流抵抗34a、ブートストラップダイオード35a、ブートストラップコンデンサ36aより構成されるブートストラップ回路と、下アーム駆動回路コンデンサ37aより構成している。V相スイッチングユニット30B、W相スイッチングユニット30Cも同様の構成なので説明は省略する。
【0024】
上アーム駆動回路33aの入力信号はUp、下アーム駆動回路33a’の入力信号はUnで、B3は上アーム駆動回路33aと下アーム駆動回路33a’の電源で通常15V電源に接続される。下アーム駆動回路33a’に駆動信号を加えると、下アームトランジスタ31a’が導通し、限流抵抗34a、ブートストラップダイオード35aを介してブートストラップコンデンサ36aが電源B3より充電される。よって、上アームトランジスタ31aを駆動する場合には、その前に下アームトランジスタ31a’を駆動してブートストラップコンデンサ36aに充電するブートストラップ動作の後に、インバータ回路3を動作させモータ4を駆動する。
【0025】
また、インバータ回路3が停止していた場合には、ブートストラップコンデンサ36aには充電されていないので、上アーム駆動回路33aは動作できないので、上アームトランジスタ31aは導通しない。通常、上アーム駆動回路33aには電源電圧低下検知回路が内蔵されており、ブートストラップ電圧が所定値以下の場合にはIGBTを導通できないようにしている。
【0026】
図4は、PWM制御による正弦波駆動の各部の波形関係を示し、ロータ位置検出手段5の出力信号H1、H2、H3のエッジ信号は60度ごとに変化して、各部状態信号より360度を6分割した角度が判別できる。信号H1がローからハイとなるハイエッジを基準電気角0度として示し、モータ4のU相巻線誘起電圧Ecは、基準信号H1から30度遅れた波形となる。U相モータ電流Iuとモータ誘起電圧Ecの位相を同じにすると最大効率が得られる。モータ誘起電圧Ecが最大となる電気角をq軸と呼び、d軸はロータ磁石の極軸とステータの極軸が一直線上となる軸で、q軸はd軸より90度進んだ電気角となる。
【0027】
図4において、U相モータ電流Iuは、U相巻線誘起電圧Ecよりわずかに進んで、モータ印加電圧VuはU相巻線誘起電圧Ecより30度進んだ波形を示す。
【0028】
vcはインバータ制御回路60内で生成される鋸歯状波形のキャリヤ信号で、vuは正弦波状のU相制御電圧でキャリヤ信号vcとU相制御電圧vuを比較したPWM信号Upをインバータ制御回路60内で発生させ、インバータ回路3のU相上アームトランジスタの制御信号として加える。ckはキャリヤ信号vcの同期信号で、キャリヤカウンタがカウントアップしてオーバーフローしたときの割込信号である。
【0029】
ロータ位置検出手段5の出力信号H1がローからハイに変化する時点を基準電気角0度としてロータ位置検出手段5の出力信号H1、H2、H3より30度、90度、150度等の電気角を検知し、60度毎以外は回転周期より電気角θを推定する。
【0030】
モータ4を高速回転させるために誘起電圧位相よりもモータ電流位相を進める、いわゆる進角制御を行うので、モータ誘起電圧が高くなっても高速回転駆動可能となるが、モータ誘起電圧は非常に高くなり、場合によってはモータ逆起電力が直流電源側に回生して異常電圧上昇する可能性がある。
【0031】
図5は、制動運転時の各部波形を示し、誘起電圧Ecに対して逆位相の電流を流すことによりモータ4にブレーキをかけるタイミングチャートを示す。正弦波駆動の場合には、モータ電流と誘起電圧との位相を制御することによりトルクを制御することができるので、トルクリップルを減らして振動を減らせるだけではなく、トルク制御でも方形波駆動に比べて有利である。
【0032】
電流位相を制御するブレーキ方式においては、ロータ位置検出手段5が正常に動作すれば問題ないが、ロータ位置検出手段5が故障した場合には制動運転不可能となる課題がある。
【0033】
また、モータ電流Iとモータ印加電圧Vの位相φが90度以上になると、P=IVcosφにおいてcosφが負となり、インバータ回路からの電力Pが負となりモータ側からインバータ回路側に電力回生が生じ、インバータ回路直流電源電圧の異常電圧上昇が起こる。
【0034】
上記構成において図6を参照しながら脱水行程の動作を説明する。ステップ100より脱水行程が開始し、ステップ101にて蓋ロック装置10を駆動して蓋15が脱水行程中には開かないようにする。つぎに、ステップ102に進んでロータ位置検出手段5の位置センサ信号を入力し、ステップ103に進んでロータ位置信号がすべてハイまたはローの場合には異常判定し、ステップ104に進んで後ほど詳細に述べる異常処理サブルーチンを実行する。
【0035】
位置センサ信号が正常ならば、ステップ105に進んで回転数検出を行い、つぎに、ステップ106に進んで正弦波駆動による回転数制御を行う。つぎに、ステップ107にて脱水終了かどうか判定し、終了でなければステップ102に戻り、脱水終了ならば制動運転に移行し、ステップ108に進んで位置センサ信号を入力し、ステップ109に進みステップ103と同じく位置センサ信号の異常判定を行う。
【0036】
ステップ109にて位置センサ信号が異常ならばステップ110に進んでステップ104と同じく位置センサ異常処理サブルーチンを実行する。異常がなければステップ111に進んで回転数検出を行い、つぎに、ステップ112に進んで図5で説明したブレーキ動作を行う。
【0037】
つぎに、ステップ113に進んでモータ回転数がほぼ零になったかどうか判定し、零でなければ制動運転を続行し、零になればステップ114に進んでインバータ回路3の駆動を停止させる。つぎに、ステップ115に進んでモータ逆起電力を検出し、ステップ116にて逆起電力を検出すればステップ117に進んで位置センサ異常処理サブルーチンを実行する。逆起電力が発生しなければモータは回転停止したものと判断して蓋ロックを解除し、ステップ119に進んで脱水行程を終了する。
【0038】
つぎに、位置センサ異常処理サブルーチンについて、図7を参照しながら説明する。ステップ200よりサブルーチンが開始し、ステップ201にてインバータ回路3の駆動を停止させる。つぎに、ステップ202に進んで下アームトランジスタをすべて導通させて短絡ブレーキ動作を行う。
【0039】
図3にて述べたように、上アームトランジスタを導通させる場合には、ブートストラップ動作が必要となるが、下アームトランジスタを導通させる場合には下アーム駆動信号Un、Vn、Wnを加えるだけでよい。また、下アームトランジスタを導通させることは、ブートストラップ動作と同じなので、下アームトランジスタを導通させてから上アームトランジスタを導通させる手順が不必要である。しかし、下アームトランジスタをすべて導通させてから上アームトランジスタを駆動させても動作は同じであり、モータ逆起電力によりモータ電流がモータコイルに流れて制動運転となる。
【0040】
ステップ203にて、下アームトランジスタを所定時間駆動したかどうか判定し、所定時間経過するとステップ204に進んで一旦上アームと下アームのすべてのトランジスタをオフさせて、ステップ205に進んで逆起電力を検出し、つぎに、ステップ206に進んで逆起電力の有無を判定する。
【0041】
逆起電力が検出されるとステップ202に戻って下アームトランジスタを導通させて短絡ブレーキを行う。逆起電力が検出できなければ、ステップ207に進んで異常報知を行い、位置センサ信号が異常、あるいは、故障したことを報知し、つぎに、ステップ208に進んで蓋ロックを解除し、ステップ209に進んでサブルーチンをリターンする。
【0042】
図8は、モータ端子の誘起電圧波形と逆起電力検知信号の関係を示す。誘起電圧は、インバータ回路3の直流電源の負側端子B2よりも高い場合、すなわち、正電圧の場合検出でき、負電圧の場合には下アームトランジスタの逆並列ダイオードによりクランプされる。よって、正電圧が発生すると所定値以上でハイとなる検出回路を設けることにより実現できる。
【0043】
図8において、V1はU相端子電圧Vuの検知信号で、V2はV相端子電圧Vvの検知信号、V3はW相端子電圧Vwの検知信号を示す。各信号のハイエッジの周期(0〜t3期間)を検出することによりモータの回転数が検出できる。
【0044】
(実施例2)
つぎに、本発明の実施例2について説明する。なお、上記実施例1と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【0045】
図9に示すように、ロータ位置検出手段5’は、モータ4の相電流を検出する電流検出手段70a、70b、70cの電流信号よりロータ位置を検出するよう構成している。埋め込み磁石モータの場合、モータ回転によりインダクタンスが大きく変化するので、モータ4のインダクタンスが予めわかっておれば電流変化よりインダクタンス変化が逆算でき、インダクタンス変化よりロータ位置が検出でき、いわゆる、センサレス駆動が可能となる。
【0046】
逆起電力検出手段7’は、モータ電流を検出するもので、下アーム、あるいは上アームトランジスタをすべて導通させる短絡ブレーキにおいて、電流を検出することにより逆起電力を検出でき、短絡ブレーキ中に回転数を検出できる。
【0047】
なお、図示していないが、短絡ブレーキの他の方法として、インバータ回路3と直流電源間にリレーを設け、常閉接点は直流電源側に接続し、常開接点はインバータ回路3の負電源側(B2)に接続し、短絡ブレーキを行う場合には、常開接点を閉じてモータ誘起電流がインバータ回路3の逆並列ダイオード32を介して流れるようにしてもよい。
【0048】
直流電圧検出手段63は、インバータ回路3の直流電圧、すなわち、直流電源ラインB1、B2間の電圧を検出するもので、脱水運転中モータ回転数が高くなってモータ逆起電力がインバータ回路3の直流電源側に回生した場合、あるいは、制動運転中にモータ逆起電力がインバータ回路3側に回生した場合、インバータ回路3の直流電圧が異常上昇するので、直流電圧の異常電圧上昇を検出することを目的とする。
【0049】
異常電圧を検出すると、インバータ制御回路60’に異常信号が伝えられ、図10に示す異常処理サブルーチンが実行される。図1においては、ロータ位置検出手段の異常のみ検出する実施例であったが、図10は異常電圧を検出した場合を示すもので、脱水行程にて異常電圧を検出した場合の異常処理のフローチャートを説明し、脱水行程のフローチャートは省略する。
【0050】
図9において、電流検出手段70a、70b、70cをUVW各相に設けているが、2相に設けて残りの1相はキルヒホッフの法則より演算で求めても問題はない。また、位置検出のためのモータ電流検出方法としては、インバータ回路3にシャント抵抗を設けて検出しても可能である。
【0051】
脱水運転中に直流電圧検出手段63が異常電圧を検出した場合、ステップ300より異常処理サブルーチンが開始する。
【0052】
ステップ301においてインバータ回路3をオフした後、ステップ302に進んで下アームトランジスタをすべて同時に導通させる短絡ブレーキを行う。つぎに、ステップ303に進んで逆起電力検出手段7’によりモータ誘起電流を検出し、ステップ304に進んで誘起電流が所定値以上かどうか判定する。
【0053】
所定値以上ならばステップ302に戻って短絡ブレーキ動作を実行し、所定値以下ならばステップ305に進んでトランジスタをすべてオフさせてインバータ回路3を停止させる。つぎに、ステップ306に進んで異常報知を行い、ステップ307に進んで蓋ロックを解除して、ステップ308に進んでサブルーチンをリターンする。
【0054】
図10は、異常電圧を検出した場合の例として説明したが、何らかの理由により位置検出が不可能となった場合、あるいは、瞬時停電を検出して緊急に脱水停止動作をさせる場合の異常動作処理としても同様の処理が可能であることは容易に推定できる。
【0055】
(実施例3)
つぎに、本発明の実施例3について説明する。
【0056】
図1に示す制御手段6は、ロータ位置検出手段5と逆起電力検出手段7の信号により蓋ロック装置10をロック状態とするようにしている。他の構成は上記実施例1と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【0057】
上記構成において脱水行程の動作について、図11を参照しながら説明する。ステップ400より脱水行程を開始し、ステップ401にて蓋ロック装置10を駆動して洗濯兼脱水槽16の蓋15が開かないように、蓋ロック状態に設定する。このとき、同時にクラッチ12を駆動してモータ4の出力軸を洗濯兼脱水槽16の駆動軸に接続する。洗濯兼脱水槽16が回転中にクラッチ12を動作させると撹拌翼17あるいは洗濯兼脱水槽16へ回転を伝達する切換機構が破壊するので、蓋ロック装置10と同様にモータ4の回転中にはクラッチ12の動作は禁止状態にする。
【0058】
ステップ402にてロータ位置検出手段5の位置センサ信号を入力し、つぎに、ステップ403に進んで位置センサ信号が正常か異常かを判定する。位置センサ信号が異常ならばステップ404に進んで位置センサ信号の異常フラグを設定し、ステップ412以降の逆起電力検知フローにジャンプする。
【0059】
位置センサ信号が正常ならば、ステップ405に進み位置センサ信号よりモータ4の回転数を検出する回転数検出サブルーチンを実行し、つぎに、ステップ406に進んで制動運転かどうかのフラグを判定する。脱水回転行程の初期には回転数制御フラグが設定され、通常はステップ407の回転数制御サブルーチンを実行し、図4に示すような波形関係でモータ4を駆動する。
【0060】
制動運転フラグが設定された場合には、ステップ408のブレーキ制御サブルーチンが実行され、図5に示すような波形関係でモータ4に負のトルクが加えられる。ステップ409は脱水時間が所定時間経過したかどうか判定するもので、所定時間経過するとステップ409に進んで制動運転フラグを設定し、洗濯兼脱水槽16の回転を停止させるブレーキ運転が実行される。なお、図示していないが、一時停止等の運転停止操作によっても制動運転フラグが設定される。
【0061】
つぎに、ステップ411に進んでモータ4の回転数が零かどうか判定し、零でなければステップ401に戻って蓋ロック状態は継続し、制動運転が続行される。
【0062】
ステップ411にて回転数が零と判定された場合には、ステップ412以降、逆起電力検知フローに進み、ステップ412にて蓋ロック状態は継続し、ステップ413に進んでインバータ回路3をオフし、つぎにステップ414に進んで逆起電力検出手段7によりモータ逆起電力を検出する。ステップ415にて逆起電力の有無を判定し、逆起電力が発生しているならばステップ416に進んで下アームトランジスタをすべて導通させて短絡ブレーキ運転を行う。
【0063】
つぎに、ステップ417に進んで短絡ブレーキ運転が1分程度の所定時間経過したかどうか判定し、所定時間経過するとステップ412に戻って同様の逆起電力検知フローを実行する。
【0064】
ステップ415にて逆起電力がないと判定した場合には、洗濯兼脱水槽16の回転が停止したものと判定し、ステップ418に進んで蓋ロックを解除する。なお、図示していないが、同様にクラッチ動作の禁止も解除する。
【0065】
つぎに、ステップ419に進んで異常フラグの設定の有無を判定し、位置信号異常などの異常フラグが設定されていた場合には、ステップ420に進んで異常報知を行う。異常フラグがなければステップ421に進んで脱水行程を終了する。
【0066】
以上説明したようにロータ位置検出手段5からの位置センサ信号と、逆起電力検出手段7からの信号により蓋ロック装置10を駆動してロック状態にするので、ロータ位置検出手段5と逆起電力検出手段7の両方の信号がモータ回転零を検知して蓋ロックとクラッチ動作が解除となる信頼性と安全性の高い洗濯機を実現することができる。
【0067】
(実施例4)
つぎに、本発明の実施例4について説明する。なお、上記実施例1と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【0068】
図12に示すように、インバータ回路3のU相、V相出力端子側に少なくとも2極のリレー21を接続し、リレー21の常閉端子側に洗濯兼脱水槽を駆動するモータ4を接続し、常開端子側にはポンプモータ22を接続する。ポンプモータ22は、風呂水を吸水して洗濯兼脱水槽に給水するポンプを駆動するものであるが、例えば排水ポンプでも構わない。
【0069】
モータ4とポンプモータ22のW相端子は共通接続してインバータ3のW相出力端子に接続する。ポンプモータ22は、モータ逆起電力の零電圧を検出して位置検出する、所謂、センサレス方式により駆動されるもので、逆起電力検出手段7”はモータ逆起電力の零電圧を検出して位置検出するセンサレス回路である。
【0070】
センサレス方式とは、方形波駆動(120度通電)において、インバータ回路3のトランジスタがオフ期間に発生するモータ誘起電圧を検出し、モータ誘起電圧が整流回路2の半分の電圧の時点をモータ誘起電圧が零と判断してロータ位置を検出するものである。
【0071】
よって、リレー21をリレー駆動回路64によりモータ4に接続した場合には、ロータ位置検知手段5によりモータ4を制御し、逆起電力検出手段7”はモータ4の誘起電圧を検出する。リレー21をポンプモータ22に接続した場合には、逆起電力検出手段7”によりポンプモータ22のロータ位置を検出してポンプモータ22を制御する。風呂水給水運転の場合には、モータ4を動作させる必要はなく、同様に、排水ポンプを駆動する場合においてもモータ4に接続させずにポンプモータ22に接続してセンサレス方式による運転が可能である。
【0072】
脱水運転を行う場合にはリレー21をモータ4に接続し、図6に示したフローチャートをそのまま実行するものであり、ロータ位置検出手段5の異常を検出した場合、逆起電力検出手段7”によりモータ4の回転を検知してモータ4の短絡ブレーキを制御し、蓋ロック装置10を制御することにより安全性を高めることができる。
【0073】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項1に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記モータの逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは、回転停止を検知した場合、前記逆起電力検出手段の信号により前記モータの制動運転を制御するようにしたモータ駆動装置であるから、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出することができるので、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転を検出できるので、モータ駆動時における安全性と信頼性を向上することができる。
【0074】
また、請求項2に記載の発明によれば、制御手段は、逆起電力検出手段は、モータ電流より逆起電力を検出するようにし、モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した場合、前記逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出するようにしたモータ駆動装置であるから、単純な構成でモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり安全性と信頼性の高いモータ駆動装置を実現できるとともに、逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出でき、ロータ位置検出手段が異常の場合でもモータ回転を検出できるので、モータを制動運転して緊急停止でき安全性を高めることができる。
【0075】
また、請求項3に記載の発明によれば、インバータ回路は、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有する3相フルブリッジインバータ回路より構成し、逆起電力検出手段は、モータ電流より逆起電力を検出するようにし、制御手段は、モータの制動運転時に、ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した場合、前記3相フルブリッジインバータの複数の下アームトランジスタまたは複数の上アームトランジスタを同時に導通させて制動運転させ、前記逆起電力検出手段により前記モータの逆起電力を検出するようにしたモータ駆動装置であるから、単純な構成でモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり安全性と信頼性の高いモータ駆動装置を実現できるとともに、ロータ位置検出手段が異常の場合にはアーム短絡による制動運転することにより単純で安価な構成により回転を停止させることができ、信頼性と安全性を高めることができ、さらに、アーム短絡の短絡制動運転時に回転を検出できるので、制動運転と回転検知が同時に可能となり、異常時の信頼性を高めることができる。
【0076】
また、請求項4に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有し前記整流回路の直流電力を交流電力に変換する3相フルブリッジインバータ回路と、前記3相フルブリッジインバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは、回転停止を検知した場合、前記3相フルブリッジインバータ回路の複数の下アームトランジスタを同時に導通させ制動運転するようにしたモータ駆動装置であるから、単純な構成で、ロータ位置検出手段が故障した場合のインバータ回路直流電源電圧の異常電圧上昇の発生を防止するモータ駆動装置を実現できる。
【0077】
また、請求項5に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有し前記整流回路の直流電力を交流電力に変換する3相フルブリッジインバータ回路と、前記3相フルブリッジインバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路の直流電源電圧の異常を検出する直流電圧検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記直流電圧検出手段により異常電圧上昇を検出した場合、前記3相フルブリッジインバータ回路の複数の下アームトランジスタを同時に導通させ制動運転するようにしたモータ駆動装置であるから、単純な構成で、ロータ位置検出手段が故障した場合のインバータ回路直流電源電圧の異常電圧上昇の発生を防止するモータ駆動装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例のモータ駆動装置を備えた洗濯機のブロック図
【図2】 同モータ駆動装置を備えた洗濯機の断面図
【図3】 同モータ駆動装置のインバータ回路の回路図
【図4】 同モータ駆動装置のモータ駆動時の各部波形図
【図5】 同モータ駆動装置のモータ制動時の各部波形図
【図6】 同モータ駆動装置を備えた洗濯機の脱水行程のフローチャート
【図7】 同モータ駆動装置を備えた洗濯機の異常処理サブルーチンのフローチャート
【図8】 同モータ駆動装置の誘起電圧波形と逆起電力検知手段の出力信号波形図
【図9】 本発明の第2の実施例のモータ駆動装置を備えた洗濯機のブロック図
【図10】 同モータ駆動装置を備えた洗濯機の異常処理サブルーチンのフローチャート
【図11】 本発明の第3の実施例の洗濯機の脱水行程のフローチャート
【図12】 本発明の第4の実施例の洗濯機のブロック図
【符号の説明】
1 交流電源
2 整流回路
3 インバータ回路
4 モータ
5 ロータ位置検出手段
6 制御手段
7 逆起電力検出手段
Claims (5)
- 交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記モータの逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは、回転停止を検知した場合、前記逆起電力検出手段の信号により前記モータの制動運転を制御するようにしたモータ駆動装置。
- 逆起電力検出手段は、モータ電流より逆起電力を検出するようにし、制御手段は、モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した場合、前記逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出するようにした請求項1記載のモータ駆動装置。
- インバータ回路は、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有する3相フルブリッジインバータ回路より構成し、逆起電力検出手段は、モータ電流より逆起電力を検出するようにし、制御手段は、モータの制動運転時に、ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した場合、前記3相フルブリッジインバータの複数の下アームトランジスタまたは複数の上アームトランジスタを同時に導通させて制動運転させ、前記逆起電力検出手段により前記モータの逆起電力を検出するようにした請求項1記載のモータ駆動装置。
- 交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有し前記整流回路の直流電力を交流電力に変換する3相フルブリッジインバータ回路と、前記3相フルブリッジインバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記ロータ位置検出手段により回転異常、あるいは、回転停止を検知した場合、前記3相フルブリッジインバータ回路の複数の下アームトランジスタを同時に導通させ制動運転するようにしたモータ駆動装置。
- 交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、複数の下アームトランジスタおよび複数の上アームトランジスタを有し前記整流回路の直流電力を交流電力に変換する3相フルブリッジインバータ回路と、前記3相フルブリッジインバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路の直流電源電圧の異常を検出する直流電圧検出手段と、前記3相フルブリッジインバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時に、前記直流電圧検出手段により異常電圧上昇を検出した場合、前記3相フルブリッジインバータ回路の複数の下アームトランジスタを同時に導通させ制動運転するようにしたモータ駆動装置。
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