JP3896855B2

JP3896855B2 - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP3896855B2
Application number: JP2002013880A
Authority: JP
Inventors: 光幸木内; 久萩原; 典正近藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: JP2003219676A

Description

【０００１】
【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

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。