JP4857779B2 - Power generator and clothing processing apparatus using the same - Google Patents

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Description

本発明は、一般家庭用や業務用の洗濯機、衣類乾燥機、洗濯乾燥機などの衣類処理装置や電気掃除機などに使用される動力発生装置、およびこの動力発生装置を使用した衣類処理装置に関するものである。   [Technical Field] The present invention relates to a power generation device used for a general household or commercial washing machine, a clothes dryer, a clothes dryer such as a laundry dryer, a vacuum cleaner, or the like, and a clothing processor using the power generator. It is about.

従来、この種の動力発生装置は、PWMのキャリア毎にモータ電流を検知してA/D変化し、IdとIqを求めて制御する(例えば、特許文献1参照)。図8は、特許文献1に記載された従来の動力発生装置の制御ブロック図を示すものである。   Conventionally, this type of power generation device detects motor current for each PWM carrier, changes A / D, and determines and controls Id and Iq (see, for example, Patent Document 1). FIG. 8 is a control block diagram of the conventional power generation device described in Patent Document 1. In FIG.

図8において、起動後に定常状態に移った状態においては、3相モータ26をインバータ59からの電流供給で駆動し、抵抗で構成した電流検出手段76により、各相の電流を検知し、それをA/D変換部77を経て、UVW/αβ変換部78において、数式1の計算をおこない、   In FIG. 8, in the state that has shifted to the steady state after startup, the three-phase motor 26 is driven by the current supply from the inverter 59, and the current detection means 76 configured by a resistor detects the current of each phase. Through the A / D converter 77, the UVW / αβ converter 78 performs the calculation of Formula 1.

さらに電気角θの値を取り込みながら、αβ/dq変換部68にて数式2の計算を行いIdとIqの値を求め出すものであった。 Further, while taking in the value of the electrical angle θ, the αβ / dq conversion unit 68 performs the calculation of Equation 2 to obtain the values of Id and Iq.

算出されたIdとIqの値は、速度制御手段65から出力される設定値IdrefとIqrefとの誤差を電流PI制御部(d)69dと電流PI制御部(q)69qにて増幅してVdとVqを決定し、電気回転角θと共にdq/αβ変換部70にてVαとVβとした上で、αβ/UVW変換部71で各相の電圧指令とした後、PWM形成部74にて16kHzのキャリア周波数でパルス幅変調されインバータ回路59の各スイッチング素子75(a〜f)がオンオフ制御されるものである。   The calculated values of Id and Iq are obtained by amplifying an error between the set values Idref and Iqref output from the speed control means 65 by the current PI control unit (d) 69d and the current PI control unit (q) 69q, and Vd And Vq are determined by the dq / αβ conversion unit 70 together with the electrical rotation angle θ, Vα and Vβ are set, and a voltage command for each phase is set by the αβ / UVW conversion unit 71. The switching elements 75 (a to f) of the inverter circuit 59 are subjected to on / off control.

なお、A/D変換部77がA/D変換を行うタイミングとしては、PWM形成部74内の一定周波数である16kHzの三角波(キャリア波)のカウンタ値”0”の時点とし、下アームのスイッチング素子(IGBT)がオンしている期間とするものであった。
特開2003−169993号公報
The timing at which the A / D converter 77 performs the A / D conversion is the time point when the counter value “0” of the 16 kHz triangular wave (carrier wave), which is a constant frequency in the PWM forming unit 74, is switched. This is a period during which the element (IGBT) is on.
JP 2003-169993 A

しかしながら、前記従来の構成では、sinやcosという三角関数が必要であるため計算が複雑であり、式1は定数となるので比較的ましであるが、式2についてはθが様々な値に変化している中で、UVW/αβ変換部における式2に示される変換を行う必要があるため、cosθとsinθ、すなわち三角関数の計算にマイクロコンピュータの計算時間がかかったり、テーブルが大きくなりROMの使用バイト数が増大するなどの影響があり、さらに上記三角関数とIαおよびIβとの積算も必要であり、また一旦IαとIβを計算する構成としていることにより、式1に示される計算が必要となる。   However, in the conventional configuration, since trigonometric functions such as sin and cos are necessary, the calculation is complicated, and Equation 1 is a constant because it is a constant. However, in Equation 2, θ changes to various values. However, since it is necessary to perform the conversion shown in Equation 2 in the UVW / αβ conversion unit, the calculation of cos θ and sin θ, that is, the trigonometric function takes time for the microcomputer, the table becomes large, and the ROM There is an influence such as an increase in the number of bytes used, and it is also necessary to integrate the above trigonometric function and Iα and Iβ. Also, because the configuration is such that Iα and Iβ are once calculated, the calculation shown in Equation 1 is necessary. It becomes.

よって、マイクロコンピュータが計算時間を要するものとなるものであり、特に洗濯機への使用などキャリア周波数が16kHzと高い場合に、各キャリア毎に上記のIdとIqを求める構成とすることにより、非常に応答性の高いIdとIqの値が得られるというメリットはある反面、用途によってはそれに伴う電圧指令VdとVqへの俊敏な変化で得
られる効果がほとんどない場合も多く、結果として、例えば100MIPSというような高価で高速なマイクロコンピュータが必要となり、装置も高価になるという課題を有していた。
Therefore, the microcomputer requires a calculation time. Especially when the carrier frequency is as high as 16 kHz, such as for use in a washing machine, the above-described configuration for obtaining the above Id and Iq for each carrier Although there is a merit that the values of Id and Iq having high responsiveness can be obtained, there are many cases where there is almost no effect obtained by agile changes to the voltage commands Vd and Vq depending on the use, and as a result, for example, 100 MIPS Such a high-speed and high-speed microcomputer is required, and the apparatus is also expensive.

本発明は上記課題を解決するもので、特にインバータ回路はほぼ電気角60度毎に出力の線間電圧の位相と振幅の少なくとも一方を更新することにより、マイクロコンピュータに必要な処理速度、特にIdとIqを求めるための計算を、三角関数を使わない非常に簡単なものとすることができ、より安価で処理速度が低いマイクロコンピュータの使用を可能とし、低コストの動力発生装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems. In particular, the inverter circuit updates at least one of the phase and amplitude of the output line voltage approximately every 60 degrees of electrical angle, so that the processing speed required for the microcomputer, particularly Id. The calculation for obtaining Iq and Iq can be made very simple without using a trigonometric function, can be used with a microcomputer that is cheaper and has a low processing speed, and provides a low-cost power generation device. With the goal.

前記課題を解決するために、本発明の動力発生装置は、3相の巻線を有する第1の物体と、永久磁石を有し前記第1の物体と相対的に回転自在に設けた第2の物体と、前記巻線に電流波形がほぼ正弦波の電力を供給する6個のスイッチング素子で構成した3相のインバータ回路と、前記第1の物体に対する前記永久磁石の位置を検知し電気角60度の分解能で論理が変化する出力を有する位置検知手段と、前記巻線の電流を検知する電流検知手段を有し、前記インバータ回路は、前記位置検出手段の出力信号の変化毎に出力を更新する電流ベクトル検知手段を有し、電圧ベクトルの成分VdおよびVqをほぼ電気角60度毎に更新するものである。 In order to solve the above-mentioned problem, a power generation device according to the present invention includes a first object having a three-phase winding, and a second object having a permanent magnet and rotatably provided with respect to the first object. A three-phase inverter circuit composed of six switching elements that supply electric power having a current waveform of approximately sinusoidal to the winding, and an electrical angle by detecting the position of the permanent magnet relative to the first object. and position detecting means for chromatic output logic changes at 60 degrees resolution, has a current sensing means for sensing the current of the winding, the inverter circuit, the output changes every output signal of the position detector has a current vector detection means for updating, it is to update the components Vd and Vq of the voltage vector approximately every 60 electrical degrees.

これによって、IdとIqの検知周期も電気角60度毎で済ませることができ、特に三角関数を使用せずにIdとIqの算出をしながら、運転できるものとなることから、安価で処理速度が低いマイクロコンピュータの使用が可能となり、低コストとすることができるものとなる。   As a result, the detection period of Id and Iq can be completed every 60 degrees of electrical angle, and in particular, the operation can be performed while calculating Id and Iq without using a trigonometric function. Therefore, it is possible to use a low-cost microcomputer and to reduce the cost.

本発明の動力発生装置は、低コストの装置を実現することができるものとなる。   The power generation device of the present invention can realize a low-cost device.

第1の発明は、3相の巻線を有する第1の物体と、永久磁石を有し前記第1の物体と相対的に回転自在に設けた第2の物体と、前記巻線に電流波形がほぼ正弦波の電力を供給する6個のスイッチング素子で構成した3相のインバータ回路と、前記第1の物体に対する前記永久磁石の位置を検知し電気角60度の分解能で論理が変化する出力を有する位置検知手段と、前記巻線の電流を検知する電流検知手段を有し、前記インバータ回路は、前記位置検出手段の出力信号の変化毎に出力を更新する電流ベクトル検知手段を有し、電圧ベクトルの成分VdおよびVqをほぼ電気角60度毎に更新することにより、三角関数を使用せずに非常に簡単な計算でIdとIqの算出をしながら、運転できるものとなることから、特に三角関数と電流値との積算に相当する計算も、ごく簡単なレジスタの回転などで済ませることができ、安価で処理速度が低いマイクロコンピュータの使用が可能となり、低コストとすることができるものとなる According to a first aspect of the present invention, there is provided a first object having a three-phase winding, a second object having a permanent magnet and rotatably provided with respect to the first object, and a current waveform in the winding. Outputs a change in logic with a resolution of 60 degrees of electrical angle by detecting the position of the permanent magnet with respect to the first object and a three-phase inverter circuit composed of six switching elements that supply substantially sinusoidal power. and position detecting means for have a have a current detection means for detecting the current of the winding, the inverter circuit has a current vector detection means for updating the output for each output signal of the change of the position detecting means by updating the components Vd and Vq of the voltage vector approximately every 60 electrical degrees, while the calculation of the Id and Iq in a very simple calculation without using trigonometric functions, it becomes capable operating from, in particular trigonometric functions and the current value Calculation corresponding to calculation also can dispense with such rotation of the very simple registers, allowing the use of the processing speed is low inexpensive microcomputer, and which can be low-cost.

の発明は、特に、第の発明の電流検知手段は、6個のスイッチング素子の内の3個の低電位側スイッチング素子の一端子に接続した抵抗器を有するものとしたことにより、電流検知が比較的簡単な構成で確実に行えるものとなり、IdとIqの計算を三角関数を使用しない簡単なものとすることができ、低コスト化の効果が得られるものとなる A second invention is, in particular, current sensing means in the first invention, by having assumed to have six resistors connected to one terminal of the three low-potential side switching elements of the switching element Thus, the current detection can be reliably performed with a relatively simple configuration, the calculation of Id and Iq can be simplified without using a trigonometric function, and the cost reduction effect can be obtained .

の発明は、特に、第の発明の位置検知手段の信号が変化した直後に、少なくとも1個のスイッチング素子のオン時間またはスイッチング周期の少なくとも一方を一時的に変化させる検知期間を有する構成としたことにより、キャリア周波数が高い装置であっても、電流検知手段に必要とされる時間が十分に確保できるものとなることから、低価格で
検知に必要時間が長くかかる構成であっても使用できるものとなり、低コストの動力発生装置を実現することができるものとなる。
The third aspect of the invention has a detection period for temporarily changing at least one of the on-time or the switching period of at least one switching element immediately after the signal of the position detection means of the second aspect of the invention changes. As a result, even if the device has a high carrier frequency, the time required for the current detection means can be sufficiently secured. It can be used, and a low-cost power generation device can be realized.

の発明は、特に、第1〜第のいずれか1つの動力発生装置と、前記動力発生装置によって回転駆動される回転体を有し、前記回転体は衣類に機械力を加えて処理を行う衣類処理装置を構成したことにより、高効率あるいは高速までの回転体の駆動により、省エネ効果、あるいは高い衣類処理性能(洗濯性能、脱水性能、乾燥性能)を有する衣類処理装置が実現できるものとなる。 In particular, the fourth invention includes any one of the first to third power generation devices and a rotating body that is rotationally driven by the power generation device, and the rotating body applies a mechanical force to the clothing to perform the processing. By configuring a clothing processing device that performs high-efficiency or high-speed rotation of a rotating body, it is possible to realize a clothing processing device that has an energy-saving effect or high clothing processing performance (washing performance, dewatering performance, drying performance) It becomes.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における動力発生装置のブロック図を示すものである。図1において、100V50Hzまたは60Hzの交流電源90から、リアクタ91と整流器92が接続され、整流器92の出力端子に接続された電解式のコンデンサ93に直流電圧VDCが得られ、これがインバータ回路94に供給される。ただし、このような構成での直流電圧への変換以外にも、倍電圧整流回路や、昇圧回路を用いて、より高い直流電源を構成するなどの構成もあり、そのような構成を用いてもかまわない。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a power generation device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a reactor 91 and a rectifier 92 are connected from a 100 V 50 Hz or 60 Hz AC power supply 90, and a DC voltage VDC is obtained in an electrolytic capacitor 93 connected to an output terminal of the rectifier 92, which is supplied to an inverter circuit 94. Is done. However, in addition to the conversion to the DC voltage in such a configuration, there is a configuration in which a higher DC power source is configured by using a voltage doubler rectifier circuit or a booster circuit. It doesn't matter.

インバータ回路94は、IGBTとダイオードを並列に接続して構成した6個のスイッチング素子100、101、102、103、104、105、およびこの内の3個の低電位側スイッチング素子103、104、105のエミッタ端子にそれぞれ接続した106、107、108がコンデンサ93のマイナス端子との間に接続されており、A/D変換器109と共に電流検知手段110が構成された状況となっている。A/D変換器109の出力として得られた各相の電流値Iu、Iv、Iwは電流ベクトル検知手段111に入る構成となっている。   The inverter circuit 94 includes six switching elements 100, 101, 102, 103, 104, and 105 configured by connecting IGBTs and diodes in parallel, and three low-potential side switching elements 103, 104, and 105 among them. 106, 107, and 108 connected to the emitter terminal of the capacitor 93 are connected to the negative terminal of the capacitor 93, and the current detection means 110 is configured together with the A / D converter 109. The current values Iu, Iv, and Iw of each phase obtained as the output of the A / D converter 109 are configured to enter the current vector detection unit 111.

インバータ回路94の出力には、3相の電動機115が接続されており、電動機115は、インバータ回路94の3本の出力端子U、V、Wに一端が接続されて電力の供給を受ける3相の巻線116、117、118を有する第1の物体119と、永久磁石121、122を有し第1の物体119に対して相対的に回転自在に設けた第2の物体を有しているものとなっている。   A three-phase motor 115 is connected to the output of the inverter circuit 94, and the motor 115 is connected to the three output terminals U, V, and W of the inverter circuit 94 and is supplied with power by being connected to one end. The first object 119 having the windings 116, 117, and 118, and the second object having the permanent magnets 121 and 122 and provided so as to be rotatable relative to the first object 119. It has become a thing.

本実施の形態においては、位置検知手段130は、相互に電気角120度隔てた3個のホール素子131、132、133を第1の物体119に取り付けて設け、第1の物体119に対する永久磁石121、122の位置を検知し、整形回路134にて3個のホール素子131、132、133からのアナログ信号を整形した3個の論理信号に変換し、電気角60度毎に論理が変化する信号θを出力するものとなっている。   In the present embodiment, the position detection means 130 is provided with three Hall elements 131, 132, 133 separated from each other by 120 electrical angles attached to the first object 119, and a permanent magnet for the first object 119. The positions of 121 and 122 are detected, and the shaping circuit 134 converts the analog signals from the three Hall elements 131, 132, and 133 into three shaped logic signals, and the logic changes every 60 degrees of electrical angle. The signal θ is output.

本実施の形態においては、A/D変換器109と電流ベクトル検知手段111は、共にθ信号を受けているが、電気角60度毎に位置検知手段130の出力信号θが変化するタイミングで、A/D変換器109は、電流検知動作をスタートする。   In this embodiment, the A / D converter 109 and the current vector detection means 111 both receive the θ signal, but at the timing when the output signal θ of the position detection means 130 changes every electrical angle of 60 degrees. The A / D converter 109 starts a current detection operation.

A/D変換器109によって、電流検知手段110の出力信号Iu、Iv、Iwが得られた段階で、電流ベクトル検知手段111は、計算によって、IdとIqを求めるものとなるが、θ信号が電気角60度の分解能のものであることから、三角関数を使用しない非常に簡単な計算で済ませることができるものとなる。   When the output signals Iu, Iv, and Iw of the current detection unit 110 are obtained by the A / D converter 109, the current vector detection unit 111 calculates Id and Iq by calculation. Since it has a resolution of electrical angle of 60 degrees, it is possible to perform a very simple calculation without using a trigonometric function.

電流ベクトル検知手段111の出力IdとIqは、PIアンプ140から出力される、
直軸電流の設定値Idrと横軸電流の設定値Iqrに対するそれぞれの差を、PIアンプ141、142に通すことにより、電圧指令VdとVqを得、θ信号を受ける3相回転分配器143によって各相電圧の設定値(=コンペアレジスタ値)が決められ、PWM回路144によって、15.625kHzのキャリア周波数でパルス幅変調され、かつ上下のスイッチング素子の切換期間に上下のスイッチング素子が共にオフ指令となるデッドタイムを設けながら、インバータ回路94に出力されるものとなっている。
The outputs Id and Iq of the current vector detection means 111 are output from the PI amplifier 140.
By passing the difference between the set value Idr of the direct axis current and the set value Iqr of the horizontal axis current through the PI amplifiers 141 and 142, the voltage commands Vd and Vq are obtained, and the three-phase rotary distributor 143 that receives the θ signal. The set value (= compare register value) of each phase voltage is determined, and the PWM circuit 144 performs pulse width modulation at a carrier frequency of 15.625 kHz, and both the upper and lower switching elements are turned off during the switching period of the upper and lower switching elements. It is output to the inverter circuit 94 while providing a dead time.

電流検知手段110のA/D変換器109は、3相の巻線116、117、118の電流を検知するため、低電位側のスイッチング素子103、104、105がオン状態となり、巻線116、117、118の電流が、それぞれ抵抗106、107、108に流れるタイミングとなるように、PWM回路144のキャリア信号の位相とも同期をとって行うものとしており、θ信号の変化があった直後に上記のスイッチングタイミングとなった状態で、電流検知動作が行われるものとなっている。 Since the A / D converter 109 of the current detection means 110 detects the current of the three-phase windings 116, 117, 118, the low-potential side switching elements 103, 104, 105 are turned on, and the windings 116, The phase of the carrier signal of the PWM circuit 144 is synchronized so that the currents 117 and 118 flow through the resistors 106, 107, and 108, respectively, immediately after the θ signal changes. The current detection operation is performed with the above switching timing.

ただし、このような3個の抵抗器106、107、108を用いずに、3つの低電圧側のスイッチング素子103、104、105のエミッタ端子を共通に接続してしまい、その共通エミッタから1本の抵抗器を接続した構成としてもよく、スイッチング素子のオンオフタイミングに合わせて、適切に前記抵抗器の電圧検知を行うことにより、3相の巻線116、117、118の各電流、あるいは3相の内の2相分の電流が検知して残りの1相もキルヒホッフ計算により求め出すなどの構成とすることもできる。   However, the emitter terminals of the three switching elements 103, 104, and 105 on the low voltage side are connected in common without using these three resistors 106, 107, and 108, and one is connected from the common emitter. The resistors may be connected, and the currents of the three-phase windings 116, 117, and 118 may be detected by appropriately detecting the voltage of the resistors in accordance with the on / off timing of the switching element, or three-phase. It is also possible to adopt a configuration in which the current of two phases is detected and the remaining one phase is obtained by Kirchhoff calculation.

なお、PIアンプ140は、速度設定手段150からの設定値ωrと、速度検知手段151の出力である実際の回転速度ωとの誤差を比例成分(P成分)と時間積分成分(I成分)との和として出力するものとなっており、速度検知手段151は、位置検知手段130の出力信号θを所定時間内にカウントするか、もしくは電気角60度に相当する時間を計測することにより現在の回転速度を得る構成となっているものである。   The PI amplifier 140 calculates an error between the set value ωr from the speed setting unit 150 and the actual rotational speed ω output from the speed detection unit 151 as a proportional component (P component) and a time integration component (I component). The speed detector 151 counts the output signal θ of the position detector 130 within a predetermined time, or measures the current time by measuring a time corresponding to an electrical angle of 60 degrees. In this configuration, the rotational speed is obtained.

図2は、本実施の形態における、位置検知手段130の出力信号CS1、CS2、CS3と、電圧指令Vd、Vq、および電圧振幅|V|、電圧位相δのグラフである。   FIG. 2 is a graph of the output signals CS1, CS2, and CS3, voltage commands Vd and Vq, voltage amplitude | V |, and voltage phase δ of the position detector 130 in the present embodiment.

ここで、電圧振幅|V|は電圧ベクトル(Vd、Vq)の絶対値であり、電圧位相δは同ベクトルの逆TANである。   Here, the voltage amplitude | V | is an absolute value of the voltage vector (Vd, Vq), and the voltage phase δ is an inverse TAN of the vector.

なお、一般的な文献において記号δは、q軸からの電機子反作用などを含む誘導起電力の位相角を示すことも多いが、本発明の説明においてはq軸からの端子電圧位相進み角を示すものとする。   In general literature, the symbol δ often indicates the phase angle of the induced electromotive force including the armature reaction from the q axis, but in the description of the present invention, the terminal voltage phase advance angle from the q axis is Shall be shown.

位置検知手段130は、電気角60度の分解能のものであって、電気角60度毎に3つの信号(ア)CS1、(イ)CS2、(ウ)CS3信号が1本ずつ変化し、電気角60度ずつおいたθ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6が論理が変化するタイミングとなる。   The position detection means 130 has a resolution of an electrical angle of 60 degrees, and for each electrical angle of 60 degrees, three signals (a) CS1, (b) CS2, and (c) CS3 signals change one by one. Θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, and θ6, which are set at an angle of 60 degrees, are the timing when the logic changes.

本実施の形態においては、電気角θとしてこの6個のタイミングのみでIdとIqの検知を行って現在値の更新を行い、(エ)Vdと(オ)Vqについても、やはりIdとIqが更新された直後から計算を開始して出力するため、更新頻度としては電気角60度毎となり、|V|についてはV1、V2、V3…、δについてはδ1、δ2、δ3…と更新されていくものとなる。   In the present embodiment, the current value is updated by detecting Id and Iq only at these six timings as the electrical angle θ, and (d) Vd and (e) Vq are also Id and Iq. Since the calculation starts and is output immediately after the update, the update frequency is every 60 degrees of electrical angle, and | V | is updated as V1, V2, V3..., Δ is updated as δ1, δ2, δ3. It will be going.

なお、本実施の形態においては、VdとVqの更新タイミングは位置検知手段130の出力の変化のタイミングθ1、θ2、…から約電気角20度遅れたタイミングとなっているが、これは回転の速度や、計算に使用するマイクロコンピュータの計算時間によって変
動するものであって、例えば常に電気角60度遅れ、すなわち次の位置検知信号の変化までの60度期間内に処理を終えて、次の変化タイミングにてVdとVqを更新するものなどとしてもよい。
In this embodiment, the update timing of Vd and Vq is a timing delayed by about 20 degrees in electrical angle from the output change timings θ1, θ2,... It fluctuates depending on the speed and the calculation time of the microcomputer used for the calculation. For example, the processing is always delayed within 60 degrees until the next change in the position detection signal after the electrical angle is delayed by 60 degrees. Vd and Vq may be updated at the change timing.

実際の動力発生装置では、VdとVqの値はマイクロコンピュータ内で処理されてしまうので、現象として外から見ることはできないが、(カ)|V|、(キ)δで表現しても、やはり電気角60度毎の更新となる。   In an actual power generation device, the values of Vd and Vq are processed in the microcomputer, and thus cannot be seen from the outside as a phenomenon, but even if expressed by (f) | V |, (ki) δ, It is also updated every 60 electrical angles.

ただし、速度と負荷のトルクが安定している場合などには、もともと更新する必要がなかったり、変化幅が非常に小さいという場合もある。   However, when the speed and load torque are stable, there is a case where the update is not necessary or the change width is very small.

よって、負荷変動を与えながら運転させるなどすると、更新の頻度と大きさがある程度大きくなり、本発明の動作がなされているかどうかを確認する際に有効なものである。   Therefore, if the operation is performed while giving a load change, the frequency and magnitude of the update increase to some extent, which is effective in confirming whether the operation of the present invention is performed.

また、条件によっては|V|とδの一方しか変化していないように見えてしまうこともあり得るが、少なくとも一方が変化している場合には、電圧指令ベクトル(Vd、Vq)としては変化していると考えられる。   Also, depending on the conditions, it may appear that only one of | V | and δ changes, but when at least one of them changes, the voltage command vector (Vd, Vq) changes. it seems to do.

このように本実施の形態においては、電流ベクトル検知手段111は電気角60度毎のタイミングで出力更新して、制御を行うことから、PWMのキャリア周期毎に行う場合よりも計算頻度が少なくて済むものとなる傾向がある。   As described above, in the present embodiment, the current vector detection unit 111 performs output update at the timing of every electrical angle 60 degrees and performs control, so that the calculation frequency is less than that performed every PWM carrier cycle. There is a tendency to be finished.

図3は、本実施の形態における電動機115について、巻線116、117、118とインバータ回路94との接続を切り離した開放状態で、外力によって第2の物体を回転させた時に発生する各巻線の誘導起電力(無負荷誘導起電力)の波形と、位置検知手段130からの3本の出力信号CS1、CS2、CS3の波形を示したものである。   FIG. 3 shows each winding generated when the second object is rotated by an external force in the open state in which the connection between the windings 116, 117, 118 and the inverter circuit 94 is disconnected for the electric motor 115 in the present embodiment. The waveform of the induced electromotive force (no-load induced electromotive force) and the waveforms of the three output signals CS1, CS2, and CS3 from the position detection unit 130 are shown.

θ=0の点として、U相の誘導起電力(ア)が負から正に切り替わる零点とすると、V相の誘導起電力波形(イ)はU相に対して2π/3(120度)遅れ、またさらにW相のそれ(ウ)は4π/3(240度)遅れとなり、線間の誘導起電力は、各巻線116、117、118の差となることから、交点、すなわちθ=π/6(30度)、3π/6(90度)、5π/6(150度)、7π/6(210度)、9π/6(270度)、11π/6(330度)の各点において線間の誘導起電力が零となるタイミングが存在する。   Assuming that θ = 0 is the zero point at which the U-phase induced electromotive force (A) switches from negative to positive, the V-phase induced electromotive force waveform (A) is delayed by 2π / 3 (120 degrees) with respect to the U phase. Further, that of the W phase (c) is delayed by 4π / 3 (240 degrees), and the induced electromotive force between the lines is the difference between the windings 116, 117, 118, so that the intersection, that is, θ = π / Lines at 6 (30 degrees), 3π / 6 (90 degrees), 5π / 6 (150 degrees), 7π / 6 (210 degrees), 9π / 6 (270 degrees), and 11π / 6 (330 degrees) There is a timing when the induced electromotive force becomes zero.

本実施の形態における位置検知手段130の出力信号(エ)CS1、(オ)CS2、(カ)CS3は、それぞれハイとなる期間とローとなる期間がいずれも電気角180度(π)であるとともに、互いに120ずつ位相がずれていることから、電気角60度毎に3本のいずれかの信号が変化していくものとなっており、分解能として電気角60度のものとなっている。   In the output signals (d) CS1, (e) CS2, and (f) CS3 of the position detection means 130 in the present embodiment, both the high period and the low period have an electrical angle of 180 degrees (π). At the same time, since the phases are shifted from each other by 120, one of the three signals changes every 60 degrees of electrical angle, and the resolution is that of 60 degrees electrical angle.

かつ、信号が変化する電気角は、上記θ=π/6(30度)、3π/6(90度)、5π/6(150度)、7π/6(210度)、9π/6(270度)、11π/6(330度)の各点にほぼ合致しているものとなっている。   The electrical angle at which the signal changes is the above θ = π / 6 (30 degrees), 3π / 6 (90 degrees), 5π / 6 (150 degrees), 7π / 6 (210 degrees), 9π / 6 (270). Degrees) and 11π / 6 (330 degrees).

図4は、本実施の形態の電動機115で、断面図をとったものである。第1の物体は、珪素鋼板を積み重ねて構成したコア160を有しており、巻線116、117、118は、いずれもコア160に巻かれたものとなっている。中心には軸161の周りに回転自在に設けられた第2の物体123があり、永久磁石121、122を有している。   FIG. 4 is a sectional view of the electric motor 115 of the present embodiment. The first object has a core 160 formed by stacking silicon steel plates, and the windings 116, 117, and 118 are all wound around the core 160. In the center, there is a second object 123 rotatably provided around an axis 161 and has permanent magnets 121 and 122.

位置検知手段130の構成要素であるホール素子131、132、133は、本実施の
形態においては、3相の巻線116、117、118の間に機械角120度ずつ隔てて設けられており、N極が外側になるように着磁された永久磁石121と対向した場合には正のホール電圧を、またS極が外側になるように着磁された永久磁石122と対向した場合には負の正のホール電圧を出力するものとなっている。
In the present embodiment, Hall elements 131, 132, and 133 that are components of the position detection unit 130 are provided between the three-phase windings 116, 117, and 118 at a mechanical angle of 120 degrees, Positive Hall voltage when facing the permanent magnet 121 magnetized with the N pole on the outside, and negative when facing the permanent magnet 122 magnetized with the S pole on the outside. The positive Hall voltage is output.

なお、図4に示している本実施の形態では電動機115を2極としていることから、電気角は機械角と等しいものとなるが、4極、6極…とした場合には、機械角は電気角の1/2、1/3…となる。   In the present embodiment shown in FIG. 4, since the motor 115 has two poles, the electrical angle is equal to the mechanical angle. However, in the case of four poles, six poles, the mechanical angle is It becomes 1/2, 1/3, etc. of the electrical angle.

ホール素子は、巻線116、117、118の中間の位置に設けているが、巻線と同じ位置においてもよく、その場合にも線間の誘導起電力がほぼ零となるタイミングで、必ずどれかのホール素子の出力信号が正から負、あるいは負から正へと変化するものとなり、また3個のホール素子の内の1個を電気角180度(π)ずらせた位置に移してもかまわない。   The Hall element is provided at a position intermediate between the windings 116, 117, and 118. However, the Hall element may be located at the same position as the winding. The output signal of the Hall element may change from positive to negative or from negative to positive, and one of the three Hall elements may be moved to a position shifted by an electrical angle of 180 degrees (π). Absent.

本実施の形態では、ホール素子131、132、133の出力電圧の正/負はハイ/ローの論理に変換されるものとなるが、ホール素子と共に回路が集積化されたホールICと呼ばれるものを使用しても、もちろんかまわない。   In the present embodiment, the positive / negative of the output voltage of the Hall elements 131, 132, and 133 is converted into high / low logic, but what is called a Hall IC in which a circuit is integrated with the Hall element is used. Of course, you can use it.

また、本実施の形態においては、第1の物体119の内側に第2の物体123があり、第2の物体が回転するいわゆるインナーロータの形となっているが、逆に第2の物体123が第1の物体の外にくるアウターロータと呼ばれるような構成としてもよい。   Further, in the present embodiment, the second object 123 is inside the first object 119 and has a so-called inner rotor shape in which the second object rotates. It is good also as a structure called an outer rotor which comes out of a 1st object.

このような電動機115および位置検知手段130の構成において、電流ベクトル検知手段111の動作を説明する。   In the configuration of the electric motor 115 and the position detection unit 130, the operation of the current vector detection unit 111 will be described.

図5は、3相の巻線116、117、118それぞれに流れ込む電流Iu、Iv、Iwの波形に対する位置検知手段130の信号が変化するタイミングを示しているものであり、本実施の形態においては、黒丸で示される位置検知手段130の信号が変化するタイミングθ1、θ2、θ3…の直後の電流検知手段110の働きにより、UVW各相の電流瞬時値がA/D変換され、その時点での電流ベクトルIdとIqが求め出される。   FIG. 5 shows the timing at which the signal of the position detector 130 changes with respect to the waveforms of the currents Iu, Iv, and Iw flowing into the three-phase windings 116, 117, and 118. In this embodiment, FIG. The instantaneous current value of each UVW phase is A / D converted by the action of the current detection means 110 immediately after the timings θ1, θ2, θ3,. Current vectors Id and Iq are determined.

ちなみに図5に示した例は、電流波形としてはほぼ正弦波であって電流位相角βとして+15度(π/12)程度の状態である。   Incidentally, in the example shown in FIG. 5, the current waveform is substantially a sine wave, and the current phase angle β is about +15 degrees (π / 12).

まず、θ1=π/6(30度)のタイミングでは、Iu、Iv、Iwに対して
Id=−Iu・cos(π/6)−Iv・cos(9π/6)−Iw・cos(5π/6)
Iq=Iu・sin(π/6)+Iv・sin(9π/6)+Iw・sin(5π/6)
となるが、sinやcosで示される係数は、すべて定数であるため三角関数をいちいち計算する必要はなく、零や1となってしまう係数も出る結果、
Id=0.866・(Iw−Iu)
Iq=0.5・(Iu+Iw)−Iv
と簡単な計算式となる。
First, at the timing of θ1 = π / 6 (30 degrees), for Iu, Iv, and Iw ,
Id = −Iu · cos (π / 6) −Iv · cos (9π / 6) −Iw · cos (5π / 6)
Iq = Iu · sin (π / 6) + Iv · sin (9π / 6) + Iw · sin (5π / 6)
However, since the coefficients indicated by sin and cos are all constants, it is not necessary to calculate trigonometric functions one by one.
Id = 0.866 · (Iw−Iu)
Iq = 0.5 · (Iu + Iw) −Iv
And a simple calculation formula.

同様に、θ2=3π/6(90度)のタイミングでは、
Id=−Iu・cos(3π/6)−Iv・cos(11π/6)−Iw・cos(7π/6)
Iq=Iu・sin(3π/6)+Iv・sin(11π/6)+Iw・sin(7π
/6)
となるが、これも簡単な計算式として、
Id=0.866・(Iw−Iv)
Iq=Iu−0.5・(Iv+Iw)
となる。
Similarly, at the timing of θ2 = 3π / 6 (90 degrees),
Id = −Iu · cos (3π / 6) −Iv · cos (11π / 6) −Iw · cos (7π / 6)
Iq = Iu · sin (3π / 6) + Iv · sin (11π / 6) + Iw · sin (7π
/ 6)
However, this is also a simple formula
Id = 0.866 · (Iw−Iv)
Iq = Iu−0.5 · (Iv + Iw)
It becomes.

なお、本実施の形態においては、電流検知手段110は、抵抗器106、107、108の電圧を検知することにより3相の巻線116、117、118の各相の電圧を検知するものとしているが、例えばDCCTと呼ばれるような直流成分から電流が検出できるような電流検知モジュールを用いて行う構成であってもよく、その場合3相のすべてに設ける必要はなく、例えばV相とW相にDCCTを設けておけば、キルヒホッフの法則より、
Iu=−(Iv+Iw)となることは明らかであり、U相にはDCCTを入れずして、算術計算にて十分間に合わせることができるものであるが、そのような構成をとった場合には、上記のIq式は、
Iq=−1.5・(Iv+Iw)
となるものであるが、それらの計算方法については、適宜マイクロコンピュータの処理速度とプログラミングのし易さなどから計算方法を選択すればよいことである。
In the present embodiment, the current detection means 110 detects the voltage of each phase of the three-phase windings 116, 117, 118 by detecting the voltage of the resistors 106, 107, 108. However, it may be configured to use a current detection module that can detect current from a DC component such as DCCT, and in that case, it is not necessary to provide all three phases. If DCCT is provided, Kirchhoff's law
It is clear that Iu = − (Iv + Iw), and DCCT is not included in the U-phase, and it can be sufficiently set by arithmetic calculation. However, when such a configuration is adopted, And the above Iq equation is
Iq = −1.5 · (Iv + Iw)
However, with respect to these calculation methods, a calculation method may be selected as appropriate from the processing speed of the microcomputer and the ease of programming.

以下、θ3、θ4…についても、結果としてはUVWが入れ替わったような同様の計算となり、いずれの時点においても表1に示すように、零と1以外の係数の絶対値としては、0.5と0.866の2つしかないので定数をマイクロコンピュータ内のメモリに記憶する場合でも、メモリが少なくてすむ。   Hereinafter, with respect to θ3, θ4,..., The result is the same calculation in which UVW is switched, and as shown in Table 1, the absolute values of coefficients other than zero and 1 are 0.5 as shown in Table 1. Therefore, even if the constant is stored in the memory in the microcomputer, the memory can be reduced.

さらに、0.5については、レジスタを1ビット右方向にシフトさせることで済むので非常に簡単に計算ができ、また0.866に関しては近似値として、7/8(=0.875)を使用することができることから、掛け算する際、レジスタを右に3ビットシフトさせた値を元の値から差し引くというような簡単なレジスタ操作で代用することができる。   Furthermore, 0.5 can be calculated very easily by shifting the register to the right by 1 bit, and for 0.866, 7/8 (= 0.875) is used as an approximation. Therefore, when multiplying, a simple register operation such as subtracting a value obtained by shifting the register 3 bits to the right from the original value can be used instead.

なお、0.866という数値は、正確には「3の平方根」を2で割った値であって、無理数であるが、前述の7/8を用いた場合の誤差は、ほぼ1%しかなく、実用上十分な精度を持った値として計算結果が得られるものとなり、問題は発生しない。   The numerical value of 0.866 is exactly a value obtained by dividing “the square root of 3” by 2, and is an irrational number, but the error when using the above-mentioned 7/8 is only about 1%. Therefore, the calculation result can be obtained as a value having sufficient accuracy in practical use, and no problem occurs.

さらに、例えばId=0に保つような制御を行わせる場合などにおいては、前述の0.866という値を用いずに、0.866が乗じられる前の値、すなわち真のId/0.866の値をそのまま用いて制御を行うなどの構成としてもかまわない。   Further, for example, when control is performed to keep Id = 0, the value before 0.866 is multiplied without using the above-described value of 0.866, that is, true Id / 0.866. The configuration may be such that control is performed using the value as it is.

このように、本実施の形態の動力発生装置は、電気角60度毎の電流ベクトル計算で済
ませることにより、計算の頻度が少なくて済むものとなる上、計算式の係数も簡単なことから、安価で力のないマイクロコンピュータを使用しながらも、電流ベクトルを検知しながら、優れた制御がかけられるものとすることができる。
As described above, the power generation device of the present embodiment can be calculated less frequently by performing the current vector calculation for every electrical angle of 60 degrees, and the coefficient of the calculation formula is also simple. While using an inexpensive and powerless microcomputer, it is possible to perform excellent control while detecting a current vector.

図6は、本実施の形態におけるインバータ回路94のスイッチング素子103のオンオフ信号UNの波形図であって、(ア)にスイッチング素子103のゲート波形、(イ)に位置検知手段130の信号出力の1本であるCS1の変化を、横軸に時間をとって示したものである。   FIG. 6 is a waveform diagram of the on / off signal UN of the switching element 103 of the inverter circuit 94 in this embodiment, where (a) shows the gate waveform of the switching element 103, and (b) shows the signal output of the position detection means 130. The change of one CS1 is shown with time on the horizontal axis.

本実施の形態では、位置検知手段130の信号が変化するθ1、θ2…の直後に、低電位側の3個のスイッチング素子103104105に対して、PWM回路144は、本来のキャリア周期(周波数15.625kHz)におけるオン時間が、所定期間以下である場合には、強制的にオン時間とスイッチング周期を、一時的に拡大し、検知期間を確保するものとしている。 In this embodiment, immediately after θ1, θ2,..., When the signal of the position detection unit 130 changes, the PWM circuit 144 performs the original carrier period for the three switching elements 103 , 104 , 105 on the low potential side. When the on-time at (frequency 15.625 kHz) is equal to or shorter than the predetermined period, the on-time and the switching period are forcibly expanded to secure the detection period.

すなわち、図6においてθ1(=π/6)においては、電圧位相δによっても異なるが、U相の高電位側のスイッチング素子100のオン時間が、かなり長く、導通比が大となっており、反対に低電位側のスイッチング素子103は、オン時間が短い状態にある。   That is, in FIG. 6, θ1 (= π / 6) varies depending on the voltage phase δ, but the ON time of the switching element 100 on the high potential side of the U phase is considerably long and the conduction ratio is large. On the other hand, the switching element 103 on the low potential side is in a state where the on-time is short.

抵抗器106によるU相の巻線電流の検知を確実に行うためには、ノイズによる影響の防止やA/D変換器109の変換所要時間などから、スイッチング素子103のオン時間をある程度確保する必要がある。   In order to surely detect the U-phase winding current by the resistor 106, it is necessary to secure a certain amount of on-time of the switching element 103 in order to prevent the influence of noise and the time required for conversion of the A / D converter 109. There is.

そこで、本実施の形態においては、CS1が変化するタイミングt1に至るまでのスイッチング素子103のオンオフについては、通常のPWM信号に従って、15.625kHzのキャリア周波数を持つ三角波と、コンペアレジスタ値の大小比較を判定し、かつデッドタイムの処理を付加して、オン/オフの信号が生成されるという基本的な動作となっているのに対し、時刻t1以降については、1パルスのみオン時間を長くし、A/D変換器109がデジタル値に変換できるだけの所定時間が確保できるようにしている。   Thus, in the present embodiment, the switching element 103 is turned on and off until the timing t1 when CS1 changes, according to a normal PWM signal, and a comparison of the magnitude of the comparison register value with a triangular wave having a carrier frequency of 15.625 kHz. In contrast, the basic operation is that an on / off signal is generated by adding dead time processing, and after time t1, the on-time is increased for only one pulse. The A / D converter 109 can secure a predetermined time that can be converted into a digital value.

このため、t1直後のオン時間ton2は、直前のオン信号の時間ton1よりも長い時間としている。   For this reason, the on time ton2 immediately after t1 is set to be longer than the time ton1 of the immediately preceding on signal.

さらに、ton2を長くしたことによるインバータ回路94の出力電圧の瞬時的な誤差を補うため、本実施の形態においては、ton2直後のtoff2についても、直前のオン信号時間toff1よりも延長したものとし、
toff2=toff1・ton2/ton1
となるようにすることにより、当該部分でのスイッチング素子103のオン時間比率(オン・デューティ)は、ほぼ一定値(=ton1/(ton1+toff1))に保たれるものとなり、電圧波形に対する影響はほぼキャンセルされるものとなる。
Furthermore, in order to compensate for an instantaneous error in the output voltage of the inverter circuit 94 due to the lengthening of ton2, in the present embodiment, it is assumed that the toff2 immediately after the ton2 is also extended from the immediately preceding on signal time toff1.
toff2 = toff1 · ton2 / ton1
As a result, the on-time ratio (on-duty) of the switching element 103 in this portion is maintained at a substantially constant value (= ton1 / (ton1 + toff1)), and the influence on the voltage waveform is almost the same. It will be canceled.

なお、本実施の形態においては、スイッチング素子103のスイッチング周期について、t1以前にt01であるのに対して、t1直後にはt02と拡大しており、一時的にスイッチング周波数が低下したような状態となっている。   In the present embodiment, the switching cycle of the switching element 103 is t01 before t1, but is expanded to t02 immediately after t1, and the switching frequency is temporarily reduced. It has become.

このため、騒音面などについては、若干不利となることも考えられるが、t1直後の1パルスだけであって、電気角60度内に対する比率が低ければ、ほとんど問題になることはない。   For this reason, the noise aspect may be slightly disadvantageous. However, if there is only one pulse immediately after t1 and the ratio to the electrical angle of 60 degrees is low, there is almost no problem.

また、特に、オン時間の拡大倍率ton2/ton1の比率が比較的小さい場合などに
は、スイッチング周期を一定値に固定とし、すなわちスイッチング周波数を一定に保った状態としておいて、t1直後の1スイッチング周期についてのみオン時間比率を高めた状態とし、次のスイッチング周期で逆にオン時間比率を抑えることにより、電圧の変動をキャンセルさせるというような方法もとることができることもあり得る。
In particular, when the ratio of the on-time magnification ratio ton2 / ton1 is relatively small, the switching cycle is fixed to a constant value, that is, the switching frequency is kept constant, and one switching immediately after t1 is performed. It may be possible to adopt a method of canceling voltage fluctuations by setting the ON time ratio to be higher only for the period and conversely suppressing the ON time ratio in the next switching period.

上記の説明においては、スイッチング素子103のみに関して述べたものであるが、スイッチング素子104、105に関しても同様であり、電気角60度毎に発生する位置検知手段130の信号が変化するタイミング直後に、電流検知に必要な時間が確保できるように、オン時間を変化させる、あるいはさらにもってスイッチング周期を変化させ、電流値の検知期間とするという動作を行うものとしており、これによって、電流検知を確実に行い、IdとIqを検知しながら、電動機115の制御を行うことができるものとなっている。 In the above description, only the switching element 103 has been described, but the same applies to the switching elements 104 and 105. Immediately after the timing at which the signal of the position detection means 130 generated every 60 electrical angles changes, In order to ensure the time required for current detection, the on-time is changed, or the switching cycle is changed to set the current value detection period, which ensures the current detection. It is possible to control the motor 115 while detecting Id and Iq.

以上のように、本実施の形態の動力発生装置は、IdとIqの検知において、三角関数を使用せずに実現されるものとなることから、マイクロコンピュータなどの計算の負担が非常に軽いものとなり、安価で力のないものでも十分な働きをさせることができるものとなる。   As described above, the power generation device according to the present embodiment is realized without using a trigonometric function in the detection of Id and Iq. Therefore, even a cheap and weak power can work sufficiently.

特に、例えば電気掃除機のファンモータのように高い回転速度で運転される動力発生装置の場合や、例えば電気洗濯機のダイレクト駆動モータのように極数が例えば8極以上という多数の場合などには、電気角60度毎に変化する位置検知手段の出力信号は、時間的分解能が十分に高いものとなる傾向があり、第2の物体の慣性などによる電圧位相δや電流位相βの変化の時間的スパンに対して、電気角60度に相当する時間が十分細かい分解能として作用するものとなるため、十分な安定性能を持たせることができるものとなり、電流位相βを効率が最高となる点で運転させることにより、省エネルギーを図る。   In particular, in the case of a power generation device that is operated at a high rotational speed, such as a fan motor of an electric vacuum cleaner, or in a case where the number of poles is, for example, 8 or more, such as a direct drive motor of an electric washing machine. The output signal of the position detection means that changes every 60 degrees of electrical angle tends to have a sufficiently high temporal resolution, and changes in the voltage phase δ and the current phase β due to the inertia of the second object, etc. The time corresponding to the electrical angle of 60 degrees with respect to the time span acts as a sufficiently fine resolution, so that sufficient stability performance can be given, and the current phase β has the highest efficiency. To save energy by driving in

あるいは、Id<0として弱メ界磁制御とし、高速回転域でも十分なトルク、出力性能を得るなど、様々な効果を上げることができるものとなる。   Alternatively, it is possible to achieve various effects such as weak field control with Id <0, and sufficient torque and output performance can be obtained even in a high-speed rotation range.

なお、本実施の形態においては、電圧指令VdとVqを3相回転分配器143に入力しているが、VdとVqを入力する代わりに電圧の絶対値|V|と、電圧位相δを入力するようにするなどしても良い。   In this embodiment, the voltage commands Vd and Vq are input to the three-phase rotary distributor 143, but instead of inputting Vd and Vq, an absolute voltage value | V | and a voltage phase δ are input. You may do it.

また、本実施の形態の3相回転分配器143は、電気角θに対する3相それぞれの出力が正弦波となるように、テーブルなどで電気角θに対してある程度の高い分解能で、出力が変化するようにしているものであるが、このような構成においては、3相回転分配器143としては、三角関数的なテーブルが必要である。   Further, the three-phase rotary distributor 143 of the present embodiment changes the output with a certain degree of high resolution with respect to the electrical angle θ with a table or the like so that the output of each of the three phases with respect to the electrical angle θ is a sine wave. However, in such a configuration, a trigonometric table is required as the three-phase rotary distributor 143.

しかし、本発明は特に3相の巻線電流、および巻線電圧が、正弦波と限定しているものではなく、例えば安価な120度の矩形波駆動などであってもよく、また広角通電、あるいは台形波駆動などと呼ばれるように、電気角120度よりも広い通電角を有する制御方法とすることもできる。   However, in the present invention, the three-phase winding current and the winding voltage are not particularly limited to sine waves, and may be, for example, an inexpensive 120-degree rectangular wave drive, wide-angle energization, Or it can also be set as the control method which has a conduction angle wider than 120 degree | times of an electrical angle so that a trapezoidal wave drive etc. may be called.

それらの場合には、電圧位相角δは位置検知手段の信号からの進み電気角とし、電圧の絶対値|V|は、スイッチング素子の導通比率(オン・デューティ)で調整されるものとなる。   In these cases, the voltage phase angle δ is the leading electrical angle from the signal of the position detection means, and the absolute value | V | of the voltage is adjusted by the conduction ratio (on duty) of the switching element.

また、それらの場合には電流波形はある程度歪んだ波形となる場合もあり、IdとIqの計算値にも誤差が幾分大きく出てくることにはなるが、それでも永久磁石121、122の磁界を強める/弱める成分の電流と、それと直交する成分の電流とに分けて制御が行
われることによる、省エネ効果や、弱メ界磁制御による高速域での出力確保など、効果は十分に得られるものとなる。
In these cases, the current waveform may be distorted to some extent, and the calculated values of Id and Iq may have a somewhat large error, but the magnetic fields of the permanent magnets 121 and 122 are still present. The control is performed separately for the current of the component that strengthens / weakens the current and the current of the component that is orthogonal to it, and the effect is sufficiently obtained, such as energy saving effect and securing output in the high speed range by weak magnetic field control Become.

(実施の形態2)
図7は、本発明の第2の実施の形態における衣類処理装置の断面ブロック図を示すものである。図7において、動力発生装置170は、実施の形態1に示したものを使用している。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a cross-sectional block diagram of a clothing processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the power generation device 170 uses the one shown in the first embodiment.

ただし、電動機171に関しては、2極とせず、その代わりにN極が外側になるように着磁された永久磁石24枚と、逆にS極が外側になるように着磁された永久磁石24枚の合計48枚もの永久磁石を用いたことにより、48極という多数の極を有する構成としている点が異なるものとなっている。   However, regarding the electric motor 171, instead of having two poles, instead of 24 permanent magnets magnetized so that the N pole is on the outside, the permanent magnets 24 magnetized so that the S pole is on the outside is reversed. The use of a total of 48 permanent magnets differs in that it has a configuration having a large number of 48 poles.

動力発生装置170は、電源プラグ173から100Vで50Hzまたは60Hzの交流電源を取り入れ、出力となる軸161には、一般に回転ドラムなどと呼ばれるような円筒状の回転体175が、回転可能に設けられており、衣類176がその中に入れられるよう構成されている。   The power generation device 170 takes in an AC power supply of 50 Hz or 60 Hz at 100 V from the power plug 173, and a cylindrical rotating body 175 generally called a rotating drum or the like is rotatably provided on an output shaft 161. And garment 176 is configured to be placed therein.

さらに加えて、給水手段180が、水道に接続した給水管181と、それに接続された給水弁182が設けられる形で存在しており、給水弁182が開くことにより、水道水が回転体175内に入り、衣類176が洗剤を含んだ水に浸るものとなり、この状態で動力発生装置170が運転されることにより、軸161を通じて回転体175が回転し、洗濯がなされるものとなっている。   In addition, the water supply means 180 is provided in a form in which a water supply pipe 181 connected to the water supply and a water supply valve 182 connected to the water supply pipe 181 are provided, and the tap water is opened in the rotating body 175 by opening the water supply valve 182. The clothes 176 are immersed in water containing detergent, and the power generator 170 is operated in this state, whereby the rotating body 175 rotates through the shaft 161 and is washed.

排水弁186は、回転体175の下方に設けられており、排水管187が接続されることにより、排水弁186が開くと回転体175内から洗濯水が装置外に流れ出すものとなる。   The drain valve 186 is provided below the rotator 175. When the drain pipe 187 is opened by connecting the drain pipe 187, washing water flows out of the rotator 175 to the outside of the apparatus.

給水弁制御回路190と、排水弁制御回路191は、それぞれ給水弁182と排水弁186に信号を与えて開閉の制御を行うものであり、本実施の形態の衣類処理装置では、動力発生装置170、給水弁制御回路190、排水弁制御回路191を順序よく働かせることにより、洗濯、脱水が自動で進むものとなっている。   The water supply valve control circuit 190 and the drain valve control circuit 191 give signals to the water supply valve 182 and the drain valve 186, respectively, to perform opening / closing control. In the clothing processing apparatus according to the present embodiment, the power generator 170 The water supply valve control circuit 190 and the drain valve control circuit 191 are operated in order so that washing and dehydration automatically proceed.

本実施の形態においては、特に脱水時において、回転体175と軸161で直結した動力発生装置170が、Id<0の運転条件で作動し、毎分1400回転という高速でも高トルクの回転を行うことができるため、衣類176に大きな向心加速度が加わり、水分が能率良く取り除かれるものとなる。 In the present embodiment, particularly during dehydration, the power generation device 170 directly connected to the rotating body 175 and the shaft 161 operates under an operating condition of Id <0 and rotates at a high torque even at a high speed of 1400 revolutions per minute. Therefore, a large centripetal acceleration is applied to the garment 176, and moisture is efficiently removed.

高速回転での脱水中においては、特に48極という多数の極数としていることから、電気角60度の期間が300マイクロ秒程度と、極く短時間であるため、本発明の動力発生装置でも高頻度でのIdとIqの制御が可能となり、効果が高いものとなる。   During dehydration at high speed rotation, since the number of poles is particularly 48, the electrical angle of 60 degrees is as short as about 300 microseconds. It is possible to control Id and Iq with high frequency, and the effect is high.

なお、本実施の形態の衣類処理機は、洗濯と脱水が自動で行われる形のものとしているが、衣類乾燥器と呼ばれるものにあっても、同様に回転ドラムを動力発生装置で回転駆動する構成が用いられることになる。   The clothing processing machine according to the present embodiment is configured to automatically perform washing and dehydration. However, even in a so-called clothing dryer, the rotary drum is similarly rotated and driven by a power generator. The configuration will be used.

また、さらに、洗濯から乾燥までを全自動で行う洗濯乾燥機も可能であり、軸161を水平ではなく、例えば20度〜30度程度の傾斜を持たせて設けたもの、また縦型と呼ばれるような、垂直の軸としたものなどであってもかまわない。   Furthermore, a washing / drying machine that performs fully automatic operations from washing to drying is also possible, and the shaft 161 is not horizontal but is provided with an inclination of, for example, about 20 degrees to 30 degrees, and is called a vertical type. It may be a vertical axis.

また、本実施の形態においては、動力発生装置170によって回転駆動される回転体175は、いわゆる回転ドラムなどと呼ばれるものであるが、このような形のものに限定されるものではなく、縦型の洗濯機の洗濯兼脱水槽、パルセータ、アジテータ、攪拌翼などと呼ばれるような回転体としてもよく、要は回転によって、直接もしくは水などの洗濯液を介して、衣類に機械力を加えて処理を行うものであれば、様々な構成のものが用いられるものである。   Further, in the present embodiment, the rotating body 175 that is rotationally driven by the power generation device 170 is a so-called rotating drum or the like, but is not limited to such a shape, and is a vertical type. It may be a rotating body called a washing / dehydrating tub, pulsator, agitator, stirring blade, etc. of a washing machine of the washing machine. In short, it is processed by applying mechanical force to clothing directly by rotation or through washing liquid such as water. If it performs, it will be used in various configurations.

以上のように、本発明にかかる動力発生装置は、インバータ回路が位置検出手段の出力信号の変化毎に出力を更新する電流ベクトル検知手段を有し、電圧ベクトルの成分VdおよびVqをほぼ電気角60度毎に更新することにより、マイクロコンピュータに必要な処理速度、特にIdとIqを求めるための計算を、三角関数を使わない非常に簡単なものとすることができ、より安価で処理速度が低いマイクロコンピュータの使用を可能とし、低コストの動力発生装置を提供することができるものとなる。 As described above, the power generation device according to the present invention has the current vector detection means in which the inverter circuit updates the output every time the output signal of the position detection means changes, and the components Vd and Vq of the voltage vector are substantially equal to the electrical angle. by updating every 60 degrees, the processing speed required for the microcomputer, in particular calculation for obtaining the Id and Iq, can be made very simple without using trigonometric functions, less expensive processing speed Therefore, a low-cost microcomputer can be used, and a low-cost power generation device can be provided.

本発明の実施の形態1における動力発生装置のブロック回路図1 is a block circuit diagram of a power generation device according to Embodiment 1 of the present invention. 同、動力発生装置の位置検知手段と電圧振幅、電圧位相のグラフSame as above, power generator position detection means, voltage amplitude, voltage phase graph 同、動力発生装置の位置検知手段の出力信号波形図Same as above, output signal waveform diagram of position detection means of power generator 同、動力発生装置の電動機の断面図Same as above, sectional view of the motor of the power generator 同、動力発生装置の電流波形図Same as above, current waveform diagram of power generator 同、動力発生装置のインバータ回路のスイッチング素子のオンオフ波形図Same as above, ON / OFF waveform diagram of switching element of inverter circuit of power generator 本発明の実施の形態2における衣類処理装置の断面図Sectional drawing of the clothing processing apparatus in Embodiment 2 of this invention 従来の技術における動力発生装置の制御ブロック図Control block diagram of a power generator in the prior art

94 インバータ回路
100、101、102、103、104、105 スイッチング素子
106、107、108 抵抗器
110 電流検知手段
111 電流ベクトル検知手段
116、117、118 巻線
119 第1の物体
121、122 永久磁石
123 第2の物体
130 位置検知手段
131、132、133 ホール素子
170 動力発生装置
175 回転体
176 衣類
94 Inverter circuit 100, 101, 102, 103, 104, 105 Switching element 106, 107, 108 Resistor 110 Current detection means 111 Current vector detection means 116, 117, 118 Winding 119 First object 121, 122 Permanent magnet 123 Second object 130 Position detecting means 131, 132, 133 Hall element 170 Power generation device 175 Rotating body 176 Clothing

Claims (4)

3相の巻線を有する第1の物体と、永久磁石を有し前記第1の物体と相対的に回転自在に設けた第2の物体と、前記巻線に電流波形がほぼ正弦波の電力を供給する6個のスイッチング素子で構成した3相のインバータ回路と、前記第1の物体に対する前記永久磁石の位置を検知し電気角60度の分解能で論理が変化する出力を有する位置検知手段と、前記巻線の電流を検知する電流検知手段を有し、前記インバータ回路は、前記位置検出手段の出力信号の変化毎に出力を更新する電流ベクトル検知手段を有し、電圧ベクトルの成分VdおよびVqをほぼ電気角60度毎に更新する動力発生装置。 A first object having a three-phase winding, a second object having a permanent magnet and provided to be rotatable relative to the first object, and a power whose current waveform is approximately sinusoidal in the winding. 3 and phase inverter circuit constructed of six switching elements for supplying said first detecting the position of the permanent magnet relative to the object position detecting means for chromatic output logic is changed at a resolution of 60 electrical degrees Current detection means for detecting the current of the winding, and the inverter circuit has current vector detection means for updating the output every time the output signal of the position detection means changes, and the voltage vector component Vd and a power generation device to update approximately every electrical angle of 60 degrees Vq. 流検知手段は、6個のスイッチング素子の内の3個の低電位側スイッチング素子の一端子に接続した抵抗器を有する請求項記載の動力発生装置。 Current sensing means, six three power generating device according to claim 1, further comprising a resistor connected to one terminal of the low-potential side switching elements of the switching elements. 位置検知手段の信号が変化した直後に、少なくとも1個のスイッチング素子のオン時間またはスイッチング周期の少なくとも一方を一時的に変化させる検知期間を有する請求項記載の動力発生装置。 3. The power generation device according to claim 2, further comprising a detection period in which at least one of an on time or a switching cycle of at least one switching element is temporarily changed immediately after the signal of the position detection means is changed. 請求項1〜のいずれか1項に記載した動力発生装置と、前記動力発生装置によって回転駆動される回転体を有し、前記回転体は衣類に機械力を加えて処理を行う衣類処理装置。 A clothing processing apparatus comprising: the power generation device according to any one of claims 1 to 3 ; and a rotating body that is rotationally driven by the power generation device, wherein the rotating body applies a mechanical force to clothing. .
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JP3663166B2 (en) * 2001-10-01 2005-06-22 三洋電機株式会社 Brushless motor control device
JP2003348858A (en) * 2002-05-23 2003-12-05 Toshiba Corp Inverter unit
JP4179970B2 (en) * 2003-11-14 2008-11-12 株式会社東芝 Drum washing machine
JP2005192335A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Toyota Industries Corp Inverter and motor control method

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