JP5601827B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータ位置を検出する複数の位置センサからのセンサ信号に基づいて、洗い及び脱水を行うための回転駆動力を発生させるモータを制御する洗濯機に関する。

従来、洗濯機に使用されるモータのロータ位置を検出する位置センサについて、検出精度の問題によるモータの起動不良（モータが連続して回転しない状態）や消費電力の増加に対処する技術として、例えば特許文献１に開示されているものがある。これは、ステータ巻線に通電することで発生する磁界が位置センサに対して及ぼす影響を、巻線への通電電流値に応じて補正する技術である。

特開２００６−１５７９９９号公報

しかしながら、個々のモータの製造ばらつきによって、検出される電流値のデータと、位置センサのセンサ信号に基づく位置検出結果との関連性が低下した場合には、特許文献１の技術は適用できない。また、洗濯機では、洗濯槽内における布の分布状態により、負荷が過大になることで起動ができない場合もあるが、特許文献１に開示されている技術では、そのような起動不良には対処できない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの起動不良について、より確実に対処できる洗濯機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の洗濯機は、洗い及び脱水を行うための回転駆動力を発生させるモータと、
このモータのロータ位置を検出する複数の位置センサと、
これら複数の位置センサによって出力されるセンサ信号が、前記モータの回転に伴う一定の出力パターンを維持しているか否かに基づいて、前記モータを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記モータを起動した場合に前記センサ信号に基づいて前記起動の良否を判定し、前記起動が不良だった場合は、前記ロータ位置を強制転流により変更してから起動を再試行することを特徴とする。

すなわち、モータの起動が成功すれば、複数の位置センサによって出力されるセンサ信号は、モータの回転に伴って一定のパターンを繰り返すので、そのパターンに乱れがあるか否かを監視すればモータの起動不良を確実に判定できる。そして、モータの起動が失敗する原因には、例えば回転槽の内部において洗濯物が一部に偏在した状態にあり、通常よりも大きな起動トルクが必要とされる場合などがある。そこで、起動不良が発生した場合に、ロータ位置を変更してからモータの起動を再試行すれば、起動を開始する場合の初期状態が変化することで、起動を成功させる確率が向上する。

また、請求項５〜７記載の洗濯機は、洗い及び脱水を行うためのドラムを回転駆動するモータと、
このモータのロータ位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段により検出されるロータ位置に基づいて、前記モータを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記モータを起動した場合の回転状態を監視することで前記起動の良否を判定し、前記起動が不良だった場合は、前記ロータ位置を、強制転流により前記起動の方向とは逆方向に移動させてから起動を再試行することを特徴とする。

この場合、起動良否の判定を行うための回転状態の監視は、モータの回転速度とモータの入力電力値又は入力電流値とを比較したり（請求項５）、上記回転速度と速度指令値とを比較したり（請求項６）、上記回転速度とモータの誘起電圧とを比較すること（請求項７）で行う。そして、起動が不良だった場合は、ロータ位置を起動の方向とは逆方向に移動させてから起動を再試行すれば、ドラムに位置エネルギーを与えた状態から起動を開始させることができるので、起動を成功させる確率が向上する。

請求項１又は５〜７記載の洗濯機によれば、モータの起動不良を確実に判定して、起動の再試行を、より高い確率で成功させることができる。

第１実施例であり、（ａ）〜（ｃ）は各制御内容を示すフローチャート （ａ）はドラムモータが正常に回転している場合のＵ，Ｖ，Ｗ各相の誘起電圧波形と、回転位置センサより出力されるセンサ信号パルス波形とを示す図、（ｂ）は（ａ）の組み合わせパターン（状態Ａ〜Ｆ）を示す図 （ａ）〜（ｄ）はドラムモータの各回転状態に応じた、図２（ｂ）に示す組み合わせパターンの変化を示す図 回転位置センサとロータとの位置関係の変化を示す図 ドラムモータの駆動制御系を概略的に示す図 ドラムモータのロータの構成を示す平面図 ドラム式洗濯乾燥機の構成を示す縦断側面図 第２実施例を示す図４相当図 第３実施例を示す図１相当図 第４実施例を示す図１（ｃ）相当図 ドラムの回転状態を示す図

（第１実施例）
以下、第１実施例について図１乃至図７を参照して説明する。図７は、ドラム式洗濯乾燥機の構成を示す縦断側面図である。外箱１は前板，後板，左側板，右側板，底板及び天板を有して中空状をなしており、外箱１の前板には貫通孔状の出入口２が形成されている。この外箱１の前板には扉３が装着されている。この扉３は使用者が前方から閉鎖状態および開放状態相互間で操作可能なもので、扉３の閉鎖状態では出入口２が閉鎖され、扉３の開放状態では出入口２が開放される。外箱１の内部には水受槽４が固定されている。この水受槽４は後面が閉鎖された円筒状をなすもので、軸心線ＣＬが前から後に向けて下降する傾斜状態に配置されている。この水受槽４は前面が開口するものであり、扉３の閉鎖状態では扉３が水受槽４の前面を気密状態に閉鎖する。

水受槽４の後板には、水受槽４の外部に位置してドラムモータ５が固定されている。このドラムモータ５は速度制御可能なブラシレスＤＣモータからなり、ドラムモータ５の回転軸６は水受槽４の内部に突出している。この回転軸６は水受槽４の軸心線ＣＬに重ねて配置され、回転軸６には水受槽４の内部に位置してドラム７が固定されている。このドラム７は後面が閉鎖された円筒状をなすもので、ドラムモータ５の運転状態に伴い回転軸６と一体的に回転する。このドラム７の前面は水受槽４の前面を介して出入口２に後方から対向しており、ドラム７の内部には、扉３が開放された状態で前方から出入口２と水受槽４の前面とドラム７の前面を通して洗濯物が出し入れされる。

ドラム７には、複数の貫通孔８が形成されており、ドラム７の内部空間は複数の貫通孔８のそれぞれを通して水受槽４の内部空間に接続されている。このドラム７の内周面には複数のバッフル９が固定されている。これら複数のバッフル９のそれぞれは、ドラム７の回転により軸心線ＣＬを中心に円周方向へ移動するものであり、ドラム７内の洗濯物は、複数のバッフル９のそれぞれに引掛かりながら円周方向へ移動した後に重力で落下することで撹拌される。

外箱１の内部には、給水弁１０が固定されている。この給水弁１０は入口および出口を有し、給水弁１０の入口は水道の蛇口に接続されている。この給水弁１０は図示しない給水弁モータを駆動源とするもので、給水弁１０の出口は給水弁モータの回転量に応じて開放状態および閉鎖状態相互間で切換えられる。この給水弁１０の出口は、注水ケース１１に接続されており、給水弁１０が開放状態になると水道水が給水弁１０を通して注水ケース１１内に注入される。この注水ケース１１は、外箱１の内部に水受槽４より高所に位置して固定されたもので、筒状の注水口１２を有している。この注水口１２は水受槽４の内部に挿入されており、給水弁１０から注水ケース１１内に注入された水道水は、注水口１２から水受槽４の内部に注入される。

水受槽４には、最底部に位置して排水管１３の上端部が接続されており、排水管１３には排水弁１４が介在している。この排水弁１４は図示しない排水弁モータを駆動源とするもので、排水弁モータの回転量に応じて開放状態および閉鎖状態相互間で切換えられる。この排水弁１４の閉鎖状態では注水口１２から水受槽４内に注入された水道水が水受槽４内に貯留され、排水弁１４の開放状態では水受槽４内の水道水が排水管１３を通して水受槽４の外部に排出される。

外箱１の底板には、水受槽４の下方に位置してメインダクト１５が固定されている。このメインダクト１５は前後方向へ指向する筒状をなすものであり、メインダクト１５の前端部には前ダクト１６の下端部が接続されている。この前ダクト１６は上下方向へ指向する筒状をなすものであり、前ダクト１６の上端部は、水受槽４の内部空間に水受槽４の前端部で接続されている。メインダクト１５の後端部にはファンケーシング１７が固定されている。このファンケーシング１７は貫通孔状の吸気口１８および筒状の排気口１９を有するものであり、ファンケーシング１７の内部空間は吸気口１８を介してメインダクト１５の内部空間に接続されている。

ファンケーシング１７には、ファンケーシング１７の外部に位置してファンモータ２０が固定されている。このファンモータ２０はファンケーシング１７の内部に突出する回転軸２１を有するものであり、回転軸２１にはファンケーシング１７の内部に位置してファン２２が固定されている。このファン２２は軸方向から空気を吸込んで径方向へ吐出する遠心式のものであり、ファンケーシング１７の吸気口１８は、ファン２２にその軸方向から対向し、ファンケーシング１７の排気口１９は、ファン２２にその径方向から対向している。

ファンケーシング１７の排気口１９には、後ダクト２３の下端部が接続されている。この後ダクト２３は上下方向へ指向する筒状をなすものであり、後ダクト２３の上端部は水受槽４の内部空間に水受槽４の後端部で接続されている。これら後ダクト２３，ファンケーシング１７，メインダクト１５，前ダクト１６及び水受槽４は、水受槽４の内部空間を始点，終点それぞれとする環状の循環ダクト２４を構成しており、扉３の閉鎖状態でファンモータ２０が運転されている場合は、ファン２２が一定方向へ回転することにより、水受槽４内の空気が前ダクト１６内からメインダクト１５内を通してファンケーシング１７内に吸引され、ファンケーシング１７内から後ダクト２３内を通して水受槽４内に戻される。

外箱１の内部には、コンプレッサ（圧縮機）２５が固定されている。このコンプレッサ２５は循環ダクト２４の外部に配置されたものであり、冷媒を吐出する吐出口および冷媒を吸込む吸込口を有している。このコンプレッサ２５は、内蔵されている図示しないコンプモータを駆動源とするもので、コンプモータは速度制御可能なブラシレスＤＣモータで構成されている。

メインダクト１５の内部には、コンデンサ（凝縮器）２６が固定されている。このコンデンサ２６は空気を加熱するものであり、蛇行状に曲折する１本の冷媒管２７の外周面に板状をなす複数の加熱フィン３１のそれぞれを接触状態で固定して構成されている。このコンデンサ２６の冷媒管２７はコンプレッサ２５の吐出口に接続されており、コンプモータの運転状態では、コンプレッサ２５の吐出口から吐出された冷媒がコンデンサ２６の冷媒管２７内に進入する。

外箱１の内部には、図示しないキャピラリーチューブ（減圧器）が固定されている。このキャピラリーチューブはコンデンサ２６の冷媒管２７に接続されて循環ダクト２４の外部に配置され、コンデンサ２６の下流側で冷媒の流れを絞るものであり、１本のパイプから構成されている。メインダクト１５の内部には、エバポレータ２８が固定されている。このエバポレータ２８は空気を冷却するものであり、コンデンサ２６よりも空気の流れの上流側に配置されている。尚、コンプレッサ２５，コンデンサ２６，エバポレータ２８及び冷媒管２７やキャピラリーチューブなど、これらを接続する配管等によってヒートポンプ２９が構成されている。

図５は、ドラムモータ５の駆動制御系を概略的に示すものである。インバータ回路（ＰＷＭ制御方式インバータ）３１は、６個のＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）３２ａ〜３２ｆを三相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ３２ａ〜３２ｆのコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード３３ａ〜３３ｆが接続されている。
下アーム側のＩＧＢＴ３２ｄ、３２ｅ、３２ｆのエミッタは、シャント抵抗（電流検出素子）３４ｕ、３４ｖ、３４ｗを介してグランドに接続されている。また、ＩＧＢＴ３２ｄ、３２ｅ、３２ｆのエミッタとシャント抵抗３４ｕ、３４ｖ、３４ｗとの共通接続点は、分圧抵抗（分圧比１：１）からなるレベルシフト回路３５を介して増幅回路部３６の各入力端子に接続されている。尚、ドラムモータ５の巻線５ｕ〜５ｗには最大で１５Ａ程度流れるので、シャント抵抗３４ｕ〜３４ｗの抵抗値は、例えば０．０３３Ωに設定されている。また、レベルシフト回路３５を構成する分圧抵抗の抵抗値は、例えばそれぞれ１ｋΩに設定されている。

インバータ回路３１の入力側には駆動用電源回路３７が接続されている。駆動用電源回路３７は、１００Ｖの商用交流電源３８を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路３９及び直列接続された２個のコンデンサ４０ａ、４０ｂにより倍電圧全波整流し、約２８０Ｖの直流電圧をインバータ回路３１に供給する。インバータ回路３１の各相出力端子は、ドラムモータ５の各相巻線５ｕ、５ｖ、５ｗに接続されている。
制御回路３０は、増幅回路部３６を介して得られるモータ５の巻線５ｕ〜５ｗに流れる各相の電流を、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）３０ａによりＡ／Ｄ変換して読み込むと、その電流値と、インバータの出力電圧と、モータ定数（巻線の抵抗値及びインダクタンス）とに基づいて２次側の回転磁界の位相θ及び回転角速度ωを推定すると共に、三相電流を直交座標変換及びｄ−ｑ(direct−quadrature) 座標変換して励磁電流成分Ｉｄ、トルク電流成分Ｉｑを得る。

そして、制御回路３０は外部より速度指令が与えられると、推定した位相θ及び回転角速度ω並びに電流成分Ｉｄ、Ｉｑに基づいて電流指令Ｉｄref 、Ｉｑref を生成し、それを電圧指令Ｖｄ、Ｖｑに変換すると直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がＰＷＭ信号として生成され、インバータ回路３１を介してモータ５の巻線５ｕ〜５ｗに出力される。尚、ベクトル制御の制御系については、特許文献１や特開２００９−１１８６６３号公報に開示されている構成と同様である。

第１電源回路４１は、インバータ回路３１に供給される約２８０Ｖの駆動用電源を降圧して１６Ｖの制御用電源を生成して制御回路３０，駆動回路４２及び高圧ドライブ回路４３に供給する。また、第２電源回路４４も、上記駆動用電源を降圧して３．３Ｖ電源を生成し、制御回路３０及び増幅回路部３６に供給する。高圧ドライバ回路４３は、インバータ回路３１における上アーム側のＩＧＢＴ３２ａ〜３２ｃを駆動するために配置されている。

また、モータ５のロータには、起動時に使用するための例えばホールＩＣで構成される回転位置センサ４５（ｕ，ｖ，ｗ）が配置されており、回転位置センサ４５（位置検出手段）が出力するロータの位置信号は、制御回路３０に与えられている。すなわち、モータ５の起動時において、ロータ位置の推定が可能となる回転速度（例えば、約３０ｒｐｍ）までは、回転位置センサ４５を使用してベクトル制御を行い、上記回転速度に達した以降は、回転位置センサ４５を使用しないセンサレスベクトル制御に切替える。
そして、圧縮機モータについては、具体的には図示しないが、ドラムモータ５の駆動系とほぼ対称な構成が配置されている。

また、電源回路３７の出力端子とグランドとの間には、抵抗素子４６ａ，４６ｂの直列回路が接続されており、それらの共通接続点は、制御回路３０の入力端子に接続されている。制御回路３０は、抵抗素子４６ａ，４６ｂにより分圧されたインバータ回路３１の入力電圧を読み込み、ＰＷＭ信号デューティを決定するための基準とする。その他、制御回路３０は、例えばドアロック制御回路や乾燥用ファンモータ等の各種電装品４７を制御したり、前述した表示・操作用基板４８との間で操作信号や制御信号等の入出力を行うようになっている。更に、制御回路３０は、Ｓ／Ｎ比を向上させるため、通常のモータ制御を行う場合は増幅回路部３６の増幅率を大きくし、後述するようにドラムモータ５のロータに配置されている磁石の着磁制御を行う場合は増幅率を小さくするように切替える。また、増幅回路部３６に内蔵されている過電流判別機能が過電流検出信号を出力した場合には、それに応じた保護動作を行う。

図６は、アウタロータ型のドラムモータ５（永久磁石モータ）のロータの構成を示す平面図である。ドラムモータ５は、ステータ５１と、その外周に配置されるロータ５２とで構成されている。ステータ５１は、ステータコア５３とステータ巻線５（ｕ，ｖ，ｗ）とから構成されている。ステータコア５３は、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層し、かしめて構成したもので、環状のヨーク部５３ａと、当該ヨーク部５３ａの外周部から放射状に突出する多数のティース部５３ｂとを有している。ステータコア５３の表面は、各ティース部５３ｂの先端面を除き、ＰＥＴ樹脂（モールド樹脂）により覆われている。

また、このＰＥＴ樹脂から成る複数の取付部５４が、ステータ５１の内周部に一体的に成形されている。これら取付部５４には複数のねじ穴５４ａが設けられており、これら取付部５４をねじ止めすることで、ステータ５１が、この場合、ドラム式洗濯乾燥機の水受槽４の背面に固着される。ステータ巻線５（ｕ，ｖ，ｗ）は三相からなり、各ティース部５３ｂに巻装されている。

ロータ５２は、フレーム５５とロータコア８と複数の永久磁石９とを図示しないモールド樹脂により一体化した構成となっている。フレーム５５は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することにより扁平な有底円筒状に形成したものである。ロータコア５６は、ほぼ環状に打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめて構成したもので、フレーム５５の内周部に配置されている。このロータコア５６の内周面（ステータ２の外周面（ステータコア５３の外周面）と対向し当該ステータ２との間に空隙を形成する面）は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部（磁極チップ）５６ａを有した凹凸状に形成されている。

これら複数の凸部５６ａの内部には、ロータコア５６を軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通する矩形状の挿入穴が形成されており、これら複数の挿入穴がロータコア５６において環状に配置された構成となっている。永久磁石５７は、挿入穴に挿入された矩形状のネオジム磁石５７ａ（高保磁力永久磁石）と、同じく矩形状のサマリウム・コバルト磁石（以下、サマコバ磁石と称す）５７ｂ（低保磁力永久磁石）とから構成されている。この場合、ネオジム磁石５７ａの保磁力は約７００ｋ〜９００ｋＡ／ｍ、サマコバ磁石５７ｂの保磁力は約１００ｋ〜２００ｋＡ／ｍである。永久磁石５７は全数４８であり、それらの内６個がサマコバ磁石５７ｂであり、４２個がネオジム磁石５７ａとなっている。

図６では、サマコバ磁石５７ｂが配置されている位置にＡ〜Ｆを付している。Ａ−Ｂ間に配置されているネオジム磁石５７ａは５個，Ｂ−Ｃ間に配置されているネオジム磁石５７ａは９個，Ｃ−Ｄ間に配置されているネオジム磁石５７ａは５個，Ｄ−Ｅ間に配置されているネオジム磁石５７ａは９個，Ｅ−Ｆ間に配置されているネオジム磁石５７ａは５個，Ｆ−Ａ間に配置されているネオジム磁石５７ａは９個となっている。この配置形態は、同じ相について発生する誘起電圧の平均値を何れも同じ値にすることで、コギングトルクの発生を抑制するようにしたものである。そして、ドラムモータ５は、４８極／３６スロット構成となっており、３スロット当たりでは４極が対応する（４極／３スロット）。

尚、ネオジム磁石５７ａが高保磁力であり、サマコバ磁石５７ｂが低保磁力であるというのは、後述するようにステータ５１を介して着磁電流を通電した場合に、サマコバ磁石５７ｂの着磁量を変化させることができる程度の電流ではネオジム磁石５７ａの着磁量が変化しないという基準において、前者を高保磁力，後者を低保磁力と称している。

次に、上記構成のドラムモータ５を備えたドラム式洗濯乾燥機の作用について説明する。制御回路３０がインバータ回路３１によりステータ巻線５（ｕ，ｖ，ｗ）に通電すると、電機子反作用による外部磁界（ステータ巻線５（ｕ，ｖ，ｗ）を流れる電流により発生する磁界）が、ロータ５２の永久磁石５７ａ，５７ｂに作用する。そして、保磁力が小さいサマコバ磁石５７ｂの磁化状態が、上記外部磁界により減磁または増磁され、その結果、ステータ巻線５（ｕ，ｖ，ｗ）に鎖交する磁束量（鎖交磁束量）が増減される。

洗濯運転では、制御回路３０は、給水弁１０を開放して水受槽４内に給水を行い、続いてドラム７を回転させて洗濯を行う。この場合、サマコバ磁石５７ｂの磁化状態を増磁させる。これにより、ステータ巻線５（ｕ，ｖ，ｗ）に作用する磁束量が多く（磁力が強く）なるので、ドラム７を高トルク低速度で回転させるのに適した特性となる。但し、サマコバ磁石５７ｂを最大限に着磁した場合の磁力は、ネオジム磁石５７ａの磁力の９０％程度となるため、両者の磁力には若干の差が生じる。

脱水運転では、制御回路３０は、排水弁１４を開放して水受槽４内の水を排出し、続いてドラム７を高速回転させて洗濯物に含まれる水分を脱水する。この場合、サマコバ磁石５７ｂの磁化状態を減磁させる。これにより、ステータ巻線５（ｕ，ｖ，ｗ）に作用する磁束量が少なく（磁力が弱く）なることから、ドラム７を低トルク高速度で回転させるのに適した特性となる。最後に、乾燥運転では、制御回路３０は、送風ファン２２およびヒートポンプ２９を駆動させると共にドラム７を回転させて洗濯物の乾燥を行う。この場合、次回の洗濯運転に備えて、サマコバ磁石５７ｂの磁化状態を増磁させる。

次に、本実施例の作用について図１ないし図４を参照して説明する。図１（ａ）は、ドラムモータ５を起動して回転させる場合の制御内容を示すフローチャートである。制御回路３０は、先ず、回転位置センサ４５が検出しているロータ５２の角度に応じて、ロータ５２（ドラム７）を回転方向に起動させるようにトルク電流（ｑ軸電流）を発生させる（ステップＳ１）。
それから、ドラムモータ５の回転数が目標回転速度に追従するようにトルク電流制御を行い（ステップＳ２）、回転数が３０ｒｐｍ以上になると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、センサレス駆動方式に切り替える（ステップＳ４）。すなわち、モータのｄ軸電圧・電流方程式に従いｄ軸誘起電圧Ｅｄを演算により求め、そのｄ軸誘起電圧Ｅｄから、ロータ５２の回転位置θ及び回転速度ωを求める。そして、洗い，すすぎ，脱水等の各行程に応じた運転時間まで（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ドラムモータ５の回転動作を継続する。

また、制御回路３０は、図１（ａ）に示す制御を行っている間、図１（ｂ）に示す回転異常検知動作を例えば１ｍ秒の周期で行うようになっている。ドラムモータ５が回転中であれば、すなわち図１（ａ）のフローチャートを実行中であれば（ステップＳ６：ＹＥＳ）、回転位置センサ４５が出力するセンサ信号のパルスによって示されるドラムモータ５の回転方向が意図した通りに正常であり、且つドラムモータ５の回転が停止していないか否かを判断する（ステップＳ７）。ドラムモータ５の回転方向が正常で、且つ回転が停止していなければ（ＹＥＳ）そのまま処理を終了するが、回転方向が意図した方向と逆になっているか、又は回転が停止している場合は（ＮＯ）、起動リトライ動作を行う（ステップＳ８）。

ここで、図２（ａ）は、ドラムモータ５が正常に回転している場合のＵ，Ｖ，Ｗ各相の誘起電圧波形と、回転位置センサ４５（Ａ，Ｂ，Ｃ）により出力されるセンサ信号パルス波形とを示すものである。この場合、Ｕ相誘起電圧波形の立下がり時のゼロクロス点を電気角０°に設定し、位置センサ４５Ｃの立上がりエッジが電気角−３０°となっている。そこから１２０度離れた位置センサ４５Ａの立上がりエッジが電気角９０°，そこから更に１２０度離れた位置センサ４５Ｂの立上がりエッジが電気角２１０°（−１５０°）となっている。

これらの信号パルスが示すハイ，ロウレベルの組み合わせによって、図２（ｂ）に示すように、電気角６０°毎に変化する６種類の組み合わせパターン（状態Ａ〜Ｆ）が生じる。すなわち、状態Ａは（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，０，１），状態Ｂは（０，０，１），状態Ｃは（０，１，１），状態Ｄは（０，１，０），状態Ｅは（１，１，０），状態Ｆは（１，０，０）である。したがって、ドラムモータ５が正常に回転している場合は、上記のパターンは状態Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ａ→Ｂ→Ｃ→…が繰り返される（図３（ａ）参照）。

また、図３（ｂ）は、正転動作中に一時的に異常が発生した場合であるが（状態Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ａ→…）この場合は許容して、ステップＳ７では「ＹＥＳ」と判断する。図３（ｃ）は、回転動作時に「異常」と判定される場合であり（状態Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｃ→Ｄ→Ｃ→Ｄ→Ｃ→Ｄ→…）、正常状態に復帰する見込みがなく、ステップＳ７では「ＮＯ」と判断する。また、図３（ｄ）は、回転が停止したと判定される場合であり（状態Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｄ→Ｄ→Ｄ→…）、１つの状態から変化しない時間が例えば０．３秒間継続すると、ステップＳ７で「ＮＯ」と判断する。

図１（ｃ）は、ステップＳ８における「起動リトライ動作」の詳細を示す。先ず、リトライの試行回数をカウントするカウンタ（リトライカウンタ）をインクリメントして（ステップＳ９）、ドラムモータ５の速度制御を停止し（ステップＳ１０）、その停止状態を３秒間維持する（ステップＳ１１）。それから、ｄ軸電流を出力して行う強制転流によって機械角３０°だけ、当初の回転方向にロータ５２を回転させると（ステップＳ１２）、その状態を２秒間保持する（ステップＳ１３）。

そして、リトライカウンタの値が「５」に達していなければ（ステップＳ１４：ＮＯ）、図１（ａ）の回転動作を開始する。一方、リトライカウンタの値が「５」に達した場合は（ＹＥＳ）、ドラムモータ５の起動が失敗したことを示す報知を行うなどする（ステップＳ１６：異常報知）。例えば、ドラム７に投入された洗濯物の量が多すぎるため、量を減らすことをユーザに促すようなメッセージを表示や音声等により報知する。尚、リトライカウンタは、例えば図１（ａ）のステップＳ３からＳ４に移行する間にゼロクリアされる。

ここで、ドラムモータ５の起動が問題なく成功する場合と、失敗する可能性が高い場合とについて、図４を参照して説明する。図４は、図６に示すドラムモータ５のステータ５１及びロータ５２の平面図を簡略化して示している。図４でロータ５２の外周部に示す「Ｃ，Ａ，Ｂ」は、回転位置センサ４５（Ｃ，Ａ，Ｂ）を示している。回転位置センサ４５（Ｃ，Ａ，Ｂ）は、電気角１２０°間隔で、それぞれがティース部５３ｂの間に位置するように配置されている。尚、図４では、ドラム７の背面側からドラムモータ５を見ており、実際には図中の前側にロータ５２があり、奥側にステータ５１と回転位置センサ４５とが位置している。

図４（ａ）を、ロータ５２の初期位置とする。この状態からドラムモータ５の起動を開始しようとすると、回転位置センサ４５Ｂがサマコバ磁石５７ｂに近接した状態にあるため、回転位置センサ４５Ｂが検知する磁力が相対的に弱くなる。これにより、ロータ位置の検知ずれが大きくなる可能性が高い。

この状態からロータ５２を正転方向（図中で反時計方向）に機械角で３０°回転させると、図４（ｂ）に示す状態となる。この場合も、回転位置センサ４５Ｃがサマコバ磁石５７ｂに近接した状態にあるため、やはりロータ位置の検知ずれが大きくなる可能性が高い。ここから更に、正転方向に機械角で３０°（初期位置から６０°）回転させると、図４（ｃ）に示す状態となる。すると、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが全てネオジム磁石５７ａに対向した位置となるので、ロータ位置の検知ずれは無く、ドラムモータ５の起動は成功することになる。

また、図４（ｄ）は、ロータ５２を初期位置から反転方向（図中で時計方向）に機械角で３０°回転させた状態を示す。この場合も、図４（ｃ）と同様に、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが全てネオジム磁石５７ａに対向した位置となるので、ドラムモータ５の起動は成功することになる。したがって、ステップＳ１２では、ロータ５２を反転方向に回転させても良い。

また、図示はしないが、図１（ａ）のフローにおいて、ステップＳ４でセンサレス駆動に移行した後においても、強度の外乱等の影響を受けてドラムモータ５が異常停止する場合も想定される。このような場合も再起動処理を行うが、図４に示した回転位置センサ４５と磁石５７との位置関係に起因するものではないので、単に図１（ａ）のフローを再実行すれば良い。

以上のように本実施例によれば、制御回路３０は、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃによって出力されるセンサ信号に基づいてドラムモータ５を駆動制御する。そして、ドラムモータ５を起動した場合にセンサ信号に基づいて起動の良否を判定し、起動が不良だった場合は、ロータ５２の位置を所定角度変更してから起動を再試行するようにした。したがって、三相センサ信号が示すパターンの乱れによりドラムモータ５の起動不良を確実に判定できる。

そして、ドラムモータ５は、ロータ５２に、保磁力が高いネオジム磁石５７ａと、保磁力が低いサマコバ磁石５７ｂとの双方を備えているので、起動を開始する際の初期状態で、回転位置センサ４５（Ａ〜Ｃ）の何れかが、磁力が相対的に弱いサマコバ磁石５７ｂにかかっていたために起動が失敗した場合は、ロータ５２の位置を所定角度変更してからドラムモータ５の起動を再試行すれば、起動を開始する場合の初期状態が変化して起動を成功させる確率が向上する。例えば、前述したように、個々のモータの製造ばらつきによって、検出される電流値のデータと位置センサのセンサ信号に基づく位置検出結果との関連性が低下している場合でも、本実施例の方式によれば起動を成功させる確率は高くなる。

この場合、制御回路３０は、ロータ５２におけるネオジム磁石５７ａとサマコバ磁石５７ａとの配置に応じて、予め定められた所定角度ずつ、本実施例では機械角３０°ずつ、回転位置センサ４５（Ａ〜Ｃ）の全てがネオジム磁石５７ａに近接した状態になるまでロータ５２の位置を変更してから起動を再試行するので、起動を成功させる確率を一層高めることができる。

（第２実施例）
図８は第２実施例を示す図４相当図であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例は、ロータ５２に配置するサマコバ磁石５７ｂの数を、第１実施例の倍の１２個とした場合を示す。この場合、第１実施例と同様に、誘起電圧を平均化するためには、２つのサマコバ磁石５７ｂを間に１つのネオジム磁石５７ａを挟んで配置し、何れか一方のサマコバ磁石５７ｂから、間に５つのネオジム磁石５７ａを挟んで、同じパターンで２つのサマコバ磁石５７ｂを配置した構成となる。

図８（ａ）を、ロータ５２の初期位置としてドラムモータ５の起動を開始しようとすると、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｂがサマコバ磁石５７ｂに近接した状態にあるため、これらが検知する磁力が相対的に弱くなり、ロータ位置の検知ずれが大きくなる可能性が高い。この状態からロータ５２を正転方向に機械角で２２．５°回転させると、図８（ｂ）に示す状態となる。すると、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが全てネオジム磁石５７ａに対向した位置となるので、ロータ位置の検知ずれは無く、ドラムモータ５の起動は成功することになる。

また、図８（ｃ）は、ロータ５２を初期位置から反転方向に機械角で２２．５°回転させた状態を示す。この場合は、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｃがサマコバ磁石５７ｂに近接した状態になり、ロータ位置の検知ずれが大きくなる可能性が高い。この状態からロータ５２を更に反転方向に機械角で２２．５°（初期位置から４５°）回転させると、図８（ｄ）に示す状態となる。すると、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが全てネオジム磁石５７ａに対向した位置となるので、ロータ位置の検知ずれは無く、ドラムモータ５の起動は成功することになる。したがって、第２実施例の場合、図１（ｃ）のステップＳ１２において、ロータ５２を機械角で２２．５°回転させてから起動リトライを試行すれば良い。
以上のように第２実施例によれば、サマコバ磁石５７ｂの配置数を１２個にした場合でも、第１実施例と同様の効果が得られる。

（第３実施例）
図９は第３実施例であり、第１実施例と異なる部分について説明する。第３実施例は、ドラムモータ５の起動が失敗して起動リトライを実行する場合に、サマコバ磁石５７ｂの位置を考慮して、回転位置センサ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが、全てネオジム磁石５７ａに対向する位置となるようにロータ５２を回転させて、リトライを実行する。尚、ロータ５２の構成は、第１実施例と同様である。

図９（ａ）は、図１（ａ）に相当する回転動作のフローであり、ステップＳ１を実行する前に、現在のロータ５２の回転位置（初期位置）を「０」と記憶してから、図９（ｂ）に示す回転角度監視処理を開始する（ステップＳ０）。それから、ステップＳ１〜Ｓ５を第１実施例と同様に実行する。また、図１（ｂ）に示す回転異常検知動作も、第１実施例と同様に実行する。

図９（ｂ）に示す回転角度監視処理は、図９（ａ）の処理を実行している間に、例えば１２８μ秒間隔で実行される。ここでは、位置センサ４５により出力されるセンサパルス信号より、ロータ５２の回転角度（機械角）を算出する（ステップＳ２０）。そして、図１（ｂ）に示す回転異常検知動作の結果、図９（ｃ）に示す起動リトライを実行する場合には、ステップＳ９〜Ｓ１１を実行した後、ドラムモータ５の回転方向を判別する（ステップＳ２１）。

回転が正転方向であれば、その時点に回転角度監視処理において算出されているロータ５２の回転角度を考慮して、ロータ５２を、ステップＳ０で記憶した初期位置に対して、機械角で＋３０°だけ回転させる（ステップＳ２２）。一方、回転が反転方向であれば、同様にその時点に算出されているロータ５２の回転角度を考慮して、ロータ５２を、ステップＳ０で記憶した初期位置に対して、機械角で−３０°だけ回転させる（ステップＳ２３）。ステップＳ２２，Ｓ２３の実行後は、第１実施例と同様にステップＳ１３〜Ｓ１６を実行する。

以上のように第３実施例によれば、制御回路３０は、ドラムモータ５の起動開始前のロータ５２の初期位置を基準として、ドラムモータ５の起動開始後のロータ５２の移動量を計測し、起動が不良だった場合は、ロータ５２の現在位置から前記移動量を差し引いた位置より、ロータ５２の位置を所定角度ずつ変更するようにした。したがって、ロータ５２の位置変更量を、初期状態から確実に所定角度分変更できるので、起動を成功させる確率を更に向上させることができる。

（第４実施例）
図１０及び図１１は本発明の第４実施例を示すものである。第４実施例は、起動リトライ動作を行う場合の制御形態が第１〜第３実施例とは異なっている。図１０に示す起動リトライ動作では、ステップＳ９〜Ｓ１１を実行すると、次にステップＳ１４及び（ＹＥＳの場合）Ｓ１５を実行する。そして、ステップＳ１４において（ＮＯ）と判断すると、強制転流により、ロータ５２を、ドラムモータ５の起動方向と逆方向に機械角３０°回転させる（ステップＳ３１）。その状態を１秒間保持すると（ステップＳ３２）、回転動作に移行する（ステップＳ１５）。

図１１は、この場合のドラム７の回転状態を示している。図１１（ａ）に示す初期状態から、ドラム７を、図中反時計回りに回転させるようにドラムモータ５を起動しようとしたが、失敗したとする（図１１（ｂ）参照）。この場合、ステップＳ１０，Ｓ１１を実行すれば初期状態の図１１（ａ）に戻るが、そこから図１１（ｃ）に示すように、ドラム７を時計回りに３０°だけ回転させて、その状態を保持する。その位置からドラムモータ５の起動を行えば、図１１（ｃ）に示す状態の位置エネルギーを起動トルクとして加えることができるので、起動を成功させることが可能となる（図１１（ｄ）参照）。

以上のように第４実施例によれば、制御回路３０は、ドラムモータ５の起動が不良だった場合は、ロータ５２の位置を、起動の方向とは逆方向に移動させてから起動を再試行するので、逆方向の回転位置で保持される位置エネルギーを起動トルクとして加えることができ、起動を成功させることが可能となる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
ロータにおける高保磁力永久磁石と低保磁力永久磁石との配置パターンは、図示したものに限らず適宜変更して良い。例えば、両者が１個置きで交互に配置されていても良い。そして、起動を再試行する場合に変更するロータ位置の所定角度も、上記の配置パターンに応じて適宜設定すれば良い。

ロータに配置される全ての永久磁石の磁力が等しいモータに適用しても良い。
第１〜第３実施例を、洗い，すすぎ運転時に撹拌翼を回転させる縦型の洗濯機に適用しても良い。すなわち、モータの起動が失敗する原因には、縦型の洗濯機においても、例えば回転槽の内部で洗濯物が一部に偏在した状態にあり、通常よりも大きな起動トルクが必要とされる場合などがある。そこで、上記実施例と同様に、起動不良が発生した場合にロータ位置を所定角度変更してからモータの起動を再試行すれば、起動を開始する場合の初期状態が変化するので、起動を成功させる確率が向上する。

第４実施例を、回転位置センサ４５に替えて、モータの電圧方程式からロータ位置を演算により推定する手段を位置検出手段として用いる位置センサレス方式の構成に適用しても良い。この場合、起動不良の判定は、モータの回転状態を監視して行うようにする。例えば、モータの回転速度に比較してモータの入力電力値や入力電流値が低い場合や、モータ回転速度が速度指令値に比較して大幅に低下している場合、或いはモータの回転速度に対して、モータの電圧方程式から算出される誘起電圧が低い場合などに、起動不良を判定すれば良い。

高保磁力永久磁石，低保磁力永久磁石は、それぞれネオジム磁石５７ａ，はサマコバ磁石５７ｂに限ることなく、材料については適宜変更して良い。例えば、低保磁力永久磁石にはアルニコ磁石を用いても良い。
ヒータ式の洗濯乾燥機に適用しても良い。また、乾燥機能を備えていない洗濯機に適用しても良い。

図面中、５はドラムモータ、７はドラム（回転槽）、３０は制御回路（制御手段）、４５は回転位置センサ（位置検出手段）、５１はステータ、５２はロータ、５７ａはネオジム磁石（高保磁力永久磁石）、５７ｂはサマリウム・コバルト磁石（低保磁力永久磁石）を示す。

Claims (7)

1. 洗い及び脱水を行うための回転駆動力を発生させるモータと、
   このモータのロータ位置を検出する複数の位置センサと、
   これら複数の位置センサによって出力されるセンサ信号が、前記モータの回転に伴う一定の出力パターンを維持しているか否かに基づいて、前記モータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記モータを起動した場合に前記センサ信号に基づいて前記起動の良否を判定し、前記起動が不良だった場合は、前記ロータ位置を強制転流により変更してから起動を再試行することを特徴とする洗濯機。
2. 前記モータは、前記ロータに、高保磁力永久磁石と、ステータ巻線が発生させる磁界により磁力が変更可能な低保磁力永久磁石との双方を備えていることを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
3. 前記制御手段は、前記モータの起動が不良だった場合は、前記ロータにおける前記高保磁力永久磁石と前記低保磁力永久磁石との配置に応じて、前記複数の位置センサの全てが前記高保磁力永久磁石に対向する位置となるように前記ロータ位置を変更することを特徴とする請求項２記載の洗濯機。
4. 前記制御手段は、前記モータの起動を開始する前の前記ロータの位置を基準として、前記モータの起動を開始した後の前記ロータの移動量を計測し、前記モータの起動が不良だった場合は、前記ロータの現在位置から前記移動量を差し引いた位置より、前記ロータ位置を変更することを特徴とする請求項３記載の洗濯機。
5. 洗い及び脱水を行うためのドラムを回転駆動するモータと、
   このモータのロータ位置を検出する位置検出手段と、
   この位置検出手段により検出されるロータ位置に基づいて、前記モータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記モータを起動した際の当該モータの回転速度と当該モータへの入力電力値又は入力電流値とを比較することで前記起動の良否を判定し、前記起動が不良だった場合は、前記ロータ位置を、強制転流により前記起動の方向とは逆方向に移動させてから起動を再試行することを特徴とする洗濯機。
6. 洗い及び脱水を行うためのドラムを回転駆動するモータと、
   このモータのロータ位置を検出する位置検出手段と、
   この位置検出手段により検出されるロータ位置に基づいて、前記モータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記モータを起動した際の当該モータの回転速度と当該モータへの速度指令値とを比較することで前記起動の良否を判定し、前記起動が不良だった場合は、前記ロータ位置を、強制転流により前記起動の方向とは逆方向に移動させてから起動を再試行することを特徴とする洗濯機。
7. 洗い及び脱水を行うためのドラムを回転駆動するモータと、
   このモータのロータ位置を検出する位置検出手段と、
   この位置検出手段により検出されるロータ位置に基づいて、前記モータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記モータを起動した際の当該モータの回転速度と当該モータの電圧方程式から算出される誘起電圧とを比較することで前記起動の良否を判定し、前記起動が不良だった場合は、前記ロータ位置を、強制転流により前記起動の方向とは逆方向に移動させてから起動を再試行することを特徴とする洗濯機。

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