JP6064165B2 - Drum drive - Google Patents

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Description

本発明は、一般家庭や事務所などで使用されるドラム式洗濯機、ドラム式洗濯乾燥機、ドラム式衣類乾燥機などの衣類処理装置や、工場、工事現場などで使用され、食品、廃棄物、生コンクリートなどを撹拌するため、円筒状のドラム内に、固体、液体、紛体、流体などを収め、鉛直から角度を有する回転軸で回転をすることで、地球の重力の作用が変化し、撹拌されるドラム駆動装置に関するものである。   The present invention is used in clothing processing apparatuses such as drum-type washing machines, drum-type washing / drying machines, drum-type clothes dryers used in general homes or offices, factories, construction sites, etc. In order to stir fresh concrete, etc., solid, liquid, powder, fluid, etc. are contained in a cylindrical drum, and rotating on a rotating shaft with an angle from the vertical, the action of the gravity of the earth changes, The present invention relates to an agitated drum driving device.

従来、この種の装置は、同期運転モードから位置フィードバック運転モードに切り替える際、同期運転モード中にモータのトルクの推定を行い、制御定数を設定している(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, when switching from the synchronous operation mode to the position feedback operation mode, this type of device estimates the torque of the motor during the synchronous operation mode and sets a control constant (see, for example, Patent Document 1).

図10は、特許文献1に記載された従来の装置を示すものである。図10に示すように、永久磁石モータ1と、それを制御するモータ駆動装置2を設け、モータ駆動装置2は、制御部3と、電力変換回路4と、電流検出手段5を有しており、制御部3は、電流制御器9、10、電圧指令値作成器11、dq/3φ変換器12、軸誤差演算器13、負荷推定器14、積分項初期値演算部15、速度制御器16、制御切替スイッチ17、18、減算器20、21、22、23、PLL制御器24、積分器25で構成されており、電流検出手段5は、モータ電流検出手段27、28、3φ/変換器29から構成されている。   FIG. 10 shows a conventional apparatus described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 10, a permanent magnet motor 1 and a motor driving device 2 that controls the permanent magnet motor 1 are provided. The motor driving device 2 includes a control unit 3, a power conversion circuit 4, and current detection means 5. The control unit 3 includes a current controller 9, 10, a voltage command value generator 11, a dq / 3φ converter 12, an axis error calculator 13, a load estimator 14, an integral term initial value calculator 15, and a speed controller 16. , Control changeover switches 17, 18, subtractors 20, 21, 22, 23, PLL controller 24, and integrator 25, and current detection means 5 is motor current detection means 27, 28, 3φ / converter. 29.

同期運転モード中に、負荷推定器14および積分項初期値演算部15を動作させた上で制御切替スイッチ17、18を動作させることによって、負荷のトルクに応じたq軸電流で位置フィードバック運転モードにつながるようにし、同期運転モードから位置フィードバック運転モードへの切り替え時の速度変化の発生を抑えるものとなる。   During the synchronous operation mode, by operating the load estimator 14 and the integral term initial value calculation unit 15 and then operating the control changeover switches 17 and 18, the position feedback operation mode with the q-axis current corresponding to the load torque. Thus, the occurrence of a speed change at the time of switching from the synchronous operation mode to the position feedback operation mode is suppressed.

特開2007−037352号公報JP 2007-037352 A

しかしながら、従来の構成では、負荷のトルクが脈動する場合は、その周期における平均トルクを算出するために、同期運転モード中に周波数指令を一定にする期間を設け、その期間を負荷トルク脈動周期1周期分以上とすることにより安定して駆動させることができるが、ドラム起動時における周期的でない負荷トルク変動には対応できないという課題を有していた。   However, in the conventional configuration, when the load torque pulsates, a period for making the frequency command constant during the synchronous operation mode is provided in order to calculate the average torque in the period, and this period is defined as the load torque pulsation period 1 Although it can drive stably by setting it as the period or more, it had the subject that it cannot respond to the non-periodic load torque fluctuation at the time of drum starting.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ドラムの内容物(洗濯物や食品・廃棄物・生コンクリートなど)に起因する、周期的でない負荷トルク変動を伴うドラムの起動時に、安定的に駆動することのできるドラム駆動装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is stable at the time of starting the drum with a non-periodic load torque fluctuation caused by the contents of the drum (laundry, food, waste, ready-mixed concrete, etc.). It is an object of the present invention to provide a drum driving device that can be driven in a continuous manner.

前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム駆動装置は、鉛直に対して角度を有する回転軸を持つドラムと、回転子に永久磁石を有し前記ドラムを駆動するドラムモータと、前記ドラムモータに電流を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、第1の運転手段と第2の運転手段と切替手段を有し、前記第1の運転手段は、前記回転子の磁極位置とは独立した信号を発生し、前記第2の運転手段は、前記回転子の磁極位置に応じた信号を発生し、前記切替手段は、前記第1の運転手段からの信号で前記ドラムモータを起動し、起動からの前記ドラムの回転角が最初に90度となる時点以降に、前記第2
の運転手段からの信号に切り替えるようにしたもので、前記第1の運転手段は、前記ドラムモータに供給する電流の周波数を、時間の経過とともに増加させ、前記周波数の増加率は、前記第1の運転手段による運転開始から実際に前記ドラムモータが動き出すまでを含む第1の期間における平均増加率よりも、前記第1の期間に続く第2の期間の平均増加率の方が大きいことを特徴とするものである。
In order to solve the above-described conventional problems, a drum driving device of the present invention includes a drum having a rotation shaft having an angle with respect to vertical, a drum motor having a permanent magnet in a rotor, and driving the drum, An inverter circuit for supplying a current to the drum motor, wherein the inverter circuit includes a first operating means, a second operating means, and a switching means; and the first operating means is a magnetic pole position of the rotor The second operating means generates a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor, and the switching means controls the drum motor with a signal from the first operating means. After the start, the second rotation angle of the drum from the start becomes 90 degrees first.
The first operating means increases the frequency of the current supplied to the drum motor with the passage of time, and the rate of increase in the frequency is determined by the first operating means. The average increase rate in the second period following the first period is larger than the average increase rate in the first period including the time from the start of operation by the driving means until the drum motor actually starts to move. It is what.

これによって、ドラムの内容物に起因する周期的でない負荷トルク変動を伴うドラムの起動時に、ドラムが90度回転し重力によりドラムの内容物が崩れ負荷トルクが大きく変動するまでの期間を回転子の磁極位置とは独立した第1の運転手段により運転し、その時点以降に第2の運転手段に切り替えることにより、負荷トルク変動に起因する永久磁石の位相や電流、電圧の変動に対して安定的に駆動することが可能となる。
また、ドラムの回転速度を安定的に加速することができる。
さらに、負荷トルクの状態に応じて最適な増加率で電流の周波数を増加させることとなり、ドラムの回転速度を安定的に加速することができる。
As a result, when the drum starts with a non-periodic load torque fluctuation caused by the drum contents, the period until the drum rotates 90 degrees and the drum contents collapse due to gravity and the load torque fluctuates greatly is reduced. Stable with respect to fluctuations in the phase, current and voltage of the permanent magnet due to load torque fluctuations by operating with the first driving means independent of the magnetic pole position and switching to the second driving means after that time. Can be driven.
Further, the rotational speed of the drum can be stably accelerated.
Furthermore, the frequency of the current is increased at an optimal increase rate according to the state of the load torque, and the drum rotation speed can be stably accelerated.

本発明のドラム駆動装置は、ドラムの内容物に起因する、周期的でない負荷トルク変動を伴うドラムの起動時に安定的に駆動することができる。   The drum driving device of the present invention can be stably driven at the time of starting of the drum accompanied by non-periodic load torque fluctuation caused by the contents of the drum.

実施の形態1におけるドラム駆動装置のブロック図Block diagram of drum driving apparatus according to Embodiment 1 実施の形態1の第1の運転手段72および切替手段74の詳細ブロック図Detailed block diagram of first operating means 72 and switching means 74 of Embodiment 1 実施の形態1の第1の運転手段72の動作波形図Operation waveform diagram of first driving means 72 of embodiment 1 実施の形態1の第2の運転手段73の詳細ブロック図Detailed block diagram of second operating means 73 of embodiment 1 実施の形態1のモータ電流制御部75の詳細ブロック図Detailed block diagram of motor current control unit 75 of the first embodiment 実施の形態1の切替動作の前後での各変数の変化を示した波形図Waveform diagram showing changes of each variable before and after the switching operation of the first embodiment 実施の形態1のドラム駆動装置の切替動作前後の電流ベクトル図Current vector diagram before and after the switching operation of the drum drive device of the first embodiment 実施の形態1のドラム駆動装置のドラム51の回転角の状態を示した断面図Sectional drawing which showed the state of the rotation angle of the drum 51 of the drum drive device of Embodiment 1 実施の形態1の第1の運転手段の動作中の角速度設定器83の出力の変化を示した波形図Waveform diagram showing change in output of angular velocity setter 83 during operation of the first driving means of the first embodiment 従来のドラム駆動装置のブロック図Block diagram of a conventional drum drive device

第1の発明のドラム駆動装置は、鉛直に対して角度を有する回転軸を持つドラムと、回転子に永久磁石を有し前記ドラムを駆動するドラムモータと、前記ドラムモータに電流を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、第1の運転手段と第2の運転手段と切替手段を有し、前記第1の運転手段は、前記回転子の磁極位置とは独立した信号を発生し、前記第2の運転手段は、前記回転子の磁極位置に応じた信号を発生し、前記切替手段は、前記第1の運転手段からの信号で前記ドラムモータを起動し、起動からの前記ドラムの回転角が最初に90度となる時点以降に、前記第2の運転手段からの信号に切り替えるものである。   A drum driving device according to a first aspect of the present invention includes a drum having a rotating shaft having an angle with respect to vertical, a drum motor having a permanent magnet in a rotor and driving the drum, and an inverter for supplying current to the drum motor The inverter circuit includes first operating means, second operating means, and switching means, and the first operating means generates a signal independent of the magnetic pole position of the rotor. The second operating means generates a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor, and the switching means activates the drum motor with a signal from the first operating means, and the drum from the start-up. The signal is switched to the signal from the second operating means after the time when the rotation angle of the first becomes 90 degrees.

これにより、ドラムの内容物に起因する周期的でない負荷トルク変動を伴うドラムの起動時に、ドラムが90度回転し重力によりドラムの内容物が崩れ負荷トルクが大きく変動するまでの期間を回転子の磁極位置とは独立した第1の運転手段により運転し、その時点以降に第2の運転手段に切り替えることにより、負荷トルク変動に起因する回転子の磁極位置や電流、電圧の変動に対して安定的に駆動することが可能なドラム駆動装置を提供することができる。   As a result, when the drum starts with a non-periodic load torque fluctuation caused by the drum contents, the period until the drum rotates 90 degrees and the drum contents collapse due to gravity and the load torque fluctuates greatly is reduced. Stable against fluctuations in rotor magnetic pole position, current and voltage due to load torque fluctuations by operating with first driving means independent of magnetic pole position and switching to second driving means after that time It is possible to provide a drum drive device that can be driven automatically.

また、前記第1の運転手段は、前記ドラムモータに供給する電流の周波数を、時間の経過とともに増加させるものである。 Further, the first operating means, the frequency of the current supplied to the drum motor, is intended to increase with time.

これにより、ドラムの回転速度を安定的に加速することができる。   Thereby, the rotational speed of the drum can be stably accelerated.

さらに、前記ドラムモータに供給される電流の周波数の増加率は、前記第1の運転手段による運転開始から実際に前記ドラムモータが動き出すまでを含む第1の期間における平均増加率よりも、前記第1の期間に続く第2の期間の平均増加率の方が大きいものである。 Furthermore, the increase rate of the frequency of the current supplied to the drum motor is higher than the average increase rate in the first period including the period from the start of operation by the first operation means until the drum motor actually starts to move. The average rate of increase in the second period following the period of 1 is larger.

これにより、負荷トルクの状態に応じて最適な増加率で電流の周波数を増加させることとなり、ドラムの回転速度を安定的に加速することができる。   As a result, the frequency of the current is increased at an optimum increase rate in accordance with the state of the load torque, and the drum rotation speed can be stably accelerated.

の発明のドラム駆動装置は、特に、第1の発明の前記第1の運転手段は、前記ドラムモータに供給する電流ベクトルの大きさを、起動からの時間に応じて変化させるものである。 In the drum driving device of the second invention, in particular, the first operating means of the first invention changes the magnitude of the current vector supplied to the drum motor in accordance with the time from activation. .

これにより、インバータからドラムモータに対して負荷の状態に応じた最適な電流を供給することができ、ドラムの回転速度を安定的に加速することができる。   Thereby, the optimal electric current according to the state of load can be supplied with respect to the drum motor from an inverter, and the rotational speed of a drum can be accelerated stably.

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ドラム駆動装置のブロック図である。本実施の形態において、ドラム駆動装置は、洗濯を行い、一般にドラム式洗濯機などと称されるものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a drum driving device according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the drum driving device performs washing and is generally called a drum type washing machine or the like.

図1において、ドラム51は、鉛直に対して90度の角度をもった状態、すなわち水平の回転軸を持った状態でベアリング52、53によって回転自在に支持され、内部に衣類などの洗濯物54が入るものとなっている。   In FIG. 1, a drum 51 is rotatably supported by bearings 52 and 53 in a state having an angle of 90 degrees with respect to the vertical, that is, in a state having a horizontal rotation axis, and a laundry 54 such as clothing is provided therein. Is supposed to enter.

ここで、本願で言う鉛直とは、重力の向きを示しているものであり、垂直、あるいは水平に対して直角と同義である。   Here, the term “vertical” as used in the present application indicates the direction of gravity, and is synonymous with vertical or perpendicular to horizontal.

ドラム51は、ネオジムおよびジスプロシウムなどの希土類を含む永久磁石55、56、57、58を持つ回転子59を回転自在に保持して構成した4極のドラムモータ60から、小プーリ62、ベルト63、大プーリ64を経て10分の1に減速されての回転駆動がなされるものとなっている。   The drum 51 includes a small pulley 62, a belt 63, a belt 60, a four-pole drum motor 60 configured by rotatably holding a rotor 59 having permanent magnets 55, 56, 57, 58 including rare earth such as neodymium and dysprosium. It is rotated by being decelerated to 1/10 through the large pulley 64.

なお、ドラム51の外側には樹脂製の外容器66と、給水弁67、排水弁68、蓋69が設けられ、ドラム51の洗濯物54に水、および洗剤を作用させ、洗濯を行うことができるものとなっている。   A resin outer container 66, a water supply valve 67, a drain valve 68, and a lid 69 are provided outside the drum 51, and washing can be performed by applying water and a detergent to the laundry 54 of the drum 51. It is possible.

ドラムモータ60に電流を供給するインバータ回路71が設けられている。インバータ回路71は、第1の運転手段72と、第2の運転手段73と、切替手段74、第1の電流成分Idと第2の電流成分Iqに分けて出力電流を制御するモータ電流制御部75を有する。第1の運転手段72は、回転子59の磁極位置とは独立した信号S1を発生する。第2の運転手段73は、回転子59の磁極位置に応じた信号S2を発生する。切替手段74は、まず第1の運転手段からの信号S1をモータ電流制御部75に接続することにより、ドラムモータ60を起動し、起動からのドラム51の回転角が最初に90度となる時点より以降に、モータ電流制御部75への入力を、第2の運転手段73からの信号S2に切り替えるものとなっている。   An inverter circuit 71 that supplies current to the drum motor 60 is provided. The inverter circuit 71 includes a first operating unit 72, a second operating unit 73, a switching unit 74, and a motor current control unit that controls the output current by dividing it into a first current component Id and a second current component Iq. 75. The first operating means 72 generates a signal S1 independent of the magnetic pole position of the rotor 59. The second operating means 73 generates a signal S2 corresponding to the magnetic pole position of the rotor 59. The switching unit 74 first starts the drum motor 60 by connecting the signal S1 from the first operating unit to the motor current control unit 75, and the time when the rotation angle of the drum 51 from the start becomes 90 degrees first. Thereafter, the input to the motor current control unit 75 is switched to the signal S2 from the second operating means 73.

なお、図1においては、S1、S2はいずれも1本の線で示しているが、実際にはそれぞれ第2の電流成分の設定値Iqr、位相θ、モータの電気角速度ωの3本で構成されて
いる。
In FIG. 1, each of S1 and S2 is shown by a single line, but in actuality, it is constituted by three sets of the second current component set value Iqr, phase θ, and electric angular velocity ω of the motor. Has been.

また、本実施の形態においては、切替手段74は、第1の運転手段72が起動から所定時間後に変化するデジタル信号Fを受けて、S1からS2への切り替えを行うものとなっている。   Further, in the present embodiment, the switching means 74 is switched from S1 to S2 in response to the digital signal F changing after the first operating means 72 has been activated for a predetermined time.

図2は、本実施の形態の第1の運転手段72および切替手段74の詳細ブロック図を示している。   FIG. 2 shows a detailed block diagram of the first operating means 72 and the switching means 74 of the present embodiment.

図2において、起動からの時間を計測するタイマー80は、時間信号tを出力し、時限器81、電流設定器82、角速度設定器83に入力される。   In FIG. 2, a timer 80 that measures the time from activation outputs a time signal t and is input to a time limiter 81, a current setting unit 82, and an angular velocity setting unit 83.

電流設定器82は、切替手段74にIqr1として出力し、角速度設定器83からは切替手段74にω1として出力され、さらにωの時間積分を行う積分器86を経て、θとしても出力がなされる。   The current setter 82 outputs to the switching means 74 as Iqr1, the angular velocity setter 83 outputs to the switching means 74 as ω1, and further passes through an integrator 86 that performs time integration of ω, and is also output as θ. .

切替手段74は、F信号がローの場合にはS1を、ハイの場合にはS2を選択し、Iqr、θ、ωの各信号を出力するものとなっている。   The switching means 74 selects S1 when the F signal is low, and selects S2 when the F signal is high, and outputs Iqr, θ, and ω signals.

図3は、本実施の形態の第1の運転手段72の動作波形図を示している。   FIG. 3 shows an operation waveform diagram of the first operating means 72 of the present embodiment.

(ア)は信号Fの論理、(イ)はIqr1、(ウ)はω1、(エ)はθ1を横軸を時間として示している。   (A) shows the logic of the signal F, (A) shows Iqr1, (C) shows ω1, and (D) shows θ1 on the horizontal axis.

第1の運転手段が有効に動作する期間、すなわち信号Fがローとなる、起動から3.0秒間の期間においては、Iqr1については、前半の1.0秒間の期間には3Aから6Aへ直線的に増加し、その後の2.0秒間は6Aを保持するものとなり、ω1については直線的に増加するものとしている。このように、第1の運転手段72は、ドラムモータ60に供給する電流ベクトルの大きさを、起動からの時間に応じて変化させている。   In the period in which the first driving means operates effectively, that is, in the period of 3.0 seconds from the start when the signal F is low, Iqr1 is a straight line from 3A to 6A in the first 1.0 second period. In the subsequent 2.0 seconds, 6A is maintained, and ω1 is assumed to increase linearly. As described above, the first operating means 72 changes the magnitude of the current vector supplied to the drum motor 60 according to the time from the start.

Iqr1の値については、大きくすればドラムモータ60を駆動するトルクを大きくすることができるが、起動初期の値を大きくしすぎると、ドラムモータ60内の永久磁石が急速に引き寄せられ、異音や振動を発する場合がある。これを避けるため、最大の駆動トルクを必要とする場合に設定するIqr1の値に比べ、起動初期には小さい値を設定する方がよい。   As for the value of Iqr1, if the value is increased, the torque for driving the drum motor 60 can be increased. However, if the initial value is increased too much, the permanent magnet in the drum motor 60 is rapidly attracted and abnormal noise or May cause vibration. In order to avoid this, it is better to set a smaller value in the initial stage of startup than the value of Iqr1 set when the maximum driving torque is required.

モータ位相θ1は、ω1を時間積分したものとなるが、2π(360度)となった時点で0にリセットされる変数を用いて表現しているため、(エ)に見られるような波形となり、t=3.0秒でちょうどθ1=0となる状態となっており、第1の運転手段が動作する3.0秒間にモータ電気角は20πラジアン(10回転=3600度)するものとなるが、ドラムモータ60が4極であることと、プーリ62、64による10分の1の減速がなされる構成となっていることから、ドラム51の回転角度としては、同期が終始理想的に行われたと仮定した場合は、180度(0.5回転)となる。   The motor phase θ1 is obtained by integrating ω1 over time, but is expressed using a variable that is reset to 0 when it reaches 2π (360 degrees), so the waveform is as shown in (d). At t = 3.0 seconds, θ1 is exactly 0, and the motor electrical angle is 20π radians (10 rotations = 3600 degrees) in 3.0 seconds when the first driving means operates. However, since the drum motor 60 has four poles and the pulleys 62 and 64 are decelerated by one tenth, the rotation angle of the drum 51 is ideally performed from start to finish. If it is assumed that it has been broken, it is 180 degrees (0.5 rotations).

ただし、現実的には、t=0秒時点でのドラムモータ60の回転方向の位置によって、同期状態に落ち着くまでのドラムモータ60の実回転は、プラスマイナス4分の1回転程度ばらつくものとなり、3.0秒間のドラム51の回転角度としては、171〜189度となるが、90度以上の値となっている。   However, in reality, depending on the position of the drum motor 60 in the rotational direction at the time t = 0 seconds, the actual rotation of the drum motor 60 until it settles in a synchronous state varies by about a quarter of a plus or minus rotation. The rotation angle of the drum 51 for 3.0 seconds is 171 to 189 degrees, but is a value of 90 degrees or more.

時限器81が、t=3.0秒で、F信号をローからハイに上げた時点で、F信号を受け
た切替手段74は、S1からS2への信号を切り替え、第2の運転手段73への切り替えを行うものとなる。
When the time limiter 81 raises the F signal from low to high at t = 3.0 seconds, the switching means 74 that has received the F signal switches the signal from S1 to S2, and the second operating means 73. To switch to.

なお、Idrに関しては、本実施の形態においては、切替手段74からF信号ローでは0A、ハイでは−3.8Aが選択されて出力される。   As for Idr, in the present embodiment, 0 A is selected from the switching means 74 when the F signal is low, and -3.8 A is selected and output when it is high.

図4は、本実施の形態の第2の運転手段73の詳細ブロック図を示している。   FIG. 4 shows a detailed block diagram of the second operating means 73 of the present embodiment.

図4において、速度誤差増幅手段90は、ドラムモータ60の角速度の設定値ωrを出力する速度設定手段89と、切替手段74から得たωの差、すなわち速度誤差からPI(比例と積分)の要素を作用させて加算し、Iqr2を出力するものとなっており、設定された速度になるようにトルクが加減されるものとなる。   In FIG. 4, the speed error amplifying means 90 is the difference between ω obtained from the speed setting means 89 for outputting the angular speed set value ωr of the drum motor 60 and the switching means 74, that is, PI (proportional and integral) from the speed error. The elements are acted and added to output Iqr2, and the torque is adjusted so as to achieve a set speed.

位相誤差推定器91は、後述するモータ電流制御部75からのId、Iq、Vd、Vq、およびωを入力し、これにドラムモータ60の誘導起電力定数、q軸インダクタンス、抵抗値などのパラメータを用いて計算を行うことにより、現在モータ電流制御部75が用いている位相θと、ドラムモータ60の電圧方程式が成り立つ位相との差Δθを計算する。   The phase error estimator 91 receives Id, Iq, Vd, Vq, and ω from a motor current control unit 75 described later, and parameters such as an induced electromotive force constant, q-axis inductance, and resistance value of the drum motor 60. Is used to calculate the difference Δθ between the phase θ currently used by the motor current control unit 75 and the phase where the voltage equation of the drum motor 60 is established.

本実施の形態においては、(Vd−Ra・Id+ω・Lq・Iq)を、(Vq−Ra・Iq−ω・Lq・Id)で除した上で、その逆正接関数を取り、また符号を逆にした値にて、制御が用いているdq座標に対する実dq位相の誤差Δθとし計算がなされる。   In the present embodiment, (Vd−Ra · Id + ω · Lq · Iq) is divided by (Vq−Ra · Iq−ω · Lq · Id), and its arctangent function is taken and the sign is reversed. The calculated value is calculated as an error Δθ of the actual dq phase with respect to the dq coordinate used by the control.

収束手段92は、速度推定手段93と、積分器94を有しており、速度推定手段93は、Δθが零に収束するように、PI(比例・積分)を用いて永久磁石55、56、57、58の角速度ω2の計算を行うものとなっており、さらにω2は積分器94にて時間積分の計算が行われることにより、推定位相θ2として出力がなされるものとなっている。   The convergence means 92 has a speed estimation means 93 and an integrator 94. The speed estimation means 93 uses permanent magnets 55, 56, PI (proportional / integral) so that Δθ converges to zero. The angular velocity ω2 of 57 and 58 is calculated. Further, ω2 is output as the estimated phase θ2 by calculating the time integration in the integrator 94.

Fがローの期間中においては、積分器94はθ2としてΔθが出力されるように、常に更新がなされており、速度推定手段93についても、ω2としてωとなるように、常に積分要素の更新が行われるものとなっている。   During the period when F is low, the integrator 94 is constantly updated so that Δθ is output as θ2, and the speed estimation means 93 is also constantly updated so that ω2 becomes ω. Is to be done.

第2の運転手段73の動作が有効となっている状態においては、位相誤差推定器91と収束手段92の作用によって、位置センサレスでのドラムモータ60の運転を行う構成となっている。   In a state where the operation of the second operating means 73 is valid, the drum motor 60 is operated without the position sensor by the action of the phase error estimator 91 and the converging means 92.

なお、本実施の形態において位相誤差推定器91は、上記Δθの計算式を用いたが、それに限定されるものではなく、ドラムモータ60に供給される電圧と電流に関する値と、ドラムモータ60のパラメータを用い、位相の誤差Δθ、またはd軸の電圧差に関する値などを導き出すものであっても構わず、要は回転子59の磁極位置に応じた信号を発生しながら、ドラムモータ60を運転することができるものであればよい。   In the present embodiment, the phase error estimator 91 uses the above-described calculation formula of Δθ, but is not limited thereto, and values related to the voltage and current supplied to the drum motor 60 and the drum motor 60 The parameter may be used to derive a value related to the phase error Δθ or the d-axis voltage difference. In short, the drum motor 60 is operated while generating a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor 59. Anything that can be done.

余弦アンプ95は、Δθの余弦関数に、切替手段74からのIqr値を乗じたIref値が出力するものとなっており、速度誤差増幅手段90は、Fがローの期間中においては、出力値Iqr2がIref値に等しくなるよう、内部の積分器の値を常に更新している。   The cosine amplifier 95 outputs an Iref value obtained by multiplying the cosine function of Δθ by the Iqr value from the switching means 74. The speed error amplifying means 90 outputs an output value during a period when F is low. The value of the internal integrator is constantly updated so that Iqr2 becomes equal to the Iref value.

図5は、本実施の形態のモータ電流制御部75の詳細ブロック図を示している。
なお、モータ電流制御分75は、インバータ回路71からドラムモータ60に3相の電流を供給するものとなるが、入力されるθ値として、U相電流による起磁力を基準とした場
合の、永久磁石55、56、57、58による磁束の向き、すなわち真のd軸の位相と正しく合致している場合には、入力されたIdrは永久磁石55、56、57、58の磁束に平行な第1の電流成分となり、Iqrはそれに対して直交し+90度(π/2)分位相が進んだ第2の電流成分となり、所望の電流ベクトルに制御されるものとなる。
FIG. 5 shows a detailed block diagram of the motor current control unit 75 of the present embodiment.
The motor current control portion 75 supplies a three-phase current from the inverter circuit 71 to the drum motor 60. The input θ value is a permanent value when the magnetomotive force due to the U-phase current is used as a reference. If the direction of the magnetic flux by the magnets 55, 56, 57, and 58, that is, the true d-axis phase is correctly matched, the input Idr is the first parallel to the magnetic flux of the permanent magnets 55, 56, 57, and 58. 1 and Iqr is a second current component that is orthogonal to it and advanced in phase by +90 degrees (π / 2), and is controlled to a desired current vector.

図5において、電流誤差増幅器98、99、座標変換器100、101、PWMパワーモジュール103、直流電源104、電流検知回路105を有しており、電流誤差増幅器98は設定値Idrと座標変換器101の出力Idの差をPI(比例・積分)計算してVdとして出力するものである。   5, current error amplifiers 98 and 99, coordinate converters 100 and 101, a PWM power module 103, a DC power supply 104, and a current detection circuit 105 are included. The current error amplifier 98 includes a set value Idr and a coordinate converter 101. The difference in the output Id is calculated as PI (proportional / integral) and output as Vd.

電流誤差増幅器99は、切替手段74から得た設定値Iqrと座標変換器101の出力Iqの差を同様にPI(比例・積分)計算してVqとして出力するものとなっている。   The current error amplifier 99 calculates the difference between the set value Iqr obtained from the switching means 74 and the output Iq of the coordinate converter 101 in a similar manner PI (proportional / integral) and outputs it as Vq.

座標変換器100は、電流誤差増幅器98、99が出力されるVdとVqとθを入力し、数式1を用いるなどして、Vu、Vv、Vwに変換するものである。   The coordinate converter 100 receives Vd, Vq, and θ output from the current error amplifiers 98 and 99 and converts them into Vu, Vv, and Vw using Equation 1 or the like.

このように、3相を使用することにより、ドラムモータ60、インバータ回路71の構成が比較的簡単でありながら、連続的でスムーズなパワー伝達が可能であるという効果があるが、特に3相に限定されるものではなく、2相、4相、5相などであっても構わない。   As described above, the use of the three phases has an effect that the drum motor 60 and the inverter circuit 71 have a relatively simple configuration and can transmit power continuously and smoothly. It is not limited, and may be two-phase, four-phase, five-phase, and the like.

PWMパワーモジュール103は、図示しない6石のIGBT、および電子回路等で構成されたもので、Vu、Vv、Vwと、直流電源104から、280Vの直流電圧を受け、PWM(パルス幅変調)を行いながら、3相の交流をU、V、Wから出力し、数アンペアの電流をドラムモータ60へと供給していくものとなっており、具体的にはマイクロコンピュータ内にワンチップ構成されたパルス幅変調器と、それと別パッケージで設けられたパワー部分との総合体として構成されたものとなっている。   The PWM power module 103 is composed of six stone IGBTs (not shown), an electronic circuit, and the like. The PWM power module 103 receives a DC voltage of 280 V from the Vu, Vv, Vw and the DC power supply 104, and performs PWM (pulse width modulation). While performing, three-phase alternating current is output from U, V, and W, and a current of several amperes is supplied to the drum motor 60. Specifically, the microcomputer is configured as a single chip. It is configured as an integrated body of a pulse width modulator and a power portion provided in a separate package.

U相とW相については、電流検知回路105の検知素子106、107を通過させることにより、電流値IuとIwの瞬時値が検知され、座標変換器101に入力される。   For the U phase and the W phase, the instantaneous values of the current values Iu and Iw are detected by passing through the detection elements 106 and 107 of the current detection circuit 105 and input to the coordinate converter 101.

なお、検知素子106、107については、検知対象となる電流により磁路に起磁力を作用を発生させ、その磁界から電流値を検出するものや、シャント抵抗と呼ばれる抵抗の電圧降下から検知を行うものなどが利用可能である。   Note that the detection elements 106 and 107 detect a current value from the magnetic field by detecting a current value from a magnetic path by a current to be detected, or a voltage drop of a resistance called a shunt resistor. Things are available.

V相の電流Ivについては、本実施の形態においては検出していないが、Iu+Iv+Iw=0の関係から、入力されたIuとIwよりIvも求められるものであり、座標変換器101は、数式2を用いるなどすることにより、θを用いてd軸電流Idと、q軸電流Iqを計算する。   Although the V-phase current Iv is not detected in the present embodiment, Iv is also obtained from the input Iu and Iw from the relationship of Iu + Iv + Iw = 0. For example, the d-axis current Id and the q-axis current Iq are calculated using θ.

図6は、本実施の形態の切替手段74の出力Fによる切替動作の前後での各変数の変化を横軸の時間をやや拡大して示した波形図である。   FIG. 6 is a waveform diagram showing the change of each variable before and after the switching operation by the output F of the switching means 74 of the present embodiment, with the time on the horizontal axis slightly enlarged.

図6において、いずれも切替手段74の入出力信号となる、(ア)は破線でIqr1、一点鎖線でIqr2、実線でIqrを、(イ)は破線でω1、一点鎖線でω2、実線でωを、(ウ)は破線でθ1、一点鎖線でθ2、実線でθを示している。   6A and 6B, both are input / output signals of the switching means 74. (A) is Iqr1 by a broken line, Iqr2 by a dashed line, Iqr by a solid line, (A) is ω1 by a broken line, ω2 by a dashed line, and ω by a solid line. (C) indicates θ1 by a broken line, θ2 by a one-dot chain line, and θ by a solid line.

切替手段74の作用により、t<3.0秒においてはθ=θ1となり、t>3.0秒においてはθ=θ2となる。   Due to the action of the switching means 74, θ = θ1 at t <3.0 seconds, and θ = θ2 at t> 3.0 seconds.

また、t<3.0秒でのIqr2に関しては、前述したようにIqr1から余弦アンプ95を経た出力Iref値が速度誤差増幅手段90の出力、すなわちIqr2となるように積分成分の更新が継続され、ω2についてはω1と同値、またθ2についても常にΔθと等しくなるようにセットが継続的になされる。   As for Iqr2 at t <3.0 seconds, the integral component is continuously updated so that the output Iref value from Iqr1 through cosine amplifier 95 becomes the output of speed error amplifying means 90, that is, Iqr2, as described above. , Ω2 are set to be the same value as ω1 and θ2 is always set to be equal to Δθ.

ここで、t>3.0秒におけるIqr1、ω1、θ1については、意味が薄いことから記載していない。   Here, Iqr1, ω1, and θ1 at t> 3.0 seconds are not described because they have little meaning.

図7は、本実施の形態のドラム駆動装置で、切替手段74による切替動作前後の電流ベクトルを、真のdq座標上で示したものである。   FIG. 7 shows the current vector before and after the switching operation by the switching means 74 on the true dq coordinate in the drum driving device of the present embodiment.

切替直前のIqr値であるIqr1は長さとしては、Iqr1の値である6Aあるが、向きとして第1象限にΔθだけ傾きを持ったものとなっており、真q軸成分としては、余弦アンプ95の出力、すなわちIqr1にΔθの余弦を乗じたIref値と等しいものとなり、切替直後にはIqr2=Irefへの変化がなされるものとなる。   Iqr1, which is the Iqr value immediately before switching, has a length of 6A, which is the value of Iqr1, but has a slope of Δθ in the first quadrant as the direction, and the true q-axis component is a cosine amplifier. An output of 95, that is, an Iref value obtained by multiplying Iqr1 by a cosine of Δθ, and immediately after switching, a change to Iqr2 = Iref is made.

これにより、特許文献1に述べられている速度制御の積分器の初期値設定を行うのと同様の効果が得られるものとなる。   As a result, an effect similar to that of setting the initial value of the integrator for speed control described in Patent Document 1 can be obtained.

洗濯機などの場合には、洗濯物54が崩れた瞬間に、急に負荷トルクが小となることによって、ドラム51の角速度の更なるオーバーシュートが発生しやすいものとなるが、上記Iref値は、そのような速度超過を抑える上でも効果がある。   In the case of a washing machine or the like, the load torque is suddenly reduced at the moment when the laundry 54 collapses, so that further overshoot of the angular velocity of the drum 51 is likely to occur. However, the Iref value is It is also effective in suppressing such overspeed.

一方、位相θに関しては、切替時点でθ1はちょうど0(2πの倍数)となる時点としたため、これにΔθだけ加算(すなわち跳躍的な位相進み)を行うことにより、図6(ウ)にも示しているように、γ1軸から正しいd軸への是正がなされるものとなり、以降、第2の運転手段73での良好な運転が可能となる。   On the other hand, with respect to the phase θ, since θ1 is exactly 0 (a multiple of 2π) at the time of switching, by adding Δθ to this (that is, jumping phase advance), FIG. As shown in the figure, correction from the γ1 axis to the correct d-axis is performed, and thereafter, the second operation means 73 can be operated satisfactorily.

なお、本実施の形態においては、PI式の誤差増幅を行う電流誤差増幅器98、99に関しては、切替後のVdとVqのあるべき値の計算が、やや複雑となることから、内部の積分要素を切替時点で操作することは行っていないが、これらの電流に関しては、比較的短時間で応答する設計が可能であるため、問題はない。   In the present embodiment, the calculation of the desired values of Vd and Vq after switching is somewhat complicated for the current error amplifiers 98 and 99 that perform PI type error amplification. Is not operated at the time of switching, but there is no problem with respect to these currents because the design can respond in a relatively short time.

図8は、本実施の形態のドラム駆動装置のドラム51の回転角の状態を示した断面図である。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state of the rotation angle of the drum 51 of the drum driving device of the present embodiment.

図8において、(ア)は起動開始時点のドラム51の状態を示しており、洗濯物54がドラム内に積み重ねられている状態を示している。   8, (a) shows the state of the drum 51 at the start of activation, and shows a state where the laundry 54 is stacked in the drum.

点Oは、ドラム51の中心であり、回転軸となる。   Point O is the center of the drum 51 and serves as a rotation axis.

(イ)は、同様にドラム51が(ア)で示した起動時から最初に90度回転した状態を示している。(ア)において、洗濯物54の上面が水平になるよう積み重ねられていた場合、(イ)の時点まではドラム51と洗濯物54との位置関係は同様に保たれることになる。   Similarly, (a) shows a state in which the drum 51 is first rotated 90 degrees from the starting time shown in (a). In (a), when the upper surface of the laundry 54 is stacked so as to be horizontal, the positional relationship between the drum 51 and the laundry 54 is similarly maintained until the time point (a).

(ウ)は、同様に起動からのドラム51の回転角が100度となった状態である。ドラム51の回転が90度を越えた時点で、それまで積み重ねられている洗濯物54を安定に保つ方向に働いていた重力が、一転して引き離す方向に働くことになる。(ウ)は洗濯物54の一部が落下し、ドラム51の内壁に叩きつけられて再び積み重なる状態である。   (C) is the state where the rotation angle of the drum 51 from the start is 100 degrees. When the rotation of the drum 51 exceeds 90 degrees, the gravity that has been working in the direction to keep the laundry 54 that has been stacked up until then will work in the direction of turning away. (C) is a state in which a part of the laundry 54 falls and is struck against the inner wall of the drum 51 and stacked again.

(イ)から(ウ)に至る過程において、ドラム51の状況は大きく変動する。まず、洗濯物54の一部がドラム51内を落下している段階では、落下している洗濯物54に相当する負荷がドラム51の回転運動から離脱するため、ドラムモータ60の負荷は小さくなる。次に、落下した洗濯物54がドラム51の内壁に叩きつけられた瞬間、ドラム51は大きな衝撃を受け鉛直方向の振動を発生し、また、一時的に小さくなっていた負荷は増大し、再び元の大きさとなる。   In the process from (a) to (c), the situation of the drum 51 varies greatly. First, at a stage where a part of the laundry 54 is falling in the drum 51, the load corresponding to the falling laundry 54 is released from the rotational movement of the drum 51, so the load on the drum motor 60 is reduced. . Next, at the moment when the dropped laundry 54 is struck against the inner wall of the drum 51, the drum 51 receives a large impact and generates a vibration in the vertical direction. It becomes the size of.

ここで、第1の運転手段と第2の運転手段の特性から、この状況に適した制御を考える。   Here, the control suitable for this situation is considered from the characteristics of the first operating means and the second operating means.

まず、第1の運転手段は、回転子59の磁極位置とは独立した電流を供給するものであり、想定される負荷において回転可能な電流ベクトルの大きさを確保しておけば、このような振動や負荷変動が発生しても電流の供給は継続される。   First, the first operating means supplies a current independent of the magnetic pole position of the rotor 59, and if the magnitude of the current vector that can be rotated at the assumed load is secured, Even if vibration or load fluctuation occurs, the current supply is continued.

一方、第2の運転手段は、回転子59の磁極位置に応じた電流を供給するもので、本実施の形態ではドラムモータ60に流れる電流や印加される電圧、角速度などから回転子59の磁極位置を推定し、その結果に応じた電流を供給する。この推定に対し、負荷の急激な増減やドラム51の振動は電流や電圧、角速度の大きな変動を誘発し、大きな誤差を生む原因となるため、この状況で第2の運転手段にて駆動すると安定した駆動が実現できない可能性がある。そのため、(イ)から(ウ)に至る過程では、第1の運転手段にて駆動が適している。   On the other hand, the second operating means supplies a current corresponding to the magnetic pole position of the rotor 59. In the present embodiment, the magnetic pole of the rotor 59 is determined from the current flowing through the drum motor 60, the applied voltage, the angular velocity, and the like. The position is estimated and a current corresponding to the result is supplied. In contrast to this estimation, a sudden increase or decrease in load or vibration of the drum 51 induces large fluctuations in current, voltage, and angular velocity, and causes large errors. Therefore, it is stable when driven by the second driving means in this situation. May not be possible. Therefore, in the process from (a) to (c), the driving by the first operating means is suitable.

なお、本実施の形態ではドラム51の回転角が100度の時点で洗濯物54の一部が落下するとしたが、この回転角は洗濯物54の含水量や絡み具合などの状態により前後するものであり、90度を越えることだけが普遍的な条件である。   In the present embodiment, it is assumed that a part of the laundry 54 falls when the rotation angle of the drum 51 is 100 degrees. However, this rotation angle varies depending on the water content of the laundry 54 and the state of entanglement. The only universal condition is that it exceeds 90 degrees.

(エ)は、ドラム51の回転角度が180度となった状態である。   (D) is a state where the rotation angle of the drum 51 is 180 degrees.

(ウ)から(エ)に至る過程においても、ドラム51内の鉛直方向上側に到達した洗濯物54は落下し、下側に叩きつけられるが、この過程はこれ以降連続的に発生する。そのため、洗濯物54は常に以下の3つの状態のものが混在するものとなる。すなわち、ドラム51に連動して回転運動をしているもの、ドラム51の内壁から離れ落下中のもの、ド
ラム51の内壁へ叩きつけられているもの、である。ドラムモータ60に対する総合的な負荷という観点から考えると、この過程において洗濯物54から受ける負荷は上記3つの状態の和であり、連続的に発生している限りはその和はほぼ一定である。
Also in the process from (c) to (d), the laundry 54 that has reached the upper side in the vertical direction in the drum 51 falls and is struck down, but this process occurs continuously thereafter. Therefore, the laundry 54 is always a mixture of the following three states. That is, one that is rotating in conjunction with the drum 51, one that is falling off the inner wall of the drum 51, and one that is being struck against the inner wall of the drum 51. Considering the total load on the drum motor 60, the load received from the laundry 54 in this process is the sum of the above three states, and the sum is almost constant as long as it is continuously generated.

この状態では、第2の運転手段の駆動に対する外乱は小さく、安定した駆動が実現できる。このような状況においては、第1の運転手段に比べ、負荷の状態を推定しながら駆動することが可能である第2の運転手段の方が高精度かつ省エネルギーの運転が可能であるため、第2の運転手段での駆動が適している。   In this state, disturbance to the driving of the second driving means is small and stable driving can be realized. In such a situation, the second driving means, which can be driven while estimating the load state, can be operated with higher accuracy and energy saving than the first driving means. Driving with two driving means is suitable.

以上により、本実施の形態によれば、切替手段74により、第1の運転手段72からの信号でドラムモータ60を起動し、起動からのドラム51の回転角が最初に90度となる時点以降に、第2の運転手段73からの信号に切り替えることにより、ドラム51の内容物に起因する周期的でない負荷トルク変動を伴うドラム51の起動時に、ドラム51が90度回転し重力によりドラム51の内容物が崩れ負荷トルクが大きく変動するまでの期間を回転子59の磁極位置とは独立した第1の運転手段72により運転し、その時点以降に第2の運転手段73に切り替えることにより、負荷トルク変動に起因する回転子59の磁極位置や電流、電圧の変動に対して安定的に駆動することが可能なドラム駆動装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the switching unit 74 starts the drum motor 60 with the signal from the first operating unit 72, and after the time when the rotation angle of the drum 51 from the start becomes 90 degrees first. In addition, by switching to the signal from the second operating means 73, when the drum 51 is started with non-periodic load torque fluctuation caused by the contents of the drum 51, the drum 51 rotates 90 degrees and the drum 51 is caused by gravity. The period until the contents collapse and the load torque largely fluctuates is operated by the first operating means 72 independent of the magnetic pole position of the rotor 59, and after that time, the load is changed to the second operating means 73. It is possible to provide a drum driving device that can be stably driven against fluctuations in the magnetic pole position, current, and voltage of the rotor 59 caused by torque fluctuations.

なお、本実施の形態においては、第1の運転手段により設定されるドラムモータ60の角速度は直線的に増加するもの、すなわち一定の加速度としているが、これに限られない。起動時に大きな負荷がかかる場合、例えば洗濯物54が大量に水を含んでいる場合などにおいては、第1の運転手段により駆動される起動初期には小さい加速度とした方が安定的に駆動できる。これを第1の期間とする。しかしながら、加速度が小さいと所望の速度に到達するまでの時間が長くかかるという課題が生ずる。これを避けるためには、慣性により安定的な回転力が得られる所定の角速度に到達した時点で加速度を大きくすればよい。これを第2の期間とする。すなわち、ドラムモータ60に供給される電流の周波数の平均増加率は、ドラムモータ60が動き出すまでを含む第1の期間よりも、第1の期間に続くドラムモータ60が動きだしてからの第2の期間の平均増加率の方が大きい。これにより、安定的に起動しながら所望の速度に到達する時間を短くすることができる。図9(ア)はこの加速の状態を表した波形図である。第1の期間は加速度が小さいため、角速度の傾きが小さくなり、第2の期間は加速度が大きいため角速度の傾きが大きくなっている。   In the present embodiment, the angular velocity of the drum motor 60 set by the first driving means is linearly increased, that is, constant acceleration, but is not limited thereto. When a large load is applied at the time of activation, for example, when the laundry 54 contains a large amount of water, it is possible to drive more stably with a small acceleration at the beginning of activation driven by the first driving means. This is the first period. However, when the acceleration is small, there is a problem that it takes a long time to reach a desired speed. In order to avoid this, the acceleration may be increased when a predetermined angular velocity at which a stable rotational force is obtained by inertia is reached. This is the second period. That is, the average increase rate of the frequency of the current supplied to the drum motor 60 is higher than the second period after the drum motor 60 following the first period starts moving than the first period including the period until the drum motor 60 starts moving. The average rate of increase over the period is greater. Thereby, the time to reach a desired speed can be shortened while stably starting. FIG. 9A is a waveform diagram showing this acceleration state. Since the acceleration is small in the first period, the inclination of the angular velocity is small, and in the second period, the inclination of the angular velocity is large because the acceleration is large.

また、第1の期間と第2の期間の加速度は連続的に変化してもよく、例えば、第1の運転手段により駆動中に加速度が直線的に変化するようにすると、速度の変化は図9(イ)で示すように二次関数的となり、起動初期の加速度は小さく、角速度が上がるにつれて加速度が上がるという状態を実現でき、安定的に起動しながら所望の速度に到達する時間を短くすることができる。   Further, the acceleration during the first period and the second period may change continuously. For example, if the acceleration is linearly changed during driving by the first driving means, the change in speed is shown in FIG. As shown in Fig. 9 (b), it becomes a quadratic function, the acceleration at the initial stage of startup is small, the acceleration can be increased as the angular velocity increases, and the time to reach the desired speed can be shortened while starting up stably. be able to.

また、第2の期間の後にさらに第3、第4の期間などを設けることも可能で、例えば第2の期間において所望の角速度に到達した場合は、それ以降加速度をゼロとした第3の期間を設けることにより、所望の角速度を保ちながら安定的に第2の運転手段に切り替えることが可能である。   It is also possible to provide a third period, a fourth period, and the like after the second period. For example, when the desired angular velocity is reached in the second period, the third period after which the acceleration is zero. By providing this, it is possible to stably switch to the second driving means while maintaining a desired angular velocity.

また、本実施の形態では、座標変換器100、101は、それぞれ数式1と数式2に示した余弦関数(コサイン)のみを使用して方向余弦を加算していくシンプルなものを用いているが、正弦関数(サイン)の計算も短時間で行うことができるマイコン環境であれば、数式3、数式4などを用いてもよく、むしろ計算時間が短縮できるケースもあり、適宜使い分けすることもできる。   In the present embodiment, the coordinate converters 100 and 101 use simple ones that add the direction cosines using only the cosine functions (cosine) shown in Equations 1 and 2, respectively. As long as the microcomputer environment can calculate the sine function (sine) in a short time, Formula 3 and Formula 4 may be used. In some cases, the calculation time can be shortened, and can be used appropriately. .

また、本実施の形態においては、ドラムモータ60は、プーリ62、64、ベルト63を介してドラム51を回転駆動する構成となっており、機構的な一定の減速(10分の1)があるため、ドラムモータ60に必要なトルクが小さくて済むものとなり、装置の小型化、低コスト化に有利なものとなっている。   In the present embodiment, the drum motor 60 is configured to rotationally drive the drum 51 via the pulleys 62 and 64 and the belt 63, and there is a constant mechanical reduction (1/10). Therefore, the torque required for the drum motor 60 can be reduced, which is advantageous for downsizing and cost reduction of the apparatus.

しかしながら、必ずしもプーリ62、64、ベルト63を使用しなければならないというものではなく、例えばギア(歯車)での減速を行うものや、ドラム51とドラムモータ60を直接接続し、機構的な減速なしとしたダイレクト駆動などと称されるものであってもよく、いずれの場合でも、最終的に駆動されるドラム51の回転角に視点をおいたものである。   However, the pulleys 62 and 64 and the belt 63 are not necessarily used. For example, a gear (gear) is used for deceleration, or the drum 51 and the drum motor 60 are directly connected to each other without mechanical deceleration. In any case, a viewpoint is set on the rotation angle of the drum 51 to be finally driven.

また、本実施の形態においては、ドラムの回転軸は、鉛直に対して90度という角度を持ち、すなわち回転軸が水平となるドラム駆動装置を示しているものとなっているが、90度以外でも、地球の重力によって生じるドラムのモーメント、すなわちトルクは大なり小なり発生するものとなり、鉛直に対して例えば10度程度の角度を持って、縦型と呼ばれるような洗濯機を構成した場合にあっても、重力の作用によるトルクが必要となる傾向は、十分に発生するものとなり、本発明の効果が期待できるものとなる。   Further, in the present embodiment, the drum rotation axis has an angle of 90 degrees with respect to the vertical, that is, shows a drum driving device in which the rotation axis is horizontal. However, when the drum moment caused by the earth's gravity, that is, the torque, is generated to a greater or lesser extent, with an angle of about 10 degrees with respect to the vertical, for example, a washing machine called a vertical type is configured. Even if it exists, the tendency for the torque by the effect | action of gravity to generate | occur | produce will fully generate | occur | produce, and the effect of this invention can be anticipated.

以上のように、本発明にかかるドラム駆動装置は、大きなトルクが必要となるドラムの回転角度が、起動後にほぼ90度となる状態においての、インバータ回路からドラムモータに供給する必要のある電流を効果的に低減することが可能となるので、一般家庭など使用される鉛直に対して角度をもったドラムの回転軸を有する縦型ドラム駆動装置、ドラム式ドラム駆動装置、ドラム式洗濯乾燥機やドラム式乾燥機、また縦型洗濯機と呼ばれる形であり鉛直から角度を有した回転軸とすることによる使い勝手の改善を図ったものであっても良い。さらに、食品を扱う回転式の調理器や、廃棄物を処理する回転ドラム、またコンクリート粉と土砂を撹拌するコンクリート・ミキサーなどの用途にも適用できる。   As described above, the drum driving apparatus according to the present invention generates a current that needs to be supplied from the inverter circuit to the drum motor in a state where the rotation angle of the drum that requires a large torque is approximately 90 degrees after the start. Since it can be effectively reduced, a vertical drum driving device, a drum type drum driving device, a drum type washing / drying machine having a rotating shaft of a drum having an angle with respect to the vertical used in general households, etc. It may be a drum-type dryer or a vertical washing machine, and may have improved usability by using a rotary shaft having an angle from the vertical. Furthermore, it can also be applied to applications such as a rotary cooker that handles food, a rotating drum that treats waste, and a concrete mixer that stirs concrete powder and earth and sand.

51 ドラム
55、56、57、58 永久磁石
59 回転子
60 ドラムモータ
71 インバータ回路
72 第1の運転手段
73 第2の運転手段
74 切替手段
93 速度推定手段
89 速度設定手段
90 速度誤差増幅手段
Reference Signs List 51 Drum 55, 56, 57, 58 Permanent magnet 59 Rotor 60 Drum motor 71 Inverter circuit 72 First operating means 73 Second operating means 74 Switching means 93 Speed estimating means 89 Speed setting means 90 Speed error amplifying means

Claims (2)

鉛直に対して角度を有する回転軸を持つドラムと、
回転子に永久磁石を有し前記ドラムを駆動するドラムモータと、
前記ドラムモータに電流を供給するインバータ回路とを備え、
前記インバータ回路は、第1の運転手段、第2の運転手段および切替手段を有し、
前記第1の運転手段は、前記回転子の磁極位置とは独立した信号を発生し、
前記第2の運転手段は、前記回転子の磁極位置に応じた信号を発生し、
前記切替手段は、前記第1の運転手段からの信号で前記ドラムモータを起動し、起動からの前記ドラムの回転角が最初に90度となる時点以降に、前記第2の運転手段からの信号に切り替えるドラム駆動装置において、
前記第1の運転手段は、前記ドラムモータに供給する電流の周波数を、時間の経過とともに増加させ、前記周波数の増加率は、前記第1の運転手段による運転開始から実際に前記ドラムモータが動き出すまでを含む第1の期間における平均増加率よりも、前記第1の期間に続く第2の期間の平均増加率の方が大きいことを特徴とするドラム駆動装置。
A drum having a rotation axis having an angle with respect to the vertical;
A drum motor having a permanent magnet in the rotor and driving the drum;
An inverter circuit for supplying current to the drum motor,
The inverter circuit has first operating means, second operating means and switching means,
The first operating means generates a signal independent of the magnetic pole position of the rotor;
The second operating means generates a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor,
The switching means starts the drum motor with a signal from the first operating means, and the signal from the second operating means after the time when the rotation angle of the drum from the start is 90 degrees for the first time. in the drum drive system to switch to,
The first operating means increases the frequency of the current supplied to the drum motor as time elapses, and the rate of increase in the frequency is such that the drum motor actually starts moving from the start of operation by the first operating means. A drum driving device characterized in that the average increase rate in the second period following the first period is larger than the average increase rate in the first period including the above .
前記第1の運転手段は、前記ドラムモータに供給する電流ベクトルの大きさを、起動からの時間に応じて変化させることを特徴とする請求項1に記載のドラム駆動装置。 2. The drum driving apparatus according to claim 1, wherein the first operation unit changes a magnitude of a current vector supplied to the drum motor in accordance with a time from activation.
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