JPH08182381A - 負荷を間欠駆動するためのインバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モータの運転時に負荷変動が大きく、かつモー
タの起動，停止を繰り返して行う場合にも加速時間が所
定の時間となるように出力トルクを制御する好適なイン
バータ装置を提供する。 【構成】モータ起動時の加速トルクが一定値となるよう
に所定の時間だけ電流を制御するとともに、所定の時間
経過後には速度指令と回転速度が一致するように定常ト
ルクを修正して運転し、所定の時間経過時における回転
速度が速度指令と一致するように起動時の加速トルクを
調整して起動時の出力トルク制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷を間欠駆動するた
めのインバータ装置に係り、特に負荷が洗濯機の撹拌翼
のように数秒周期で起動停止を繰返し、且つ運転中にモ
ータの負荷が変動するものでも常にモータ起動時の加速
時間が所定の時間となるように加速トルクを調整するイ
ンバータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変速モータを駆動するインバー
タ装置は、特開平3−11992号公報記載のように電流制御
器は負荷模擬装置を用いて周期的な応答を繰り返す場合
にも電流が追従するように、任意の仮想応答に一致する
電流を実現する。電流制御器の電流指令は速度制御器に
より可変速モータの回転速度が回転速度指令に一致する
ように電流指令を作成し、モータの出力を制御してい
る。すなわち、モータの一回転中に周期的な負荷変動が
ある場合等に負荷模擬装置により負荷変動に対応した電
流指令の補正をして電流を追従させる。回転速度は一回
転中の平均値を用いて制御し、回転速度が指令値より低
下していれば電流指令を上げ、平均電流を増加させる等
している。これにより負荷に応じたトルクを出力して所
望の回転速度で振動抑制した制御をしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、周期
的な負荷変動を負荷模擬装置に時間関数として記憶し、
電流を追従させるものであり、起動時の負荷変動に対応
するものではない。また、速度の制御には速度制御器を
用いている。一般的に用いられる速度制御器には比例・
積分制御を用いることが多く、モータの起動，停止を短
い周期で繰り返し行う場合、モータ起動時の加速が遅れ
て追従すると共に回転速度がオーバーシュートするた
め、速度制御器のゲイン調整を十分に行うことが重要と
なる。また、モータの負荷の大きさが異なる場合、負荷
の大きさに合わせて特定のゲインに設定しているためゲ
イン調整が十分でないと回転速度指令値通りにモータの
回転速度が追従せず加速が遅れたり、オーバーシュート
が発生する問題があった。

【０００４】さらに、モータの負荷の大きさが異なる場
合には負荷の状態に合わせてゲイン調整する必要がある
ため、ゲインの設定が複雑になる問題があった。

【０００５】特に、洗濯機の撹拌翼のように短い周期で
起動停止を繰り返すいわゆる間欠的の作動するものにあ
っては、加速遅れや、オ−バ−シュ−トがあると、運転
時に振動が発生するという問題がある。

【０００６】また、洗濯運転時にモータ負荷の変動が発
生し、かつモータの起動，停止を比較的短い周期で繰り
返す時には、最適なゲイン調整が困難で、ゲイン調整如
何によっては加速時間が長くなり駆動力不足で洗浄力が
低下してしまう問題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、可変速のモータと，該モータにパワーを
供給するインバータと，前記インバータに流れる電流を
検出する電流検出手段と，該電流検出手段の出力信号に
より電流を制御する電流制御手段と，該電流制御手段の
電流指令を作成出力する電流指令作成手段とを備えたイ
ンバ−タ装置において、前記電流指令作成手段はモータ
のトルク指令に相当する電流指令を作成し、モータ起動
時には加速トルクが所定の時間内に目標回転速度に到達
するように一定値の電流指令を作成し、前記所定の時間
経過後には定常トルクとなるように電流指令を作成する
トルク制御手段を備えたことを特徴とする。

【０００８】さらに、前記インバータ装置のトルク制御
手段は、モータ起動時の目標回転速度までの加速中のト
ルク指令には加速トルク指令を定常トルク指令に上乗せ
してトルク指令を作成し、所定の時間経過後に回転速度
が一定となるように定常トルク指令を修正して起動時の
加速時間が所定の時間となるように加速トルクを調整す
る加速制御手段を備えるようにした。

【０００９】さらに、前記インバータ装置のトルク制御
手段のトルク指令は、前記モータの起動，停止の繰り返
しにおいて、所定の時刻におけるモ−タ回転速度と目標
回転速度との偏差によりモータ起動時の加速トルク指令
あるいは定常トルク指令の修正を行い、起動時の加速時
間が所定の時間となるように加速トルクを調整する加速
調整手段を備えるようにした。

【００１０】さらに、可変速のモータと，該モータにパ
ワーを供給するインバータと，前記モータの速度制御を
する速度制御手段と，前記インバータの電流を制限する
電流制限手段を備えたインバータ装置において、前記電
流制限手段はモータ起動時の加速時間が所定の時間とな
るように電流制限値を修正し、目標回転速度に達した後
に前記インバータで制限される電流制限値に復帰し、起
動時の加速時間が所定の時間となるように出力トルクを
調整する電流制限値調整手段を備えるようにした。

【００１１】さらに、可変速のモータと，該モータにパ
ワーを供給するインバータと，前記モータの速度制御を
する速度制御手段を備えたインバータ装置において、前
記速度制御手段は、モータ起動時に目標回転速度より速
度指令を大きく修正し、所定の時間経過後に目標回転速
度の速度指令に復帰し、起動時の加速時間が所定の時間
となるように出力トルクを調整する速度指令修正手段を
備えるようにした。

【００１２】

【作用】以上のように構成した本発明のインバータ装置
は、電流検出値を用いてモータ起動時の出力トルクが一
定となるように電流を一定値に制御し、所定の時間経過
後に回転速度と回転速度指令とが一致するように制御
し、モータ起動時の目標回転速度への到達時間が所定の
時間となるように加速トルクを調整することができる。

【００１３】さらに、モータを運転する際のトルク指令
を加速時と定常時とで切り替え、モータ起動時の目標回
転速度に素早く到達すると共に、目標回転速度に到達後
は定常運転に速やかに移行することにより安定した制御
ができる。

【００１４】さらに、洗濯運転時のモータ起動，停止を
繰り返す時に、所定の時刻における回転速度と回転速度
指令との偏差を用いて、モータ起動時の加速トルクある
いは定常トルクを修正し、目標回転速度に到達するまで
の加速時間を調整すると共に、所定の時間経過後に速や
かに定常運転に移行することにより、負荷の変動の影響
を除去した運転ができる。

【００１５】さらに、電流制御手段を有しないインバー
タ装置の場合にも、インバータの電流を制限する電流制
限手段の電流制限値をモータ起動時に修正し、所定の時
間経過後に電流制限値をインバータの電流制限値に復帰
することにより、モータ起動時の出力トルクを調整する
ことができる。

【００１６】さらに、速度制御手段を有するインバータ
装置の場合にも、モータ起動時の目標回転速度より速度
指令を大きく修正し、所定の時間経過後に目標回転速度
に速度指令を復帰することにより、モータ起動時の出力
トルクを調整することができる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図１〜図３を用いて説
明する。

【００１８】図１は本発明の一実施例におけるインバー
タ装置の構成図である。本実施例では可変速モータとし
てブラシレスＤＣモータを用い、インバータ装置は１２
０度通電形として用いる。本発明によるインバータ装置
は、直流電源１０１からインバータ１１５を介してブラ
シレスＤＣモータ１１１にパワーを供給する。ブラシレ
スＤＣモータの出力トルクは電流に比例するため電流を
制御すれば出力トルクが制御できる。電流の検出は検出
抵抗１０２に流れる直流電流Ｉを電流検出器１１６によ
り電流検出値１０３として検出できる。トルク制御器１
１７は、モータ起動時に一定加速トルクとなるようなト
ルク指令から電流指令ＩＲを出力し、所定の時間経過後
には定常運転に移行するようなトルク指令から電流指令
ＩＲを出力する。電流制御器１０８は電流指令ＩＲと電
流検出値１０３とが一致するように通流率信号ＷＳを作
成する。通流率は３相のモータ巻線への電圧印加時間の
比率であり、通流率信号ＷＳに応じてドライブ回路１０
７でインバータのスイッチング素子を駆動するドライブ
信号ＤＳを発生する。インバータ１１５はドライブ信号
ＤＳによりチョッパ動作を行い通流率によりモータに流
れる電流を調整し、モータを運転する。

【００１９】以下各要素について更に詳細に説明する。
インバータ１１５はスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６及びダ
イオードＤ１〜Ｄ６によりブラシレスＤＣモータ１１１
の３相巻線に接続されている。スイッチング素子Ｔ１，
Ｔ２及びＴ３はモータ巻線を直流電源１０１の正側端子
に接続されておりこれらをオンすることによりモータ巻
線に正電圧を印加する。スイッチング素子Ｔ４，Ｔ５及
びＴ６はモータ巻線を直流電源１０１の負側端子に接続
されておりこれらをオンすることによりモータ巻線に負
電圧を印加する。ドライブ回路１０７はこれらのスイッ
チング素子をオン・オフするための制御信号である６本
のドライブ信号ＤＳを出力する。

【００２０】速度検出器１１２はホールセンサによりモ
ータの磁極位置を検出し、この磁極位置より速度を検出
し、速度信号ＮＳ(回転速度)を出力する。電流制御器１
０８は電流指令ＩＲと電流検出値１０３とが一致するよ
うに通流率を決定し通流率信号ＷＳを出力する。すなわ
ち電流検出値１０３が電流指令ＩＲよりも大きいときは
通流率を小さくし、逆に電流検出値１０３が電流指令Ｉ
Ｒよりも小さいときは通流率を大きくすることによって
モータの出力を制御する。トルク制御器１１７はモータ
起動時の加速トルクと定常時の定常トルクとを切り替え
てトルク指令に相当する電流指令ＩＲを出力する。すな
わち、運転／停止指令ＳＲを受けて、モータを起動する
際は一定の加速トルクを得る電流指令ＩＲを出力し、直
流電流Ｉが一定値となるように動作する。また、モータ
の起動後所定の時間経過後、あるいは速度信号ＮＳが目
標となる速度指令ＮＲ（目標回転速度）に達した場合に
は、起動が終了したものとみなし定常トルクを得る電流
指令ＩＲを出力する。ドライブ回路１０７は通流率信号
ＷＳに応じてインバータのＴ１〜Ｔ６のスイッチング素
子をオン／オフするドライブ信号ＤＳを作成し、この信
号に従ってモータの３相に印加する電圧を調整してモー
タ電流（トルク）を制御し、かつモータの回転速度も制
御される。ここで、１２０度通電形インバータではモー
タの三相巻線の２相のみ通電する制御を行うため、モー
タ電流はインバータに供給する直流電流Ｉの波形とほぼ
等しく、電流検出器１１６によってモータ電流波形に近
似できる。このため、１２０度通電形インバータではモ
ータ電流を検出する代わりにインバータに供給する直流
電流Ｉを検出してモータ電流を制御できる。さらに、ブ
ラシレスＤＣモータの出力トルクは、電流に比例して得
られるため出力トルクの制御はインバータに供給する直
流電流Ｉを制御すれば良い。

【００２１】図２は、本発明の一実施例におけるトルク
制御器の動作説明図である。図はインバータに供給する
直流電流Ｉと速度信号ＮＳのモータ起動時における時間
変化を示したものである。起動直後の加速時間ＴＤで
は、モータの回転速度を加速時間ＴＤ内で立ち上がるよ
うに加速トルクを得るための電流指令ＩＲを大きく与
え、直流電流Ｉが加速時間ＴＤ内で一定になるように流
れる。このとき、モータの出力トルクがモータの負荷ト
ルクより大きくなり、モータ回転速度ＮＳは速やかに上
昇する。加速時間ＴＤ経過後には加速トルクから定常ト
ルクに移行する電流指令ＩＲを与え、モータの出力トル
クとモータの負荷トルクとが吊り合ってモータ回転速度
（速度信号ＮＳ）は目標回転速度（速度指令ＮＲ）付近
で安定して運転する。ここで、負荷の駆動速度などの設
定は、目標回転速度（速度指令ＮＲ）を増減すれば良
く、これを受けて加速トルク，定常トルクの指令値を増
減するようにする。

【００２２】以下、運転中に負荷変動が大きく、モータ
の起動，停止が比較的短い周期で繰り返される洗濯機を
例に用いて説明する。

【００２３】図３は、本発明の一実施例における洗濯運
転モードの動作説明図である。図はモータの負荷の大き
さによって加速トルクの大きさの調整を示したもので、
洗濯運転の大きな負荷時と小さな負荷時におけるモータ
起動時の直流電流Ｉ（トルク指令と同等）と回転速度
（速度信号ＮＳ）の時間変化を示している。負荷が小さ
い場合（ソフト洗いなど）には、直流電流ＩをＩＲＳと
小さくし、加速時間ＴＤの間に回転速度ＮＲＳまで到達
させる。一方、負荷が大きい場合（厚手物の洗濯など）
には、直流電流ＩをＩＲＬと大きくし、加速トルクを増
大させて加速時間ＴＤまでに目標の回転速度ＮＲＬまで
到達させる。

【００２４】このように洗濯運転時の負荷によらず加速
時間が所定の時間となるように加速トルクを調整するこ
とができる加速特性の優れたインバータ装置を実現でき
る。また、洗濯機に用いた場合には、所定の時間で加速
が終了するので洗いの有効時間を確保し、洗浄力を向上
できる。さらに、加速時間ＴＤを比較的短い時間に設定
（加速トルク指令はより大きく設定）すれば、起動時に
急激に立ち上がるため洗濯物を叩いて洗う作用が実現で
き、洗浄力を向上できる。逆に、加速時間ＴＤを長めに
設定すれば緩やかに立ち上がるため、布傷みを防止した
ソフトな洗いが実現できる。

【００２５】次に本発明の実施例におけるトルク制御器
の構成図を図４を用いて説明する。図４において、トル
ク制御器１１７は、速度信号ＮＳと速度指令ＮＲとが一
致するように定常トルク指令ＣＲを作成する回転速度制
御器１１０と，モータ起動時の加速トルク指令１０４を
作成する加速トルク指令作成器１０５及び、モータの起
動時と定常時とを切り替えるトルク指令切り替え制御器
１０６とスイッチＳＷ１，ＳＷ２とから構成される。モ
ータ起動時には定常トルク指令を固定して定常トルク指
令ＣＲに加速トルク指令１０４を上乗せするようにＳＷ
１，ＳＷ２を制御し、定常時には回転速度制御器１１０
の出力である定常トルク指令ＣＲのみが出力されるよう
にＳＷ１，ＳＷ２を制御する。以下、各要素について更
に詳細に説明する。

【００２６】回転速度制御器１１０は速度指令ＮＲ（目
標回転速度）と速度信号ＮＳ（回転速度）との速度誤差
ＮＥが０になるようにトルク指令（定常トルク指令Ｃ
Ｒ）を作成するもので、比例・積分器により内部構成し
てある。

【００２７】加速トルク指令作成器１０５はモータ起動
時の速度指令ＮＲと速度信号ＮＳとの速度誤差ＮＥによ
り、加速時間を調整するような加速トルク指令１０４を
作成する。

【００２８】トルク指令切り替え制御器１０６はモータ
加速時に加速トルク指令１０４を定常トルク指令ＣＲに
加えるようにＳＷ２をオンすると共に回転速度制御器１
１０に速度偏差ＮＥを伝達しないようにＳＷ１をオフす
る（回転速度制御器１１０を構成する比例・積分器の積
分値を定常トルク指令ＣＲを保持する）。すなわち、ト
ルク指令ＴＲ＝定常トルク指令ＣＲ＋加速トルク指令１
０４である。また、定常時にはＳＷ１をオフし、ＳＷ２
をオンとして速度偏差ＮＥを回転速度制御器１１０に入
力し、速度指令ＮＲと速度信号ＮＳとが一致するように
定常トルク指令ＣＲを出力するように切り替える。すな
わち、トルク指令ＴＲ＝定常トルク指令ＣＲである。ト
ルク指令ＴＲは電流指令変換器１１８によりトルク指令
ＴＲに相当する電流指令ＩＲを出力する。これにより、
モータを運転する際のトルク指令を加速時と定常時とで
切り替え、モータ起動時には所定の時間内に目標回転速
度に素早く到達すると共に、目標回転速度に到達後は定
常運転に速やかに移行することにより状態切り替え時に
も安定した運転ができる。洗濯機においては、状態切り
替え時の変動が小さくなるため洗濯時の洗濯音を低減す
ることができる。次に本発明のインバ−タ装置を洗濯機
に適用した例について図５，図６を用いて説明する。

【００２９】図５は加速調整器のＰＡＤ図である。図６
は加速調整器の動作説明図である。本実施例において
は、洗濯運転中の運転，停止の動作で回転方向を反転さ
せながら繰り返し運転する洗濯サイクルにおけるトルク
制御器１１７の加速トルク指令１０４と定常トルク指令
ＣＲの調整方法を示している。図６はこの時の回転速度
（速度信号ＮＳ）と直流電流Ｉ及び、トルク指令との時
間変化を示したものである。

【００３０】洗濯運転開始時には、洗濯物の量によって
洗濯モードを３段階に設定し、各モードによって洗濯開
始時のトルク指令初期値（加速トルク指令ＴＴ０，定常
トルク指令ＴＳ０）と洗濯サイクル運転中にトルク指令
値を修正する補正ゲインが設定される。洗濯サイクル運
転では加速時間ＤＴの間、一定値のトルク指令ＴＲｎで
運転し、加速時間ＤＴ経過時に次回起動時の加速トルク
指令ＴＴｎ＋１を作成し、定速運転に移行する。定速運
転ではトルク指令初期値に定常トルク初期値ＴＳｎを用
い、速度指令ＮＲと速度信号ＮＳとが一致するように指
令値を修正して運転する。定速運転で所定の時間ＴＯ経
過後の定常トルク指令を次回の定速運転時の定常トルク
指令ＴＳｎ＋１とする。停止時間ＴＺの間、モータを停
止した後、回転方向を反転して再びモータを起動して繰
り返し運転する。加速トルク指令と定常トルク指令とを
繰り返し調整することにより、変動する負荷に対応した
運転ができる。ここでｎは洗濯サイクル数で運転，停止
を繰り返すごとに洗濯サイクル数ｎが増加（ｎ＝０，
１，２，…）する。

【００３１】以下、各要素について更に詳細に説明す
る。

【００３２】洗濯モードには洗濯物が多い順に強洗い設
定，中洗い設定，弱洗い設定の３段階があり、それぞれ
の洗いの設定によって加速トルク初期値ＴＴ０と定常ト
ルク初期値ＴＳ０及び補正ゲインの値が異なり、強洗い
ほど大きな値が設定される。洗濯サイクル運転に入ると
（ｎ＝０）、まず正転ＣＷ方向に起動し、トルク指令Ｔ
Ｒは加速トルク指令ＴＴ０＋定常トルク指令ＴＳ０で加
速時間ＴＤの間保持し、回転速度(速度信号ＮＳ)が立ち
上がる。加速時間ＴＤ経過後の速度誤差ＮＥ０（速度誤
差ＮＥ０＝速度指令ＮＲ−速度信号ＮＳ０）に補正ゲイ
ンを乗じた値で加速トルク指令ＴＴ０を補正し、次回起
動時の加速トルク指令ＴＴ１を作成する。定速運転では
定常トルク指令ＴＳ０を用い速度指令ＮＲと速度信号Ｎ
Ｓとが一致するように修正し、トルク指令ＴＲで運転す
る。定速運転時には、洗濯物が絡み合ったりするため負
荷変動が生じ、回転速度（速度信号ＮＳ）が変動するた
め定速運転中のトルク指令ＴＲも常に変化する。定速運
転している定速時間ＴＯが経過したときのトルク指令Ｔ
Ｒを次回の加速運転から定速運転に移行したときの定常
トルク指令初期値ＴＳ１として用いる。モータは停止時
間ＴＺだけ停止し、その後回転方向を反転ＣＣＷさせモ
ータを起動する。この時の加速トルク指令値ＴＴ１と定
常トルク指令値ＴＳ１は前回の運転時に補正，作成した
値である。このように、運転，停止を繰り返しながらそ
の都度、加速トルク指令と定常トルク指令とを修正して
加速時間を所定の時間ＴＤに調整することにより負荷変
動に適応することができる。洗濯機では布がらみ等によ
る負荷変動の影響を最小にできるので、洗浄力を低下す
ることなく洗濯運転することができる。

【００３３】次に、本発明の他の実施例を図７，図８を
用いて説明する。

【００３４】図７は本発明の他の実施例におけるインバ
ータ装置の構成図である。図７において図１及び図４と
同符号は同一部分を表す。図７が図１及び図４と異なる
のはインバータ装置に電流を制御する電流制御器を有し
ていない点である。本実施例においては、インバータ１
１５の電流を制限するための電流制限器２０１を用いて
起動時の電流を制限（トルクを制限）し、所定の時間で
目標回転速度に到達するようにしている。電流制限器２
０１の電流制限値は通常、インバータのハードウェアで
制限される電流制限値（ハードウェア制限値）が設定さ
れているが、起動時には加速電流を制限して加速トルク
を制限するトルク制限値に可変し、加速時間ＴＤ経過後
にハードウェア制限値に復帰することで起動時の加速時
間を調整する。

【００３５】以下、各要素について更に詳細に説明す
る。

【００３６】電流制限器２０１は検出抵抗１０２より検
出した検出電流値１０３とゲイン補正器２０２によって
作成した電流リミット指令ＡＭＲとによりドライブ回路
107に流す電流の最大値を制限する。ゲイン補正器２０
２は速度指令ＮＲと速度信号ＮＳとの速度誤差ＮＥによ
りゲインを補正する。回転速度制御器１１０は速度指令
ＮＲと速度信号ＮＳとが一致するように通流率指令ＤＲ
を作成する。ＰＷＭ信号発生器２０４は通流率指令ＤＲ
により通流率信号ＷＳを出力する。加速時間判定器２０
３は運転／停止指令ＳＲにより加速中と定常時とに分け
て電流リミット指令ＡＭＲを補正するようにゲイン補正
器２０２に指令を与える。これにより、電流制限器２０
１の電流制限値を可変し、モータ起動時の加速時間が所
定の時間となるように動作する。図８は本発明の他の実
施例における電流制限器の動作説明図である。図は起動
時の直流電流Ｉ（トルクに相当）とモータの回転速度
（速度信号ＮＳ）との時間Ｔの関係を示したものであ
る。モータ起動時には電流制限器２０１の電流制限値は
電流リミット指令ＡＭＲによりトルク制限値に設定さ
れ、起動時の直流電流Ｉはトルク制限値と一致したとこ
ろで一定値となる。そして、回転速度（速度信号ＮＳ）
と速度指令ＮＲとが一致すると、直流電流Ｉは減少し、
定常値（定常トルクの電流値）に落ちつく。一方、電流
制限器２０１の電流制限値は回転速度と速度指令ＮＲが
一致した（加速終了）後、電流指令リミット値ＡＭＲに
よりハードウェア制限値に復帰し、通常のモータ運転を
行う。モータ起動時のトルク制限値は加速時間ＴＤが所
定の時間となるようにゲイン補正器２０２により補正さ
れるため、加速トルクが制御できる。このようにして、
モータ起動時の出力トルクを調整できるので簡単な構成
で加速トルクを制御することができる。洗濯機において
は、インバータ装置のコストを抑えた低価格の洗濯機で
も洗濯物の布傷を低減できる。

【００３７】次に、本発明の他の実施例について図９，
図１０を用いて説明する。

【００３８】図９は本発明の他の実施例におけるインバ
ータ装置の構成図である。図９において図７と同符号は
同一部分を表す。図９が図７と異なるのは、電流制御器
を用いずに回転速度制御器１１０の入力信号の一つであ
る補正速度指令ＮＶを用いてモータ起動時の加速トルク
を制御する点である。

【００３９】本実施例では、回転速度制御器１１０は速
度信号ＮＳと速度指令補正器３０１によって補正された
補正速度指令ＮＶとが一致するように通流率指令ＤＲを
作成する。速度指令補正器３０１は速度指令ＮＲと速度
信号ＮＳとにより、加速中は加速トルクが大きくなるよ
う速度指令ＮＲを補正する。加速時間判定器２０３は運
転／停止指令ＳＲにより加速中のみ速度指令を大きくす
るよう速度指令補正器３０１に指令を与える。これによ
り、加速中の出力トルクを調整し、速度指令ＮＲに達す
る時間（加速時間ＴＤ）を所定の時間とする。

【００４０】図９は本発明の他の実施例における速度指
令補正器の動作説明図である。図は補正速度指令ＮＶ，
回転速度（速度信号ＮＳ）と時間Ｔの関係を示す。速度
指令補正器３０１により加速中の補正速度指令ＮＶを速
度指令ＮＲより大きくすることにより回転速度制御器１
１０の通流率指令が急激に増大し、加速トルクが大きく
なり、回転速度（速度信号ＮＳ）は所定の加速時間ＴＤ
で速度指令ＮＲに達する。加速時間ＴＤ経過後（加速終
了後）の補正速度指令ＮＶは補正を加えない速度指令Ｎ
Ｒとなるため回転速度は速度指令ＮＲ付近で安定する。
すなわち、起動時の速度指令を補正することにより、加
速時間ＴＤとなるように加速トルクを制御できるので簡
単な構成で加速トルクを制御することができる。洗濯機
においては、インバータ装置のコストを抑えた低価格の
洗濯機でも洗浄力を向上することができる。

【００４１】次に、本発明のインバータ装置を適用した
システムについて図１１を用いて説明する。

【００４２】図１１は本発明の他の実施例におけるイン
バータ装置を用いた洗濯機の構成図である。本実施例に
おいては洗濯兼脱水ができる全自動洗濯機で、単一のブ
ラシレスＤＣモータ１１１によりギヤ／クラッチ５０６
を介して洗濯時にはパルセータ５０３を駆動し、脱水時
にはバスケット５０２を駆動する。洗濯時の水を溜める
外槽５０１はフレーム５００に吊り棒５０７で吊り下げ
られ、インバータ装置ＩＮＶ及びブラシレスＤＣモータ
１１１は外槽の下部に取り付けられている。モータの駆
動力はプーリ５０４とベルト５０５を介しギヤ／クラッ
チ５０６に伝達され、ギヤ／クラッチ５０６は洗濯時に
パルセータ５０３に駆動力を伝達し、脱水時にバスケッ
ト５０２に駆動力を伝達する。洗濯運転はパルセータ５
０３が回転することにより行われ、起動，停止を繰り返
しながら回転する。一方、脱水運転はバスケット５０２
が回転することにより行われ、一方向に高速回転する際
の遠心力により洗濯物に含まれた水を絞り出す。このた
め、洗濯と脱水では駆動する対象が異なり、負荷の慣性
の大きさも異なるとともに洗濯時には洗濯物が絡み合っ
て大きな負荷変動が生じる。加重センサ５０８は洗濯開
始時に洗濯物の重量を検出し、運転制御装置５０９によ
り最適な運転条件を判定して可変速運転する。すなわ
ち、洗濯物の量に応じて速度指令ＮＲと加速時間指令Ｔ
ＤＲを変えて運転を行うものである。インバータ装置Ｉ
ＮＶは運転制御装置５０９から出力された速度指令ＮＲ
と加速時間指令ＴＤＲに応じて起動時の加速トルク制御
を行い、加速トルクを調整しながら所定の時間で加速す
ることにより、洗浄力を向上すると共に布傷みを抑制す
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、電流検出値を用いてモ
ータ起動時の出力トルクが一定となるように電流を一定
値に制御し、所定の時間経過後には回転速度と回転速度
指令とが一致するように制御するので、モータ起動時の
目標回転速度への到達時間が所定の時間となるように加
速トルクを調整することができる加速特性の優れたイン
バータ装置を実現する効果がある。

【００４４】さらに、モータを運転する際のトルク指令
を加速時と定常時とで切り替え、モータ起動時の目標回
転速度に素早く到達すると共に、目標回転速度に到達後
は定常運転に速やかに移行するので、状態切り替え時に
も安定した運転ができるインバータ装置を実現する効果
がある。

【００４５】さらに、洗濯運転時のモータ起動，停止を
繰り返す時に、所定の時刻における回転速度と回転速度
指令との誤差を用いて、モータ起動時の加速トルクある
いは定常トルクを修正するので、目標回転速度に到達す
るまでの加速時間を調整して所定の時間経過後に速やか
に定常運転に移行することができる負荷変動に適応した
インバータ装置を実現する効果がある。

【００４６】さらに、電流制御手段を有しないインバー
タ装置の場合にも、インバータの電流を制限する電流制
限手段の電流制限値をモータ起動時に修正し、所定の時
間経過後に電流制限値をインバータの電流制限値に復帰
することにより、モータ起動時の出力トルクを調整する
ことができるので、簡単な構成で加速トルクを制御する
インバータ装置を実現する効果がある。

【００４７】さらに、速度制御手段を有するインバータ
装置の場合にも、モータ起動時の目標回転速度より速度
指令を大きく修正し、所定の時間経過後に目標回転速度
に速度指令を復帰することにより、モータ起動時の出力
トルクを調整することができるので、簡単な構成で加速
トルクを制御するインバータ装置を実現する効果があ
る。

【００４８】さらに、前記インバータ装置を用いて洗濯
機の加速トルク制御を行い、加速トルクを調整しながら
所定の時間で加速することにより、洗浄力を向上すると
共に布傷みを抑制する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるインバータ装置の構
成図である。

【図２】本発明の一実施例におけるトルク制御器の動作
説明図である。

【図３】本発明の一実施例における洗濯運転モードの動
作説明図である。

【図４】本発明の一実施例におけるトルク制御器の構成
図である。

【図５】本発明の一実施例における加速調整器のＰＡＤ
図である。

【図６】本発明の一実施例における加速調整器の動作説
明図である。

【図７】本発明の他の実施例におけるインバータ装置の
構成図である。

【図８】本発明の他の実施例における電流制御器の動作
説明図である。

【図９】本発明の他の実施例におけるインバータ装置の
構成図である。

【図１０】本発明の他の実施例における速度指令補正器
の動作説明図である。

【図１１】本発明のインバータ装置を用いた洗濯機の構
成図である。

【符号の説明】

１０１…直流電源、１０５…加速トルク指令作成器、１
０６…トルク指令切り替え制御器、１０７…ドライブ回
路、１０８…電流制御器、１１０…回転速度制御器、１
１１…ブラシレスＤＣモータ、１１２…速度検出器、１
１５…インバータ、１１６…電流検出器、１１７…トル
ク制御器、２０１…電流制限器、２０２…ゲイン補正
器、２０３…加速時間判定器、２０４…ＰＷＭ信号発生
器、３０１…速度指令補正器、５０２…バスケット、５
０３…パルセータ、５０９…運転制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 6/06 6/24 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３２１ Ｌ (72)発明者 松尾 一好 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 古郡 淳司 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 二見 基生 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷を間欠駆動するためのインバ−タ装置
   であって、該装置は可変速のモータと，該モータにパワ
   ーを供給するインバータと，前記インバータに流れる電
   流を検出する電流検出手段と，該電流検出手段の出力信
   号により電流を制御する電流制御手段と，該電流制御手
   段の電流指令を作成出力する電流指令作成手段とを備え
   ており、更に前記電流指令作成手段はモータのトルク指
   令に相当する電流指令を作成し、モータ起動時には加速
   トルクが所定の時間内に目標回転速度に到達するように
   一定値の電流指令を作成し、前記所定の時間経過後には
   定常トルクとなるように電流指令を作成するトルク制御
   手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記インバータ装置のトルク制御手段は、モータ起動時
   の目標回転速度までの加速中のトルク指令には加速トル
   ク指令を定常トルク指令に上乗せしてトルク指令を作成
   し、所定の時間経過後に回転速度が一定となるように定
   常トルク指令を修正してトルク指令とする加速制御手段
   を備えたことを特徴とするインバータ装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 更に前記モ−タの回転速度検出手段を備え、前記インバ
   ータ装置のトルク制御手段のトルク指令は、前記モータ
   の起動，停止の繰り返しにおいて、所定の時刻における
   モ−タ回転速度と目標回転速度との誤差によりモータ起
   動時の加速トルク指令あるいは定常トルク指令の修正を
   行い、モータ起動時の目標回転速度に到達するまでの加
   速時間を調整する加速調整手段を備えたことを特徴とす
   るインバータ装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記負荷は、洗濯機の
   撹拌翼であることを特徴とするインバ−タ装置。
5. 【請求項５】負荷を間欠駆動するためのインバ−タ装置
   であって、該装置は可変速のモータと，該モータにパワ
   ーを供給するインバータと，前記モータの速度制御をす
   る速度制御手段と，前記インバータの電流を制限する電
   流制限手段を備えており、更に前記電流制限手段はモー
   タ起動時の加速時間が予め定めた所定の時間となるよう
   に電流制限値を修正し、目標回転速度に達した後に前記
   インバータで制限される電流制限値に復帰する電流制限
   値調整手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。
6. 【請求項６】負荷を間欠駆動するためのインバ−タ装置
   であって、該装置は可変速のモータと，該モータにパワ
   ーを供給するインバータと，前記モータの速度制御をす
   る速度制御手段を備えており、更に前記速度制御手段
   は、モータ起動時に目標回転速度より速度指令を大きく
   修正し、所定の時間経過後に目標回転速度の速度指令に
   復帰し、所定の時間内に加速時間を調整する速度指令修
   正手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。
7. 【請求項７】請求項５ないし７のいずれかにおいて、前
   記負荷は、洗濯機の撹拌翼であることを特徴とするイン
   バータ装置。