JPH10341589A - 動力発生装置およびそれを備えた電気洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ制御の動力発生装置は、巻線の内
断線が発生しても正常状態時の動力性能を発生させよう
として、断線していない巻線に電力を過大に供給し、正
常状態時よりも大きい電流で前記電動機を駆動し続け、
前記インバータの構成部品に対し、定格を越えた電流が
流れ、当該部品の誤動作、破壊、焼損などが発生すると
いう課題や、前記電動機を過熱・焼損するという課題を
有していた。 【解決手段】 本発明は、電動機１に電力を供給するイ
ンバータ３と、位置検知手段１１等からの信号が変化し
た瞬間に、割り込み信号を発生する割り込み信号発生手
段２１とを備え、前記割り込み信号発生手段２１が出力
した割り込み信号に同期して、前記インバータ３に流れ
る電流値を検知する電流検知手段１６を有する制御手段
を有する動力発生装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、民生用または産業
用の機器に利用される動力発生装置と、一般家庭で使用
される電気洗濯機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の動力発生装置について、図１１を
用いて説明する。図１１は従来の動力発生装置の構成の
一例で、電動機１と、電動機１に３相電流を供給するイ
ンバータ３と、直流電源変換装置を介してインバータ３
に電力を供給する商用電源１７で構成される。

【０００３】電動機１は、図１１には特に図示していな
いが、第１の物体と第２の物体から構成されており、第
１の物体は３相巻線２を有し、３相巻線２はＵ、Ｖ、Ｗ
なる端子を有し、また、前記第２の物体はリング状から
なる２極の永久磁石で構成され、界磁を与えている。イ
ンバータ３は、第１のスイッチング素子４と第２のスイ
ッチング素子５の直列回路と、第３のスイッチング素子
６と第４のスイッチング素子７の直列回路と、第５のス
イッチング素子８と第６のスイッチング素子９の直列回
路で構成され、前記スイッチング素子はＩＧＢＴと逆導
通ダイオードを並列接続して構成されている。

【０００４】３相巻線２のＵ、Ｖ、Ｗ端子は前記スイッ
チング素子の直列回路の二つのスイッチング素子の接続
点に接続され、二つの素子のオン・オフの組み合わせに
より、３相巻線２のＵ、Ｖ、Ｗ端子を正電圧、零電圧、
開放の３状態にする。前記スイッチング素子のオン・オ
フはマイコン等の制御手段９１によって行われている。

【０００５】位置検知手段は例えば第１のホールＩＣ１
１、第２のホールＩＣ１２、第３のホールＩＣ１３で構
成され、この３つのホールＩＣの信号のハイ、ローによ
って前記第２の物体の前記第１の物体に対する相対的な
位置を検知するものである。前記直流電源変換装置は、
ここではダイオードブリッジ１８とチョークコイル１９
と平滑用コンデンサ２０で構成される。

【０００６】ここで、動作について説明する。前記３つ
のホールＩＣは電気角で１２０度離れて配置されてお
り、右回転の場合、３つのホールＩＣは図１２のように
ハイ、ローを出力する。制御手段９１は前記３つのホー
ルＩＣの信号を入力して、あらかじめ設定されたテーブ
ルを元に所定のスイッチング素子をオン・オフする。こ
うすることで、Ｕ−Ｖ端子間、Ｕ−Ｗ端子間、Ｖ−Ｗ端
子間、Ｖ−Ｕ端子間、Ｗ−Ｕ端子間、Ｗ−Ｖ端子間、Ｕ
−Ｖ端子間に電圧が順次入力され、３相巻線２に電流を
供給する。

【０００７】ここで、前記第２の物体は永久磁石により
界磁を与えているので、フレミング左手の法則により、
電動機１は動力を発生し続ける。ここで、インバータ２
が３相巻線２に供給する電流は図１２の様になる。

【０００８】ちなみに、３相巻線２の一つの導体に流れ
る電流をｉ、前記第２の物体の永久磁石が発生している
磁束密度をｂ、前記永久磁石に対向している３相巻線２
の巻線導体の長さをｌ、発生する力をｆとすると、ｆ＝
ｂｉｌとなり、発生するトルクは、ｆに導体数と半径を
乗じた値となる。

【０００９】このように、図１１の動力発生装置は、電
動機１がインバータ３より３相電力を給することで、前
記第２の物体がトルクを受けながら回転することによ
り、動力を発生する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の動力発生装置では、例えば、３相巻線を構成する三
つの巻線のうちの一つが断線し、非導通状態となった場
合、制御手段により、インバータが残りの二つの巻線の
端子間に交互に電力を供給することで、断線前と同じ回
転数、またはトルクの状態にするものであった。

【００１１】このため、前記制御手段により、正常状態
時の動力性能を発生させようとして、残り二つの巻線に
電力を過大に供給し、正常状態時よりも大きい電流で前
記電動機を駆動し続け、前記インバータの構成部品に対
し、定格を越えた電流が流れ、当該部品の誤動作、破
壊、焼損などが発生するという課題や、前記電動機を過
熱・焼損するという課題を有していた。

【００１２】本発明は従来の課題を解決し、信頼性と安
全性の高い動力発生装置を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【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、電動機に電力を供給するインバータと、位
置検知手段からの信号が変化した瞬間に、割り込み信号
を発生する割り込み信号発生手段とを備え、前記割り込
み信号発生手段が出力した割り込み信号に同期して、前
記インバータに流れる電流値を検知する電流検知手段を
有する制御手段を有する動力発生装置を提供するもので
ある。

【００１４】このように、前記割り込み信号発生手段と
前記電流検知手段を有する前記制御手段を有すること
で、前記３相巻線を構成する三つの巻線のうちの一つの
巻線のみが断線した場合、前記３相巻線の電流経路は完
全に遮断されていないので、前記電動機は動作し続ける
が、前記電流検知手段が前記割り込み信号発生手段が出
力する割り込み信号に同期して前記インバータの入力電
流値を検知し、電流が流れているかを確認する。これに
より、前記一つの巻線が断線していることを検知し、前
記制御手段が前記六つのスイッチング素子を全てオフに
するので、前記インバータを停止し、前記３相巻線の断
線していない二つの巻線に、前記インバータから電力は
供給されなくなり、前記電動機は停止する。従って、前
記３相巻線の内の断線していない二つの巻線で、正常状
態時と同様の動力を発生させる為に、前記インバータの
入力電流を大きくすることがなくなるので、前記巻線の
断線による前記電動機の過熱を防止でき、かつインバー
タの構成部品までもが過電流にり過熱・焼損を起こすこ
ともなくなる。従って、前記電動機の断線という異常状
態においては、すぐに動作を停止する安全性を有し、ま
た、すぐに、前記電動機の断線を修理することにより復
旧させることも可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
の請求項１記載の発明は、ｎ相巻線を有する第１の物体
と、前記ｎ相巻線に流れる電流により，前記第１の物体
と相互に電磁力を発生する第２の物体からなる電動機
と、前記ｎ相巻線に電力を供給するインバータと、前記
第１の物体に対する前記第２の物体の相対的な位置を検
知する位置検知手段と、前記位置検知手段からの信号が
変化した瞬間に、割り込み信号を発生する割り込み信号
発生手段と、前記割り込み信号発生手段が出力した割り
込み信号に同期して、前記インバータに流れる電流値を
検知する電流検知手段を有する制御手段を有する動力発
生装置を提供するものである。

【００１６】この構成により、前記ｎ相巻線を構成する
ｎ本の巻線のうちの一つの巻線のみが断線した場合、前
記ｎ相巻線の電流経路は完全に遮断されていないので、
前記電動機は動作し続けるが、前記電流検知手段が前記
割り込み信号発生手段が出力する割り込み信号に同期し
て前記インバータの入力電流値を検知し、電流が流れて
いるかを確認することで、前記一つの巻線が断線してい
ることを検知し、前記制御手段が前記スイッチング素子
を全てオフにする。

【００１７】これにより、前記インバータを停止し、前
記ｎ相巻線の断線していない巻線に、前記インバータか
ら電力は供給されなくなり、前記電動機は停止する。従
って、前記ｎ相巻線の内の断線していない巻線で、正常
状態時と同様の動力を発生させる為に、前記インバータ
の入力電流を大きくすることがなくなるので、前記巻線
の断線による前記電動機の過熱を防止でき、かつインバ
ータの構成部品までもが過電流により過熱等を起こすこ
ともなくなる。従って、前記電動機の断線という異常状
態においては、すぐに動作を停止する安全性を有し、ま
た、すぐに、前記電動機の断線を修理することにより復
旧させることも可能となる。

【００１８】また、本発明の請求項２記載の発明は、請
求項１記載の発明に加え、制御手段は、記憶部を有し、
前記記憶部は割り込み信号発生手段が出力した割り込み
信号に同期して電流検知手段からのインバータ入力電流
値を複数回前から記憶し、前記割り込み信号発生手段か
らの割り込み信号が入力されるたびに、前記複数個のイ
ンバータ電流入力値を比較し、この複数個のインバータ
電流入力値のうちの最大値と最小値に所定値以上の差が
生じると、前記インバータの動作を停止する動力発生装
置である。

【００１９】この構成により、前記ｎ相巻線を構成する
ｎ本の巻線のうちの一つの巻線のみが断線した場合、前
記ｎ相巻線の電流経路は完全に遮断されていないので、
残りの巻線に電流を流すことで、前記電動機は動作し続
けるが、前記インバータの入力電流は流れたり、流れな
くなったりする。前記電流検知手段が前記割り込み信号
発生手段が出力する割り込み信号に同期して前記インバ
ータの入力電流値を検知し、前記記憶部に記憶し、前記
記憶部に記憶した最近複数回の前記インバータの入力電
流値を比較し、その内の最大値と最小値の差が所定値以
上あると検知したときは、前記一つの巻線が断線してい
ることを検知し、前記制御手段が前記スイッチング素子
を全てオフにする。

【００２０】これにより、前記インバータを停止し、前
記ｎ相巻線の断線していない巻線に、前記インバータか
ら電力は供給されなくなり、前記電動機は停止する。従
って、前記ｎ相巻線の内の断線していない巻線で、正常
状態時と同様の動力を発生させる為に、前記インバータ
の入力電流を大きくすることがなくなるので、前記巻線
の断線による前記電動機の過熱を防止でき、かつインバ
ータの構成部品までもが過電流にり過熱・焼損を起こす
こともなくなる。従って、前記電動機の断線という異常
状態においては、すぐに動作を停止する安全性を有し、
また、すぐに、前記電動機の断線を修理することにより
復旧させることも可能となる。また、常に前記ｎ相巻線
を構成するｎつの巻線に流れる電流値を比較しているの
で、ノイズによる誤動作も防止できる。

【００２１】本発明の請求項３記載の発明は、請求項２
記載の発明に加え、制御手段は、起動後、割り込み信号
発生手段からの割り込み信号が所定数を超えるまで、記
憶部の最近複数回のインバータ入力電流値を比較せず、
前記インバータを動作し続けるものであり、この構成に
より、前記インバータを動作し続けるものにおいては、
例えば、前記電動機が正方向回転・逆方向回転を繰り返
すものにおいて、反転する瞬間に、高トルクを要するこ
とになるので、起動時に前記インバータの入力電流値が
大きく変化し、前記記憶部で記憶した前記最近複数回の
入力電流値のうちの最大値と最小値の差が所定値以上生
じる状態があっても、確実に前記動力発生装置を駆動す
ることが出来る。

【００２２】また、本発明の請求項４記載の発明は、請
求項３記載の発明に加え、電動機は、ｎ相巻線を構成す
るｎ本の巻線の内の少なくとも１つに所定温度以下で導
通状態となり、所定温度を超えると非導通状態となる電
流開閉手段を有するものであり、この構成により、例え
ば、過負荷状態時に、前記電動機が過熱され所定温度を
超えると、前記電流開閉手段が非導通となり、前記イン
バータは前記ｎ相巻線の内の導通している巻線に電力を
供給することで、前記電動機に動力を発生させるが、前
記制御手段が、前記ｎ相巻線のうちの一つの巻線が非導
通状態であることを検知し、前記スイッチング素子を全
てオフし、前記インバータを停止するので、前記ｎ相巻
線の内の導通している巻線に、前記インバータから電力
は供給されなくなり、前記電動機は停止する。

【００２３】従って、前記ｎ相巻線の内の導通している
巻線で、正常状態と同様の動力を発生させるために、前
記インバータの入力電流を大きくすることがなくなるの
で、前記電動機を所定温度以上に過熱することを防止で
き、かつ前記電動機の非導通状態においても、前記イン
バータの構成部品に過電流を流さないようにすることが
でき、安全な動力発生装置を実現できる。

【００２４】また、本発明の請求項５記載の発明は、請
求項３記載の発明に加え、電動機は、ｎ相巻線を構成す
るｎ本の巻線の内の（ｎ−１）本に電流開閉手段を有す
るものであり、また、本発明は前記請求項１〜５記載の
動力発生装置を有する電気洗濯機である。

【００２５】また、前記制御手段は、起動後、前記割り
込み信号発生手段からの割り込み信号が所定数を超える
まで、前記記憶部の最近３回のインバータ入力電流値を
比較せず、また、前記電動機は、前記３相巻線を構成す
る３つの巻線の内の１つに所定温度以下で導通状態とな
り、所定温度を超えると非導通状態となる電流開閉手段
を有するものにおいては、例えば、過負荷状態時に、前
記電動機が過熱され所定温度を超えると、前記（ｎ−
１）つの電流開閉手段の内の一つが他方の電流開閉手段
より先に非導通となり、前記インバータは前記ｎ相巻線
のうちの導通している（ｎ−１）本の巻線に電力を供給
することで、前記電動機に動力を発生させる。しかし、
前記制御手段が、前記ｎ相巻線を構成する巻線の一つが
非導通状態であることを検知し、前記スイッチング素子
全てをオフし、前記インバータを停止するので、前記ｎ
相巻線の内の導通している（ｎ−１）本の巻線に、前記
インバータからは電力は供給されなくなり、前記電動機
は停止する。

【００２６】従って、前記ｎ相巻線のうちの導通してい
る（ｎ−１）本の巻線で、正常状態時と同様の動力を発
生させるために、前記インバータの入力電流を大きくす
ることがなくなるので、前記電動機を所定温度以上に過
熱することを防止でき、かつ前記インバータの構成部品
にも過電流を流さないようにできる。

【００２７】また、例えばノイズ等により、前記インバ
ータが故障して、前記電動機に過電流が流れ過熱した場
合においても、所定温度を超えた段階で、前記（ｎ−
１）つの電流開閉手段が順次非導通となるので、前記ｎ
相巻線の電流経路は完全に遮断され、前記電動機は停止
する。従って、どんな異常状態においても、前記電動機
を停止することができる安全な動力発生装置を実現でき
る。

【００２８】また、本発明の請求項１〜５記載の動力発
生装置を有する電気洗濯機では、例えば、衣類の入れ過
ぎや、稼動部分へのボタンがらみなどによる過負荷状態
時に、前記電動機が過熱され、所定温度を超えると前記
電流開閉手段が非導通となる。

【００２９】ここで、前記導通非導通検知手段が上記の
状態を検知し、前記インバータ停止手段により前記イン
バータを停止するので、前記電動機の過熱を防止し、か
つ前記インバータの構成部品に過電流を流さないように
するので、異常状態に対して安全な電気洗濯機を提供で
きる。

【００３０】

【実施例】

（実施例１）図１は第１の実施例における動力発生装置
の構成を示したものである。

【００３１】図１において、電動機１は図には特に示し
ていないが３相巻線２を有する第１の物体と、リング上
の２極の永久磁石を配設してなる第２の物体から構成さ
れ、前記第１の物体は３相巻線２を構成する第１の巻
線、第２の巻線、第３の巻線を、図には特に示していな
いが、スロットを設けた鉄心に巻き付けることで構成さ
れている。インバータ３は、本実施例では、ＩＧＢＴと
逆導通ダイオードの並列回路からなるスイッチング素子
で構成されている。第１のスイッチング素子４と第２の
スイッチング素子５の直列回路と、第３のスイッチング
素子６と第４のスイッチング素子７の直列回路と、第５
のスイッチング素子８と第６のスイッチング素子９の直
列回路で構成され、前記スイッチング素子の直列回路は
並列接続されている。ここで、前記スイッチング素子の
直列回路の両端は、入力端子で、直流電源が接続され、
前記スイッチング素子の直列回路を構成する二つのスイ
ッチング素子の接続点に、それぞれ出力端子を接続して
いる。

【００３２】前記出力端子は、３相巻線２の３つの端
子、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子に接続し、前記スイッチン
グ素子の直列回路を構成する二つのスイッチング素子の
オン・オフの組み合わせにより、前記Ｕ端子、Ｖ端子、
Ｗ端子を正電圧、零電圧、開放の３状態にする。前記ス
イッチング素子のオン・オフは、制御手段１０と、第１
のホールＩＣ１１、第２のホールＩＣ１２、第３のホー
ルＩＣ１３からなる位置検知手段により制御されてい
る。ホールＩＣ１１、１２、１３は電気角で１２０度の
間隔で前記第２の物体が有する永久磁石に対向するよう
に前記第１の物体に配設されているものとする。

【００３３】１４は操作部で制御手段１０に電動機１の
運転のオン・オフ、運転の向き、速度の指令を送信す
る。制御手段１０は、処理部１５と電流検知手段１６で
構成され、処理部１５には、あらかじめ運転の向きごと
にホールＩＣ１１、１２、１３の出力信号に対応して、
前記スイッチング素子のオン・オフを決定する図３のよ
うなデータテーブルが用意されており、操作部１４から
の電動機１の運転・停止指令が停止となっている間に、
運転向きの指令に対応した前記データテーブルを設定し
ておき、運転時はこの設定されたデータテーブルを元に
前記スイッチング素子のオン・オフを行う。

【００３４】また、速度制御については、所定期間の
間、ホールＩＣ１１のパルス数をカウントすることでフ
ィードバックを行い、前記スイッチング素子の導通比を
調整することで速度を操作部１４からの指令値に安定さ
せている。電流検知手段１６については、本実施例では
抵抗を使用するものし、前記抵抗の両端電圧でインバー
タ３の入力電流値を検知するものとする。

【００３５】１７は商用電源で、ダイオードブリッジ１
８、チョークコイル１９、平滑用コンデンサ２０からな
る直流電源変換装置を介して、インバータ３に接続して
いる。ただし、これは一例であり、電動機１の構成、イ
ンバータ３の構成等は、これに限定しない。

【００３６】本実施例の割り込み信号発生手段２１は、
ホールＩＣ１１、１２、１３が出力する信号のどれかが
変化するごとに、ハイからローに変化するパルスを処理
部１５に出力する。本実施例においては処理部１５は、
ハイからローへの変化のみしか前記割り込み信号を検知
できない低コストのマイクロコンピュータを使用するも
のである。ある程度、パルス幅を有しているのは、前記
割り込み信号とノイズを見間違えないようにするためで
ある。

【００３７】本実施例では図２のような回路を用いるこ
ととするが、割り込み信号発生手段２０はこれに限定す
るものではないし、処理部１５についても、ハイからロ
ーの変化だけでなく、ローからハイの変化も検知できる
ものにしてもよい。

【００３８】ここで、動作について説明する。例えば、
操作部１４から電動機１の運転指令、運転向き指令とし
て右回転指令、速度指令を受け、所定時間後、操作部１
４から割り込み信号を受けると、処理部１５は割り込み
信号を検知し、ホールＩＣ１１、１２、１３の出力信号
を確認する。前記右回転指令により右回転用データテー
ブルで、ホールＩＣ１１、１２、１３の出力信号に対応
した前記スイッチング素子のオン・オフを設定する。こ
こで、処理部１５は次の割り込み信号が入力されるま
で、設定した前記スイッチング素子のオン・オフを固定
したままにする。

【００３９】前記スイッチング素子のオン・オフを設定
すると、３相巻線２に電流が流れ、前記第２の物体の有
する永久磁石が界磁を与えているので、フレミング左手
の法則により電動機１は運転を開始する。前記第２の物
体がフレミング左手の法則により、前記第１の物体に対
し徐々に位置を変えていくと、前記第２の物体が有する
永久磁石の位置も変化していき、ホールＩＣ１１、１
２、１３のどれか１つの地点の磁極が変化する。

【００４０】すると、図２に示したような割り込み信号
発生手段２１により、割り込み信号が出力され、処理部
１５はこれを検知し、改めて、ホールＩＣ１１、１２、
１３の出力信号を確認し、前記右回転用データテーブル
でホールＩＣ１１、１２、１３の出力信号に対応した前
記スイッチング素子のオン・オフを設定する。こうする
ことで、３相巻線２の電流経路が前記第２の物体の有す
る永久磁石の磁極に対応したものになり、電動機１は回
転を続けるものである。

【００４１】ここで、ホールＩＣ１１、１２、１３と前
記割り込み信号、前記スイッチング素子のオン・オフ、
インバータ３の入力電流の関係は図４のようになる。こ
うすることで、割り込み信号発生手段２１から割り込み
信号が出力されたときのみ、インバータ３の入力電流値
を検知すれば、前記入力電流の最大値の近傍を確実に検
知することが出来る。

【００４２】ここで、何らかの原因により、３相巻線２
の内の一つが断線すると、その瞬間、３相巻線２に流れ
る電流が減少するので、電動機１の回転数及びトルクは
低下する。

【００４３】なお、処理部１５はマイコンにより回転数
制御を行っており、電動機１の回転数、トルクを正常時
と同じしようとするために、インバータ３の入力電流の
平均値を断線前と同じにしようとして、３相巻線２の断
線されてない二つの巻線に過電流を流し、インバータ３
の入力電流波形は図４のように変化する。処理部１５は
割り込み信号発生手段２１が割り込み信号を出力する
と、電流検知手段１６が出力するインバータ３の入力電
流値を検知するので、前記入力電流値が零になる時も検
知することとなり、３相巻線２を構成する巻線の内のい
ずれかが断線したものと検知し、前記六つのスイッチン
グ素子全てをオフにし、電動機１を停止する。

【００４４】一般に平衡ｎ相の電動機において、その一
相の巻線が断線すると、電流にアンバランスが生じるも
のであるが、本実施例では、３相の電動機を構成してい
るということから、その内の一相が断線したこと、上記
のように電流値を検知して、その結果をもとにして検知
することが出来るものである。

【００４５】なお、本実施例においては、一旦インバー
タ停止手段が動作すると、ラッチされた状態となり、こ
れを解除するには、一度商用電源１６を切り離す事が必
要となるものである。

【００４６】ただし、本発明は上記ラッチ動作を行う構
成に限定するものでもなく、またその解除方法について
も、例えば解除信号を装置に入力することによって実現
するようにしてもよい。

【００４７】以上のように、３相巻線２の内の一つの巻
線のみが断線しても、確実に検知して、インバータ３を
停止し、電動機１を停止することができ、断線状態のま
ま電動機１に電力を供給して、電動機１が過熱するのを
防止し、また、インバータ３に過電流が流れるのを防止
する、安全な動力発生装置を提供できるものである。

【００４８】（実施例２）図５は第２の実施例である動
力発生装置の構成を示したものである。

【００４９】制御手段３１は、処理部３２、電流検知手
段１６、記憶部３３を有し、本実施例では記憶部３３は
処理部３２を構成する低コストのマイコンのメモリーの
一部を利用するものとする。ここで、記憶部３３は抵抗
で構成された電流検知手段１５が出力するインバータ３
の入力電流値の最近３回の値を、割り込み信号発生手段
２１が割り込み信号を出力するのに同期して、記憶する
ものである。また、処理部３３は、最近３回のインバー
タ３の入力電流値の内の最大値Ｉmaxと最小値Ｉminを前
記割り込み信号に同期して更新し、図６のグラフが示し
た範囲内に前記最大値Ｉmaxと最小値Ｉminが入ったとき
に、３相巻線２を構成する三つの巻線の内のいずれかが
断線したと検知する。

【００５０】ここで、動作について説明する。正常時、
インバータ３の入力電流は図４のようになるので、前記
最大値Ｉmaxと前記最小値Ｉminは殆ど同じ値になる。従
って図６で示した前記断線検知領域には入らない。ここ
で、何らかの原因によって、３相巻線２の内の一つが断
線すると、その瞬間、３相巻線２に流れる電流が減少す
るので、電動機１の回転数及びトルクは低下する。

【００５１】なお、処理部３２はマイコンにより回転数
制御を行っており、電動機１の回転数、トルクを正常時
と同じしようとするために、インバータ３の入力電流の
平均値を断線前と同じにしようとして、３相巻線２の断
線されてない二つの巻線に過電流を流し、インバータ３
の入力電流波形は図４のように変化する。

【００５２】処理部３２は割り込み信号発生手段２１が
割り込み信号を出力すると、電流検知手段１５が出力す
るインバータ３の入力電流値を検知し、記憶部２２の最
近３回のインバータ３の入力電流値を更新し、この更新
したインバータ３の入力電流値の最大値Ｉmaxと最小値
Ｉminを更新する。このときＩmin＝０となるので図６で
示した断線検知領域に入り、処理部３２は３相巻線２を
構成する巻線の内のいずれかが断線したものと検知し、
前記六つのスイッチング素子全てをオフにし、電動機１
を停止する。このように、インバータ３の最近３回の入
力電流値を比較することで、電動機１が急に回転数を変
化したり、トルクを上げたりしても断線と誤検知するこ
となく、また、３相巻線２を構成する三つの内の一つの
巻線が断線したときは確実に断線検知する安全な動力発
生装置を提供することが出来る。

【００５３】（実施例３）図７は本発明の第３実施例で
ある動力発生装置を示している。

【００５４】制御手段４１は新たにメモリの一部にカウ
ンタ４２を設け、カウンタ４２は起動後、割り込み信号
発生手段２１が発生する割り込み信号の数を前記割り込
み信号に同期して、１ずつ増やし記憶しておくものとす
る。処理部４３はカウンタ４２が数えた前記割り込み信
号の数が所定数以上になるまで、記憶部３２のインバー
タ３の最近３回の入力電流値を比較しないものである。

【００５５】ここで動作の説明をする。ここで、電動機
１は正方向運転・逆方向運転を交互に繰り返すものとす
る。この場合、電動機１が反転する際に今までの運転方
向とは逆になるため、運転を一旦、停止しようとするた
め、起動トルクが大となり、記憶部２２のインバータ３
の最近３回の入力電流値を比較した場合、前記最大値Ｉ
maxと前記最小値Ｉminの差が大となり、図６で示したグ
ラフの断線検知領域に入る場合がありうる。

【００５６】そこで、カウンタ４２が数えた割り込み信
号の数が所定数を超えるまで、処理部４３が記憶部２２
のインバータ３の最近３回の入力電流値を比較しないで
おけば、電動機１が反転の際の起動トルクが大である期
間を無視するので、誤動作で停止せず、また、３相巻線
２を構成する三つの内の一つの巻線が断線したときは確
実に断線検知する安全な動力発生装置を提供することが
出来る。

【００５７】（実施例４）図８は本発明の第４の実施例
である動力発生装置を示している。

【００５８】電動機５１は、図には特に示していない
が、第１の物体とリング状の２極永久磁石からなる第２
の物体で構成され、前記第１の物体は３相巻線を構成す
る第１の巻線５２と、第２の巻線５３と、第３の巻線５
４を図には特に示していないが、スロットを設けた鉄心
に巻き付け、第１の巻線５２を電流開閉手段５５の一端
に接続し、電流開閉手段５５の他端を第１の巻線５２の
Ｕ端子として、インバータ３に接続している。ここで、
電流開閉手段５５は、所定温度により形状変化するバイ
メタルを用いたサーモスタットを用いている。所定温度
以下では前記バイメタルは形状変化が殆どなく、前記サ
ーモスタットは導通状態である。所定温度を超えると前
記バイメタルは形状変化を起こし、前記サーモスタット
は非導通状態になる。ただし、これは一例であり、電流
開閉手段はこれに限定しないし、電動機５１の構成も、
これに限定しない。

【００５９】ここで、動作について説明する。正常状態
時、インバータ３は、本発明の第２の実施例と同様に、
電動機５１に電力を供給して、動力を発生させるもので
あるので、インバータ３の入力電流は、図４に示した波
形になるが、例えば、前記第１の物体と前記第２の物体
の間に、障害物が入ってロック状態になると、制御手段
３１により、電動機３１の回転数を上げようとして、イ
ンバータ３の入力電流を大きくする。

【００６０】従って、前記３相巻線を流れる電流が増加
し、前記３相巻線の損失が増加して、発熱が大きくな
る。

【００６１】本実施例では、電流開閉手段５５を構成す
るサーモスタットが、前記サーモスタットが有するバイ
メタルにより所定温度を超えると、非導通となり（即
ち、Ｕ端子が開放状態になる）、第２の巻線５３と第３
の巻線５４のみが導通状態となる。ここで、制御手段３
１は、本発明の第１の実施例と同様に、回転数を正常時
と同じにしようとするので、インバータ３の入力電流
は、図４に示した波形になる。制御手段３１は、本発明
の第２の実施例の場合と同様に確実に断線を検知するこ
とが可能となり、インバータ３を停止する。

【００６２】従って、電動機５１が所定温度以上に過熱
することを防止し、また、前記３相巻線を構成する三つ
の巻線の内の一つのみが、断線した場合でも、確実にイ
ンバータ３を停止し、電動機５１を停止することができ
るので、電動機の過熱を防止し、かつインバータに過電
流が流れることを防止した安全な動力発生装置を提供で
きる。本実施例は３つの巻線のものであるが、これは一
例に過ぎず、ｎ相巻線の場合は、少なくとも１つの巻線
が前記サーモスタットが有するバイメタルにより所定温
度を超えると非導通となるものである。

【００６３】（実施例５）図９は第５の実施例である動
力発生装置の構成を示したものである。

【００６４】電動機６１は、図には特に示していない
が、第１の物体とリング状の２極の永久磁石からなる第
２の物体で構成され、前記第１の物体は、３相巻線を構
成する第１の巻線５２と、第２の巻線５３と、第３の巻
線５４を、図には特に示していないが、スロットを設け
た鉄心に巻き付け、第１の巻線５２を第１の電流開閉手
段６２の一端に接続し、第１の電流開閉手段６２の他端
をＵ端子として、インバータ３に接続し、第２の巻線５
３を第２の電流開閉手段６３の一端に接続し、第２の電
流開閉手段６３の他端をＷ端子として、インバータ３に
接続している。ここで、第１の電流開閉手段６２と第２
の電流開閉手段６３は、本発明の請求項５の実施例にお
ける電流開閉手段と同様のものとするが、電流開閉手段
は、これに限定しない。

【００６５】第１の電流開閉手段６２と第２の電流開閉
手段６３は、等しい定格のバイメタルを使用している
が、バイメタル自身のばらつきや、巻線ばらつき等によ
り、一般的にはまず一方が先に動作するものである。

【００６６】ここで、動作について説明する。正常状態
時、インバータ３は、本発明の請求項２の実施例と同様
に、電動機６１に電力を供給して、動力を発生させるも
のであるので、インバータ３の入力電流は、図４に示し
た波形になるが、例えば、前記第１の物体と前記第２の
物体の間に、障害物が入ってロック状態になると、制御
手段３１により、電動機６１の回転数を上げようとし
て、インバータ３の入力電流を大きくする。従って、前
記３相巻線を流れる電流が増加し、前記３相巻線の損失
が増加して、発熱が大きくなる。

【００６７】本実施例では、第１の電流開閉手段６２と
第２の電流開閉手段６３を構成するサーモスタットが、
前記サーモスタットが有するバイメタルにより所定温度
を超えると、非導通となるものであるが、上で述べたよ
うに、色々な要因で、先に一方の電流開閉手段が動作す
る。ここでは、先に第１の電流開閉手段６２が非導通に
なったものとすると（即ち、Ｕ端子が開放状態にな
る）、第２の巻線５３と第３の巻線５４のみが導通状態
となる。ここで、制御手段３１は、本発明の請求項２の
実施例と同様に、回転数を正常時と同じにしようとする
ので、インバータ３の入力電流は、図４に示した波形に
なる。従って、制御手段３１は、確実に第１の電流開閉
手段６２が非導通状態になったことを検知し、インバー
タ３を停止する。

【００６８】加えて、本実施例においては、インバータ
３が制御手段３１の誤動作等何らかの原因にて、破損
し、電動機６１が回転し続けた場合においても、第２の
巻線５３と第３の巻線５４に過電流が供給され、それに
よる温度上昇により、第２の電流開閉手段６３が所定温
度を超えると非導通になるので、前記３相巻線の電流経
路は完全に遮断され、電動機６１は停止する。

【００６９】一般的に、ｎ相の電動機について、（ｎ−
１）個の電流開閉手段を有する構成であれば、上記のよ
うなインバータ故障に対する焼損保護は実現できるもの
となるので、本発明においては、前記電動機は３相で構
成していることから２個の電流開閉手段を用いて構成し
ているものである。

【００７０】従って、どのような異常が生じた場合で
も、最終的には電動機を所定温度以上に過熱することを
防止し、また、３相巻線を構成する三つの巻線の一つが
非導通の状態で、前記電動機が動作しない、非常に安全
性の高い動力発生装置を提供できる。

【００７１】（実施例６）本発明の第６の実施例につい
て、図１０を用いて説明する。

【００７２】本発明の第６の実施例である電気洗濯機
は、図１０のように構成されており、洗濯機外枠７１は
４本の吊り棒７２により水受け槽７３を吊り下げてお
り、洗濯兼脱水槽７４は、水受け槽７３内に回転自在に
配設し、洗濯兼脱水槽７４の底部に攪拌翼７５を回転自
在に配設している。インバータと電動機は上記請求項
１、２、３、４、５の実施例と同様の動力発生装置７６
を構成しており、動力発生装置７６は、Ｖベルト７７及
び減速機構７８を介して攪拌翼７５及び洗濯兼脱水槽７
４を駆動する。７９は排水弁、８０は給水弁である。制
御装置８１は、例えば、入力手段より入力された情報に
より、洗い、すすぎ、脱水の各行程を制御し、動力発生
装置７６を制御するものである。

【００７３】なお、本実施例では、動力発生装置７６
は、前記第１から第５までの実施例で説明した動力発生
装置のいづれを用いてもかまわない。本実施例では、第
５の実施例で説明した動力発生装置と同様のものとす
る。ただし、これは一例で、動力発生装置を有する電気
洗濯機はこれに限定しない。

【００７４】ここで、動作について説明する。洗濯兼脱
水槽７４に衣類を入れすぎた状態で、動力発生装置７６
を駆動させると、動力発生装置７６を構成する電動機６
１は過負荷状態となり、温度上昇するが、電動機６１を
構成する電流開閉手段は所定温度で非導通状態となり、
動力発生装置７６の制御手段３１が、インバータ３を停
止し、電動機６１を停止するので、過熱は防止され、電
動機およびその周囲の構成物の特性劣下や、発煙・発火
などを防ぐことができる。また、動力発生装置７６の制
御手段６１が故障した場合においても、所定温度を超え
た段階で、電流開閉手段が順次非導通となり、最終的に
電動機６１を停止する。

【００７５】これにより、衣類の入れ過ぎ、電源異常な
どの異常状態においても、前記電動機の過熱を防止し、
電気洗濯機を構成する部品の熱による劣化等を防止する
安全性の高い電気洗濯兼脱水機を実現できる。

【００７６】なお、図１〜図９に示した電動機、および
図１０に示した動力発生装置の電動機の部分は、いずれ
も回転運動を行いつつ負荷に動力を供給する例を示して
いるが、各請求項は特に回転運動に限定するものではな
く、例えば直線運動を行う一般にリニアモータと呼ばれ
る構造のものなどであってもよい。

【００７７】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明は、割り込
み信号発生手段と電流検知手段を有する制御手段を備え
ることで、ｎ相巻線を構成するｎ本の巻線のうちの一つ
の巻線のみが断線した場合、前記ｎ相巻線の電流経路は
完全に遮断されていないので、電動機は動作し続ける
が、前記電流検知手段が前記割り込み信号発生手段が出
力する割り込み信号に同期して前記インバータの入力電
流値を検知し、電流が流れているかを確認する。これに
より、前記一つの巻線が断線していることを検知し、前
記制御手段がスイッチング素子を全てオフにするので、
前記インバータを停止し、前記ｎ相巻線の断線していな
い（ｎ−１）つの巻線に、前記インバータから電力は供
給されなくなり、前記電動機は停止する。

【００７８】従って、前記ｎ相巻線の内の断線していな
い（ｎ−１）本の巻線で、正常状態時と同様の動力を発
生させる為に、前記インバータの入力電流を大きくする
ことがなくなるので、前記巻線の断線による前記電動機
の過熱を防止でき、かつインバータの構成部品までもが
過電流にり過熱・焼損を起こすこともなくなる。従っ
て、前記電動機の断線という異常状態においては、すぐ
に動作を停止する安全性を有し、また、すぐに、前記電
動機の断線を修理することにより復旧させることも可能
となる。

【００７９】本発明の請求項２記載の発明は、記憶部を
有し、前記記憶部は前記電流検知手段からの最近複数回
のインバータ入力電流値を記憶し、前記割り込み信号発
生手段からの割り込み信号が入力されるたびに、前記複
数個のインバータ電流入力値を比較し、この複数個のイ
ンバータ電流入力値のうちの最大値と最小値の差が所定
値以上生じると、前記インバータの動作を停止する制御
手段を有することで、前記ｎ相巻線を構成するｎ本の巻
線のうちの一つの巻線のみが断線した場合、前記ｎ相巻
線の電流経路は完全に遮断されていないので、残り巻線
に電流を流すことで、前記電動機は動作し続けるが、前
記インバータの入力電流は流れたり、流れなくなったり
する。前記電流検知手段が前記割り込み信号発生手段が
出力する割り込み信号に同期して前記インバータの入力
電流値を検知し、前記記憶部に記憶し、前記記憶部に記
憶した複数回の前記インバータの入力電流値を比較し、
その内の最大値と最小値の差が所定値以上あると検知し
たときは、前記一つの巻線が断線していることを検知
し、前記制御手段が前記スイッチング素子を全てオフに
するので、前記インバータを停止し、前記ｎ相巻線の断
線していない巻線に、前記インバータから電力は供給さ
れなくなり、前記電動機は停止する。従って、前記ｎ相
巻線の内の断線していない巻線で、正常状態時と同様の
動力を発生させる為に、前記インバータの入力電流を大
きくすることがなくなるので、前記巻線の断線による前
記電動機の過熱を防止でき、かつインバータの構成部品
までもが過電流にり過熱・焼損を起こすこともなくな
る。

【００８０】さらに、前記電動機の断線という異常状態
においては、すぐに動作を停止する安全性を有し、ま
た、すぐに、前記電動機の断線を修理することにより復
旧させることも可能となる。また、常に前記ｎ相巻線を
構成するｎ本の巻線に流れる電流値を比較しているの
で、ノイズによる誤動作も防止できる。

【００８１】本発明の請求項３記載の発明は、起動後、
前記割り込み信号発生手段からの割り込み信号が所定数
を超えるまで、前記記憶部の最近複数回のインバータ入
力電流値を比較せず、前記インバータを動作し続ける制
御手段を有することで、例えば、前記電動機が正方向回
転・逆方向回転を繰り返すものにおいて、反転する瞬間
に、高トルクを要することになるので、起動時に前記イ
ンバータの入力電流値が大きく変化し、前記記憶部で記
憶した前記最近複数回の入力電流値のうちの最大値と最
小値の差が所定値以上生じる状態があっても、確実に前
記動力発生装置を駆動することが出来る。

【００８２】本発明の請求項４記載の発明は、前記ｎ相
巻線を構成するｎ本の巻線の内の少なくとも１つに所定
温度以下で導通状態となり、所定温度を超えると非導通
状態となる電流開閉手段を有することで、例えば、過負
荷状態時に、前記電動機が過熱され所定温度を超える
と、前記電流開閉手段が非導通となり、前記インバータ
は前記３相巻線の内の導通している巻線に電力を供給す
ることで、前記電動機に動力を発生させるが、前記制御
手段が、前記ｎ相巻線のうちの少なくとも一つの巻線が
非導通状態であることを検知し、前記スイッチング素子
を全てオフし、前記インバータを停止するので、前記ｎ
相巻線の内の導通している巻線に、前記インバータから
電力は供給されなくなり、前記電動機は停止する。従っ
て、前記ｎ相巻線の内の導通している巻線で、正常状態
と同様の動力を発生させるために、前記インバータの入
力電流を大きくすることがなくなるので、前記電動機を
所定温度以上に過熱することを防止でき、かつ前記電動
機の非導通状態においても、前記インバータの構成部品
に過電流を流さないようにすることができ、安全な動力
発生装置を実現できる。

【００８３】本発明の請求項５記載の発明は、前記ｎ相
巻線を構成するｎ本の巻線の内の（ｎ−１）つに前記電
流開閉手段を有することで、例えば、過負荷状態時に、
前記電動機が過熱され所定温度を超えると、前記（ｎ−
１）つの電流開閉手段の内の一つが他方の電流開閉手段
より先に非導通となり、前記インバータは前記ｎ相巻線
のうちの導通している巻線に電力を供給することで、前
記電動機に動力を発生させるが、前記制御手段が、前記
ｎ相巻線を構成する巻線の一つが非導通状態であること
を検知し、前記スイッチング素子全てをオフし、前記イ
ンバータを停止するので、前記ｎ相巻線の内の導通して
いる巻線に、前記インバータからは電力は供給されなく
なり、前記電動機は停止する。従って、前記ｎ相巻線の
うちの導通している巻線で、正常状態時と同様の動力を
発生させるために、前記インバータの入力電流を大きく
することがなくなるので、前記電動機を所定温度以上に
過熱することを防止でき、かつ前記インバータの構成部
品にも過電流を流さないようにできる。

【００８４】また、例えばノイズ等により、前記インバ
ータが故障して、前記電動機に過電流が流れ過熱した場
合においても、所定温度を超えた段階で、前記（ｎ−
１）つの電流開閉手段が順次非導通となるので、前記ｎ
相巻線の電流経路は完全に遮断され、前記電動機は停止
する。従って、どんな異常状態においても、前記電動機
を停止することができる安全な動力発生装置を実現でき
る。

【００８５】本発明の請求項６から１０記載の発明は、
本発明の請求項１〜５記載の動力発生装置をそれぞれ有
することで、例えば、衣類の入れ過ぎや、稼動部分への
ボタンがらみなどによる過負荷状態時に、前記電動機が
過熱され、所定温度を超えると前記電流開閉手段が非導
通となる。ここで、前記導通非導通検知手段が上記の状
態を検知し、前記インバータ停止手段により前記インバ
ータを停止するので、前記電動機の過熱を防止し、かつ
前記インバータの構成部品に過電流を流さないようにす
るので、異常状態に対して安全な電気洗濯機を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である動力発生装置の構
成図

【図２】同動力発生装置の割り込み信号発生手段の回路
図

【図３】同動力発生装置のホールＩＣとスイッチング素
子のデータを示す図

【図４】同動力発生装置の動作波形図

【図５】本発明の第２の実施例である動力発生装置の構
成図

【図６】同動力発生装置の断線検知の判定を示す図

【図７】本発明の第３の実施例である動力発生装置の構
成図

【図８】本発明の第４の実施例である動力発生装置の構
成図

【図９】本発明の第５の実施例である動力発生装置の構
成図

【図１０】本発明の第６の実施例である電気洗濯機の構
成図

【図１１】従来の動力発生装置の構成図

【図１２】従来の動力発生装置の動作波形図

【符号の説明】

１、５１、６１ 電動機 ２ ３相巻線 ３ インバータ ４ 第１のスイッチング素子 ５ 第２のスイッチング素子 ６ 第３のスイッチング素子 ７ 第４のスイッチング素子 ８ 第５のスイッチング素子 ９ 第６のスイッチング素子 １０、３１、４１、９１ 制御手段 １１ 第１のホールＩＣ １２ 第２のホールＩＣ １３ 第３のホールＩＣ １４ 操作部 １５、３２、４３ 処理部 １６ 電流検知手段 １７ 商用電源 １８ ダイオードブリッジ １９ チョークコイル ２０ 平滑コンデンサ ２１ 割り込み信号発生手段 ３３ 記憶部 ４２ カウンタ ５２ 第１の巻線 ５３ 第２の巻線 ５４ 第３の巻線 ５５ 電流検知手段 ６２ 第１の電流検知手段 ６３ 第２の電流検知手段 ７１ 洗濯機外枠 ７２ 吊り棒 ７３ 水受け槽 ７４ 洗濯兼脱水槽 ７５ 攪拌翼 ７６ 動力発生装置 ７７ Ｖベルト ７８ 減速機構 ７９ 排水弁 ８０ 給水弁 ８１ 制御装置

フロントページの続き (72)発明者 山下 秀和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ相巻線を有する第１の物体と、前記ｎ
   相巻線に流れる電流により、前記第１の物体と相互に電
   磁力を発生する第２の物体からなる電動機と、前記ｎ相
   巻線に電力を供給するインバータと、前記第１の物体に
   対する前記第２の物体の相対的な位置を検知する位置検
   知手段と、前記位置検知手段からの信号が変化した瞬間
   に、割り込み信号を発生する割り込み信号発生手段と、
   前記割り込み信号発生手段が出力した割り込み信号に同
   期して、前記インバータに流れる電流値を検知する電流
   検知手段を有する制御手段を有する動力発生装置。
2. 【請求項２】 制御手段は、記憶部を有し、前記記憶部
   は割り込み信号発生手段が出力した割り込み信号に同期
   して電流検知手段からのインバータ入力電流値を複数回
   前から記憶し、前記割り込み信号発生手段からの割り込
   み信号が入力されるたびに、前記複数個のインバータ電
   流入力値を比較し、この複数個のインバータ電流入力値
   のうちの最大値と最小値に所定値以上の差が生じると、
   前記インバータの動作を停止する請求項１記載の動力発
   生装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、起動後、割り込み信号発生
   手段からの割り込み信号が所定数を超えるまで、記憶部
   に記憶されている複数個のインバータ入力電流値を比較
   せず、前記インバータを動作し続ける請求項２記載の動
   力発生装置。
4. 【請求項４】 電動機は、ｎ相巻線を構成するｎ本の巻
   線の内の少なくとも１本に所定温度以下で導通状態とな
   り、所定温度を超えると非導通状態となる電流開閉手段
   を有する請求項３記載の動力発生装置。
5. 【請求項５】 電動機は、ｎ相巻線を構成するｎ本の巻
   線の内の（ｎ−１）本に前記電流開閉手段を有する請求
   項３記載の動力発生装置。
6. 【請求項６】 ｎ相巻線を有する第１の物体と、前記ｎ
   相巻線に流れる電流により、前記第１の物体と相互に電
   磁力を発生する第２の物体からなる電動機と、前記ｎ相
   巻線に電力を供給するインバータと、前記第１の物体に
   対する前記第２の物体の相対的な位置を検知する位置検
   知手段と、前記位置検知手段からの信号が変化した瞬間
   に、割り込み信号を発生する割り込み信号発生手段と、
   前記割り込み信号発生手段が出力した割り込み信号に同
   期して、前記インバータに流れる電流値を検知する電流
   検知手段を有する制御手段を有する動力発生装置を備え
   た電気洗濯機。
7. 【請求項７】 制御手段は、記憶部を有し、前記記憶部
   は割り込み信号発生手段が出力した割り込み信号に同期
   して電流検知手段からのインバータ入力電流値を複数回
   前から記憶し、前記割り込み信号発生手段からの割り込
   み信号が入力されるたびに、前記複数個のインバータ電
   流入力値を比較し、この複数個のインバータ電流入力値
   のうちの最大値と最小値に所定値以上の差が生じると、
   前記インバータの動作を停止する請求項１記載の動力発
   生装置を備えた電気洗濯機。
8. 【請求項８】 制御手段は、起動後、割り込み信号発生
   手段からの割り込み信号が所定数を超えるまで、記憶部
   に記憶されている複数個のインバータ入力電流値を比較
   せず、前記インバータを動作し続ける請求項２記載の動
   力発生装置を備えた電気洗濯機。
9. 【請求項９】 電動機は、ｎ相巻線を構成するｎ本の巻
   線の内の少なくとも１本に所定温度以下で導通状態とな
   り、所定温度を超えると非導通状態となる電流開閉手段
   を有する請求項３記載の動力発生装置を備えた電気洗濯
   機。
10. 【請求項１０】 電動機は、ｎ相巻線を構成するｎ本の
    巻線の内の（ｎ−１）本に前記電流開閉手段を有する請
    求項３記載の動力発生装置を備えた電気洗濯機。