JPH11215880A

JPH11215880A - 電気洗濯機

Info

Publication number: JPH11215880A
Application number: JP10009373A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Asada; 和彦麻田; Mitsusachi Kiuchi; 光幸木内; Takahiro Matsumoto; 孝広松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】交流電源の電圧が異常に高い場合にも、速や
かにこれを検知し、構成要素である整流平滑回路やイン
バータなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防
ぎ、安全に処理できるようにする。【解決手段】交流電源１１に接続した整流平滑回路１
２の出力にインバータ１４を接続し、インバータ１４の
出力に電動機７を接続する。整流平滑回路１２の出力電
圧を電圧検知回路１５により検知し、電圧検知回路１５
の出力が所定値以上である場合に判定手段により異常判
定を行うよう構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用などに使用
される電気洗濯機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−１３７８７５号に示されてい
る従来の技術における電気洗濯機は、電流検出器によっ
て洗濯運転中の直流ブラシレスモータに流れる電流を検
出し、それが所定値よりも多い場合に、直流ブラシレス
モータへの印加電圧を下げ、直流ブラシレスモータおよ
び撹拌翼（アジテータ）の回転数を低下させ、直流ブラ
シレスモータへの通電時間を短くして回転角度を小さく
し、また撹拌翼が右回転から左回転するまでの間の直流
ブラシレスモータの停止時間を長くするなどすることに
より、水流を設定値よりも弱いものに変更し、直流ブラ
シレスモータでの消費電流値を小さくするものであっ
た。

【０００３】また、洗濯時間を増加させ、洗濯の性能確
保を行うものであった。これによって、同時に他の電気
製品を使用しても家庭における電気容量がオーバーする
ことを防いでブレーカなどが遮断しないようにしてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
の電気洗濯機は、洗い運転中に負荷量の変動などが原因
で、直流ブラシレスモータに流れる電流が大となった場
合に、装置に過大な電流が流れることを防ぎ、また消費
電流値をオーバーさせないようにするものであるが、装
置に入力される交流電源の電圧が異常に高い場合、例え
ば１００Ｖ用の電気洗濯機を誤って２００Ｖの系統に接
続されたりする事態については、別段の保護動作が作用
するものではなく、例えば倍電圧回路に使用する電解コ
ンデンサの発熱や、トランジスタモジュールの過電圧も
しくは過電流による故障などが発生し、安全に対応がで
きないという第１の課題を有しているものであった。

【０００５】また、トランジスタモジュールに電圧を供
給する倍電圧回路には、多くの場合に、通常脈動が小さ
いほぼ直流の電圧をトランジスタモジュールに供給する
ため、一般に電解コンデンサを用いた平滑回路が使用さ
れるが、電解コンデンサを使用する場合、経年変化によ
り、静電容量の減少や、損失角（ｔａｎδ）の増大が発
生するものであり、また場合によっては電解コンデンサ
内部の端子部分で接触不良を起こし、端子間がオープン
となることもあり、これらの条件で使用された場合に
も、従来の技術の構成では通常の洗濯動作を行おうとし
て、洗濯性能の低下につながると同時に、例えば電解コ
ンデンサなどの構成部品の発熱の増大などによる二次的
な故障を引き起こす可能性が高く、また、交流電源との
接続経路に接触不良などがある場合には、その接触不良
部分で発熱し過熱することもあり得るという第２の課題
を有していた。

【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、交流電源の電圧が異常に高い場合にも、速やかにこ
れを検知し、構成要素である整流平滑回路やインバータ
などに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安
全に処理できるようにすることを第１の目的としてい
る。

【０００７】また、整流平滑回路の構成要素の経年変化
が大となったり、断線故障などが発生した場合にも、部
品の二次的な破壊を防ぎ、安全性を向上することを第２
の目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
を達成するために、交流電源に接続した整流平滑回路の
出力にインバータを接続し、インバータの出力に電動機
を接続し、整流平滑回路の出力電圧を電圧検知回路によ
り検知し、電圧検知回路の出力が所定値以上である場合
に判定手段により異常判定を行うよう構成したものであ
る。

【０００９】これにより、交流電源の電圧が異常に高い
場合、例えば１００Ｖ用の電気洗濯機が誤って２００Ｖ
の系統に接続された場合でも、速やかにこれを検知し、
構成要素である整流平滑回路やインバータなどに過電圧
あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に処理する
ことができる。

【００１０】また、第２の目的を達成するために、交流
電源に接続した整流平滑回路の出力にインバータを接続
し、インバータの出力に電動機を接続し、整流平滑回路
の出力電圧を電圧検知回路により検知し、電圧検知回路
の出力が所定値以下である場合に判定手段により異常判
定を行うよう構成したものである。

【００１１】これにより、整流平滑回路の構成要素の経
年変化が大となったり、断線故障などが発生した場合に
も、部品の二次的な破壊を防ぎ、安全性を向上すること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路
と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、
前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平
滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧
検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判定を行
う判定手段とを備えたものであり、交流電源の電圧が異
常に高い場合、例えば１００Ｖ用の電気洗濯機が誤って
２００Ｖの系統に接続された場合でも、速やかにこれを
検知し、構成要素である整流平滑回路やインバータなど
に過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に
処理することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、判定手段は、交流電源が接続され
た直後の電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に
異常判定を行うようにしたものであり、交流電源の過大
条件に対して、速やかに対応することができる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、交流電源と、前
記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回
路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出
力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を
検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回路の出力が所
定値以下である場合に異常判定を行う判定手段とを備え
たものであり、整流平滑回路の構成要素の経年変化が大
となったり、断線故障などが発生した場合にも、部品の
二次的な破壊を防ぐことができ、また、交流電源との接
続経路中で接触不良などがあっても対応可能とし、安全
性を向上することができる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、上記請求項３に
記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動前の交
流電源の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以
下である場合に異常判定を行うようにしたものであり、
はやい時点で、精度よい異常判定を行うことができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、上記請求項３に
記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動中の交
流電源の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以
下である場合に異常判定を行うようにしたものであり、
より精度の高い異常判定を行うことができる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、交流電源と、前
記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回
路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出
力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を
検知する電圧検知回路と、前記電動機の駆動前と駆動中
の前記電圧検知回路の出力を比較して異常判定を行う判
定手段とを備えたものであり、電圧検知回路の特性ばら
つきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行
うことができる。

【００１８】請求項７に記載の発明は、上記請求項６に
記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動前の電
圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の差が
所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたもの
であり、比較的簡単な構成で、電圧検知回路の特性ばら
つきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行
うことができる。

【００１９】請求項８に記載の発明は、上記請求項６に
記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動前の電
圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の比が
所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたもの
であり、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が
小さく、精度の高い異常判定を行うことができる。

【００２０】請求項９に記載の発明は、上記請求項６〜
８に記載の発明において、判定手段は、交流電源の零電
圧近辺で、電動機の駆動前および駆動中の電圧検知回路
の出力電圧を用いて異常判定を行うようにしたものであ
り、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さ
く、より精度の高い異常判定を行うことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２２】（実施例１）図１に示すように、水受け槽
１は、内底部にパルセータ２を回転自在に設けた洗濯兼
脱水槽３を回転自在に設け、サスペンション４により洗
濯機本体５に吊り下げている。メカケース６は、水受け
槽１の底部に設け、パルセータ２および洗濯兼脱水槽３
に動力を伝達するもので、このメカケース６の下部に電
動機７を設けている。給水弁８は洗濯兼脱水槽３内に給
水するものであり、排水弁９は洗濯兼脱水槽３内の洗濯
水などを排水するものである。

【００２３】メカケース６は、内部に遊星ギアを持ち、
パルセータ２を回転駆動する際には、太陽歯車を電動機
７の軸によって駆動し、遊星ギアの回転をパルセータ２
に伝達する構成により、１／６の減速を機構的に行い、
脱水時においてはメカケース６が機構的に短絡した状態
に切り替わる機構を有していることから、洗濯兼脱水槽
３が直接、すなわち機構的な減速なしに電動機７の出力
軸に接続される。

【００２４】電動機７の制御装置１０は、１００Ｖ５０
または６０Ｈｚの交流電源１１に整流平滑回路１２を接
続して形成した直流電源１３と、整流平滑回路１２の出
力に接続したインバータ１４と、整流平滑回路１２の出
力電圧を検知する電圧検知回路１５と、電圧検知回路１
５の出力を入力する制御手段１６とで構成している。

【００２５】このように交流電源１１を平滑して直流と
して使用することにより、日本国内のように、地域によ
って電源の周波数が異なるような場合にあっても、同一
の構成で両方の電源の周波数において、同等の性能が確
保できる電気洗濯機を構成することが可能となるという
サイクルフリーと言う効果も得ている。

【００２６】図２は、電動機７の制御装置１０の回路図
を示している。図２の構成は、例えば１００Ｖ６０Ｈｚ
の商用の交流電源１１、その出力に接続され交流電源１
１を全波整流してほぼ脈動がない直流電圧に変換する整
流平滑回路１２により、直流電源１３を構成し、その出
力に３相６石のインバータ１４を接続し、さらにその出
力には電機子巻線１７、１８、１９および回転子２０を
備えた３相の電動機７を設けており、またインバータ１
４には制御手段１６を接続している。

【００２７】整流平滑回路１２は、ダイオード２１、２
２、２３、２４の４個からなる整流ブリッジ２５と、そ
の出力に接続したチョークコイル２６および１０００μ
Ｆの静電容量をもつ電解コンデンサを用いて構成した平
滑コンデンサ２７によって構成している。

【００２８】また、遮断制御可能なスイッチ２８を整流
平滑回路１２の入力端子に直列に接続しており、使用者
がボタンを押し込むことにより接点が閉じ、マイクロコ
ンピュータ２９からの電気的信号により、内部に電磁力
が作用して押し込まれていたボタンが復帰し、接点が開
となるよう構成している。なお、ボタンが押し込まれて
いる状態において、使用者がボタンを押した場合には、
電磁力によらずとも、押し込まれていたボタンは復帰
し、接点も開とすることができるようになっている。

【００２９】このため、通常の電源スイッチとして使用
できる上に、洗濯、脱水の動作が一通り終了した後、マ
イクロコンピュータ２９からの電気信号により、接点が
開放され、装置には一切の電力消費が発生しない状態と
することができ、待機電力が完全に０となる構成となっ
ている。

【００３０】インバータ１４は、３相に対応した３個の
高電位側スイッチング素子３０、３１、３２と３個の低
電位側スイッチング素子３３、３４、３５を備え、制御
手段１６は、高電位側スイッチング素子３０、３１、３
２のそれぞれの制御端子すなわちゲートとエミッタ端子
間に接続した高電位側駆動回路３６、３７、３８と、低
電位側スイッチング素子３３、３４、３５のそれぞれの
制御端子に接続した低電位側駆動回路３９、４０、４１
を有している。

【００３１】また、制御手段１６は、回転子２０の位置
を常にホールＩＣ４２、４３、４４によって構成した位
置検知手段４５で検知することにより、回転子２０に同
期して、高電位側駆動回路３６、３７、３８と低電位側
駆動回路３９、４０、４１を動作させ、計６個のスイッ
チング素子をオンオフすることにより、電機子巻線１
７、１８、１９に３相の交流を供給する駆動モードを有
している。

【００３２】ＡＮＤ回路４６、４７、４８は、ＣＭＯＳ
のロジックＩＣで構成し、マイクロコンピュータ２９に
接続されており、マイクロコンピュータ２９には、位置
検知手段４５からの信号が入力され、その組み合わせお
よび回転方向によって、出力を行うと同時にＰＷＭ信号
も出力する。

【００３３】ＰＷＭ信号は、１５．５ｋＨｚでハイとロ
ーの論理を交互に出力すると共に、そのハイの期間の比
率を加減するものとなっており、これはマイクロコンピ
ュータ２９の内部にハードウエアで構成された、発振回
路やカウンタやマグニチュードコンパレータ等の論理回
路により、ＣＰＵからの値に応じて、自動的にＰＷＭ信
号が出力される構成となっている。

【００３４】ＰＷＭ信号は、ＡＮＤ回路４６、４７、４
８に入力させて論理積が高電位側駆動回路３６、３７、
３８に出力されるものとなっており、これによって駆動
モードにおいて、高電位側スイッチング素子３０、３
１、３２を所定の導通比でオンオフするものとなってい
て、等価的に直流電源１３の出力電圧値を低減させた状
態と、ほぼ同様の運転ができるものとなっている。

【００３５】制御手段１６は、初期充電モードから駆動
モードへ移行する際に、高電位側スイッチング素子３
０、３１、３２と低電位側スイッチング素子３３、３
４、３５を、１０ミリ秒間にわたり、一旦すべてオフさ
せる構成となっている。

【００３６】インバータ１４、高電位側駆動回路３６、
３７、３８、低電位側駆動回路３９、４０、４１は、本
実施例においては、トランスファーモールドパッケージ
（ＤＩＰ）と呼ばれる１つの部品にまとめられたＩＰＭ
（インテグレーテッド・パワー・モジュール）を用いて
構成していて、これに放熱用のアルミ板で構成したヒー
トシンクをビス止めしている。

【００３７】このＩＰＭは、過電流保護機能を内蔵して
いるため、例えば洗濯物などが洗濯中にパルセータ２と
洗濯兼脱水槽３の間に挟まったりした場合などにも、過
電流を検知して速やかに停止することにより、各スイッ
チング素子の破壊や、電動機７の焼損などを防止するこ
とが簡単に実現しうるものである。

【００３８】また、高電位側駆動回路３６、３７、３８
については、ブートストラップと呼ばれる構成としてお
り、３相のそれぞれについて、低電位側スイッチング素
子がオン状態にある期間に、２２μＦの電解コンデンサ
を充電し、これをそれぞれの相の高電位側駆動回路の電
源として使用する構成をとっていることから、比較的簡
単な回路構成により、制御手段１６を構成している。

【００３９】ただし、特にこのような部品で構成するこ
とにこだわるものではなく、例えばＩＧＢＴが６個入っ
たパワーモジュールを使用してもよく、またディスクリ
ートのＩＧＢＴ素子を６個用いて構成したものとしても
よく、またＩＧＢＴ以外のパワーデバイス、例えばパワ
ーＭＯＳ形ＦＥＴ、ＮＰＮ形のバイポーラ式トランジス
タなどを用いたものであってもよく、またブートストラ
ップを使用しないものであってもよい。

【００４０】本実施例では、ＩＧＢＴを内蔵したＩＰＭ
を用いていることから、いわゆるＭＯＳゲートの駆動に
必要な電力が小となり、よってブートストラップコンデ
ンサの静電容量が小であっても、十分なスイッチング素
子駆動が可能となっている。

【００４１】また、本実施例においては、マイクロコン
ピュータ２９に、８ビット並列処理ができるものを使用
し、かつ内部のＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）に
は、全自動の電気洗濯機として動作するのに必要な洗
濯、脱水等のシーケンスについても、すべてプログラム
されているもので構成している。

【００４２】マイクロコンピュータ２９には、交流電源
１１の零電圧付近の位相でハイ信号を出力する零電圧検
知回路４９が接続され、判定手段５０としてマイクロコ
ンピュータ２９が動作する際のタイミングを設定してい
る。

【００４３】また、スタートスイッチ５１は、押しボタ
ン式の一般的にタクトスイッチと称されるものを使用し
ており、マイクロコンピュータ２９に接続され、使用者
が洗濯の動作を開始したい場合に、押すことにより装置
として反応し、給水から、洗濯、脱水、排水の動作が、
全自動で繰り返され、全自動洗濯機として動作する。

【００４４】電圧検知回路１５は、整流平滑回路１２の
出力電圧、すなわち平滑コンデンサ２７の電圧を入力
し、抵抗５２、５３によって１／５０に分圧し、フィル
ム式のコンデンサ５４により、ノイズの影響を取り除い
て出力する構成としている。

【００４５】なお、本実施例においては、インバータ１
４、制御手段１６、整流平滑回路１２は、いずれもプリ
ント基板に組み上げられた後、電気洗濯機として使用さ
れる多湿の環境に対応できるよう、ポッティング樹脂で
防湿構成を有する構成としている。

【００４６】電動機７は、図３に示すように構成してい
る。図３では、直径１７３ｍｍの固定子５５と直径１０
８ｍｍの回転子２０によって構成されており、固定子５
５は０．５ｍｍの厚さの珪素鋼板を２０ｍｍの厚さにま
で積層して構成した鉄心５６の幅１２ｍｍのティース
（歯）部分に巻線５７ａ〜５７ｌを設けて構成してお
り、巻線５７ａ〜５７ｌは、各０．９ミリ径のエナメル
線を１本持ちで、１３５ターン巻いて構成しており、さ
らにホールＩＣ４２、４３、４４を設けている。

【００４７】ホールＩＣ４２、４３、４４は、いずれも
対向する永久磁石の表面がＳ極である場合にはハイを出
力し、Ｎ極である場合にはローを出力するように構成し
ている。

【００４８】回転子２０は、磁路の一部であるバックヨ
ークとして動作する厚さ３．２ｍｍの鉄板をプレスして
製造したカップ状の鉄心５８と鉄心５８の表面に接着し
たパラレル配向のフェライト磁石を使用した永久磁石５
９ａ〜５９ｈ、出力軸６０を有している。

【００４９】本実施例においては、永久磁石５９ａ、５
９ｃ、５９ｅ、５９ｇについては、外側にＮ極がくるよ
うに着磁がなされており、永久磁石５９ｂ、５９ｄ、５
９ｆ、５９ｈについては、外側にＳ極がくるように着磁
がなされている。

【００５０】なお、必要であれば、遠心力により永久磁
石５９ａ〜５９ｈが飛び散ることを防ぐために、例えば
熱収縮性のある樹脂チューブなどを回転子２０に付加し
てもよく、また非磁性ステンレスの管を最外部に設け、
堅牢な構成を実現したものであってもよい。

【００５１】また、本実施例においては、固定子５５を
外側に、回転子２０を内側に配したインナーロータ構成
としているが、特にこのような構成にこだわるものでは
なく、反対に回転子を固定子の外側に設けたアウターロ
ータ構成としてもよい。

【００５２】また、本実施例においては、固定子５５と
回転子２０とのギャップは均一になるように、各永久磁
石の表面と裏面はは同心円筒の一部となる形状としてい
るが、これを磁極の端部でギャップが大となるように各
永久磁石の形状を変え、コギングを小とすると、運転中
の騒音が低減できるものとなり、電気洗濯機として例え
ば早朝や深夜などにも洗濯ができるという高品位なもの
が得られる。

【００５３】図４は、巻線５７ａ〜５７ｌの結線を示し
たものであり、図４に示されるように、４つずつの巻線
を直列に接続することにより、電機子巻線１７、１８、
１９を構成している。図４において、各巻線の黒丸印は
極性を示すものであり、各巻線の黒丸印がついている方
から電流を流した場合に、各ティースの内側（回転子
側）の面にＮ極が発生するように巻いている。

【００５４】以上のようにして、本実施例の電動機７
は、８極１２スロットの構成としているが、特にこの構
成に限定されるものではなく、他の極数・スロット数で
あってもよい。

【００５５】図５は、電動機７の制御装置１０で、駆動
モードにおいて、正の方向に力行運転を行う場合におけ
る、各部の電圧波形図を示している。

【００５６】図５において、（ａ）〜（ｃ）は、それぞ
れ、位置検知手段１００を構成するホールＩＣ４２、４
３、４４からの出力電圧波形を示したものである。な
お、本実施例では、ホールＩＣ４２、４４については、
対向する永久磁石の表面がＳ極である場合にはハイを出
力し、Ｎ極である場合にはローを出力するように構成し
ている。また、ホールＩＣ４３については、対向する永
久磁石の表面がＮ極である場合にはハイを出力し、Ｓ極
である場合にはローを出力するように構成している。
（ｄ）〜（ｉ）は、マイクロコンピュータ２９からの出
力電圧波形Ｖ１〜Ｖ６を示している。

【００５７】なお、本実施例においては、ホールＩＣ４
２、４３、４４を用いた位置検知手段４５によって回転
子２０に同期した制御をおこなっているが、特にホール
ＩＣによって磁気的に位置検知を行うものに限定するも
のではなく、例えば各電機子巻線に発生する誘導起電力
を検出して、その出力にローパスフィルタを介して、そ
の出力の零点を検知することにより、ホールＩＣを用い
た位置検知手段と同様の位置検知を行うものを使用して
もよい。

【００５８】図３に見られるように、電気角で６０度回
転するたびに、ホールＩＣ４２、４３、４４からの出力
論理の組み合わせは、１ビットずつ変化して、それがマ
イクロコンピュータ２９へ入力されることにより、正の
方向に駆動するという情報がマイクロコンピュータ２９
で処理された結果として、Ｖ１〜Ｖ６が出力されてい
る。

【００５９】同時に、マイクロコンピュータ２９から
は、ＰＷＭ信号も出力されているため、ＡＮＤ回路４
６、４７、４８によって、ハイの期間に変調がかかった
信号が高電位側駆動回路３６、３７、３８に出力される
ものとなっている点において、請求項６の実施例の構成
となっている。

【００６０】なお、本実施例においては、マイクロコン
ピュータ２９から出力されるＰＷＭ信号は、直流であ
り、その電圧値を加減するものとしているが、特に直流
に限定するものではなく、例えば導通比が正弦波状にな
るように、回転子の回転と同期して変化させるようにし
てもよく、その場合には、電動機７のトルクリプルが低
減され、騒音や振動が小さくすることができ、例えば電
気洗濯機に使用した場合にあっては、早朝や深夜など周
囲の騒音レベルが低い環境下でも使用することができ
る。

【００６１】以上のように、本実施例においては等価的
に直流電源１３の電圧値に、ＰＷＭ信号のハイの期間の
比率を乗じた値が印加されたものとして電機子巻線１
７、１８、１９に３相の電流が供給され、よって、永久
磁石５９ａ〜５９ｈとの間のフレミングの左手の法則に
従った作用、反作用の力が発生し、これにより、回転子
２０にトルクを発生され、回転の動力を機械的な負荷に
供給することができる。

【００６２】なお、本実施例において、マイクロコンピ
ュータ２９は、位置検知手段４５からの信号が変化する
と同時に、Ｖ１〜Ｖ６を切り換えているという簡単な制
御方法により、ほぼ直流電動機に近い特性を実現してい
るものであるが、必要とあらば進角制御を行い、位置検
知手段４５からの信号に対して所定の電気角に相当する
期間だけ進相となるようなタイミングで、Ｖ１〜Ｖ６を
出力するような構成としてもよい。

【００６３】その場合には、進相する電気角により電動
機７の負荷角にほぼ等しい電気角の電圧波形の３相電圧
が各電機子巻線に供給されることから、永久磁石による
磁束と電機子電流との位相角がほぼ９０度となり、電機
子電流が有効にトルクとなる。

【００６４】これによれば、必要なトルクを得るために
流れる電機子電流が低減でき、各スイッチング素子の電
流定格を低減できるほか、電動機７の効率も向上するこ
とが可能となり、また電動機７内部の磁気回路に通る磁
束の値についても、抑えることができるので、小型、軽
量の設計も可能となる。

【００６５】なお、本実施例においては、上述のブート
ストラップによる高電位側駆動回路３９、４０、４１へ
の電源供給を行うことから、初期充電モードを駆動直前
に行い、３相それぞれに設けられた電解コンデンサを充
電する動作も行っており、さらに、その後１０ミリ秒間
のオールオフ期間、すなわちまず６個のスイッチング素
子がすべてオフとなる「オールオフ」期間を設けた後に
駆動を行うものとしている。

【００６６】すなわち、本実施例で使用しているＩＧＢ
Ｔに限らず、一般にスイッチング素子には、ゲート信号
（ベース信号）に対するスイッチング動作の遅れ時間が
存在し、しかも普通のバイポーラトランジスタやＩＧＢ
Ｔなどの場合には、オンからオフに移る時間が、オフか
らオンに移る時間に対して長くなるという特性を有して
いることから、上下に接続された２個のスイッチング素
子の内、例えば低電位側スイッチング素子にオフの信号
を出力し、同時に高電位側スイッチング素子にオンの信
号を出力した場合などには、一時的に両スイッチング素
子が共にオン状態となり、電源を短絡して大きな電流が
流れるという現象が発生し、ひどい場合には、スイッチ
ング素子を破壊させることもあるが、本実施例では、６
個のスイッチング素子に対して１０ミリ秒間オフの信号
を与えていることから、このような短絡電流が流れるこ
とはなく、したがって信頼性の高い電動装置を実現する
ことができるものとなる。

【００６７】また初期充電モードにおいては、低電位側
駆動回路３９、４０、４１に対して、１ミリ秒間オン、
１ミリ秒間オフというパルスをマイクロコンピュータ２
９のソフトウエアによって作り出して出力している。

【００６８】上記構成において動作を説明すると、洗濯
兼脱水槽３内に洗濯したい衣類等と洗剤を使用者が投入
した状態で起動すると、給水弁８が開放され、水道水が
洗濯兼脱水槽３に給水されて水位が上昇し、この状態で
洗濯兼脱水槽３の駆動が行われる。すると、衣類は洗濯
兼脱水槽３の内側に遠心力によって張り付いた状態とな
り、水受け槽１内の水は、トルネード（竜巻）状態とな
って、中心部の水位が低下し、同時に水受け槽１外側の
水位が上昇し、水受け槽１の上部から再び洗濯兼脱水槽
３内に落ちるという循環経路で、衣類と洗濯兼脱水槽３
周囲の穴を通過して流れる水流が発生するという現象が
起こる。

【００６９】ここで、衣類を通過する洗浄液は、特に遠
心力により洗濯兼脱水槽３の外側に向いた力が強力に作
用することから、通過洗浄の効果が非常に大きく、また
その効果は洗濯兼脱水槽３の回転速度が大きいほど大と
なり、また洗濯兼脱水槽３周囲の穴の数（開口率）が大
きいとやはり大となる。この状態においては、規定の水
量に達する前であることから、洗剤量に比して水量が少
なく、濃い洗浄液が衣類を通過する状態が実現され、洗
剤の溶解が急速に進むと同時に、既に洗浄動作が開始さ
れ、良好な洗浄が可能となる。

【００７０】ただし、このような洗いを行うと、洗剤に
よる泡が大量に発生することから、連続して長時間トル
ネード状態を継続しないように時間を制限し、間欠的に
行うものとし、その後にパルセータ２による洗いを追加
する。

【００７１】洗いが終了すると、排水弁９が開かれ、汚
れた洗浄液が排水され、その後洗濯兼脱水槽３がメカケ
ース６を経て電動機７により駆動され、さらに洗浄液を
脱水する。その後、すすぎが行われるが、このときにも
上記の洗いの行程と同様の動作により、パルセータ２お
よび洗濯兼脱水槽３がメカケース６を経て電動機７によ
り回転駆動される。

【００７２】本実施例においては、特に遊星ギアという
機械的な減速機構を有するメカケース６を使用し、パル
セータ２を回転させる場合には、電動機７の出力軸を１
／６に減速してパルセータ２を駆動する構成としている
ことから、パルセータ２により撹拌する際には、電動機
７から供給されるトルクの６倍ものトルクが水と衣類に
作用する。したがって、パルセータ２による洗浄が強力
に行われ、そのため例えば布量に対して水量が小という
ような低浴比の洗浄を行っても、衣類に大きなひねり力
が作用し、十分な洗浄性能が得られる。

【００７３】また、本実施例では、電動機７をメカケー
ス６の下部に直接取り付ける構成をとっていることか
ら、例えばベルトを介して動力を伝達する構成のものに
比べるとベルトのスリップなどによる機械パワーの損失
がなく、またベルトに大きなテンション（張力）がかか
ることにより、例えばベルト切れなどの故障が発生する
こともなくすることができることから、信頼性の高い電
気洗濯機を実現することが可能となる。

【００７４】ただし、必ずしもこのような構成とするこ
とが必要というものではなく、ベルトを介して動力の伝
達を行う構成としてもよく、また機構減速機能を有する
メカケース６についても必ず使用しなければならないと
いうものではなく、例えばパルセータ２を駆動する場合
も洗濯兼脱水槽３を駆動する場合にも、機構的な減速な
しに、直接電動機の出力軸から動力を伝える方法をとっ
てもよい。

【００７５】最後の脱水の行程では、洗濯兼脱水槽３が
回転され、遠心脱水動作が行われる。以上のような動作
により、洗濯・脱水が行われる。

【００７６】図６は、マイクロコンピュータ２９のアル
ゴリズムについて、交流電源１１が接続された直後から
のプログラムの動作を示すフローチャートにて示したも
のである。

【００７７】交流電源１１が接続された時点、すなわち
ステップ２０１でスタートし、その後、ステップ２０２
でイニシャライズが行われ、ここではメモリ内の定数の
初期化および出力ポートの状態の初期化を行う。その直
後に、ステップ２０３で第１の電圧検知を行う。ここで
は、整流平滑回路１２の出力電圧を検知する電圧検知回
路１５からの出力電圧をアナログ入力ポートＡＤから読
み込んで、この値を変数Ｖとする。

【００７８】ステップ２０４では、Ｖの値が所定値ＶＳ
１よりも大きい場合には、ステップ２０５へ進み異常判
定し、ステップ２０６で遮断制御可能なスイッチ２８を
オフとするための信号をＲ端子より出力し、ステップ２
０７で終了する。

【００７９】図７は、接続される交流電源１１の電圧
が、２００Ｖ６０Ｈｚと、１００Ｖ６０Ｈｚの２つの条
件での動作を示した波形図であり、（ａ）は交流電源１
１の電圧波形、（ｂ）は電圧検知回路１５の出力電圧信
号波形、（ｃ）は判定手段５０を構成しているマイクロ
コンピュータ２９のＲ端子の電圧波形図を示しているも
のであり、いずれの波形図についても、破線は１００Ｖ
の場合、実線は２００Ｖの場合を示している。

【００８０】交流電源１１が仕様通りの１００Ｖである
場合には、（ｂ）に示しているように電圧検知回路１５
の出力は、所定値ＶＳ１よりも大となることはなく、よ
ってＲ端子の論理はローとなったままの状態となり、遮
断制御可能なスイッチ２８には接点を開とする信号は出
力されない。これに対し、交流電源１１が２００Ｖであ
る場合には、（ｂ）に示しているように電圧検知回路１
５の出力は、所定値ＶＳ１よりも大となり、よってＲ端
子の論理はローからハイとなり、遮断制御可能なスイッ
チ２８には接点を開とする信号が出力される。

【００８１】したがって、交流電源１１から整流平滑回
路１２への給電が停止されることから、整流平滑回路１
２、インバータ１４、電動機７などを構成する部品に高
電圧あるいは大電流が流れて焼損するということを防ぐ
ことができる。

【００８２】つぎに、図６のステップ２０８で、第２の
電圧検知が行われ、再度電圧検知回路１５の出力が読み
込まれる。本実施例においては、この動作を交流電源１
１の零電圧付近となる時点で行っており、ステップ２０
９で結果得られた値Ｖが所定値ＶＳ２よりも小となる場
合にはステップ２１０へ進み、判定手段５０を構成して
いるマイクロコンピュータ２９により異常判定する。

【００８３】この場合には、図６に明示されているよう
に、丸Ａ印にジャンプする。そして、ステップ２１９で
警音を発するという異常報知を行い、その５秒後にステ
ップ２２０で遮断制御可能なスイッチオフに移り、ここ
でＲ端子にハイ出力を出力して、やはり給電を停止する
という動作をし、ステップ２２１で終了する。

【００８４】図８は、この場合の条件、すなわち電動機
７を駆動していない状態における各部の波形を示したも
ので、（ａ）は交流電源１１の出力電圧、（ｂ）は電圧
検知回路１５の出力電圧、（ｃ）は零電圧検知回路４９
からの出力信号Ｚを示している。

【００８５】電動機７が駆動されていない条件において
は、消費電力は数ワットと小さいことから、正常な場合
には実線カーブで示しているように、整流平滑回路１２
の出力電圧の波形は、１０００μＦの静電容量を有する
平滑コンデンサ２７の働きにより、ほとんど脈動がない
ものとなり、よって（ｂ）に見られるような、電圧検知
回路１５から出力される電圧信号もリプル（脈動）分が
小さいものとなる。

【００８６】これに対して、平滑コンデンサ２７が経時
変化によって静電容量が低下している場合、あるいは内
部の接触不良などの要因により、電解コンデンサとして
の効果が不十分となっている場合などにおいては、破線
で示されているように、交流電源１１からの充電が行わ
れない期間においての放電により、整流平滑回路１２の
出力が次の充電がなされる期間までに低下する。

【００８７】本実施例では、零電圧検知回路４９からの
出力信号の論理がハイからローに立ち下がる瞬間で、マ
イクロコンピュータ２９は、電圧検知回路１５からの信
号を入力している。このため、交流電源１１の零電圧の
点から、約２００マイクロ秒遅れた位相での電圧がアナ
ログ入力ポートＡＤから読み込まれる。図８（ｂ）の実
線でに示すように、平滑コンデンサ２７が正常な場合に
は、検知電圧ＶはＶｏｋとなり、破線で示すように、静
電容量の低下などが起こっている場合には、検知電圧Ｖ
はＶｎｇとなっている。

【００８８】このように、実際に読み込まれる電圧は、
交流電源１１の零電圧点よりもさらに若干整流平滑回路
１２の平滑コンデンサ２７の電圧が放電して低下した時
点での値が読み込まれることになるため、平滑コンデン
サ２７が正常な場合と劣化などにより、電圧の低下分が
大きい場合との値の違いが大きく検知することができ、
よって精度の高い判定が可能となるという効果を得るこ
とができる。

【００８９】本実施例では、Ｖｏｋ２＞ＶＳ２＞Ｖｎｇ
２とすることにより、図６のフローチャートでの電動機
７の駆動前の判定が行われる。

【００９０】なお、本実施例においては、零電圧検知回
路４９を設け、判定手段５０は交流電源１１の零電圧点
から約２００マイクロ秒後の位相で、電圧検知回路１５
からの信号出力を読み込んで判定を行っているが、零電
圧検知回路４９を用いずに、例えば最低値を検知する回
路を設け、電圧検知回路１５の出力の最低点での値をホ
ールドするようにしてもよく、その場合にはマイクロコ
ンピュータ２９以外に、例えばダイオードとコンデンサ
などを用いたボトムホールド回路を設けたり、短時間毎
に電圧検知回路１５からの電圧をデジタルに変換して読
み込み、最低電圧に書き換えていくという動作を繰り返
し、最低点での値をホールドし、また定期的に十分大き
な値に書き換えるなどしてボトムホールドをクリアする
方法をハードウエアで構成するか、マイクロコンピュー
タ２９内で処理するという方法により実現することがで
き、そのような構成によっても、結果的には交流電源１
１の零電圧付近での電圧検知回路１５の信号出力が保持
され、判定手段５０に読み込むことができる。

【００９１】平滑コンデンサ２７が正常の場合は、図６
に示すように、電動機７の駆動前での異常判定は行われ
ず、ステップ２１１でキー入力が行われる。ここでは、
マイクロコンピュータ２９に接続されたスタートスイッ
チ５１が押されているかどうかの検知を行う。なお、本
実施例においては、マイクロコンピュータ２９に接続さ
れ、使用者が操作するスイッチは、スタートスイッチ５
１のみとなっているが、他のスイッチが接続されている
場合には、必要に応じて、それらの操作にも応じてマイ
クロコンピュータ２９を反応させるものとなる。

【００９２】ステップ２１２でスタートキーの判定によ
り、使用者がスタートスイッチ５１を押した場合に、ス
テップ２１３でモータオンとなるが、これは、図５に示
したような信号により、インバータ１４が駆動され、電
動機７は回転の運転がなされ、電動機７からメカケース
６を経てパルセータ２が回転駆動され、洗濯動作が行わ
れる。

【００９３】電動機７を駆動している状態において、図
６に示すように、ステップ２１４で第３の電圧検知が行
われ、電動機７の起動から約１．６秒経過した時点で、
かつ第２の電圧検知と同様に、零電圧検知回路４９の出
力がハイからローに下がる瞬間において、電圧検知回路
１５からの信号が読み込まれる。

【００９４】図９は、電動機７を駆動中の状態における
各部波形を図８と同様に示したものであり、（ｂ）のみ
が図８とは異なっている。この場合においては、整流平
滑回路１２からインバータ１４に電力が取り出されるた
め、交流電源１１の谷間において、平滑コンデンサ２７
からの放電電流が大きく、したがって、電圧検知回路１
５の出力は、図８（ｂ）の場合に比して低くなる。

【００９５】ここでも、Ｖｏｋ３＞ＶＳ３＞Ｖｎｇ３と
することにより、図６のフローチャートでの電動機７の
駆動中の判定が行われる。電動機７を駆動中に、ステッ
プ２１４での第３の電圧検知を行うことにより、平滑コ
ンデンサ２７の静電容量の低下、損失角の増大などの影
響による検知電圧Ｖの差は、ステップ２０８での第２の
電圧検知よりも大きく発生するものとなり、より精度の
高い判定が可能となるという効果を得ることができる。

【００９６】なお、ステップ２１４での第３の電圧検知
においても、本実施例では零電圧検知回路４９からの出
力信号の立ち下がりタイミングで値を読み込み、精度の
高い検知が行えるものとしているが、ステップ２０８で
の第２の電圧検知でも述べたように、ボトムホールドな
どの方式によるものを用いてもよい。

【００９７】ステップ２１５において、第３の電圧検知
によって、Ｖ＜ＶＳ３となった場合には、ステップ２１
６で異常判定がなされ、ステップ２１７のモータオフ
で、すべてのスイッチング素子をオフとした後、ステッ
プ２０８での第２の電圧検知の場合と同様に、ステップ
２１９で警音による異常報知が行われた後、ステップ２
２０にて遮断制御可能なスイッチ３８がオフされる。

【００９８】また、正常である場合には、所定時間後
に、ステップ２１８でモータオフがなされ、次行程へ続
く。

【００９９】図１０は、ステップ２０８での第２の電圧
検知およびステップ２１４での第３の電圧検知におい
て、交流電源１１からの入力パワーに対する電圧検知回
路１５の出力電圧を示したものであり、実線ａで示す平
滑コンデンサ２７が正常な場合に比べ、破線ｂで示す静
電容量の低下が起こっている場合には、入力パワーに対
して、いずれも検知電圧値Ｖが低くなるという傾向があ
り、特に入力パワーが大きいほど、Ｖの差も大きくなる
という傾向があるものとなっている。

【０１００】図１１は、洗濯中に電動機７を左右交互に
順次回転方向を変えながら、駆動を繰り返すことによ
り、パルセータ２での撹拌を行っている状態において、
（ａ）に交流電源１１からの入力パワー波形、（ｂ）に
検知電圧Ｖを示したものである。左右の回転が繰り返し
て１０分間行われることにより、パルセータ２と衣類と
の摩擦、あるいは衣類同士の摩擦が強力になされて、良
好な洗浄が可能となる。

【０１０１】本実施例においては、駆動時間２秒に対し
て、左右の回転方向の切り替え期間中には０．６秒の休
止期間を設けており、かつ起動時にはマイクロコンピュ
ータ２９から出力されるＰＷＭ（パルス幅変調）の値を
所定値まで絞り、起動後に徐々に増加させていくソフト
スタート動作を行うことにより、電動機７から発生する
トルクを所定値以下に押さえ、メカケース６を構成する
太陽歯車や遊星歯車などへの機械的な負担が過大になら
ないようにするとともに、インバータ１４の出力電流を
一定値以下に抑え、各スイッチング素子の発熱や破壊を
抑え、また整流平滑回路１２の各構成要素への電気的な
負担についても過大とならないように制限するという作
用があり、これにより信頼性の高い装置を実現してい
る。

【０１０２】このようなソフトスタート動作を行ってい
ることから、図１１（ｂ）に見られるように、電動機７
の駆動中の入力パワーも変動し、第３の電圧検知を行う
タイミングである起動から１．６秒後には、ほぼ最大に
まで増大している。したがって、電動機７の駆動中の特
に入力パワーが大の状態で、第３の電圧検知を行うこと
ができ、電圧Ｖ３が読み込まれるものとなる。よって、
特に平滑コンデンサ２７の劣化等の判定が精度良く行え
るものとなる。

【０１０３】本実施例では、マイクロコンピュータ２９
のアナログ入力ポートＡＤの１入力端子のみから電圧検
知回路１５の信号を入力し、第１の電圧検知、第２の電
圧検知、第３の電圧検知のすべてを行っていることか
ら、非常にハードウエア的に簡単な構成となり、これに
より部品点数が少なく、信頼性の高い電気洗濯機を実現
することができる。

【０１０４】また、部品点数が少ないことに併せて、プ
リント基板に実装する際に、回路が占める面積も小とす
ることができることから、防湿のためのポッティング樹
脂の必要量も抑えることができ、低コストでの構成が可
能となっている。また、回路が小形・軽量とすることも
でき、デザイン的にも優れた電気洗濯機が実現できる。

【０１０５】また、本実施例では、第１の電圧検知は一
度だけ行っているが、交流電源１１の接続直後に数回行
い、ノイズ等の防止を行った後に異常判定を行ってもよ
く、また、交流電源１１の接続直後以外の期間に行って
もよい。

【０１０６】また、本実施例では、第２の電圧検知は、
スタートスイッチ５１が押された直後に１回行い、また
第３の電圧検知についても、一回のみを行うように述べ
たが、特に回数が１回に限定されるものではなく、電動
機７の起動と停止が洗濯および脱水行程を含め、繰り返
して行われる場合、その都度駆動前と駆動中にそれぞれ
第２の電圧検知および第３の電圧検知を行うものとして
もよい。

【０１０７】したがって、例えば給水中や洗いの電動機
７を駆動中に、入力パワーが大となる条件に行うことも
可能であり、その場合には、上記の原理による平滑コン
デンサの良否の判定がより精度よく行われる。

【０１０８】また、本実施例では、第２の電圧検知およ
び第３の電圧検知については、予めマイクロコンピュー
タ２９のＲＯＭに記憶している値である定数であるＶＳ
２およびＶＳ３を用いて比較し、その大小関係により異
常判定をしているが、これらＶＳ２、ＶＳ３に関して
も、予め記憶しておく方法の代わりに、例えば第１の電
圧検知によって得られた電圧を基準とする方法や、別途
電圧検知ルーチンを設け、例えば交流電源１１がピーク
となる位相付近で、一度電圧検知回路１５からの出力を
読み込み、その値から一定値を引いてＶＳ２やＶＳ３を
設定する方法、もしくは交流電源１１がピークとなる位
相付近で、一度電圧検知回路１５からの出力を読み込
み、その値に例えば０．７などの一定値を乗じて引いて
ＶＳ２やＶＳ３を設定する方法とし、その直後に交流電
源１１の零電圧付近にて、再び電圧検知回路１５の出力
をマイクロコンピュータ２９に読み込む手順としてもよ
い。

【０１０９】その上で、第２の電圧検知を実施した場合
にも本願の請求項４の範囲となり、また第３の電圧検知
を実現したものは、本願の請求項５の範囲となる。それ
らの場合には、整流平滑回路１２の出力電圧のリプル電
圧成分、もしくは電圧リプル率により異常判定が行われ
るものとなる。

【０１１０】なお、本実施例では、メカケース６の下部
に同軸で電動機７が接続されていることから、ベルトを
用いて動力を伝達する方式と比較して、プーリとベルト
のスリップによる機械パワーの損失がなく、また電動機
７の重量が、水受け槽１の中心に来ることから、水受け
槽１をサスペンション４で吊り下げる場合の重量バラン
スが良好となり、特別バランスを取るための手段も必要
ないという効果もあり、またボールベアリングなどの構
成要素についても、メカケース６内の軸受け機構により
共用することが可能となり、よって軽量に実現すること
ができるが、特にこのような電動機の構成に限定するも
のではなく、例えばベルトにより、動力をメカケースに
伝える構成を取るものや、メカケースを設けずに洗濯、
脱水いずれの場合にも、直接動力をパルセータあるいは
脱水槽に伝える構成のものであってもよい。

【０１１１】また本実施例では、回転子２０に永久磁石
を持つ電動機７を使用し、これをインバータ１４から駆
動する直流ブラシレスモータと呼ばれる方式としている
ことから、コンデンサランの誘導電動機を使用する場合
に比べて、起動トルクが大きくとることができ、パルセ
ータ２による強力な洗濯動作が可能となる他、約６０ｋ
ｇｃｍという高トルクが必要となる洗浄も実現すること
ができる。

【０１１２】しかしながら、電動機の原理的な種類に関
しても、このような直流ブラシレスモータであること
は、制限しているものではなく、例えば３相のインダク
ション（誘導）電動機や、リラクタンス電動機、ヒステ
リシス電動機などであってもよく、また特に３相である
ことにも限定されるものでなく、例えば単相の巻線をも
ったものであってもよく、要はインバータにより駆動さ
れるものであって、整流平滑回路を有するものであるな
らば、いかなる種類の電動機を設けていても、同等の効
果が得られるものとなる。

【０１１３】なお、本実施例においては、脱水の起動時
においては、特に洗濯兼脱水槽３に水を含んだ布が入っ
ていることから、慣性モーメントが約０．８ｋｇ平方メ
ートルという大きな値となっている。したがって、制御
手段１６のマイクロコンピュータ２９は、ＰＷＭ信号の
ハイの期間の比率、すなわち高電位側スイッチング素子
３０、３１、３２の導通比を徐々に増加させていくソフ
トスタートを脱水時にも行うものとしている。

【０１１４】これにより、各スイッチング素子への過電
流を防止し、また電動機７を構成する永久磁石の減磁を
防止しながら速度を上げるものとなっている。

【０１１５】この場合、負荷の慣性モーメント後は、衣
類の量や質などによって変化するので、必要とあらば、
電動機７の電機子巻線１７、１８、１９の例えば１つの
電流を検知する、電流検知手段を設けたり、あるいは整
流平滑回路１２からインバータ１４に接続される線に例
えば電流検知用の抵抗設け、そのピーク電圧を検知すれ
ば、その値はほぼ電動機７のトルクと比例するものであ
ることを発明者らは確認している。

【０１１６】したがって、この電流値がほぼ一定となる
ように、ＰＷＭ信号のデューティ値をフィードバック制
御するようにしてもよい。そのようなフィードバック制
御を行った場合には、入力パワーの上限も制限される効
果が発生し、よって整流平滑回路１２の構成要素の例え
ばチョークコイル、平滑コンデンサ、整流ダイオードブ
リッジ回路などの電流定格、および放熱構成についても
削減できる方向となり、低コストの装置の実現が可能と
なり、また商用電源系統への負担も軽減できる。

【０１１７】なお、本実施例では交流電源１１の零電圧
付近の位相で、電圧検知回路１５からの出力を入力し、
第２の電圧検知および第３の電圧検知を行っていること
から、特に平滑コンデンサ２７の劣化などが明確に検知
できるものとなっているが、その他の位相で値を読む場
合、例えば交流電源のピーク付近の位相で読み込んで
も、交流電源１１との接続経路中に接触不良の部分があ
る場合などには、有効に異常判定が行えるものとなり、
請求項３においては、このような構成についても、その
請求の範囲となる。

【０１１８】また、インバータ１４の各スイッチング素
子を、例えば位置検知手段４５からの信号に従って、逆
トルクが発生するように働かせて、電磁的にブレーキを
かけることもできるが、この場合条件によっては、イン
バータ１４からの回生電流が整流平滑回路１２に逆流
し、例えば平滑コンデンサ２７などに過電圧がかかるな
どの可能性もある。

【０１１９】このような現象に対しても、本実施例の回
路は、電圧検知回路１５により過電圧が発生しているこ
とが検知でき、必要に応じて、例えばすべてのスイッチ
ング素子をオフとしたり、あるいは低電位側のスイッチ
ング素子をすべてオンとし、３相短絡による電磁制動を
かけることも可能な構成となる。

【０１２０】発明者らによる実験によれば、３個の低電
位側スイッチング素子をすべてオンとした場合にも、電
流と磁束の直交性は若干崩れるものの、毎分２００回転
の条件において、約２０ｋｇのブレーキトルクが得られ
ることを確認している。

【０１２１】また、必要に応じて、上記回生電流を吸収
するため、例えば抵抗器と開閉器を直列接続したもの
を、整流平滑回路出力に接続し、制動時においては電圧
検知回路１５の出力が所定値以下となるように適宜開閉
器を導通状態とする構成とすることも可能となる。

【０１２２】（実施例２）図２における判定手段５０
は、交流電源１１の零電圧近辺で、電動機７の駆動前の
電圧検知回路１５の出力と駆動中の電圧検知回路１５の
出力の差が所定値以上である場合に異常判定を行うよう
にしている。他の構成は上記実施例１と同じである。

【０１２３】上記構成において図１２を参照しながら動
作を説明する。図１２において、交流電源１１が接続さ
れ、ステップ２３０でスタートしてから、ステップ２３
７の第２の電圧検知までは、上記実施例１と全く同様に
動作するものであるが、本実施例では、ステップ２３７
で第２の電圧検知の読み込んだ値をマイクロコンピュー
タ２９は、ステップ２４０にて内部のメモリＶ２に電動
機７の駆動前の値として保存しておく。

【０１２４】ステップ２４１でのキー入力２４１と、ス
テップ２４２でのスタートキーの判定は、上記実施例１
と同等である。そして、上記実施例１と同様に、ステッ
プ２４３でモータオンの後、ステップ２２４で第３の電
圧検知を行い、ステップ２４５でモータオフの後、ステ
ップ２４６にてこの値をＶ３として保存する。

【０１２５】さらに、ステップ２４７で、Ｖ２−Ｖ３の
値を計算し、所定値ＶＳ４に対して、（Ｖ２−Ｖ３）＞
ＶＳ４となる場合、すなわち駆動前と駆動中の検知電圧
の差が所定値よりも大きい場合には、ステップ２４８で
異常判定を行う。

【０１２６】したがって、本実施例では、電圧検知回路
１５を構成する抵抗５２、５３などの定数ばらつきがあ
っても、駆動前と駆動中の２回の電圧検知回路１５の出
力の差の値については、その影響がある程度キャンセル
され、また交流電源１１の電圧条件のばらつきの影響も
ある程度はキャンセルされるので、これらの影響を少な
くして、比較的簡単な構成でありながら、精度よい判定
を行うことができる。

【０１２７】なお、本実施例では、ステップ２３７とス
テップ２４４で、交流電源１１の零電圧付近で第２の電
圧検知と第３の電圧検知を行っているが、その他の位
相、例えば交流電源１１のピーク付近で値を読み込んで
も、例えば交流電源１１との接続経路中の接触不良など
は、検知して対応することができる。

【０１２８】（実施例３）図２における判定手段５０
は、交流電源１１の零電圧近辺で、電動機７の駆動前の
電圧検知回路１５の出力と駆動中の電圧検知回路１５の
出力の比が所定値以上である場合に異常判定を行うよう
にしている。他の構成は上記実施例１と同じである。

【０１２９】上記構成において図１３を参照しながら動
作を説明する。図１３において、交流電源１１が接続さ
れ、ステップ２３０でスタートしてから、ステップ２４
６の第３の電圧検知の値をＶ３として保存するまでは上
記実施例２の動作と同じである。その後、ステップ２６
０において、所定値Ｘに対して、Ｖ２／Ｖ３＞Ｘとなる
場合、すなわち駆動前と駆動中の検知電圧の比が所定値
よりも大きい場合には、ステップ２４８で異常判定が行
われる。他の動作は上記実施例２と同じである。

【０１３０】したがって、本実施例では、電圧検知回路
１５を構成する抵抗５２、５３などの定数ばらつきがあ
っても、駆動前と駆動中の２回の電圧検知回路１５の出
力の比の値については、その影響がほとんどキャンセル
され、また、交流電源１１の電圧条件のばらつきの影響
もほぼはキャンセルされるので、これらの影響を少なく
して、比較的簡単な構成でありながら、精度よい判定が
行われ、高精度で判定を行うことが可能となる。

【０１３１】ただし、ステップ２３２での第１の電圧検
知の精度を上げることが必要であるならば、その精度が
確保できるだけの抵抗５２、５３の精度を使用すること
が必要となる。

【０１３２】なお、本実施例でも、ステップ２３７とス
テップ２４４で、交流電源１１の零電圧付近で第２の電
圧検知と第３の電圧検知を行っているが、その他の位
相、例えば交流電源１１のピーク付近で値を読み込んで
も、例えば交流電源１１との接続経路中の接触不良など
は、検知して対応することができる。

【０１３３】また、ステップ２３７とステップ２４４で
の第２の電圧検知と第３の電圧検知よって得られた２つ
の値について、単純な差でも比でもない数値を算出して
もよく、例えば各検知電圧をそれぞれの平方根をとった
上にその差を算出し、その値が所定値に対して大きい場
合に異常判定を行うことにより、特に交流電源１１の電
圧が高めである場合の異常判定のしやすさを制限するよ
うな効果を持たせたものであったりしても、請求項６に
ついては、この範囲内となるものである。

【０１３４】（実施例４）図１４は、交流電源１１から
整流ブリッジ２５までの回路図を示したものであり、こ
れ以外の部分については、上記実施例１と同じである。

【０１３５】整流ブリッジ３１は、ダイオード２１、２
２、２３、２４の４本によって構成している点について
は、上記実施例１と同様であり、本実施例では、第１の
電源スイッチ６１と１００Ωの抵抗値を持つ抵抗６２の
直列回路を交流電源１１と整流ブリッジ２５の入力の一
端子間に接続し、さらに、この直列回路と並列に第２の
電源スイッチ６３を接続しており、第１の電源スイッチ
６１は使用者の操作によりオンオフされ、一方第２の電
源スイッチ６３はリレー接点とし、マイクロコンピュー
タ２９からの信号によってオンオフする構成としてい
る。

【０１３６】上記構成において動作を説明すると、まず
使用者が第１の電源スイッチ６１をオンすると、交流電
源１１が抵抗６２を通じて整流ブリッジ２５が接続さ
れ、図１４には記載されていないが、平滑コンデンサ２
７が充電される。

【０１３７】ここで、第１の電源スイッチ６１が投入さ
れる直前の平滑コンデンサ２７の電荷が零の場合には、
抵抗６２の抵抗値により、約１Ａの電流に制限されて、
平滑コンデンサ２７が充電され、平滑コンデンサ２７の
静電容量が１０００μＦである場合、その時定数は１０
０ミリ秒となる。

【０１３８】よって、第１の電源スイッチ６１の投入か
ら０．５秒も経過すると、平滑コンデンサ２７は、ほぼ
完全に交流電源１１のピーク値と等しくなるので、その
時点でマイクロコンピュータ２９からの信号によって、
第２の電源スイッチ６３がオンされると、突入電流（イ
ンラッシュ電流）は、ほとんど流れずに平滑コンデンサ
２７の充電がなされる。

【０１３９】電動機７を駆動する条件においては、第２
の電源スイッチ６３がオンとなっている故に、抵抗６２
での電力消費はないものとなる。

【０１４０】このような構成により、整流ブリッジ２５
の構成要素およびチョークコイル２６などの突入電流が
大幅に低減されるとともに、平滑コンデンサ２７そのも
のの対インラッシュ電流耐量についても、問題が発生し
ないものとすることができる。また、第１の電源スイッ
チ６１の電流定格についても、最大で実効値１Ａの使用
条件となるので、小形、低価格のものでの構成が十分可
能とすることができる。

【０１４１】ここで、本実施例においても、上記実施例
１と同様に、第３の電圧検知が行われることから、万
一、第２の電源スイッチ６３が接触不良となった場合に
おいても、電動機７を駆動した段階で、抵抗６２での電
圧降下が大きくなるため、第３の電圧検知の結果で異常
判定がなされて、停止することから、抵抗６２の焼損を
防ぐことも可能となる。

【０１４２】また、交流電源１１を接続する際には、一
般に電源コードが使用されるが、その途中で断線しかけ
ているような場合には、抵抗が大となり電動機７を運転
することにより、発熱が大きくなるが、本実施例におい
ては、このような場合にあっても、異常判定がなされて
停止することから、危険を防ぐことも可能となるという
効果もある。

【０１４３】また、チョークコイル２６に使用されてい
る銅線が、水分などにより錆びて銅線径が細くなってき
た場合、もしくは端子が接触不良となった場合などにお
いても、抵抗値の増大により、異常判定がなされ、安全
に停止することができる。

【０１４４】（実施例５）図１５に示すように、整流平
滑回路６４は、整流ブリッジ２５、チョークコイル２
６、平滑コンデンサ６５、６６により構成している。整
流ブリッジ２５とチョークコイル２６は、上記実施例１
と同じものを使用し、平滑コンデンサ６５、６６は、５
６０μＦの電解コンデンサを使用している。他の構成は
上記実施例１と同じである。

【０１４５】このような構成により、平滑コンデンサ６
５と平滑コンデンサ６６が、交流電源１１の半サイクル
毎に、交互に充電がなされ、その結果、整流平滑回路６
４としての出力ａ−ｂ間の電圧は、ほぼ実施例１の場合
に対して２倍とすることができる。したがって、本実施
例においては、電圧検知回路１５の抵抗５２の抵抗値を
約２倍とすることにより、分圧比を１／１００としてい
る。

【０１４６】このような整流平滑方式は、一般に倍電圧
（倍圧）整流回路などと呼ばれるものであるが、整流平
滑回路を倍電圧方式とした場合には、各スイッチング素
子に流れる電流値が約１／２となることから、各スイッ
チング素子での電力損失を低減することが可能となる。

【０１４７】一方、倍電圧の整流平滑方式を取る場合、
電動機は、各電機子巻線の巻き数をほぼ２倍とする必要
があり、銅量をほぼ一定とした場合には、使用するエナ
メル線の断面積が５０％程度となる径のものを使用する
ことになる。

【０１４８】また、本実施例においても、平滑コンデン
サ６５、６６それぞれに印加される電圧は、上記実施例
１の平滑コンデンサ２７に印加される電圧とほぼ等しい
ことから、各平滑コンデンサに必要な耐電圧値は、上記
実施例１の場合と同じでよく、またトラッキングに対す
る特性についても実施例１の場合と同じ条件でよい。

【０１４９】このような回路構成で整流平滑回路６４を
構成した場合にあっても、第２の電圧検知、第３の電圧
検知により、平滑コンデンサ６５、６６の劣化等による
静電容量の低下や、損失角の増大に対して、異常判定が
なされ、安全に停止することができる。

【０１５０】なお、本実施例の整流平滑回路６４の構成
においては、必要とあらば、第２の電圧検知、第３の電
圧検知を交流電源１１の極性が正負となる２回行えば、
平滑コンデンサ６５、６６の一方のみが劣化しているよ
うな場合についても、より確実な判定が行える。

【０１５１】また、チョークコイル２６の劣化による抵
抗値上昇などに対しても、第３の電圧検知が有効に作用
して、安全に装置を停止させることについては、前記の
実施例と同様である。

【０１５２】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の
発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整
流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したイン
バータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、
前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路
と、前記電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に
異常判定を行う判定手段とを備えたから、交流電源の電
圧が異常に高い場合、例えば１００Ｖ用の電気洗濯機が
誤って２００Ｖの系統に接続された場合でも、速やかに
これを検知し、構成要素である整流平滑回路やインバー
タなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、
安全に処理することができる。

【０１５３】また、請求項２に記載の発明によれば、判
定手段は、交流電源が接続された直後の電圧検知回路の
出力が所定値以上である場合に異常判定を行うようにし
たから、交流電源の過大条件に対して、速やかに対応す
ることができる。

【０１５４】また、請求項３に記載の発明によれば、交
流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前
記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記イ
ンバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路
の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回
路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行う判定
手段とを備えたから、整流平滑回路の構成要素の経年変
化が大となったり、断線故障などが発生した場合にも、
部品の二次的な破壊を防ぐことができ、また、交流電源
との接続経路中で接触不良などがあっても対応可能と
し、安全性を向上することができる。

【０１５５】また、請求項４に記載の発明によれば、判
定手段は、電動機の駆動前の交流電源の零電圧近辺での
電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定
を行うようにしたから、はやい時点で、精度よい異常判
定を行うことができる。

【０１５６】また、請求項５に記載の発明によれば、判
定手段は、電動機の駆動中の交流電源の零電圧近辺での
電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定
を行うようにしたから、より精度の高い異常判定を行う
ことができる。

【０１５７】また、請求項６に記載の発明によれば、交
流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前
記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記イ
ンバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路
の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電動機の駆
動前と駆動中の前記電圧検知回路の出力を比較して異常
判定を行う判定手段とを備えたから、電圧検知回路の特
性ばらつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判
定を行うことができる。

【０１５８】また、請求項７に記載の発明によれば、判
定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動
中の電圧検知回路の出力の差が所定値以上である場合に
異常判定を行うようにしたから、比較的簡単な構成で、
電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、
精度の高い異常判定を行うことができる。

【０１５９】また、請求項８に記載の発明によれば、判
定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動
中の電圧検知回路の出力の比が所定値以上である場合に
異常判定を行うようにしたから、電圧検知回路の特性ば
らつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を
行うことができる。

【０１６０】また、請求項９に記載の発明によれば、判
定手段は、交流電源の零電圧近辺で、電動機の駆動前お
よび駆動中の電圧検知回路の出力電圧を用いて異常判定
を行うようにしたから、電圧検知回路の特性ばらつきな
どによる影響が小さく、より精度の高い異常判定を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電気洗濯機のシステム
構成図

【図２】同電気洗濯機の回路図

【図３】同電気洗濯機の電動機の一部切欠した平面図

【図４】同電気洗濯機の電動機の電機子巻線の結線図

【図５】同電気洗濯機の要部動作波形図

【図６】同電気洗濯機の要部動作フローチャート

【図７】同電気洗濯機の交流電源接続直後の要部電圧波
形図

【図８】同電気洗濯機の電動機の駆動前の要部電圧波形
図

【図９】同電気洗濯機の電動機の駆動中の要部電圧波形
図

【図１０】同電気洗濯機の入力パワーと電圧検知回路出
力の特性図

【図１１】同電気洗濯機の洗濯動作時の入力パワーと電
圧検知回路の出力波形図

【図１２】本発明の第２の実施例の電気洗濯機の要部動
作フローチャート

【図１３】本発明の第３の実施例の電気洗濯機の要部動
作フローチャート

【図１４】本発明の第４の実施例の電気洗濯機の整流平
滑回路の回路図

【図１５】本発明の第５の実施例の電気洗濯機の整流平
滑回路の回路図

【符号の説明】７電動機１１交流電源１２整流平滑回路１４インバータ１５電圧検知回路５０判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源と、前記交流電源に接続した整
流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したイン
バータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、
前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路
と、前記電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に
異常判定を行う判定手段とを備えた電気洗濯機。
【請求項２】判定手段は、交流電源が接続された直後
の電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判
定を行うようにした請求項１記載の電気洗濯機。
【請求項３】交流電源と、前記交流電源に接続した整
流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したイン
バータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、
前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路
と、前記電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に
異常判定を行う判定手段とを備えた電気洗濯機。
【請求項４】判定手段は、電動機の駆動前の交流電源
の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下であ
る場合に異常判定を行うようにした請求項３記載の電気
洗濯機。
【請求項５】判定手段は、電動機の駆動中の交流電源
の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下であ
る場合に異常判定を行うようにした請求項３記載の電気
洗濯機。
【請求項６】交流電源と、前記交流電源に接続した整
流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したイン
バータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、
前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路
と、前記電動機の駆動前と駆動中の前記電圧検知回路の
出力を比較して異常判定を行う判定手段とを備えた電気
洗濯機。
【請求項７】判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知
回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の差が所定値
以上である場合に異常判定を行うようにした請求項６記
載の電気洗濯機。
【請求項８】判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知
回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の比が所定値
以上である場合に異常判定を行うようにした請求項６記
載の電気洗濯機。
【請求項９】判定手段は、交流電源の零電圧近辺で、
電動機の駆動前および駆動中の電圧検知回路の出力電圧
を用いて異常判定を行うようにした請求項６〜８のいず
れか１項に記載の電気洗濯機。