KR101199136B1

KR101199136B1 - Rotor position detecting device

Info

Publication number: KR101199136B1
Application number: KR1020100086566A
Authority: KR
Inventors: 사리 마에까와; 쯔요시 호소이또
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 홈 어플라이언스 가부시키가이샤; 도시바 콘슈머 일렉트로닉스?홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-11-09
Also published as: JP2011066960A; JP4799653B2; KR20110030322A; CN102025252A; CN102025252B

Abstract

일부에 자력이 상이한 영구 자석을 로터에 배치한 영구 자석 모터에 대하여, 저 비용의 자기 검출 센서를 사용하여 로터 위치를 정확하게 검출한다. 영구 자석 모터(1)가, 로터(3)에, 자력이 상이한 2종류의 자석, 네오디뮴 자석(9a)과 알니코 자석(9b)을 배치하여 구성되는 경우, 속도ㆍ위치 검출부(55)는, 3개의 홀 센서(68)(A, B, C)를 사용하여 영구 자석 모터(1)의 회전 속도를 검출하고, 그 회전 속도에 기초하여 로터(3)의 위치를 검출한다. 그리고, 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 홀 센서(68)에 의해 출력되는 센서 신호의 변화 상태로부터 네오디뮴 자석(9a)과 알니코 자석(9b)의 경계를 검출하였을 때, 속도ㆍ위치 검출부(55)에 의해 검출되는 회전 속도 또는 로터 위치를 보정한다.For permanent magnet motors in which some permanent magnets having different magnetic forces are disposed in the rotor, low-cost magnetic detection sensors are used to accurately detect the rotor position. When the permanent magnet motor 1 is configured by disposing two kinds of magnets having different magnetic forces, the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b in the rotor 3, the speed / position detection unit 55 The rotational speed of the permanent magnet motor 1 is detected using three Hall sensors 68 (A, B, C), and the position of the rotor 3 is detected based on the rotational speed. Then, the speed / position correcting unit 80 detects the boundary between the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b from the state of change of the sensor signal output by the hall sensor 68. The rotation speed or rotor position detected by 55 is corrected.

Description

Rotor position detection device {ROTOR POSITION DETECTING DEVICE}

본 발명은 복수개 중의 일부에 자력이 상이한 영구 자석을 로터에 배치한 영구 자석 모터의 로터 위치를 검출하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting the rotor position of a permanent magnet motor in which a permanent magnet having a different magnetic force is disposed in the rotor in some of the plurality.

최근, 세탁기에 있어서는, 다이렉트 드라이브 방식의 영구 자석 모터와, 벡터 제어를 채용한 모터 제어 장치의 조합에 의해, 모터의 제어 정밀도나 세탁 성능의 향상을 도모함과 함께, 소비 전력의 저감이나 세탁 운전 중의 진동 저감 등의 효과를 얻고 있다. 종래의 일반적인 제어 방식에서는, 탈수 운전 등에서 모터를 고속 회전시키는 경우에는 토크에 기여하지 않는 d축 전류 Id를 통전하여 모터의 유기 전압을 감소시키는 약계자 제어를 행하고 있다. 이 경우, 탈수 운전에서는 토크에 기여하지 않는 전류를 항상 흘림으로써 동손을 증가시키고 있어, 효율의 저하를 초래하고 있다.In recent years, in the washing machine, a combination of a direct drive permanent magnet motor and a motor control device employing vector control aims at improving the control accuracy and washing performance of the motor, while reducing power consumption and during washing. Effects such as vibration reduction are obtained. In the conventional general control method, when the motor is rotated at high speed in dewatering operation or the like, weak field control is performed to energize the d-axis current Id which does not contribute to the torque to reduce the induced voltage of the motor. In this case, in dehydration operation, the copper loss is increased by always flowing a current which does not contribute to the torque, resulting in a decrease in efficiency.

이에 대하여, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, 보자력이 낮은 영구 자석에 d축 전류를 일순간 흘림으로써 불가역적으로 감자 현상을 일으켜, 탈수 운전시에는 영구 자석의 자속을 감소시키도록 하고 있다. 그에 의해, 고속 회전시에 모터의 권선에 발생하는 유기 전압을 감소시켜, d축 전류를 항상 통전하지 않고 고속 운전을 가능하게 하고 있다. In contrast, in the technique disclosed in Patent Literature 1, the d-axis current flows through the permanent magnet with low coercive force for a moment to irreversibly develop a potato phenomenon to reduce the magnetic flux of the permanent magnet during dewatering operation. This reduces the induced voltage generated in the winding of the motor during high speed rotation, and enables high speed operation without always energizing the d-axis current.

일본 특허 공개 제2009-118663호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-118663

그러나, 상기와 같은 영구 자석 모터를 구동 제어하기 위해, 로터 위치를 검출하는 위치 센서로서, 자속을 검지하는 홀 소자나 홀 소자를 조립한 IC를 구비하여 이루어지는 홀 센서를 사용하는 경우, 위치 검출 오차가 증가할 가능성이 있다. 예로서, 자속의 검출 결과를 2치 신호로 출력하는 홀 센서를, 전기각 60도 간격으로 3개 배치한 경우에 대하여, 로터 위치와 각 홀 센서로부터 출력되는 신호 파형과의 관계를 도 13에 나타낸다.However, in the case of using a Hall sensor including a Hall element for detecting magnetic flux or an IC incorporating the Hall element as a position sensor for detecting the rotor position for driving control of the permanent magnet motor as described above, a position detection error Is likely to increase. For example, the relationship between the rotor position and the signal waveform output from each hall sensor is shown in FIG. 13 when three Hall sensors for outputting the detection result of the magnetic flux as binary signals are arranged at an electric angle of 60 degrees. Indicates.

홀 센서는 영구 자석의 자속을 검출하고, 그 자속은 로터 위치에 의해 변화하기 때문에, 로터 위치에 따라서 3개의 2치 신호가 상이한 위상(60도 간격)에서 변화하고(도 13의 (b) 참조), 이들 신호로부터 로터 위치 및 회전 속도를 검출할 수 있다.Since the Hall sensor detects the magnetic flux of the permanent magnet, and the magnetic flux varies with the rotor position, the three binary signals change in different phases (60 degree intervals) according to the rotor position (see FIG. 13 (b)). ), The rotor position and the rotational speed can be detected from these signals.

그러나, 특허문헌 1과 같이, 발생하는 자속(자력)이 크게 상이한 영구 자석을 혼성하여 배치한 경우에는, 그들 자속의 변화와 로터 위치의 변화와의 관계가 도 13의 경우와는 상이하다. 도 14에 있어서, 중심에 배치되어 있는 영구 자석(101)은, 저 보자력의 영구 자석이며(특허문헌 1에서는 알니코 자석), 그 양 인접부에 배치되어 있는 영구 자석(102)은, 모두 고 보자력의 영구 자석이다(특허문헌 1에서는 네오디뮴 자석).However, as in Patent Literature 1, when a permanent magnet having a largely different magnetic flux (magnetic force) is mixed and disposed, the relationship between the change in the magnetic flux and the change in the rotor position is different from that in FIG. In Fig. 14, the permanent magnets 101 arranged at the center are permanent magnets of low coercive force (alnico magnets in Patent Document 1), and the permanent magnets 102 disposed at both adjacent parts thereof are all high. It is a permanent magnet of coercive force (neodymium magnet in patent document 1).

이 경우, 2개의 영구 자석(102)이 서로 인접하는 사이에서, 자속 밀도가 0이 되는 경계는 직선 형상(3차원적으로는 평면 형상)을 이루지만, 영구 자석(101)과, 그 양 인접부의 영구 자석(102)과의 사이에서는, 상기 경계가 양측으로부터 밀리는 형태가 되어, 영구 자석(101)측으로 구부려 들어간 곡선 형상(3차원적으로는, 경계면은 상단부측, 하단부측이 곡면을 이룸)으로 된다.In this case, while the two permanent magnets 102 are adjacent to each other, the boundary at which the magnetic flux density becomes zero forms a linear shape (planar shape in three dimensions), but the permanent magnets 101 and the two adjacent magnets are adjacent to each other. Between the negative permanent magnet 102, the boundary is pushed from both sides, and the curved shape bent to the permanent magnet 101 side (in three dimensions, the boundary plane is the upper end side and the lower end side is curved). Becomes

도 15에 로터에 배치된 영구 자석이 발생하는 자속과, 홀 센서(A상만)의 출력 펄스를 나타낸다. 홀 센서가, 다른 자석보다도 자력이 강한 자석에 관한 경우에 펄스폭이 넓어지는 방향으로 변화하고 있다. 반대로, 홀 센서가, 다른 자석보다도 자력이 약한 자석에 관한 경우에는, 펄스폭이 좁아지는 방향으로 변화한다. 이와 같이 펄스폭이 일시적으로 변화하면, 위치 검출에 오차를 발생시킨다.The magnetic flux which the permanent magnet arrange | positioned at the rotor generate | occur | produces in FIG. 15, and the output pulse of Hall sensor (A phase only) are shown. The Hall sensor is changing in a direction in which the pulse width is widened when the magnet is stronger than other magnets. On the contrary, when the Hall sensor is related to a magnet whose magnetic force is weaker than that of other magnets, the Hall sensor changes in a direction in which the pulse width is narrowed. If the pulse width changes temporarily in this manner, an error occurs in position detection.

또한, 영구 자석의 자속이 상이한 경우에, 스테이터 코일에 전류를 통전하면, 코일이 발생한 자속이 홀 센서에 영향을 미쳐, 상기의 위치 검출 오차가 보다 확대되는 경향을 나타낸다. 즉, 홀 센서는, 자석으로부터의 누설 자속을 검출하고 있으므로, 스테이터측으로부터 자석에 작용하는 자계가, 자석의 주 자속을 감자하는 방향으로 작용하거나, 증자하는 방향으로 작용함으로써, 홀 센서에 작용하는 누설 자속량도 변화한다. 예를 들어 스테이터측의 자계가 자석의 주 자속을 크게 증자하는 방향으로 작용하면, 누설 자속의 방향 자체가 반전하여, 펄스 신호가 부분적으로 반전하는 경우도 있다. 그러면, 검출되는 로터 위치와 회전 속도에 큰 오차가 발생하게 되어, 이 검출 결과에 기초하여 모터 제어를 행하면, 전류의 급격한 변화에 의해 소음이 발생하거나, 탈조에 의해 모터가 정지할 우려가 있다.In the case where the magnetic flux of the permanent magnets is different, when the current flows through the stator coil, the magnetic flux generated by the coil affects the Hall sensor, and the above position detection error tends to be further expanded. That is, since the Hall sensor detects the leakage magnetic flux from the magnet, the magnetic field acting on the magnet from the stator side acts in the direction of demagnetizing or increasing the main magnetic flux of the magnet, thereby acting on the Hall sensor. Leakage flux also changes. For example, when the magnetic field on the stator side acts in the direction of greatly increasing the main magnetic flux of the magnet, the direction of the leakage magnetic flux itself is reversed, and the pulse signal may be partially reversed. As a result, a large error occurs in the detected rotor position and the rotational speed. If motor control is performed based on the detection result, noise may be generated due to a sudden change in the current, or the motor may stop due to degassing.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 일부에 자력이 상이한 영구 자석을 로터에 배치한 영구 자석 모터에 있어서, 저 비용의 자기 검출 센서를 사용하여 로터 위치를 정확하게 검출할 수 있는 로터 위치 검출 장치를 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotor capable of accurately detecting a rotor position by using a low-cost magnetic detection sensor in a permanent magnet motor in which a permanent magnet having a different magnetic force is disposed in the rotor. It is to provide a position detection device.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 기재의 로터 위치 검출 장치는, 로터에 배치되는 복수의 영구 자석의 일부에, 자력이 상이한 영구 자석을 구비하는 영구 자석 모터를 검출 대상으로 하는 것으로,In order to solve the said subject, the rotor position detection apparatus of Claim 1 makes it the detection object the permanent magnet motor provided with the permanent magnet from which some magnetic force differs in some of the permanent magnet arrange | positioned at the rotor,

복수의 자기 검출 센서를 사용하여 상기 영구 자석 모터의 회전 속도를 검출하고, 그 회전 속도에 기초하여 상기 로터의 위치를 검출하는 속도ㆍ위치 검출 수단과,Speed / position detecting means for detecting the rotational speed of the permanent magnet motor using a plurality of magnetic detection sensors and detecting the position of the rotor based on the rotational speed;

상기 자기 검출 센서에 의해 출력되는 센서 신호의 변화 상태로부터, 상기 복수의 영구 자석 중 서로 자력이 상이한 영구 자석의 경계를 검출하였을 때, 상기 속도ㆍ위치 검출 수단에 의해 검출되는 상기 회전 속도 또는 상기 로터의 위치를 보정하는 보정 수단을 구비하고,
상기 보정 수단은, 상기 영구 자석 모터의 회전 중에 검출한 상기 경계의 위치를 기억하고, 이후에는 기억한 경계를 넘는 경우에 보정을 행하는 것을 특징으로 한다. The rotational speed or the rotor detected by the speed / position detecting means when detecting the boundary of the permanent magnets having different magnetic forces among the plurality of permanent magnets from the change state of the sensor signal output by the magnetic detection sensor. And correction means for correcting the position of
The correction means memorizes the position of the boundary detected during rotation of the permanent magnet motor, and then corrects when the boundary is exceeded.

청구항 1 기재의 로터 위치 검출 장치에 따르면, 일부에 자력이 상이한 영구 자석을 로터에 배치하여 이루어지는 영구 자석 모터의 로터 위치를, 자기 검출 센서에 의해 검출하는 경우, 자력이 상이한 자석의 경계에 왜곡이 발생하여도, 속도ㆍ위치 검출 수단에 의해 검출되는 영구 자석 모터의 회전 속도 또는 로터 위치를 보정 수단이 보정하므로, 로터 위치를 정확하게 얻을 수 있다. According to the rotor position detection apparatus according to claim 1, when the rotor position of the permanent magnet motor formed by disposing a permanent magnet having a different magnetic force in a part of the rotor is detected by a magnetic detection sensor, distortion is generated at the boundary of the magnet having the different magnetic force. Even if it occurs, the correction means corrects the rotational speed or rotor position of the permanent magnet motor detected by the speed / position detecting means, so that the rotor position can be accurately obtained.

도 1은 일 실시예이며, 속도 및 위치를 보정하는 처리를 나타내는 흐름도.
도 2는 속도 및 위치의 검출 처리를 나타내는 흐름도.
도 3은 모든 자석의 자력이 동등한 경우의 각 신호 파형을 나타내는 타이밍 차트.
도 4는 일부의 자석의 자력이 상이한 경우의 도 3 상당도.
도 5는 홀 센서의 신호 펄스폭이 크게 넓혀진 경우를 나타내는 타이밍 차트.
도 6은 로터의 회전 방향에 의해 오검출하는 홀 센서가 상이한 경우를 나타내는 도면.
도 7은 모터 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 8은 영구 자석 모터의 로터의 구성을 도시하는 평면도.
도 9는 홀 센서의 배치 상태를 도시하는 도면.
도 10은 드럼식 세탁 건조기의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 종단 측면도.
도 11은 히트 펌프의 구성을 도시하는 도면.
도 12는 세탁기의 운전 시퀀스를 나타내는 도면.
도 13은 종래 기술을 설명하는 도 3의 일부 상당도.
도 14는 로터에 배치되는 자석의 자력이 상이한 경우에, 자속 밀도가 0이 되는 경계가 변화하는 상태를 설명하는 도면.
도 15는 로터에 배치된 영구 자석이 발생하는 자속과, A상 홀 센서의 출력 펄스를 나타내는 도면.1 is an embodiment, and is a flowchart illustrating a process of correcting speed and position.
2 is a flowchart showing a detection process of a speed and a position;
3 is a timing chart showing respective signal waveforms when the magnetic forces of all the magnets are equal.
4 is a diagram corresponding to FIG. 3 when the magnetic force of some magnets is different.
5 is a timing chart illustrating a case where the signal pulse width of the hall sensor is greatly widened.
FIG. 6 is a diagram illustrating a case where a hall sensor incorrectly detected by a rotation direction of a rotor is different; FIG.
7 is a block diagram showing a configuration of a motor control device.
8 is a plan view illustrating a configuration of a rotor of a permanent magnet motor.
9 is a diagram illustrating an arrangement state of a hall sensor.
10 is a longitudinal side view schematically showing an internal configuration of a drum type laundry dryer.
11 is a diagram illustrating a configuration of a heat pump.
12 is a view showing a driving sequence of a washing machine.
FIG. 13 is a partial equivalent view of FIG. 3 illustrating the prior art. FIG.
FIG. 14 is a view for explaining a state in which a boundary at which the magnetic flux density becomes zero when the magnetic force of the magnets arranged in the rotor is different;
Fig. 15 is a diagram showing the magnetic flux generated by the permanent magnets disposed in the rotor and the output pulses of the A-phase Hall sensor.

이하, 일 실시예에 대하여 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 도 8은, 영구 자석 모터(1)(아우터 로터형 브러시리스 모터)의 로터의 구성을 도시하는 평면도이다. 영구 자석 모터(1)는, 스테이터(2)와, 이 외주에 설치한 로터(3)로 구성되어 있다. 스테이터(2)는, 스테이터 코어(4)와 스테이터 권선(5)으로 구성되어 있다. 스테이터 코어(4)는, 펀칭 형성한 연자성체인 규소 강판을 다수매 적층하여 구성되며, 환상의 요크부(4a)와, 당해 요크부(4a)의 외주부로부터 방사상으로 돌출되는 다수의 티스부(4b)를 갖고 있다. 스테이터 코어(4)의 표면은, 각 티스부(4b)의 선단면을 제외하고, PET 수지(몰드 수지)에 의해 덮어져 있다.Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 12. 8 is a plan view showing the configuration of a rotor of the permanent magnet motor 1 (outer rotor type brushless motor). The permanent magnet motor 1 is comprised from the stator 2 and the rotor 3 provided in this outer periphery. The stator 2 is comprised from the stator core 4 and the stator windings 5. The stator core 4 is formed by laminating a plurality of silicon steel sheets, which are punched and formed soft magnetic bodies, and includes a plurality of annular yoke portions 4a and a plurality of teeth portions radially projecting from the outer peripheral portion of the yoke portions 4a. Has 4b). The surface of the stator core 4 is covered with PET resin (molding resin) except for the front end surface of each tooth part 4b.

또한, 이 PET 수지로 이루어지는 복수의 설치부(6)가, 스테이터(2)의 내주부에 일체적으로 성형되어 있다. 이들 설치부(6)에는 복수의 나사 구멍(6a)이 형성되어 있어, 각 설치부(6)를 나사 고정함으로써, 스테이터(2)가, 이 경우, 드럼식 세탁 건조기(21)의 수조(25)(도 10 참조)의 배면에 고착된다. 스테이터 권선(5)은 3상으로 이루어지고, 각 티스부(4b)에 권취 장착되어 있다.Moreover, the some installation part 6 which consists of this PET resin is shape | molded integrally in the inner peripheral part of the stator 2. As shown in FIG. These mounting parts 6 are provided with a plurality of screw holes 6a, and the stator 2 is, in this case, the water tank 25 of the drum type laundry dryer 21 by screwing each of the mounting parts 6. It adheres to the back surface (refer FIG. 10). The stator winding 5 consists of three phases, and is wound up by each tooth part 4b.

로터(3)는, 프레임(7)과 로터 코어(8)와 복수의 영구 자석(9)(9a 및 9b)을 도시하지 않은 몰드 수지에 의해 일체화한 구성으로 되어 있다. 프레임(7)은, 자성체인 예를 들어 철판을 프레스 가공함으로써 편평한 바닥이 있는 원통 형상으로 형성되어 있다. 로터 코어(8)는, 거의 환상으로 펀칭하여 형성한 연자성체인 규소 강판을 다수매 적층하여 코킹함으로써 구성한 것으로, 프레임(7)의 내주부에 배치되어 있다. 이 로터 코어(8)의 내주면(스테이터(2)의 외주면(스테이터 코어(4)의 외주면)과 대향하고 당해 스테이터(2)와의 사이에 공극을 형성하는 면)은, 내측을 향하여 원호 형상으로 돌출되는 복수의 볼록부(자극 칩)(8a)를 가진 요철 형상으로 형성되어 있다(도 9 참조).The rotor 3 has a structure in which the frame 7, the rotor core 8, and the plurality of permanent magnets 9 (9a and 9b) are integrated with a mold resin (not shown). The frame 7 is formed in a cylindrical shape with a flat bottom by pressing a steel plate, which is a magnetic body, for example. The rotor core 8 is constituted by stacking and caulking a plurality of silicon steel sheets, which are soft magnetic bodies formed by punching in an almost annular shape, and are arranged on the inner circumferential portion of the frame 7. The inner circumferential surface of the rotor core 8 (the surface facing the outer circumferential surface of the stator 2 (the outer circumferential surface of the stator core 4) and forming a gap between the stator 2) protrudes in an arc shape toward the inside. It is formed in the uneven | corrugated shape which has several convex part (stimulation chip | tip) 8a to become (refer FIG. 9).

이들 복수의 볼록부(8a)의 내부에는, 로터 코어(8)를 축 방향(규소 강판의 적층 방향)으로 관통하는 직사각형 형상의 삽입 구멍이 형성되어 있고, 이들 복수의 삽입 구멍이 로터 코어(8)에 있어서 환상으로 배치되어 있다. 영구 자석(9)은, 삽입 구멍에 삽입된 직사각형 형상의 네오디뮴 자석(9a)(고 보자력 영구 자석)과, 동일하게 직사각형 형상의 알니코 자석(9b)(저 보자력 영구 자석)으로 구성되어 있다. 이 경우, 네오디뮴 자석(9a)의 보자력은 약 900kA/m이고, 알니코 자석(9b)의 보자력은 약 100kA/m로서, 보자력이 9배 정도 상이하다. 영구 자석(9)은 전체 수 48이며, 그들 중 6개가 알니코 자석(9b)이고, 42개가 네오디뮴 자석(9a)으로 되어 있다.Inside the plurality of convex portions 8a, a rectangular insertion hole is formed through the rotor core 8 in the axial direction (the lamination direction of the silicon steel sheet), and the plurality of insertion holes are the rotor core 8. ) Is arranged in an annular shape. The permanent magnet 9 is composed of a rectangular neodymium magnet 9a (high coercive permanent magnet) inserted into the insertion hole, and similarly a rectangular alnico magnet 9b (low coercive permanent magnet). In this case, the coercive force of the neodymium magnet 9a is about 900 kA / m, and the coercive force of the alnico magnet 9b is about 100 kA / m, and the coercive force is nine times different. The permanent magnets 9 are a total number 48, six of them are alnico magnets 9b, and 42 are neodymium magnets 9a.

도 8에서는, 알니코 자석(9b)이 배치되어 있는 위치에 A 내지 F를 기재하고 있고, A-B 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 5개, B-C 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 9개, C-D 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 5개, D-E 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 9개, E-F 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 5개, F-A 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 9개로 되어 있다. 이 배치 형태는, 동일한 상에 대하여 발생하는 유기 전압의 평균값을 모두 동일한 값으로 함으로써, 코깅 토크의 발생을 억제하도록 한 것이다. 그리고, 영구 자석 모터(1)는 48극/36슬롯 구성으로 되어 있고, 3슬롯당 4극이 대응한다(4극/3슬롯).In Fig. 8, A to F are described at positions where the alnico magnets 9b are arranged, and five neodymium magnets 9a arranged between the ABs and neodymium magnets 9a arranged between the BCs. 9 silver, 5 neodymium magnets 9a arranged between CDs, 9 neodymium magnets 9a arranged between DE, 5 neodymium magnets 9a arranged between EF, 5 FA Nine neodymium magnets 9a are arranged in between. This arrangement mode suppresses the generation of the cogging torque by setting all the average values of the induced voltages generated for the same phase to the same value. The permanent magnet motor 1 has a 48-pole / 36-slot configuration, and four poles per three slots correspond (4 poles / 3 slots).

도 8에 도시하는 자석 배치의 경우, A 내지 F에서의 알니코 자석(9b)과, 그 양 인접부에 위치하는 네오디뮴 자석(9a)의 사이가, 도 14에 도시한 바와 같이, 주위 방향에 있어서 자속이 「0」이 되는 경계에 왜곡이 발생하는 위치가 된다.In the case of the magnet arrangement shown in FIG. 8, between the alnico magnets 9b in A to F and the neodymium magnets 9a located at both adjacent portions thereof, as shown in FIG. Therefore, it becomes a position where distortion occurs at the boundary where the magnetic flux becomes "0".

또한, 네오디뮴 자석(9a)이 고 보자력이고, 알니코 자석(9b)이 저 보자력이라고 하는 것은, 후술하는 바와 같이 스테이터(2)를 통하여 착자 전류를 통전한 경우에, 알니코 자석(9b)의 착자량을 변화시킬 수 있을 정도의 전류에서는 네오디뮴 자석(9a)의 착자량이 변화하지 않는다고 하는 기준에 있어서, 전자를 고 보자력, 후자를 저 보자력이라고 칭하고 있다.Note that the neodymium magnet 9a has a high coercive force and the alnico magnet 9b has a low coercive force when the magnetizing current is energized through the stator 2 as described later. On the basis of the fact that the magnetization amount of the neodymium magnet 9a does not change at a current enough to change the magnetization amount, the former is referred to as high coercive force and the latter as low coercive force.

이어서, 상기한 바와 같이 구성된 영구 자석 모터(1)를 구비한 드럼식 세탁 건조기(21)의 구성에 대하여 설명한다. 도 10은, 드럼식 세탁 건조기(21)의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 종단 측면도이다. 드럼식 세탁 건조기(21)의 외각을 형성하는 외부 상자(22)는, 전방면에 원형 형상으로 개구하는 세탁물 출입구(23)를 갖고 있고, 이 세탁물 출입구(23)는 도어(24)에 의해 개폐되도록 되어 있다. 외부 상자(22)의 내부에는, 배면이 폐쇄된 바닥이 있는 원통 형상의 수조(25)가 배치되어 있고, 이 수조(25)의 배면 중앙부에는 상술한 영구 자석 모터(1)(스테이터(2))가 나사 고정에 의해 고착되어 있다. 이 영구 자석 모터(1)의 회전축(26)은, 후단부(도 10에서는 우측의 단부)가 영구 자석 모터(1)(로터(3))의 축 설치부(10)에 고정되어 있고, 전단부(도 10에서는 좌측의 단부)가 수조(25) 내에 돌출되어 있다.Next, the structure of the drum type laundry dryer 21 provided with the permanent magnet motor 1 comprised as mentioned above is demonstrated. 10 is a longitudinal side view schematically showing the internal configuration of the drum type laundry dryer 21. The outer box 22 which forms the outer shell of the drum type laundry dryer 21 has the laundry entrance 23 which opens in a circular shape in the front surface, and this laundry entrance 23 is opened and closed by the door 24 so that it may open and close. It is. Inside the outer box 22, the bottomed cylindrical water tank 25 with the back closed is arrange | positioned, The above-mentioned permanent magnet motor 1 (stator 2) in the center part of the back of the water tank 25 ) Is fixed by screwing. As for the rotating shaft 26 of this permanent magnet motor 1, the rear end part (right end part in FIG. 10) is being fixed to the shaft mounting part 10 of the permanent magnet motor 1 (rotor 3), The part (the left end part in FIG. 10) protrudes in the water tank 25.

회전축(26)의 전단부에는, 배면이 폐쇄된 바닥이 있는 원통 형상의 드럼(27)이 수조(25)에 대하여 동축 형상이 되도록 고정되어 있고, 이 드럼(27)은, 영구 자석 모터(1)의 구동에 의해 로터(3) 및 회전축(26)과 일체적으로 회전한다. 또한, 드럼(27)에는, 공기 및 물을 유통 가능한 복수의 유통 구멍(28)과, 드럼(27) 내의 세탁물의 끌어올리기나 풀어주기를 행하기 위한 복수의 배플(29)이 설치되어 있다. 수조(25)에는 급수 밸브(30)가 접속되어 있고, 당해 급수 밸브(30)가 개방되면, 수조(25) 내에 급수되도록 되어 있다. 또한, 수조(25)에는 배수 밸브(31)를 갖는 배수 호스(32)가 접속되어 있고, 당해 배수 밸브(31)가 개방되면, 수조(25) 내의 물이 배출되도록 되어 있다.At the front end of the rotating shaft 26, a bottomed cylindrical drum 27 having a closed rear surface is fixed to have a coaxial shape with respect to the water tank 25. The drum 27 is a permanent magnet motor 1 ) Rotates integrally with the rotor 3 and the rotating shaft 26 by the drive. The drum 27 is provided with a plurality of distribution holes 28 through which air and water can be passed, and a plurality of baffles 29 for raising and unwinding the laundry in the drum 27. A water supply valve 30 is connected to the water tank 25, and when the water supply valve 30 is opened, water is supplied into the water tank 25. In addition, a drain hose 32 having a drain valve 31 is connected to the water tank 25. When the drain valve 31 is opened, water in the water tank 25 is discharged.

수조(25)의 하방에는, 전후 방향으로 연장되는 통풍 덕트(33)가 설치되어 있다. 이 통풍 덕트(33)의 전단부는 전방부 덕트(34)를 통하여 수조(25) 내에 접속되어 있고, 후단부는 후방부 덕트(35)를 통하여 수조(25) 내에 접속되어 있다. 통풍 덕트(33)의 후단부에는, 송풍 팬(36)이 설치되어 있고, 이 송풍 팬(36)의 송풍 작용에 의해, 수조(25) 내의 공기가 화살표로 나타낸 바와 같이 전방부 덕트(34)로부터 통풍 덕트(33) 내로 보내지고, 후방부 덕트(35)를 통하여 수조(25) 내로 복귀되도록 되어 있다.Below the water tank 25, the ventilation duct 33 extended in the front-back direction is provided. The front end part of this ventilation duct 33 is connected in the water tank 25 via the front part duct 34, and the rear end part is connected in the water tank 25 via the rear part duct 35. As shown in FIG. The blowing fan 36 is provided in the rear end of the ventilation duct 33, and by the blowing action of this blowing fan 36, the air in the water tank 25 is shown by the arrow as shown by the arrow in the front part duct 34 It is sent to the ventilation duct 33 from the inside, and is returned to the water tank 25 through the rear part duct 35. FIG.

통풍 덕트(33) 내부의 전단부측에는 증발기(37)가 배치되어 있고, 후단부측에는 응축기(38)가 배치되어 있다. 이들 증발기(37) 및 응축기(38)는, 압축기(39) 및 스로틀 밸브(40)와 함께 히트 펌프(41)를 구성하고 있고(도 11 참조), 통풍 덕트(33) 내를 흐르는 공기는, 증발기(37)에 의해 제습되고 응축기(38)에 의해 가열되어, 수조(25) 내로 순환된다. 스로틀 밸브(40)는 팽창 밸브로 이루어지고, 개방도 조정 기능을 갖고 있다.The evaporator 37 is arrange | positioned at the front end side inside the ventilation duct 33, and the condenser 38 is arrange | positioned at the rear end side. These evaporator 37 and the condenser 38 comprise the heat pump 41 with the compressor 39 and the throttle valve 40 (refer FIG. 11), The air which flows in the ventilation duct 33, It is dehumidified by the evaporator 37 and heated by the condenser 38 and circulated into the water tank 25. The throttle valve 40 consists of an expansion valve and has a function of opening degree adjustment.

외부 상자(22)의 전방면에는 도어(24)의 상방에 위치하여 조작 패널(42)이 설치되어 있고, 이 조작 패널(42)에는 운전 코스 등을 설정하기 위한 복수의 조작 스위치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 조작 패널(42)은, 마이크로컴퓨터를 주체로 하여 구성되며 드럼식 세탁 건조기(21)의 운전 전반을 제어하는 제어 회로부(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 당해 제어 회로부는, 조작 패널(42)을 통하여 설정된 내용에 따라, 영구 자석 모터(1), 급수 밸브(30), 배수 밸브(31), 압축기(39), 스로틀 밸브(40) 등의 구동을 제어하면서 각종 운전 코스를 실행한다. 또한, 도시하지 않았지만, 압축기(39)를 구성하는 압축기 모터도, 영구 자석 모터(1)와 마찬가지의 구성을 채용하여도 된다.An operation panel 42 is provided on the front surface of the outer box 22 above the door 24, and the operation panel 42 includes a plurality of operation switches (not shown) for setting a driving course or the like. ) Is installed. The operation panel 42 is composed mainly of a microcomputer and is connected to a control circuit section (not shown) that controls the overall operation of the drum type laundry dryer 21, and the control circuit section controls the operation panel 42. According to the contents set through the above, various driving courses are executed while controlling the driving of the permanent magnet motor 1, the water supply valve 30, the drain valve 31, the compressor 39, the throttle valve 40, and the like. In addition, although not shown in figure, the compressor motor which comprises the compressor 39 may employ | adopt the structure similar to the permanent magnet motor 1, too.

도 7은, 영구 자석 모터(1)의 회전을 벡터 제어하는 모터 제어 장치(50)의 구성을 블록도로 도시한 것이다. 또한, 상기 압축기 모터도 마찬가지의 구성에 의해 제어된다. 벡터 제어에서는, 전기자 권선에 흐르는 전류를, 계자인 영구 자석의 자속 방향과, 그에 직교하는 방향으로 분리하여 그것들을 독립적으로 조정하여, 자속과 발생 토크를 제어한다. 전류 제어에는, 모터(1)의 로터와 함께 회전하는 좌표계, 소위 d-q 좌표계로 나타낸 전류값이 사용되는데, d축은 로터에 설치한 영구 자석이 만드는 자속 방향이고, q축은 d축에 직교하는 방향이다. 권선에 흐르는 전류의 q축 성분인 q축 전류 Iq는 회전 토크를 발생시키는 성분이며(토크 성분 전류), 상기 d축 성분인 d축 전류 Id는 자속을 만드는 성분이다(여자 또는 자화 성분 전류).FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the motor control device 50 for vector controlling the rotation of the permanent magnet motor 1. The compressor motor is also controlled by the same configuration. In vector control, the current flowing through the armature winding is separated in the magnetic flux direction of the permanent magnet as the field and in the direction orthogonal thereto, and adjusted independently to control the magnetic flux and the generated torque. In the current control, a current value represented by a coordinate system that rotates with the rotor of the motor 1, a so-called dq coordinate system, is used. The d-axis is a magnetic flux direction made by a permanent magnet installed in the rotor, and the q-axis is a direction orthogonal to the d-axis. . The q-axis current Iq, which is the q-axis component of the current flowing in the winding, is a component that generates rotational torque (torque component current), and the d-axis component d-axis current Id is a component that generates magnetic flux (excitation or magnetization component current).

전류 센서(51)(U, V, W)는, 모터(1)의 각 상(U상, V상, W상)에 흐르는 전류 Iu, Iv, Iw를 검출하는 센서이다. 또한, 전류 센서(51)(전류 검출 수단) 대신에, 인버터 회로(52)(구동 수단)를 구성하는 하부 아암측의 스위칭 소자와 접지 사이에 3개의 션트 저항을 배치하고, 그들 단자 전압에 기초하여 전류 Iu, Iv, Iw를 검출하는 구성으로 하여도 된다.The current sensors 51 (U, V, W) are sensors for detecting currents Iu, Iv, and Iw flowing in each phase (U phase, V phase, W phase) of the motor 1. In addition, instead of the current sensor 51 (current detecting means), three shunt resistors are disposed between the switching element on the lower arm side constituting the inverter circuit 52 (drive means) and ground, and based on those terminal voltages. The current Iu, Iv, and Iw may be detected.

전류 센서(51)에 의해 검출된 전류 Iu, Iv, Iw는, 도시하지 않은 A/D 변환기에 의해 A/D 변환되면 uvw/dq 좌표 변환기(53)에 의해 2상 전류 Iα, Iβ로 변환된 후, 또한 d축 전류 Id, q축 전류 Iq로 변환된다. α, β는 모터(1)의 스테이터에 고정된 2축 좌표계의 좌표축이다. 여기에서의 좌표 변환의 계산에는, 속도ㆍ위치 추정부(54)에 의해 추정되는 로터의 회전 위치 추정값(α축과 d축의 위상차의 추정값) θ_est, 혹은 속도ㆍ위치 검출부(55)에 의해 검출되고, 속도ㆍ위치 보정부(80)를 통하여 출력되는 회전 위치 검출값 θ_ho 중 어느 하나가, 전환 스위치(56)에 의해 선택되어 출력되는 위상 θ가 사용된다. 또한, 속도ㆍ위치 추정부(54)에 의해 추정되는 모터(1)의 회전 속도(각속도) ω_est와, 속도ㆍ위치 검출부(55)에 의해 검출되고, 속도ㆍ위치 보정부(80)를 통하여 출력되는 회전 속도 ω_ho는, 전환 스위치(56)에 연동하는 전환 스위치(57)에 의해 선택되어 회전 속도 ω가 출력된다.The currents Iu, Iv, and Iw detected by the current sensor 51 are converted into two-phase currents Iα and Iβ by the uvw / dq coordinate converter 53 when A / D is converted by an A / D converter (not shown). Then, it is further converted into d-axis current Id and q-axis current Iq. α and β are the coordinate axes of the two-axis coordinate system fixed to the stator of the motor 1. In the calculation of the coordinate transformation here, the rotor position estimated value (estimated value of the phase difference between the α-axis and the d-axis) θ_est estimated by the speed-position estimating unit 54, or is detected by the speed-position detecting unit 55 Is selected by the selector switch 56, and the phase θ is selected from among the rotation position detection values θ_ho output through the speed / position corrector 80. Further, the rotational speed (angular speed) ω_est of the motor 1 estimated by the speed / position estimating unit 54 and the speed / position detecting unit 55 are detected and output through the speed / position correcting unit 80. The rotation speed ω_ho to be selected is selected by the changeover switch 57 that is linked to the changeover switch 56, and the rotational speed ω is output.

속도ㆍ위치 보정부(80)는, 속도ㆍ위치 검출부(55)에서 검출된 모터의 회전 속도 ω_h와 전기각 θ_h를 전회 검출한 값과 비교하여 보정 처리를 행하고, 보정한 모터의 회전 속도 ω_ho와 전기각 θ_ho를 출력한다. 또한, 세탁기 전체의 운전을 관리하는 제어 회로부로부터 세탁기 시퀀스 신호를 수취하고, 시퀀스 상태에 따라 보정을 행할지의 여부를 전환한다.The speed / position correction unit 80 compares the rotational speed ω_h and the electric angle θ_h of the motor detected by the speed / position detection unit 55 with the value detected last time, and performs a correction process. The rotational speed ω_ho and The electrical angle θ_ho is output. Further, the washing machine sequence signal is received from the control circuit unit managing the operation of the entire washing machine, and the operation is switched according to the sequence state.

착자 제어부(58)(착자 제어 수단)는, 상기 위상 θ 및 회전 속도 ω에 기초하여 결정한, 알니코 자석(9b)을 착자하기 위한 착자 전류 명령 Id_com2를 가산기(59)에 출력하고, 가산기(59)는, 그 착자 전류 명령 Id_com2에, 고속 회전시 등에 필요에 따라서 출력되는 약계자 전류 명령 Id_com1을 가산한 결과를, d축 전류 명령값 Id_ref로서 전류 제어부(60)에 출력한다. 또한, 외부로부터 제공되는 회전수 명령값 ω_ref는, 감산기(61)에 있어서 회전 속도 ω와의 차가 구해지면, 그 차가 비례 적분기(62)에서 비례 적분 연산되고, q축 전류 명령값 Iq_ref를 출력하여 전류 제어부(60)에 제공한다.The magnetizing control unit 58 (magnetizing control unit) outputs a magnetizing current command Id_com2 for magnetizing the alnico magnet 9b determined based on the phase θ and the rotational speed ω to the adder 59, and adder 59. ) Outputs the result of adding the weak field current command Id_com1 output as needed to the magnetizing current command Id_com2 at high speed rotation, etc., to the current control unit 60 as the d-axis current command value Id_ref. In addition, when the difference from the rotational speed ω is obtained in the subtractor 61, the rotational speed command value ω_ref provided from the outside is calculated proportionally in the proportional integrator 62, and outputs the current by outputting the q-axis current command value Iq_ref. It provides to the control part 60.

착자 전류 명령 Id_com2는, 증자의 경우에는 정(+), 감자의 경우에는 부(-)의 값을 취한다. 그리고, 로터(3)가 회전하고 있는 경우의 통전 명령 위치 θref(내부에서 설정되어 있음)에 기초하여 전기각 360마다 2회, 각각 수 ms 내지 수십 ms의 기간 통전 명령을 출력한다. 즉, 알니코 자석(9b)을 3개씩 2회로 나누어 착자한다.The magnetizing current command Id_com2 takes a positive value in the case of a multiplier and a negative value in the case of a potato. Then, based on the energization command position θref (which is set internally) when the rotor 3 is rotating, a period energization command of several ms to several tens of ms, respectively, is output for each electric angle 360. In other words, the Alnico magnets 9b are divided into two, and magnetized three times.

전류 제어부(60)에서는, 감산기(63d, 63q)에 있어서 d축 전류 명령값 Id_ref, q축 전류 명령값 Iq_ref와 d축 전류 Id, q축 전류 Iq와의 차가 각각 구해지고, 그 차가 비례 적분기(64d, 64q)에서 비례 적분 연산된다. 그리고, 비례 적분 연산의 결과는, d-q 좌표계에서 나타내어진 출력 전압 명령값 Vd, Vq로서, dq/uvw 좌표 변환기(65)에 출력된다. dq/uvw 좌표 변환기(65)에서는, 전압 명령값 Vd, Vq는, α-β 좌표계에서 나타낸 값으로 변환된 후, 또한 각 상 전압 명령값 Vu, Vv, Vw로 변환된다. 또한, dq/uvw 좌표 변환기(65)에서의 좌표 변환의 계산에도, 회전 위치 θ가 사용된다.In the current control unit 60, the difference between the d-axis current command value Id_ref and the q-axis current command value Iq_ref and the d-axis current Id and the q-axis current Iq in the subtractors 63d and 63q is obtained, respectively, and the difference is proportional integrator 64d. , 64q). The result of the proportional integration operation is output to the dq / uvw coordinate converter 65 as output voltage command values Vd and Vq indicated in the d-q coordinate system. In the dq / uvw coordinate converter 65, the voltage command values Vd and Vq are converted to the values indicated in the α-β coordinate system, and then to the phase voltage command values Vu, Vv and Vw. The rotation position θ is also used for the calculation of the coordinate transformation in the dq / uvw coordinate converter 65.

각 상 전압 명령값 Vu, Vv, Vw는 전력 변환부(66)에 입력되고, 명령값에 일치하는 전압을 공급하기 위한 펄스폭 변조된 게이트 구동 신호가 형성된다. 인버터 회로(52)는 예를 들어 IGBT 등의 스위칭 소자를 3상 브리지 접속하여 구성되고, 도시하지 않은 직류 전원 회로로부터 직류 전압의 공급을 받도록 되어 있다. 전력 변환부(66)에서 형성된 게이트 구동 신호는, 인버터 회로(52)를 구성하는 각 스위칭 소자의 게이트에 제공되고, 그에 의해 각 상 전압 명령값 Vu, Vv, Vw에 일치하는 PWM 변조된 3상 교류 전압이 생성되어 모터(1)의 권선(5)에 인가된다.Each phase voltage command value Vu, Vv, Vw is input to the power converter 66, and a pulse width modulated gate drive signal for supplying a voltage corresponding to the command value is formed. The inverter circuit 52 is configured by, for example, three-phase bridge connection of a switching element such as an IGBT, and receives a DC voltage from a DC power supply circuit (not shown). The gate drive signal formed in the power converter 66 is provided to the gate of each switching element constituting the inverter circuit 52, thereby PWM modulating three phases corresponding to each phase voltage command value Vu, Vv, Vw. An alternating voltage is generated and applied to the winding 5 of the motor 1.

상기의 구성에 있어서, 전류 제어기(60)에서는 비례 적분(P1) 연산에 의한 피드백 제어가 행하여지고, d축 전류 Id, q축 전류 Iq는 각각 d축 전류 명령값 Id_ref, q축 전류 명령값 Iq_ref에 일치하도록 제어된다. 그 제어 결과로서의 각속도 추정값 ω가 감산기(61)에 피드백되고, 비례 적분기(62)는, 비례 적분 연산에 의해 편차 Δω를 제로로 수렴시킨다. 그 결과, 회전 속도 ω는 명령값 ωref에 일치하게 된다.In the above configuration, the feedback control by the proportional integration P1 calculation is performed in the current controller 60, and the d-axis current Id and the q-axis current Iq are d-axis current command value Id_ref and q-axis current command value Iq_ref, respectively. Is controlled to match. The angular velocity estimated value ω as the control result is fed back to the subtractor 61, and the proportional integrator 62 converges the deviation Δω to zero by proportional integration calculation. As a result, the rotation speed ω matches the command value ω ref.

속도ㆍ위치 추정부(54)(속도ㆍ위치 추정 수단)는, 모터(1)의 각속도 ω, 로터의 회전 위치 θ를 각각 추정하는 것으로, 모터(1)의 회로 상수(모터 상수)인 전기자 권선의 d축 인덕턴스 Ld, q축 인덕턴스 Lq, 권선 저항값 R의 각 값이 기억되어 있음과 함께, d축 전류 Id, q축 전류 Iq 및 d축 출력 전압 명령값 Vd가 입력되어 있다. 속도ㆍ위치 추정부(54)는, 하기 수학식 1의 d축 모터 전압 방정식을 이용하여, 모터(1)의 회전 속도 ω_est를 추정한다.The speed / position estimating section 54 (speed / position estimating means) estimates the angular velocity ω of the motor 1 and the rotational position θ of the rotor, respectively, and the armature winding which is a circuit constant (motor constant) of the motor 1. Each of the d-axis inductance Ld, the q-axis inductance Lq, and the winding resistance value R is stored, and the d-axis current Id, the q-axis current Iq, and the d-axis output voltage command value Vd are input. The speed-position estimating unit 54 estimates the rotational speed ω_est of the motor 1 by using the d-axis motor voltage equation of the following formula (1).

또한, 각속도 ω_est를 적분기(67)에서 적분하고, 그 적분 결과가 회전 위치 추정값 θ_est로서 출력된다.Further, the angular velocity ω_est is integrated in the integrator 67, and the integration result is output as the rotation position estimated value θ_est.

모터(1)에는, 홀 IC를 사용하여 구성되는 위치 센서:홀 센서(자기 검출 센서)(68)가 3개(A, B, C) 배치되어 있고, 이들 홀 센서(68)에 의해 출력되는 위치 신호 Ha, Hb, Hc는, 속도ㆍ위치 검출부(55)에 제공되고 있다. 속도ㆍ위치 검출부(55)는, 위치 신호 Ha, Hb, Hc에 기초하여 회전 위치 검출값 θ_h, 회전 속도 검출값 ω_h를 산출하여 출력한다.In the motor 1, three (A, B, C) position sensors: Hall sensors (self-detection sensors) constituted by using Hall ICs are arranged, and are output by these Hall sensors 68. The position signals Ha, Hb, and Hc are provided to the speed / position detection unit 55. The speed / position detection unit 55 calculates and outputs the rotation position detection value θ_h and the rotation speed detection value ω_h based on the position signals Ha, Hb, and Hc.

도 9는, 홀 센서(68)의 배치 상태를 도시한다. 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 스테이터(2)에서의 티스부(4b)의 도면 중 상방으로부터, 로터(3)의 상방으로 돌출되도록 단자대(81)가 설치되어 있고, 홀 센서(68)는, 영구 자석(9)의 부위에 대응하는 상방에 배치되어 있다. 그리고, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 홀 센서(68A)와 홀 센서(68B)의 사이, 홀 센서(68B)와 홀 센서(68C)의 사이는, 각각 전기각 60도 상당의 간격이 되도록 배치되어 있다.9 illustrates an arrangement state of the hall sensor 68. As shown in Fig. 9B, the terminal block 81 is provided so as to protrude upward from the rotor 3 from the upper side of the drawing of the teeth 4b in the stator 2, and the hall sensor ( 68 is disposed above the portion of the permanent magnet 9. And, as shown to Fig.9 (a), between the hall sensor 68A and the hall sensor 68B, and between the hall sensor 68B and the hall sensor 68C, respectively, the electric angle is equivalent to 60 degrees. It is arrange | positioned so that it may become space | interval.

또한, 이상의 구성에 있어서, 모터 제어 장치(50)에 영구 자석 모터(1)를 추가한 것이, 모터 제어 시스템(70)을 구성하고 있다. 또한, 속도ㆍ위치 검출부(55), 홀 센서(68), 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 로터 위치 검출 장치(82)를 구성하고 있다. 또한, 인버터 회로(52), 전력 변환부(66)를 제외한 부분은, 모터 제어 장치(50)를 구성하는 마이크로컴퓨터의 소프트웨어에 의해 실현되고 있는 기능이다.In the above configuration, the addition of the permanent magnet motor 1 to the motor control device 50 constitutes the motor control system 70. In addition, the speed / position detection unit 55, the hall sensor 68, and the speed / position correction unit 80 constitute the rotor position detection device 82. In addition, the part except the inverter circuit 52 and the power converter 66 is a function realized by the software of the microcomputer constituting the motor control device 50.

이어서, 모터 제어 시스템(70)을 구비한 드럼식 세탁 건조기(21)의 작용에 대하여 설명한다. 제어 회로부가 착자 제어부(58)를 통하여, 인버터 회로(52)에 의해 스테이터 권선(5)에 통전하면, 전기자 반작용에 의한 외부 자계(스테이터 권선(5)을 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계)가, 로터(3)의 영구 자석(9a, 9b)에 작용한다. 그리고, 보자력이 작은 알니코 자석(9b)의 자화 상태가, 상기 외부 자계에 의해 감자 또는 증자되어, 그 결과, 스테이터 권선(5)에 쇄교하는 자속량(쇄교 자속량)이 증감된다.Next, the operation of the drum type laundry dryer 21 with the motor control system 70 will be described. When the control circuit unit energizes the stator winding 5 by the inverter circuit 52 through the magnetizing controller 58, an external magnetic field (magnetic field generated by the current flowing through the stator winding 5) by the armature reaction, It acts on the permanent magnets 9a, 9b of the rotor 3. Then, the magnetization state of the alnico magnet 9b having a small coercive force is demagnetized or increased by the external magnetic field, and as a result, the amount of magnetic flux (chain bridge magnetic flux) chained to the stator winding 5 is increased or decreased.

세탁 운전에서는, 제어 회로부는, 급수 밸브(30)를 개방하여 수조(25) 내에 급수를 행하고, 계속해서 드럼(27)을 회전시켜 세탁을 행한다. 이 경우, 알니코 자석(9b)의 자화 상태를 증자시킨다. 이에 의해, 스테이터 권선(5)에 작용하는 자속량이 많아지므로(자력이 강해지므로), 모터(1)는 드럼(27)을 고 토크 저 속도로 회전시키는 데에 적합한 특성이 된다.In the washing operation, the control circuit unit opens the water supply valve 30 to supply water in the water tank 25, and then rotates the drum 27 to perform washing. In this case, the magnetization state of the alnico magnet 9b is increased. As a result, the amount of magnetic flux acting on the stator winding 5 increases (as the magnetic force becomes stronger), so that the motor 1 becomes a characteristic suitable for rotating the drum 27 at high torque and low speed.

탈수 운전에서는, 제어 회로부는, 배수 밸브(31)를 개방하여 수조(25) 내의 물을 배출하고, 계속해서 드럼(27)을 고속 회전시켜 세탁물에 포함되는 수분을 탈수한다. 이 경우, 알니코 자석(9b)의 자화 상태를 감자시킨다. 이에 의해, 스테이터 권선(5)에 작용하는 자속량이 적어지므로(자력이 약해지므로), 모터(1)는 드럼(27)을 저 토크 고 속도로 회전시키는 데에 적합한 특성이 된다. 마지막으로, 건조 운전에서는, 제어 회로부는, 송풍 팬(36) 및 히트 펌프(41)를 구동시킴과 함께 드럼(27)을 회전시켜 세탁물의 건조를 행한다. 이 경우, 다음 번의 세탁 운전에 대비하여, 알니코 자석(9b)의 자화 상태를 증자시킨다.In the dehydration operation, the control circuit unit opens the drain valve 31 to discharge the water in the water tank 25, and then rotates the drum 27 at high speed to dehydrate the water contained in the laundry. In this case, the magnetization state of the alnico magnet 9b is demagnetized. As a result, the amount of magnetic flux acting on the stator winding 5 becomes small (since the magnetic force is weakened), so that the motor 1 becomes a characteristic suitable for rotating the drum 27 at low torque and high speed. Finally, in the drying operation, the control circuit unit drives the blower fan 36 and the heat pump 41, and rotates the drum 27 to dry the laundry. In this case, the magnetization state of the alnico magnet 9b is increased in preparation for the next washing operation.

이어서, 본 실시예의 작용에 대하여 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 우선, 로터(3)에 배치되는 영구 자석(9)이, 모두 네오디뮴 자석(9a)인 경우(일반적인 영구 자석 모터의 구성임)를 가정하여, 로터 위치 검출을 행하는 경우의 처리를 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이 로터(3)가 회전하면, 홀 센서(68)는, 그에 따라서 3개의 2치(로우: L, 하이: H) 펄스를 60도 위상차로 출력한다(도 3의 (a), (b) 참조). 또한, 이들은 도 1에 나타내는 위치 신호 Ha, Hb, Hc에 대응한다.Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, the process in the case of performing rotor position detection on the assumption that the permanent magnets 9 arrange | positioned at the rotor 3 are all neodymium magnet 9a (it is a structure of a normal permanent magnet motor) is demonstrated. As shown in FIG. 3, when the rotor 3 rotates, the hall sensor 68 outputs three binary (low: L, high: H) pulses by 60 degree phase difference accordingly (FIG. 3A). ), (b)). In addition, these correspond to the position signals Ha, Hb, and Hc shown in FIG.

속도ㆍ위치 검출부(55)는, 내부에 인코더(55E)를 구비하고 있고, 이들 3개의 펄스의 L, H 패턴에 따라, 예를 들어 도면 중에 나타내는 홀 넘버(3비트)를 인코드하여 출력한다(도 3의 (c) 참조). 예를 들어, 홀 센서(68)의 A/B/C 각 상의 신호 레벨이 L/H/H의 조합인 경우에는 넘버 0을 출력하고, 이후 신호 레벨의 조합이 변화할 때마다 홀 넘버를 1, 3, 7, 6, 4, 0, 1, 3, …으로 순환하여 변화시킨다.The speed / position detection unit 55 has an encoder 55E therein, and encodes and outputs a hole number (3 bits) shown in the figure according to the L and H patterns of these three pulses, for example. (See Figure 3 (c)). For example, when the signal level of each of the A / B / C phases of the Hall sensor 68 is a combination of L / H / H, the number 0 is outputted, and the hole number is 1 when the combination of signal levels changes thereafter. , 3, 7, 6, 4, 0, 1, 3,... Circulate to change.

이들 홀 넘버 및 그 변화에 의해, 현재의 로터 위치와 로터의 회전 방향을 검출할 수 있다. 도 3의 (e)는, 홀 넘버의 변화에 대응하여 스텝 형상으로 변화하는 로터 위치를 나타내고 있다. 홀 넘버가 0인 경우에는 로터 위치, 즉 홀 센서(68)의 검출 각도가 -150도가 되도록 설정되어 있다. 이어서, 속도ㆍ위치 검출부(55)는, 홀 넘버가 변화하는 간격 시간을 카운터 등에 의해 계측하고, 그 시간을 속도로 환산하여 로터 속도 ω_h를 연산한다. 연산한 결과가 홀 센서 검출 모터 속도이며(도 3의 (d) 참조), 홀 넘버가 변화할 때마다 값이 갱신된다. 또한, 도 3의 (d)는, 검출 속도의 차이를 나타내는 의미에서 불연속의 선으로 나타내고 있지만, 모터(1)의 회전 속도가 일정하면, 물론 연속한 직선이 된다.By these hole numbers and their changes, the current rotor position and the rotation direction of the rotor can be detected. Fig. 3E shows the rotor position that changes in step shape in response to the change of the hole number. When the hall number is 0, the rotor position, that is, the detection angle of the hall sensor 68 is set to be -150 degrees. Subsequently, the speed / position detection unit 55 measures the interval time at which the hole number changes by a counter or the like, and converts the time into a speed to calculate the rotor speed ω_h. The result of the calculation is the hall sensor detection motor speed (see FIG. 3 (d)), and the value is updated each time the hole number changes. In addition, although FIG.3 (d) is shown by the discontinuous line in the meaning which shows the difference of detection speed, if the rotation speed of the motor 1 is constant, it becomes a continuous straight line, of course.

그리고, 검출한 모터 속도를 적분함으로써, 속도에 기초하는 홀 센서 검출 각도를 산출한다(도 3의 (e)에 우향 상승의 직선으로 나타냄). 이 검출 각도에 기초하여 모터 전류를 제어한다. 이로 인해, 전류 파형은 도 3의 (f)에 나타낸 바와 같이(U상만) 정현파 형상이 되고, 전류가 급격하게 변화하는 일이 없으므로 모터 구동시의 소음이 감소한다.Then, by integrating the detected motor speed, the Hall sensor detection angle based on the speed is calculated (indicated by a straight line of rising right in Fig. 3E). The motor current is controlled based on this detection angle. As a result, the current waveform has a sinusoidal shape as shown in Fig. 3 (f) (only in the U phase), and since the current does not change rapidly, the noise during motor driving is reduced.

또한, 영구 자석 모터(1)를 구동 제어하는 경우, 모터(1)를 강제 전류(轉流)에 의해 기동하면, 회전수가 예를 들어 30rpm까지는, 속도ㆍ위치 검출부(55)에 의해 검지되는 회전 위치 및 속도를 이용하고, 그 이후는 속도ㆍ위치 추정부(54)에 의해 추정되는 회전 위치 및 속도를 이용하여 위치 센서리스 제어를 행하도록 스위치(56 및 57)가 전환된다.In addition, in the case of driving control of the permanent magnet motor 1, the rotation detected by the speed / position detection part 55 until the rotation speed is 30 rpm, for example, when the motor 1 is started by a forced current. The switches 56 and 57 are switched so as to perform the position sensorless control using the position and the speed, and then using the rotation position and the speed estimated by the speed and position estimating unit 54.

도 2는, 위치 검출 처리를 나타내는 흐름도이다. 이 처리는, 예를 들어 1m초의 주기로 실행된다. 속도ㆍ위치 검출부(55)는, 홀 넘버를 취득하면(스텝 S1), 그 홀 넘버가 전회의 값으로부터 변화하였는지의 여부를 판단하고(스텝 S2), 변화가 없으면("아니오") 홀 넘버가 변화하는 간격을 측정하는 카운터(간격 측정 카운터)를 인크리먼트한다(스텝 S8). 그리고, 상기 카운터의 값으로부터 모터(1)의 회전 속도(각속도 ω)를 연산하고, 속도를 적분함으로써 모터 위치(전기각)를 산출한다(스텝 S9).2 is a flowchart illustrating position detection processing. This process is performed in a cycle of 1 m second, for example. When the speed / position detection unit 55 acquires the hole number (step S1), it determines whether or not the hole number has changed from the previous value (step S2). The counter (interval measurement counter) which measures a space | interval which changes is incremented (step S8). Then, the rotation speed (angular speed?) Of the motor 1 is calculated from the value of the counter, and the motor position (electric angle) is calculated by integrating the speed (step S9).

한편, 스텝 S2에 있어서, 홀 넘버가 전회의 값으로부터 변화한 경우에는("예"), 그 시점에서 요구되고 있는 모터 속도를 전회값으로서 보존한다(스텝 S3). 그리고, 간격 측정 카운터의 값으로부터 새롭게 모터 속도를 산출하면(스텝 S4), 간격 측정 카운터를 제로 클리어한다(스텝 S5). 계속해서, 금회의 홀 넘버와 전회의 홀 넘버로부터, 전기각 60도마다의 모터 위치를 산출하면(스텝 S6), 그 모터 위치로부터 기계각을 산출한다(스텝 S7).On the other hand, when the hole number changes from the previous value in step S2 (YES), the motor speed requested at that time is stored as the previous value (step S3). When the motor speed is newly calculated from the value of the interval measuring counter (step S4), the interval measuring counter is cleared to zero (step S5). Subsequently, when the motor position for every 60 degrees of electric angle is calculated from this hole number and the last hole number (step S6), a mechanical angle is calculated from this motor position (step S7).

본 실시예의 영구 자석 모터(1)의 구성에서는, 전기각 360도가, 기계각에서 (360/24=)15도에 상당하므로, 전기각 60도는 또한 그 1/6인 기계각 2.5도에 대응한다. 따라서, 그 값을 누적하면 기계각을 얻을 수 있다.In the configuration of the permanent magnet motor 1 of this embodiment, since the electrical angle 360 degrees corresponds to (360/24 =) 15 degrees at the machine angle, the electrical angle 60 degrees also corresponds to the mechanical angle 2.5 degrees which is 1/6 thereof. . Therefore, by accumulating the values, a mechanical angle can be obtained.

이어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 자속이 상이한 영구 자석이 혼재한 경우의 로터의 위치 검출 처리에 대하여 설명한다. 여기서, C상의 홀 센서(68C)가 검지한 자속에 기초하는 신호의 펄스 파형이, 도 4의 (b)에 파선으로 둘러싼 부분에 나타낸 바와 같이 어긋난 경우를 상정한다. 단, 이 경우의 어긋남은 도 8에 도시하는 로터(3)의 구성에는 대응하지 않고, 다른 영구 자석보다도 자력이 강한 영구 자석의 존재에 의해 펄스폭이 넓혀지는 방향으로 어긋난 경우를 나타낸다.Next, as shown in FIG. 8, the position detection process of the rotor in case permanent magnets from which magnetic flux differs is mixed is demonstrated. Here, the case where the pulse waveform of the signal based on the magnetic flux detected by the Hall sensor 68C of C phase shifted as shown to the part enclosed by the broken line in FIG.4 (b) is assumed. However, the misalignment in this case does not correspond to the configuration of the rotor 3 shown in FIG. 8, and indicates a case where the misalignment is shifted in the direction in which the pulse width is widened due to the presence of a permanent magnet having a stronger magnetic force than other permanent magnets.

상기의 어긋남이 발생함으로써, 홀 넘버가 3으로부터 7로 변화하는 타이밍이 정상적인 케이스보다도 빨라지기 때문에(도 4의 (c) 참조) 검출 각도에 오차가 발생하고(도 4의 (e) 참조), 홀 센서 속도는, 실제의 속도보다도 높은 값에서 검출된다(도 4의 (d) 참조). 그러면, 영구 자석 모터(1)의 스테이터 권선(5)에 통전되는 전류 파형은, 도 4의 (f)에 파선으로 나타낸 바와 같이 급격하게 변화하고, 소음 등이 발생한다. 따라서, 이러한 오차를 보정하기 위해, 이하와 같이 처리를 행한다.Since the above shift occurs, the timing at which the hole number changes from 3 to 7 becomes faster than the normal case (see FIG. 4C), and an error occurs in the detection angle (see FIG. 4E). The hall sensor speed is detected at a value higher than the actual speed (see FIG. 4D). Then, the current waveform supplied to the stator winding 5 of the permanent magnet motor 1 changes rapidly as indicated by the broken line in Fig. 4F, and noise and the like occur. Therefore, in order to correct this error, a process is performed as follows.

도 1은, 속도 및 위치를 보정하는 처리를 나타내는 흐름도이며, 1m초의 주기로 실행되는 도 2의 처리에 계속해서 실행된다. 우선, 스텝 S2와 마찬가지로, 홀 넘버가 변화하였는지의 여부를 판단하여(스텝 S11), 변화한 경우에만("예") 이후의 처리를 실행한다. 홀 넘버의 변화 상태로부터 모터(1)의 회전 방향이 정회전 방향인지의 여부를 판단하고(스텝 S12), 정회전("예"), 역회전("아니오") 각각의 경우에 대하여, 후술하는 보정 횟수 측정 카운터의 값이, 로터의 구조에 따라서 미리 결정되는 보정해야 할 횟수에 도달하였는지의 여부를 판단한다(스텝 S13, S14).FIG. 1 is a flowchart showing a process for correcting the speed and the position, and is continued to the process of FIG. 2 executed at a cycle of 1 m second. First, similarly to step S2, it is determined whether or not the hole number has changed (step S11), and the subsequent processing is executed only when the change has occurred ("Yes"). From the change state of the hole number, it is determined whether the rotation direction of the motor 1 is the forward rotation direction (step S12), and the respective cases of forward rotation ("yes") and reverse rotation ("no") will be described later. It is determined whether or not the value of the correction count measurement counter to be reached has reached the predetermined number of corrections determined in accordance with the structure of the rotor (steps S13 and S14).

여기에서 「보정해야 할 횟수」란, 예를 들어 로터에 배치되어 있는 영구 자석 중, 자력이 상이한 영구 자석 각각의 배치수에 대하여, 소수측이 되는 자석의 수를 2배한 것이 된다. 본 실시예의 로터(3)에 대하여 말하면, 소수측의 알니코 자석(9b)의 수 「6」을 2배한 「12」가 된다. 즉, 로터(3)가 정회전 방향, 역회전 방향으로 각각 1주하여, 도 8에 도시하는 알니코 자석(9b)의 위치 A 내지 F를 대략 통과한 것에 대응한다. 알니코 자석(9b)의 수를 2배로 하는 것은, 도 15에 나타낸 바와 같이, 홀 센서(68)가 검지하는 자속 파형의 변화에 따라, 출력되는 신호 펄스의 상승측과 하강측의 양쪽에 대하여 어긋남이 발생하기 때문이다. 또한, 도 4에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 신호 펄스의 편측에만 어긋남이 발생한 경우를 나타내고 있다.Here, the "number of times to be corrected" means, for example, that the number of magnets on the minority side is doubled with respect to the number of arrangements of permanent magnets having different magnetic forces among the permanent magnets arranged in the rotor. As for the rotor 3 of the present embodiment, it becomes "12" which doubles the number "6" of the alnico magnet 9b on the minority side. That is, the rotor 3 corresponds to one round in the forward rotation direction and the reverse rotation direction, respectively, approximately passing through the positions A to F of the alnico magnets 9b shown in FIG. 8. To double the number of alnico magnets 9b, as shown in Fig. 15, with respect to both the rising side and the falling side of the output signal pulse as the magnetic flux waveform detected by the hall sensor 68 changes. This is because a misalignment occurs. In addition, in FIG. 4, the case where a deviation generate | occur | produces only on one side of a signal pulse is shown for simplicity of description.

스텝 S13, S14에 있어서, 보정 횟수 측정 카운터의 값이 보정해야 할 횟수에 도달하지 않았으면("아니오") 각각 스텝 S15, S16으로 이행하고, 모터 기계각으로부터, 금회 홀 넘버가 변화한 위치가, 이후의 처리에 있어서 이미 보정을 행한 위치인지의 여부를 판단한다. 이미 보정을 행한 위치이면("예") 후술하는 스텝 S19로 이행하고, 보정을 행한 위치가 아니면("아니오") 도 1의 처리를 종료한다(CONTINUE).In step S13 and S14, if the value of the correction count measurement counter does not reach the number of times to be corrected (NO), the process proceeds to steps S15 and S16, respectively, where the position where the hole number has changed from the motor machine angle is determined. In the subsequent processing, it is determined whether or not the position has already been corrected. If the position has already been corrected (YES), the process proceeds to Step S19 described later, and if the position has not been corrected (NO), the processing of FIG. 1 ends (CONTINUE).

또한, 정회전, 역회전 각각에 대하여 경우를 나누고 있는 것은, 모터의 회전 방향에 따라 오검출이 발생하는 홀 센서가 상이하기 때문이다. 이 현상에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 모터가 정회전한 경우와, 역회전한 경우에서 출력되는 3상의 신호 펄스 파형을 나타낸다. 단, 이 경우, 홀 센서 A, B, C의 배치가 도 9에 도시하는 케이스와 상이하며, C상의 홀 센서가 중앙에 위치하고 있다. 또한, 파형의 변화를 명확히 하기 위해, 전술한 바와 같이 펄스 파형이 부분적으로 반전한 상태를 나타내고 있다.Moreover, the case is divided about forward rotation and reverse rotation, because the hall sensor which a false detection generate | occur | produces differs according to the rotation direction of a motor. This phenomenon will be described with reference to FIG. 6. Fig. 6 shows the three-phase signal pulse waveforms output when the motor rotates forward and when the motor rotates reversely. In this case, however, the arrangement of the Hall sensors A, B, and C is different from the case shown in Fig. 9, and the Hall sensor on the C phase is located at the center. In addition, in order to clarify the change in the waveform, the pulse waveform is partially inverted as described above.

즉, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 로터가 정회전 방향(도면 중 우측 방향)으로 회전하면, 도면 중에서 우측 단부에 배치되어 있는 A상의 신호 펄스에 부분 반전이 발생하고 있지만, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 로터가 역회전 방향(도면 중 좌측 방향)으로 회전하면, 도면 중에서 좌측 단부에 배치되어 있는 B상의 신호 펄스에 부분 반전이 발생하고 있다. 이와 같이, 홀 센서가 복수 배치되어 있는 경우에는, 양단부측에 배치되어 있는 센서가 영향을 크게 받게 된다.That is, as shown in Fig. 6A, when the rotor rotates in the forward rotation direction (the right direction in the figure), partial inversion occurs in the signal pulse of the phase A disposed at the right end in the figure. As shown in (b), when the rotor rotates in the reverse rotation direction (left direction in the figure), partial inversion occurs in the signal pulse of phase B disposed at the left end in the figure. As described above, in the case where a plurality of Hall sensors are arranged, the sensors disposed on both end portions are greatly affected.

다시 도 1을 참조한다. 스텝 S13, S14 중 어느 하나에서, 보정 횟수 측정 카운터의 값이 보정해야 할 횟수에 도달하지 않았으면("예") 스텝 S17로 이행하여, 홀 넘버의 변화가 정회전 방향, 역회전 방향의 각각에 따른 순서로 변화하고 있는지의 여부를 판단한다. 그리고, 상기의 순서대로이면("예") 스텝 S18로 이행하고, 순서대로가 아니면("아니오") 스텝 S19로 이행한다.Reference is again made to FIG. 1. If at any one of steps S13 and S14, the value of the correction count measurement counter does not reach the number of times to be corrected ("Yes"), the flow advances to step S17, where the change in the hole number is in the forward rotation direction and the reverse rotation direction, respectively. It is determined whether or not it is changing in order. If it is in the order described above ("Yes"), the process proceeds to Step S18, and if it is not in the order ("No"), the process proceeds to Step S19.

여기서, 스텝 S17에서 ("아니오")라고 판단되는 경우에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는, C상의 신호 펄스폭이, 보다 크게 넓혀지도록 변화한 경우를 나타낸다. 정상적인 정회전의 케이스에서는, 홀 넘버 「1」의 다음은 「3」이 되지만, C상 신호 펄스의 하강이 전기각 60도를 초과하여 크게 변화한 결과, 넘버 「1」이 계속된 후에, 이상 레벨의 조합이 되어(HLH), 인코더(55E)에 의해 에러 「E」가 인코드된다. 이러한 경우에도 스텝 S19로 이행하여 보정을 행하도록 한다.Here, the case where it is determined as "no" in step S17 is demonstrated with reference to FIG. 5 shows a case where the signal pulse width of the C phase is changed to be wider. In the case of normal forward rotation, after the hole number "1" becomes "3", but after the fall of the C-phase signal pulse greatly changed beyond 60 degrees of electrical angle, after the number "1" continued, The levels are combined (HLH), and the error "E" is encoded by the encoder 55E. In this case as well, the flow advances to step S19 to perform correction.

스텝 S18에서는, 도 4에 나타낸 바와 같은 오검출이 발생하고 있는지의 여부를 판정한다. 즉, 스텝 S4에서 산출한 모터 속도 ω_h를, 스텝 S3에서 기억시킨 전회값 ω_h_d1에 소정의 비율을 곱한 임계값과 비교하고, 산출한 모터 속도가 상기 임계값 이상으로 변화하였는지, 또는 상기 임계값 이하로 변화하였는지를 판단한다. 어느 경우에도 해당하지 않으면("아니오"), 오검출은 발생하지 않았다고 판단되므로 보정은 행하지 않는다. 한편, 어느 하나의 경우에 해당하면("예"), 금회 검출한 ω_h는 실제의 로터 위치ㆍ속도에 의해 검출된 것이 아니라, 자력이 상이한 자석의 영향에 의해 발생한 홀 센서 검출 오차에 의한 것이라고 판단한다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같은 오검출이 발생하였다(이 경우에는 산출 모터 속도≥임계값)고 판단되므로, 스텝 S19로 이행하여 보정을 행한다.In step S18, it is determined whether the false detection as shown in FIG. 4 has occurred. That is, the motor speed ω_h calculated in step S4 is compared with a threshold value obtained by multiplying the previous value ω_h_d1 stored in step S3 by a predetermined ratio, and the calculated motor speed has changed above the threshold value, or below the threshold value. Determine if it has changed to. In either case, if it is not applicable (No), it is determined that no false detection has occurred, and thus no correction is performed. On the other hand, in any case ("Yes"), it is determined that ω_h detected this time is not detected by the actual rotor position and speed but is caused by a Hall sensor detection error caused by the influence of a different magnet. do. That is, since it is determined that false detection as shown in Fig. 4 has occurred (in this case, calculated motor speed ≥ threshold value), the process proceeds to step S19 to correct.

스텝 S19에서는, 스텝 S4에서 산출한 모터 속도 대신에, 스텝 S3에서 기억시킨 전회값을 연산 처리에 사용하고, 금회 채용하는 홀 센서 속도 ω_h를 전회값인 ω_h_d1에 재기입한다. 그 속도를 적분하여 로터 위치를 얻음으로써 보정한다(스텝 S20). 이 ω_h_d1을 사용하여 홀 센서 검출 각도의 보정을 행함으로써, 각도 검출의 오차를 저감할 수 있고, 모터 전류도 급격하게 변화하지 않고 제어할 수 있어, 자력이 상이한 자석의 영향에 의한 오검지에 의한 소음도 발생하지 않는다.In step S19, instead of the motor speed calculated in step S4, the previous value stored in step S3 is used for the calculation process, and the hall sensor speed ω_h employed this time is rewritten into ω_h_d1 as the previous value. The speed is corrected by integrating the speed to obtain the rotor position (step S20). By correcting the Hall sensor detection angle using this ω_h_d1, the error of the angle detection can be reduced, the motor current can be controlled without changing abruptly, and due to a misdetection caused by the influence of a magnet having a different magnetic force No noise is generated.

계속해서, 금회의 홀 넘버와 전회의 홀 넘버(도 4의 케이스에서는 「7」과 「3」)를 기억시킴과 함께, 스텝 S7에서 얻어진 모터 기계각도 기억시킨다(스텝 S21). 그로부터, 스텝 S12와 마찬가지로 모터(1)의 회전 방향을 판정하고(스텝 S22), 정회전("예"), 역회전 ("아니오") 각각의 경우에 대하여, 스텝 S15, S16과 마찬가지의 판단을 행한다(스텝 S23, S24). 그리고, 각각에서 「예」라고 판단되면, 정회전용, 역회전용의 보정 횟수 측정 카운터를 인크리먼트한다(스텝 S25, S26).Subsequently, the current hole number and the previous hole number ("7" and "3" in the case of FIG. 4) are stored, and the motor machine angle obtained in step S7 is also stored (step S21). From there, the rotational direction of the motor 1 is determined in the same manner as in step S12 (step S22), and the same judgment as in steps S15 and S16 in each of the cases of forward rotation ("yes") and reverse rotation ("no"). (Steps S23, S24). And if it is determined as "Yes" in each of them, the correction count measurement counters for forward rotation and reverse rotation only are incremented (steps S25, S26).

따라서, 모터(1)가 정회전 방향과 역회전 방향으로 각각 기계각에서 1회전하면, 각각의 보정 횟수 측정 카운터는 「보정해야 할 횟수」 이상이 되므로, 스텝 S13, S14에서는 ("아니오")라고 판정되어 스텝 S15, S16에서의 판단이 행하여지게 된다. 그리고, 보정이 행하여진 기계각의 홀 넘버이면("예") 스텝 S19로 이행하여 마찬가지로 보정이 행하여진다.Therefore, when the motor 1 rotates once at the machine angle in the forward and reverse directions, respectively, each of the number of correction counters is equal to or more than the number of times to be corrected. Therefore, in steps S13 and S14 (No) It is determined that the determination is made in steps S15 and S16. If the correction is made to the hole number of the machine angle (" Yes "), the process proceeds to step S19 and the correction is similarly performed.

이상에 설명한 일련의 위치 및 속도의 검출 처리와 그들의 보정 처리를, 세탁기가 실제로 운전되는 경우에 적용하는 것을 상정한다. 도 12는, 세탁기의 운전 시퀀스를 나타내고 있다. 최초로, 급수가 개시되기 전에, 예를 들어 드럼(27)을 소정의 가속도로 회전시켜, 그 기간 내에 샘플링되는 q축 전류의 적산값을 평가하는 등으로 하여, 투입된 의류의 중량을 측정하는 중량 센싱(중량 검지 처리)이 행하여진다. 계속해서, 세탁 운전, 탈수 운전과 헹굼 운전이 반복된다(그 후, 유저의 선택에 따라서 건조 운전이 행하여짐).It is assumed that the series of position and speed detection processing described above and their correction processing are applied when the washing machine is actually operated. 12 shows an operation sequence of the washing machine. First, before the water supply is started, for example, by rotating the drum 27 with a predetermined acceleration and evaluating the integrated value of the q-axis current sampled within the period, the weight sensing to measure the weight of the put clothes. (Weight detection processing) is performed. Subsequently, the washing operation, the dehydration operation and the rinsing operation are repeated (the drying operation is then performed according to the user's selection).

그리고, 최초의 중량 센싱 운전이 행하여지는 동안에, 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 도 2에서의 일련의 처리를 행하여, 보정해야 할 위치의 판정이나 기억을 행한다. 또한, 중량 센싱 운전이, 드럼(27)을 일 방향으로만 회전시켜 행하도록 되어 있는 경우에는, 상기 운전이 종료된 후에 역방향으로 1회전만 시키면 된다. 그 후에 행하여지는 세탁 운전 등에서는, 스텝 S13, S14에서 「아니오」라고 판단되므로, 기억된 회전 위치에서는(스텝 S15, S16: "예") 스텝 S19 및 S20에서 얻어지는 보정값을 사용하여 운전한다.And while the first weight sensing operation is performed, the speed / position correction unit 80 performs a series of processes in FIG. 2 to determine or store the position to be corrected. In the case where the weight sensing operation is to be performed by rotating the drum 27 in only one direction, only one rotation may be performed in the reverse direction after the operation is completed. In the washing operation performed after that, it is determined as "no" in step S13, S14, and it drives using the correction value obtained by step S19 and S20 in the stored rotation position (step S15, S16: "Yes").

그러면, 부하가 무겁고 모터 전류가 커지는 세탁 운전시에는 판정 완료된 보정 위치에 있어서 보정이 행하여지므로, 큰 전류가 통전될 때에 전류가 급격하게 변화하여 소음이 발생하는 일이 없고, 안정된 운전이 가능해진다. 또한, 속도 검출과 각도 검출의 오차가 저감되므로, 모터 속도 제어의 추종성이 양호해져, 세탁기로서의 세정 성능도 향상된다.Then, during the washing operation in which the load is heavy and the motor current becomes large, correction is performed at the determined corrected position, so that when the large current is energized, the current suddenly changes and no noise is generated, and stable operation is possible. Moreover, since the error of speed detection and angle detection is reduced, the followability of motor speed control becomes favorable, and the washing | cleaning performance as a washing machine also improves.

이상과 같이 본 실시예에 따르면, 영구 자석 모터(1)가, 로터(3)에, 자력이 상이한 2종류의 자석, 네오디뮴 자석(9a)과 알니코 자석(9b)을 배치하여 구성되는 경우, 속도ㆍ위치 검출부(55)는, 3개의 홀 센서(68)(A, B, C)를 사용하여 영구 자석 모터(1)의 회전 속도를 검출하면, 그 회전 속도에 기초하여 로터(3)의 위치를 검출한다. 그리고, 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 홀 센서(68)에 의해 출력되는 센서 신호의 변화 상태로부터 네오디뮴 자석(9a)과 알니코 자석(9b)의 경계를 검출하였을 때, 속도ㆍ위치 검출부(55)에 의해 검출되는 회전 속도 또는 로터 위치를 보정하도록 하였다.According to the present embodiment as described above, when the permanent magnet motor 1 is configured by disposing two kinds of magnets having different magnetic forces, the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b in the rotor 3, When the speed and position detection unit 55 detects the rotational speed of the permanent magnet motor 1 using three Hall sensors 68 (A, B, and C), the speed of the rotor 3 is determined based on the rotational speed. Detect location. Then, the speed / position correcting unit 80 detects the boundary between the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b from the state of change of the sensor signal output by the hall sensor 68. The rotational speed or rotor position detected by 55 was corrected.

따라서, 네오디뮴 자석(9a)과 알니코 자석(9b)의 자력차에 의해, 홀 센서(68)에 의해 출력되는 센서 신호에 어긋남이 발생한 경우에도, 보정에 의해 정확한 로터 위치를 얻을 수 있다. 그리고, 그 로터 위치에 기초하여, 인버터 회로(52)를 통하여 영구 자석 모터(1)를 구동 제어하는 경우에, 통전 전류의 급변에 의한 소음의 발생을 피함과 함께 영구 자석 모터(1)가 탈조하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, even when deviation occurs in the sensor signal output by the hall sensor 68 due to the magnetic force difference between the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b, the correct rotor position can be obtained by correction. In the case where the permanent magnet motor 1 is driven to be controlled by the inverter circuit 52 based on the rotor position, the permanent magnet motor 1 is disassembled while avoiding generation of noise due to sudden changes in the energizing current. Can be prevented.

또한, 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 영구 자석 모터(1)의 회전 중에 검출한 상기 경계의 위치를 기억하고, 이후에는 기억한 경계를 넘는 경우에 보정을 행하므로, 보정 처리를 보다 간단하게 행할 수 있다. 그리고, 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 영구 자석 모터(1)의 회전 중에, 상기 경계를 넘는 경우에, 홀 센서(68)에 의해 출력되는 센서 신호의 펄스 간격이 변화하는 시간을 카운터에 의해 감시하고, 그 변화 시간이 허용 범위를 초과하면 보정을 행하므로, 센서 신호의 출력 상태가 변화한 것을 확실하게 검출할 수 있다.In addition, the speed / position correction unit 80 stores the position of the boundary detected during the rotation of the permanent magnet motor 1, and then corrects it when it exceeds the stored boundary, thereby simplifying the correction process. I can do it. The speed / position correcting unit 80 counts the time when the pulse interval of the sensor signal output by the hall sensor 68 changes when the permanent magnet motor 1 is rotated and the boundary is exceeded. And the correction is performed when the change time exceeds the allowable range, it is possible to reliably detect that the output state of the sensor signal changes.

또한, 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 영구 자석 모터(1)의 회전 방향에 따라, 보정 대상으로 하는 홀 센서(68)를 바꾸도록 하였다. 즉, 3개의 홀 센서(68)(A, B, C)가 배치되어 있는 경우, 양단부에 위치하는 홀 센서(68)(A, C)가 자기 변화의 영향을 받기 쉽고, 그것이 로터(3)의 회전 방향에 따라서 상이하므로, 보정을 적절하게 행할 수 있다.In addition, the speed / position correction unit 80 changes the Hall sensor 68 to be corrected in accordance with the rotation direction of the permanent magnet motor 1. That is, when three Hall sensors 68 (A, B, C) are arranged, the Hall sensors 68 (A, C) located at both ends are susceptible to the influence of magnetic change, which is the rotor 3. Since it varies depending on the rotation direction of, the correction can be appropriately performed.

추가하여, 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 3개의 홀 센서(68)로부터 출력되는 각 센서 신호의 레벨 변화의 조합이, 이상 패턴의 조합이 된 경우에도 보정을 행하므로, 상이한 종류의 자석의 자력차가 크고, 센서 신호 펄스의 어긋남 폭이 커진 경우에도 보정을 행할 수 있다.In addition, the speed / position correction unit 80 corrects the combination of the level changes of the respective sensor signals output from the three Hall sensors 68 even when the combination of the abnormal patterns is used. Correction can be performed even when the magnetic force difference of the is large and the shift width of the sensor signal pulse is large.

또한, 로터(3)에 배치되는 알니코 자석(9b)은, 착자량을 변경 가능할 정도로 저 보자력인 영구 자석이며, 착자 제어부(58)는, 속도ㆍ위치 검출부(55)에 의해 검출된 로터 위치에 따라서, 알니코 자석(9b)의 적어도 일부를 착자하므로, 알니코 자석(9b)의 착자 상태를 변화시킴으로써, 영구 자석 모터(1)의 특성을, 고 토크 출력ㆍ저속 회전에 적용시키거나, 저 토크 출력ㆍ고속 회전에 적용시키도록 변화시킬 수 있다.Moreover, the alnico magnet 9b arrange | positioned at the rotor 3 is a permanent magnet of low coercive force so that magnetization amount can be changed, and the magnetization control part 58 is the rotor position detected by the speed / position detection part 55. In accordance with this, since at least a part of the alnico magnet 9b is magnetized, by changing the magnetization state of the alnico magnet 9b, the characteristics of the permanent magnet motor 1 are applied to high torque output and low speed rotation, It can be changed to apply to low torque output and high speed rotation.

또한, 세탁 건조기(21)는, 모터 제어 시스템(70)을 구비하고, 영구 자석 모터(1)가 발생시키는 회전 구동력에 의해 드럼(27)을 회전시켜 세탁 운전을 행하므로, 운전 제어를 안정시킬 수 있다. 그리고, 영구 자석 모터(1)의 특성을 상기와 같이 변화시킴으로써, 세탁 운전에 적합한 특성, 탈수 운전에 적합한 특성에 적응시켜 높은 효율로 운전을 행하여, 소비 전력을 저감할 수 있다.In addition, the laundry dryer 21 includes a motor control system 70 and performs washing operation by rotating the drum 27 by the rotational driving force generated by the permanent magnet motor 1, so that the driving control can be stabilized. Can be. And by changing the characteristic of the permanent magnet motor 1 as mentioned above, it can adapt to the characteristic suitable for washing | cleaning operation, and the characteristic suitable for dehydration operation, and it can operate with high efficiency, and can reduce power consumption.

또한, 세탁 건조기(21)가, 운전 개시시에 세탁물의 중량을 검지하기 위한 중량 센싱 동작을 행하는 경우, 모터 제어 장치(50)의 속도ㆍ위치 보정부(80)는, 중량 센싱 동작이 행하여지고 있는 동안, 또는 드럼(27) 내에 급수가 개시되기 전에 상기 경계를 검출하여, 그 경계 위치를 기억한다. 따라서, 드럼(27)에 급수가 개시되어 부하가 무거워지는 세탁 운전이 개시되기 전에 경계 검지 처리가 종료되므로, 세탁 운전의 실행시에는 검지된 위치에서 보정을 행할 수 있다. 따라서, 비교적 큰 전류가 통전되는 운전 기간에서는, 위치 검출 오차에 기초하는 전류값의 급변이나 소음의 발생을 피할 수 있어, 운전을 안정되게 행할 수 있다.In addition, when the laundry dryer 21 performs a weight sensing operation for detecting the weight of the laundry at the start of operation, the speed and position correction unit 80 of the motor control device 50 performs the weight sensing operation. The boundary is detected while the water supply is started in the drum 27 and the boundary position is stored. Therefore, since the boundary detection process is terminated before the washing operation which starts to feed water to the drum 27 and the load becomes heavy, correction can be performed at the detected position at the time of execution of the washing operation. Therefore, in the driving period in which a relatively large current is energized, the sudden change of the current value and the generation of noise based on the position detection error can be avoided, and the operation can be performed stably.

본 발명은 상기하거나 또는 도면에 기재한 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 이하와 같은 변형 또는 확장이 가능하다.The present invention is not limited only to the embodiments described above or described in the drawings, and the following modifications or extensions are possible.

예를 들어, 동일한 영구 자석이라도, 그 제조 과정에 있어서 특성(자력)이 상이한 것이 형성되는 경우가 있다. 이러한 제조상의 편차가 발생한 경우에도, 본 발명의 보정을 행함으로써 위치 검출을 정확하게 행하는 것이 가능해진다.For example, even if it is the same permanent magnet, what differs in a characteristic (magnetic force) may be formed in the manufacturing process. Even when such manufacturing deviation occurs, the position detection can be performed accurately by correcting the present invention.

네오디뮴 자석(9a), 알니코 자석(9b)의 배치 개수비는, 개별적인 설계에 따라서 적절히 변경하면 된다.What is necessary is just to change the arrangement | positioning ratio of the neodymium magnet 9a and the alnico magnet 9b suitably according to an individual design.

저 보자력의 영구 자석은, 알니코 자석에 한정되지 않고, 그 외 예를 들어 사마륨ㆍ코발트 자석을 사용하여도 된다. 또한, 고 보자력의 영구 자석도 네오디뮴 자석에 한정되는 것이 아니다.The low coercive permanent magnet is not limited to an alnico magnet, but may also use a samarium cobalt magnet, for example. In addition, a high coercive permanent magnet is not limited to neodymium magnets.

자력이 상이한 영구 자석은, 3종류 이상이어도 된다.Three or more types of permanent magnets with different magnetic forces may be used.

속도ㆍ위치 추정부(54), 착자 제어부(58)는 필요에 따라 설치하면 된다.The speed / position estimating unit 54 and the magnetizing control unit 58 may be provided as necessary.

보정에 대해서는, 회전 속도를 보정하지 않고, 로터 위치만을 보정하여도 된다.Regarding the correction, only the rotor position may be corrected without correcting the rotational speed.

홀 센서(68)의 배치수는 2개이어도 되고, 4개 이상이어도 된다.The number of arrangement | positioning of the hall sensor 68 may be two, and four or more may be sufficient as it.

자기 검출 센서는, 홀 센서에 한정되지 않고, 자기를 검출한 결과에 따라서 신호를 출력하는 센서이면 된다.The magnetic detection sensor is not limited to the hall sensor, but may be a sensor that outputs a signal in accordance with a result of detecting magnetism.

세탁기에 한정되지 않고, 로터측의 자석의 일부에 자력이 상이한 것이 배치되는 영구 자석 모터를 검출 대상, 혹은 제어 대상으로 하는 것이면 적용이 가능하다. The present invention is not limited to a washing machine, and can be applied as long as a permanent magnet motor having a different magnetic force is arranged in a part of the magnet on the rotor side as a detection target or a control target.

1: 영구 자석 모터
3: 로터
9a: 네오디뮴 자석
9b: 알니코 자석(저 보자력 영구 자석)
21: 드럼식 세탁 건조기
50: 모터 제어 장치
52: 인버터 회로
55: 속도ㆍ위치 검출부(속도ㆍ위치 검출 수단)
58: 착자 제어부(착자 제어 수단)
68: 홀 센서(자기 검출 센서)
80: 속도ㆍ위치 보정부(보정 수단)
82: 로터 위치 검출 장치1: permanent magnet motor
3: rotor
9a: neodymium magnet
9b: Alnico magnet (low coercive permanent magnet)
21: Drum Laundry Dryer
50: motor control unit
52: inverter circuit
55: speed / position detection unit (speed / position detection means)
58: magnetization control unit (magnet control unit)
68: Hall sensor (magnetic detection sensor)
80: speed and position correction unit (correction means)
82: rotor position detection device

Claims

By detecting a permanent magnet motor having a permanent magnet having a different magnetic force in a part of the plurality of permanent magnets arranged in the rotor,
Speed / position detecting means for detecting the rotational speed of the permanent magnet motor using a plurality of magnetic detection sensors and detecting the position of the rotor based on the rotational speed;
The rotational speed or the rotor detected by the speed / position detecting means when detecting the boundary of the permanent magnets having different magnetic forces among the plurality of permanent magnets from the change state of the sensor signal output by the magnetic detection sensor. And correction means for correcting the position of
And the correction means stores the position of the boundary detected during the rotation of the permanent magnet motor, and subsequently corrects when the boundary is exceeded.

delete

The correction means according to claim 1, wherein the correction means monitors a time when the pulse interval of the sensor signal output by the magnetic detection sensor changes when the boundary is exceeded, and corrects when the change time exceeds the allowable range. The rotor position detection apparatus characterized by the above-mentioned.

The rotor position detection device according to claim 1, wherein the correction means changes the magnetic detection sensor to be corrected in accordance with the rotational direction of the permanent magnet motor.

The rotor position detection device according to claim 1, wherein the correction means corrects even when a combination of level changes of each sensor signal output from the plurality of magnetic detection sensors is a combination of an abnormal pattern.

The said correction means correct | amends the said rotational speed or the said rotor position, respectively, based on the said rotational speed detected by the said speed and position detection means, or the previous value of the position of the said rotor. Rotor position detection device.