KR20110030322A - 로터 위치 검출 장치 - Google Patents

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.

Description

로터 위치 검출 장치{ROTOR POSITION DETECTING DEVICE}

본 발명은 복수개 중의 일부에 자력이 상이한 영구 자석을 로터에 배치한 영구 자석 모터의 로터 위치를 검출하는 장치에 관한 것이다.

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.

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.

일본 특허 공개 제2009-118663호 공보

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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,

복수의 자기 검출 센서를 사용하여 상기 영구 자석 모터의 회전 속도를 검출하고, 그 회전 속도에 기초하여 상기 로터의 위치를 검출하는 속도ㆍ위치 검출 수단과,

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 로터 위치를 보정하는 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하다.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

또한, 각속도 ω_est를 적분기(67)에서 적분하고, 그 적분 결과가 회전 위치 추정값 θ_est로서 출력된다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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).

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.

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.

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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명은 상기하거나 또는 도면에 기재한 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 이하와 같은 변형 또는 확장이 가능하다.

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.

네오디뮴 자석(9a), 알니코 자석(9b)의 배치 개수비는, 개별적인 설계에 따라서 적절히 변경하면 된다.

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.

자력이 상이한 영구 자석은, 3종류 이상이어도 된다.

속도ㆍ위치 추정부(54), 착자 제어부(58)는 필요에 따라 설치하면 된다.

보정에 대해서는, 회전 속도를 보정하지 않고, 로터 위치만을 보정하여도 된다.

홀 센서(68)의 배치수는 2개이어도 되고, 4개 이상이어도 된다.

자기 검출 센서는, 홀 센서에 한정되지 않고, 자기를 검출한 결과에 따라서 신호를 출력하는 센서이면 된다.

세탁기에 한정되지 않고, 로터측의 자석의 일부에 자력이 상이한 것이 배치되는 영구 자석 모터를 검출 대상, 혹은 제어 대상으로 하는 것이면 적용이 가능하다.

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 장치

Claims (6)

1. 로터에 배치되는 복수의 영구 자석의 일부에, 자력이 상이한 영구 자석을 구비하는 영구 자석 모터를 검출 대상으로 하는 것으로,
   복수의 자기 검출 센서를 사용하여 상기 영구 자석 모터의 회전 속도를 검출하고, 그 회전 속도에 기초하여 상기 로터의 위치를 검출하는 속도ㆍ위치 검출 수단과,
   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 로터 위치를 보정하는 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 로터 위치 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보정 수단은, 상기 영구 자석 모터의 회전 중에 검출한 상기 경계의 위치를 기억하고, 이후에는 기억한 경계를 넘는 경우에 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 검출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정 수단은, 상기 경계를 넘는 경우에, 상기 자기 검출 센서에 의해 출력되는 센서 신호의 펄스 간격이 변화하는 시간을 감시하고, 그 변화 시간이 허용 범위를 초과하면 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 검출 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정 수단은, 상기 영구 자석 모터의 회전 방향에 따라, 보정 대상으로 하는 자기 검출 센서를 바꾸는 것을 특징으로 하는 로터 위치 검출 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정 수단은, 상기 복수의 자기 검출 센서로부터 출력되는 각 센서 신호의 레벨 변화의 조합이, 이상 패턴의 조합이 된 경우에도 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 검출 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정 수단은, 상기 속도ㆍ위치 검출 수단에 의해 검출되는 상기 회전 속도 또는 상기 로터 위치의 전회값에 기초하여, 각각 상기 회전 속도 또는 상기 로터 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 검출 장치.
   

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