(57)【要約】【課題】安価な構成で、グランド間の短絡を問題にすることなくスイッチング素子の駆動電源を生成できる洗濯機用インバータ装置を提供する。【解決手段】実施形態の洗濯機用インバータ装置は、洗濯運転を行うための駆動力を発生させるモータを駆動対象とするインバータ回路と、交流電源側に挿入されるインダクタと、前記インダクタを介して入力される交流電源を整流する整流ブリッジ回路と、この整流ブリッジ回路の出力端子間に接続されるスイッチング素子と、前記出力端子間に接続され、前記スイッチング素子を駆動するための電源を前記出力端子間の電圧を分圧して生成する駆動電源回路とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯運転を行うための駆動力を発生させるモータを駆動対象とするインバータ回路と、
交流電源側に挿入されるインダクタと、
前記インダクタを介して入力される交流電源を整流する整流ブリッジ回路と、
この整流ブリッジ回路の出力端子間に接続されるスイッチング素子と、
前記出力端子間に接続され、前記スイッチング素子を駆動するための電源を、前記出力端子間の電圧を分圧して生成する駆動電源回路とを備える洗濯機用インバータ装置。
【請求項２】
前記駆動電源回路は、抵抗素子及びツェナーダイオードの直列回路と、
前記ツェナーダイオードに並列に接続されるコンデンサとを備える請求項１記載の洗濯機用インバータ装置。
【請求項３】
前記駆動電源回路は、前記抵抗素子と前記ツェナーダイオードとの間に接続される、放電防止用のダイオードを備える請求項２記載の洗濯機用インバータ装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、電圧駆動型の半導体素子である請求項１から３の何れか一項に記載の洗濯機用インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、洗濯運転を行うための駆動力を発生させるモータを駆動対象とするインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インバータ回路を介して駆動される洗濯機用モータの回転トルクを向上させるため、インバータ回路に供給される駆動用電源を昇圧させることが行われている。例えば、インダクタを介して入力される交流電源をブリッジ回路により整流し、スイッチング素子によりブリッジ回路の出力端子間を短絡することで昇圧を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スイッチング素子を駆動するための低圧の電源は、別途電源回路を用いて生成する必要がある。上記の整流回路を含んで倍電圧回路が構成されていると、交流電源電圧が１００Ｖの場合、倍電圧回路が出力する電圧の最大値は２８０Ｖ程度になる。この場合、スイッチング素子側のグランドレベルとインバータ回路側のグランドレベルとが異なるため、両者のグランドを分離する必要がある。そして、図５に示すように、整流ブリッジ回路の出力電圧に、例えば発振周波数が数１０ｋＨｚ程度の発振回路及び絶縁トランスを介して整流及び平滑化を行い、低圧の駆動電源を生成している。しかしながら、発振回路や絶縁トランスは高価な部品であるため、上記の構成は洗濯機のコストを上昇させる要因となっていた。
【０００５】
そこで、安価な構成で、グランド間の短絡を問題にすることなくスイッチング素子の駆動電源を生成できる洗濯機用インバータ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の洗濯機用インバータ装置は、洗濯運転を行うための駆動力を発生させるモータを駆動対象とするインバータ回路と、
交流電源側に挿入されるインダクタと、
前記インダクタを介して入力される交流電源を整流する整流ブリッジ回路と、
この整流ブリッジ回路の出力端子間に接続されるスイッチング素子と、
前記出力端子間に接続され、前記スイッチング素子を駆動するための電源を、前記出力端子間の電圧を分圧して生成する駆動電源回路とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態であり、洗濯機に搭載され、昇圧回路を備えるインバータ装置の構成を示す図
【図２】駆動電源回路の構成を示す図
【図３】昇圧回路の昇圧動作を示す電圧，電流及び信号波形図
【図４】第２実施形態であり、駆動電源回路の構成を示す図
【図５】従来の駆動電源回路の構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は、洗濯機に搭載され、昇圧回路を備えるインバータ装置１の構成を示す。１００Ｖの商用交流電源には、一端側にインダクタ２を介して、４つのダイオードをブリッジ接続してなる整流ブリッジ回路３が接続される。整流ブリッジ回路３の出力端子間には、平滑コンデンサ４ａ及び４ｂの直列回路並びにインバータ回路５が接続されている。平滑コンデンサ４ａ及び４ｂの共通接続点は、商用交流電源の他端側に接続されている。これらにより、倍電圧整流回路が構成されており、最大で２８０Ｖ程度のリップルを含む平滑された直流電圧が発生する。
【０００９】
インバータ回路５は、スイッチング素子である例えば６個のＩＧＢＴ６を３相ブリッジ接続して構成されている。ＩＧＢＴ６のコレクタ，エミッタ間には、フリーホイールダイオード７が接続されている。インバータ回路５の各相出力端子は、モータ８のスター結線されている各相固定子巻線９Ｕ，９Ｖ，９Ｗの一端にそれぞれ接続されている。モータ８は、例えばＤＣブラシレスモータであり、洗い運転や脱水運転を行うため、例えば洗濯機のドラムを回転駆動する。
【００１０】
インバータ回路５の負側と制御回路グランドとの間には、抵抗素子１０が接続されている。抵抗素子１０の両端は、マイクロコンピュータで構成される制御回路１１の入力端子にそれぞれ接続されている。抵抗素子１０は、インバータ回路５を介してモータ６に通電される相電流を検出するもので、本実施形態では、１シャント電流検出方式を採用している。制御回路１１は、抵抗素子１０の端子電圧を所定のタイミングでＡ／Ｄ変換して読み込むことで、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相電流を検出する。そして、制御回路１１は、検出した電流に基づいてＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路５を構成する各ＩＧＢＴ６にゲート信号として出力する。制御回路１１の動作電源電圧は、例えば５Ｖである。
【００１１】
また、整流ブリッジ回路３には、もう１つの整流ブリッジ回路１２が並列に接続されている。整流ブリッジ回路１２の出力端子間には、電圧駆動型の半導体素子であるＩＧＢＴ１３が接続されている。ＩＧＢＴ１３のコレクタ，エミッタ間には、フリーホイールダイオード１４が接続されている。ＩＧＢＴ１３のエミッタは、ドライバグランドに接続されている。インダクタ２，整流ブリッジ回路１２及びＩＧＢＴ１３により、昇圧回路１６が構成されている。制御回路１１は、ドライバであるフォトカプラ１５を介してＩＧＢＴ１３にゲート信号を出力する。フォトカプラ１５には、電圧が例えば１５Ｖの電源が、ＩＧＢＴ１３の駆動用電源として供給される。
【００１２】
図２は、上記の駆動用電源を生成する駆動電源回路２１の構成を示している。駆動電源回路２１は、整流ブリッジ回路１２の出力端子間に接続されている。前記出力端子間の脈流電圧の最大値は１４０Ｖ程度である。駆動電源回路２１は、抵抗素子２２及びツェナーダイオード２３の直列回路と、ツェナーダイオード２３に並列に接続される電解コンデンサ２４とを備える。抵抗素子２２は、例えば抵抗値２０ｋΩ，ワット数３Ｗであり、ツェナーダイオード２３のツェナー電圧は１５Ｖである。これにより、ドライバグランドを基準とする１５Ｖの駆動用電源が生成される。
【００１３】
図３は、制御回路１１がＩＧＢＴ１３をスイッチング制御することで昇圧回路１６により昇圧動作を行う際の電圧，電流及び信号波形であり、特許文献１の図９相当図である。ＩＧＢＴ１３のオンオフを、商用交流電源周期内で複数回繰り返すことで短絡電流を発生させて、図中ではリアクタであるインダクタ２に流す電流により昇圧動作を行う。本実施形態の駆動電源回路２１では、整流ブリッジ回路１２とＩＧＢＴ１３及びフォトカプラとが共通のドライバグランドを電位基準としているので、グランド間短絡が問題とはならない。
【００１４】
以上のように本実施形態によれば、洗濯運転を行うための駆動力を発生させるモータ８を駆動対象とするインバータ回路５，電源側に挿入されるインダクタ２，インダクタ２を介して入力される交流電源を整流する整流ブリッジ回路１２，整流ブリッジ回路１２の出力端子間に接続されるＩＧＢＴ１３，前記出力端子間に接続され、ＩＧＢＴ１３をフォトカプラ１４を介して駆動するための電源を、前記出力端子間の電圧を分圧して生成する駆動電源回路２１を備える。このように構成すれば、ＩＧＢＴ１３の駆動用電源を安価な構成で生成できる。
【００１５】
具体的には、駆動電源回路２１を、抵抗素子２２及びツェナーダイオード２３との直列回路と、ツェナーダイオード２３に並列に接続される電解コンデンサ２４とで構成したので、ＩＧＢＴ１３の駆動用電源を精度良く安定して生成できる。また、昇圧回路１６に電圧駆動型のＩＧＢＴ１３を用いることにより、駆動電流が少なくなるのでコンデンサ２４の容量を低減できる。
【００１６】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図４に示すように、第２実施形態の駆動電源回路３１は、第１実施形態の構成において、抵抗素子２２とツェナーダイオード２３との間に、ダイオード３２を順方向に接続したものである。ダイオード３２は、コンデンサ２４の放電防止用である。これにより、駆動用電源の電圧をより安定化させることができる。
【００１７】
（その他の実施形態）
駆動用電源回路は、整流ブリッジ回路の出力端子間の電圧を分圧する構成であれば良い。
スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限ることなく、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ等でも良い。
電流検出は１シャント方式に限らず、３シャント方式や電流センサを用いても良い。
電源電圧や抵抗値等の具体数値については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
洗濯機は縦型でも良いし、モータはパルセータを駆動対象とするものでも良い。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００１９】
図面中、１はインバータ装置、２はインダクタ、３は整流ブリッジ回路、５はインバータ回路、８はモータ、１３はＩＧＢＴ、１５はフォトカプラ、１６は昇圧回路、２１は駆動電源回路、２２は抵抗素子、２３はツェナーダイオード、２４は電解コンデンサ、３１は駆動電源回路、３２はダイオードを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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