(57)【要約】【課題】モータの運転中に、ロータに配置されている永久磁石が意図せずに増磁又は減磁することを抑制できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】着磁変化抑制部６９は、トルク電流Ｉｑのレベルが所定の閾値を超えると、励磁電流Ｉｄを同時に流すように着磁電流指令Ｉd＿com3を出力するので、モータ１のロータ３に配置されている永久磁石９ｂが減磁することを防止して、モータ１の運転効率を向上させる。この場合、着磁変化抑制部６９は、着磁電流指令Ｉd＿com3を、Ｉd＿com3＝（Ｉｑ−ａ）×ｂ（但し、Ｉｑ＞ａの場合）により決定し、トルク電流Ｉｑのレベルが増加するのに応じて重畳する励磁電流Ｉｄのレベルを増加させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転位置を検出する位置検出手段と、
前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁又は減磁させる着磁手段と、
この着磁手段により前記永久磁石が着磁された状態で前記モータの巻線にｑ軸電流（トルク電流）を供給する場合に、ｄ軸電流（励磁電流）を重畳する期間を設けることで前記永久磁石の着磁状態の変化を抑制する着磁変化抑制手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記着磁変化抑制手段は、前記ｑ軸電流に重畳するｄ軸電流を、前記ｑ軸電流の値に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記着磁変化抑制手段は、前記ｑ軸電流が所定の閾値を超える期間に、前記ｄ軸電流を重畳することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記着磁変化抑制手段は、前記ｑ軸電流Ｉｑに重畳するｄ軸電流Ｉｄを、次式（但しａ，ｂは正の実数とする）
Ｉｄ＝０                        ［Ｉｑ≦ａの場合］
Ｉｄ＝（Ｉｑ−ａ）×ｂ    ［Ｉｑ＞ａの場合］
により決定することを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記永久磁石モータと、
請求項１乃至４の何れかに記載のモータ制御装置とを備え、前記モータが発生する回転駆動力により、洗濯物を収容するドラムを回転させて洗濯運転を行うことを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項６】
着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御し、
前記モータの回転位置を検出し、前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁させ、
前記永久磁石を着磁した状態で前記モータの巻線にｑ軸電流（トルク電流）を供給する場合に、ｄ軸電流（励磁電流）を重畳する期間を設けることで前記永久磁石の着磁状態の変化を抑制することを特徴とする永久磁石モータの着磁制御方法。
【請求項７】
前記ｑ軸電流に重畳するｄ軸電流を、前記ｑ軸電流の値に基づいて決定することを特徴とする請求項６記載の永久磁石モータの着磁制御方法。
【請求項８】
前記ｑ軸電流が所定の閾値を超える期間に、前記ｄ軸電流を重畳することを特徴とする請求項６又は７記載の永久磁石モータの着磁制御方法。
【請求項９】
前記ｑ軸電流Ｉｑに重畳するｄ軸電流Ｉｄを、次式（但しａ，ｂは正の実数とする）
Ｉｄ＝０                        ［Ｉｑ≦ａの場合］
Ｉｄ＝（Ｉｑ−ａ）×ｂ    ［Ｉｑ＞ａの場合］
により決定することを特徴とする請求項８記載の永久磁石モータの着磁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、モータに流れる電流を検出してベクトル制御するモータ制御装置，及びそのモータ制御装置を備え、永久磁石モータによりドラムを回転させて洗濯運転を行うドラム式洗濯機，並びに永久磁石モータの着磁制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洗濯機においては、モータをベクトル制御してダイレクトドライブ方式でドラム等を回転駆動することで回転精度を向上させて、洗濯性能の向上を図ると共に、運転中の振動及び騒音低減などの効果を得る構成が採用されている。そして、斯様な構成では、脱水運転のようにドラムを高速に回転させる場合、モータのトルク出力に寄与しないｄ軸電流を通電することで、固定子巻線に発生する誘起電圧を減少させる弱め界磁制御を行っている。しかしながら、弱め界磁制御では、ｄ軸電流を通電することで銅損が増加するため、駆動効率の低下が避けられない。
【０００３】
これに対して、出願人は、特願２００８−２６６３８６号において、４８極／３６スロット構成のモータのロータ側に保持力が弱い永久磁石を配置し、固定子巻線に大きな電流を一瞬通電することで永久磁石を減磁し、永久磁石の磁束を減少させてモータに発生する誘起電圧を減少させることで、弱め界磁制御を行うことなく高速運転を可能とする技術を提案した。尚、上記のような構造を有する永久磁石モータの一例は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記出願のように永久磁石の着磁量を変更しようとすると、モータの構造によっては、トルクを発生させるためにｑ軸電流を通電しても永久磁石が増減磁する場合があることが判った。図１０は実測結果を示すもので、洗濯機で洗い運転を行うために永久磁石を増磁し、その増磁レベルが初期状態で１００％であったとする。この状態から運転を開始すると、モータの起動時にはｑ軸電流が最大で例えば６Ａ〜７Ａ程度流れるが、この最大電流によって永久磁石の着磁状態は９１．８％まで低下する。洗い運転において、モータを定速で回転させる場合のｑ軸電流は例えば３Ａ〜４Ａ程度であるが、永久磁石の着磁状態が上記のように低下したまま継続されるので、運転効率が低下してしまう。
【０００６】
洗濯機の洗い運転時には高トルク出力が要求されるため、発生する誘起電圧が大きい方が望ましいが、ｑ軸電流を通電することで永久磁石が減磁すると、ｑ軸電流をより多く通電しなければ所望のトルク出力が得られなくなり、結果として消費電流が増加することになってしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの運転中に永久磁石が意図せずに増磁又は減磁することを抑制できるモータ制御装置，及びその装置を備えたドラム式洗濯機，並びに永久磁石モータの着磁制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載のモータ制御装置は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御するものにおいて、
前記モータの回転位置を検出する位置検出手段と、
前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁又は減磁させる着磁手段と、
この着磁手段により前記永久磁石が着磁された状態で前記モータの巻線にｑ軸電流（トルク電流）を供給する場合に、ｄ軸電流（励磁電流）を重畳する期間を設けることで前記永久磁石の着磁状態の変化を抑制する着磁変化抑制手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５記載のドラム式洗濯機は、前記永久磁石モータと、請求項１乃至４の何れかに記載のモータ制御装置とを備え、前記モータが発生する回転駆動力により、洗濯物を収容するドラムを回転させて洗濯運転を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６記載の永久磁石モータの着磁制御方法は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御し、
前記モータの回転位置を検出し、前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁させ、
前記永久磁石を増磁した状態で前記モータの巻線にｑ軸電流（トルク電流）を供給する場合に、ｄ軸電流（励磁電流）を重畳する期間を設けることで前記増磁レベルの低下を抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ制御装置又は永久磁石モータの着磁制御方法によれば、ロータに配置される永久磁石について着磁状態の変化を抑制できるので、永久磁石モータを高い効率で駆動することができる。
本発明のドラム式洗濯機によれば、本発明のモータ制御装置を備え、永久磁石モータが発生する回転駆動力によりドラムを回転させて洗濯運転を高い効率で行い、消費電力を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例であり、モータ制御装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】（ａ）は永久磁石モータのロータの構成を示す平面図、（ｂ）は同一部を示す斜視図
【図３】ドラム式洗濯乾燥機の内部構成を概略的に示す縦断側面図
【図４】ヒートポンプの構成を示す図
【図５】洗濯運転時に、ドラムに収容された衣類の位置が変化する状態を模式的に示す図
【図６】（ａ）洗い運転時の回転数及びトルク，（ｂ）トルク電流Ｉｑ，（ｃ）モータの磁束量を示す図
【図７】トルク電流Ｉｑの値に応じて通電する励磁電流Ｉｄを示す図
【図８】図１０に示す減磁状態の改善結果を示す図
【図９】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図１０】従来技術の課題を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図８を参照して説明する。図２（ａ）は、永久磁石モータ１（アウタロータ型ブラシレスモータ）のロータの構成を示す平面図、図２（ｂ）は一部の斜視図である。尚、この永久磁石モータ１は、特許文献１に開示されているものと同様の特徴を有するモータを、アウタロータ型として構成したものである。
【００１３】
永久磁石モータ１は、ステータ２と、これの外周に設けたロータ３とから構成されている。ステータ２は、ステータコア４とステータ巻線５とから構成されている。ステータコア４は、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、環状のヨーク部４ａと、当該ヨーク部４ａの外周部から放射状に突出する多数のティース部４ｂとを有している。ステータコア４の表面は、ロータ３の内周面との間に空隙を形成する外周面（各ティース部４ｂの先端面）を除き、ＰＥＴ樹脂（モールド樹脂）により覆われている。
また、このＰＥＴ樹脂から成る複数の取付部６が、ステータ２の内周部に一体的に成形されている。これら取付部６には複数のねじ穴６ａが設けられており、これら取付部６をねじ止めすることで、ステータ２が、この場合、ドラム式洗濯乾燥機２１の水槽２５（図３参照）の背面に固着されるようになっている。ステータ巻線５は三相からなり、各ティース部４ｂに巻装されている。
【００１４】
ロータ３は、フレーム７とロータコア８と複数の永久磁石９とを図示しないモールド樹脂により一体化した構成となっている。フレーム７は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することにより扁平な有底円筒状に形成したものである。ロータコア８は、ほぼ環状に打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、フレーム７の内周部に配置されている。このロータコア８の内周面（ステータ２の外周面（ステータコア４の外周面）と対向し当該ステータ２との間に空隙を形成する面）は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部８ａを有した凹凸状に形成されている。
【００１５】
これら複数の凸部８ａの内部には、ロータコア８を軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通する矩形状の挿入穴１３が形成されており、これら複数の挿入穴１３がロータコア８において環状に配置された構成となっている。また、これら複数の挿入穴１３は、短辺の長さが異なる２種類の挿入穴１３ａ，１３ｂから構成されており、これら挿入穴１３ａ，１３ｂは、ロータコア８の周方向に沿って１つずつ交互に配置されている。
【００１６】
永久磁石９は、挿入穴１３ａに挿入された矩形状のネオジム磁石９ａ（高保磁力永久磁石）と、挿入穴１３ｂに挿入された矩形状のアルニコ磁石９ｂ（低保磁力永久磁石）とから構成されている。この場合、ネオジム磁石９ａの保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、アルニコ磁石９ｂの保磁力は約１００ｋＡ／ｍであり、保磁力が９倍程度異なっている。すなわち、永久磁石９は保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成され、これら永久磁石９ａ，９ｂは、ロータコア８内部においてほぼ環状に且つ１つずつ交互に配置されている。
尚、ネオジム磁石９ａが高保磁力であり、アルニコ磁石９ｂが低保磁力であるというのは、後述するようにステータ２を介して着磁電流を通電した場合に、アルニコ磁石９ｂの着磁量を変化させることができる程度の電流ではネオジム磁石９ａの着磁量が変化しないという基準において、前者を高保磁力，後者を低保磁力と称している。
【００１７】
また、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｂは、それぞれ１種類で１磁極を形成しており、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向（永久磁石モータ１の外周部からステータ２とロータ３間の空隙に向かう方向）に沿うように配設されている。このように２種類の永久磁石９ａ，９ｂを、交互に且つその磁化方向が径方向に沿うように配置することにより、隣同士に配置された永久磁石９ａ，９ｂが互いに反対方向に磁極を有する状態（一方のＮ極が内側、他方のＮ極が外側となる状態）となり、これらネオジム磁石９ａとアルニコ磁石９ｂとの間に例えば矢印Ｂで示す方向に磁気経路（磁束）が生ずる。
尚、上方の破線で示す矢印は、ロータコア８を経由する磁束である。すなわち、保磁力が大きいネオジム磁石９ａと保磁力が小さいアルニコ磁石９ｂの双方を通過する磁気経路が形成されるようになっている。そして、永久磁石モータ１は、４８極／３６スロット構成となっており、３スロット当たりでは４極が対応する（４極／３スロット）。
【００１８】
次に、上記のように構成された永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機２１の構成について説明する。図３は、ドラム式洗濯乾燥機２１の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。ドラム式洗濯乾燥機２１の外殻を形成する外箱２２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口２３を有しており、この洗濯物出入口２３は、ドア２４により開閉されるようになっている。外箱２２の内部には、背面が閉鎖された有底円筒状の水槽２５が配置されており、この水槽２５の背面中央部には上述の永久磁石モータ１（ステータ２）がねじ止めにより固着されている。
【００１９】
永久磁石モータ１の回転軸２６は、後端部（図３では右側の端部）が永久磁石モータ１（ロータ３）の軸取付部１０に固定されており、前端部（図３では左側の端部）が水槽２５内に突出している。回転軸２６の前端部には、背面が閉鎖された有底円筒状のドラム２７が水槽２５に対して同軸状となるように固定されており、このドラム２７は、永久磁石モータ１の駆動によりロータ３および回転軸２６と一体的に回転する。なお、ドラム２７には、空気および水を流通可能な複数の流通孔２８と、ドラム２７内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行うための複数のバッフル２９が設けられている。
【００２０】
水槽２５には給水弁３０が接続されており、当該給水弁３０が開放されると、水槽２５内に給水されるようになっている。また、水槽２５には排水弁３１を有する排水ホース３２が接続されており、当該排水弁３１が開放されると、水槽２５内の水が排出されるようになっている。
水槽２５の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト３３が設けられている。この通風ダクト３３の前端部は前部ダクト３４を介して水槽２５内に接続されており、後端部は後部ダクト３５を介して水槽２５内に接続されている。通風ダクト３３の後端部には、送風ファン３６が設けられており、この送風ファン３６の送風作用により、水槽２５内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト３４から通風ダクト３３内に送られ、後部ダクト３５を通して水槽２５内に戻されるようになっている。
【００２１】
通風ダクト３３内部の前端側には蒸発器３７が配置されており、後端側には凝縮器３８が配置されている。これら蒸発器３７および凝縮器３８は、コンプレッサ３９および絞り弁４０とともにヒートポンプ４１を構成しており（図４参照）、通風ダクト３３内を流れる空気は、蒸発器３７により除湿され凝縮器３８により加熱されて、水槽２５内に循環される。絞り弁４０は膨張弁から成り、開度調整機能を有している。
【００２２】
外箱２２の前面にはドア２４の上方に位置して操作パネル４２が設けられており、この操作パネル４２には運転コースなどを設定するための複数の操作スイッチ（図示せず）が設けられている。操作パネル４２は、マイクロコンピュータを主体として構成されドラム式洗濯乾燥機２１の運転全般を制御する制御回路部（図示せず）に接続されており、当該制御回路部は、操作パネル４２を介して設定された内容に従って、永久磁石モータ１、給水弁３０、排水弁３１、コンプレッサ３９、絞り弁４０などの駆動を制御しながら各種の運転コースを実行する。また、図示しないが、コンプレッサ３９を構成するコンプレッサモータも、永久磁石モータ１と同様の構成を採用している。
【００２３】
図１は、永久磁石モータ１の回転をベクトル制御するモータ制御装置５０の構成をブロック図で示したものである。尚、上記コンプレッサモータも同様の構成によって制御される。ベクトル制御では、電機子巻線に流れる電流を、界磁である永久磁石の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し、磁束と発生トルクとを制御する。電流制御には、モータ１のロータと共に回転する座標系、いわゆるｄ−ｑ座標系で表わした電流値が用いられるが、ｄ軸はロータに取り付けた永久磁石の作る磁束方向であり、ｑ軸はｄ軸に直交する方向である。巻線に流れる電流のｑ軸成分であるｑ軸電流Ｉｑは回転トルクを発生させる成分であり（トルク成分電流）、同ｄ軸成分であるｄ軸電流Ｉｄは磁束を作る成分である（励磁または磁化成分電流）。
【００２４】
電流センサ５１（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、モータ１の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するセンサである。尚、電流センサ５１（電流検出手段）に替えて、インバータ回路５２（駆動手段）を構成する下アーム側のスイッチング素子とグランドとの間に３個のシャント抵抗を配置し、それらの端子電圧に基づいて電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する構成としても良い。
【００２５】
電流センサ５１により検出された電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、図示しないＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換されるとｕｖｗ／ｄｑ座標変換器５３により２相電流Ｉα，Ｉβに変換された後、更にｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑに変換される。α，βは、モータ１のステータに固定された２軸座標系の座標軸である。ここでの座標変換の計算には、速度・位置推定部（位置検出手段）５４により推定されるロータの回転位置推定値（α軸とｄ軸との位相差の推定値）θが用いられる。また、速度・位置推定部５４により推定されるモータ１の回転速度（角速度）ωが出力される。
【００２６】
速度・位置推定部５４は、上述のようにモータ１の角速度ω，ロータの回転位置θをそれぞれ推定するもので、モータ１の回路定数（モータ定数）である電機子巻線のｄ軸インダクタンスＬｄ，ｑ軸インダクタンスＬｑ，巻線抵抗値Ｒの各値が記憶されていると共に、ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸出力電圧指令値Ｖｄが入力されている。
速度・位置推定部５４は、（１）式のｄ軸モータ電圧方程式を用いて、モータ１の回転速度ωを推定する。
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ＋ω・Ｌｑ・Ｉｑ    …（１）
更に、角速度ωを積分器５５で積分し、その積分結果が回転位置推定値θとして出力される。
【００２７】
着磁制御部（着磁手段）５９は、洗濯機の運転動作に応じて増減磁をする場合に着磁電流指令Id_com2を出力する。Id_com2は増磁の場合は正，減磁の場合は負の値をとる。また、ロータが回転している場合の通電指令位置θに基づいて，電気角３６０毎に２回、それぞれ数ｍｓ〜数１０ｍｓの期間通電指令を出力する。
着磁制御部５９は、上記位相θ及び回転速度ωに基づいて決定した、アルニコ磁石９ｂを着磁するための着磁電流指令Ｉd＿com2を切換えスイッチ６０に出力し、切換えスイッチ６０は、着磁電流指令Ｉd＿com1，Ｉd＿com2，後述するＩd＿com3のうち何れか１つを選択し、ｄ軸電流指令値Ｉd＿refとして電流制御部６１に出力する。また、外部より与えられる回転数指令値ω＿refは、減算器６２において回転速度ωとの差が求められると、その差が比例積分（ＰＩ）器６３で比例積分演算され、ｑ軸電流指令値Ｉq＿refとして電流制御部６１に出力される。
【００２８】
電流制御部６１では、減算器６４ｄ，６４ｑにおいてｄ軸電流指令値Ｉd＿ref，ｑ軸電流指令値Ｉq＿refとｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑとの差がそれぞれ求められ、その差が比例積分器６５ｄ，６５ｑで比例積分演算される。そして、比例積分演算の結果は、ｄ−ｑ座標系で表わされた出力電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑとして、ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６６に出力される。ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６６では、電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑは、α−β座標系で表わした値に変換された後、更に各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換される。尚、ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６６における座標変換の計算にも、後述する磁極位置θが用いられる。
【００２９】
各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは電力変換部６７に入力され、指令値に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。インバータ回路５２は、例えばＩＧＢＴなどのスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成され、図示しない直流電源回路より直流電圧の供給を受けるようになっている。電力変換部６７で形成されたゲート駆動信号は、インバータ回路５２を構成する各スイッチング素子のゲートに与えられ、それにより各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに一致するＰＷＭ変調された三相交流電圧が生成されてモータ１の巻線５に印加される。
【００３０】
上記の構成において、電流制御器６１では比例積分（ＰＩ）演算によるフィードバック制御が行なわれ、ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑはそれぞれｄ軸電流指令値Ｉd＿ref，ｑ軸電流指令値Ｉq＿refに一致するように制御される。その制御結果としての角速度推定値ωが減算器６２にフィードバックされ、比例積分器６３は、比例積分演算により偏差Δωをゼロに収束させる。その結果、回転速度ωは指令値ωrefに一致するようになる。
【００３１】
減磁抑制部（着磁変化抑制手段）６９は、ｕｖｗ／ｄｑ座標変換器５３より出力されるｑ軸電流Ｉｑの値に応じて、モータ１のロータ３に配置されている永久磁石９の増磁レベルが低下することを防止するため、着磁電流指令Ｉd＿com3を生成し、切換えスイッチ６０に出力する。切換えスイッチ６０の切換え制御は、洗濯機２１全体の制御を行うマイクロコンピュータ（例えば、上記の回転数指令値ω＿refを生成出力する）などによって行われる。
なお、以上の構成において、モータ制御装置５０に永久磁石モータ１を加えたものが、モータ制御システム７０を構成している。また、インバータ回路５２，ＰＷＭ形成部６２を除く部分は、モータ制御装置５０を構成するマイクロコンピュータのソフトウエアにより実現されている機能である。
【００３２】
次に、永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機（以下、単に洗濯機と称す）２１の作用について説明する。モータ制御装置５０がインバータ回路５２を介してステータ巻線５に通電すると、電機子反作用による外部磁界（ステータ巻線５を流れる電流により発生する磁界）が、ロータ３の永久磁石９ａ，９ｂに作用するようになる。そして、これら永久磁石９ａ，９ｂのうち、保磁力が小さいアルニコ磁石９ｂの磁化状態が、この電機子反作用による外部磁界により減磁または増磁され、これにより、ステータ巻線５に鎖交する磁束量（鎖交磁束量）を増減できる。そこで、本実施例では、モータ制御装置５０は、ステータ巻線５の通電を制御することにより、アルニコ磁石９ｂの磁化状態を運転工程（洗濯工程、脱水工程、乾燥工程）ごとに切り換えて実行する。ここで、各運転工程における動作内容について順に説明する。
【００３３】
まず、洗濯工程では、洗濯機２１の制御回路部は、給水弁３０を開放して水槽２５内に給水を行い、続いてドラム２７を回転させて洗濯を行う。この洗濯工程では、水を含んだ洗濯物をバッフル２９によって掻き上げるため、ドラム２７を高トルクで回転させる必要があるが、回転速度は低速で良い。そこで、モータ制御装置５０は、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路５２によるステータ巻線５の通電を制御する。これにより、ステータ巻線５に作用する磁束量が多く（磁力が強く）なることから、ドラム２７を高トルク低速度で回転させることができる。
【００３４】
次に、脱水工程では、制御回路部は、排水弁３１を開放して水槽２５内の水を排出し、続いてドラム２７を高速回転させることにより洗濯物に含まれる水分を脱水する。この脱水工程では、脱水効率を向上させるためドラム２７を高速で回転させる必要があるが、トルクは小さくても良い。そこで、モータ制御装置５０は、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が減磁されるように、インバータ回路５２によるステータ巻線５の通電を制御する。これにより、ステータ巻線５に作用する磁束量が少なく（磁力が弱く）なることから、ドラム２７を低トルク高速度で回転させることができる。
【００３５】
最後に、乾燥工程では、制御回路部は、送風ファン３６およびヒートポンプ４１を駆動させるとともにドラム２７を回転させることにより洗濯物の乾燥を行う。この乾燥工程において、モータ制御装置５０は、次回の洗濯工程に備えて、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路５２によるステータ巻線５の通電を制御する。これにより、ステータ巻線５に作用する磁束量を増加させた状態にでき、次回の洗濯工程において、ドラム２７を高トルク・低速度で回転させ易くすることができる。
【００３６】
上記のように洗い運転では、水を含んだ衣類を回転させるために大きなトルクが必要となる。図５は、洗濯運転時において、ドラム２７に収容された衣類の位置が変化する状態を模式的に示している。ドラム２７を回転させる場合、内部の衣類が図５（ａ）に示す最低の位置にある状態からスタートし、バッフル２９により持ち上げられて図５（ｂ）に示す状態になった場合に最も大きなトルクが必要となる。また、ドラム２７の回転数が定常回転数（仮に５０ｒｐｍとする）に達すると、その回転数のまま一定時間運転を継続するが、定常回転数では継続して衣類が回り続けるため、負荷トルクは起動時に比べると小さい。つまり、洗い運転において最も大きなトルクが発生するのは、モータ１が停止している状態から動き始めて図５（ｂ）の状態になったときである。
【００３７】
図６に、（ａ）洗い運転時の回転数及びトルク，（ｂ）トルク電流Ｉｑ及び励磁電流Ｉｄ，（ｃ）モータ１の磁束量：誘起電圧定数（単位回転数あたりの誘起電圧値）の関係を示す。図６（ａ）に破線で示すように、正転方向の起動時と反転方向の起動時とに大きなトルクが発生するため、それに対応してトルク電流Ｉｑの通電量が増える。ここで、起動時にトルク電流Ｉｑのみが６〜７Ａ程度流れたとすると、図１０の増減磁特性に従いアルニコ磁石９ｂが減磁するため、モータ１の誘起電圧が（ｃ）に示す細い破線のように低下する。
【００３８】
そこで、本実施例では、モータ１の起動時においてトルク電流Ｉｑを大きく通電するタイミングに合わせて、励磁電流Ｉｄを（ｂ）に示すように通電する。このため、着磁変化抑制部６９は、着磁電流指令Ｉd＿com3を生成して出力する。図７には、この場合にトルク電流Ｉｑの値に応じて通電する励磁電流Ｉｄの特性を示す。着磁変化抑制部６９は、着磁電流指令Ｉd＿com3を次式により決定する。
Ｉd＿com3＝（Ｉｑ−ａ）×ｂ  （但し、Ｉｑ＞ａの場合）  …（２）
ａ，ｂは定数であり、本実施例では例えばａ＝３,ｂ＝１に設定する。また、Ｉｑ≦ａの場合はＩd＿com3＝０とする。尚、定数ａ，ｂを幾つに設定するかは、個別の設計に応じて実測を行った結果より最適となるものを選択すれば良い。
【００３９】
（２）式に基づき、着磁変化抑制部６９は、トルク電流Ｉｑが例えばピークで６Ａ流れるとすると、それに応じて励磁電流Ｉｄを同時に３Ａ流すように着磁電流指令Ｉd＿com3を出力する。これにより、モータ１の誘起電圧は（ｃ）に示す太い破線のように低下することが回避される。また、モータ１が逆転する場合も同様に、着磁電流指令Ｉd＿com3を極性を逆にして出力すれば良い。
【００４０】
図８は、着磁変化抑制部６９が着磁電流指令Ｉd＿com3を出力して永久磁石９ｂの減磁を抑制した結果、図１０に示した減磁状態が改善することを示すシミュレーション結果を示すものである。これにより、９１．８％まで低下した誘起電圧比を、一点鎖線で示すように９７．０％にまで抑制できることが判る。また、永久磁石９ｂを減磁した状態で脱水運転を行う場合についても、その運転中に意図しない増磁が発生することがあれば、着磁電流指令Ｉd＿com3を図６（ｂ）に示すパターンの逆極性で出力することで励磁電流Ｉｄを重畳して減磁方向に作用させ、増磁を抑制することも可能である。
【００４１】
以上のようにして、運転中に減磁した永久磁石９ｂを別行程において再増磁することなく、磁電流指令Ｉd＿com3により励磁電流Ｉｄを重畳して減磁を抑制することの利点は２つある。その１つは、洗い運転中に再増磁による通電を頻繁に行うとその度に騒音が発生し、洗濯機としての製品性を損なうからである。もう１つは、着磁時にはインバータ回路５２のスイッチング素子に大きな電流が流れるため、スイッチング素子の耐久性を低下させず、寿命を維持するためである。本実施例では、モータ１を駆動するために流れる電流値は最大８Ａ程度、アルニコ磁石９ｂを着磁するために流れる電流は２０Ａ程度を想定している。
【００４２】
以上のように本実施例によれば、着磁変化抑制部６９は、トルク電流Ｉｑのレベルが所定の閾値を超えると、励磁電流Ｉｄを同時に流すように着磁電流指令Ｉd＿com3を出力するので、モータ１のロータ３に配置されている永久磁石９ｂが減磁することを防止して（すなわち、着磁状態が変化することを抑制して）、モータ１の運転効率を向上させることができる。この場合、着磁変化抑制部６９は、着磁電流指令Ｉd＿com3を（２）式により決定するので、トルク電流Ｉｑのレベルが増加するのに応じて、重畳する励磁電流Ｉｄのレベルを増加させることができる。
【００４３】
そして、ドラム式洗濯乾燥機２１を、永久磁石モータ１及びモータ制御装置５０よりなるモータ制御システム７０を備え、永久磁石モータ１によりドラム２７を回転駆動して洗濯運転を行うように構成したので、運転中等にモータ１のアルニコ磁石９ｂが減磁することを防止して、運転効率の低下を防止できる。そして、着磁変化抑制部６９は、洗い又は濯ぎ運転を開始する場合に、モータ１起動時のｑ軸電流Ｉｑの最大値が所定値を超えると励磁電流Ｉｄを重畳させるので、洗濯運転の負荷が大きくなり、アルニコ磁石９ｂの減磁が発生する確率が高い期間に検出を行うことができる。
【００４４】
（第２実施例）
図９は本発明の第２実施例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例におけるモータ制御装置７１は、モータ１に例えばホールＩＣを備えてなる位置センサ（位置検出手段）７２（ｕ，ｖ，ｗ）を配置しており、第１実施例の構成における速度・位置推定部５４を、速度位置検出部（位置検出手段）７３に置き換えたものである。そして、モータ１とモータ制御装置７１とが、モータ制御システム７４を構成している。
速度位置検出部７３は、位置センサ７２より与えられる位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、モータ１の回転数ω及び回転位置θを検出する。その他の作用効果については、第１実施例と全く同様である。
【００４５】
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
モータの起動時に限ることなく、本来は定常的な運転状態においても、急激な負荷変動によりトルク電流Ｉｑのレベルが増大した場合にも、励磁電流Ｉｄを重畳させて減磁を抑制すれば良い。
着磁電流指令Ｉd_com3の決定は、（２）式に限ることはない。例えば出力特性が曲線式に従うものでも良い。
また、着磁電流指令Ｉd_com3は、必ずしもトルク電流Ｉｑの値に基づいて決定する必要はなく、固定値を設定しても良い。更に、着磁電流指令Ｉd_com3を出力するタイミングについても、トルク電流Ｉｑを出力する期間内で固定しても良い。
【００４６】
着磁制御部５９に、着磁変化抑制手段としての機能も併せて持たせても良い。
高保持力永久磁石，低保持力永久磁石は、それぞれネオジム磁石９ａ，アルニコ磁石９ｂに限ることなく、適切な保持力が得られる材質の磁石を適宜選択すれば良い。また、低保持力永久磁石を増減磁させることで所望の出力特性を満たすことができる場合、高保持力永久磁石は必ずしも必要ではない。
特許文献１に開示されている構造の永久磁石モータに適用しても良い。
洗濯乾燥機２１，又は乾燥機能がない洗濯機に限ることなく、ロータに低保持力永久磁石を備えてなる永久磁石モータを使用し、且つ負荷の変動状態に応じてモータの出力特性を変化させるのが望ましい機器であれば適用が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
図面中、１は永久磁石モータ、３はロータ、９ａはネオジム磁石（高保磁力永久磁石）、９ｂはアルニコ磁石（低保磁力永久磁石）、２１はドラム式洗濯乾燥機、２７はドラム、５０はモータ制御装置、５４は速度・位置推定部（位置検出手段）、５９は着磁制御部（着磁手段）、６９は着磁変化抑制部（着磁変化抑制手段）、７０はモータ制御システム、７１はモータ制御装置、７３は速度位置検出部（位置検出手段）、７４はモータ制御システムを示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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