(57)【要約】【目的】  モータの回転数を、電流位相、電源周波数に係わらず安定して制御する。また、モータからの耳障りの音を低減させたり、モータ駆動部の故障検出を行う。【構成】  商用電源１に接続されたトライアック１２と単相誘導モータ２と、単相誘電モータ２に接続された回転速度検出器４と、回転速度検出器４からの信号と電源ゼロクロ信号とを入力し、ストライアック１２の点弧タイミングを決定して駆動信号を出力する制御回路５とを備えたものである。【選択図】        図１
2006020498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、このモータの回転速度を検出する回転検出手段と、前記モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、商用電源のゼロクロス信号を検出するゼロクロス検出手段と、前記回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいて前記モータ駆動手段への出力タイミングを算出し駆動用信号を出力する速度演算部と、この速度演算部に設けられ電源周波数６０Ｈｚで前記モータを駆動中、１００％通電状態が任意の時間を経過したことを判断する判断手段と、この判断手段の判断にもとづいてモータへの通電電流を停止させる通電停止手段と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータと、このモータの回転速度を検出する回転検出手段と、モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、前記回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいて前記モータ駆動手段への出力タイミングを算出する速度演算部と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記モータ駆動手段への電源からの通電を停止させる通電停止手段と、を備え、電源周波数６０Ｈｚにおいて、前記回転速度検出手段が電源周波数５０Ｈｚ時における最高回転数を越える任意の回転数を検出したとき、モータへの通電を停止させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
モータと、このモータの回転速度を検出する回転検出手段と、前記モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、前記回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいて前記モータ駆動手段への出力タイミングを算出する速度演算部と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記モータ駆動手段への電源からの通電を停止させる通電停止手段と、を備え、前記モータは一定の回転数以下で、かつ一定の電流値以上の状態が任意の時間経過したとき、前記モータへの通電を停止させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
モータと、このモータの回転速度を検出する回転検出手段と、前記モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、前記回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいて前記モータ駆動手段への出力タイミングを算出する速度演算部と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記モータ駆動手段への電源からの通電を停止させる通電停止手段と、を備え、前記モータのコイルへの位相制御非通電時に、前記電流検出部で電流を検出したとき、または前記コイルへの位相制御通電時に前記電流検出部の電流が任意の値以上を検出したとき、前記モータへの通電を停止させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
通電停止手段は電源からモータへの回路に設けた開閉装置の開閉により行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
モータと、このモータのコイルへの通電を行うモータ駆動手段と、前記モータの駆動信号及び正転／逆転信号を前記モータ駆動手段に出力する波形生成回路と、前記波形生成回路に前記駆動信号及び正転／逆転信号を出力するマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータに設けられ、前記モータのコイルへの通電タイミングを決定する通電タイミング信号出力ポートと、前記マイクロコンピュータに設けられ、前記モータのコイルへの通電を切換える切換信号出力ポートと、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
モータの複数のコイルに同時に通電するタイミングが存在しない構成としたことを特徴とする請求項６記載のモータ制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７記載のモータ制御装置の少なくとも一つを搭載したことを特徴とする洗濯機。
【請求項９】
請求項１乃至４記載のモータ制御装置の少なくとも一つを搭載し、モータが停止した際に、モータ停止に係わる情報を表示可能にしたことを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの制御装置に関するものであり、特にモータ駆動方法、モータ起動時における回転の安定性、及び回路の故障検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３３は、例えば特許文献１に示された従来の単相誘導モータの駆動回路を示すものであり、図３３において、１は商用電源、２は単相誘導モータ、１１は商用電源１のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路、８はトリガパルス発生回路で、ゼロクロス検出信号が入力されている。１２はトライアックであり、トリガパルス発生回路８はトライアック１２を制御する。６は回転検出器である。１９は起動補償回路であり、２３は起動補償位相角データ入力端子、２０は運転開始信号入力端子でセット端子Ｓに接続され、２２はスイッチでＱ出力にて切り替え制御される。２１は設定回転数データ入力端子、１３は減算回路、１４は減算回路１３からの回転数データと回転数検出器６で検出された回転数との一致を検出する一致検出回路、１５はモータ回転数の立ち上がり時間を測定するタイマカウンタ、一致検出回路１４の出力端子はタイマカウンタ１５と起動補償回路１９に接続されている。１６は位相角を推定する演算回路、１７は設定回転数データと回転数検出器６の回転数差を検出する誤差検出回路、１８は位相角を決定する積分回路で、演算回路１６と誤差検出回路１７の各出力を入力し、出力端子はスイッチ２２のａ接点に接続されている。
【０００３】
次に動作について説明する。モータ２の停止時に設定回転数データ入力端子２１にて設定回転数が与えられる。運転開始信号入力端子２０に運転開始信号が与えられると起動補償回路１９がセットされ、そのＱ出力にてスイッチ２２の接点ｂとなり、起動補償位相角データ２３がトリガパルス発生回路８に与えられ、モータは回転を開始する。回転検出器６のデータは、一致検出回路１４で減算回路１３からの設定された回転数データと比較される。この回転数データと回転数検出器６からの回転数が一致するまでタイマカウンタ１５で時間を積算し、モータ２が設定した回転数に達するまでの立ち上がり時間を測定する。両データが一致したら、演算回路１６では立ち上がり時間から設定回転数を得るのに必要な位相角初期値を推定し、積分回路１８がその値をセットする。同時に起動補償回路１９がリセットされ、Ｑ出力の反転でスイッチ２２が接点ａに切り替えられて積分回路１８の出力がトリガパルス発生回路８に入力される。このようにして、モータ２の回転数が設定された回転数データに達したところで、立ち上がり時間より推定した位相角に切り替えられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平２‐２６２８７８号公報（第１図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のモータの駆動回路は以上のように構成されているので、トライアック駆動用パルス信号が一定幅であるため、モータの電流位相が電源の位相より進むとトライアックが駆動できない問題点があった。また、モータを回転数制御する場合、トライアック駆動用パルス信号を出力するタイミング決定には、電源のゼロクロス信号からの時間を演算する必要があり、この演算は電源周波数の違いによって、マイクロコンピュータ内の別々のルーチンにて行っていたため、プログラムが長くなり、演算時間も長くなってしまった。
【０００６】
また、起動時には一定位相角で駆動されるため、目標回転数に到達するのに時間がかかってしまった。モータが目標回転数で制御されているときは、トライアックの点弧タイミングが一定の時間間隔となるため、モータのトリクリプルも一定となり、その結果モータの振動周波数も固定され、特定の耳障りな音が発生することになってしまった。電源周波数が５０Ｈｚでの最高回転数をモータの使用最高回転数とした場合、６０Ｈｚでの位相制御にて制御が失われると、使用最高回転数を越えて回転し続けてしまった。
【０００７】
モータを駆動するトライアックが故障した場合、故障検出は出来ずに制御回路は駆動信号を出力し続けてしまった。制御回路内のマイクロコンピュータが暴走した場合、モータの正転用及び逆転用トライアックが同時に点弧し、過大電流が流れてしまうなどの問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、信頼性の高いモータの制御装置を得ることを目的とする。また、この発明はモータの位相が電源の位相より進んでも確実にモータを駆動でき、また、マイクロコンピュータによるトライアックの点弧タイミングの計算は、電源周波数が異なっても同一プログラムルーチンにて処理可能となり、また、モータ起動時、早期に目標回転数に到達させることが出来、さらに位相制御で、トリクリプルによる特定の耳障りの音を低減させることも出来る等広い用途に使用できる制御装置を得ることができる。また、トライアックの故障やトライアック故障時のモータの異常回転数を検出可能とする。また、モータの正転及び逆転用のトライアックの同時通電を防止することを目的とする。また使い勝手の良いモータ使用機器が得られる制御装置を得ることができる。さらに信頼性が高く、使いやすい洗濯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のモータ制御装置は、モータと、このモータの回転速度を検出する回転検出手段と、モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、商用電源のゼロクロス信号を検出するゼロクロス検出手段と、回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいてモータ駆動手段への出力タイミングを算出し駆動用信号を出力する速度演算部と、この速度演算部に設けられ電源周波数６０Ｈｚで前記モータを駆動中、１００％通電状態が任意の時間を経過したことを判断する判断手段と、この判断手段の判断にもとづいてモータへの通電電流を停止させる通電停止手段と、を備えている。
【００１０】
この発明のモータ制御装置は、モータと、モータの回転速度を検出する回転検出手段と、モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいてモータ駆動手段への出力タイミングを算出する速度演算部と、モータに流れる電流を検出する電流検出部と、モータ駆動手段への電源からの通電を停止させる通電停止手段と、を備え、電源周波数６０Ｈｚにおいて、回転速度検出手段が電源周波数５０Ｈｚ時における最高回転数を越える任意の回転数を検出したとき、モータへの通電を停止させる。
【００１１】
この発明のモータ制御装置は、モータと、このモータの回転速度を検出する回転検出手段と、モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいてモータ駆動手段への出力タイミングを算出する速度演算部と、モータに流れる電流を検出する電流検出部と、モータ駆動手段への電源からの通電を停止させる通電停止手段と、を備え、モータは一定の回転数以下で、かつ一定の電流値以上の状態が任意の時間経過したとき、モータへの通電を停止させる。
【００１２】
この発明のモータ制御装置は、モータと、モータの回転速度を検出する回転検出手段と、モータのコイルへの通電で位相制御を行うモータ駆動手段と、回転速度検出手段の出力信号と速度指令値に基づいてモータ駆動手段への出力タイミングを算出する速度演算部と、モータに流れる電流を検出する電流検出部と、モータ駆動手段への電源からの通電を停止させる通電停止手段と、を備え、モータのコイルへの位相制御非通電時に、電流検出部で電流を検出したとき、又はコイルへの位相制御通電時に電流検出部の電流が任意の値以上を検出したとき、モータへの通電を停止させる。
【００１３】
この発明のモータ制御装置の通電停止手段は電源からモータへの回路に設けた開閉装置の開閉により行う。
【００１４】
この発明のモータ制御装置は、モータと、このモータのコイルへの通電を行うモータ駆動手段と、モータの駆動信号及び正転／逆転信号をモータ駆動手段に出力する波形生成回路と、波形生成回路に駆動信号及び正転／逆転信号を出力するマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータに設けられ、モータのコイルへの通電タイミングを決定する通電タイミング信号出力ポートと、マイクロコンピュータに設けられ、モータのコイルへの通電を切換える切換信号出力ポートと、を備えている。
【００１５】
この発明のモータ制御装置は、モータの複数に同時に通電するタイミングが存在しない。
【００１６】
この発明の洗濯機は本発明のモータ制御装置の少なくとも一つを搭載している。
【００１７】
この発明の洗濯機は、通電停止手段を含む本発明のモータ制御装置の少なくとも一つを搭載し、モータが停止した際に、モータ停止に係わる情報を表示可能にしている。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、電源周波数６０Ｈｚで位相制御にてモータ駆動中、回転速度検出器の故障等にて、１００％通電が任意の時間を越えたとき、モータへの通電を停止し、モータの回転を停止させるようにしたので、必要以上の高速回転で回転し続けるのを防止する。
【００１９】
またこの発明によれば、電源周波数６０Ｈｚで位相制御にてモータ駆動中、モータの回転速度が、電源周波数５０Ｈｚ時における最高回転数を越える任意の回転数を検出したとき、モータへの通電を停止し、モータの回転を停止させるようにしたので、電源周波数６０Ｈｚにおけるトライアックの故障等にて、必要以上の高速回転で回転し続けるのを防止する。
【００２０】
またこの発明によれば、モータが一定の回転数以下で、かつモータに流れる電流が一定の電流値以上の状態が任意の時間経過したとき、モータへの通電を停止し、モータの回転を停止させるようにしたので、トライアックのオン故障等を検出できるとともに、過大電流をモータに流し続けることなく、安全に停止することが可能となる。
【００２１】
またこの発明によれば、モータのコイルへの位相制御非通電時に電流検出部で電流を検出したり、またはコイルへの位相制御通電時に電流検出部の電流が任意の値以上を検出したとき、トライアックのオンやオフ故障等と判断し、モータ駆動部への通電を停止し、モータの回転を停止させるようにしたので、過大電流をモータに流し続けることなく、安全に停止することが可能となる。
【００２２】
またこの発明によれば、モータの正転及び逆転用の駆動信号を、マイクロコンピュータにおいては、駆動信号用ポートと正転／逆転信号用ポートを別々とする構成にしたので、マイクロコンピュータの暴走等にて出力ポートが同時ＨｉまたはＬｏになっても、モータの正転及び逆転用コイルへの同時通電にて、モータへの過大電流の流れるのを防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図にて説明する。図１において、１は商用電源、２は単相誘導モータ、３はコンデンサ、４は単相誘導モータ２の回転速度を検出する回転速度検出器、６は回転速度検出器４から出力される回転速度信号、１２ａ及び１２ｂは単相誘導モータ２の主巻線及び補助巻線への通電を行うトライアック、９ａはトライアック１２ａを駆動するトライアック駆動信号、９ｂはトライアック１２ｂを駆動するトライアック駆動信号、８はトライアック駆動信号９を出力するトリガパルス発生回路、１０は回転速度指令信号、１１は商用電源１のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路、７は回転速度信号６と回転速度指令信号１０とゼロクロス検出回路１１の出力信号を入力し、トライアック駆動信号９の出力タイミングを算出する速度演算部を備え、トリガパルス発生回路８へ信号を出力するマイクロコンピュータ、５はマイクロコンピュータ７とトリガパルス発生回路８とゼロクロス検出回路１１より構成される制御回路である。
【００２４】
次にこの実施例の動作について説明する。回転速度指令信号１０をマイクロコンピュータ７に入力することで、ゼロクロス検出回路１１と速度検出器４からの信号を基にトライアック１２の駆動タイミングを決定し、タイミング信号をトリガパルス発生回路８に出力する。トリガパルス発生回路８よりトライアック１２へ駆動用パルス信号が出力され、トライアック１２がオンして単相誘導モータ２が回転する。単相誘導モータ２の回転速度を回転速度検出器４より検出し、回転速度信号６をマイクロコンピュータ７に出力する。ここで、回転速度指令信号１０と一致するようマイクロコンピュータ７にてトライアック１２の駆動タイミングが算出され、位相制御によるフィードバック制御が行われる。トライアック１２ａは正転用、１２ｂは逆転用である。
【００２５】
図２，３，４は商用電源１の電圧波形Ｖ、ゼロクロス検出回路１１より出力されるゼロクロス信号、トリガパルス発生回路８より出力されるトリガパルス信号、単相誘導モータ２を流れる電流波形Ｉの動作タイミングを示している。図２において、トリガパルス信号は１ｍｓｅｃのパルス幅で、ゼロクロス信号より５ｍｓｅｃ遅れて発生し、この発生タイミングにてトライアック１２がオンし、単相誘導モータ２へ電流が流れ位相制御にて制御されている。図３において、トリガパルス信号はゼロクロス信号直後に発生し、一個目のトリガ信号の発生タイミングにて電流が流れるが、次のトリガタイミングではモータの電流は進み位相（２ｍｓｅｃ）となり、トリガパルス幅（１ｍｓｅｃ）以上の位相進みではトライアックの点弧が出来ず、位相制御が出来ない。
【００２６】
ここで、モータ電流の最大進み位相を考慮し、確実にトライアックを駆動するために、トリガパルス幅を３ｍｓｅｃとする。図４のように、トリガパルス信号の出力タイミングがゼロクロス信号より３ｍｓｅｃ以内では、トリガパルス信号の出力幅を３ｍｓｅｃとすることでモータ電流の最大進み位相でも確実にトライアックを駆動可能とし、位相制御を行うことが出来る。また、上記実施例ではトリガパルスがワンパルス出力の場合について説明したが、トリガパルスは複数のパルスより成る信号を出力する場合でも同様の効果がある。なお、複数のパルスよりなる信号とはトリガ信号を３ｍｓｅｃ出力の場合、この３ｍｓｅｃ間に１つのパルスではなく多くのパルスを送る信号である。トライアック点弧用の信号は、パルス信号として回路の低消費電力化をおこなっており、電源回路の小型化、回路の小型化が可能となり、洗濯機への取り付けスペースも小さくすることができる。又出力幅を広げる信号がパルス列とすることにより信号発生回路がより簡単になるとともにさらに低消費電力化が可能になる。
【００２７】
上記の説明におけるトリガパルスは、目標と実際の回転数の差や負荷の大・小に係わらず、ゼロクロス信号より一定時間内（実施例では３ｍｓｅｃ）に存在する場合を指す。ここで、トリガパルス信号がゼロクロス信号より一定時間内となるのは、一般的に加速時を含むモータ負荷が大きい場合に起こる。このトリガパルスの発生タイミングは、単相誘導モータ２の回転速度を検出する回転速度検出器４からの回転速度信号６と回転速度指令信号１０から、マイクロコンピュータ７の演算にて決定されるため、ゼロクロス付近（実施例では３ｍｓｅｃ）にあるのか、あるいはそうでないのか容易に判断できる。この、パルス幅決定フローを図５に示す。このように、トライアック駆動用パルス信号幅が３ｍｓｅｃとすると電源より３ｍｓｅｃ間電流を供給する。また、パルス信号幅が１ｍｓｅｃとすると電源より１ｍｓｅｃ間電流を供給する。従って、パルス幅はトライアックさえ駆動できれば狭い方が低消費電力化され、電源回路の低消費電力化、小型化が可能となる。以上の説明は単相誘導モータの主コイル、補助コイルで説明したがコイルを有するモータで位相制御を行う構成であればこの説明に限定されないことは当然である。
【００２８】
この発明の別の例を図にて説明する。図６は、モータへの通電を行うトライアックの点弧タイミングを算出する計算ルーチンのフローを示す。ここで、回路構成は前記図１と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。
【００２９】
次にこの実施例の動作について説明する。図６において、
（ステップ１）まず単相誘導モータ２の回転速度を回転速度検出器４より検出し、マイクロコンピュータ７にて回転速度信号６を入力する。
（ステップ２）この回転速度信号６と回転速度指令信号１０を比較する。
（ステップ３）電源のゼロクロス信号からトリガパルスを出力するまでの時間であるトライアックの点弧位置を算出し、０から１００％の範囲内とする正規化したデータに変換する。
（ステップ４）次にこの正規化したデータと電源半サイクル時間を乗じて電源周波数に合致したトライアック点弧位置を算出する。この正規化したデータは、電源周波数の半サイクル時間を１００％とするものである。このステップ４にて実施例１のゼロクロス付近の判断が可能となり、これが例えば３ｍｓｅｃ以内か判断する。
ここで、上記の正規化データの作成手順を示す。モータを位相制御にて目標回転数に制御する場合、電源周波数が５０及び６０Ｈｚでは、モータを駆動するトライアックの点弧タイミングが異なるため、各々の電源周波数を判別し、このタイミングを決定する必要がある。この周波数判別は電源投入時に、マイクロコンピュータにて判別してもよい。電源周波数判別後、連続する２つの電源ゼロクロス信号間の時間を測定し、この時間を１００％とし、０から１００％の正規化したデータとする。その後、位相制御での運転時に図６の計算ルーチンでの処理を行う。すなわち連続する電源ゼロクロス信号間の時間を正規化し、このデータを用いて演算する。電源周波数が変わった場合でも、計算ルーチン（ステップ１）から（ステップ３）は同一計算プログラムのままとし、（ステップ４）における電源半サイクル時間を変更するのみで対処できるため、計算ルーチンのプログラムの簡素化、計算時間の短時間化が可能となる。
【００３０】
この図５の点弧位置計算に使う条件は、回転速度信号、回転速度指令信号、電源半サイクル時間である。次に、商用電源のゼロクロスの時間計測と電源周波数の判別を図７，８に示す。図７はゼロクロス信号を検出してからゼロクロス時間を計測する手順で、信号波形の下がりエッジを検出（ステップ１）し、この検出によりタイマーをスタートさせ（ステップ２）、再び次の信号波形立ち下がりエッジを検出し（ステップ３）、タイマーをストップさせる。この時、マイクロコンピュータの内部タイマーは二つの連続するゼロクロス信号間の時間を示している。あるいは、電源周波数が判別できていれば、計算にて算出できる。例えば、５０Ｈｚ時−−−−１／５０／２＝１０ｍｓｅｃメモリに記憶しておくとよい。一方、図８は電源周波数の判別手順であり、ゼロクロス検出手段にて電源のゼロクロス信号をマイコンに入力する（ステップ１）、と図７の手順でゼロクロス信号間の時間ｔを計測する（ステップ２）。この時間に基づき５０Ｈｚか（ステップ３，４）、６０Ｈｚ（ステップ５，６）かを判断している。この判断にはプログラムにてあらかじめ記憶していた電源半サイクル時間データを呼びだしこの時間付近に存在するかどうかで判断する。この後図６、ステップ４の如く、例えば５０Ｈｚ、正規化データ＝０．２とすると、点弧位置＝１０×０．２＝２ｍｓｅｃとなり、ゼロクロス信号を検出してから２ｍｓｅｃ後にトリガパルスを出す。なお図６の電源周波数、すなわち電源半サイクルの設定は、洗濯機への電源投入時に判定した場合、点弧位置を算出する図５の計算ルーチンとは処理内容が異なることになる。
【００３１】
この発明の更に別の例３を図にて説明する。回路構成は前記例と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。図９はＰＩ制御を行うモータ制御ブロック図を示し、２７はＰＩ制御部であり、２４の目標回転数Ｗ＊と２６のモータ回転数Ｗとの差である２５の回転数偏差ΔＷを入力して演算を行い、２８の指令電圧Ｖを出力する。２９はリミッタであり、２８の指令電圧Ｖを入力して任意の値に制限し、３０のモータ印加電圧Ｖ’を出力する。３１はモータモデルを示し、３０のモータ印加電圧Ｖ’を入力するトルク発生部３２とモータ軸慣性３５より構成される。トルク発生部３２から発生トルクＴｅ３３を出力し、この３３の発生トルクＴｅと３４の負荷トルクＴL との差がモータ軸慣性３５となる。３６はこのときのモータ回転数ωである。４はモータの回転速度を検出する回転速度検出器であり、モータモデル３１の出力であるモータ回転数ω３６を入力し、モータ回転数Ｗ２６を出力する。図１０は前記２７のＰＩ制御計算部で行う演算の計算ルーチンを示す。
【００３２】
次にこの動作について説明する。図９において、回転速度検出器４ではモータ回転数ω３６を測定し、モータ回転数ω３６に比例した周波数のパルス信号のモータ回転数Ｗ２６を出力する。このモータ回転数Ｗ２６と目標回転数２４との差である回転数偏差ΔＷ２５をＰＩ制御計算部２７へ出力する。ここでは回転数偏差ΔＷ２５を入力し、計算ルーチンに従い演算した後、モータへ印加する指令電圧Ｖ２８を出力する。この指令電圧Ｖ２８は、リミッタ２９にて通電率１００％から２０％までに制限され、モータ印加電圧Ｖ’３０としてトルク発生部３２へ出力される。トルク発生部３２では、モータ印加電圧Ｖ’３０に比例したトルクを発生する。ここでの発生トルクＴｅ３３と負荷トルクＴL ３４との差分のトルクにてモータ軸慣性３５を持ってモータ回転数ω３６で回転する。以上の動作を繰り返してモータ回転数Ｗは、目標回転数Ｗ＊に一致するように制御される。
【００３３】
ここで、図９及び図１０にてＰＩ制御によるトライアック点弧タイミングを算出する計算ルーチンを説明する。
（ステップ１）まず初期値として比例項データＧ１（＝Ｋ１×ΔＷ）にゼロ、積分項データＧ２（ΣΔＷ×Ｋ２）にゼロ以外の初期値Ａを入力する。
Ｇ１＝０、Ｇ２＝Ａ
（ステップ２）回転数偏差ΔＷと比例項ゲインＫ１の積を比例項データＧ１とする。
ここで、回転数偏差ΔＷは以下の式にて算出する。
ΔＷ＝Ｗ＊−Ｗ＝（１−Ｔ＊／Ｔ）／Ｔ＊      （１）
（１）式を正規化して
ΔＷ＝（１−Ｔ＊／Ｔ）                      （２）
Ｔは回転数速度検出器の出力パルス幅
Ｔ＊は回転数速度検出器の目標出力パルス幅
（ステップ３）回転数偏差ΔＷと積分項ゲインＫ２の積を旧の積分項データＧ２に加えて新の積分項データＧ２とする。ここで、計算ルーチンが一回目の場合は旧の積分項データＧ２は初期設定値のＡとなる。
【００３４】
（ステップ４）比例項データと新の積分項データの和を比例・積分項加算値ＧＧとする。
ＧＧ＝Ｇ１＋Ｇ２＝Ｋ１×ΔＷ＋ΣΔＷ×Ｋ２  （３）
（ステップ５）比例・積分項加算値ＧＧがゼロ以下はゼロに、１以上は１にリミットする。ここで、計算を簡略化するため、ＧＧをゼロから１にリミットする。
（ステップ６）ＴＴは、リミットされたＧＧデータを１の補数とする。
（ステップ７）リミッタにて、ＴＴの最大値は０．８にリミットする。ここで、トライアックは２０から１００％通電で点弧されることになる。
【００３５】
（ステップ８）電源ゼロクロス信号からトリガパルス信号までの時間ＴＣＮＴを算出する。
ＴＣＮＴ＝ＴＴ×ＴＭＡＸ                    （４）
ＴＴはＧＧデータを１の補数とした値
ＴＭＡＸは電源周波数の半サイクル時間
（ステップ９）電源ゼロクロス信号の入力待ち時間、このゼロクロス信号は、例えば図１のゼロクロス検出回路１１にて電源ゼロクロスを検出し、そのタイミング信号をマイクロコンピュータに出力して得られる。
（ステップ１０）電源ゼロクロス信号入力からＴＣＮＴ時間経過するのを待つ。
（ステップ１１）トライアック駆動用トリガパルスを出力する。
前記（ステップ１１）にて一定時間幅のトリガパルスを出力した後、（ステップ２）へ進み以降同様の処理を行う。
【００３６】
ここで、（ステップ１）にて積分項Ｇ２の初期値は、モータ回転数Ｗ２６が目標回転数Ｗ＊２４と一致し目標回転数が得られている時、ΔＷ＝０、Ｇ１＝０となり、このときＧ２＝Ａとすると、この値Ａを設定する。起動時、初期値Ｇ２＝０の場合、積分項データＧ２が累積されてＡに到達するのに時間がかかるため、最初の起動時には時間がかかってしまった。そこで、Ｇ２にＡを設定することで、１回目の起動時から、累積時間が短縮され、早く目標値に到達することが可能となる。複数回の起動を行う場合については、２回目以降の起動時、積分項データＧ２は、１回目のデータを用いればよい。洗濯機の場合、１回目の起動から確実に洗浄が行える。
【００３７】
上記により、例えば、図６のステップ３のトライアック点弧位置計算は、実施例３、図１０のステップ８のＴＴ×ＴＭＡＸ（＝ＴＣＮＴ）により算出される。これにより、図１６の１回目の起動に示すようなモータ回転の立ち上がりが急の時、強い水流を発生させるために確実に洗浄が行える。なお、ＰＩ制御の積分項は、学習機能を備えており、メーカでの試験データあるいは前回使用時の値を記憶しておき、初期値に設定する。その手順を以下に示す。
ａ．洗浄工程終了時、積分項データをメモリに記憶する。
（メーカでの試験データでも良い）
ｂ．洗浄工程開始時、積分項データをメモリから読み出す。
ｃ．１回目の起動時にはメモリに記憶したデータを演算で使用する。
ｄ．２回目の起動時には、１回目の起動時に得られたデータを演算で使用する。
ｅ．３回目以降は２回目と同様。
【００３８】
この発明の更に別の例を図にて説明する。回路構成は前記図９と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。
【００３９】
次にこの例の動作について説明する。図１１は前記ＰＩ制御の積分項データＧ２を示し、モータの負荷量に対応している。図１２、図１３は目標回転数になるよう制御し、一定時間間隔で運転・停止を繰り返し、この時のモータ回転数の時間的変化を示したものである。図１２は積分項データＧ２の初期値をゼロとした場合のモータ回転数の時間的変化を示したものであり、前述の通り一回目の起動時においては目標回転数への到達する時間が長くなってしまう。図１３は、図１１のモータ負荷量が高とすると、積分項データＧ２の初期値にＡ１を設定し、この時のモータ回転数の時間的変化を示したものである。前述の通り、一回目の起動時における目標回転数までに到達する時間を短くすることができる。このように、モータの負荷量に応じて積分項データＧ２にゼロ以外の初期値を与えることで、一回目のモータ起動時における目標回転数までに到達する時間を短くすることができる。洗濯機の場合、１回目の起動から確実に洗浄が行える。
【００４０】
この発明の更に別の例を図にて説明する。回路構成は前記実施例９と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。
【００４１】
次にこの例の動作について説明する。図１４は前記ＰＩ制御の積分項データＧ２を示し、モータ目標回転数に対応している。図１５、図１６は目標回転数になるよう制御し、一定時間間隔で運転・停止を繰り返し、この時のモータ回転数の時間的変化を示したものである。図１５は積分項データＧ２の初期値をゼロとした場合のモータ回転数の時間的変化を示したものであり、前述の通り最初の起動時における目標回転数Ｎ１またはＮ２までに到達する時間が長くなってしまう。
図１６は、図１４のモータ目標回転数がＮ１またはＮ２とすると、積分項データＧ２の初期値にＢ１またはＢ２を設定し、この時のモータ回転数の時間的変化を示したものである。前述の通り最初の起動時における目標回転数までに到達する時間を短くすることができる。このように、モータ目標回転数に応じて積分項データＧ２にゼロ以外の初期値を与えることで、一回目のモータ起動時における目標回転数までに到達する時間を短くすることができる。なお、上記はモータの負荷量で説明したが、当然これにはモータの慣性モーメントや負荷のトルクも含まれる。洗濯機起動時の目標回転数について説明する。洗濯機の洗浄で水流を発生させるには、モータより駆動される洗濯槽内の回転翼を回転させる。通常モータは可変速制御していないので、最高回転数一定で正転・逆転を繰り返す。この発明はモータを可変速させ、最高回転数より低い回転にて水流を発生させている。これは、ウール等強い水流にて痛みがおこるものについて弱い水流にて洗浄する。この弱い水流を発生させるためにモータの回転数を位相制御にて最高回転数より低くする。このときの低い回転数が目標回転数となる。この発明の洗濯機の場合、目標を設定すればどのような状態でも１回目の起動から確実に洗浄が行える。
【００４２】
この発明の更に別の例を図にて説明する。回路構成は前記図１と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。
【００４３】
次にこの例の動作について説明する。図１７はゼロクロス検出回路１１から出力されるゼロクロス信号と、このゼロクロス信号よりｔｗｘ時間遅れてトリガパルス発生回路８より出力されるトリガパルス信号９との関係を時間的に示したものである。ここで、モータ回転数が目標回転数に一致し回転数が安定すると、トリガパルス信号９はゼロクロス信号より一定の時間遅れて出力されることになる。この時モータのトルクリプルは一定周波数となり、モータ振動も同様となる。この時、モータあるいはモータを搭載した機器から、耳障りな特定の磁気音あるいは振動による騒音が発生してしまう。一般的に、このときの騒音スペクトラムは、電源周波数の整数倍が発生する。
【００４４】
そこで、モータ回転数が目標回転数に一致し回転数が安定したとき、位相制御で、トリガパルス信号９の出力タイミングを（５）式のように安定時のタイミングの前後にばらつかせる。ここでのｔｗｘの平均値はモータの回転数安定時のタイミングと一致する。ここで、安定時の回転数とは、目標回転数に達し、大きな回転変動がない状態でのモータ回転時を指している。他の実施例では、他の実施例中のモータの回転数が、設定回転数Ｎｓで回転しているときとなる。
（ｔｗｘの平均）＝（Σｔｗｘ）／Ｎ          （５）
ｔｗｘはゼロクロス信号からトリガパルス信号発生までの時間
Ｎはパルス出力数
このばらつかせる方法は、例えば、制御回路のマイクロコンピュータで図１８のように正規分布としたり、あるいは図１９のようにランダムな値を発生させて一定に分布するような場合でもよい。これは、ｔｗｘが図１８の正規分布や、図１９の一様な分布となるようマイクロコンピュータのメモリ部に記憶させ、ｔｗｘをばらつかせる。このようなトリガパルスを発生させることにより、モータの発生トルクを変化させ、耳障りな特定の磁気音あるいは振動による騒音を低減することができる。なお、目標とばらつきの平均は完全に一致する必要はないが、この両者の差がモータの目標回転数と実際の回転数との差になるため、両者はほぼ一致することが必要となる。従って、洗濯機では時間にすれば数秒間で一致は必要である。ここでは特定の目標回転数に一致したときの場合について示しているが、特に目標回転数がない場合、例えば特定の周波数対策としてこの技術を使用してもよい。洗濯機では、この方法を実施することで、静かな洗濯機が得られ、使用者の騒音による不快をなくすことが可能となる。
【００４５】
この発明の更に別の例７を図にて説明する。回路構成は前記図１と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。
【００４６】
次にこの例の動作について説明する。図２０はモータ回転数の時間的変化を示したものであり、図中のＮｍａｘは以下の（６）式の条件を満たす回転数を示す。
Ｎ６０ｍｉｎ＞Ｎｍａｘ＞Ｎ５０ｍａｘ          （６）
Ｎ６０ｍｉｎは電源周波数６０Ｈｚ時で、電圧変動分を含めた最低回転数
Ｎ５０ｍａｘは電源周波数５０Ｈｚ時で、電圧変動分を含めた最高回転数
図１の回路及び図２０において、いま位相制御にて単相誘導モータ２の回転数を、電源周波数に係わらず同一回転数に制御する（図２０のｔ１区間）。電源周波数が６０Ｈｚのとき、回転速度検出器４からの出力が回転数がゼロと等しくなるような故障になったとき、マイクロコンピュータ７は単相誘導モータを加速させるために、トライアックの通電率を上げ、最終的には１００％通電となる。このとき、前記（６）式の条件を満たすことになる。そこで、マイクロコンピュータ７は任意の時間（図２０のｔ２区間）１００％通電が続くと、回転数Ｎｍａｘより高速回転であり、異常回転数と判断して、トリガパルス発生回路８へトリガパルスの発生を停止させる信号を送り、トライアックを停止させ、単相誘導モータ２を停止させる（図２０のｔ３区間）。なお、マイクロコンピュータ７が回転速度指令信号１０と回転速度信号６にて位相制御（トリガタイミング）を決定するため、１００％通電はマイクロコンピュータ７が認識している。位相制御の転弧位置からは、ゼロクロス信号入力直後がトリガタイミングとなるため、モータに電源と同等の電圧が印加されていることで判断可能である。フローチャートでは、図６のステップ４にてトライアックの転弧位置を決定しているので、このステップにて１００％通電の判断が可能である。またタイマーは、マイクロコンピュータ７の内部タイマーを使用することで時間計測が可能である。
【００４７】
図２３に洗濯機の構造を示す。４６は洗濯機本体、４４は水道等より吸水を行う吸水ホース、４５は注水口、５４は吸水ホースと注水口４５の間に接続された吸水弁、５２は洗濯槽、５３は洗濯槽５２を支持する支持棒、５１は洗濯槽５２内の水を排出する排出ホース、５０は排水ホースと洗濯槽５２の間に接続された排水弁、５５は洗濯槽に接続された回転軸、４７はモータ、４９は回転軸５５に接続されたプーリ、４８はモータ４７の動力をプーリ４９に伝えるベルトである。ここで、洗濯機の場合、電源周波数が５０／６０Ｈｚ地区で共用化するために位相制御を用いると、６０Ｈｚ地区での使用は、回路故障等発生にて１００％通電時には、５０Ｈｚ地区の最高回転数を越えて異常回転数に達してしまうことがある。このときには、洗濯槽の揺れが大きくなり安全機能が動作して洗濯を停止する。使用者は、回路破壊等の原因は不明のままである。１００％通電とは、モータを電源に直接接続してモータが回転している状態を指し、位相制御では、トリガ発生タイミングがゼロクロス信号より０ｍｓｅｃ遅れとなる状態を指す。ここでの回転故障等の発生による１００％通電とは、トライアック駆動用トリガ発生タイミングが、ゼロクロス信号より遅れているにもかかわらず（例えば５ｍｓｅｃ）、トライアックがショート故障等にて前記１００％通電と同一状態になることを指す。しかし、この実施例で示す方法を用いることにより、脱水槽の大きな揺れを事前に防止でき、原因を制御回路で表示することによって使用者に詳細を知らせることができる。これにより、使用者が繰り返し使用することを防止できるとともに、原因が明確であるため、サービス時の修理時間が短縮できる。
【００４８】
この発明の更に別の例８を図にて説明する。図２１において、１は商用電源、２は単相誘導モータ、３はコンデンサ、４は単相誘導モータ２の回転速度を検出する回転速度検出器、６は回転速度検出器４より出力する回転速度信号、３８ａ及び３８ｂは交流電源１から単相誘導モータ２への通電を停止するリレー駆動回路及びリレー接点、３７は交流電源１から単相誘導モータ２へ流れる電流を検出するための電流検出抵抗で、３９はこの電流検出抵抗３７の両端の電圧を測定する電流検出部、１２ａ及び１２ｂは単相誘導モータ２の主巻線及び補助巻線への通電を行うトライアック、９ａはトライアック１２ａを駆動するトライアック駆動信号、９ｂはトライアック１２ｂを駆動するトライアック駆動信号、１１は交流電源１のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路、７はマイクロコンピュータで、回転速度信号６とゼロクロス検出回路１１と電流検出部３９からの出力信号を入力する。８はマイクロコンピュータ７からの信号にてトライアック１２を駆動するトリガパルス発生回路、５はマイクロコンピュータ７、トリガパルス発生回路８、ゼロクロス検出回路１１、リレー駆動回路３８ａ、電流検出部３９より構成される制御回路である。
【００４９】
次に図２１の動作について説明する。マイクロコンピュータ７にて、ゼロクロス検出回路１１と速度検出器４からの信号を基に、目標回転速度に制御するためのトライアック１２の駆動タイミングを決定し、タイミング信号をトリガパルス発生回路８に出力する。トリガパルス発生回路８よりトライアック１２へ駆動用パルス信号が出力され、トライアック１２がオンして単相誘導モータ２が回転する。単相誘導モータ２の回転速度を回転速度検出器４より検出し、回転速度信号６をマイクロコンピュータ７に出力する。ここで、マイクロコンピュータ７にて目標回転速度に一致するようトライアック１２の駆動タイミングが算出され、位相制御によるフィードバック制御が行われる。トライアック１２ａは正転用、１２ｂは逆転用である。
【００５０】
次にこの例の動作について説明する。図２２はモータ回転数の時間的変化を示したものであり、図中のＮｍａｘは前述の（６）式の条件を満たす回転数を示す。図２１の回路及び図２２において、いま位相制御にて単相誘導モータ２の回転数を、電源周波数に係わらず同一回転数に制御する（図２２のｔ１区間）。電源周波数が６０Ｈｚのとき、トライアックのオン故障やその他の故障にてモータへ１００％通電になった場合（図２２のｔ２区間）、回転速度検出器４は、このときの回転数を検出し、回転速度信号６をマイクロコンピュータ７へ出力する。次に、マイクロコンピュータ７は回転数Ｎｍａｘより高速回転であることを認識し、異常回転数と判断する。さらに、トリガパルス発生回路８へトリガパルスの発生を停止させる信号を送り、トライアックを停止させ、単相誘導モータ２を停止させる（図２２のｔ３区間）。
【００５１】
電流検出抵抗３７の両端の電圧を検出（３９）することやマイクロコンピュータにて１００％通電が判明し、トライアックをオンしつづけるような故障時（回転速度検出等の故障）出力信号停止でモータは停止する。もし、トライアックのオン故障時にはリレー接点３８ｂを開放する。ここで、洗濯機の場合、電源周波数が５０／６０Ｈｚ地区で共用化するために位相制御を用いると、６０Ｈｚ地区での使用は、回路故障発生にて１００％通電時には、５０Ｈｚ地区の最高回転数を越えて異常回転数に達してしまうことがある。このときには、洗濯槽の揺れが大きくなり安全機能が動作して洗濯を停止する。使用者は、回路破壊等の原因は不明のままである。しかし、この実施例で示す方法を用いることにより、リレーが動作したか停止かどうかを判断して故障原因を表示することができるので、脱水槽の大きな揺れを事前に防止でき、原因を制御回路で表示することによって使用者に詳細を知らせることができる。これにより、使用者が繰り返し使用することを防止できるとともに、原因が明確であるため、サービス時の修理時間が短縮できる。このような回路故障には次のような例が考えられる。
・トライアックのショート故障にて１００％通電となる
・回転速度検出器の故障にて、回転速度検出器よりモータが回転していない状態  と同一の信号を発生する
・トリガパルス発生回路の故障にてトライアックを駆動し続ける信号を発生する・マイクロコンピュータの出力ポート故障にてトライアックを駆動し続ける信号  を発生する、。このように回路故障にて１００％通電となり任意のモータの回転数を検出して異常回転数になったら通電を停止させモータ駆動を停止しようとすることにより確実に不良を防止できる。洗濯機への表示は、操作部等ユーザから見えるところに行うとよい。この表示は洗濯機の故障であるため、エンドユーザにサービスによる修理を受け、その間使用不可である旨表示する。例えば、”サービス”、”点検”等の表示を行う。「回路エラー」表示となる。
【００５２】
なお、ゼロクロス検出回路１１は、実施例７までと同一であり、動作については前述のとおりであり、かつ図１のトライアック駆動用パルスを出力する構成、図６の位相制御する構成、実施例３，４，５のＰＩ制御による回転数制御する構成、図１７の位相制御する構成、図２０の位相制御する構成、実施例図２８の位相制御する構成が図２１に示されている。
【００５３】
この発明の更に別の例を図にて説明する。回路構成は前記図２１と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。
【００５４】
図２４は単相誘導モータ２の回転数及びそのときの単相誘導モータ２を流れる電流を時間的に表したものである。図中のＮｏは定常時における回転数で、このとき流れる電流値をＩｏで示す。Ｎｍｉｎは実使用状態での最低回転数で、この回転数以下でモータは停止しているものと判断、例えば最高回転数の１０％とする。Ｉｍａｘはトライアック１２ａ及び１２ｂが同時にオンしたときに単相誘導モータ２に流れる電流値を示す。いまトライアック１２ａがオンし、単相誘導モータが回転数Ｎｏで回転し、このとき電流検出抵抗３７をＩｏの電流が流れている（図２４のｔ１区間）。ここで、他のトライアック１２ｂがオン故障した場合、モータ回転数は徐々に低下してＮｍｉｎ回転以下となる。この時の電流値は、Ｉｍａｘまで増加する。回転数Ｎｍｉｎ以下、電流値Ｉｍａｘの状態がｔ２時間経過したとき、マイクロコンピュータ７はトライアック１２ｂのオン故障と判断し、トリガパルス発生回路８へ停止信号を出力し、トライアック１２ａへのトリガ信号９ａを停止させる。更に、リレー駆動回路３８ａにリレー駆動信号を送信し、リレー接点３８ｂを開とし、単相誘導モータ２及びトライアック１２への通電を停止する。ここで上記ｔ２時間は、例えば、トライアック１２ａ及び１２ｂが同時通電したときに、モータの温度上昇にて温度ヒューズが溶断する時間より短い時間とする。
【００５５】
この保護動作の手順を図２５に示す。トライアックオン（ステップ１）の後、電流が制限値以内かどうかを判断し（ステップ２）、正常（ステップ３）と判断し、制限値を越えていればＩｍａｘ状態での時間を計測し（ステップ４）、時間が所定値を越えた時点でトライアックをオフする（ステップ５）。この時間の所定値の考え方としては、正転／逆転用トライアックが同時オンにて、トライアックの異常加熱による素子破壊あるいは基板等の耐熱オーバー、モータの温度上昇による巻き線の断線など他へ悪影響を及ぼさない時間以内であり、数１０秒以内での停止が現実的な数値である。洗濯機の場合、上記のような診断及び保護機能が無いと、モータへの過電流にてモータの温度上昇を招き、温度ヒューズの溶断となる。上記診断及び保護機能を備えることによってこのような事態を防止することができ、さらに修理も制御回路のみとなり簡単となる。
【００５６】
この発明の更に別の例を図２６，２７にて説明する。回路構成は前記図２１と同一の場合について示し、基本動作は前述の通りである。
【００５７】
次にこの例の動作について図２７にて説明する。図２６はトライアック１２ａ及び１２ｂのオンまたはオフタイミングと、そのときの電流検出抵抗３７を流れる電流値との時間的変化を示したものである。電流値Ｉｏはトライアック１２ａまたは１２ｂのいずれかがオンしたときに電流検出抵抗３７を流れる電流を示す。Ｉｍａｘはトライアック１２ａ及び１２ｂが同時にオンしたときに単相誘導モータ２及び電流検出抵抗３７に流れる電流値を示す。まず最初に、マイクロコンピュータ７よりトリガパルス発生回路８へ、トライアック１２ａ及び１２ｂの停止信号をｔ１時間出力する（ステップ１）。この時、マイクロコンピュータ７にて電流検出抵抗３７に電流が流れていないことを確認（ステップ２）することで、両トライアックがオン故障でないと認識する。
【００５８】
両トライアックがオン故障でなければ、次に、マイクロコンピュータ７は、トライアック１２ａのオン信号をトリガパルス発生回路８へ、ｔ２時間出力する（ステップ３）。この時、マイクロコンピュータ７にて電流検出抵抗３７に電流Ｉｏが流れることを確認することで、トライアック１２ａがオフ故障でないと認識する（ステップ４）。トライアック１２ａがオフ故障でなければ、次に、マイクロコンピュータ７よりトリガパルス発生回路８へ、トライアック１２ｂのオン信号をｔ３時間出力する。この時、マイクロコンピュータ７より電流検出抵抗３７に電流Ｉｏが流れることを確認することで、トライアック１２ｂがオフ故障でないと認識する（ステップ５〜７）。前記故障検証中に、電流がＩｍａｘに達した場合はトライアック１２ａまたは１２ｂのショート故障と判断し、トリガパルス発生回路８へ停止信号を出力し、トライアック１２のトリガ信号９を停止させる。更に、リレー駆動回路３８ａにリレー駆動信号を送信し、リレー接点３８ｂを開とし、単相誘導モータ２及びトライアック１２への通電を停止する（ステップ８〜１０）。以上の故障診断にて、トライアック１２のオンあるいはオフ故障を検出することが可能となる。洗濯機の場合、上記のような診断及び保護機能が無いと、モータへの過電流にてモータの温度上昇を招き、温度ヒューズの溶断となる。上記診断及び保護機能を備えることによってこのような事態を防止することができ、さらに修理も制御回路のみとなり簡単となる。
【００５９】
この発明の更に別の例を図にて説明する。図２８において、１は商用電源、２は単相誘導モータ、３はコンデンサ、１２ａは単相誘導モータ２の正転側巻線への通電を行うトライアック、１２ｂは逆転側巻線への通電を行うトライアック、９ａはトライアック１２ａを駆動する単相誘導モータ２の正転用のトライアック駆動パルス信号、９ｂはトライアック１２ｂを駆動する単相誘導モータ２の逆転用のトライアック駆動パルス信号、７はマイクロコンピュータ、４０はマイクロコンピュータ７より出力されてトライアック１２ａ及び１２ｂへの通電を切り替える正／逆転切換信号、４１はマイクロコンピュータ７より出力されてトライアック１２ａ及び１２ｂを駆動するパルスの発生タイミングを決定するタイミング信号、８はマイクロコンピュータ７からの正／逆転切換信号４０及びタイミング信号４１を入力し、かつトライアック駆動信号９ａ及び９ｂを出力するトリガパルス発生回路、５はマイクロコンピュータ７とトリガパルス発生回路８より構成される制御回路である。すなわちマイクロコンピュータ７はモータの主コイルおよび補助コイルへの通電タイミングを決定する出力ポートと、この主コイルと補助コイルの通電を切換える出力ポートとを備え、タイミング信号を介して信号を伝える。これにより主コイル及び補助コイルへの同時通電のタイミングをなくしている。
【００６０】
図３０は従来の制御回路を示す。７はマイクロコンピュータ、４２はマイクロコンピュータ７より出力されてトライアック１２ａへの通電タイミングを設定する正転用タイミング信号、４３はマイクロコンピュータ７より出力されてトライアック１２ｂへの通電タイミングを設定する逆転用タイミング信号、８はマイクロコンピュータからの正転用タイミング信号４２及び逆転用タイミング信号４３を入力し、かつトライアック駆動信号９ａ及び９ｂを出力するトリガパルス発生回路、５はマイクロコンピュータ７とトリガパルス発生回路８より構成される制御回路である。すなわちマイクロコンピュータにはモータの主コイルおよび補助コイルへの通電タイミングを決定する各々の出力ポートが備えられており、それぞれ配線を介して信号を送っている。
【００６１】
次にこの実施例の動作について説明する。図２９は正／逆転切換信号４０、タイミング信号４１、正転側及び逆転側の巻線を流れるモータ電流Ｉの時間関係を示すタイミング図である。図２８において、単相誘導モータ２を正転方向に回転させる場合、マイクロコンピュータ７は、正／逆転切換信号４０をトリガパルス発生回路８に出力する。このときの正／逆切換信号は図２９に示すようにＨｉとなる。次に、トライアック１２の駆動タイミングを決定し、タイミング信号４１を出力し、トリガパルス発生回路８からトライアック１２ａへトライアック駆動パルス信号９ａが出力され、図２９で示すタイミング信号がパルスにて出力される。トライアック１２ａがオンして、単相誘導モータ２が正回転する。このときのモータの正転側電流は図２９に示すように流れる。
【００６２】
単相誘導モータ２を逆転方向に回転させる場合、マイクロコンピュータ７は、正／逆転切換信号４０をトリガパルス発生回路８に出力する。このときの正／逆切換信号４０は図２９に示すようにＬｏとなる。次に、トライアック１２の駆動タイミングを決定し、タイミング信号４１を出力し、トリガパルス発生回路８からトライアック１２ｂへトライアック駆動パルス信号９ｂが出力され、図２９で示すタイミング信号がパルスにて出力される。トライアック１２ｂがオンして、単相誘導モータ２が逆回転する。このときのモータの逆転側電流は図２９に示すように流れる。
【００６３】
次に従来の実施例である図３０の動作について説明する。図３１は正転用タイミング信号４２、逆転用タイミング信号４３、正転側及び逆転側の巻線を流れる電流波形の時間関係を示すタイミング図である。図３０より、単相誘導モータ２を正転方向に回転させる場合、マイクロコンピュータ７は、トライアック１２ａの駆動タイミングを決定し、正転用タイミング信号４２をトリガパルス発生回路８に出力する。次に、トリガパルス発生回路８からトライアック１２ａへトライアック駆動パルス信号９ａが出力され、図３１で示すタイミング信号がパルスにて出力され、トライアック１２ａがオンして、単相誘導モータ２が正回転する。このときのモータの正転側電流は図３１に示すように流れる。
【００６４】
単相誘導モータ２を逆転方向に回転させる場合、マイクロコンピュータ７は、トライアック１２ｂの駆動タイミングを決定し、逆転用タイミング信号４３をトリガパルス発生回路８に出力する。次に、トリガパルス発生回路８からトライアック１２ｂへトライアック駆動パルス信号９ｂが出力され、図３１で示すタイミング信号がパルスにて出力され、トライアック１２ｂがオンして、単相誘導モータ２が逆回転する。このときのモータの逆転側電流は図３１に示すように流れる。
【００６５】
ここで、図３０に示す従来のような回路構成の場合では、マイクロコンピュータ７の暴走等発生時には、マイクロコンピュータ７の出力ポートはＨｉまたはＬｏとなり続けることが非常に多い。いま出力ポートが同時にＨｉになり続けたとき、トリガパルス発生回路からはトライアック１２ａ及び１２ｂを同時に駆動する信号を発生してしまい、単相誘導モータ２へ過大電流が流れて異常温度上昇となり、モータ内の温度ヒューズが溶断するなどの不具合が発生していた。
【００６６】
しかし、図２８に示す回路構成の場合では、マイクロコンピュータ７の暴走等発生時に、出力ポートが同時にＨｉとなり続けても、トリガパルス発生回路からはトライアック１２ａを駆動する信号を発生することになるため、図３０の従来の回路構成のように、単相誘導モータ２へ過大電流が流れて異常温度上昇となり、モータ内の温度ヒューズが溶断するなどの不具合が発生することはない。逆に、出力ポートが同時にＬｏとなり続けても同様に同時ＯＮはない。以上のこの保護の手順を図３２（ステップ１〜５）に示す。マイコンポートの同時ＨｉまたはＬｏで両トライアックはオンしない。洗濯機の場合、上記のような機能が無いと、モータへの過電流にてモータの温度上昇を招き、温度ヒューズの溶断となる。上記機能を備えることによってこのような事態を防止することができ、さらに修理も温度ヒューズのみとなり簡単となる。さらに表示は前述のように設けるとよい。この発明は、６０Ｈｚ電源のモータを駆動中１００％通電が任意の時間を経過したことを判断したときに、モータへの通電を停止する。
【００６７】
この発明は、検出した回転速度と指令値によりＰＩ制御を行い、このＰＩ制御の積分項をゼロ以外の初期値の設定を行う。
【００６８】
又、この発明は、ＰＩ制御の積分値の初期値を負荷量に応じて設定する。
【００６９】
又、この発明は、ＰＩ制御の積分値の初期値をモータの目標回転数に応じて設定する。
【００７０】
又、この発明は、６０Ｈｚ電源のモータを駆動中１００％通電が任意の時間を経過したことを判断したときに、モータへの通電を停止する。
【００７１】
この発明は、モータを６０Ｈｚ電源で回転させ、電源５０Ｈｚ時の最高回転数をこえるある回転数を検出したとき、モータへの通電を停止する。
【００７２】
又、この発明は、モータが一定の回転数以下で、一定の電流値以上で運転を続けたときモータへの通電を停止する。
【００７３】
又、この発明は位相制御非通電時にコイルに流れる電流を検出するか、または、位相制御通電時にある電流以上を検出すると、モータへの通電を停止する。
【００７４】
又、この発明は、モータへの通電停止を、主回路開閉により行う。
【００７５】
又、この発明は、モータ駆動用トリガパルス発生に、モータのコイルへの通電タイミングを決定する信号と、コイルの通電を切換える信号をわけて送る。
【００７６】
又、この発明は、モータの複数のコイルに同時に通電するタイミングが存在しない。
【００７７】
又、この発明の洗濯機は、信頼性が高いモータ制御装置を搭載している。
【００７８】
又、この発明の洗濯機は、モータ停止に係る情報を表示できる。
【００７９】
以上のように、この発明によれば、モータへの通電を行う駆動用パルス信号は、点弧タイミングが電源のゼロクロス信号付近では長く、それ以外のタイミングでは短くするようにしたので、モータの電流位相が、電源の位相より進んでもトライアックの点弧が確実に行え、信頼性の高い装置が得られる。又この発明のパルス信号は複数のパルス列信号であり、低消費電力の装置が得られる。
【００８０】
またこの発明によれば、モータへの通電を行う駆動用パルス信号の出力タイミングは、電源ゼロクロス信号間の時間を正規化し、この正規化したデータを用いて演算するようにしたので、電源周波数が異なっても、マイクロコンピュータ内の同一ルーチンにて処理できるため、プログラム及び演算時間の短縮が可能となる。又この発明は、常に正規化しており、急に電源が切換えられても、なんの操作も必要なしに対応できる。
【００８１】
またこの発明によれば、モータへの通電を行う駆動用パルス信号の出力タイミングは、目標回転数に制御されているとき、目標出力タイミング時間の前後にばらつかせるようにしたので、モータのトルクリプルの変動にて振動周波数も変動することになり、特定の耳障りな音の発生を防止することが可能となる。また、この発明は出力タイミングの平均が目標値にほぼ一致するのでモータを使用する装置の用途に支障を与えず広範囲な目的に使える。
【００８２】
また、この発明は、上述のモータ駆動部への通電停止を出力信号を停止して行うので、信頼性の高い装置が得られる。
【００８３】
また、この発明は、上述のモータ駆動部への通電停止を、回路開閉も組合せて行うので確実に停止でき一層の信頼性が得られる。
【００８４】
またこの発明は、モータの複数のコイルへ同時に通電しない構成としたので運転の信頼性の高い制御装置が得られる。
【００８５】
またこの発明は、信頼性が高く、使い勝手が良い洗濯機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明による一実施例による単相誘導モータの制御装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の位相制御でのトライアック点弧タイミングとモータの電圧及び電流を示す説明図である。
【図３】この発明の位相制御でのトライアック点弧タイミングとモータの電圧及び電流を示す説明図である。
【図４】この発明の位相制御でのトライアック点弧タイミングとモータの電圧及び電流を示す説明図である。
【図５】この発明のパルス幅を決定する手順を示すフローチャートである。
【図６】この発明のトライアック点弧位置計算ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】この発明のゼロクロス信号時間計測の手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の電源周波数判別の手順を示すフローチャートである。
【図９】この発明のＰＩ制御によるモータ制御ブロック図である。
【図１０】この発明のＰＩ制御の計算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】この発明のモータの負荷量に応じたＰＩ制御の積分項データを示す説明図である。
【図１２】この発明のＰＩ制御の積分項にゼロを設定したときのモータ回転状態を示す説明図である。
【図１３】この発明のＰＩ制御の積分項にゼロ以外の初期値を設定したときのモータ回転状態を示す説明図である。
【図１４】この発明のモータの目標回転数に応じたＰＩ制御の積分項データを示す説明図である。
【図１５】この発明のＰＩ制御の積分項にゼロを設定したときのモータ回転状態を示す説明図である。
【図１６】この発明のＰＩ制御の積分項にゼロ以外の初期値を設定したときのモータ回転状態を示す説明図である。
【図１７】この発明の電源ゼロクロス信号とトライアック駆動パルス信号の出力タイミングを示す説明図である。
【図１８】この発明の電源ゼロクロス信号からトライアック駆動パルス信号が出力されるまでの時間分布を示す説明図である。
【図１９】この発明の電源ゼロクロス信号からトライアック駆動パルス信号が出力されるまでの時間分布を示す説明図である。
【図２０】この発明のモータ回転数の時間的変化を示す説明図である。
【図２１】この発明による一実施例による単相誘導モータの制御装置を示すブロック図である。
【図２２】この発明のモータ回転数の時間的変化を示す説明図である。
【図２３】この発明の洗濯機の構造を示す構造図である。
【図２４】この発明のモータ回転数と電流の時間的変化を示す説明図である。
【図２５】この発明の保護の手順を示すフローチャートである。
【図２６】この発明のトライアックのオン／オフタイミングとそのときのモータ電流の時間的変化を示す説明図である。
【図２７】この発明の保護の手順を示すフローチャートである。
【図２８】この発明による一実施例による単相誘導モータの制御回路を示すブロック図である。
【図２９】この発明のモータの正／逆転切換信号とトライアック駆動時のタイミング信号とモータを流れる電流の時間的変化を示す説明図である。
【図３０】この発明と比較する従来の単相誘導モータの制御回路を示すブロック図である。
【図３１】この発明と比較する従来のモータを正転または逆転させるトライアック駆動用タイミング信号とモータを流れる電流の時間的変化を示す説明図である。
【図３２】この発明の保護の手順を示すフローチャートである。
【図３３】従来の単相誘導モータの制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  商用電源、２  単相誘導モータ、３  コンデンサ、４  回転速度検出器、５  制御回路、６  ゼロクロス検出回路、７  速度演算部、８  トリガパルス発生回路、３７  電流検出抵抗、３８ｂ  リレー接点。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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