(57)【要約】【課題】  低コストで信頼性が高く、乾燥運転時の運転音が静かな洗濯機を提供する。【解決手段】  ドラム式洗濯機１において、乾燥運転時に送風を行うための送風ファン２６を駆動するファンモータ３１を、ドラムモータ２０側のインバータ回路３２と共に、インバータ回路４７を介してセンサレスベクトル制御するように構成する。【選択図】  図１
2006034333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗い運転、すすぎ運転、脱水運転、乾燥運転を行うための回転駆動力を発生させる運転用モータを、インバータを介してベクトル制御するように構成される洗濯機において、
前記乾燥運転時に送風を行うための送風ファンを駆動するファンモータを、インバータを介してベクトル制御するように構成したことを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
ファンモータを、センサレスベクトル制御することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
運転用モータとファンモータとは、共通の電源によって駆動されることを特徴とする請求項１又は２記載の洗濯機。
【請求項４】
運転用モータとファンモータとは、何れもＰＷＭ制御されるように構成されると共に、
運転用モータに対するＰＷＭ制御のキャリア周波数は８ｋＨｚ以上に設定されており、
ファンモータに対するＰＷＭ制御のキャリア周波数は、８ｋＨｚ未満に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の洗濯機。
【請求項５】
ベクトル制御を行うためのファンモータの電流検出頻度は、運転用モータの電流検出頻度よりも低くなるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の洗濯機。
【請求項６】
運転用モータ駆動用のインバータと、ファンモータ駆動用のインバータとは、共通のマイクロコンピュータによって制御されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗い運転、すすぎ運転、脱水運転、乾燥運転を行うための回転駆動力を発生させる運転用モータを、インバータを介してベクトル制御するように構成される洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥運転を行う機能を備えた洗濯機においては、例えばドラム式洗濯機であれば、脱水した状態のドラム内の洗濯物を回転させながら、ヒータによって加熱した温風をファンにより回転槽内に送風することで乾燥運転を行うようになっている。そして、従来、斯様な洗濯機のファンモータは、モータケース内に制御回路、駆動回路、回転位置センサが内蔵された矩形波駆動回路によって駆動制御される構成が一般的であった。即ち、回転位置センサによってモータのロータ位置を検知し、通電相を切替えることでモータを矩形波駆動するようになっており、それらが一体にユニット化された既成のファンモータユニットを洗濯機に組み込んで使用している。例えば、特許文献１には、そのようなファンモータユニットの構造が開示されている。
【０００３】
図９には、ファンモータユニットを使用した洗濯機の電気的構成を概略的に示す。交流電源１０１は、整流ブリッジ回路１０２の交流入力端子に与えられており、整流ブリッジ回路１０２の直流出力端子には、平滑コンデンサ１０３及びＤＣ−ＤＣコンバータ１０４の並列回路が接続されていると共に、正側にヒューズ１０５を介してファンモータユニット１０６が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４の出力端子からは１５Ｖの電圧が出力され、ファンモータユニット１０６に制御用電源として与えられている。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４の出力端子とグランドとの間には、平滑コンデンサ１０７が接続されている。
【０００４】
また、交流電源１０１には、もう１つの整流ブリッジ回路１０８の交流入力端子が接続されており、整流ブリッジ回路１０８の直流出力端子には、平滑コンデンサ１０９及び１１０の直列回路並びにＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の並列回路が接続されていると共に、インバータ回路１１２が接続されている。インバータ回路１１２は、洗濯運転・脱水運転用のモータ１１３を駆動するようになっている。
【０００５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の出力端子からは１５Ｖ，３．３Ｖの電圧が出力され、前者はインバータ回路１１２のゲート駆動用電源として、後者は、洗濯機を統括制御する制御回路（マイクロコンピュータ）１１４の動作用電源として与えられている。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の各電圧出力端子とグランドとの間には、平滑コンデンサ１１５，１１６が接続されている。
【０００６】
制御回路１１４は、インバータ回路１１２を介してモータ１１３の電流検出などを行ない、その検出結果に基づいてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路１１２を構成するＩＧＢＴなどのスイッチング素子に駆動信号を出力する。また、ファンモータユニット１０６は、制御回路１１７，駆動回路１１８，ファンモータ１１９で構成されているが、制御回路１１４は、ファンモータ１１９を構成する制御回路１１７との間で制御に必要な信号の入出力を行なうようになっている。
【０００７】
即ち、制御回路１１４は、ファンモータユニット１０６に対して回転数指令をＰＷＭ信号として出力するが、そのＰＷＭ信号は、フォトカプラ１２０を介して平滑回路１２１に与えられ、直流電圧に変換されてファンモータユニット１０６に与えられる。尚、平滑回路１２１の時定数は、一例として１．２秒である。ファンモータユニット１０６の制御回路１１７は、直流電圧として与えられる回転数指令に応じてファンモータ１１９の回転数を制御する。一方、ファンモータユニット１０６は、ファンモータ１１９の回転数検知信号を、フォトカプラ１２２を介しパルス信号として制御回路１１４に出力する。
【特許文献１】特開２００２−３４９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のようなファンモータ１１９の駆動方式には、以下のような欠点があった。
（１）制御回路１１７や図示しない回転位置センサをファンモータユニット１０６に内蔵するため、構造が複雑化して信頼性が低下するおそれがあると共に、コストの上昇を招いていた。
（２）更に、ファンモータニット１０６に供給する電源を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ１１１、制御回路１１４とのインターフェイス回路であるフォトカプラ１２０，１２２及び平滑回路１２１が必要となり、（１）と同様な問題の原因となる。
（３）制御応答が遅いため、ファンモータ１１９の起動に時間がかかったり、起動時における回転数制御のオーバーシュートが大きくなることで騒音が大きくなる。
【０００９】
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、低コストで信頼性が高く、乾燥運転時の運転音が静かな洗濯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の洗濯機は、洗い運転、すすぎ運転、脱水運転、乾燥運転を行うための回転駆動力を発生させる運転用モータを、インバータを介してベクトル制御するように構成されるものにおいて、
前記乾燥運転時に送風を行うための送風ファンを駆動するファンモータを、インバータを介してベクトル制御するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
斯様に構成すれば、既成のファンモータユニットを使用することなく、ファンモータを駆動することができる。そして、ベクトル制御によりファンモータのトルクを直接制御することができるので、制御応答速度が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の洗濯機によれば、ファンモータユニットを使用しないことで低コスト化を図ることができる。また、ファンモータの駆動時に発生する騒音を低減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】
【００１３】
以下、本発明の一実施例について図１乃至図８を参照しながら説明する。図６及び図７は、本実施例に係る洗濯機の全体構成を示す外観斜視図及び縦断側面図である。ドラム式洗濯機１は、台板２、台板２上に固定された外箱３、前記外箱３上に装着され略矩形状の洗濯物投入口４を有するトップカバー５から構成されている。前記トップカバー５の上面は後部から前部に向かって下方に傾斜する円弧状面をなしており、トップカバー５の後半部は殆んど傾斜していないのに対して前半部は大きく傾斜している。
【００１４】
前記トップカバー５には、前記投入口４を開閉する外蓋６が設けられている。前記外蓋６はトップカバー５の上面の傾斜に沿うように設けられており、トップカバー５の上面のうち傾斜の大きい前半部に設けられた前蓋７及び傾斜の小さい後半部に設けられた後蓋８から構成されている。前蓋７及び後蓋８は、前後方向の相反する方向にスライド移動させることにより開閉動作されるようになっている。また、前蓋７及び後蓋８は紐状部材としてのワイヤ９によって連結されており、連動して開閉動作するようになっている。
【００１５】
トップカバー５の右前部には操作キーや表示部を備えた操作パネル１５が設けられている。外箱３の内部には、略円筒状の水槽１０が複数のサスペンション１１を介して弾性支持されている。前記サスペンション１１は、ダンパ１１ａ及びサスペンションバネ１１ｂから構成されている。前記水槽１０の上部には内蓋１２により開閉される開口部１３が形成されている。
【００１６】
前記水槽１０の内部には、円筒状のドラム１４が回転可能に支持されており、前記ドラム１４は洗濯槽、脱水槽、乾燥槽として機能する。前記水槽１０の左端板にはドラムモータ（運転用モータ）２０（図８参照）が設けられており、前記ドラム１４は、ドラムモータ２０により直接的に回転駆動されるようになっている。
前記ドラム１４の周壁部には、ドラム蓋１６により開閉される開口部１７が設けられている。前記ドラム蓋１６は、図７における回動支点１８ａを中心に回動する蓋主板１８、回動支点１９ａを中心に回動する補助板１９から構成されている。前記ドラム１４が停止している場合、前記開口部１７は水槽１０の開口部１３と対向するように構成されている。
【００１７】
図８は、ドラム式洗濯機１の縦断正面図である。ドラム１４は、ほぼ水平方向に指向する軸２１を中心に回転可能に設けられ、その軸１３に直結されたアウタロータ形のドラムモータ２０により回転駆動される構成となっている。ドラム１４の胴部１４ａには多数の連通孔２２が形成されていて、この連通孔２２を介してドラム１４内と水槽１０内とが連通している。
【００１８】
そして、上記水槽１０の外部には、ドラム１４内と連通する空気循環路２３が設けられている。この空気循環路２３には、加熱手段としてのヒータ２４を収容したヒータケース２５と、送風手段を構成する送風ファン２６を備えたファンケース２７と、水冷式の除湿手段を構成するダクト状の熱交換器２８とが設けられている。熱交換器２８の上部には、熱交換器２８内に冷却水を散水するための散水口２９が設けられている。空気循環路２３の一端部２３ａは、水槽１０の一方の側板１０ｂを貫通してドラム１４の一方の側板１４ｂの中心部において当該ドラム１４内と連通し、他端部２３ｂは、水槽１０の一方の側板１０ｂの下部において水槽１０内と連通している。従って、この空気循環路２３は、一端部２３ａがドラム１４内と直接連通し、他端部２３ｂは、ドラム１４の連通孔２２を介してドラム１４内と連通している。
【００１９】
この場合、ヒータケース２４は、空気循環路２３の一端部２３ａ側に配置され、熱交換器２８は他端部２３ｂ側に配置され、ファンケース２７は、ヒータケース２４と熱交換器２８との間に配置されている。そして、空気循環路２３において、ファン２６の上流側となる熱交換器２８の上部には、外気導入用の吸気口３０が設けられている。
図１は、ドラムモータ２０及び送風ファン２６を回転させるファンモータ３１の駆動系を概略的に示すものである。インバータ回路３２は、６個のＩＧＢＴ（スイッチング素子）３３ａ〜３３ｆを三相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆのコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード３４ａ〜３４ｆが接続されている。
【００２０】
下アーム側のＩＧＢＴ３３ｄ〜３３ｆのエミッタは、シャント抵抗３５ｕ，３５ｖ，３５ｗを介してグランドに接続されている。また、両者の共通接続点は、夫々レベルシフト回路３６を介して制御回路３７に接続されている。尚、シャント抵抗３５の抵抗値は、例えば０．２Ωに設定されている。
レベルシフト回路３６はオペアンプなどを含んで構成されており、シャント抵抗３５ｕ〜３５ｗの端子電圧を増幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収まるように（例えば、０〜＋３．３Ｖ）バイアスを与える。また、過電流比較回路３８は、インバータ回路３２の上下アームが短絡した場合に回路の破壊を防止するために過電流検出を行うものである。
【００２１】
インバータ回路３２の入力側には駆動用電源回路３９が接続されている。駆動用電源回路３９は、１００Ｖの交流電源４０を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路４１及び直列接続された２個のコンデンサ４２ａ，４２ｂにより倍電圧全波整流し、約２８０Ｖの直流電圧をインバータ回路３２に供給する。そして、インバータ回路３２の出力端子は、ドラムモータ２０の各相巻線２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに接続されている。
【００２２】
制御回路３７は、レベルシフト回路３６を介して得られるモータ２０の巻線２０ｕ〜２０ｗに流れる電流Ｉｕ〜Ｉｗを検出し、その電流値に基づいて２次側の回転磁界の位相θ及び回転角速度ωを推定すると共に、三相電流を直交座標変換及びｄｑ(direct-quadrature)座標変換することで励磁電流成分Ｉｄ，トルク電流成分Ｉｑを得る。
そして、制御回路３７は外部より速度指令が与えられると、推定した位相θ及び回転角速度ω並びに電流成分Ｉｄ，Ｉｑに基づいて、電流指令Ｉｄref，Ｉｑrefを生成し、それを電圧指令Ｖｄ，Ｖｑに変換すると直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がＰＷＭ信号として生成され、インバータ回路３２を介してモータ２０の巻線２０ｕ〜２０ｗに出力される。
【００２３】
第１電源回路４３は、インバータ回路３２に供給される約２８０Ｖの駆動用電源を降圧して１５Ｖの制御用電源を生成し、制御回路３７及び駆動回路４４に供給するようになっている。また、第２電源回路４５は、第１電源回路４３によって生成された１５Ｖ電源に基づいて３．３Ｖ電源を生成し、制御回路３７に供給する三端子レギュレータである。高圧ドライバ回路４６は、インバータ回路３２における上アーム側のＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｃを駆動するために配置されている。
【００２４】
そして、ファンモータ３１については、ドラムモータ２０の駆動系と対称な構成が配置されている。即ち、ファンモータ３１は、インバータ回路４７によって駆動され、その下アーム側にはシャント抵抗４８ｕ〜４８ｗが挿入されている。それらのシャント抵抗４８ｕ〜４８ｗの端子電圧は、レベルシフト回路４９を介して制御回路３７に与えられ、また、過電流比較回路５０によって過電流検出のための比較が行なわれる。制御回路３７は、駆動回路５１及び高圧ドライバ回路５２を介してインバータ回路４７を駆動する。但し、ファンモータ３１の巻線３１ｕ〜３１ｗに流れる電流値はドラムモータ２０に比較して小さいため、シャント抵抗４８の抵抗値は例えば１．０Ωに設定されている。
【００２５】
図２は、制御回路３７が、ドラムモータ２０並びにファンモータ３１について行うセンサレスベクトル制御の機能ブロックを示す図である（但し、ドラムモータ２０側についてのみ図示する）。この構成は、例えば特開２００３−１８１１８７号公報などに開示されているものと同様であるから、ここでは概略的に説明する。尚、図２において、（α，β）は、三相ブラシレスモータであるドラムモータ２０の各相に対応する電機角１２０度間隔の三相（ＵＶＷ）座標系を直交変換した直交座標系を示し、（ｄ，ｑ）は、モータ２０のロータの回転に伴って回転している２次磁束の座標系を示すものである。
【００２６】
速度指令出力部６０は、目標速度指令ωref を減算器６１，６２に被減算値として出力する。また、減算器６１，６２には、エスティメータ(Estimator) ６３によって検出されたモータ２０の検出速度ωが、切替えスイッチ６４の可動接点６４ｃより固定接点６４ｂ，６４ａを介して減算値として与えられるようになっている。そして、減算器６２の減算結果は、速度ＰＩ(Proportional-Integral) 制御部６５に与えられている。
【００２７】
速度ＰＩ制御部６５は、目標速度指令ωref と検出速度ωとの差分量に基づいてＰＩ（比例積分）制御を行い、ｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ(direct)軸電流指令値Ｉdrefとを生成して減算器６６ｑ，６６ｄに被減算値として夫々出力する。尚、ベクトル制御を行なう場合、ｄ軸電流指令値Ｉdrefは“０”に設定され全界磁制御によってモータ２０を駆動する。減算器６６ｑ，６６ｄには、αβ／ｄｑ変換部６７より出力されるｑ軸電流値Ｉｑ，ｄ軸電流値Ｉｄが減算値として夫々与えられ、減算結果は、電流ＰＩ制御部６８ｑ，６８ｄに夫々与えられる。尚、速度ＰＩ制御部６５における制御周期は１ｍ秒に設定されている。
【００２８】
電流ＰＩ制御部６８ｑ，６８ｄは、ｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとの差分量に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電圧指令値Ｖｄを生成してｄｑ／αβ変換部６９に出力する。ｄｑ／αβ変換部６９には、エスティメータ６３によって検出されたブラシレスモータ２０における２次磁束の回転位相角（ロータ位置角）θが与えられ、その回転位相角θに基づいて電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを電圧指令値Ｖα，Ｖβに変換する。
【００２９】
ｄｑ／αβ変換部６９が出力する電圧指令値Ｖα，Ｖβは、αβ／ＵＶＷ変換部７０に与えられ、αβ／ＵＶＷ変換部７０は、電圧指令値Ｖα，Ｖβを三相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して出力する。電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、切替えスイッチ７１ｕ，７１ｖ，７１ｗの一方の固定接点７１ｕａ，７１ｖａ，７１ｗａに与えられており、他方の固定接点７１ｕｂ，７１ｖｂ，７１ｗｂには、電圧・位相制御部７２によって出力される電圧指令値Ｖus，Ｖvs，Ｖwsが与えられる。そして、切替えスイッチ７１ｕ，７１ｖ，７１ｗの可動接点７１ｕｃ，７１ｖｃ，７１ｗｃは、ＰＷＭ形成部７３の入力端子に接続されている。
【００３０】
ＰＷＭ形成部７３は、電圧指令値Ｖus，Ｖvs，Ｖwsに基づいて１６ｋＨｚのキャリア（三角波）を変調した各相のＰＷＭ信号Ｖup(+,-) ，Ｖvp(+,-) ，Ｖwp(+,-) をインバータ回路３２に出力するようになっている。ＰＷＭ信号Ｖup〜Ｖwpは、例えばモータ２０の各相巻線２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに正弦波状の電流が通電されるように正弦波に基づいた電圧振幅に対応するパルス幅の信号として出力される。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換部７４は、ＩＧＢＴ３３ｄ〜３３ｆのエミッタに現れる電圧信号をＡ／Ｄ変換した電流データＩｕ，Ｉｖ，ＩｗをＵＶＷ／αβ変換部７５に出力する。ＵＶＷ／αβ変換部７５は、三相の電流データＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗを所定の演算式に従って直交座標系の２軸電流データＩα，Ｉβに変換する。そして、２軸電流データＩα，Ｉβをαβ／ｄｑ変換部６７に出力する。
【００３２】
αβ／ｄｑ変換部６７は、ベクトル制御時にはエスティメータ６３よりモータ２０のロータ位置角θを得ることで、所定の演算式に従って２軸電流データＩα，Ｉβを回転座標系（ｄ，ｑ）上のｄ軸電流値Ｉｄ，ｑ軸電流値Ｉｑに変換する。そして、ｄ軸電流値Ｉｄ，ｑ軸電流値Ｉｑを前述したようにエスティメータ６３及び減算器６１，６２に出力する。
【００３３】
エスティメータ６３は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ，ｄ軸電圧指令値Ｖｄ，ｑ軸電流値Ｉｑ，ｄ軸電流値Ｉｄに基づいてロータの位置角θ及び回転速度ωを推定し、各部に出力する。ここで、モータ２０は、起動時には電圧・位相制御部７２の内部に配置される初期パターン出力部７６ａによって直流励磁が行われてロータの回転位置が初期化された後、起動パターンが印加され強制転流が行われる。αβ／ｄｑ変換部６７は、ベクトル制御が開始される直前において初期パターン出力部７６ａより得られる位置角θinitを初期値として、電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算して出力する。ベクトル制御の開始以降は、エスティメータ６３が起動されてロータの位置角θ及び回転速度ωが推定される。
【００３４】
ここで、電圧・位相制御部７２は、速度ＰＩ制御部７７とＵＶＷ変換部７６とで構成され、速度ＰＩ制御部７７には、速度指令出力部６０より出力される速度指令ωref と、エスティメータ６３が出力する推定速度ωとの減算結果が減算器６１を介して与えられている。そして、その減算結果に基づいて電圧指令(DUTY)及び位相指令(PHASE) を生成しＵＶＷ変換部７６に出力する。また、速度ＰＩ制御部７７には、後述する弱め界磁制御を行うためエスティメータ６３が出力する位相角θが与えられている。
【００３５】
ＵＶＷ変換部７６は、速度ＰＩ制御部７７が出力する指令値をＵ，Ｖ，Ｗの三相の電圧指令値に変換して切替えスイッチ７１に出力する。即ち、電圧・位相制御部７２は、洗濯機において従来一般に行われてきた電圧・位相制御方式と同様の制御を行う構成である。尚、前述した初期パターン出力部７６ａはＵＶＷ変換部７６の内部に配置されている。
切替えスイッチ７１及び６４の切替えは、切替え制御部７８によって行われるようになっている。切替え制御部７８は、ＰＷＭ形成部７３より与えられるＰＭＷ信号のデューティ情報に基づいて切替えスイッチ７１及び６４の切替えを制御する。また、切替え制御部７８は、脱水運転の高速回転領域において弱め界磁制御を行うための指令を電圧・位相制御部７２に出力する。
【００３６】
尚、以上の構成において、インバータ回路３２を除く構成は、制御回路（制御手段）３７のソフトウエアによって実現されている機能をブロック化したものである。そして、ベクトル制御における電流制御周期は、ＰＷＭキャリア周波数の逆数である６４．１μ秒に設定されている。
【００３７】
次に、本実施例の作用について図３乃至図５も参照して説明する。図３は、主に制御回路３７がドラムモータ２０を駆動制御するための概略的な制御内容を示すフローチャートである。制御回路３７は、洗い，すすぎ，脱水運転などを開始させる場合に前述した起動処理を行う（ステップＳ１）。即ち、切替えスイッチ７１ｕ〜７１ｗの可動接点７１ｕｃ〜７１ｗｃを切替え制御部７８により電圧・位相制御部７２側（固定接点７１ｕｂ〜７１ｗｂ側）に切り換えると共に、切替えスイッチ６４の可動接点６４ｃを固定接点６４ｂ側に切り換える。そして、初期パターン出力部７６ａにより直流励磁を行わせ、ロータの回転位置を初期化させてから電圧指令値Ｖus〜Ｖwsをインバータ回路３２に与えてモータ２０を強制転流させる（ステップＳ２）。すると、モータ２０は回転を開始し、回転速度は徐々に上昇して行く。
【００３８】
それから、制御回路３７は、例えば、初期パターン出力部によって与えられる検知信号によりモータ２０の回転数が２０ｒｐｍに達したと判断すると（ステップＳ３，「ＹＥＳ」）、切替えスイッチ７１ｕ〜７１ｗの可動接点７１ｕｃ〜７１ｗｃを固定接点７１ｕａ〜７１ｗａに接続するように切り替えると共に、切替えスイッチ６４の可動接点６４ｃを固定接点６４ａ側に切り換える。そして、目標速度指令ωref の出力を開始し電圧・位相制御（ＰＩ制御）を行う（ステップＳ４）。即ち、回転速度が比較的低い領域では、ベクトル制御を高精度で行うことが困難となるからである。
【００３９】
続いて、制御回路３７は、エスティメータ６３より与えられる回転速度ωを参照してモータ２０の回転数が６０ｒｐｍに達したと判断すると（ステップＳ５，「ＹＥＳ」）、ベクトル制御（及び速度ＰＩ制御）を開始させる（ステップＳ６）。その後は、運転停止の指示があるまで運転を継続する（ステップＳ７）。その間、洗いまたは濯ぎ運転を行う場合は、モータ２０を最大回転数が１５０ｒｐｍに達するように正逆転させる。
【００４０】
以下、ステップＳ６以降におけるベクトル制御（及び速度ＰＩ制御）について処理の流れを説明する。ＰＷＭ形成部７３は、内部のアップダウンカウンタ（図示せず）のカウンタ出力によってＰＷＭキャリアを生成しており、そのカウンタ値が“最大”，即ち三角波の山に達した時点で変換タイミング信号をＡ／Ｄ変換部７４に出力するようになっている（図４参照）。
【００４１】
図４に示すように、ＰＷＭ形成部７３は、αβ／ＵＶＷ変換部７０が出力する電圧指令値Ｖｕ〜ＶｗとＰＷＭキャリアとのレベルを比較して、前者のレベルが後者を上回っている期間に上アーム側のＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｃがオンするようにＰＷＭ信号Ｖup(+) 〜Ｖwp(+) を出力する（但し、図４では１相分のみ示している）。そして、下アーム側のＩＧＢＴ３３ｄ〜３３ｆは、上アーム側のＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｃがオフしている期間にデッドタイムを挟んで（図４中には図示せず）オンされるようになっている。尚、ドラムモータ２０に対するＰＷＭ制御のキャリア周波数は例えば１５．６ｋＨｚとなっており、可聴周波数域には属するが、実際の人間の聴覚では殆ど聞き取ることができない周波数に設定されている。
【００４２】
また、シャント抵抗３５に電流が流れる期間は、下アーム側のＩＧＢＴ３３がオンしている期間である。従って、三角波の山（頂点）は、下アーム側のＩＧＢＴ３３ｄ〜３３ｆがオンしている期間の中間位相を示すことになる。つまり、Ａ／Ｄ変換部７４が、ＰＷＭ形成部７３内部のカウンタ値が最大となる時点でＡ／Ｄ変換を行うようにすれば、インバータ回路３２の下アーム側に流れる相電流を確実にサンプリングすることができる。このＡ／Ｄ変換処理は、ＰＷＭ制御周期の２回につき１回行うようになっている。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換部７４によりＡ／Ｄ変換された３相の電流値は、ＵＶＷ／αβ変換部７５，αβ／ｄｑ変換部６７を介すことで２軸電流データＩα，Ｉβ，→Ｉｄ，Ｉｑに変換され、エスティメータ６３及び減算器６６ｑ，６６ｄに出力され、エスティメータ６３によって位置角θ及び回転速度ωが推定される。尚、電流Ｉｑは、モータ２０の２次磁束の方向に対して垂直となる方向に流れる電流であり、トルクの発生に寄与する電流成分である。一方、電流Ｉｄは、２次磁束の方向に対して平行となる方向に流れる電流であり、トルクの発生には寄与しない電流成分である。
【００４４】
そして、速度ＰＩ制御部６５は、速度指令出力部６０より与えられる目標速度指令ωref と検出速度ωとの差分量に基づいてｑ軸，ｄ軸電流指令値Ｉqref，Ｉdrefを出力し、電流ＰＩ制御部６８ｑ，６８ｄは、指令値Ｉqref，Ｉdrefと検出された電流値Ｉｑ，Ｉｄとの差分に基づいて電圧指令値Ｖｑ，Ｖｄを出力する。電圧指令値Ｖｑ，Ｖｄは、ｄｑ／αβ変換部６９，αβ／ＵＶＷ変換部７０を介して電圧指令値（図４におけるコンパレータ電圧）Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換されてＰＷＭ形成部７３に出力され、ＰＷＭ形成部７３がインバータ回路２８にＰＷＭ信号Ｖup〜Ｖwpを出力する。すると、モータ２０の各相巻線に通電が行われる。
【００４５】
一方、ファンモータ３１の駆動制御については、乾燥運転が実行される場合に、図２に示すものと同様の制御系によってセンサレスベクトル制御が行われ、図３に示すフローチャートと略同様の手順で駆動される。但し、ステップＳ４，Ｓ５は省略され、ステップＳ２において回転数が１００ｒｐｍに達すると、ステップＳ６に移行してベクトル制御に切り替えるようになっている。
【００４６】
また、図５に示すように、ファンモータ３１に対するＰＷＭ制御のキャリア周波数は４ｋＨｚとなっている。これは、ファンモータ３１に通電される電流はドラムモータ２０に比較して小さいため、キャリア周波数をこの程度まで低下させたとしても、人間の聴覚によっては殆ど認識されないからである。また、ファンモータ３１の場合も、ベクトル制御演算処理、即ちその演算処理のために電流値をＡ／Ｄ変換する処理は、ドラムモータ２０に比較して制御精度がそれ程要求されないため、ＰＷＭ制御周期の４回につき１回行うようになっている。
【００４７】
以上のように本実施例によれば、ドラム式洗濯機１において、乾燥運転時に送風を行うための送風ファン２６を駆動するファンモータ３１を、インバータ回路４７を介してセンサレスベクトル制御するように構成した。従って、従来構成とは異なり、ファンモータユニット１０６を使用しないことで低コスト化を図ることができる。また、ファンモータ３１の駆動に伴う消費電力を抑えることができる。
【００４８】
そして、ベクトル制御によりファンモータ３１のトルクを直接制御することができるので制御応答速度が向上し、ファンモータ３１の駆動時に発生する騒音を低減することが可能となる。また、ファンモータ３１の起動時における回転数制御のオーバーシュートが抑制されるので送風ファン２６の風切り音が小さくなり、ドラム式洗濯機１を室内に設置した場合でも静かな状態で使用することができる。更に、センサレス駆動方式により、コストの低減を図ることもでき、ファンモータ３１の構造を簡略化して部品点数を削減し、信頼性を向上させることができる。
【００４９】
また、ドラムモータ２０側のインバータ回路３２と、ファンモータ３１側のインバータ回路４７とで駆動用電源回路３９を共通化したので、この点においても、部品点数の削減によるコストの低減が図れると共に、電源回路が共に搭載される制御基板のコンパクト化も図ることができる。
また、ドラムモータ２０とファンモータ３１とを何れもＰＷＭ制御するように構成し、ドラムモータ２０に対するＰＷＭ制御のキャリア周波数を１５．６ｋＨｚに設定すると共に、ファンモータ３１に対するキャリア周波数を４ｋＨｚに設定した。従って、ファンモータ３１側を駆動制御するに当たり制御回路３７の演算量を抑制することができ、制御回路３７をより廉価なマイコンで構成できると共に、キャリア発生に伴う消費電力を低減できる。加えて、インバータ回路４７側におけるスイッチング損失も低減できるので消費電力を更に低減でき、また、放熱用の部品も削減できる。
【００５０】
更に、ベクトル制御演算を行うためのファンモータ３１の電流検出頻度を、ドラムモータ２０側の電流検出頻度よりも低くなるように設定したので、この点でも、制御回路３７の演算量を抑制して廉価なマイコンで構成することを可能にすると共に、動作クロック数を低下させて消費電力を低減できる。そして、インバータ回路３２，４７を共通の制御回路３７よって制御するので、コストを一層低減することができる。
【００５１】
本発明は上記し図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
必ずしもセンサレスベクトル制御に限ることなく、例えばホール素子などの位置検出センサを用いてベクトル制御を行っても良い。
インバータ回路３２，４７に駆動用電源を供給する電源回路を、夫々別個に設けても良い。
【００５２】
インバータ回路３２側におけるＰＷＭ制御のキャリア周波数は、８ｋＨｚ以上で任意の値に設定すれば良い。８ｋＨｚ以上に設定すれば、実際の使用上、当該制御周波数が人間の聴覚では殆ど認識されることはない。
また、インバータ回路３２，４７におけるＰＷＭ制御のキャリア周波数を同じ値に設定しても良い。更に、両者の電流制御頻度を同じにしても良い。
【００５３】
更に、インバータ回路３２，４７を夫々制御するマイクロコンピュータを独立に設けても良い。
ドラム式洗濯機に限ることなく、乾燥機能付きであれば縦型の洗濯機に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例であり、ドラムモータ及びファンモータの駆動系を概略的に示す図
【図２】制御回路が、ドラムモータ並びにファンモータについて行うセンサレスベクトル制御の機能ブロックを示す図
【図３】制御回路がドラムモータを駆動制御するための概略的な制御内容を示すフローチャート
【図４】ドラムモータについてのＰＷＭ制御のキャリアと、ベクトル制御演算との関係を示す図
【図５】ファンモータについての図４相当図
【図６】洗濯機の全体構成を示す外観斜視図
【図７】同縦断側面図
【図８】同縦断正面図
【図９】従来技術を示す図１相当図
【符号の説明】
【００５５】
図面中、１はドラム式洗濯機、１４はドラム、２０はドラムモータ（運転用モータ）、２６は送風ファン、３１はファンモータ、３２はインバータ回路、３７は制御回路（マイクロコンピュータ）、３９は駆動用電源回路、４７はインバータ回路を示す。
【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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