(57)【要約】【課題】インバータモータ洗濯機において、３相直流ブラシレスモータ回転中交流電源からの電力供給が停止したときに３相直流ブラシレスモータの惰性回転と、３相直流ブラシレスモータ駆動のための直流電源電圧の上昇を防止する洗濯機を実現する。【解決手段】３相直流ブラシレスモータ４の回転中に電力供給が途絶えたとき、電圧監視装置１０により３相直流ブラシレスモータ４駆動のためのコンデンサ３の直流電源電圧を監視して、その電圧が所定値より低いときはインバータ装置５の制御回路９により３相直流ブラシレスモータ４を惰性回転させ、これにより直流電源に３相直流ブラシレスモータ４から電力が回生され、直流電源電圧が所定値より高いときは、３相直流ブラシレスモータ４の３相を短絡してブレーキをかけ、その繰り返しにより３相直流ブラシレスモータ４の惰性回転時間を減少し、又コンデンサ３の直流電源電圧の過度の上昇を防止する。【選択図】図１
2006288927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相直流ブラシレスモータと、前記３相直流ブラシレスモータに電力を供給する第１の直流電源と、前記第１の直流電源から得られる第２の直流電源と、前記第１の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、惰性回転時の前記３相直流ブラシレスモータの発生電力を第１の直流電源に供給する回生装置と、前記３相直流ブラシレスモータの３相を同時に短絡する３相短絡装置と、前記第２の直流電源を利用して動作し前記電圧監視装置からの出力を受けて前記３相短絡装置と前記回生装置を切り替える制御をする制御回路とを備え、前記制御回路は、前記３相直流ブラシレスモータの回転中に、前記第１の直流電源に電力が供給されなくなったとき、前記第１の直流電源の電圧が前記制御回路が動作できなくなる前記第１の直流電源の電圧より高く且つ前記第１の直流電源の電圧が印加される部品の電圧最大定格より低い値に設定された第１の電圧より高いときは前記３相直流ブラシレスモータの３相を短絡し、前記第１の直流電源の電圧が前記第１の電圧より低いときは前記３相直流ブラシレスモータ回転による発生電力を回生する動作をさせる制御を実行する洗濯機のモータ制御装置。
【請求項２】
第１の電圧は、制御回路が動作可能な第１の直流電源の最低電圧に設定された請求項１記載の洗濯機のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相直流ブラシレスモータを有する洗濯機のモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３相直流ブラシレスモータを利用した洗濯機において、その脱水中に、交流電源からの電力供給が停止すると、３相直流ブラシレスモータの制御回路も動作不能となり、３相直流ブラシレスモータは制御を失って惰性回転を続けることとなる。このとき、モータインバータ回路は回生ダイオードを有するため、この回生ダイオードにより３相直流ブラシレスモータを駆動する直流電源に電力の回生が起こり、直流電源電圧が異常に高くなるなどの現象が発生することがあった。すなわち、３相直流ブラシレスモータが無制御状態で惰性回転を続ける、或いは直流電源電圧が上昇するなどの問題があった。
【０００３】
これに対して従来は、直流電源への電力供給が停止したときは、次のような制御が行われていた。すなわち、インバータ装置とは別に交流電源の存在を検知する回路が存在し、モータ制御回路は、電力供給時にはその回転制御装置により３相直流ブラシレスモータの駆動制御が行われていたものが、直流電源への電力供給が停止すると回転制御装置からの指令信号が途絶え、その時には直流電源を構成するコンデンサの充電電圧で動作する別の制動装置により、３相直流ブラシレスモータの回転を制動していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１６３７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構成では、モータ駆動用の直流電源への電力供給が途絶えたとき３相直流ブラシレスモータの制動を行うために、別の新たな３相直流ブラシレスモータの制動を行う装置を付加しなければならないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、３相直流ブラシレスモータの回転中に直流電源への電力供給が途絶えたとき、３相直流ブラシレスモータの回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、直流電源に使用するコンデンサ、回生装置、モータ駆動回路等、部品の定格等、３相直流ブラシレスモータの回生電力により発生する直流電源電圧に関連する部品定格を小さくすることが可能となり、小型化、低価格化を実現することが可能となり、又、回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機のモータ制御装置は、３相直流ブラシレスモータと、前記３相直流ブラシレスモータに電力を供給する第１の直流電源と、前記第１の直流電源から得られる第２の直流電源と、前記第１の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、惰性回転時の前記３相直流ブラシレスモータの発生電力を第１の直流電源に供給する回生装置と、前記３相直流ブラシレスモータの３相を同時に短絡する３相短絡装置と、前記第２の直流電源を利用して動作し前記電圧監視装置からの出力を受けて前記３相短絡装置と前記回生装置を切り替える制御をする制御回路とを備え、前記制御回路は、前記３相直流ブラシレスモータの回転中に、前記第１の直流電源に電力が供給されなくなったとき、前記第１の直流電源の電圧が前記制御回路が動作できなくなる前記第１の直流電源の電圧より高く且つ前記第１の直流電源の電圧が印加される部品の電圧最大定格より低い値に設定された第１の電圧より高いときは前記３相直流ブラシレスモータの３相を短絡し、前記第１の直流電源の電圧が前記第１の電圧より低いときは前記３相直流ブラシレスモータ回転による発生電力を回生する動作をさせる制御を実行するようにしたものである。
【０００７】
これにより、３相直流ブラシレスモータの回転中に直流電源への電力供給が途絶えたときでも、３相直流ブラシレスモータの回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、直流電源に使用するコンデンサ、回生装置、駆動回路等、部品の定格等、モータの回生電力により発生する直流電源電圧に関連する部品定格を小さくすることが可能となり、小型、低価格にすることが可能となり、又回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することができるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の洗濯機のモータ制御装置は、３相直流ブラシレスモータの回転中に直流電源への電力供給が途絶えたとき、３相直流ブラシレスモータの回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、直流電源に使用するコンデンサ、回生装置、駆動回路等、部品の定格等、３相直流ブラシレスモータの回生電力により発生する直流電源電圧に関連する部品定格を小さくすることが可能となり、小型、低価格にすることが可能となり、又回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明の洗濯機のモータ制御装置は、３相直流ブラシレスモータと、前記３相直流ブラシレスモータに電力を供給する第１の直流電源と、前記第１の直流電源から得られる第２の直流電源と、前記第１の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、惰性回転時の前記３相直流ブラシレスモータの発生電力を第１の直流電源に供給する回生装置と、前記３相直流ブラシレスモータの３相を同時に短絡する３相短絡装置と、前記第２の直流電源を利用して動作し前記電圧監視装置からの出力を受けて前記３相短絡装置と前記回生装置を切り替える制御をする制御回路とを備え、前記制御回路は、前記３相直流ブラシレスモータの回転中に、前記第１の直流電源に電力が供給されなくなったとき、前記第１の直流電源の電圧が前記制御回路が動作できなくなる前記第１の直流電源の電圧より高く且つ前記第１の直流電源の電圧が印加される部品の電圧最大定格より低い値に設定された第１の電圧より高いときは前記３相直流ブラシレスモータの３相を短絡し、前記第１の直流電源の電圧が前記第１の電圧より低いときは前記３相直流ブラシレスモータ回転による発生電力を回生する動作をさせる制御を実行することにより、３相直流ブラシレスモータの回転中に直流電源への電力供給が途絶えたとき、回生電力による直流電源電圧の過度の上昇を防止して、３相直流ブラシレスモータの回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、直流電源に使用するコンデンサ、回生装置、駆動回路等、部品の定格等、３相直流ブラシレスモータの回生電力により発生する直流電源電圧に関連する部品定格を小さくすることが可能となり、小型、低価格にすることが可能となり、又回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することができる。
【００１０】
第２の発明の洗濯機のモータ制御装置は、上記第１の発明の洗濯機のモータ制御装置において、第１の電圧は、制御回路が動作可能な第１の直流電源の最低電圧に設定されるようにすることにより、３相直流ブラシレスモータの回生電力が低下する３相直流ブラシレスモータの低回転域までブレーキ動作が可能となり、３相直流ブラシレスモータの停止の近傍まで３相直流ブラシレスモータの断続的なブレーキ動作が可能となり、第１の発明に比べいっそう回転停止を速やかに実現することが可能となる。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ制御装置の回路図である。図１において交流電源１より整流ダイオード２とコンデンサ３により直流整流平滑を行い、コンデンサ３により第１の直流電源を構成している。３相直流ブラシレスモータ４は、インバータ装置５により駆動制御されている。インバータ装置５は、回生装置６、スイッチング素子７、回生装置６とスイッチング素子７により構成されるインバータ回路８と制御回路９とにより構成されている。
【００１３】
回生装置６は、以下のように構成されている。すなわち、コンデンサ３のマイナス端子にダイオード６ｄ、６ｅ、６ｆのアノードを接続し、前記それぞれのダイオードのカソードにダイオード６ａ、６ｂ、６ｃのアノードを接続し、これらのカソードをコンデンサ３のプラス端子に接続している。ダイオード６ａとダイオード６ｄの接続点、ダイオード６ｂとダイオード６ｅの接続点及びダイオード６ｃとダイオード６ｆの接続点は、３相直流ブラシレスモータ４の３相の各端子にそれぞれ接続されている。
【００１４】
また、スイッチング素子７は、ＩＧＢＴで構成されている。その接続は、ＩＧＢＴ７ａ、７ｂ、７ｃのコレクタが、コンデンサ３のプラス端子に接続され、ＩＧＢＴ７ａのエミッタはダイオード６ａのアノード及びＩＧＢＴ７ｄのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ７ｂのエミッタはダイオード６ｂのアノード及びＩＧＢＴ７ｅのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ７ｃのエミッタはダイオード６ｃのアノード及びＩＧＢＴ７ｆのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ７ｄ、７ｅ、７ｆのエミッタはコンデンサ３のマイナス端子に接続されている。
【００１５】
また、ダイオード６ａ、６ｂ、６ｃのアノードに接続されたモータの各線は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相としている。
【００１６】
インバータ回路８は、上記のように、回生装置６及びスイッチング素子７よりなっており、制御回路９により３相短絡装置となる。３相短絡装置は、例えばＩＧＢＴ７ｄ、７ｅ、７ｆのゲートを制御回路９によりオンさせることにより、これらのＩＧＢＴと回生装置６を構成するダイオードにより惰性回転時電力を３相内で消費させることができる。制御回路９は、その出力がＩＧＢＴ７ａ〜７ｆのゲートに接続され、モータ４の回転、停止等の制御を行っている。
【００１７】
電圧監視装置１０は、コンデンサ３の直流電圧を抵抗で分圧し、その電圧情報を制御回路９に送っている。なお、本実施の形態では示していないが、分圧電圧安定化のために下側抵抗に並列にコンデンサを接続してリップル電圧を除去するなども当然考えられるが、本実施の形態では、第２の直流電源で動作する制御回路９で利用可能なように電圧を分圧して、第２の直流電源の電圧以下の電圧にしてその出力を制御回路９に送り込んでいる。
【００１８】
制御回路９は電圧監視装置１０からの情報により、そのレベルを認識しそのレベルに応じて、インバータ回路８の動作を制御する。電圧監視装置１０は、コンデンサ３の両端子間に抵抗を直列に接続し、抵抗の接続点から制御回路９に電圧情報を出力している。
【００１９】
第２の直流電源１１は、コンデンサ３の両端子から入力電力を得て、制御回路９に直流電力を供給している。制御回路９はこの電源により動作しているため、コンデンサ３により構成された第１の直流電源の電圧が一定値以上低下すると、第２の直流電源の出力電圧は、制御回路９を動作させることが不可能となる。
【００２０】
尚、コンデンサ３により構成された第１の直流電源への電力供給が途絶えたことを検知するには、コンデンサ３により構成された第１の直流電源電圧が一定値以上低下したことを検知する方法、交流電源からコンデンサ３により構成された第１の直流電源が作成される場合には、商用交流電源としての役目を果たす電圧許容範囲を超えて変動した時の直流平滑電圧を検知する方法、交流電源電圧を検知する回路（例えば、別回路により交流電源電圧が０Ｖ近辺となるときにパルスを発生させておいてそのパルスがなくなったとき、直流電源への電力供給が途絶えたことを検知する）により交流電圧を検知できなくなった時これを制御回路９に送る方法などのように、いろいろな方法が考えられるが、本発明においては、検知方法を目的とするものではなく、電力供給が途絶えたときの制御をどうするかが目的であり、従って、これらについては本実施の形態においては、言及しないものとする。
【００２１】
尚、本実施の形態においては、３相短絡装置と回生装置６とは、インバータ回路８にて構成している。すなわち、本実施の形態において、回生装置６及び３相短絡装置は、本実施の形態に必要な要素を抽出したものであり、これらの要素を別に装着するか、インバータ装置の一部として利用するかは任意である。
【００２２】
以上の構成において、その動作を図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ制御装置の第１の直流電源電圧のタイムチャートを示したものである。
【００２３】
図２において、脱水中など３相直流ブラシレスモータ４が回転しているとき、コンデンサ３により構成された第１の直流電源電圧は、交流電源１からの電力供給が行われているとき、ａの直流電源電圧となっている。
【００２４】
次に交流電源からの電力供給が途絶えると、３相直流ブラシレスモータ４およびその他の回路（電圧監視装置１０などにより、コンデンサ３により構成された第１の直流電源の電力を消費しているが、その他にも、本実施の形態においては示していないが、他の回路も接続されていることが通常であり、これらによりコンデンサ３により構成された第１の直流電源から電力を消費している）により電力を消費するため、ｂのように電圧は降下する。電圧が降下して第１の電圧より下がると、制御回路９は、電圧監視装置１０からの出力を受けて、それまでのモータ駆動制御をやめて、３相駆動を全て停止する。つまりスイッチング素子７は、制御回路９からの出力が０となってＩＧＢＴのゲートには電圧が与えられなくなる。これによりＩＧＢＴはオフとなり３相直流ブラシレスモータ４は惰性回転となる。
【００２５】
３相直流ブラシレスモータ４が惰性回転になると、回生装置６を通じてコンデンサ３により構成された第１の直流電源に電力を回生することとなる。例えば、３相直流ブラシレスモータ４の発生電圧のＵ相が最大電圧となり、Ｖ相が最低電圧である時は、Ｕ相〜ダイオード６ａ〜コンデンサ３の＋端子〜コンデンサ３の−端子〜ダイオード６ｅ〜Ｖ相と電流が流れ、コンデンサ３に電力が回生される。その時々に応じて最大電圧を発生する相から最小電圧を発生する相に電流が流れ電力が回生される。
【００２６】
これにより電圧が上昇するとすぐに第１の電圧を超えるため、制御回路９は電圧監視装置１０からの情報によりＩＧＢＴ７ｄ、７ｅ、７ｆのゲートをオンしてこれらのＩＧＢＴをオン状態にし、７ａ、７ｂ、７ｃのゲートをオフしこれらのＩＧＢＴをオフ状態にする。
【００２７】
このとき３相直流ブラシレスモータ４は、その回転により、各相には３相直流ブラシレスモータ４による発電電圧が発生している。例えば、Ｕ相に比べＶ相、Ｗ相が高い電圧を発生していると、３相直流ブラシレスモータ４からの発生電圧はＶ相からＩＧＢＴ７ｅのコレクタ、エミッタからダイオード６ｄを経由してＵ相に電流が流れ、Ｗ相からはＩＧＢＴ７ｆのコレクタ、エミッタからダイオード６ｄを経由して電流が流れ、３相直流ブラシレスモータ４とこれらの経路により閉ループを構成して３相直流ブラシレスモータ４の発電電力は消費される。このように３相短絡状態を発生させている。そしてその時々のモータ線の電圧の高い方から低い方に電流は流れ発電電力は消費される。
【００２８】
同時に、３相直流ブラシレスモータ４には、制動が働き、回転は低下していく。この間第１の直流電源であるコンデンサ３は、第２の直流電源１１、電圧監視装置１０、その他の回路により電力を消費し、コンデンサ３により構成された第１の直流電源の電圧は低下する。
【００２９】
コンデンサ３により構成された第１の直流電源の電圧が低下すると、すぐに再びＩＧＢＴの３相を開放して３相直流ブラシレスモータ４からコンデンサ３に電力を回生する。以後このような動作を繰り返す。このようにコンデンサ３により構成された第１の直流電源の電圧が第１の電圧を境に上下するが、コンデンサ３により構成された第１の直流電源の電圧は図２のｃ部分のようにほぼ第１の電圧なる。
【００３０】
このように、回生、３相短絡が交互に繰り返していくが、３相短絡時にはブレーキがかかるため、３相直流ブラシレスモータ４の回転は落ちていく。そして３相直流ブラシレスモータ４の回転数に応じた回生電力による回生電圧が第１の電圧以下に低下すると、図２のｄ点からｅの部分のように、コンデンサ電圧は第１の電圧から低下の一途をたどることとなる。
【００３１】
以上のように、本第１の実施の形態における洗濯機のモータ制御装置は、３相直流ブラシレスモータの回転中に直流電源への電力供給が途絶えたとき、回生電力による直流電源電圧の過度の上昇を防止して、３相直流ブラシレスモータの回転を無制御状態になることを防止し、速やかに回転を停止することにより安全性を確保するとともに、直流電源に使用するコンデンサ、回生装置、駆動回路等、部品の定格等、３相直流ブラシレスモータの回生電力により発生する直流電源電圧に関連する部品定格を小さくすることが可能となり、小型、低価格にすることが可能となり、又回生電力吸収のための部品が不要となるため、部品点数の削減を実現することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態における第１の電圧を、制御回路が動作不能となる前記第１の直流電源の電圧に近づけた値に設定したものであり、その動作は第１の実施の形態と同一である。また、その他の構成は第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。
【００３３】
３相直流ブラシレスモータ４の回生によるコンデンサ３の直流電源電圧は回転数が低下するほど低くなる。そのため、第１の電圧を低い値に設定すると、３相直流ブラシレスモータ４がほぼ停止状態に至るまで制動動作をすることが可能となり、惰性回転で回る時間が短くなり、３相直流ブラシレスモータ４の停止までの時間を更に短くすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる洗濯機のモータ制御装置は、洗濯機の脱水などの高回転で脱水槽が回転している途中に停電などで洗濯機への電力供給が途絶えたときに惰性回転を続けて過大な直流電源電圧の発生を防止することにより、安価で安全なインバータモータ採用洗濯機を実現することが可能となるとともに、インバータモータを採用した洗濯機において、停電時脱水槽の回転の無管理状態をなくし、速やかにモータを停止することが可能となるので、インバータモータを採用した洗濯機等のモータ制御装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における洗濯機のモータ制御装置の回路図
【図２】同洗濯機のモータ制御装置の第１の直流電源電圧のタイムチャート
【符号の説明】
【００３６】
１  交流電源
２  整流ダイオード
３  コンデンサ（第１の直流電源）
４  ３相直流ブラシレスモータ
５  インバータ装置
６  回生装置
７  スイッチング素子
８  インバータ回路
９  制御回路
１０  電圧監視装置
１１  第２の直流電源
【図１】
2006288927.tif 000003
【図２】
2006288927.tif 000004