(57)【要約】  【課題】ドラムを回転駆動するモータをベクトル制御する場合において、ロータとステータとの間の磁界の吸引力を利用してロータを極低速回転させる制御を容易に実現する。  【解決手段】モータ２１の各相の巻線に流れる交流電流の検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを２軸の回転座標系Ｉｄ、Ｉｑに変換する際のロータの回転位置θの条件を適宜に定めることにより、Ｉｄがθに依らずほぼ０になり、Ｉｑはθに依らずほぼ一定値になる。したがって、Ｉｑのみを目標値となるようにＰＩ制御することで、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大振幅を一定に制御することができ、モータのトルクはほぼ一定になる。【選択図】  図４
2006094569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外箱内に配設した外槽の内部に、周面が略円筒形状のドラムを水平軸又は傾斜軸を中心に回転自在に配設したドラム式洗濯機において、
前記ドラムを回転駆動するためのモータと、
複数のスイッチング素子を含み、前記モータのステータの各相の巻線に電圧を印加するインバータ駆動手段と、
前記ステータの各相の巻線に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段により検出された各相の交流電流を回転座標系におけるｄ軸電流とｑ軸電流とに変換する変換処理手段を含み、該ｄ軸電流とｑ軸電流とに基づいたベクトル制御により前記インバータ駆動手段の各スイッチング素子に与えるＰＷＭ制御信号を決定して前記モータの回転を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記モータのロータとステータとの間の磁界の吸引力のみを利用して該ロータを回転させるときに、ｄ軸電流がほぼゼロになるようなロータ位置条件を定め、前記変換処理手段により得られたｑ軸電流のみが所定の目標値となるようにＰＷＭ制御信号を決定して各相の巻線に流れる交流電流の最大振幅を略一定に維持することを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項２】
前記制御手段はｄ軸電流及びｑ軸電流に基づくＰＩ制御を行うものであることを特徴とする請求項１に記載のドラム式洗濯機。
【請求項３】
前記ドラムをその回転上の所定のロック位置で固定するべく、ドラム、ロータ又はこれらと一体に回転する回転体のいずれかが所定位置に来たときにこれを制止するドラムロック手段を備え、前記制御手段は、前記ドラム、ロータ又はこれらと一体に回転する回転体が少なくとも前記所定位置の近傍に達してから該所定位置に来て制止されるまでの期間に、前記ロータとステータとの間の磁界の吸引力を利用して該ロータをごく低速で回転駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム式洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドラム式洗濯機に関し、更に詳しくは、ドラム式洗濯機においてドラムを回転駆動するモータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洗濯物投入口を外箱の上面に設け、その開口を開閉するために上蓋を備えた、トップオープン方式と呼ばれるドラム式洗濯機が開発・商品化されている。こうしたドラム式洗濯機では、略円筒形状のドラムの周面に洗濯物投入用の開口が設けられているため、洗濯物をドラム内に出し入れする際にはドラムが回転しないようにその回転位置を所定位置に固定する、つまりドラムロックを行う必要がある。
【０００３】
ドラムロック時には通常の洗い運転等に比べて格段に低い回転速度（例えば２〜３ｒｐｍ程度以下であり、以下、この程度の回転速度を極低速又は極低速回転速度ということとする）でドラムを回転させる必要があるが、一般的な直流ブラシレスモータにおいて、ステータとロータとの間での磁界の吸引力と反発力とを共に利用することによりロータをこうした極低速で回転させようとすると高いトルクを得ることが難しい。そのため、ドラムを微小回転させた後に一時的にドラムを停止しようとしたとき、ドラム内で洗濯物が移動してその片寄りによる偏心荷重が大きいとドラムを静止状態で保持できずに回ってしまうことがあり、一時停止状態を安定して維持することが困難である。そこで、こうした場合、従来、ステータとロータとの間の磁界の吸引力のみを利用することでドラムを極低速で回転駆動するモータ制御方式が採用されている（例えば特許文献１参照）。従来のこうしたモータ制御方式について簡単に説明する。
【０００４】
図８はドラムを回転駆動するための直流ブラスレスモータの制御系の構成の一例を示す図である。商用交流電源５０からの１００Ｖ交流電圧は交流−直流変換部５１により直流化され、複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含むインバータ回路５２でモータ５３のステータの各巻線に対応するＰＷＭ電圧に変換される。モータ５３にはロータの回転位置を検知するためのホール素子等の回転センサ５４が付設されており、回転位置検出部５５は回転センサ５４で得られる信号に基づいてロータの回転速度や回転位置を検出し、検出信号を制御部５６に送る。このモータ制御回路の基本的な動作として、制御部５６は回転位置検出部５５により得られる現時点での速度情報と外部から与えられる速度指令信号による目標速度との偏差を算出し、現時点での速度が目標速度になるように各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子に印加するＰＷＭ制御信号のデューティ比を調節する。なお、図８の構成はモータ５３のステータが３スロット（巻線が３個）である場合の簡略化した例であるが、実際の構成はより複雑であり、例えばモータ５３のロータの磁石は２４極、ステータは３６スロットである。
【０００５】
上記のようなモータ制御回路において、ロータとステータとの間の磁界の吸引力のみを利用してモータ５３のロータを回転駆動する際の具体的な制御動作を図１０により説明する。なお、この動作原理図では説明を簡単にするために、中央に２極のロータ５３ｂ、外周側にＵ、Ｖ、Ｗの三相（３スロット）から成るステータ５３ａを配置している。
【０００６】
図１０（ａ）に示すように、三相のうちのＵ相及びＶ相にそれぞれ駆動電流を流しＵ相をＮ極磁石、Ｖ相をＳ極磁石とする。このとき、ロータ５３ｂの永久磁石はステータ５３ａに発生する磁界と引き合って、図示するような位置で安定的に保持される。もし、この状態で駆動電流を流し続ければ、ロータ５３ｂは回転せずに位置が固定されたままで留まる。次いで、図１０（ｂ）に示すように、三相のうちのＷ相及びＶ相にそれぞれ駆動電流を流しＷ相をＮ極磁石、Ｖ相をＳ極磁石とすると、ロータ５３ｂは約６０°左回転し図示する位置に保持される。続いて、図１０（ｃ）に示すように、Ｗ相及びＵ相にそれぞれ駆動電流を流しＷ相をＮ極磁石、Ｕ相をＳ極磁石とすると、ロータ５３ｂはさらに約６０°左回り方向に回転する。このときも、この状態で同じように電流を流し続ければ、ロータ５３ｂの位置は固定されたままで留まる。
【０００７】
このようにして、順次、駆動電流を流す相を１相ずつ変えてゆくことにより、ロータ５３ｂを６０°ずつ間欠的に左回り方向に回転させることができる。そして、図１０（ａ）〜（ｆ）に示す各状態では、ロータ５３ｂは磁界の吸引力によってのみその回転位置を維持している。そのため、ロータ５３ｂの位置は安定しており、仮に外部からロータ５３ｂを回転させるような外力が作用しても、ロータ５３ｂは容易には回転しない。上記説明はステータ５３ａが三相の場合であるが、上述の如くステータ５３ａが３６相（三相交流であることは同じである）場合にはロータ５３ｂの回転ステップ角度は５°となり、各相の巻線への通電を切り替える毎に５°ずつ極低速でロータ５３ｂは回転し、且つその角度単位での任意の位置でロータ５３ｂを安定して停止させることができる。これにより、ドラムを一時的に停止したときにその位置の保持の安定性が非常に高くなるとともに、ステッピングモータに類似した間欠的な回転が容易になる。そのため、ドラム内での洗濯物の移動や洗濯物の片寄りがあった場合でも、ステータのスロットとロータの磁石との配置で決まる複数の回転位置のうちの任意の位置で、安定的にドラムを停止させることができる。
【０００８】
しかしながら、例えば電源電圧が変動したり、ステータの巻線に流れる電流によって巻線の温度が上昇してインダクタンスが変化したりすると、巻線に流れる電流値が変化してトルクが変動する可能性がある。そこで、こうしたトルクの変動を軽減するため、インバータ回路５２よりモータ５３に供給される駆動電流の帰還路に小抵抗値のシャント抵抗５７を挿入し、このシャント抵抗５７により検出した電流値を増幅器５８及び平滑化回路５９を通して電圧値に変換した後に制御部５６に入力している。ステータとロータとの間の磁界の吸引力のみを利用してロータを極低速で回転させる際には、制御部５６は上記電圧値を略一定に維持するようにＰＷＭ制御信号のデューティ比を調節することにより、上記のような変動要因が発生した場合でもステータの巻線に流れる電流を略一定に維持してトルクを一定に保つことができる。
【０００９】
図９はこのときのモータに流れる電流の制御系を等価的に示す機能ブロック図である。即ち、モータ５３に実際に流れる駆動電流Ｉ０がフィードバックされ、電流制御器は、この実際の電流Ｉ０と電流目標値Ｉｃとの偏差が一定（通常ゼロ）になるようにＰＩ制御を行うことにより、モータ５３に供給する電流を制御する。こうしたフィードバックループによって、例えば電源電圧の変動等が生じた場合でも、モータ５３に流れる電流をほぼ一定に保ち略一定のトルクを発生させることができる。
【００１０】
ところで、最近、洗濯機を始めとする各種の家庭用電気製品のモータ制御にベクトル制御が採用されるようになってきている（例えば特許文献２など参照）。ベクトル制御は従来の一般的な矩形波駆動による制御に比べて演算処理等がかなり複雑になるものの、ほぼ正弦波状の駆動電圧をモータ巻線に印加するので巻線の利用効率が高く、円滑な回転によって低振動、低騒音が達成できる。このようにモータ制御にベクトル制御を採用した場合でも、ドラムを極低速でステップ状に回転させたい場合には、上述したようにステータとロータとの間の磁界の吸引力のみを利用した駆動制御が有用である。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−９７８３７号公報
【特許文献２】特開２００３−５３０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
通常、ベクトル制御では、モータの各相の巻線に流れる正弦波状の駆動電流をそれぞれ検出する電流検出回路が設けられているが、この電流は図８中に示したシャント抵抗５７で検出される直流電流とは異なり正弦波状の交流電流であるため、電源電圧の変動等の影響を軽減するために、図９に示したように直流電流値の偏差をＰＩ制御で一定に保つ（例えばゼロにする）といった制御方法を採ることが困難である。
【００１３】
本発明はこうした点に鑑みて成されたもので、その主な目的は、ドラムを回転駆動するモータの回転制御としてベクトル制御方式を採用する場合に、その制御に必要な回路構成を有効に活用して、つまり特別な回路を付加したり複雑な処理を高速で行うことができるような高価なマイクロコンピュータを用いたりすることなく、直流モータのステータとロータとの間の磁界の吸引力を利用してドラムを極低速で回転させつつ任意の角度で停止させることができるようにしたドラム式洗濯機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために成された本発明は、外箱内に配設した外槽の内部に、周面が略円筒形状のドラムを水平軸又は傾斜軸を中心に回転自在に配設したドラム式洗濯機において、
前記ドラムを回転駆動するためのモータと、
複数のスイッチング素子を含み、前記モータのステータの各相の巻線に電圧を印加するインバータ駆動手段と、
前記ステータの各相の巻線に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段により検出された各相の交流電流を回転座標系におけるｄ軸電流とｑ軸電流とに変換する変換処理手段を含み、該ｄ軸電流とｑ軸電流とに基づいたベクトル制御により前記インバータ駆動手段の各スイッチング素子に与えるＰＷＭ制御信号を決定して前記モータの回転を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記モータのロータとステータとの間の磁界の吸引力のみを利用して該ロータを回転させるときに、ｄ軸電流がほぼゼロになるようなロータ位置条件を定め、前記変換処理手段により得られたｑ軸電流のみが所定の目標値となるようにＰＷＭ制御信号を決定して各相の巻線に流れる交流電流の最大振幅を略一定に維持することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るドラム式洗濯機では、モータのロータとステータとの間の磁界の吸引力のみを利用してロータを極低速で回転させたりそのロータを所定の回転位置で停止させたりしたい場合に、制御手段は変換処理手段で得られるｑ軸電流のみが所定の目標値となるようにＰＷＭ制御信号のデューティ比を決め、インバータ駆動手段はそのＰＷＭ制御信号によりスイッチング素子をオン／オフさせることでモータのステータの各相巻線に正弦波状の電圧を印加することで交流電流を流す。仮に電源電圧が変動したり温度上昇によってステータの巻線抵抗が変化したりした場合でも、上記のようなフィードバックにより正弦波状の交流電圧の最大振幅はほぼ一定に維持され、それによってモータに発生するトルクもほぼ一定に維持される。この制御において、上述の如くステータの各相巻線に流れる電流は交流電流であるが、回転座標系に変換されたｑ軸電流は前記交流電圧又は電流の最大振幅に対応した値を有する直流電流として取り扱うことができるので、簡単な演算処理によって所定の目標値となるようにＰＷＭ制御信号を決定することができる。
【００１６】
本発明に係るドラム式洗濯機が備えるインバータ駆動手段、電流検出手段、変換処理手段を含む制御手段は、回路構成としてはベクトル制御によるモータ制御を行うために標準的に設けられているものであるから、上記のように吸引力のみを利用してモータを極低速で回転させるための機能を追加する際に特に回路を付加する必要はなく、実際上、簡単な制御プログラムの追加によって対応することが可能である。
【００１７】
したがって、本発明に係るドラム式洗濯機によれば、ドラムを回転駆動するモータの回転制御をベクトル制御により行うドラム式洗濯機に対し、実質的に非常に小さなコストの増加のみで、ロータとステータとの間の磁界の吸引力のみを用いたロータの回転駆動を実現することができる。そして、こうしたドラムの回転駆動方式によって、ドラムを２〜３ｒｐｍ以下の極低速で安定的に回転させることができるとともに、ドラム内の洗濯物の移動などの影響をあまり受けることなく任意の位置でドラムを安定的に停止させることができる。
【００１８】
なお、具体的には、本発明に係るドラム式洗濯機の一態様として、前記制御手段はｄ軸電流及びｑ軸電流に基づくＰＩ制御を行うものとすることができる。これによれば、実際に流れている各相の電流から求めたｄ軸電流、ｑ軸電流がそれぞれ目標値にスムーズに近づくように制御され、特に目標値近傍にあるときに偏差を迅速に縮小して追従性を良好にすることができる。
【００１９】
また、本発明に係るドラム式洗濯機は、前記ドラムをその回転上の所定のロック位置で固定するべく、ドラム、ロータ又はこれらと一体に回転する回転体のいずれかが所定位置に来たときにこれを制止するドラムロック手段を備え、前記制御手段は、前記ドラム、ロータ又はこれらと一体に回転する回転体が少なくとも前記所定位置の近傍に達してから該所定位置に来て制止されるまでの期間に、前記ロータとステータとの間の磁界の吸引力を利用してロータをごく低速で回転駆動する構成とすることができる。
【００２０】
上述したようにロータとステータとの間の磁界の吸引力のみを利用してロータを低速で回転させることにより、低速でありながら高いトルクを発生させることができ、特にロータを一時的に停止した際の安定性が良好になる。したがって、上記構成によればドラムロック手段による制止動作を確実に且つ迅速に行うことができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施例であるドラム式洗濯機について図面を参照して説明する。まず、本実施例のドラム式洗濯機の全体構成を図１、図２により説明する。図１は本実施例のドラム式洗濯機の要部の正面縦断面図、図２は同じく右側面縦断面図である。
【００２２】
外形を成す外箱１は上面から前面に掛けて前下がり湾曲形状に形成されており、この部分に大きな洗濯物投入口２が形成され、この洗濯物投入口２を開閉するために前後方向にスライド移動自在である上蓋３が設けられている。上蓋３の右側には、複数の操作キーや表示器が設けられた操作パネル５が配置され、上蓋３を挟んで操作パネル５と反対側の左方後方には、横開き式の蓋体で覆われた洗剤容器６が設けられている。
【００２３】
外箱１の内部にあって、床面上に設置される台座部１０の上には、周面が略円筒形状で両端面がほぼ閉塞された外槽１１が、外箱１の左右側面にそれぞれ端面が対向する状態で、左右両側上方から吊下げ支持する図示しない二本のスプリングと、前後方向に外槽１１の下部を支え受ける二本のダンパ１３とにより適度に揺動自在に保持されている。外槽１１の内部には、多数の通水穴１４ａが穿孔された、周面が略円筒形状で両端面がほぼ閉塞されたドラム１４が、左右方向に延伸する水平軸線Ｃを中心に回転自在に設けられている。このドラム１４の内周面には、周方向に約１２０°間隔で３個のバッフル１４ｂが取り付けられている。
【００２４】
ドラム１４の左端面中央に固着された主軸１５は、外槽１１の左端面に固定された第１軸受ケース１７に保持される軸受１８により支承される。他方、ドラム１４の右端面中央に固着された補助軸１６は、外槽１１の右端面に固定された第２軸受ケース１９に保持される軸受２０により支承される。この主軸１５及び補助軸１６により、ドラム１４の回転軸である水平軸線Ｃが形成される。
【００２５】
外槽１１の左端面から左方へと突出した主軸１５の先端には、アウタロータ型直流ブラシレスモータであるモータ２１の円盤状のロータ２１ｂが固定され、一方、モータ台を兼ねる第１軸受ケース１７にはモータ２１のステータ２１ａが固定され、ステータ２１ａとロータ２１ｂの磁石とは対面している。図示しない制御回路からステータ２１ａに駆動電流が供給されるとそれに応じてロータ２１ｂが回転し、主軸１５を介してロータ２１ｂと同一の回転速度で以てドラム１４が回転駆動される。
【００２６】
外槽１１の周面の上部から斜め前方にかけて、外箱１の洗濯物投入口２と一致する位置に外槽開口１１ａが形成され、外槽開口１１ａを開閉するために、左右方向に水平に延在する内蓋軸２２を中心に後方に起立自在の内蓋２３が設けられている。また、ドラム１４の周面にもドラム開口１４ｃが形成され、このドラム開口１４ｃを開閉するために、前後に観音開き構造を有する二枚の蓋体２５ａ、２５ｂから成るドラム蓋２５が設けられている。ドラム１４は回転可能であるから、ドラム蓋２５の開閉動作時にはドラム開口１４ｃと外槽開口１１ａとが径方向に一致した位置でドラム１４を停止させ、その状態を維持する必要がある。そこで、ドラム１４の位置を固定するために、外槽１１左端面にあってステータ２１ａの下方には本発明におけるドラムロック手段としてのドラムロック装置２６が設けられている。このドラムロック装置２６の構成については後で詳述する。
【００２７】
ドラム１４の両端面の外周側には、脱水時にドラム１４を高速で回転させた際に洗濯物の片寄りに起因する偏心荷重によるドラム１４の振動を抑制するべく、円環状で中空体であるバランス室２７が取り付けられている。また、ここでは詳しく述べないが、外槽１１の右側面外側には、ファンモータ、乾燥用ヒータ、水冷除湿器等を含む加熱・送風装置が配設されており、補助軸１６の周囲からドラム１４内に高温の乾燥風を送り込み、ドラム１４内で湿った洗濯物との熱交換によって発生した湿気を含む空気を外槽１１から取り出して除湿・乾燥させて循環的に利用するようにしている。
【００２８】
次に、上記ドラムロック装置２６の構成と基本的な動作について説明する。図３はこのドラムロック装置の詳細構成図であり、（ａ）はドラムロック解除状態（ドラム１４は回転可能）、（ｂ）はドラムロック状態（ドラム１４は回転不可能）を示す。
【００２９】
ドラムロック装置２６は、トルクモータ２６１と、係合ピン２６２を端部に有する作動体２６３と、作動体２６３を付勢するばね２６４と、トルクモータ２６１の回転軸に固定されたカム２６５とを含んで構成される。作動体２６３は案内溝に沿って上下方向にのみ移動が可能であり、ばね２６４により略鉛直上方に付勢されている。カム２６５に設けられた突起部２６６は、作動体２６３に設けられた開口２６３ａ内を移動可能である。
【００３０】
図３（ａ）に示すように突起部２６６が最低位置にあるときには、突起部２６６はばね２６４の付勢力に抗して作動体２６３を下方に押圧しており、それによって係合ピン２６２は下方に引かれて後退位置に在る。この状態からトルクモータ２６１が左回り方向に回転すると、回転に伴って突起部２６６は上昇し、ばね２６４の付勢力により作動体２６３は徐々に上方に移動する。これにより、係合ピン２６２は上方に進出し始める。そして、図３（ｂ）に示すようにカム２６５が半回転して突起部２６６が最高位置に達したとき、作動体２６３も最高位置に達し係合ピン２６２は最も進出する。このとき、その進出前方の位置にロータ２１ｂの外縁部に形成された係合溝部２１ｃが存在していれば、係合ピン２６２は係合溝部２１ｃの溝穴に嵌合し、それによってロータ２１ｂの位置が固定される。つまり、ドラム１４はドラムロック位置で制止された状態となる。
【００３１】
上記状態からトルクモータ２６１が左回り方向にさらに回転すると、回転に伴って突起部２６６は下降し、それに伴い作動体２６３は徐々に下方に移動する。そして、係合ピン２６２は係合溝部２１ｃの溝穴から離脱し、ロータ２１ｂは回転自在な状態となる。即ち、ドラムロックが解除される。このように一方向にのみ回転するトルクモータ２６１の回転動作に従って、ドラムロックとドラムロック解除とが達成される。
【００３２】
上述したようなドラムロック動作を成功させるには、係合ピン２６２が上方に進出する際にその前方つまり直上に係合溝部２１ｃが存在している必要がある。そこで、そのドラムロック位置までロータ２１ｂを高い精度で移動させると共に、少なくとも係合ピン２６２が係合溝部２１ｃに嵌合するまでロータ２１ｂが安定してその位置を維持するようにすることが望ましい。そのために本実施例のドラム式洗濯機では、ドラムロック動作の際にドラム１４つまりロータ２１ｂを回転駆動させるのに、ステータ２１ａの巻線とロータ２１ｂの永久磁石との間の磁界の吸引力を主として利用した回転駆動を行っている。以下、こうした駆動制御を含む、本実施例のドラム式洗濯機におけるモータ２１の制御系の構成と動作について説明する。
【００３３】
図４（ａ）は本ドラム式洗濯機における制御系の構成を示す機能ブロック図である。本ドラム式洗濯機では、モータ２１の回転（速度及び位相）を制御するためにベクトル制御を採用している。即ち、インバータ回路３０は記載を省略しているが図８に示したインバータ回路５２の構成と同様に複数のスイッチング素子を有し、そのスイッチング素子のオン／オフ動作に応じてモータ２１の三相巻線にそれぞれ電圧を印加することで電流を供給する。Ｕ、Ｖ、Ｗの三相のうちのＵ相、Ｖ相の巻線に流れる電流を検出するためにカレントトランス３９が設けられており、その検出信号はＡ／Ｄ変換部３２に送られてそれぞれデジタル値Ｉｕ、Ｉｖに変換される。なお、後述するように実際にはＷ相の電流値Ｉｗも必要であるが、三相交流では、Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）の関係が成り立つから、Ｉｕ、Ｉｖが得られればＩｗは容易に計算することができ、あえてカレントトランスのような電流検出手段を設ける必要はない。
【００３４】
デジタル化された電流値Ｉｕ、Ｉｖは三相／二相変換処理部３３に入力されるが、上記理由により、電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの三相電流が入力されるのと等価である。三相／二相変換処理部３３は、三相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ軸、ｑ軸の２軸の回転座標系上の電流値Ｉｄ、Ｉｑに変換する。こうした変換処理については一般的に知られているベクトル制御の理論に則ったものであるので詳しい説明は省略する。三相／二相変換処理部３３で算出されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑはそれぞれ減算器３６、３７に与えられ、減算器３６、３７では制御部３８から与えられるｄ軸電流目標値及びｑ軸電流目標値との偏差がＰＩ制御器３４、３５に送られる。ＰＩ制御器３４、３５はそれぞれ偏差がゼロ（又は他の所定値）になるようにｄ軸、ｑ軸の電圧指示値を算出してＰＷＭ駆動部３１に送る。ＰＷＭ駆動部３１はｄ軸、ｑ軸の電圧指示値をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の電圧指示値に変換し、その電圧指示値に応じたＰＷＭ制御信号を生成し、インバータ回路３０に含まれるスイッチング素子に制御信号として供給する。
【００３５】
このベクトル制御によるモータ制御系では、インバータ回路３０からモータ２１の各相の巻線に印加される駆動電圧は等価的にはほぼ正弦波状になる。そのため、各巻線に流れる電流も正弦波状であって従来のような矩形波状のものとは異なりほぼ常時電流が流れることになる。したがって、モータ２１の巻線の利用効率が良好である。
【００３６】
さて、上述したようにドラムロックを行うためにロータ２１ｂをドラムロック位置まで移動させる際には、ステータ２１ａとロータ２１ｂとの間の磁界の吸引力を用いてロータ２１ｂを非常に低速で（２〜３ｒｐｍ）回転させる。そうした極低速の回転時には、インバータ回路３０からモータ２１の各相の巻線に印加する電圧と、それに応じてその相に流れる電流との位相差は殆ど無い。図５は、インバータ回路３０からキャリア周波数が約１５ｋＨｚ程度のＰＷＭ駆動を行ってモータ２１に正弦波交流電圧を印加したときの三相電流の波形を示す図である。また、このときのＵ相の電流Ｉｕと電圧Ｖｕとの関係を図６に示す。なお、Ｕ相電圧Ｖｕは本来はＰＷＭ信号であるが、ここでは等価的な正弦波波形として描いている。
【００３７】
ロータ２１ｂの回転角（回転位置）θの基準点として、図６中のＵ相電圧Ｖｕの位相が０°となる点をθ＝０°に定めると、三相／二相変換処理部３３におけるＩｕ、ＩｖからＩｄ、Ｉｑへの変換式は次の（１）式となる。
【数１】
2006094569.tif 000003
【００３８】
（１）式に基づいてＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大振幅を１に定めたときのＩｄ、Ｉｑを計算により求めると、図７に示すようになる。即ち、ｄ軸電流Ｉｄはほぼ０になり、ｑ軸電流Iｑは−１．２２のほぼ一定の値となる。なお、上記θとして図６中のＵ相電圧Ｖｕの位相が１８０°となる点をθ＝０°に定めた場合には、ｄ軸電流Ｉｄはほぼ０に、ｑ軸電流Iｑは１．２２のほぼ一定の値となる。いずれにしても、このときＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大振幅が変化すると、ｄ軸電流Ｉｄはほぼ０のまま変化せず、ｑ軸電流Iｑの絶対値はＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗの振幅に比例して変化する。即ち、このｑ軸電流Iｑの値がＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大振幅を反映したものとなる。
【００３９】
そこで、上記のように吸引力を利用してロータ２１ｂを極低速で回転させる際のモータ制御系の機能ブロック構成は図４（ｂ）に示すように考えることができる。即ち、上記のようにロータ回転位置θの条件を適切に設定することにより、ｄ軸電流Ｉｄが０になるようにして、減算器３６で得られる制御部３８から与えられるｑ軸電流目標値とｑ軸電流Ｉｑとの偏差をＰＩ制御器３４でゼロ（又は所定値）にするようにＰＷＭ駆動部３１を制御すれば、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大振幅を一定に維持することができる。これによって、たとえ電源電圧が変動しても、またモータ２１の巻線の温度上昇により巻線のインダクタンスが変動しても、各相の巻線に流れる電流の最大振幅は変化せず、モータ２１のトルクもほぼ一定に維持される。
【００４０】
なお、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で、適宜に変更、修正又は追加を行えることは明らかである。例えば、上記実施例ではカレントトランスによってモータの巻線に流れる電流を検出していたが、インバータ回路３０中の各相の下アーム側のスイッチング素子の低電圧側にシャント抵抗を挿入し、そのシャント抵抗での検出値を利用してもよい。いずれにしても、ベクトル制御を行うためにフィードバックされる電流値を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例によるドラム式洗濯機の内部要部の正面縦断面図。
【図２】本実施例によるドラム式洗濯機の内部要部の右側面縦断面図。
【図３】本実施例のドラム式洗濯機におけるドラムロック装置の詳細構成図。
【図４】本実施例のドラム式洗濯機におけるモータ制御系の構成を示す機能ブロック図。
【図５】モータに正弦波交流電圧を印加したときの三相電流の波形を示す図。
【図６】Ｕ相の電流Ｉｕと電圧Ｖｕとの関係を示す図。
【図７】Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大振幅を１に定めたときのＩｄ、Ｉｑの計算結果を示す図。
【図８】従来のドラム式洗濯機においてドラムを回転駆動するための直流ブラスレスモータの制御系の構成の一例を示す図。
【図９】図８に示す回路でロータを極低速で回転駆動する際にモータに流れる電流の制御系を等価的に示す機能ブロック図。
【図１０】ロータとステータとの間の磁界の吸引力のみを利用した駆動方法の動作説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１…外箱
１０…台座部
１１…外槽
１４…ドラム
１５…主軸
１６…補助軸
１７、１９…軸受ケース
１８、２０…軸受
２１…モータ
２１ａ…ステータ
２１ｂ…ロータ
２１ｃ…係合溝部
２６…ドラムロック装置
２６１…トルクモータ
２６２…係合ピン
２６３…作動体
２６３ａ…開口
２６５…カム
２６６…突起部
３０…インバータ回路
３１…ＰＷＭ駆動部
３２…Ａ／Ｄ変換部
３３…三相／二相変換処理部
３４、３５…ＰＩ制御器
３６、３７…減算器
３８…制御部
３９…カレントトランス
Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子
【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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