(57)【要約】【課題】インダクタンス方式と誘起電圧方式を有するセンサレス駆動において、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ３に駆動電力を供給するインバータ回路２と、モータ電流検出部４と、モータ電流検出部４の出力に基づいてインバータ回路２を制御するインバータ制御部５とを備えたモータ制御装置において、モータ電流検出部４の出力に基づいてモータ３の負荷量を検出する負荷量検出部６を備え、インバータ制御部５は、モータのロータの突極性を利用して磁極位置を推定するインダクタンス駆動手段５Ｂと、モータ３回転時の逆起電力を利用して磁極位置を推定する誘起電圧駆動手段５Ｃと、インダクタンス駆動手段５Ｂ、誘起電圧駆動手段５Ｃを切り替えできる駆動方式切り替え部５Ａとを有し、負荷量検出部６からの負荷量に応じて、駆動方式切り替え部５Ａでインダクタンス駆動手段５Ｂ、誘起電圧駆動手段５Ｃを切り替える。【選択図】図２
2018137911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに駆動電力を供給するインバータ回路と、前記モータを流れる電流を検出するモータ電流検出部と、前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記インバータ回路を制御するインバータ制御部と、を備えたモータ制御装置であって、
前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記モータの負荷量を検出する負荷量検出部を備え、
前記インバータ制御部は、前記モータのロータの突極性を利用して磁極位置を推定するインダクタンス方式の第１の駆動手段と、前記モータ回転時の逆起電力を利用して磁極位置を推定する誘起電圧方式の第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段を切り替えできる駆動方式切り替え部と、を有し、
前記負荷量検出部が検出する負荷量に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記モータの負荷の偏在量を検出できる第１の負荷状態検出部を更に有し、前記第１の負荷状態検出部から得た負荷の偏在量の大小に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替える請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１の駆動手段または前記第２の駆動手段から演算されたモータ回転数に基づいて前記モータの負荷の偏在量を検出できる第２の負荷状態検出部を更に有し、前記第２の負荷状態検出部から得た負荷の偏在量の大小に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替える請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
モータ駆動時の振動の大小によって前記モータの負荷の偏在量を検出できる第３の負荷状態検出部を更に有し、前記第３の負荷状態検出部から得た負荷の偏在量の大小に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替える請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置を備えた請求項１〜４のいずれか１項記載の洗濯機。
【請求項６】
前記モータ制御装置を備えた請求項１〜４のいずれか１項記載の乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの磁極位置を検出する位置センサを用いずにモータの回転を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た洗濯機、乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの速度やトルクを効率良く制御するためにモータの磁極位置を検出する位置センサが用いられている。位置センサはホール素子等で構成されているが、高価である上にセンサ信号の配線が必要であり、モータの小型化・低コスト化の妨げとなっている。
【０００３】
このような問題に対して、位置センサを用いずにモータ電流や電圧情報から磁極位置を推定してモータの回転を制御するセンサレス制御がある。センサレス制御は、モータのロータの突極性を利用したインダクタンス方式と、モータ回転時の逆起電力を利用した誘起電圧方式とがある。
【０００４】
インダクタンス方式は、モータの磁極位置に応じてインダクタンスが変化するため、モータ駆動電流に関係しない高周波電流をモータに印加してモータ電流を検出し、それらよりインダクタンス変化に起因する位置推定誤差量を算出する。そして位置推定誤差量をゼロに収束させるように磁極位置を推定する。推定精度は高周波電流の周波数に依存し、モータ低速回転時の磁極位置推定に適している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
誘起電圧方式は、モータの回転により発生する逆起電力が磁極位置に応じて変化するため、モータの速度に比例する誘起電圧を、モータへの入力電圧と電流より演算し、電圧誤差をゼロに収束させるように磁極位置を推定する。モータの回転数に比例して推定精度が向上するため、モータ高速回転時の磁極位置推定に適している（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
そこで、従来のセンサレス制御のモータ制御装置は、インダクタンス方式と誘起電圧方式の性質を利用し、洗濯機を例に取れば、洗濯等回転数が低い領域ではインダクタンス方式、脱水等回転数が高い領域では誘起電圧方式を用いてモータ駆動していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１２６５６５号公報
【特許文献２】特開２００９−１００５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、インダクタンス方式で印加される高周波電流の周波数はキャリア周期以下（数ｋＨｚ程度）であり、人の可聴域であるため、モータ制御駆動に騒音が発生するという課題を有していた。
【０００９】
一方、誘起電圧方式は駆動時の騒音は発生しないが、モータの負荷量や負荷状態によりモータ回転数が著しく低下した場合に磁極位置推定が正確にできないという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ制御装置は、モータに駆動電力を供
給するインバータ回路と、前記モータを流れる電流を検出するモータ電流検出部と、前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記インバータ回路を制御するインバータ制御部と、を備えたモータ制御装置であって、前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記モータの負荷量を検出する負荷量検出部を備え、前記インバータ制御部は、前記モータのロータの突極性を利用して磁極位置を推定するインダクタンス方式の第１の駆動手段と、前記モータ回転時の逆起電力を利用して磁極位置を推定する誘起電圧方式の第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段を切り替えできる駆動方式切り替え部と、を有し、前記負荷量検出部が検出する負荷量に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替える構成とする。これにより、モータの負荷量や負荷状態に応じてインダクタンス方式と誘起電圧方式を自動で切り替えることができ、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のモータ制御装置は、インダクタンス方式と誘起電圧方式とを有するセンサレス制御において、負荷量や負荷状態に応じて駆動方式を自動的に切り替えることで、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１におけるドラム式洗濯の説明図
【図２】実施の形態１におけるモータ制御装置のブロック図
【図３】実施の形態１におけるモータ制御装置のインダクタンス駆動手段のブロック図
【図４】実施の形態１におけるモータ制御装置の誘起電圧駆動手段のブロック図
【図５】実施の形態１におけるモータ制御装置の負荷量検出動作の概略説明図
【図６】実施の形態１におけるモータ制御装置の負荷量とモータ電流の関係図
【図７】実施の形態１におけるモータ制御装置の負荷量に応じて駆動方式を切り替えるフローチャート
【図８】実施の形態２におけるモータ制御装置のブロック図
【図９】実施の形態２におけるモータ制御装置の負荷偏り状態とモータ電流／回転数の関係図
【図１０】実施の形態２におけるモータ制御装置の負荷状態に応じて駆動方式を切り替えるフローチャート機の構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、モータに駆動電力を供給するインバータ回路と、前記モータを流れる電流を検出するモータ電流検出部と、前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記インバータ回路を制御するインバータ制御部と、を備えたモータ制御装置であって、前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記モータの負荷量を検出する負荷量検出部を備え、前記インバータ制御部は、前記モータのロータの突極性を利用して磁極位置を推定するインダクタンス方式の第１の駆動手段と、前記モータ回転時の逆起電力を利用して磁極位置を推定する誘起電圧方式の第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段を切り替えできる駆動方式切り替え部と、を有し、前記負荷量検出部が検出する負荷量に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替える構成とする。
【００１４】
これにより、インダクタンス方式と誘起電圧方式を有するセンサレス駆動制御系において、負荷量に応じて駆動方式を自動的に切り替えることで、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供することができる。
【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記モータ電流検出部の出力に基づいて前記モータの負荷の偏在量を検出できる第１の負荷状態検出部を更に有し、前記第１の負荷状態検出部から得た負荷の偏在量の大小に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替えることにより、モータ駆動中であっても負荷状態に応じて駆動方式を自動的に切り替わり、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供できる。
【００１６】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記第１の駆動手段または前記第２の駆動手段から演算されたモータ回転数に基づいて前記モータの負荷の偏在量を検出できる第２の負荷状態検出部を更に有し、前記第２の負荷状態検出部から得た負荷の偏在量の大小に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替えることにより、モータ駆動中であっても負荷状態に応じて駆動方式を自動的に切り替わり、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供することができる。
【００１７】
第４の発明は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、モータ駆動時の振動の大小によって前記モータの負荷の偏在量を検出できる第３の負荷状態検出部を更に有し、前記第３の負荷状態検出部から得た負荷の偏在量の大小に応じて、前記駆動方式切り替え部で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを切り替えることにより、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供することができる。
【００１８】
第５の発明は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明における前記モータ制御装置を備えた洗濯機である。これにより、動作が安定的で騒音が少ない洗濯機を提供することができる。
【００１９】
第６の発明は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明における前記モータ制御装置を備えた乾燥機である。これにより、動作が安定的で騒音が少ない乾燥機を提供することができる。
【００２０】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００２１】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分理解するために、提供されるのであって、これらにより、特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００２２】
（実施の形態１）
以下、図１〜７を用いて、実施の形態１のモータ制御装置およびそれを用いたドラム式洗濯機について説明する。
【００２３】
図１は、実施の形態１におけるドラム式洗濯の説明図である。
【００２４】
図１において、ドラム５１は、鉛直に対して９０度の角度をもった状態、すなわち水平の回転軸を持った状態でベアリング５２、５３によって回転自在に支持され、内部に衣類などの洗濯物５４が入るものとなっている。
【００２５】
ドラム５１は、ネオジウムおよびジスプロシウムなどの希土類を含む永久磁石を持つ回転子（ロータ）を回転自在に保持して構成した４極のモータ３から、小プーリ６２、ベルト６３、大プーリ６４を経て１０分の１に減速されての回転駆動がなされるものとなって
いる。
【００２６】
なお、ドラム５１の外側には樹脂製の外容器６６と、給水弁６７、排水弁６８、蓋６９が設けられ、ドラム５１内の洗濯物５４に水、および洗剤を作用させ、洗濯を行うことができるものとなっている。
【００２７】
図２は、実施の形態１におけるモータ制御装置のブロック図である。
【００２８】
モータ制御装置は、直流電源１からの直流電圧をモータ３を駆動するための交流電圧に変換するインバータ回路２と、モータ３に流れる電流を検出するモータ電流検出部４と、インバータ回路２を制御するインバータ制御部５と、モータ電流検出部４の出力に基づき前記モータ３の負荷量を検出する負荷量検出部６とを有する。
【００２９】
（モータ３）
モータ３は、例えば、同期型のブラシレスモータであり、ロータの位置を検出する位置センサは備えていない。
【００３０】
（インバータ回路２）
インバータ回路２は三相アームを構成する複数のスイッチング素子（例えば、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなど）を６個備えており、各スイッチング素子と並列にダイオードが接続されている。そしてインバータ回路２は直流電源１から直流電力を取り込み、この直流電力を、インバータ制御部５からの制御信号（ＰＷＭ信号）に応答して交流電力に変換し、変換された交流電力をモータ３に供給するようになっている。インバータ回路２の詳細構成については、よく知られたものと同様であるので、ここでは図を参照しての詳しい説明は省略する。
【００３１】
（モータ電流検出部４）
モータ電流検出部４は、例えば直流及び交流の電流を検出できる直流電流センサや、直流電流センサに比べ安価な交流電流センサを用いることができる。電流検出のために、インバータ回路２の３相アームを構成するスイッチング素子にそれぞれ抵抗素子を直列に接続し、３相のアームに流れる電流から演算によって求めるシャント検出方式を用いても良い。シャント検出方式は交流電流センサよりも安価にモータ電流検出部４を構成することが可能である。
【００３２】
（インバータ制御部５）
インバータ制御部５は、モータ３のロータの突極性を利用して磁極位置を推定するインダクタンス方式のインダクタンス駆動手段５Ｂ（第１の駆動手段）と、モータ３の回転時の逆起電力を利用して磁極位置を推定する誘起電圧方式の誘起電圧駆動手段５Ｃ（第２の駆動手段）と、インダクタンス方式と誘起電圧方式を切り替えできる駆動方式切り替え部５Ａとを有する。
【００３３】
（インダクタンス駆動手段５Ｂ）
インダクタンス方式のインダクタンス駆動手段５Ｂは、モータ３のロータの磁極位置に応じてインダクタンスが変化するため、モータ駆動電流に関係しない高周波電流をモータ３に印加してモータ電流を検出し、それらよりインダクタンス変化に起因する位置推定誤差量を算出する。そして位置推定誤差量をゼロに収束させるように磁極位置を推定する。
【００３４】
図３は、実施の形態１におけるモータ制御装置のインダクタンス駆動手段のブロック図である。
【００３５】
インダクタンス駆動手段５Ｂは、モータ電流検出部４によって検出されるモータ３の三相電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を入力とするｕｖｗ→ｄｑ電流変換部５Ｂ−１、ｄｑ電流から磁極の位置推定を行う位置推定φ演算部５Ｂ−２、駆動電流に重畳させる高周波電流を制御する高周波電流制御部５Ｂ−３、位置推定値φから角速度ωを演算する角速度ω演算部５Ｂ−４、位置推定値φと角速度ωから位置角θを演算する位置角θ演算部５Ｂ−５、推定角速度と速度指令値ω＊との偏差をフィードバックして、電流指令値を更新する速度電流制御部５Ｂ−６と、位置角θと速度電流からインバータ回路２へ出力する電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）を演算するｄｑ→ｕｖｗ電圧変換部５Ｂ−７とで構成される。
【００３６】
ｄｑ←→ｕｖｗ変換、速度フィードバック制御については一般的な方式であるため、ここではｕｖｗ→ｄｑ電流変換部５Ｂ−１、速度電流制御部５Ｂ−６、ｄｑ→ｕｖｗ電圧変換部５Ｂ−７についての説明は省略する。
【００３７】
位置推定φ演算部５Ｂ−２は下記の数式１に基づいて位置推定値φの演算を行う。
【００３８】
【数１】
2018137911.tif 000003
【００３９】
本発明におけるモータ３は突極性（Ｌｄ≠Ｌｑ）モータであるため、磁極位置に応じてインダクタンスＬ（磁気抵抗）が変化する。インダクタンスＬの変化はモータ電流に現れるため、上記の数式１よりモータ電流の変化量に応じて位置推定誤差量を算出する。
【００４０】
高周波電流制御部５Ｂ−３はモータ駆動電流に関係しない高周波電流を制御する。本実施の形態では、２．５６ｍｓ周期０．４Ａ相当のパルス電流をｄ軸方向に印加し、パルス電流を印加したときのｑ軸電流値と、パルス電流を印加していないときのｑ軸電流値の差分を演算する。ここで、印加するパルス電流の周期は３．９ｋＨｚであり、人の可聴域内であるため騒音となる。
【００４１】
位置角θ演算部５Ｂ−５、角速度ω演算部５Ｂ−４は下記の数式２、３に基づいてそれぞれ位置角θ、角速度ωの演算を行う。
【００４２】
【数２】
2018137911.tif 000004
【００４３】
【数３】
2018137911.tif 000005
【００４４】
位置角θは位置推定誤差量と角速度ωの時間積分を入力として計算され、角速度ωは位置角θの時間微分として計算される。位置角θと角速度ωはいずれもフィードバック制御に基づいて位置推定誤差量をゼロに収束させるように算出される。
【００４５】
（誘起電圧駆動手段５Ｃ）
誘起電圧方式の誘起電圧駆動手段５Ｃは、モータ３の回転により発生する逆起電力が磁極位置に応じて変化するため、モータ３の速度に比例する誘起電圧を、モータ３への入力電圧と電流より演算し、電圧誤差をゼロに収束させるように磁極位置を推定する。
【００４６】
図４は、実施の形態１におけるモータ制御装置の誘起電圧駆動手段のブロック図である。
【００４７】
誘起電圧駆動手段５Ｃは、モータ電流検出部４によって検出されるモータ３の三相電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を入力とするｕｖｗ→ｄｑ電流変換部５Ｃ−１、ｄｑ電流から磁極の位置推定を行う位置推定εγ演算部５Ｃ−２、位置推定値εγから角速度ωを演算する角速度ω演算部５Ｃ−３、位置推定値と角速度ωから位置角θを演算する位置角θ演算部５Ｃ−４、推定角速度と速度指令値ω＊との偏差をフィードバックして、電流指令値を更新する速度電流制御部５Ｃ−５と、位置角θと速度電流からインバータ回路２へ出力する電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）を演算するｄｑ→ｕｖｗ電圧変換部５Ｃ−６とで構成される。
【００４８】
上記インダクタンス方式の駆動手段の場合と同様、ｄｑ←→ｕｖｗ変換、速度フィードバック制御については一般的な方式であるため、ここではｕｖｗ→ｄｑ電流変換部５Ｃ−１、速度電流制御部５Ｃ−５、ｄｑ→ｕｖｗ電圧変換部５Ｃ−６についての説明は省略する。
【００４９】
位置推定εγ演算部５Ｃ−２は下記の数式４に基づいて位置推定誤差値εγの演算を行う。
【００５０】
【数４】
2018137911.tif 000006
【００５１】
数式４より、位置推定誤差値εγはＩｄ、Ｉｑ、Ｖｄおよびωを入力し、これにモータ３のｑ軸インダクタンスＬｑ、抵抗値Ｒａのパラメータを用いて算出される。
【００５２】
角速度ω演算部５Ｃ−３、位置角θ演算部５Ｃ−４は下記の数式５、６に基づいてそれぞれ角速度ω、位置角θの演算を行う。
【００５３】
【数５】
2018137911.tif 000007
【００５４】
【数６】
2018137911.tif 000008
【００５５】
角速度ω演算部５Ｃ−３は位置推定誤差値εγがゼロに収束するようにＰＩ（比例・積分）を用いて角速度ωの計算を行うものとなっており、さらにωの時間積分の計算が行われることにより、推定位相θとして出力がなされるものとなっている。
【００５６】
（駆動方式切り替え部５Ａ）
駆動方式切り替え部５Ａは、ドラム５１内ひいてはモータ３の負荷量や負荷状態に応じて、インダクタンス駆動手段５Ｂと誘起電圧駆動手段５Ｃの切り替えを行うものである。具体的には、モータ制御に必要な位相角θ、角速度ω、モータ電流／電圧、角速度フィードバック制御パラメータをリアルタイムで引渡し、瞬時切り替えを実現している。
【００５７】
（負荷量検出部６）
図５は、実施の形態１におけるモータ制御装置の負荷量検出動作の概略説明図、図６は、実施の形態１におけるモータ制御装置の負荷量とモータ電流の関係図である。
【００５８】
負荷量検出部６はモータ電流検出部４の出力値に基づいて負荷量を算出する。
【００５９】
例えば、図５のようにモータ３の加速度が一定（α１、α２）となるように回転増速時と回転減速時の制御を行い、ある回転数区間（Ｎ１〜Ｎ２、Ｎ３〜Ｎ４）のモータ電流値の平均（Ｉｑ１、Ｉｑ２）を算出する。
【００６０】
そして、モータ回転系の運動方程式（下記の数式７）とベクトル制御方程式（下記の数式８）よりモータ電流値と負荷量の比例関係（図６参照）が得られるので、この比例関係を用いてモータ電流値を評価することで負荷量を相対的に求めることができる。
【００６１】
【数７】
2018137911.tif 000009
【００６２】
【数８】
2018137911.tif 000010
【００６３】
図７は、実施の形態１におけるモータ制御装置の負荷量に応じて駆動方式を切り替えるフローチャートである。
【００６４】
モータ３停止状態からの起動指令が入ると（ステップＳ１）、はじめにインバータ制御部５は駆動方式切り替え部５Ａで駆動方式をインダクタンス駆動手段５Ｂ側に切り替え、モータ停止から起動まではインダクタンス方式で駆動を行う（ステップＳ２）。
【００６５】
モータ３が起動したのちに誘起電圧方式で駆動適応可能かどうかの判断を行う（ステップＳ３）。具体的には誘起電圧方式の適応条件である逆起電力が１７Ｖｒｍｓ以上であるかを判断する。モータ指令回転数が低く、逆起電力が条件未満である場合は、インダクタンス方式のままモータ駆動を継続する。
【００６６】
ステップＳ３で逆起電力が誘起電圧方式の適応可能条件を満たしている場合については、負荷量検出部６で検出した負荷量が軽負荷容量かどうかの判断を行う（ステップＳ４）。具体的には、負荷量が２ｋｇ以下である場合はインダクタンス方式のままでモータ駆動を行い、負荷量が２ｋｇより多い場合は誘起電圧駆動手段５Ｃ側すなわち誘起電圧方式に切り替えてモータ駆動を行う。
【００６７】
ドラム５１内部の負荷量が小さい場合は、負荷変動が大きくモータ回転数の変動も大き
くなる。モータ回転数の変動が大きい場合は逆起電力が不安定になり、誘起電圧方式による磁極位置推定の精度が低下する恐れがあり、最悪の場合は脱調する。上記課題に対して低速領域に強いインダクタンス方式のままモータ駆動を行うことで防ぐことができる。
【００６８】
また、ドラム５１内部の負荷量が多い場合は、負荷変動が小さくモータ回転数も比較的に安定している。こちらの場合は、誘起電圧方式に切り替えてモータ駆動を行うことでインダクタンス方式で駆動した時のような騒音の発生を抑制することができる。
【００６９】
以上により、本発明のモータ制御装置及びそれを用いた洗濯機、乾燥機は、インダクタンス方式と誘起電圧方式を有するセンサレス駆動制御系において、負荷量に応じてモータ駆動方式を自動的に切り替えることで、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置及びそれを用いた洗濯機、乾燥機を提供することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
以下、図８〜１０を用いて、実施の形態２のモータ制御装置およびそれを用いたドラム式洗濯機について説明する。
【００７１】
図８は、実施の形態２におけるモータ制御装置のブロック図、図９は、実施の形態２における同モータ制御装置の負荷偏り状態とモータ電流／回転数の関係図である。なお、ドラム式洗濯機の構成は上記実施の形態１と同じであり、図１に示す。
【００７２】
本実施の形態のモータ制御装置は、実施の形態１のモータ制御装置に加えてモータ３にかかる負荷の偏在等の負荷状態を定量的に検出できる負荷状態検出部を備え、第１の負荷状態検出部７Ａ、第２の負荷状態検出部７Ｂ、第３の負荷状態検出部７Ｃの出力に基づいてインバータ制御部の駆動方式を切り替えることを特徴とする。
【００７３】
図８において、第１の負荷状態検出部７Ａはモータ電流検出部４の出力に基づいて負荷状態を検出する。ドラム５１内部の負荷状態の偏りが大きい場合は、負荷の上下変動に合わせてモータ電流検出部４から出力されるモータ電流は大きく変動する（図９参照）。この特性を利用して、モータ電流のピークからピークまでの変化量を演算評価することで相対的にドラム５１内の負荷状態を検出することができる。
【００７４】
第２の負荷状態検出部７Ｂは、インバータ制御部５のインダクタンス駆動手段５Ｂ、または、誘起電圧駆動手段５Ｃによって推定されるモータ回転数に基づいて負荷状態を検出する。上記モータ電流と同様、ドラム５１内部の負荷状態の偏りが大きい場合は、負荷の上下変動に合わせてモータ回転数は大きく変動する（図９参照）。この特性を利用して、モータ回転数のピークからピークまでの変化量を演算評価することで相対的にドラム５１内の負荷状態を検出することができる。
【００７５】
第３の負荷状態検出部７Ｃは、加速度センサを有するものであり、例えば外容器６６に固着した加速度センサによってドラム５１の駆動時の振動の大小に関するデータを得ることができる。加速度センサは例えば静電容量方式を用いるものがあり、これはセンサ素子可動部と固定部の間の容量変化を検出し加速度を算出する。ドラム５１内部の負荷状態の偏りが大きい場合は、加速度センサより出力される加速度は大きく、負荷状態の偏りが小さい場合は、加速度センサより出力される加速度は小さい。
【００７６】
図１０は、実施の形態２におけるモータ制御装置の負荷状態に応じて駆動方式を切り替えるフローチャートである。
【００７７】
インダクタンス方式または誘起電圧方式でモータ駆動している状態において、下記３つ
の条件に従い駆動方式を切り替える。
１．モータ電流の変動量は大きいか
２．モータ回転数の変動量は大きいか
３．加速度センサの値は大きいか
【００７８】
上記条件のいずれかが成り立つ場合は、すなわちドラム５１内部の負荷偏り量が大きいことを意味する。ドラム５１内部の負荷偏り量が大きい場合は、モータ回転数の変動は大きくなる。モータ回転数の変動が大きい場合は逆起電力が不安定になり、誘起電圧方式による磁極位置推定の精度が低下する恐れがあり、最悪の場合は脱調する。上記課題に対して低速領域に強いインダクタンス方式のままモータ駆動を行うことで防ぐことができる。
【００７９】
また、ドラム５１内部の負荷偏り量が小さい場合は、回転数も比較的に安定している。こちらの場合は、誘起電圧方式に切り替えてモータ駆動を行うことで、インダクタンス方式で駆動した時のような騒音の発生を抑制することができる。
【００８０】
以上により、本発明のモータ制御装置及びそれを用いた洗濯機、乾燥機は、モータ駆動中であっても負荷状態に応じてモータ駆動方式を自動的に切り替えることで、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置及びそれを用いた洗濯機、乾燥機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明にかかるモータ制御装置及びそれを用いた洗濯機、乾燥機は、ドラム式洗濯機のような使用状況に応じてドラム内部の負荷状態（衣類の量や衣類の偏り）がその都度変動するものについて、ドラム内部の負荷量や負荷状態に応じて、インダクタンス方式および誘起電圧方式を的確に変更し、より動作が安定的で騒音が少ないモータ制御装置を提供することが可能となるため、一般家庭など使用される鉛直に対して角度をもったドラムの回転軸を有する縦型ドラム駆動装置、ドラム式ドラム駆動装置、ドラム式洗濯機やドラム式洗濯乾燥機やドラム式乾燥機、また縦型洗濯機と呼ばれる形であり鉛直から角度を有した回転軸とすることによる使い勝手の改善を図ったものとしても有用である。
【００８２】
さらに、本発明にかかるモータ制御装置は、食品を扱う回転式の調理器や、廃棄物を処理する回転ドラム式廃棄物処理機、またコンクリート粉と土砂を撹拌するコンクリート・ミキサーなどの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００８３】
１  直流電源
２  インバータ回路
３  モータ
４  モータ電流検出部
５  インバータ制御部
５Ａ  駆動方式切り替え部
５Ｂ  インダクタンス駆動手段（第１の駆動手段）
５Ｃ  誘起電圧駆動手段（第２の駆動手段）
６  負荷量検出部
７Ａ  第１の負荷状態検出部
７Ｂ  第２の負荷状態検出部
７Ｃ  第３の負荷状態検出部
５１  ドラム
【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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