(57)【要約】【課題】位置検出手段の検出信号を使用して永久磁石モータの永久磁石の着磁を確実に行なうことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】低保磁力のアルニコ磁石をロータに配置して構成される永久磁石モータに対して位置検出手段としてホールセンサが配置され、着磁制御部は、低速度で回転されるロータの回転位置を検出するホールセンサのセンサ信号に基づいて特定されるタイミングで、インバータ回路を介してステータコイルに通電してアルニコ磁石を着磁する際に、同一のアルニコ磁石に対して複数回に分けて着磁するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極として着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石を含む複数の永久磁石がロータに複数配置される永久磁石モータを駆動するモータ制御装置において、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、
直流電圧源と前記永久磁石モータのステータコイルとの間に接続され、複数の半導体スイッチング素子を複数相接続して構成されるインバータ回路と、
前記ロータの回転中に前記インバータ回路を介して前記ステータコイルに通電を行なうことで、前記ロータの低保磁力の永久磁石の増磁或いは減磁のための着磁を行なう制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記位置検出手段より出力される検出信号に基づいて特定されるタイミングでステータコイルに複数回大きさの異なる通電を行なうことにより同一の永久磁石に対して複数回に分けて着磁することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ制御装置を備え、
永久磁石モータによって洗濯運転を行なうための回転駆動力を発生させることを特徴とする洗濯機。
【請求項３】
制御手段は、洗い、すすぎ及び脱水の運転を制御するように設けられ、永久磁石モータを、洗い及びすすぎ運転時には増磁させ、脱水運転時は減磁させるようになっていることを特徴とする請求項２記載の洗濯機。
【請求項４】
制御手段は、脱水運転の後に乾燥運転を行なうように制御し、その乾燥運転時には、永久磁石モータを増磁させるようになっていることを特徴とする請求項３記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁極として着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石を含む複数個の永久磁石がロータに配置される永久磁石モータを駆動するモータ制御装置及びそのモータ制御装置を備えてなる洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ドラム式洗濯機においては、ドラムを駆動するモータは、洗い運転時には、低速度・高トルクの性能が要求され、脱水運転時には、高速度・低トルクの性能が要求される。
従来では、可変速運転範囲の全体にわたってモータ効率を向上させることができ、信頼性の向上を実現するモータとして、以下のような永久磁石モータが供されている。当該永久磁石モータは、ステータコイルが設けられたステータと、ステータコイルの電流で作る磁界により磁束密度が変化する程度の低保磁力の永久磁石及び上記低保磁力の２倍以上の保磁力を有する高保磁力の永久磁石を配置したロータとから構成されている。そして、高速度・低トルク運転を行なう場合は、ステータコイルの電流による磁界で低保磁力の永久磁石を減磁させ、低速度・高トルク運転を行なう場合には、ステータコイルの電流による磁界で低保磁力の永久磁石を増磁させて、低保磁力の永久磁石と高保磁力の永久磁石による全鎖交磁束が増減できるように構成されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１８６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の構成では、ロータの回転停止中にそのロータの位置をホールＩＣなどの位置センサにより検出して増磁或いは減磁のための着磁を行なうべくステータコイルに対する通電を行なうようにしているが、ロータの回転停止中は、位置センサの出力は変化しないので、ロータの正確な位置検出ができず正確な着磁位置を判断することは困難であり、確実な着磁ができない不具合がある。
【０００５】
そこで、このような不具合をなくすためには、ロータの回転中に位置センサによりロータの回転位置を検出して着磁のためにステータコイルに通電を行なうことが考えられるが、このようにすると、永久磁石の急激な磁束変化によりロータに振動、異音が発生するという新たな問題が発生する。
【０００６】
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、永久磁石モータについて、位置検出手段の検出信号を使用して永久磁石の増磁或いは減磁のための着磁を確実に行なうことができ、しかも、ロータの回転中に永久磁石の急激な磁束変化を防止できて、振動、異音の発生を極力抑制できるモータ制御装置及びそのモータ制御装置を備えてなる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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載のモータ制御装置は、磁極として着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石を含む複数の永久磁石がロータに複数配置される永久磁石モータを駆動するものにおいて、前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、直流電圧源と前記永久磁石モータのステータコイルとの間に接続され、複数の半導体スイッチング素子を複数相接続して構成されるインバータ回路と、前記ロータの回転中に前記インバータ回路を介して前記ステータコイルに通電を行なうことで、前記ロータの低保磁力の永久磁石の増磁或いは減磁のための着磁を行なう制御手段とを備え、前記制御手段は、前記位置検出手段の検出信号に基づいて特定されるタイミングでステータコイルに複数回大きさの異なる通電を行なうことにより同一の永久磁石に対して複数回に分けて着磁することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の洗濯機は、請求項１記載のモータ制御装置を備え、永久磁石モータによって洗濯運転を行なうための回転駆動力を発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモータ制御装置によれば、ロータの回転中に位置検出手段の検出信号に基づいて特定されるタイミングでステータコイルに複数回大きさの異なる通電を行なうことにより同一の永久磁石に対して複数回に分けて着磁するようにしたので、永久磁石の増磁或いは減磁のための着磁を確実に行なうことができ、そして、ロータの回転中に永久磁石の急激な磁束変化を防止できて、振動、異音の発生を極力抑制できる。
【００１０】
本発明の洗濯機によれば、上記モータ制御装置で制御される永久磁石モータによって洗濯運転を行なうための回転駆動力を発生させるので、洗濯運転の態様に応じて当該永久磁石モータの特性を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明をドラム式洗濯機に適用した場合の一実施例であり、永久磁石モータに対する着磁タイミングを示すタイミングチャート
【図２】ドラム式洗濯機の構成を示す縦断側面図
【図３】（ａ）は永久磁石モータの構成を示す正面図、（ｂ）はロータの一部を示す拡大斜視図
【図４】ベクトル制御する構成を示す機能ブロック図
【図５】ヒートポンプの構成を示す図
【図６】ホールセンサにより出力される位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗと電気角との関係を示す図
【図７】アルニコ磁石を着磁する場合のステータとロータとの位置関係を示す図
【図８】永久磁石モータの回転時にアルニコ磁石を着磁する場合のタイミングチャート
【図９】永久磁石モータの回転時にアルニコ磁石を増磁する場合のＢ−Ｈ曲線図
【図１０】永久磁石モータの回転時にアルニコ磁石を減磁する場合のＢ−Ｈ曲線図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明をドラム式洗濯機に適用した一実施例について図面を参照して説明する。
図３（ａ）は、永久磁石モータ（アウタロータ型ブラシレスモータ）の構成を示す正面図、図２（ｂ）はロータの一部の拡大斜視図である。なお、この永久磁石モータ１は、特開２００６−２８０１９５号公報に開示されているものと同様の特徴を有するモータを、アウタロータ型として構成したものである。
【００１３】
永久磁石モータ１は、ステータ２と、これの外周に設けたロータ３とから構成されている。ステータ２は、ステータコア４とステータコイル５とから構成されている。ステータコア４は、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、環状のヨーク部４ａと、当該ヨーク部４ａの外周部から放射状に突出する多数のティース部４ｂとを有している。ステータコア４の表面は、ロータ３の内周面との間に空隙を形成する外周面４ｃ（各ティース部４ｂの先端面）を除き、ＰＥＴ樹脂（モールド樹脂）により覆われている。
【００１４】
また、このＰＥＴ樹脂からなる複数の取付部６が、ステータ２の内周部に一体的に成形されている。これら取付部６には複数のねじ穴６ａが設けられており、これら取付部６をねじ止めすることで、ステータ２が、この場合、ドラム式洗濯機２１の水槽２５（図２参照）の背面に固着されるようになっている。ステータコイル５は三相からなり、各ティース部４ｂに巻装されている。
【００１５】
ロータ３は、フレーム７とロータコア８と複数の永久磁石９とを図示しないモールド樹脂により一体化した構成となっている。フレーム７は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することにより扁平な有底円筒状に形成したものである。ロータコア８は、ほぼ環状に打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、フレーム７の内周部に配置されている。このロータコア８の内周面（ステータ２の外周面と対向し当該ステータ２との間に空隙を形成する面）は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部８ａを有した凹凸状に形成されている。
【００１６】
これら複数の凸部８ａの内部には、ロータコア８を軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通する矩形状の挿入穴１３が形成されており、これら複数の挿入穴１３がロータコア８において環状に配置された構成となっている。また、これら複数の挿入穴１３は、短辺の長さが異なる２種類の挿入穴１３ａ、１３ｂから構成されており、これら挿入穴１３ａ、１３ｂは、ロータコア８の周方向に沿って１つずつ交互に配置されている。
【００１７】
永久磁石９は、挿入穴１３ａに挿入された矩形状のネオジム磁石９ａ（高保磁力永久磁石）と、挿入穴１３ｂに挿入された矩形状のアルニコ磁石９ｂ（低保磁力永久磁石）とから構成されている。この場合、ネオジム磁石９ａの保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、アルニコ磁石９ｂの保磁力は約１００ｋＡ／ｍであり、保磁力が９倍程度異なっている。すなわち、永久磁石９は保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ、９ｂから構成され、これら永久磁石９ａ、９ｂは、ロータコア８内部においてほぼ環状に且つ１つずつ交互に配置されている。
【００１８】
なお、ネオジム磁石９ａが高保磁力であり、アルニコ磁石９ｂが低保磁力であるというのは、後述するようにステータ２を介して着磁電流を通電した場合に、アルニコ磁石９ｂの着磁量を変化させることができる程度の電流ではネオジム磁石９ａの着磁量が変化しないという基準において、前者を高保磁力、後者を低保磁力と称する。
【００１９】
また、これら２種類の永久磁石９ａ、９ｂは、それぞれ１種類で１磁極を形成しており、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向（永久磁石モータ１の外周部からステータ２とロータ３間の空隙に向かう方向）に沿うように配設されている。このように２種類の永久磁石９ａ、９ｂを、交互に且つその磁化方向が径方向に沿うように配置することにより、隣同士に配置された永久磁石９ａ、９ｂが互いに反対方向に磁極を有する状態（一方のＮ極が内側、他方のＮ極が外側となる状態）となり、これらネオジム磁石９ａとアルニコ磁石９ｂとの間に例えば矢印Ｂで示す方向に磁気経路（磁束）が生ずる。なお、上方の破線で示す矢印は、ロータコア８を経由する磁束である。すなわち、保磁力が大きいネオジム磁石９ａと保磁力が小さいアルニコ磁石９ｂの双方を通過する磁気経路が形成されるようになっている。そして、永久磁石モータ１は、４８極／３６スロット構成となっており、３スロット当たりでは４極が対応する（４極／３スロット）。
【００２０】
次に、上記のように構成された永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯機２１の構成について説明する。図２は、ドラム式洗濯機２１の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。ドラム式洗濯機２１の外殻を形成する外箱２２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口２３を有しており、この洗濯物出入口２３は、ドア２４により開閉されるようになっている。外箱２２の内部には、背面が閉鎖された有底円筒状の水槽２５が配置されており、この水槽２５の背面中央部には上述の永久磁石モータ１（ステータ２）がねじ止めにより固着されている。この永久磁石モータ１の回転軸２６は、後端部（図２では右側の端部）がロータ３の軸取付部１０に固定されており、前端部（図２では左側の端部）が水槽２５内に突出している。
【００２１】
回転軸２６の前端部には、背面が閉鎖された有底円筒状のドラム２７が水槽２５に対して同軸状となるように固定されており、このドラム２７は、永久磁石モータ１の駆動によりロータ３および回転軸２６と一体的に回転する。なお、ドラム２７には、空気および水を流通可能な複数の流通孔２８と、ドラム２７内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行なうための複数のバッフル２９が設けられている。水槽２５には給水弁３０が接続されており、当該給水弁３０が開放されると、水槽２５内に給水されるようになっている。また、水槽２５には排水弁３１を有する排水ホース３２が接続されており、当該排水弁３１が開放されると、水槽２５内の水が排出されるようになっている。
【００２２】
水槽２５の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト３３が設けられている。この通風ダクト３３の前端部は前部ダクト３４を介して水槽２５内に接続されており、後端部は後部ダクト３５を介して水槽２５内に接続されている。通風ダクト３３の後端部には、送風ファン３６が設けられており、この送風ファン３６の送風作用により、水槽２５内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト３４から通風ダクト３３内に送られ、後部ダクト３５を通して水槽２５内に戻されるようになっている。
【００２３】
通風ダクト３３内部の前端側には蒸発器３７が配置されており、後端側には凝縮器３８が配置されている。これら蒸発器３７および凝縮器３８は、コンプレッサ３９および絞り弁４０とともにヒートポンプ４１を構成しており（図５参照）、通風ダクト３３内を流れる空気は、蒸発器３７により除湿され凝縮器３８により加熱されて、水槽２５内に循環される。絞り弁４０は膨張弁からなり、開度調整機能を有している。
【００２４】
外箱２２の前面にはドア２４の上方に位置して操作パネル４２が設けられており、この操作パネル４２には運転コースなどを設定するための複数の操作スイッチ（図示せず）が設けられている。操作パネル４２は、マイクロコンピュータを主体として構成されドラム式洗濯機２１の運転全般を制御する制御手段たる制御回路部（図示せず）に接続されており、当該制御回路部は、操作パネル４２を介して設定された内容に従って、永久磁石モータ１、給水弁３０、排水弁３１、コンプレッサ３９、絞り弁４０などの駆動を制御しながら各種の運転コースを実行する。また、図示しないが、コンプレッサ３９を構成するコンプレッサモータも、永久磁石モータ１と同様の構成が採用されている。
【００２５】
図４は、永久磁石モータ１の回転をベクトル制御するモータ制御装置５０の構成をブロック図で示したものである。なお、上記コンプレッサモータも同様の構成によって制御される。ベクトル制御では、電機子コイルに流れる電流を、界磁である永久磁石の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し、磁束と発生トルクとを制御する。電流制御には、永久磁石モータ１のロータ３とともに回転する座標系、いわゆるｄ−ｑ座標系で表わした電流値が用いられるが、ｄ軸はロータ３に取り付けた永久磁石の作る磁束方向であり、ｑ軸はｄ軸に直交する方向である。ステータコイル５に流れる電流のｑ軸成分であるｑ軸電流Ｉｑは回転トルクを発生させる成分であり（トルク成分電流）、同ｄ軸成分であるｄ軸電流Ｉｄは磁束を作る成分である（励磁または磁化成分電流）。
【００２６】
電流センサ５１（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、永久磁石モータ１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出するセンサである。なお、電流センサ５１（電流検出手段）に代えて、インバータ回路５２を構成する下アーム側のスイッチング素子とグランドとの間に３個のシャント抵抗を配置し、それらの端子電圧に基づいて電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する構成としてもよい。
【００２７】
電流センサ５１により検出された電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図示しないＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換されるとｕｖｗ／ｄｑ座標変換器５３により２相電流Ｉα、Ｉβに変換された後、更にｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑに変換される。α、βは、永久磁石モータ１のステータ２に固定された２軸座標系の座標軸である。ここでの座標変換の計算には、位置検出手段としての速度・位置推定部５４により推定されるロータ３の回転位置推定値（α軸とｄ軸との位相差の推定値）θ＿est、若しくは速度・位置検出部５５により検出される回転位置検出値θ＿hの何れかが、切換えスイッチ５６により選択されて出力される位相θが用いられる。また、速度・位置推定部５４により推定される永久磁石モータ１の回転速度（角速度）ω＿estと、速度・位置検出部５５により検出される回転速度ω＿hとは、切換えスイッチ５６に連動する切換えスイッチ５７により選択されて回転速度ωが出力される。
【００２８】
着磁制御部５８は、上記位相θ及び回転速度ωに基づいて決定した、アルニコ磁石９ｂを着磁するための着磁電流指令Ｉd＿com2を加算器５９に出力し、加算器５９は、その着磁電流指令Ｉd＿com2に弱め界磁電流指令Ｉd＿com1を加算した結果を、ｄ軸電流指令値Ｉd＿refとして電流制御部６０に出力する。また、外部より与えられる回転数指令値ωrefは、減算器６１において回転速度ωとの差が求められると、その差が比例積分器６２で比例積分演算され、ｑ軸電流指令値Ｉq＿refとして電流制御部６０に出力される。
【００２９】
電流制御部６０では、減算器６３ｄ、６３ｑにおいてｄ軸電流指令値Ｉd＿ref、ｑ軸電流指令値Ｉq＿refとｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑとの差がそれぞれ求められ、その差が比例積分器６４ｄ、６４ｑで比例積分演算される。そして、比例積分演算の結果は、ｄ−ｑ座標系で表わされた出力電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑとして、ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６５に出力される。
【００３０】
ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６５では、電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑは、α−β座標系で表わした値に変換された後、更にステータ２の各相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換される。なお、ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６５における座標変換の計算にも、後述する磁極位置θが用いられる。
【００３１】
各相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは電力変換部６６に入力され、指令値に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。インバータ回路５２は例えばＩＧＢＴなどのスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成され、図示しない直流電源回路より直流電圧の供給を受けるようになっている。電力変換部６６で形成されたゲート駆動信号は、インバータ回路５２を構成する各スイッチング素子のゲートに与えられ、それにより各相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに一致するＰＷＭ変調された三相交流電圧が生成されて永久磁石モータ１のステータコイル５に印加される。
【００３２】
上記の構成において、電流制御器６０では比例積分（ＰＩ）演算によるフィードバック制御が行なわれ、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑはそれぞれｄ軸電流指令値Ｉd＿ref、ｑ軸電流指令値Ｉq＿refに一致するように制御される。その制御結果としての角速度推定値ωが減算器６１にフィードバックされ、比例積分器６２は、比例積分演算により偏差Δωをゼロに収束させる。その結果、回転速度ωは指令値ωrefに一致するように制御される。
【００３３】
速度・位置推定部５４は、永久磁石モータ１の角速度ω、ロータの回転位置θをそれぞれ推定するもので、永久磁石モータ１の回路定数（モータ定数）である電機子コイルのｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、コイル抵抗値Ｒの各値が記憶されていると共に、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸出力電圧指令値Ｖｄが入力されている。速度・位置推定部５４は、（１）式のｄ軸モータ電圧方程式を用いて、永久磁石モータ１の回転速度ω＿estを推定する。
【００３４】
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ−ω＿est・Ｌｑ・Ｉｑ    …（１）
更に、角速度ω＿estを積分器６７で積分し、その積分結果が回転位置推定値θ＿estとして出力される。
【００３５】
永久磁石モータ１には、ホールＩＣを用いて構成される位置検出手段としての位置センサ例えばホールセンサ６８が３個（Ｕ、Ｖ、Ｗ）配置されており、これらのホールセンサ６８により出力される位置信号（センサ信号）Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗは、速度・位置検出部５５に与えられている。速度・位置検出部５５は、位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに基づいて回転位置検出値θ＿h、回転速度検出値ω＿hを算出して出力する。
【００３６】
図６は、ホールセンサ６８により出力される位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗと電気角との関係を示すものである。位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗの立上りエッジは、それぞれ電気角３０度（°）、−３０度（３３０度）、９０度となるように６０度間隔で配置されている。この場合、電気角０度は、位置信号Ｈｖの立上りエッジと、位置信号Ｈｕの立上りエッジとの中間位相に位置する。したがって、各位置信号の立下りエッジも加えることで、電気角１周期を６０度間隔で分割したロータ位置を得ることができる。
【００３７】
なお、以上の構成において、モータ制御装置５０に永久磁石モータ１を加えたものが、モータ制御システム７０を構成している。また、インバータ回路５２、ＰＷＭ形成部６２を除く部分は、モータ制御装置５０を構成する前述の制御手段たるマイクロコンピュータのソフトウエアにより実現されている機能である。
【００３８】
次に、上記のように永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯機２１の作用について説明する。着磁制御部５８がインバータ回路５２を介してステータコイル５に通電すると、電機子反作用による外部磁界（ステータコイル５を流れる電流により発生する磁界）が、ロータ３の永久磁石９ａ、９ｂに作用するようになる。そして、これら永久磁石９ａ、９ｂのうち、保磁力が小さいアルニコ磁石９ｂの磁化状態が、この電機子反作用による外部磁界により減磁または増磁され、これにより、ステータコイル５に鎖交する磁束量（鎖交磁束量）を増減することができる。そこで、本実施例では、着磁制御部５８は、ステータコイル５の通電を制御することにより、アルニコ磁石９ｂの磁化状態を運転行程（洗い行程、すすぎ行程、脱水行程及び乾燥行程）ごとに切り換えて実行する。ここで、各運転行程における動作内容について順に説明する。
【００３９】
洗い行程では、制御回路部は、給水弁３０を開放して水槽２５内に給水を行ない、続いてドラム２７を回転させて洗いを行なう。この洗い行程では、水を含んだ洗濯物をバッフル２９によって掻き上げるためドラム２７を高トルクで回転させる必要があるが、回転速度は低速でよい。この場合、ドラム２７は、例えば回転数（回転速度）５０〜６０ｒｐｍで回転される。そこで、着磁制御部５８は、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路５２によるステータコイル５の通電を制御する。これにより、ステータコイル５に作用する磁束量が多く（磁力が強く）なることから、ドラム２７を高トルク低速度で回転させることができる。
【００４０】
すすぎ行程は、洗い行程の洗いと同様のすすぎが行なわれ、この場合も、ドラム２７は、例えば回転数５０〜６０ｒｐｍで回転される。
次に、脱水行程では、制御回路部は、排水弁３１を開放して水槽２５内の水を排出し、続いてドラム２７を高速回転させることにより洗濯物に含まれる水分を脱水する。この脱水行程においては、脱水効率を向上するためにドラム２７を高速で回転させる必要があるが、トルクは小さくてもよい。この場合、ドラム２７は、例えば回転数１０００〜１５００ｒｐｍで回転される。そこで、着磁制御部５８は、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が減磁されるように、インバータ回路５２によるステータコイル５の通電を制御する。これにより、ステータコイル５に作用する磁束量が少なく（磁力が弱く）なることから、ドラム２７を低トルク高速度で回転させることができる。
【００４１】
最後に、乾燥行程では、制御回路部は、送風ファン３６およびヒートポンプ４１を駆動させるとともにドラム２７を回転させることにより洗濯物の乾燥を行なう。この場合、ドラム２７は、例えば回転数５０〜６０ｒｐｍで回転される。この乾燥行程においては、着磁制御部５８は、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路５２によるステータコイル５の通電を制御する。これにより、ステータコイル５に作用する磁束量を多くした状態とすることができ、乾燥行程において、ドラム２７を高トルク低速度で回転させることができる。
【００４２】
次に、上述のように洗濯機２１の運転状態に応じて、アルニコ磁石９ｂの着磁量を変更する場合の制御について図７及び図８も参照して説明する。今、永久磁石モータ１のステータ２とロータ３との位置関係が図７（ａ）に示す状態にあるとすると、図中にＡで示すアルニコ磁石９ｂ（以下、磁石Ａと称す）を増磁（着磁）させるような磁界（磁場）を発生させるため、Ｕ相、Ｗ相のステータコイル５に通電を行なう（前半着磁）。
【００４３】
この場合、ステータ２が発生する磁界は、ロータ３にネオジム磁石９ａと１個置きに配置される全てのアルニコ磁石９ｂのうち、１／２となる磁石Ａを通過する着磁磁束量が最大となり、残りの１／２となるのアルニコ磁石９ｂ（以下、磁石Ｂと称す）については、ステータ２が発生した磁界がかかることはなく（すなわち、着磁磁束量が最小となる）、増磁、減磁は生じない。
【００４４】
そして、磁石Ｂを増磁（着磁）する際には、永久磁石モータ１が回転中であれば、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）における磁石Ａの位置に磁石Ｂが到達した時点でステータコイル５に増磁電流を通電する（後半着磁）。この位置関係では、磁石Ｂを通過する着磁磁束量が最大となり、磁石Ａについては、ステータ２が発生した磁界がかかることはなく、既に着磁された状態に影響が及ぶことはない。
【００４５】
また、アルニコ磁石９ｂを減磁（着磁）させる場合は、上記着磁位置係においてＵ相、Ｗ相のステータコイル５に通電する電流の極性を反転させればよい。
この場合、ステータコイル５に通電する電流量に応じてアルニコ磁石９ｂの増減磁量が決まるので、増減磁させる変化量を大きくしたい場合には、それに比例した振幅の電流を通電するのが望ましい。
【００４６】
次に、通電可能電流と、モータ回転数との関係について説明する。一般に、永久磁石モータ１の回転数が上昇すると、それに比例して発生する誘起電圧レベルも上昇する。（２）式は、ｑ軸モータ電圧方程式であり、永久磁石モータ１の誘起電圧Ｅｑが増加すると、それに応じてｑ軸電圧Ｖｑも増加することが判る。
【００４７】
Ｖｑ＝Ｒ・Ｉｑ−ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋Ｅｑ  …（２）
そして、（３）式は、インバータ回路５２の出力電圧Ｖdqであり、ｄ軸電圧Ｖｄと、ｑ軸電圧Ｖｑとの２乗和の平方根となる。尚、√（）は、括弧内の数値の平方根を示すものとする。
【００４８】
Ｖdq＝√（Ｖｄ2＋Ｖｑ2）              …（３）
また、インバータ回路５２に供給される直流電源電圧Ｖdcより、出力電圧Ｖdqの√（３）倍を減じたものが、インバータ回路５２の余裕電圧Ｖdc’となる。
【００４９】
Ｖdc’＝Ｖdc−√（３）・Ｖdq          …（４）
この余裕電圧Ｖdc’分で、アルニコ磁石９ｂを増減磁するための電流をステータコイル５に通電する。
【００５０】
例えば永久磁石モータ１が停止中であれば、誘起電圧は零（０）であるから、直流電源電圧Ｖdcを１００％用いて着磁を行なうことができる。一方、モータ１の回転数が高く、出力電圧Ｖdqが直流電源電圧Ｖdcの９０％程度に達している場合は、着磁のための通電電流は１０％となる。増減磁電流Ｉｄは、（５）式で表わされる。
【００５１】
Ｉｄ＝Ｖdc’／（Ｒ＋ω・Ｌｄ）          …（５）
ここでのωは、増減磁電流Ｉｄの立上り、立下り時間を周波数に換算したものである。すなわち、使える電圧が小さければ増減磁電流も小さくなるので、アルニコ磁石９ｂの着磁量をより大きく変化させたい場合には、永久磁石モータ１の回転数が低い期間に行なうことが望ましい。
【００５２】
そして、図７（ａ）、（ｂ）に示すような位置でアルニコ磁石９ｂの着磁を行なうには、図７（ａ）にＺで示す磁石９ｂの位置を電気角０度とすると、図７（ａ）に示すステータ２とロータ３との位置関係は、電気角−１５０度に対応する。また、図７（ｂ）に示す位置関係は、次の電気角周期の−１５０度に対応する。そこで、本実施例では、ホールセンサ６８Ｕが出力する位置信号Ｈｕの立ち下りエッジが電気角−１５０度に対応するように、ホールセンサ６８Ｕを配置する。
【００５３】
図８は、永久磁石モータ１を起動した後の低速期間において、図７（ａ）、（ｂ）に示す位置でアルニコ磁石９ｂの着磁を行なう場合のタイミングチャートである。すなわち、位置信号Ｈｕの立下りエッジタイミング（−１５０度）である図７（ａ）の時点でｄ軸電流Ｉｄをパルス状に出力し（増減磁電流）、前半着磁（磁石Ａの着磁）を行なう。アルニコ磁石９ｂを増磁する場合は正極性の電流を通電し、減磁する場合は負極性の電流を通電する。通電時間は、例えば１ｍｓ〜２０ｍｓ程度とする。前半着磁の通電を行なうと、永久磁石モータ１の回転を引き続き行ない、電気角で１周期後となる次の位置信号Ｈｕの立下りエッジタイミング図７（ｂ）の時点で同様にｄ軸電流Ｉｄをパルス状に出力し、後半着磁（磁石Ｂの着磁）を行なう。
【００５４】
ところで、永久磁石モータ１の回転中にアルニコ磁石９ｂを１度で増磁或いは減磁させた場合には、磁力が急激に変化することになるので、ロータ３の回転に悪影響を及ぼして振動、異音を発生する虞がある。そこで、本実施例では、制御手段（制御回路部、着磁制御部５８）は、以下のような制御を行なう。これを、図１、図９及び図１０をも参照して説明する。
【００５５】
制御回路部は、増磁或いは減磁の着磁を行う場合には、インバータ回路５２を介して永久磁石モータ１を停止の状態から起動させ、図１に示すように、ドラム２７の回転を低速度の一定速度Ｒに制御する。この一定速度Ｒは、洗い行程（すすぎ行程、乾燥行程）時のドラム２７の回転速度（回転数）５０〜６０ｒｐｍより低い速度例えば３０ｒｐｍに設定されている。そして、着磁制御部５８は、図１に示すように、ドラム２７が一定速度Ｒに制御されている間に、アルニコ磁石９ｂに対して複数（ｎ）回に分けて着磁（増磁或いは減磁）を行なう。例えば、１回目の着磁Ｎ１は、永久磁石モータ１に起動後の時刻Ｔ１（例えば３７秒（ｓ）後）に行なわれ、２回目の着磁Ｎ２は、永久磁石モータ１の起動後の時刻Ｔ２（例えば５０秒（ｓ）後）に行なわれ、最後にｎ回目の着磁Ｎｎが時刻Ｔｎに行なわれる。この場合、各着磁Ｎ１、Ｎ２……Ｎｎ（時刻Ｔ１、Ｔ２……Ｔｎ）においては、図８に示す特定のタイミングの前半着磁（磁石Ａ）及び後半着磁（磁石Ｂ）がそれぞれ行なわれる。その後は、永久磁石モータ１（ドラム２７）は、制御回路部によりそれぞれの行程に設定された回転速度に制御される。
【００５６】
さて、着磁制御部５８が図１の着磁Ｎ１、Ｎ２……Ｎｎのタイミングにおいてアルニコ磁石９ｂを増磁する場合の具体的制御について図９を参照して説明する。アルニコ磁石９ｂの磁束密度の初期位置をＢ＝０とすると、１回目の着磁（増磁）Ｎ１では、ステータコイル５にパルス電圧を印加して例えば８Ａの電流を流すと、Ｈ１の磁場（磁界）が発生してアルニコ磁石９ｂは磁束密度Ｂ１に増加する。２回目の着磁（増磁）Ｎ２では、ステータコイル５にパルス電圧を印加して例えば１０Ａの電流を流すと、Ｈ２の磁場が発生してアルニコ磁石９ｂは磁束密度Ｂ２に増加する。以下同様にして、ステータコイル５に流す電流を変化させ、最後のｎ回目に、ステータコイル５にパルス電圧を印加して例えば１５Ａの大電流を流すと、Ｈｎの磁場が発生してアルニコ磁石９ｂは必要な磁束密度Ｂｎに増加保持される。
【００５７】
次に、着磁制御部５８が図１の着磁Ｎ１、Ｎ２……Ｎｎのタイミングにおいてアルニコ磁石９ｂを減磁する場合の具体的制御について図１０を参照して説明する。アルニコ磁石９ｂの磁束密度の初期位置を飽和領域（例えば図９のＢｎ）とすると、１回目の着磁（減磁）Ｎ１では、ステータコイル５にパルス電圧を印加して図９とは反対方向の電流を流すと、図９とは反対方向のＨ１の磁場が発生してアルニコ磁石９ｂは磁束密度Ｂ１に減少する。２回目の着磁（減磁）Ｎ２では、ステータコイル５にパルス電圧を印加して図９とは反対方向の電流を流すと、図９とは反対方向のＨ２の磁場が発生してアルニコ磁石９ｂは磁束密度Ｂ２に減少する。以下同様にして、ステータコイル５に流す電流を変化させ、最後のｎ回目に、ステータコイル５にパルス電圧を印加して図９とは反対方向の大きな電流を流すと、図９とは反対方向のＨｎの磁場が発生してアルニコ磁石９ｂは必要な最小限の磁束密度（例えばＢ＝０）に減少保持される。
【００５８】
以上のように本実施例によれば、低保磁力のアルニコ磁石９ｂをロータ３に配置して構成される４８極／３６スロットの永久磁石モータ１に対してホールセンサ６８を配置し、着磁制御部５８は、ホールセンサ６８より出力されるセンサ信号に基づいて特定される同一のタイミングで、インバータ回路５２を介してモータ１のコイル５に２回通電することにより前半着磁（磁石Ａ）及び後半着磁（磁石Ｂ）を行なって、ロータ３に配置される全てのアルニコ磁石９ｂを同レベルに着磁（増磁或いは減磁）するようにした。
【００５９】
すなわち、４８極／３６スロット構成の場合、特定の電気角におけるステータ２とロータ３とは、ネオジム磁石９ａと１個置きに配置されるアルニコ磁石９ｂの１／２を着磁するのに適した位置関係となり、その状態から電気角で１周期が経過すると、アルニコ磁石９ｂの残りの１／２を着磁するのに適した位置関係となる。したがって、ロータ３に配置される全てのアルニコ磁石９ｂを同レベルに着磁することができる。
【００６０】
そして、上述したアルニコ磁石９ｂに対する着磁（増磁或いは減磁）は、永久磁石モータ１を低速度（例えば３０ｒｐｍ）で回転させながら行なうようにしたので、ホールセンサ６８の位置信号（センサ信号）はロータ３の回転位置に応じて変化するので、ロータ３の回転位置を確実に検出することができ、アルニコ磁石９ｂに対して確実に着磁（増磁或いは減磁）を行なうことができる。
【００６１】
しかも、上述したアルニコ磁石９ｂに対する着磁（増磁或いは減磁）は、同一のアルニコ磁石９ｂに対して複数（ｎ）回に分けて行なうようにしたので、１度で着磁（増磁或いは減磁）する場合に比し急激な磁束の変化を防止することでき、振動、異音の発生を極力抑制することができる。
【００６２】
また、ドラム式洗濯機２１としては、上述したように制御される永久磁石モータ１によってドラム２７に洗濯運転を行なうための回転駆動力を発生させるので、洗い行程、すすぎ行程、脱水行程及び乾燥行程の洗濯運転の態様に応じて当該永久磁石モータ１の特性を最適化することができる。
【００６３】
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
上記実施例では、アルニコ磁石に対して着磁（増磁或いは減磁）する場合にホールセンサの検出信号を用いるようにしたが、ベクトル制御における速度・位置推定部５４の検出信号を用いるようにしてもよい。
【００６４】
アウタロータ型に限らず、インナロータ型の永久磁石モータに適用してもよい。
乾燥機能を持たない洗濯機に適用してもよい。
低保磁力永久磁石は、アルニコ磁石に限ることなく、インバータ回路を介して通電を行うことで発生させる磁界により着磁量が変化可能な程度に保磁力が低い永久磁石であれば材料はとはない。同様に、高保磁力永久磁石もネオジム磁石に限ることはない。
【００６５】
更に、低保磁力永久磁石の着磁量を変化させることで、要求される運転特性を満たすことができる場合は、高保磁力永久磁石は不要である。
永久磁石モータは、４８極／３６スロット構成に限ることなく、３スロット当たり４極構成のモータであれば適用が可能である。
また、洗濯機に限ることなく、低保磁力永久磁石を備えて構成される永久磁石モータの磁束量を変化させるものであれば、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
図面中、１は永久磁石モータ、３はロータ、５はステータコイル、９ａはネオジム磁石（高保磁力永久磁石）、９ｂはアルニコ磁石（低保磁力永久磁石）、２１はドラム式洗濯機、４１はヒートポンプ、５０はモータ制御装置、５１は電流センサ（電流検出手段）、５２はインバータ回路、５８は着磁電流制御部（制御手段）、５４は速度・位置推定部（位置検出手段）、６８はホールセンサ（位置検出手段）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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【図１０】
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