(57)【要約】【課題】ロータに配置されている低保磁力の永久磁石の着磁状態を変化させる場合に、騒音の発生を防止できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】着磁制御部５８は、インバータ回路５２を介して巻線５に通電を行うことで、永久磁石モータ１のロータ３に配置されているアルニコ磁石９ｂの着磁量を変化させる場合、ｄ軸電流指令Ｉd#com2と同時にｑ軸電流指令値Ｉq＿refcを出力することで、ｄ軸電流Ｉdの通電と同時にｑ軸電流Ｉqを通電し、ｄ軸電流Ｉdの通電に伴い発生するリラクタンストルクを打ち消すようにマグネットトルクを発生させる。【選択図】図１
2011066992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高保磁力の永久磁石と着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石とが、ロータ側のコア内部に複数配置される永久磁石モータを制御対象とし、
前記永久磁石モータの巻線に通電を行う通電手段と、
この通電手段を介して磁化電流を通電することにより、電機子反作用磁界を発生させて前記低保磁力永久磁石の着磁状態を制御する着磁制御手段と、
この着磁制御手段が前記着磁制御を行う期間に発生するリラクタンストルクを打ち消すようにマグネットトルクを発生させるため、前記通電手段を介してトルク電流を通電するトルク制御手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
永久磁石モータのロータの回転位置を取得する位置取得手段と、
前記永久磁石モータの巻線に流れる電流を検出すると、前記取得された回転位置に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流を演算し、前記永久磁石モータをベクトル制御するベクトル制御手段とを備え、
前記着磁制御手段は、前記磁化電流を通電するためにｄ軸電流指令を与え、
前記トルク制御手段は、前記トルク電流を通電するために、前記ｄ軸電流指令が与えられるタイミングと同時にｑ軸電流指令を与えることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
高保磁力の永久磁石と着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石とが、ロータ側のコア内部に複数配置される永久磁石モータと、
請求項１又は２記載のモータ制御装置とを備え、
前記永久磁石モータが発生させる回転駆動力によって洗濯運転を行うことを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高保磁力の永久磁石と着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石とが、ロータ側のコア内部に複数配置される永久磁石モータを制御対象とするモータ制御装置，及び前記永久磁石モータ並びに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】
近年、洗濯機においては、ダイレクトドライブ方式の永久磁石モータと、ベクトル制御を採用したモータ制御装置との組み合わせにより、モータの制御精度や洗濯性能の向上を図ると共に、消費電力の低減や洗濯運転中の振動低減などの効果が得られている。従来の一般的な制御方式では、脱水運転等でモータを高速回転させる場合はトルクに寄与しないｄ軸電流Ｉｄを通電してモータの誘起電圧を減少させる弱め界磁制御を行っている。この場合、脱水運転ではトルクに寄与しない電流を常時流すことで銅損を増加させており、効率の低下を招いている。
【０００３】
これに対し、特許文献１に開示されている技術では、保磁力が低い永久磁石にｄ軸電流を一瞬流すことで不可逆的に減磁現象を起こさせて、脱水運転時には、永久磁石の磁束を減少させるようにしている。それにより、高速回転時にモータの巻線に発生する誘起電圧を減少させて、ｄ軸電流を常時通電することなく高速運転を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
斯様な構成において、永久磁石の着磁状態を変化させるために通電するｄ軸電流は、瞬間的にモータ定格の２倍〜３倍程度になることがあり、通電時にロータ位置が急激に変化して騒音を生じるおそれがある。そこで、特許文献１では、着磁状態を変化させるために通電するｄ軸電流波形の立ち上がりの傾きがより緩やかとなるように制御し、騒音の発生を防止するようにしている。
しかしながら、ｄ軸電流を通電した場合に騒音が発生する要因には様々なものがあることが推察されるため、騒音の発生を防止するには異なる観点からも対策を行う必要があると考えられる。
【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、ロータに配置されている低保磁力の永久磁石の着磁状態を変化させる場合に、異なる要因に基づいて発生する騒音を防止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、請求項１記載のモータ制御装置は、高保磁力の永久磁石と着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石とが、ロータ側のコア内部に複数配置される永久磁石モータを制御対象とし、
前記永久磁石モータの巻線に通電を行う通電手段と、
この通電手段を介して磁化電流を通電することにより、電機子反作用磁界を発生させて前記低保磁力永久磁石の着磁状態を制御する着磁制御手段と、
この着磁制御手段が前記着磁制御を行う期間に発生するリラクタンストルクを打ち消すようにマグネットトルクを発生させるため、前記通電手段を介してトルク電流を通電するトルク制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の洗濯機は、高保磁力の永久磁石と着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石とが、ロータ側のコア内部に複数配置される永久磁石モータと、
請求項１又は２記載のモータ制御装置とを備え、
前記永久磁石モータが発生させる回転駆動力によって洗濯運転を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載のモータ制御装置によれば、着磁制御手段が着磁制御を行う期間に発生するリラクタンストルクを打ち消すように、トルク制御手段がマグネットトルクを発生させるので、着磁制御期間における突発的なトルク変動を抑制し、騒音の発生を防止できる。
請求項３記載の洗濯機によれば、着磁制御手段が着磁制御を行うことで、永久磁石モータの特性を運転状態に応じて変化させる場合に発生する騒音を抑制できるので、静音性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】洗濯機に適用した場合の一実施例であり、モータの回転をベクトル制御する構成を示す機能ブロック図
【図２】（ａ）は永久磁石モータの構成を示すステータ側から見た平面図、（ｂ）はロータの一部を示す斜視図
【図３】洗濯乾燥機の構成を示す縦断側面図
【図４】ヒートポンプの構成を示す図
【図５】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６】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７】モータの起動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８】通電電流位相と、通電に応じて発生する各種トルクの関係を示す図
【図９】リラクタンストルクを相殺するためのマグネットトルクを発生させることを説明する図
【図１０】図９の制御を組み合わせた場合の図７相当図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図２は、永久磁石モータ１（アウタロータ型ブラシレスモータ）のロータの構成を示す平面図である。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とステータ巻線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構成され、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、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。
また、このＰＥＴ樹脂から成る複数の取付部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、各取付部６をねじ止めすることで、ステータ２が、ドラム式洗濯乾燥機２１の水槽２５（図３参照）の背面に固着される。ステータ巻線５は三相からなり、各ティース部４ｂに巻装されている。
【００１２】
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で扁平な有底円筒状に形成されている。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構成され、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（ステータコア４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（磁極チップ）８ａを有した凹凸状に形成されている。
【００１３】
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が形成されており、これら複数の挿入穴がロータコア８において環状に配置された構成となっている。永久磁石９は、挿入穴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、同じく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。
【００１４】
そして、ネオジム磁石９ａとアルニコ磁石９ｂとは１個置きに交互に配置されていると共に、隣り合う磁石９の同一周側の極性が交互に反転するように配置されている。永久磁石９は全数４８であり、ネオジム磁石９ａとアルニコ磁石９ｂとがそれぞれ２４個ずつ配置されている。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）。
尚、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している。
【００１５】
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乾燥機２１の構成について説明する。図３は、ドラム式洗濯乾燥機２１の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。ドラム式洗濯乾燥機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。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３では右側の端部）が永久磁石モータ１（ロータ３）の軸取付部１０に固定されており、前端部（図３では左側の端部）が水槽２５内に突出している。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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１１参照）、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は膨張弁から成り、開度調整機能を有している。
【００１９】
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乾燥機２１の運転全般を制御する制御回路部（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と同様の構成を採用しても良い。
【００２０】
図１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。尚、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、電機子巻線に流れる電流を、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、モータ１のロータと共に回転する座標系、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。巻線に流れる電流の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）。
【００２１】
電流センサ５１（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、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。尚、電流センサ５１（電流検出手段）に替えて、インバータ回路５２（駆動手段）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良い。
【００２２】
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、モータ１のステータに固定された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、速度・位置推定部（位置取得手段）５４により推定されるロータの回転位置推定値（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（位置取得手段）５５により検出・出力される回転位置検出値θ＿hの何れかが、切替えスイッチ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、切替えスイッチ５６に連動する切替えスイッチ５７により選択されて回転速度ωが出力される。
【００２３】
着磁制御部５８（着磁制御手段，トルク制御手段）は、制御回路部より与えられる洗濯運転シーケンス信号に従いアルニコ磁石９ｂを着磁する際には、上記位相θ及び回転速度ωに基づいて決定した着磁電流指令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ω＿ref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として加算器７１に出力される。
【００２４】
また、着磁制御部５８は、詳細については後述するが、着磁電流指令Ｉd＿com2を出力するタイミングに合わせて、ｑ軸電流指令値Ｉq＿refcを加算器７１に出力する。そして、加算器７１からは、２つのｑ軸電流指令値の和である（Ｉq＿ref＋Ｉq＿refc）が電流制御部６０に出力される。
Ｉd＿com2は、増磁の場合は正、減磁の場合は負の値をとる。そして、ロータ３が回転している場合の通電指令位置θref（内部で予め設定されている）に基づいて電気角３６０毎に２回、各々数ｍｓ〜数１０ｍｓの期間通電指令を出力する。すなわち、アルニコ磁石９ｂを１２個ずつ２回に分けて着磁する。
【００２５】
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。
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、後述する回転位置θが用いられる。
【００２６】
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モータ１の巻線５に印加される。
【００２７】
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に一致するようになる。
【００２８】
速度・位置推定部５４（速度・位置推定手段）は、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、モータ１の回路定数（モータ定数）である電機子巻線のｄ軸インダクタンスＬｄ，ｑ軸インダクタンスＬｑ，巻線抵抗値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、モータ１の回転速度ω＿estを推定する。
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。
【００２９】
モータ１には、ホールＩＣを用いて構成される位置センサ：ホールセンサ（磁気検出センサ，位置取得手段）６８が３個（Ａ，Ｂ，Ｃ），例えば電気角６０度相当の間隔で配置されており、これらのホールセンサ６８により出力される位置信号Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ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Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ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。
【００３０】
尚、切替えスイッチ５６，５７の制御は、上記制御回路部によって行われる。例えば永久磁石モータ１の起動時から回転数が３０ｒｐｍに達するまでは速度・位置検出部５５側が選択されて、回転位置検出値θ＿h，回転速度検出値ω＿hが制御に使用され、回転数が３０ｒｐｍを超えると、速度・位置推定部５４側が選択されて、回転速度推定値ω＿est，回転位置推定値θ＿estが制御に使用される。
【００３１】
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，電力変換部６６を除く部分は、モータ制御装置５０を構成す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。そして、モータ制御装置５０から、インバータ回路５２，速度・位置推定部５４，速度・位置検出部５５，着磁制御部５８，電力変換部６６，ホールセンサ６８を除く部分はベクトル制御手段７２を構成している。
【００３２】
次に、永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機２１の作用について説明する。制御回路部が着磁制御部５８を介してｄ軸電流指令Ｉd＿com2を出力させて、インバータ回路５２によりステータ巻線５に通電すると、電機子反作用による外部磁界（ステータ巻線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。そして、保磁力が小さいアルニコ磁石９ｂの磁化状態が、上記外部磁界により減磁または増磁され、その結果、ステータ巻線５に鎖交する磁束量（鎖交磁束量）が増減される。
洗濯運転では、制御回路部は、給水弁３０を開放して水槽２５内に給水を行い、続いてドラム２７を回転させて洗濯を行う。この場合、アルニコ磁石９ｂの磁化状態を増磁させる。これにより、ステータ巻線５に作用する磁束量が多く（磁力が強く）なるので、ドラム２７を高トルク・低速度で回転させるのに適した特性となる。
【００３３】
脱水運転では、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を高速回転させて洗濯物に含まれる水分を脱水する。この場合、アルニコ磁石９ｂの磁化状態を減磁させる。これにより、ステータ巻線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のに適した特性となる。最後に、乾燥運転では、制御回路部は、送風ファン３６およびヒートポンプ４１を駆動させると共にドラム２７を回転させて洗濯物の乾燥を行う。この場合、次回の洗濯運転に備えて、アルニコ磁石９ｂの磁化状態を増磁させる。
【００３４】
次に、上述のように洗濯乾燥機２１の運転状態に応じて、アルニコ磁石９ｂの着磁量，すなわち永久磁石モータ１の磁束量，特性を変更する場合の制御について図６及び図７も参照して説明する。今、モータ１のステータ２とロータ３との位置関係が図６（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）を増磁させるような磁界を発生させるため、Ｕ相，Ｗ相の巻線５に通電を行う。
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の内、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Ｂ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。
【００３５】
そして、磁石Ｂを増磁する際には、モータ１が回転中であれば、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）における磁石Ａの位置に磁石Ｂが到達した時点で２回目の増磁電流を通電する。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。
【００３６】
また、モータ１の回転が停止中であれば、直流励磁による位置決めを行い、図６（ａ）に示す位置関係となるようにロータ３を動かして通電する。アルニコ磁石９ｂを減磁させる場合は、上記と同様の位置関係においてＵ相，Ｗ相の巻線５に通電する電流の極性を反転させれば良い。巻線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。
【００３７】
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、モータ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、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。
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。
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。
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通電する。
【００３８】
例えばモータ１が停止中であれば誘起電圧はゼロであるから、直流電源電圧Ｖdcを１００％用いて着磁を行うことができる。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。
Ｉｄ＝Ｖdc’／（Ｒ＋ω・Ｌｄ）          …（５）
ここでのωは、増減磁電流Ｉｄの立上り，立下が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、モータ１の回転数が低い期間に行うことが望ましい。
【００３９】
そして、図６（ａ）,（ｂ）に示すような位置でアルニコ磁石９ｂの着磁を行うには、図６（ａ）にＺで示す磁石９ｂの位置を電気角０度とすると、図６（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６（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、例えばホールセンサ６８Ａが出力する位置信号Ｈｕの立ち下がりエッジが電気角−１５０度に対応するように、ホールセンサ６８Ａを配置する。
【００４０】
図７は、モータ１の回転が停止している状態から起動した直後の低速期間において、図６（ａ）,（ｂ）に示す位置でアルニコ磁石９ｂの着磁を行う場合のタイミングチャートである。モータ１が停止している状態では、ｑ軸電流Ｉｑ，ｄ軸電流Ｉｄは何れもゼロであり、ホールセンサ６８により検出したロータ位置：電気角に基づいてｑ軸電流Ｉｑを通電し、モータ１を起動する（図７（ｄ），時点（１）参照）。
【００４１】
そして、位置信号Ｈｕの立ち下がりエッジタイミング（−１５０度）である図７（ａ），（ｂ）の時点（２）で、ｄ軸電流指令Ｉd＿com2に基づくｄ軸電流Ｉｄをパルス状に出力し（増減磁電流）、１回目の着磁（磁石Ａの着磁）を行う。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。１回目の通電を行うと、モータ１の起動を引き続き行い、電気角で１周期後となる次の位置信号Ｈｕの立ち下がりエッジタイミングでも同様にｄ軸電流Ｉｄをパルス状に出力し、図７（ａ），（ｂ）の時点（３）に示す位置で２回目の着磁（磁石Ｂの着磁）を行う。
【００４２】
この場合、モータ１が停止している状態から、最初に位置信号Ｈｕの立ち下がりエッジを検出したタイミングと、そこから電気角３６０度回転した次の同エッジ検出タイミングとで通電を行うため、モータ１の回転数は非常に低速の領域にあり、洗濯機２１に使用されるモータ１の場合、ドラム２７や負荷のイナーシャを考慮すると、回転数は例えば５〜１０ｒｐｍ程度になると想定される。モータ１の誘起電圧定数が０．２５［Ｖ／ｒｐｍ］程度あるとすれば、発生する誘起電圧は２．５Ｖ程度であるから、インバータ回路５２に供給される直流電源電圧が２８０Ｖであれば、ほぼ１００％に近い電圧分を増減磁用の通電に使用できる。またこの場合、増減磁電流の振幅のピークが電気角−１５０度に一致するのが、着磁効率を向上させるために望ましい。
【００４３】
さらに、モータ１が回転している期間に増減磁を行う場合、増減磁電流の通電時間を極力短くするのが望ましい。これは、例えば図６に示す磁石Ａを増減磁するための通電時間が長くなると、その間にロータ３が回転して、磁石Ｂに増減磁電流の影響が及ぶ位置になってしまうからである。但し、短期間内に大きなレベルの増減磁電流を通電すると、急激なトルク変動が生じて騒音・振動が発生することは前述した通りであり、必要に応じて特許文献１と同様に、増減磁電流波形の立ち上がりを緩やかにするように対策すれば良い。
【００４４】
そして、アルニコ磁石９ｂを増減磁する場合に騒音・振動が発生する要因には、以下のようなメカニズムに基づくものがある。永久磁石モータ１のような埋め込み型の永久磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）では、ｑ軸電流が通電された場合はマグネットトルクが発生するが、ｄ軸電流が通電された場合はリラクタンストルクが発生する。図８は、通電電流位相と、通電に応じて発生する各種トルクの関係を示す。電流位相の進み方向が負極性のｄ軸電流を付加した場合、電流位相の遅れ方向が正極性のｄ軸電流を付加した場合の特性である。このように、モータの出力トルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとの和になる。
【００４５】
上述のように、アルニコ磁石９ｂを増減磁する場合は、ｑ軸電流を通電してモータ１を回転させながらｄ軸電流を通電するので、マグネットトルクと共にリラクタンストルクが発生する。例えばアルニコ磁石９ｂを増磁する場合は、正極性のｄ軸電流によって負のリラクタンストルクが発生する。すると、それに応じてモータ１の出力トルクは負方向に急激に変化するので、これが騒音・振動が発生する要因となる。
【００４６】
そこで、本実施例では図９に示すように、ｄ軸電流の通電に応じて発生したリラクタンストルクを相殺するためのマグネットトルクを余分に発生させるように、着磁制御部５８が増減磁通電を行うタイミングに合わせて、すなわちｄ軸電流指令Ｉd＿com2を出力するタイミングに合わせてｑ軸電流を通電させる。図９に示す増磁の場合には、ｑ軸電流を正方向に増加させることで負のリラクタンストルクを相殺する。このｑ軸電流を出力するための指令値が、前述した着磁制御部５８が出力するｑ軸電流指令値Ｉq＿refcとなる。この制御を加えた場合、図７に示すタイミングチャートにおけるｑ軸電流Ｉｄの通電波形は、図１０（ｄ）に示すようになる。
【００４７】
この時に通電するｑ軸電流量は、例えば実験的に求めても良いが、以下のように決定しても良い。ＩＰＭＳＭのトルクＴは、（６）式で表わされる。
Ｔ＝Ｋｔ・Ｉｑ＋Ｐ・（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉｄ・Ｉｑ  …（６）
Ｔ：合計トルク［Ｎｍ］，            Ｋｔ：トルク定数［Ｎｍ／Ａ］
Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス，    Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス
Ｉｄ：ｄ軸電流［Ａ］，        Ｉｑ：ｑ軸電流［Ａ］，  Ｐ：極対数
（６）式の右辺第１項がマグネットトルクを示し、右辺第２項がリラクタンストルクを示している。したがって、合計トルクＴが「０」となるようなＩｄ，Ｉｑの組み合わせを求めても良い。
【００４８】
以上のように本実施例によれば、着磁制御部５８は、インバータ回路５２を介して巻線５に通電を行うことで、永久磁石モータ１のロータ３に配置されているアルニコ磁石９ｂの着磁量を変化させる場合、磁化電流の通電に伴い発生するリラクタンストルクを打ち消すように、マグネットトルクを発生させる。
具体的には、モータ制御装置５０が、電流センサ５１により検出するモータ電流と、ホールセンサ６８及び速度・位置検出部５５により検出するモータ１のロータ位置とに基づいてベクトル制御を行う場合、着磁制御部５８は、ｄ軸電流指令Ｉd＿com2と同時にｑ軸電流指令値Ｉq＿refcを出力することで、ｄ軸電流Ｉdの通電と同時にｑ軸電流Ｉqを通電するようにした。したがって、着磁制御期間における突発的なトルク変動を抑制し、騒音の発生を防止できる。
【００４９】
そして、洗濯乾燥機２１は、モータ制御システム７０を備え、永久磁石モータ１により洗濯運転や脱水運転を行うための駆動力を発生させるので、洗濯運転において要求される低速回転・高出力トルクでの駆動特性，脱水運転において要求される高速回転・低出力トルクでの駆動特性に応じてモータ１の特性を変化させ、最適効率で運転を行うことで消費電力を低減することができる。そして、永久磁石モータ１の特性を運転状態に応じて変化させる場合に発生する騒音を抑制できるので、静音性を向上させることができる。
【００５０】
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。
モータ１の回転が停止する直前にアルニコ磁石９ｂの着磁を行っても良い。
着磁を行うタイミングが、位置信号Ｈａの立下がりエッジに一致するように調整する必要はなく、立上りエッジや、Ｈｂ，Ｈｃのエッジでも良い。また、必ずしもエッジに対応するように調整する必要はなく、エッジを基準として所定位相だけ異なるタイミングとなるように調整しても良い。
低保磁力永久磁石は、アルニコ磁石９ｂ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良く、例えばサマリウム・コバルト磁石などを用いても良い。同様に、高保磁力永久磁石もネオジム磁石９ａに限ることはない。
【００５１】
また、低保磁力の磁石と高保磁力の磁石との配置状態は、交互に同数配置するものに限らず、配置状態を変更したり両者の個数比を変えても良い。
速度・位置推定部５４，速度・位置検出部５５の何れか一方だけを設けても良い。
乾燥機能を持たない洗濯機に適用しても良い。
洗濯機に限ることなく、ロータに低保磁力永久磁石を備える永久磁石モータについて、低保磁力永久磁石の着磁状態を変化させるものであれば広く適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
図面中、１は永久磁石モータ、３はロータ、５はステータ巻線、８はロータコア、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はドラム式洗濯乾燥機、５０はモータ制御装置、５２はインバータ回路（通電手段）、５４は速度・位置推定部（位置取得手段）、５５は速度・位置検出部（位置取得手段）、５８は着磁制御部（着磁制御手段，トルク制御手段）、６８はホールセンサ（位置取得手段），７２はベクトル制御手段を示す。
【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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