(57)【要約】【課題】電流を検出するための増幅率を変化させる構成においても、過電流検出を安定して行うことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】実施形態のモータ制御装置は、永久磁石モータの巻線に通電を行うインバータ回路と、前記永久磁石モータの巻線に流れる電流に応じた電圧信号を発生する電流検出素子と、前記電圧信号を増幅する増幅回路と、前記巻線に流れる電流を制御するモードとして、大電流モードと、この大電流モードよりも前記電流が小さい小電流モードとがあり、前記大電流モードにおける前記増幅回路の増幅率を、前記小電流モードにおける増幅率よりも低くするように切替える増幅率制御部と、前記増幅回路を介して増幅された信号に基づき、前記インバータ回路を介して永久磁石モータの回転制御を行う回転制御部と、前記増幅回路に入力される電圧信号を閾値電圧と比較して過電流検出を行う過電流検出部とを備える。【選択図】図１
2019041532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石モータの巻線に通電を行うインバータ回路と、
前記永久磁石モータの巻線に流れる電流に応じた電圧信号を発生する電流検出素子と、
前記電圧信号を増幅する増幅回路と、
前記巻線に流れる電流を制御するモードとして、大電流モードと、この大電流モードよりも前記電流が小さい小電流モードとがあり、前記大電流モードにおける前記増幅回路の増幅率を、前記小電流モードにおける増幅率よりも低くするように切替える増幅率制御部と、
前記増幅回路を介して増幅された信号に基づき、前記インバータ回路を介して永久磁石モータの回転制御を行う回転制御部と、
前記増幅回路に入力される電圧信号を閾値電圧と比較して過電流検出を行う過電流検出部とを備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記増幅率制御部は、前記大電流モードと前記小電流モードとにそれぞれ設定する増幅率を前記電圧信号の分圧比を変化させることで切り替え、
前記過電流検出部に付与する閾値電圧を、前記増幅率制御部が前記分圧比を変化させるために出力する信号を共用して切り替える請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記永久磁石モータは、ロータ側に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石を備えて構成され、
前記インバータ回路を介して前記巻線に通電を行うことで、前記永久磁石の着磁量を変化させる着磁量制御部を備え、
前記大電流モードは、前記着磁量制御部が前記永久磁石の着磁量を変化させる制御期間に対応し、
前記小電流モードは、前記回転制御部が前記永久磁石モータの回転制御を行う期間に対応する請求項１又は２記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、モータの巻線に流れる電流を制御するモードとして、大電流モードと小電流モードとを切り替えるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、以下のような構成を備えたドラム式洗濯機が開示されている。ドラムを回転させるブラシレスＤＣモータのロータには、ネオジウム磁石とサマリウム・コバルト磁石とからなるロータマグネットを備えている。モータ制御装置の制御回路は、サマリウム・コバルト磁石の着磁量を変化させるようにベクトル制御で得られるｄ軸電流，励磁電流を発生させて、脱水運転はロータマグネットの磁束を減少させた状態で運転を行い、洗い・すすぎ運転は、ロータマグネットの磁束を増加させた状態で運転を行う。
【０００３】
磁石の着磁量を変化させる際に流す励磁電流は、通常の洗濯機の運転時に流す電流よりも大きな値になる。そこで、電流を検出するＡ／Ｄ変換器の入力レンジに収めるように、検出電流に相当する電圧信号を増幅する増幅器の増幅率を、着磁量を変化させる際には小さく設定し、通常の運転時には大きく設定するように切り替えている。また、過電流の検出は、増幅された電圧信号を判定閾値と比較することで行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４０５３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように過電流検出を行う構成では、閾値電圧や増幅率の設定が困難であった。ノイズの影響による過電流の誤検出を防止するには、判定閾値を通常の動作電流の範囲よりも大きな値に設定するのが望ましい。ところが、電流検出の分解能を向上させるため増幅率を上げると、小さな電流値で増幅器の出力電圧が飽和してしまう。すると、判定閾値を小さくせざるを得ず、誤検出を防止するマージンがとり難くなる。すなわち、特許文献１においては、電流検出分解能の維持と過電流の誤検出の防止とがトレードオフの関係になっていた。
【０００６】
そこで、電流を検出するための増幅率を変化させる構成においても、過電流検出を安定して行うことができるモータ制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のモータ制御装置は、永久磁石モータの巻線に通電を行うインバータ回路と、
前記永久磁石モータの巻線に流れる電流に応じた電圧信号を発生する電流検出素子と、
前記電圧信号を増幅する増幅回路と、
前記巻線に流れる電流を制御するモードとして、大電流モードと、この大電流モードよりも前記電流が小さい小電流モードとがあり、前記大電流モードにおける前記増幅回路の増幅率を、前記小電流モードにおける増幅率よりも低くするように切替える増幅率制御部と、
前記増幅回路を介して増幅された信号に基づき、前記インバータ回路を介して永久磁石モータの回転制御を行う回転制御部と、
前記増幅回路に入力される電圧信号を閾値電圧と比較して過電流検出を行う過電流検出部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態であり、洗濯機の電気的構成における増幅回路部の詳細構成を示す図
【図２】洗濯機の電気的構成を示す全体回路図
【図３】小電流モードにおける過電流検出閾値の設定を示す図
【図４】大電流モードにおける過電流検出閾値の設定を示す図
【図５】洗濯機の構成を模式的に示す一部の縦断側面図
【図６】ドラムモータの全体構成を概略的に示す平面図
【図７】ロータの一部を拡大して示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。尚、本実施形態は特許文献１の構成に変更を加えたものであるから、特許文献１と同一部分については同一符号を付して同文献を援用し、要旨に関する部分についてのみ説明する。図５から図７は特許文献１の図９，図８（ａ），（ｂ）相当図である。そして、着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石であるサマリウム・コバルト磁石５７を増磁したり減磁したりする制御についても、特許文献１と同様に行われる。
【００１０】
図２は、特許文献１の図１４相当図である。特許文献１の構成に対して、制御回路８２が制御回路９１に置き換えられており、ＰＮＰトランジスタＴｒ３が追加されている。制御回路９１は回転制御部に相当し、インバータ回路３１を介してドラムモータ１１の回転制御を行う。トランジスタＴｒ３のエミッタはトランジスタＴｒ１のエミッタに接続され、ベースはベース抵抗を介して、制御回路９１がトランジスタＴｒ１を制御する出力端子に共通に接続されている。トランジスタＴｒ３のコレクタは、抵抗素子Ｒ４を介して制御回路９１の入力端子；「過電流判定値入力」に接続されている。また、トランジスタＴｒ３のエミッタとグランドとの間には、抵抗素子Ｒ５及びＲ６の直列回路が接続されており、両者の共通接続点は入力端子；「過電流判定値入力」に接続されている。
【００１１】
図１は特許文献１の図１５相当図である。特許文献１では、過電流検出回路８６を構成するコンパレータ８７（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の反転入力端子が、オペアンプ８４の出力端子に接続されていた。これに対して本実施形態では、前記反転入力端子がオペアンプ８４の非反転入力端子に接続されている。つまり、オペアンプ８４により増幅される前の各相電流信号を、コンパレータ８７により比較する。また、コンパレータ８７の非反転入力端子に対し、過電流検出用の閾値電圧は、図２における入力端子；「過電流判定値入力」を介して与えられる。
【００１２】
トランジスタＴｒ３がオフの場合には、５Ｖを抵抗素子Ｒ５及びＲ６の直列回路で分圧することになり、この際の分圧比を例えば０．１９１に設定する。トランジスタＴｒ３がオンの場合には、抵抗素子Ｒ５に抵抗素子Ｒ６が並列に接続される。この際の分圧比を例えば０．３２２に設定する。
【００１３】
次に、本実施形態の作用について図３及び図４を参照して説明する。尚、本実施形態では、ロータマグネット５８の着磁量を変化させるためｄ軸電流を流す制御を「大電流モード」と称し、それ以外の通常の洗濯・乾燥運転を行う制御を「小電流モード」と称する。特許文献１の第４実施形態では、サマコバ磁石５７を着磁するために非反転増幅回路８５の増幅率「低」が要求されている場合は、ＮＰＮトランジスタＴｒ２をオンして増幅率を約「２．６７」に設定すると共に、ＰＮＰトランジスタＴｒ１をオフして分圧比を約「０．１９」に設定する。これが「大電流モード」に相当する。一方、通常のモータ制御で非反転増幅回路８５の増幅率「高」が要求されている場合は、ＮＰＮトランジスタＴｒ２をオフして増幅率を「５」に設定すると共に、ＰＮＰトランジスタＴｒ１をオンして分圧比を約「０．１」に設定する。これが「小電流モード」に相当する。
【００１４】
そして、本実施形態では、コンパレータ８７に付与する過電流検出閾値電圧を、「大電流モード」，「小電流モード」で切り換える。この切替えは、上述したトランジスタＴｒ１のオンオフに連動して行われる。
【００１５】
図３は、「小電流モード」における過電流検出閾値の設定を示す。特許文献１と同様に、オペアンプ８４による増幅後の電流信号をコンパレータ８７で比較すると、５Ｖ電源で動作するオペアンプ８４の最大出力電圧は４．５Ｖであるから、過電流検出閾値は１３．５Ａ相当値が限界となる。これに対して本実施形態のように、オペアンプ８４による増幅前の電流信号をコンパレータ８７で比較することで、閾値電圧を５Ｖ×０．１９１＝０．９５９Ｖに設定し、過電流検出閾値を１５．５Ａまで高めることができる。
【００１６】
図４は、「大電流モード」における過電流検出閾値の設定を示す。この場合の検出閾値は２５Ａ相当値とするが、特許文献１と同様に、オペアンプ８４による増幅後の電流信号をコンパレータ８７で比較すると、閾値電圧は４．２９８Ｖになる。これに対して本実施形態のように、オペアンプ８４による増幅前の電流信号をコンパレータ８７で比較する際には、閾値電圧は５Ｖ×０．３２２＝１．６１２Ｖになる。
【００１７】
以上のように本実施形態によれば、ドラムモータ１１のステータ巻線１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに通電を行うインバータ回路３１と、巻線１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに流れる電流に応じた電圧信号を発生するシャント抵抗３４ｕ，３４ｖ，３４ｗと、前記電圧信号を増幅するオペアンプ８４ｕ，８４ｖ，８４ｗと、巻線１１ｕ〜１１ｗに流れる電流を制御するモードとして、大電流モードと、この大電流モードよりも前記電流が小さい小電流モードとがあり、大電流モードにおけるオペアンプ８４の増幅率を、小電流モードにおける増幅率よりも低くするように切替え、オペアンプ８４を介して増幅された信号に基づき、インバータ回路３１を介してモータ１１の回転制御を行う制御回路９１と、オペアンプ８４に入力される電圧信号を閾値電圧と比較して過電流検出を行うコンパレータ８７とを備える。このように構成すれば、小電流モードにおける過電流検出閾値電圧を従来よりも高く設定できるようになり、ノイズの発生による過電流の誤検出発生を低減できる。
【００１８】
また、制御回路９１は、大電流モードと小電流モードとにそれぞれ設定する増幅率を電圧信号の分圧比を変化させることで切り替え、コンパレータ８７に付与する閾値電圧を、前記分圧比を変化させるために出力する信号を共用して切り替えるようにした。これにより、増幅率の切替えと検出閾値電圧の切替えとをタイミングのずれ無く行うことができる。
【００１９】
また、モータ１１を、ロータ５２側にサマコバ磁石５７を備えて構成し、制御回路９１は、インバータ回路３１を介して巻線１１ｕ〜１１ｗに通電を行うことで、サマコバ磁石５７の着磁量を変化させる。この構成において、大電流モードは、制御回路９１がサマコバ磁石５７の着磁量を変化させる制御期間とし、小電流モードは、制御回路９１がモータ１１の回転制御を行う期間とする。このように、サマコバ磁石５７の着磁量を変化させるために２０Ａ以上のｄ軸電流を流す必要があり、電流を検出するための増幅率を変更させる必要がある構成に好適である。
【００２０】
（その他の実施形態）
各電流モードにおける過電流検出閾値電圧の設定は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
必ずしも、サマコバ磁石５７のような低保磁力の永久磁石を備えてその着磁量を変化させる構成を採用する必要は無く、モータ制御上の必要から大電流モードと小電流モードとを切り替える構成に適用できる。
その他、特許文献１における段落［００７４］，［００７５］の記載を援用する。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２２】
図面中、４は回転ドラム、１１はドラムモータ（永久磁石モータ）、３１はインバータ回路、３４はシャント抵抗（電流検出素子）、５２はロータ、５６はネオジウム磁石、５７はサマリウム・コバルト磁石（永久磁石）、５８はロータマグネット、８１はレベルシフト回路（分圧抵抗回路）、８２は制御回路（着磁量制御部，増幅率制御部，回転制御部）（増幅率制御部）、８３は増幅回路部、８５は非反転増幅回路を示す。
【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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