(57)【要約】【課題】位置検出器を無しで、適切な電動機の停止判定を行うことができるインバータ装置およびこれを用いた脱水機を実現する。【解決手段】制御回路６０は、電動機５０に供給される交流電流を検知する電流検知手段６６と、その電流検知手段６６の出力を受けて周期的に周波数を検知する周波数検知手段６８と、電動機５０の停止を判定する停止判定手段７０を有し、電動機５０の入力電圧が略零となる短絡制動期間を有し、周波数検知手段６８の出力が所定値以上ではなくなった時から第１の所定時間経過した後に、停止判定手段７０は停止判定を行う。【選択図】図１
2015023649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と３相の巻線を有し、負荷を駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し、前記電動機に交流電流を供給するインバータ回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路を有し、前記制御回路は、前記交流電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の出力を受け、周期的に周波数を検知する周波数検知手段と、前記電動機の停止を判定する停止判定手段を有し、前記制御回路は、前記負荷の制動期間に、前記電動機の入力電圧が略零となるように、前記スイッチング素子を制御する短絡制動期間を有し、前記停止判定手段は、前記周波数検知手段の出力が所定値以上ではなくなった時から第１の所定時間経過した後に、前記電動機を停止と判定するインバータ装置。
【請求項２】
前記周波数検知手段は、前記短絡制動期間内に、静止座標での電流ベクトルの位相の時間的変化から角速度を演算する電流角速度検知期間を有し、前記角速度が所定値以下となった後、停止判定を行う請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記周波数検知手段は、前記電流検知手段の出力レベルが所定値以上の場合に、検知周波数の更新を行う請求項１又は２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記周波数検知手段は、前記電流角速度検知期間内の角速度の演算の時間間隔を、前記電流角速度検知期間内の前記電動機の最高速度での角速度の１周期よりも短い周期とした請求項２又は３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記周波数検知手段は、前記電流検知手段の出力レベルが所定値以上の場合に、静止座標での電流ベクトルの位相を記憶し、前回記憶した位相からの経過時間が所定値よりも長い場合に検知周波数の更新を行わず、前回記憶した位相からの経過時間が所定値以下の場合に、前回との位相差と経過時間から検知周波数を計算して更新を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記電動機と前記負荷間の動力伝達経路の異常を検知する伝達機構破損検出手段と、負荷停止推定手段を有し、前記負荷停止推定手段は、前記伝達機構破損検出手段からの破損信号を受けた場合に、前記停止判定より遅延した負荷停止推定信号を出力する請求項１〜５のいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記伝達機構破損検出手段は、前記短絡制動期間の開始から前記電動機が停止するまでの時間が第２の所定時間より小である場合に、前記破損信号を出力する請求項６に記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記負荷は被脱水物を収納するドラムとし、前記電動機は前記ドラムを回転駆動して遠心力で脱水する脱水運転を行う請求項１〜７のいずれか１項に記載のインバータ装置と、使用者が前記ドラム内に手を入れることを阻止する開閉可能な扉を有し、前記インバータ装置は、前記脱水運転の終了後に、短絡制動期間を有し、停止判定前に前記扉を閉状態に保つロック期間を有する脱水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷からの動力をブレーキを作用させながら停止させるインバータ装置、および一般家庭や事務所などで使用され、衣類の洗濯などに用いられ、水分を含んだ被脱水物から遠心力で脱水を行う脱水機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置は、３相短絡の状態でのモータ電流の変化を電流微分検出部で検知し、ｄ−ｑ座標系を用いて演算を行い、静止座標α軸に対する磁極位置θを算出し、このθを基にｄ―ｑ軸電流制御系を構成して同期モータを制御する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、モータに回転子位置検出回路を設け、作業者のトリガ操作により前記モータのＯＮとＯＦＦを指示するトリガスイッチを設け、ブレーキ動作中の回転数を前記回転子位置検出回路により検出し、それが所定回転数以下となった場合はブレーキ動作を終了させる時間を算出し、該時間経過後に前記ブレーキ動作を解除するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図１３は、特許文献１に記載された従来の装置を示すものである。図１３に示すように、同期モータ１、バッテリ２、インバータ３、コントローラ４、電流センサ５ａ、５ｂ、電流指令値発生部６、電流制御部７、座標変換部８、ＰＷＭ信号発生部９、電流検出部１０、座標変換部１１、電流微分回路１２、電流微分検出部１３、演算部１４を備え、同期モータ１を駆動するインバータ３が短絡状態のときの同期モータ１の電流ｉｕ、ｉｖを電流センサ５ａ、５ｂから電流検出部１０、座標変換部１１を通じて電流制御部７に入力するとともに、電流微分回路１２、電流微分検出部１３を経て、演算部１４に入力し、静止座標α軸に対する磁極位置θを算出し、コントローラ４はｄ−ｑ軸の電流指令値発生部６のｉｄｒ、ｉｑｒにｉｄ、ｉｑが等しくなるように電流制御部７を構成し、Ｖｄｒ、Ｖｑｒはθが入力される座標変換部８を経てＰＷＭ信号発生部９にＶｕｒ、Ｖｖｒ、Ｖｗｒが入力されて動作するものであり、レゾルバやエンコーダなどの機械的な回転位置を直接計測するような磁極位置センサを用いることなく、電流センサだけで演算のみで磁極位置を検出する。
【０００５】
図１４は、特許文献２に記載された従来の装置の回路図を示すものである。図１４に示すように、モータ１６は１４．４Ｖの電池パック１７からインバータ回路部１８を通じて３相電流が供給されるものとなっており、ホールＩＣ２０、２１、２２がモータ１６の回転に応じて信号を順次出力する。
【０００６】
制御部２３は、スイッチトリガ２４、正逆切替レバー２５が接続されており、ホールＩＣ２０、２１、２２からの信号が回転子位置検出回路２７を通じて入力され、さらに回転量検出回路２８からも入力される。制御部２３は、さらにインバータ回路部１８の電流検知を行う電流検出回路３１、スイッチトリガ２４の信号を受けるスイッチ操作検出回路３２と印加電圧設定回路３３、また正逆切替レバー２５からは回転方向設定回路３４を通じて信号が取り込まれ、制御部２３は、インバータ回路部１８内の３個の負電源側のスイッチング素子をオンし、３個の正電源側のスイッチング素子をオフすることにより、モータ１６の３相の巻線を短絡することによりブレーキ時の電流が流れる経路を構成し、短絡制動によるブレーキ動作を行う。
【０００７】
図１５は、特許文献２に記載された従来の装置のブレーキ動作時の動作波形図を示すも
のである。ブレーキ動作中のモータ１６の回転３０度毎にホールＩＣ２０、２１、２２からのエッジが発生するため、時間間隔からモータ回転数が逆算でき、ブレーキ開始時点ｔ０から、ブレーキ動作による速度低下によりエッジの時間間隔が徐々に長くなり、所定速度Ｎｔｈに達したｔ１の段階で、速度変化の大きさから時間Ｔｃを決定し、Ｔｃ時間後にブレーキを解除することにより、ほぼ回転が零となるｔ２でブレーキが解除され、その後の使用者の操作に対して応答性が良いドライバドリルを実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１７５４８５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成では、計算が非常に複雑であるため、制御に用いるＣＰＵ（マイコンなど）の能力として高く、価格も高いものが必要となり、短絡ブレーキ中での磁極位置θが検出できるという特徴はあるが、単に短絡ブレーキの状態のままで停止したかどうかを知る目的であれば、θを高い精度で推定する必要はなく、一方停止したことを判定するための部分はないものであった。
【００１０】
また、特許文献２の構成では、ホールＩＣと回転子位置検出回路によるモータの回転の位置検知を設ける構成であり、コストが高いものになるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ホールＩＣなどによる位置検知器を設けることなく、かつ磁極位置の計算が不要であって計算の手順が簡単であり、安価なマイコンＣＰＵ（マイコンなど）を用いながら、短絡ブレーキでの停止判定が行えるインバータ装置およびそれを用いた脱水機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、永久磁石と３相の巻線を有し、負荷を駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し、前記電動機に交流電流を供給するインバータ回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路を有し、前記制御回路は、前記交流電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の出力を受け、周期的に周波数を検知する周波数検知手段と、前記電動機の停止を判定する停止判定手段を有し、前記制御回路は、前記負荷の制動期間に、前記電動機の入力電圧が略零となるように、前記スイッチング素子を制御する短絡制動期間を有し、前記停止判定手段は、前記周波数検知手段の出力が所定値以上ではなくなった時から第１の所定時間経過した後に、前記電動機を停止と判定するものである。
【００１３】
これによって、例えばホールＩＣなどの位置検知器を持たない簡単な構成でありながら、電動機の停止を適切に判定することができるものとなる。
【００１４】
また本発明の脱水機は、前記負荷を被脱水物を収納するドラムとし、前記電動機を前記ドラムを回転駆動して遠心力で脱水する脱水運転を行うインバータ装置と、使用者が前記ドラム内に手を入れることを阻止する開閉可能な扉を有し、前記インバータ装置は、前記脱水運転の終了後に、短絡制動期間を有し、停止判定前に前記扉を閉状態に保つロック期間を有する構成とすることにより、ホールＩＣなどの位置検知器を持たない低コストの構成でありながら、回転中のドラムに使用者が手を入れることを確実に防いで、高い安全性を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のインバータ装置は、例えばホールＩＣなどの位置検知器を持たない簡単な構成でありながら、電動機の停止を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１のインバータ装置のブロック図
【図２】実施の形態１のインバータ装置の３相／２相変換手段が用いる数式１を示す図
【図３】実施の形態１のインバータ装置の電流角速度検知期間における周波数検知手段のベクトル図
【図４】実施の形態１のインバータ装置の動作波形図
【図５】実施の形態２のインバータ装置のブロック図
【図６】実施の形態２のインバータ装置のマイクロコンピュータのフローチャート
【図７】実施の形態２のインバータ装置の動作波形図
【図８】実施の形態２のインバータ装置の動作波形図
【図９】実施の形態３のインバータ装置のフローチャート
【図１０】実施の形態３のインバータ装置の負荷停止推定手段の特性グラフ
【図１１】実施の形態４の脱水機の断面図
【図１２】実施の形態４の脱水機の動作波形図
【図１３】従来のモータ制御装置のブロック図
【図１４】従来の電動工具のブロック図
【図１５】従来の電動工具の動作波形図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、永久磁石と３相の巻線を有し、負荷を駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し、前記電動機に交流電流を供給するインバータ回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路を有し、前記制御回路は、前記交流電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の出力を受け、周期的に周波数を検知する周波数検知手段と、前記電動機の停止を判定する停止判定手段を有し、前記制御回路は、前記負荷の制動期間に、前記電動機の入力電圧が略零となるように、前記スイッチング素子を制御する短絡制動期間を有し、前記停止判定手段は、前記周波数検知手段の出力が所定値以上ではなくなった時から第１の所定時間経過した後に、前記電動機を停止と判定することにより、ホールＩＣなどの位置検知器が無く簡単で低コストの構成でありながら、ブレーキでの停止の判定が適切に行うことができるものとなる。
【００１８】
第２の発明は、特に第１の発明の周波数検知手段を、前記短絡制動期間内に、静止座標での電流ベクトルの位相の時間的変化から角速度を演算する電流角速度検知期間を有し、前記角速度が所定値以下となった後、停止判定を行うものとすることにより、電動機のインピーダンスや、インバータ回路のインピーダンスのバラツキに左右されず、電動機の素度に対応した速度を用いた停止判定が可能となる。
【００１９】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の周波数検知手段を、前記電流検知手段の出力レベルが所定値以上の場合に、検知周波数の更新を行う構成とすることにより、短絡電流が小となった状態での周波数検知の誤差を抑え、信頼性のある停止判定を行わせることが可能となる。
【００２０】
第４の発明は、特に第２または第３の発明の周波数検知手段を、前記電流角速度検知期間内の角速度の演算の時間間隔は、前記電流角速度検知期間内の前記電動機の最高速度での角速度の１周期よりも短い周期とすることにより、周回遅れによる角速度の検知誤りが発生する可能性を根本的に排除し、信頼性と安定性の高い停止判定を行わせることが可能
となる。
【００２１】
第５の発明は、特に第１〜第４のいずれかの発明の周波数検知手段を、前記電流検知手段の出力レベルが所定値以上の場合に、静止座標での電流ベクトルの位相を記憶し、前回記憶した位相からの経過時間が所定値よりも長い場合に検知周波数の更新を行わず、前回記憶した位相からの経過時間が所定値以下の場合に、前回との位相差と経過時間から検知周波数を計算して更新を行うものとすることにより、ノイズ等があっても周回遅れによる角速度の検知誤りがなく、極めて信頼性のある停止判定を行わせることが可能となる。
【００２２】
第６の発明は、特に第１〜第５のいずれかの発明の電動機と負荷間の動力伝達経路の異常を検知する伝達機構破損検出手段と、負荷停止推定手段を有し、前記負荷停止推定手段は、前記伝達機構破損検出手段からの破損信号を受けた場合に、前記停止判定より遅延した負荷停止推定信号を出力することにより、動力伝達経路に異常があった場合の安全性を高めることができる。
【００２３】
第７の発明は、特に第６の発明の伝達機構破損検出手段は、前記短絡制動期間の開始から前記電動機が停止するまでの時間が第２の所定時間より小である場合に、前記破損信号を出力するものとすることにより、比較的簡単な構成で、高い安全性を確保することができる。
【００２４】
第８の発明は、特に第１〜第７のいずれかの発明の負荷を被脱水物を収納するドラムとし、前記電動機を前記ドラムを回転駆動して遠心力で脱水する脱水運転を行うインバータ装置とし、使用者が前記ドラム内に手を入れることを阻止する開閉可能な扉を有し、前記インバータ装置は、前記脱水運転の終了後に、短絡制動期間を有し、停止判定前に前記扉を閉状態に保つロック期間を有することにより、ホールＩＣなどの位置検知器が無い簡単で低コストの構成でありながらも、安全性の高い脱水機を実現することができるものとなる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ装置のブロック図を示すもので、図２は、同インバータ装置の３相／２相変換手段が用いる数式１を示す図である。図１において、永久磁石４１、４２と３相の巻線４３、４４、４５を有し、動力伝達経路となるベルト４６とプーリ４７を介して負荷４８を駆動する電動機５０、電圧ＶＤＣを出力する直流電源５１、６個のスイッチング素子５２、５３、５４、５５、５６、５７を有し、電動機５０に交流電流を供給するインバータ回路５８、スイッチング素子５２、５３、５４、５５、５６、５７をオンオフ制御する制御回路６０を有している。
【００２７】
直流電源５１に関しては、バッテリのようにそれ自体から直流電圧を出力するものや、５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの周波数を有する単相や３相の１００Ｖ、２００Ｖなどの交流電源を整流器で整流し、電解コンデンサなどで平滑化したものなどが用いられ、力行時にはパワーの源として作用するものとなる。
【００２８】
なお、永久磁石４１、４２については、図１では簡単のため２個として説明しているが、実際には４極の構成となっており、機械角で１回転した状態では電気的に２回転する（電気角で２回転する）ものとなっている。
【００２９】
制御回路６０は、ゲート駆動回路６１、抵抗６２、６３、６４と増幅回路６５を用いて
電動機５０に入力される交流電流を検知する電流検知手段６６と、電流検知手段６６の出力を受け、周期的に周波数を検知する周波数検知手段６８、電動機５０の停止を判定する停止判定手段７０を有している。本実施の形態においては、周波数検知手段６８は、３相／２相変換手段７２、極座標変換手段７３、微分手段７４を有している。３相／２相変換手段７２は、図２に示される数式１を用いて静止座標（αβ）のα成分（Ｕ相電流Ｉｕの起磁力と同じ向きの成分）とβ成分（αからπ／２進んだ直交成分）を算出するものである。
【００３０】
ただし、数式１は一例であり、余弦関数（ｃｏｓ）と正弦関数（ｓｉｎ）とを混合して用いるものでも良く、また定数となるため余弦関数や正弦関数を使用しないものでもよく、また係数または定数として用いている値に関しても、本発明の停止判定に用いるという点のみであれば、適宜実数倍した値でも良く、平方根がついた数（無理数）を、近似値となる分数（有理数）で代用しても良い。
【００３１】
制御回路６０は、負荷４８の制動期間に、電動機５０の入力電圧が略零となるように、スイッチング素子５５、５６、５７をオンとし、スイッチング素子５２、５３、５４をオフとするよう制御する短絡制動期間を有しており、周波数検知手段６８は、前記短絡制動期間内に、３相／２相変換手段７２が出力する静止座標（αβ）での電流ベクトルの位相θを、微分手段７４によって微分することで時間的変化の大きさから角速度ωを演算するものとなっている。
【００３２】
なお、周波数ｆと角速度ωとの関係はω＝２πｆとなり、周波数検知手段６８は周波数に応じた値であるωを出力するものとなっている。周波数検知手段６８の出力ωは、比較器７７において、基準角速度ωｔｈと比較されω＞ωｔｈの場合には角速度が所定値より大と判断され、比較器７７からＨｉｇｈ信号が出力される。
【００３３】
また、本実施の形態においては、極座標変換手段７３の出力｜Ｉ｜もまた比較器７８へと導かれ、基準電流値Ｉｔｈと比較され｜Ｉ｜＞Ｉｔｈの場合には、電流ベクトルの大きさが所定値より大と判断され、比較器７８からＨｉｇｈ信号が出力される。ＡＮＤ回路７９が、比較器７７、７８の出力の論理積を出力し、｜Ｉ｜＞Ｉｔｈでかつω＞ωｔｈの場合にはＨｉｇｈ信号が停止判定手段７０に出力される。
【００３４】
停止判定手段７０は、１００Ｈｚのクロック発振器８１、カウンタ８２、比較器８３によって構成されており、カウンタ８２はＥ端子に入力されるＡＮＤ回路７９からの信号がＨｉｇｈの場合には、クリアされて零の状態となり、Ｌｏｗの場合にはクロック発振器８１から１００Ｈｚのパルスをカウントアップした値ＣＮＴを比較器８３へと出力するものとなっており、比較器８３は、マイナス入力となっているＴｔｈ＝３０カウントをプラス入力ＣＮＴが超えた時点で、出力Ｓ１がＨｉｇｈとして停止判定信号を出力するものとなる。
【００３５】
図３は、本発明の第１の実施の形態の短絡制動期間におけるインバータ装置の電流ベクトルを示すものである。図３において、静止座標αβに対して電動機５０に流れ込む電流の電流ベクトルはＩａで表され、ＩαとＩβが各軸の成分となり、これが３相／２相変換手段７２の出力に相当する。
【００３６】
極座標変換手段７３においては、電流ベクトルを極座標、すなわちα軸からの角度（位相）θと、絶対値｜Ｉ｜という表現に変換するものとなっており、後に続く微分手段７４では、θの方に対して時間での微分がなされ、ω＝Δθ／Δｔとして角速度の計算がなされるものとなる。
【００３７】
図４は、本発明の第１の実施の形態の短絡制動期間におけるインバータ装置の動作波形図を示している。図４において、（ア）は電動機５０のＵ相電流Ｉｕ波形、（イ）は極座標変換手段７３の出力｜Ｉ｜波形、（ウ）は極座標変換手段７３の出力θ波形、（エ）は微分手段７４の出力ω波形、（オ）はカウンタ８２のカウント値ＣＮＴ、（カ）は停止判定手段７０の出力Ｓ１を示すものである。
【００３８】
３相である電動機５０に流れ込む電流については、（ア）に示すＩｕ以外に、図示していないがＩｖ、Ｉｗがあり、位相がＩｕに対してはそれぞれ１２０度、２４０度遅れとなる。（イ）の｜Ｉ｜と（エ）のωは、最終的に速度が零となった時点で零となる点では良く似たものとなるが、本実施の形態においては、ω＜ωｔｈとなる時刻ｔ１が、｜Ｉ｜＜Ｉｔｈとなる時刻ｔ２よりも若干早いタイミングとなり、そのため（オ）に示すＣＮＴの上昇開始時刻はｔ１となり、（カ）に示すＳ１がＨｉｇｈとなる。
【００３９】
したがって、周波数検知手段６８の出力ωが所定値ωｔｈ以上ではなくなった時点ｔ１から第１の所定時間０．３秒が経過し、電動機５０が停止したと判定するものとなる。よって、本実施の形態においては、角速度ωが所定値以下となった後、さらに第１の所定時間経過後に、停止判定を行うものとなる。ここで、第１の所定時間としている０．３秒については、電動機５０が短絡の状態で、電気角速度ωｔｈに相当する速度での慣性モーメントを持った負荷４８が有する運動エネルギーをすべて消費しつくして、回転の速度が零、すなわち完全な停止の状態に至るまでの時間よりも長い値として定めている。
【００４０】
短絡状態である電動機５０が負荷４８の運動エネルギーを吸収する時間的割合、すなわちブレーキのパワーとしては、電動機５０内の巻線４３、４４、４５にて銅損として消費される分と、機械的な摩擦によるものがあるが、巻線４３、４４、４５の抵抗値のバラツキ、永久磁石４１、４２の磁束のバラツキ、スイッチング素子５２、５３、５４、５５、５６、５７のオン電圧（あるいはオン抵抗）のバラツキ、軸受けの摩擦のバラツキなどがあり、また負荷４８については被脱水物の質量の値の他、偏り方の状態のバラツキなど、様々な要因が存在するため、電気角速度ωｔｈの時点から負荷４８が停止状態に至る時間は変動するものとなるが、本実施の形態においては、第１の所定時間を０．３秒とすることにより、上記の様々な変動要因によって発生するバラツキに対して必ず長目となるように設定したものとなるため、必ず負荷４８が停止した状態での停止判定信号Ｓ１＝Ｈｉｇｈの出力がなされるものとなる。
【００４１】
特に、短絡状態での電流値（大きさ）からの判断ではなく、周波数検知手段６８による静止座標での電流ベクトルの角速度ωでの判断とすることにより、巻線４３、４４、４５の抵抗値のバラツキ、永久磁石４１、４２の磁束のバラツキ、スイッチング素子５２、５３、５４、５５、５６、５７のオン電圧（あるいはオン抵抗）のバラツキによって発生する短絡電流の大きさのバラツキに関して、無感とすることができ、安定した停止判定が可能となる。
【００４２】
なお、ωｔｈから停止に至る過程においては、電流ベクトルの大きさ｜Ｉ｜の低下も当然起こるものとなるため、周波数検知手段６８がωを正しく検出することが困難となるが、本実施の形態においては、基準電流値Ｉｔｈと比較され｜Ｉ｜＜Ｉｔｈとなった場合に、比較器７８からＬｏｗ信号を出力して、それをＡＮＤ回路７９に入力する構成としている。これによって、｜Ｉ｜が極く小さい状態での周波数検知手段６８の誤動作による不具合は生じることはなく、安定した停止判定が行われるものとなる。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、負荷４８からの運動エネルギーを電動機５０に吸収させる制動を行うために、電動機５０の入力電圧を略零となるように低電位側のスイッチング素子５５、５６、５７をオン状態に保つ、短絡制動期間のみを有するものとしているが
、短絡制動期間以外の制動を行う期間があってもよく、例えばベクトル制御を用いてＩｑを負として設定し、直流電源５１の電圧ＶＤＣが過剰とならない範囲で、回生電力を適宜抵抗または他の電気負荷への有効活用等で消費させる期間を短絡制動期間の前に有するもの、またスイッチング素子５５、５６、５７を急に一斉オンさせず、永久磁石４１、４２の位相に応じて、順々にオン状態に移行させたり、電動機５０の入力電圧を所定期間内に徐々に零となるように制御するなど、過渡的な過電流を防止するための期間を短絡制動期間の前に設けるなどしてもかまわない。
【００４４】
すなわち、３つのスイッチング素子５５、５６、５７のオン時間の比率が１００％である短絡制動期間に入る前に、３相の低電位側のスイッチング素子の少なくとも１つが１００％未満のパルス幅変調を行い発生トルクが負となる制動期間を有する構成であってもよい。
【００４５】
また、本実施の形態においては、周波数検知手段６８は、短絡制動期間内のすべてを静止座標での電流ベクトルの位相θの時間的変化から角速度ωを演算する電流角速度検知期間としているが、短絡制動期間であっても例えばωが十分高い期間は｜Ｉ｜が十分高いことをＩｔｈ２のような閾値で判定し、特に周波数検知手段６８を動作させなくとも強制的に停止判定信号Ｓ１をＬｏｗとする、またはＯＲ回路を用いるなどして、停止判定手段７０の入力を強制的にＨｉｇｈに保つというような構成を付加しても良く、その場合には周波数検知手段６８については、正常にωを検知する必要がある速度範囲（ωの範囲）の上限が低められ、電気角速度検知期間は短絡制動期間の一部となる。その場合には、安価、または動作にかかる消費エナジーが低い、処理速度の低いマイクロコンピュータを用いたものなどであっても、事足りるものとすることも可能となる。
【００４６】
いずれにしても、最終的には電動機５０の入力電圧を略零とする短絡制動期間となり、本実施の形態と同等の結末が得られるものとなり、安定した停止判定が可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、周波数検知手段６８、比較器７７、７８、ＡＮＤ回路７９、停止判定手段７０などは、ハード回路図の表記で構成を述べたものとなっているが、現実的にはマイクロコンピュータ内のプログラムを用意することで、ソフト的に処理することもできるものである。
【００４８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるインバータ装置のブロック図を示すものである。図５においては、制御回路８８が、マイクロコンピュータ８９、セラミック発振子９０を用いて構成しているが、その他の構成要素については、第１の実施の形態と同等のものを用いている。
【００４９】
電流検知手段６６からのアナログ出力Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、それぞれマイクロコンピュータ８９のＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３の入力端子に接続され、内部にハードで構成したアナログデジタル変換器によって、デジタル値に変換されるものとなっている。セラミック発振子９０からは、高周波のクロック信号がＣｌｏｃｋ端子へと入力され、数十ＭＨｚの信号で計算の処理がなされる。ゲート駆動回路６１へは、パルス幅変調されたＰＷＭ信号が、スイッチング素子５２、５３、５４、５５、５６、５７の合計６信号出力され、各スイッチング素子のオンオフ制御を行う。ＯＵＴ端子からは、プログラムが走った結果として、デジタルの停止判定信号Ｓ１が出力される。
【００５０】
図６は、本実施の形態におけるマイクロコンピュータ８９内部のプログラムのフローチャートを示している。なお、本実施の形態においては、マイクロコンピュータ８９は、フラッシュメモリを内蔵しており、フラッシュライタと呼ばれる特殊な器具による書き換え
が可能である他、有線／無線の各種通信回線を通じて、使用者による書き換えを可能とすることもできる。
【００５１】
マイクロコンピュータ８９内部では、１２８μｓ周期での割り込み信号が絶えず発生しており、図６に示すフローチャートは、１２８μｓ毎に「１２８μｓ割り込み」９５からの処理が実行されるものとなる。「Ｔ１←Ｔ１＋ΔＴ、Ｔ２←Ｔ２＋ΔＴ」９６にて、１２８μｓであるΔＴ分の加算が、Ｔ１とＴ２の変数に対して行われた後、電流検知手段６６の信号を処理する「電流演算ルーチン」９７に入り、「Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ」９８にて、ＡＤ１〜ＡＤ３の入力からデジタルに変換した値を取り込み、これをアンペア単位に変化している。なお、ここでの電流値はインバータ回路５８から電動機５０に向かう向きを正とし、逆向きの電流は負として符号付（サインド）の変数で表現したものとしている。
【００５２】
「αβ変換」９９では、静止座標における直交座標αβに変換し、「Ｉａ＾２←Ｉα＾２＋Ｉβ＾２」１００にて、電流ベクトルＩａの大きさ（絶対値）の自乗を算出している。「Ｉａ＾２＞Ｉｔｈ＾２？」１０１にて、電流検知手段の出力レベルＩａが所定値Ｉｔｈより大きいかどうかの判断を行うものとなっている。なお、ここではＩａとＩｔｈの双方に関して、自乗した値同士の比較を行っているが、共に平方根（スクエア・ルート）を取ったもの同士で比較しても良いが、本実施の形態にように自乗した値同士の比較とした場合には、マイクロコンピュータ８９内部の処理が高速に行われるものとなる。
【００５３】
「Ｉａ＾２＞Ｉｔｈ＾２？」１０１において、Ｎｏであった場合、すなわち電流検知手段６６の出力レベルが所定値に満たない場合は、以下に述べる検知周波数の更新を行う部分をとばして、ルーチンで構成した「停止判定手段」１１０に直行する。
【００５４】
「Ｉａ＾２＞Ｉｔｈ＾２？」１０１において、Ｙｅｓであった場合には、ルーチンで構成した「周波数検知手段」１１２へと進み、まず「θｎｅｗ←ｔａｎ＾−１（Ｉβ／Ｉα）」１１３にて電流ベクトルの位相θの計算を行うが、ここでのｔａｎ＾−１関数は、αβ座標の４象限に対応して、θ＝０〜２π［ラジアン］の範囲を出力するものであり、極座標変換のθを得るものである。
【００５５】
「Ｔ１＜３７５μｓ？」１１４は、前回θが得られた時点からの経過時間Ｔ１が、第１の所定時間より小であるかどうかの判断であり、Ｎｏの場合、すなわち経過時間Ｔ１が長い場合には、以降述べる角速度ωの演算間隔として用いるには長すぎると判断され、ω演算を行わないものとなる。
【００５６】
「Ｔ１＜３７５μｓ？」１１４がＹｅｓの場合には、「Δθ←θｎｅｗ−θｏｌｄ」１１５にて、前回θを計算した時点からのθの変化［ラジアン］がΔθとして算出され、「Δθ＜０？」１１６、および「Δθ←Δθ＋２π」１１７にて、前回のθ検知の時点から、θ＝０（＝２πと同等）を跨いだ場合の補正がなされた上で、「ω←Δθ／Ｔ１」１１８にて、電気角周波数ωの算出、すなわち周波数検知手段１１２としての動作が行われる。
【００５７】
「ω＞＝ωｔｈ？」１２０では、周波数検知手段１１２の出力ωが所定値ωｔｈ以上かどうかの判断を行い、大である場合には、「Ｔ２←０」１２１の処理がなされ、小であれば、その処理が飛ばされ、よってＴ２値は周波数検知手段１１２の出力ωが所定値ωｔｈ以上ではなくなった時からの経過時間を示すものとなる。「θｏｌｄ←θｎｅｗ」１２３、「Ｔ１←０」１２４にて、θの更新および前回の更新からの経過時間のクリアがなされた上で、ルーチンで構成された「停止判定手段」１１０へと入る。
【００５８】
「Ｔ２＞Ｔｂ？」１２８において、本実施の形態では、Ｔｂ＝０．３［秒］としており
、Ｙｅｓの場合には、周波数検知手段１１２の出力ωが所定値ωｔｈ以上ではなくなった時から０．３秒を超えている状態となったことから「停止判定フラグセット」１２９を行い、Ｎｏの場合には、それは行われないまま、ＥＮＤ１３０に至り、割り込み処理が終了するものとなる。
【００５９】
本実施の形態においては、図６に示した１２８μｓ毎の割込処理ルーチンの他、図示していないが、「初期設定ルーチン」、「３．３ｍｓ周期の割込サービスルーチン」も存在している。「初期設定ルーチン」においては、「Ｔ１←１０００μｓ」等のように３７５μｓより大なる値を設定し、かつ「Ｔ２←０」などとしておくことにより、電流角速度検知期間における適切な処理が開始できるものとなる。「３．３ｍｓ周期の割込処理サービスルーチン」では、停止判定フラグの確認を行い、「停止判定フラグセット」１２９にてフラグが立てられた場合には、停止判定がなされた状態でインバータ装置として必要となる処理を開始するものとなる。ちなみに、力行時においては、電動機５０の速度の制御を行うための処理も、「３．３ｍｓ周期の割込サービスルーチン」で行うものとすることができる。
【００６０】
以上の構成において、以下に本実施の形態での動作を説明する。図７は、本実施の形態のマイクロコンピュータ８９を用いた動作波形図を示すものであり、（ア）は電流ベクトルの大きさ（絶対値）｜Ｉ｜、（イ）は電気角θ、（ウ）は電気角速度ωの出力をそれぞれ示している。図７においては、Δｔ＝１２８μｓ毎に図６に示した割込ルーチンが動作し、ｔ１、ｔ２、ｔ３…にて、処理が行われる。
【００６１】
電流ベクトルの大きさ｜Ｉ｜は、（ア）に示す例のように、負荷４８の質量の偏りがあったり、またノイズ成分がＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗの電流信号に含まれていることなどもあるため、変動する要素があり、特にｔ４においては、所定値Ｉｔｈを下回った状態、すなわち電流検知手段６６の出力レベルが所定値Ｉｔｈ以下の状態となっており、その他のタイミングではＩｔｈを上回った状態にある。（イ）に示すθについては、実際にはブレーキ（制動）の進捗とともに、変化速度（傾き）が変動を伴うことも当然あるが、ここでは簡単のため、θの変化速度はほぼ一定として図示している。
【００６２】
電流ベクトルの大きさがＩｔｈよりも小さかったｔ４を除いては、「θｎｅｗ←ｔａｎ＾−１（Ｉβ／Ｉα）」１１３にて電流ベクトルの位相θの計算が行われ、電気角速度ωの計算も「ω←Δθ／Ｔ１」１１８を通過した際になされ、計算にかかる時間ｔｄの後にωが更新されることになる。これに対して、ｔ４ではθの更新がなされず、ωの更新もなされず、逆に周波数検知手段１１２が、電流検知手段６６の出力レベル｜Ｉ｜が所定値Ｉｔｈ以上の場合に、検知周波数ωの更新を行うものとなる。これによって、｜Ｉ｜が小さすぎることにより発生するθの計算誤差による誤動作を防ぐことができる。
【００６３】
ｔ５においては、前回のθ検知からの経過時間Ｔ１は２ΔＴに相当する２５６μｓとなるが、「Ｔ１＜３７５μｓ？」１１４でＹｅｓ判断となるため、２５６μｓ間のθ変化から、ω５が算出され、更新される。
【００６４】
なお、θ＝０（＝２πと同等）を跨ぐ区間での計算が行われるｔ１、ｔ５、ｔ６においては、「Δθ＜０？」１１６、および「Δθ←Δθ＋２π」１１７による補正が作用し、正常なω値が算出されるものとなる。
【００６５】
図８は、２回続けて電流ベクトルの大きさ｜Ｉ｜が、所定値Ｉｔｈを下回った場合を示しており、図７と同様に、（ア）は電流ベクトルの大きさ（絶対値）｜Ｉ｜、（イ）は電気角θ、（ウ）は電気角速度ωの出力をそれぞれ示している。図８においては、ｔ２とｔ３の２回続けて、｜Ｉ｜が所定値Ｉｔｈを下回ったため、ｔ４においては、前回のθ検知
した時点ｔ１からの経過時間Ｔ２が、３８４μｓに達している。この場合、「Ｔ１＜３７５μｓ？」１１４はＮｏ判断となり、ωの計算（更新）はなされないものとなる。
【００６６】
本実施の形態において、電動機５０の速度が毎分最大５万回転でも電流角速度検知期間に入れることがあり、その速度での角速度（電気角）の１周期（２π［ラジアン］）は、６００μｓであり、それよりも短い３７５μｓを角速度ωの演算の時間間隔の上限とおいたことにより、周回遅れのωの誤検知を防ぐことができるものとなっている。
【００６７】
なお、本実施の形態で設けた３７５μｓという閾値は、時間を直接示すものであるが、割込の周期が１２８μｓであることから、その割込周期の「２倍以下の場合」と「３倍以上の場合」というように周期的な割込の回数での判断としても良く、時間の長短に関しての基準を設けたことになる。そして、３７５μｓを超えた段階ｔ４では｜Ｉ｜＞Ｉｔｈなる故、有効に検知できたθは、次回ｔ５でのω計算に用いるものとなる。
【００６８】
よって、本実施の形態のインバータ装置においては、周波数検知手段１１２は、電流検知手段６６の出力レベル｜Ｉ｜が所定値Ｉｔｈ以上の場合に、静止座標αβでの電流ベクトルＩａの位相θを記憶し、前回記憶した位相θからの経過時間Ｔ１が所定値３７５μｓよりも長い場合に検知周波数ωの更新を行わず、前回記憶した位相θからの経過時間Ｔ１が所定値３７５μｓ以下の場合に、前回との位相差Δθと経過時間Ｔ２から、除算して検知周波数ωを計算して更新を行うものとなり、周回遅れによる誤検知の心配のない極めて信頼性と安定性が高い停止判定を実現するものとなる。
【００６９】
電流レベルの判断においては、静止座標αβでの電流ベクトルの大きさを用いることから、３相の各線電流で見られる正弦波状の瞬時値の変動などの影響を受けず、ほぼ直流値に近い｜Ｉ｜値での安定した判断が可能となり、停止判定においての信頼性も高いものが得られる。
【００７０】
その点に関しては、ｄｑ座標での電流ベクトルの大きさを求めて行う構成と同等であるが、短絡制動での停止を判定するだけであれば、ｄ軸を正しく推定する必要もなく、計算が簡単なもので済む分、信頼性も高まり、低コストで省エネのマイクロコンピュータが使用できるという効果も得られる。
【００７１】
（実施の形態３）
図９は、第３の実施の形態のインバータ装置のフローチャートを示している。本実施の形態においては、ハード構成については、第２の実施の形態と同等であり、マイクロコンピュータ８９内のフラッシュメモリ部分に書き込まれている制御用プログラムのアルゴリズムのみが異なるものとなり、図９は、特に「３．３ｍｓ周期の割込サービスルーチン」のフローチャートを示したものとなる。
【００７２】
本実施の形態においては、第２の実施の形態で説明した１２８μｓ周期の割込動作も同様に行われているが、さらに３．３ｍｓ毎に発生する割込信号によって、このフローチャートで示すプログラムが実行されるものとなっている。なお、短絡制動期間が開始された時点での初期設定値として、Ｔ３←０、およびＴｕ←Ｔｊ（＝２００秒）、また破損フラグ←Ｌｏｗが設定されている。
【００７３】
ルーチンで実現される本実施の形態の負荷停止推定手段１４０は、「３．３ｍｓ割込」１４１から処理が開始され、「Ｔ３←Ｔ３＋ΔＴ」１４２において、ΔＴ（＝３．３ｍｓ）が加算され、「停止判定フラグ」１４４では、１２８μｓ周期の割込動作の図６の「停止判定フラグセット」１２９が行われたかどうかが判断され、フラグが立っている（Ｈｉｇｈの）場合は、伝達機構破損検出手段１４５に移る。伝達機構破損検出手段１４５では
、まず「破損フラグ」１４６の判断がなされ、ここでＬｏｗの場合には「Ｔ３＜Ｔｃ？」１４７の判断に移り、本実施の形態においては、Ｔｃの値は１０秒とおいている。
【００７４】
ここでＹｅｓならば「破損フラグセット」１４８で、破損フラグ←Ｈｉｇｈが実行され、「Ｔ３＜Ｔｃ？」１４７がＮｏの場合には、「Ｔｕ←０」１４９に移る。その後、「Ｔ３＞Ｔｕ？」１５０の判断に移り、Ｙｅｓの場合には「負荷停止推定フラグセット」１５１がなされ、「ＥＮＤ」１５２で「３．３ｍｓ周期の割込サービスルーチン」は終了する。
【００７５】
以上の構成において、動作の説明を行う。初期設定でのＴｕ←Ｔｊにより、負荷停止推定が、停止判定に対して遅延された状態からスタートする。Ｔ３は、短絡制動期間に入ってからの経過時間を示す変数となり、Ｔ３＜Ｔｃの時点で、停止フラグがＨｉｇｈとなった場合には、「破壊フラグセット」１４８にて破壊判定となり、Ｔ３＞＝Ｔｃである場合は、「Ｔｕ←０」１４９によって、負荷停止推定のための遅延はキャンセルされた状態となる。「Ｔ３＞Ｔｕ？」１５０にて、経過時間が達したかどうかの判断がされた結果、「負荷停止推定フラグセット」１５１で負荷停止が推定されるものとなる。
【００７６】
図１０は、本実施の形態での負荷停止推定手段１４０の特性を示すもので、（ア）は、横軸に短絡制動期間の開始から電動機５０が停止するまでの時間Ｔｍｓｔｏｐ、縦軸に短絡制動期間の開始から負荷停止推定手段１４０が、負荷停止推定フラグを立て、負荷停止推定信号を出力するまでの時間Ｔｌｓｔｏｐを示している。また（イ）は、（ア）と同等の横軸に対する破損フラグの値、すなわち破損信号Ｓｊをグラフで示したものである。
【００７７】
電動機５０と負荷４８間の動力伝達経路にあるベルト４６が、短絡制動期間に入る前、あるいは短絡制動期間中に切れた場合や、プーリ４７から外れた場合には、制動作用すなわち負荷４８が有する運動エネルギーを電動機５０が吸収する作用がなされなくなり、電動機５０が停止しても、負荷４８は慣性によってしばらく回り続けるということが起こり得る可能性が存在するものとなってくるが、その場合には短絡制動開始から、電動機５０のみが有する運動エネルギーのみを吸収した短時間で電動機５０の回転が停止する状態となる傾向がある。
【００７８】
本実施の形態においては、短絡制動期間の開始から電動機５０が停止するまでの時間が第２の所定時間Ｔｃより小である場合に破損信号Ｓｊを出力するものとすることにより、伝達機構破損検出手段１４５は、比較的簡単な構成で伝達機構の異常の検知を行うものとなる。
【００７９】
電動機５０が停止しても負荷４８は、機構的に切り離された状態となるため、軸受や空気との摩擦抵抗によって、自然に停止するには、それ相当の時間がかかるものとなり、負荷４８の慣性モーメントが変化する場合、また当初の速度（回転数、角速度等の表現ができる）の状態や、軸受となるベアリングなどの状態、温度等によってさまざまに変化するものではあるが、時間が最大となった場合でも、本実施の形態においては、少なくとも２００秒間以内で負荷４８が停止するものとして、Ｔｊ＝２００秒が設定されており、負荷停止推定手段１４０は、伝達機構破損検出手段１４５からの破損信号Ｓｊを受けた場合には、停止判定フラグより必ず遅延した負荷停止推定信号を出力するものとなる。
【００８０】
本実施の形態においては、遅延時間ｔｅｘは結果として一定時間にはならないが、少なくとも負荷４８が停止した後で負荷停止推定信号が出力されるものとなり、負荷４８に人が触れる可能性のある場合など、人が触れることを許すタイミングを負荷４８の停止以降とすることにより、安全上の問題を防止することができるものとなる。
【００８１】
なお、本実施の形態における伝達機構破損検出手段１４５は、短絡制動期間の時間が第２の所定時間Ｔｃよりも短い場合に破損信号を出力するものとしているが、この構成に限るものではなく、例えば短絡制動期間中の角速度ωの時間的変化、すなわち角加速度の大きさが所定値よりも大きい減速となった場合に判定するなどというものであってもよく、さまざまな構成が考えられる。
【００８２】
（実施の形態４）
図１１は、第４の実施の形態の脱水機の断面図を示している。図１１においては、負荷１５５は、被脱水物１５６を収納した多数の穴を有するドラム１５７となり、ドラム１５７の軸１５８は、ボールベアリング１６０、１６１にて回転自在に保持されている。
【００８３】
電動機１６３は、実施の形態１の電動機５０とほぼ同等の構成のものであり、動力伝達経路として、プーリ１６４とプーリ１６５については、それぞれをベルト１６６で結んだ状態としており、ドラム１５７を回転駆動し、被脱水物１５６に遠心力を作用させて、ドラム１５７の穴から脱水を行い、周囲を囲う受け筒１６７で水を受けた上で、排水ホース１６８に導き、脱水運転を行うものとなる。インバータ装置１７０は、実施の形態１〜３に述べたものと同等の構成のインバータ回路１７１、制御回路１７２が設けられ、加えて制御回路１７２からの停止判定信号Ｓ１を受けるソレノイド駆動回路１７５を有している。
【００８４】
さらに、開閉可能な扉１７７を有しており、開いた状態を一点鎖線で示している。扉１７７に関しては、閉状態に保つための施錠手段１８０が、ソレノイド１８１、ソレノイド１８１で上下動する鉄製のロックバー１８２、扉１７７側に設けられ、閉状態でロックバー１８２に噛み込む爪１８３によって構成されており、爪１８３とロックバー１８２が噛んだ状態では、扉１７７を引こうとも開くことはなく、よって使用者が、ドラム１５７内に手を入れることを阻止するものとなる。
【００８５】
そしてソレノイド駆動回路１７５からソレノイド１８１に電流が供給された状態においては、ロックバー１８２はソレノイド１８１が発生する磁界によって、重力に逆らって上に引き上げられるため、ロックは解除された状態となり、使用者は扉１７７を開き、ドラム１５７内に手などを入れての被脱水物１５６などを触れることが可能となる。扉センサ１８５は、接点を有するもので、扉１７７の開／閉の状態を検知してＳ２信号として出力するものであり、扉１７７が閉の場合にはＨｉｇｈ信号が制御回路１７２に伝えるものである。
【００８６】
以上の構成において、本実施の形態での動作の説明を行う。図１２は、本実施の形態での脱水機の各部動作波形図を示している。図１２において、（ア）は電気角速度ω、（イ）は停止判定信号Ｓ１、（ウ）はインバータ回路１７１のＵ相低電位側ゲート信号Ｓｇ、（エ）はソレノイド１８１への供給電流Ｉｋ、（オ）は扉の開閉信号Ｓ２について、脱水からの制動（ブレーキ）に入ってから停止し、使用者が扉を開く時点までの各波形を示している。
【００８７】
ｔ１までの力行期間においては、（ウ）Ｓｇに見られるように電動機１６３を駆動するためのＰＷＭがかかったゲート信号が供給されている。なお、Ｕ相の低電位側以外のゲート信号については省略しているが、力行期間においては、いずれもＰＷＭがかかったゲート信号となる。
【００８８】
ｔ１において、脱水運転が終了して短絡制動期間に入ると、ＵＶＷの３相に関しては、低電位側のゲート信号がすべて立ち上がり、ベタオンと呼ばれる状態となり、これにより電動機１６３の入力電圧は略零の短絡制動の状態となり、以降ωは次第に低下してくるも
のとなる。ｔ２において、ωがωｔｈに達した時点から、第１の所定時間となる０．３秒の時間計測が開始され、その間となるｔ３において、ドラム１５７は停止した状態となる。Ｓ１は、ｔ２から第１の所定時間０．３秒後となるｔ４にＨｉｇｈに立ち上がり、ソレノイド駆動回路１７５からソレノイド１８１への供給電流Ｉｋが立ち上がる。
【００８９】
ｔ４ではＳｇはＬｏｗ（オフ）状態となり、短絡制動が解除された状態となるが、Ｓｇをｔ４以降も引き続きＨｉｇｈとしても良く、予期しないドラム１５７の回転に対して、使用者への安全を、より高いものとすることも可能となり、Ｓ２がＨｉｇｈとなる期間のみ短絡制動とする構成も可能である。加えて、電動機１６３に所定の大きさの直流電流を通ずることによっても、ドラム１５７の動きを抑える作用が得られるものとなることから、インバータ回路１７１から直流電流を供給する期間をｔ４以降に設けても良い。ここで、扉１７７は開閉自在となり、使用者は本実施の形態では、ｔ５にて扉１７７を開いたため、（オ）に示すＳ２がＬｏｗとなっている。
【００９０】
なお、Ｓ２信号の役割としては、脱水動作の起動時において、危険防止の観点から扉１７７が閉じられた状態で、電動機１６３を駆動する際に用いられるものであり、Ｌｏｗの状態では、起動を禁ずる論理としている。すなわち、脱水動作の起動から、ｔ４までの期間が、扉１７７を閉状態に保つロック期間となり、停止判定ｔ４にロック期間が存在するものとなる。
【００９１】
このように、回転中のドラム１５７内に使用者が手を入れることを確実に防止できることから、ホールＩＣなどによる位置検知器が無いながらも、安全性の高い脱水機を実現することができる。本実施の形態においては、扉１７７のロック解除は、ソレノイド１８１への通電によってなされるものとなるため、万一停電が発生し、直流電源５１の出力が落ちた場合でも、ソレノイド１８１への通電が無い限り扉１７７のロック期間は継続されるものとなり、使用者の高い安全性が保たれるものとなる。
【００９２】
なお、ωがωｔｈを下回ってから、停止判定を出力するまでの第１の所定時間を、０．３秒という短時間としていることから、種々の条件バラツキを考慮しても、実際のドラム１５７の停止ｔ３からの停止判定のタイミングの遅れ時間は、最大でも０．１７秒に収まるものとなり、使用者は時間の無駄がなく、脱水された被脱水物１５６を取り出すことができ、時間の有効利用が可能となるものである。
【００９３】
また、さらに安全性を高めるための構成として、脱水機の電源が投入された直後にマイクロコンピュータ８９の動作が開始した時点で、ドラム１５７の回転中である可能性を考慮して、短絡制動期間を設け、その後に扉１７７のロック解除を行っても良い。
【００９４】
また、ベルト１６６が切れたり、プーリ１６４、１６５から外れた伝達機構破損の可能性を考慮し、第３の実施の形態で説明した伝達機構破損検出手段のような構成を用い、負荷停止推定信号の後に、扉１７７のロック解除を行う構成も有効となる。ベルト１６６が切れた場合などに関しては、脱水機の場合にはドラム１５７の慣性モーメントが空の状態であっても０．３ｋｇ平米程度という値があり、プーリ１６４、１６５の直径比による減速比（速度の比）を１０：１とした場合、電動機１６３の軸に換算した慣性モーメントは、０．００３ｋｇ平米となるが、それでも通常の電動機１６３の慣性モーメントに対しては１０倍程度の値となり、ベルト１６６が無くなった場合には、角運動量、運動エネルギーともに１／１０程度にまで減少することになるため、短絡制動期間における減速は急激なものとなり、角加速度、電動機１６３が停止するまでの時間のいずれを用いても、ベルト１６６の存否を明確に区別することができるものとなる。
【００９５】
制動中にｄｑ座標での電流ベクトルを計算しながら、特にｑ軸電流に対する角加速度の
大小から伝達機構破損検出を行う構成も考えられるが、ベルト１６６が無くなった場合に上記のような急激な減速がある場合には、ｄｑ座標の検出の誤差が大きくなる傾向があり、複雑な構成が必要となるが、短絡制動期間での静止座標を用いる本発明の構成は、簡単であり、かつ伝達機構破損検出として信頼性の高いものが得られるものとなり、効果が非常に大きいものとなる。
【００９６】
また、扉１７７のロック解除の前に、一旦インバータ回路１７１から電動機１６３に電流を供給し、電流と電圧の関係から、電動機１６３に接続された負荷トルクが極端に小さい状態でないことを検知する伝達機構破損検出期間を設けても良く、念には念を入れた、さらに安全性の高い脱水機を実現することができるものとなる。
【００９７】
なお、本実施の形態においては、被脱水物として衣類とした家事機器としているが、一般に洗濯機、洗濯乾燥機などと称されるものの中には脱水機としての機能を有するものもあり、そのようなものであってもかまわない。
【００９８】
洗いや濯ぎなどを、自動で順序よく行っていく全自動洗濯機と呼ばれる装置においては、途中で洗剤を含んだ水の脱水、濯ぎを行った水の脱水など複数回の脱水動作が存在し、また脱水に続いて乾燥を行う装置においても、脱水の終了後に次の工程（シーケンス）に移るものとなるが、そのような脱水後のシーケンスが存在する装置の場合にあっても、本発明のインバータ装置の停止判定を用いることにより、実際のドラムの停止に対し非常に遅延の少ない停止判定が可能となるため、次のシーケンスに移るまでの無駄時間が極力短縮されるものとなり、結果として全自動の洗濯コース（洗い〜脱水〜濯ぎ〜脱水）などの所要時間を短くすませることができ、時間短縮できるという効果が得られる。
【００９９】
また、ドラム１５７の回転軸は、水平としたものを示したが、特に水平にこだわるものであるというものでもなく、垂直、あるいは斜めの回転軸を有するものとしても良い。ドラム１５７の回転駆動のための動力伝達経路としては、プーリ１６４、１６５、ベルト１６６を用いたものを示したが、これについてもこの構成に限定するものでもなく、ギア（歯車）を用いたものや、ダイレクト駆動と呼ばれるように、ドラム１５７の軸１５８に直接に電動機を備えて同一の速度で回転するものなどであってもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、ホールＩＣなどの位置検知器を用いない簡単で低コストでありながら、電動機の停止の判定を行うことができるものとなる。
【０１０１】
また上記のインバータ装置を用いた脱水機は、ホールＩＣなどの位置検知器が無い簡単で低コストの構成でありながらも、安全性の高い脱水機を実現することができるので、衣類等の被脱水物を入れるドラムが水平もしくは垂直、または角度を有する回転軸としたドラムを負荷として有するもので、洗濯機、洗濯乾燥機などと呼ばれるものにも有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
４１、４２  永久磁石
４３、４４、４５  巻線
４８、１５５  負荷
５０、１６３  電動機
５２、５３、５４、５５、５６、５７  スイッチング素子
５８、１７１  インバータ回路
６０、８８、１７２  制御回路
６６  電流検知手段
６８、１１２  周波数検知手段
７０、１１０  停止判定手段
１４０  負荷停止推定手段
１４５  伝達機構破損検出手段
１７０  インバータ装置
１５６  被脱水物
１５７  ドラム
１７７  扉
【図１】
2015023649.tif 000003
【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】
2015023649.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015023649.tif 000011
【図１０】
2015023649.tif 000012
【図１１】
2015023649.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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