(57)【要約】      （修正有）【課題】電子制御式モータの不均衡状態を判定する方法を提供する。【解決手段】電子制御式モータから得た測定値に基づいて複数のパラメータを決定する段階３４，３６，３８，４２，４４と、複数のパラメータを数学的伝達関数に組み合わせることによって合成スコアを計算する段階４６，４８とを含む。数学的伝達関数は複数のパラメータの各々について非ゼロ重み係数を含む。複数のパラメータは、バルク電圧、バルク電流、モータ電流、速度、加速度及び滑りより成る群から選択された少なくとも１つのパラメータを含むことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御式モータ（１２）の不均衡状態を判定する方法（３０）であって、
電子制御式モータから得た測定値に基づいて複数のパラメータを決定する段階（３４，３６，４２，４４）と、
前記複数のパラメータを数学的伝達関数（４０）に組み合わせることによって合成スコアを計算する段階であって、前記数学的伝達関数が前記複数のパラメータの各々について非ゼロ重み係数を含んでいる、段階と、
を有する方法（３０）。
【請求項２】
前記複数のパラメータは、バルク電圧、バルク電流、モータ電流、速度、加速度及び滑りより成る群から選択された少なくとも１つのパラメータを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記合成スコアを計算する前記段階は、ベースライン・スコアを計算する段階（３８）と、動的スコアを計算する段階（４６）と、前記動的スコア及び前記ベースライン・スコアに基づいて正規化スコアを計算する段階（４８）とを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記正規化スコアは、前記動的スコアを前記ベースライン・スコアで割り算することによって計算される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ベースライン・スコアは、前記電子制御式モータのシャフトの回転速度が所定のベースライン速度に達したときに計算される、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記動的スコアは、前記電子制御式モータのシャフトの回転速度が所定の臨界速度に達したときに計算される、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記所定の臨界速度はプラスター速度に等しい、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記合成スコアを計算する前記段階は、ベースライン・スコアを計算する段階（３８）と、複数の動的スコアを計算する段階（４６）と、前記複数の動的スコアを平均する段階と、前記複数の動的スコアの平均値及び前記ベースライン・スコアに基づいて正規化スコアを計算する段階（４８）とを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
更に、所定の要件に基づいて前記非ゼロ重み係数を調整する段階を含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項１０】
電子制御式モータ（１２）の不均衡状態を判定する方法（３０）であって、
電子制御式モータから得た測定値に基づいて複数のパラメータを決定する段階（３４，３６，４２，４４）と、
前記複数のパラメータを数学的伝達関数（４０）に組み合わせることによって合成スコアを計算する段階であって、前記数学的伝達関数が前記複数のパラメータの各々について非ゼロ重み係数を含んでいる、段階とを有し、
前記パラメータには、バルク電圧、バルク電流、モータ電流、速度、加速度及び滑りが含まれている、方法（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御式モータに関し、より具体的には、電子制御式モータにおける不均衡状態を検出するための方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
洗濯機、乾燥機などのような様々な家庭用機器は、電子制御式モータに接続されたシャフトによって駆動される回転ドラムを利用している。ドラムは典型的には洗濯物を保持し、それらはドラム内で不均一に分布することがある。洗濯物（すなわち、負荷）が不均一に分布し、すなわち、不均衡であるとき、回転ドラムの質量中心がドラムの幾何学的な軸に対応しない。不均衡な洗濯物（負荷）の結果として、電子制御式モータに不均衡状態が生じる。このような不均衡な負荷及び状態は過大な雑音及び振動を生じさせると共に、最終的に洗濯機及び／又はモータの早過すぎる故障を招くことのある高い荷重を生じるさせる虞がある。
【０００３】
電子制御式モータによって制御される機械は、負荷が不均衡である場合、良好に動作しない。従って、モータにとって不均衡状態を検出して、それに基づいて行動するか、又は主制御装置へその状態を報告することが出来ることは有用である。従来の方法及びシステムでは、典型的には、不均衡の判定を行うために、リップル電流、トルクのリップル、時間につれての平均電流、蓄積した電力レベルの分布、又は目標速度と実際の速度との差のような、単一の測定を用いている。
【０００４】
残念なことに、従来の方法では、しばしば、不均衡状態を検出するために追加のハードウエアを用いている。電気制御式モータは典型的には低コストの装置であるので、このような装置にハードウエアを追加することは、魅力的なオプションではなく、モータのコストを５０％以上増大させることもある。
【０００５】
以上のことから、従来の方法及びシステムの欠点を克服するか又は軽減するような、電子制御式モータにおける不均衡状態を判定するための方法及びシステムが依然として必要とされている。
【特許文献１】米国特許出願公開第 2004/0211009号明細書
【特許文献２】米国特許第 6842928号明細書
【特許文献３】米国特許第 6834407号明細書
【特許文献４】米国特許第 6715175号明細書
【特許文献５】米国特許第 6495980号明細書
【発明の開示】
【０００６】
本発明では、電子制御式モータを持つ装置における不均衡状態を検出するシステム及び方法であって、用途に基づいて容易に調整することができ且つ特殊なハードウエアを必要としないシステム及び方法を提供する。
【０００７】
また、電子制御式モータにおける不均衡状態を判定するためのシステムを提供する。本システムは、制御装置と、制御装置と連絡するモータと、制御装置上に常駐するスコアリング・シーケンスとを含む。スコアリング・シーケンスは、モータから複数のパラメータを受け取って、これらの複数のパラメータを数学的伝達関数に組み合わせることによって合成スコアを計算する。数学的伝達関数は複数のパラメータの各々について非ゼロ重み係数を含み、また、合成スコアはモータにおける不均衡状態の測度を提供する。
【０００８】
また、電子制御式モータの不均衡状態を判定する方法を提供する。本方法は、電子制御式モータから得た測定値に基づいて複数のパラメータを決定する段階と、前記複数のパラメータを数学的伝達関数に組み合わせることによって合成スコアを計算する段階とを含む。数学的伝達関数は複数のパラメータの各々について非ゼロ重み係数を含む。
【０００９】
本発明の上記の及び他の特徴及び利点は、以下の詳しい説明、図面及び特許請求の範囲から当業者によって評価され理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に図面を参照して説明すると、図１には、電子制御式モータ１２の不均衡状態を検出するためのシステム１０を示す。明瞭にするために、システム１０は水平軸又は前部出し入れ型洗濯機１４に使用する場合を示している。有利なことに、システム１０は、モータ内で容易に得ることのできる複数のパラメータに基づいて合成スコアを計算することによって、不均衡状態を判定することができる。このように、システム１０は、特殊なハードウエア又はセンサを必要とすることなく容易に具現化することができる。
【００１１】
システム１０を洗濯機１４において具現化した図示の実施形態では、モータ１２が回転シャフト１８によって回転ドラム１６に接続される。モータ１２は制御装置２０と連絡し、制御装置２０は不均衡状態を判定するように構成されている。
【００１２】
システム１０の模範的な実施形態を説明する目的で水平軸型洗濯機１４を選んでいるけれども、本発明によるシステムはまた、垂直軸型洗濯機、傾斜軸型洗濯機、衣類乾燥機、及び不均衡になることのある負荷に電子制御式モータが接続されている任意の他の用途にも使用することができることを理解されたい。
【００１３】
モータ１２は好ましくは三相交流誘導電動機であるが、公知の任意の電子制御式モータであってよい。モータ１２は電源装置２２からの電気エネルギを回転シャフト１８のための機械エネルギに変換し、回転シャフト１８は次いで洗濯機１４のドラム１６を回転させる。システム１０は、シャフト１８の回転速度を測定する速度測定装置２４を含む。好ましい一実施形態では、速度測定装置２４は１つ以上のホール・センサを有する。
【００１４】
制御装置２０はモータ１２及び速度測定装置２４と連絡していて、１つ以上の信号２６を受け取る。制御装置２０は、制御装置２０上に常駐しているシーケンス２８を実施し、シーケンス２８は信号２６を使用して、モータ１２についての不均衡スコアを計算する。不均衡スコアを計算した後では、制御装置２０はスコアの値及び洗濯機１４の所定の要件に基づいて適切な行為を取る。
【００１５】
図２は、本発明に従った不均衡状態を検出する方法の模範的な実施形態に関するシーケンス２８の動作をより詳しく記述する。
【００１６】
方法３０はモータ始動段階３２を含む。モータを始動させた後、制御装置２０はシーケンス２８を開始する。シーケンス２８は第１の速度検査段階３４を含む。第１の速度検査段階３４で、方法３０は、速度測定装置２４によって測定されるような回転シャフト１８の速度、従って回転ドラム１６の速度が所定のベースライン速度に達したか否か判定する。ベースライン速度は、制御装置２０によって記憶された所定の値である。
【００１７】
制御装置２０により回転シャフト１８の速度がベースライン速度よりも低いと判定された場合、何ら測定値は取られない。しかしながら、制御装置２０により回転シャフト１８の速度がベースライン速度以上であると判定された場合、方法３０は、第１の測定段階３６で、信号２６に基づいて１つ以上のパラメータを測定及び／又は計算する。
【００１８】
システム１０を洗濯機１４に使用している実施形態では、ベースライン速度は好ましくは、プラスター(plaster )速度として知られている臨界速度よりも低い。プラスター速度は、洗濯機１４内の洗濯物を遠心力の結果としてドラム１６の壁に貼り付けさせる速度である。シャフト１８がプラスター速度よりも低い速度で回転しているとき、ドラムが回転するにつれて洗濯物は落下しひっくり返る。シャフト１８の速度がプラスター速度よりも低いときにパラメータを測定することにより、制御装置２０がドラム１６内の洗濯物の近似的な大きさを決定することを可能にすることが、本発明によって分かった。
【００１９】
制御装置２０がパラメータを決定したあと、方法３０はベースライン・スコア計算段階３８を遂行して、パラメータを数学的伝達関数に組み合わせてベースライン・スコアを生成する。好ましくは、パラメータには、バルク・キャップ電圧（Ｖｂｕｌｋ）、バルク電流（Ｉｂｕｌｋ）、モータ相電流（Ｉｍｏｔｏｒ  ）、モータ速度、モータ加速度、及びモータ滑りが含まれる。これらのパラメータの各々はモータ１２から直接に測定するか又は信号２６から計算することができる。例えば、電圧、電流及び速度は、信号２６がパラメータになるように直接に測定される。しかしながら、制御装置２０は、単位時間あたりの速度の変化を決定することによって加速度を計算することができる。制御装置２０は、モータ１２の磁界が回転している速度（同期速度）とシャフト１８の回転速度との間の差を決定することによって滑りを計算することができる。
【００２０】
方法３０は、パラメータを数学的伝達関数に組み合わせることによってベースライン・スコアを決定する。好ましい一実施形態では、数学的伝達関数は下記の式（式４０）によって与えられる。
【００２１】
スコア＝Ｋ１（Ｖｂｕｌｋ）＋Ｋ２（Ｉｂｕｌｋ）＋Ｋ３（Ｉｍｏｔｏｒ  ）＋Ｋ４（速度）＋Ｋ５（加速度）＋Ｋ６（滑り）
ここで、係数Ｋ１〜Ｋ６は非ゼロ重み係数である。これらの係数の値は、モータ１２が使用されている用途に依存して変化する。有利なことに、これは重み係数を製造者によって経験的に定めることを可能にし、製造者が特定の用途に基づいて不均衡計算の感度を調整することを可能にする。また有利なことに、これは各用途毎に新しいアルゴリズムを考案する必要性を排除する。更に、方法３０は、各用途毎に新しいセンサを設計することを必要とせずに、具現化することができる。
【００２２】
制御装置２０がパラメータを数学的伝達関数に組み合わせることによってベースライン・スコアを決定した後、方法３０は第２の速度検査段階４２を遂行する。第２の速度検査段階４２で、方法３０は、回転シャフト１８の速度がプラスター速度よりも高いかどうか判定する。回転シャフト１８の速度がプラスター速度よりも低い場合、何ら測定値は取られない。しかしながら、回転シャフト１８の速度がプラスター速度よりも高い場合、方法３０は第２の測定段階４４を遂行して、パラメータを再び測定及び／又は計算する。方法３０は次いで、ベースライン・スコア計算段階３８で使用されたのと同じ数学的伝達関数を使用して、動的スコア計算段階４６を遂行する。動的スコアは、モータ１２にかかる負荷が不均衡であるかどうかについての表示を与える。
【００２３】
ベースライン・スコア及び動的スコアが計算された後、方法３０は正規化段階４８を遂行する。正規化段階４８は、ベースライン・スコアを使用して、負荷の大きさに従って動的スコアを正規化する。好ましい一実施形態では、正規化段階４８は、動的スコアをベースライン・スコアで割り算することによって正規化スコアを決定することを含む。一旦正規化スコアが計算されると、制御装置２０は、報告段階５０で、正規化スコアを洗濯機１４の主制御装置６０に報告する。主制御装置６０によって適切な応答を実行することができる。
【００２４】
オプションとして、方法３０は、第２の測定段階４４及び動的スコア計算段階４６を数回遂行することができる。その場合、方法３０が正規化段階４８へ進む前に、動的スコア４４を平均する。動的スコアを計算するために使用される数学的伝達関数がノイズに敏感である場合、動的スコアを平均する代わりにスコアリング方法を実施することができる。例えば、方法３０は、測定したｍ個の値の中から最良のｎ個のスコアを取ることができる。
【００２５】
有利なことに、方法３０は、モータ１２から容易に得ることのできる測定値を使用して不均衡状態の検出を可能にする。不均衡状態を検出するために使用される数学的伝達関数は、モータ１２が使用されている機械に依存して調整することができる。重み係数Ｋ１〜Ｋ６は制御装置２０にプログラムされているので、方法３０は追加のセンサや他のハードウエアを必要としない。更に、各用途毎に新しいアルゴリズムを考案する必要がなく、また、不均衡状態方法は、単に数学的伝達関数の重み係数Ｋ１〜Ｋ６を調整することによって任意の用途に用いることができる。これにより、方法３０はコスト効率のよい態様で広範囲の種類の用途に用いることが可能になる。
【００２６】
ここで、「第１の」、「第２の」などの用語は様々な要素を修飾するために使用されることがあることに留意されたい。これらの修飾語は、特記しない限り、修飾される要素に対する空間的、逐次的又は階層的順序を意味しているものではない。
【００２７】
本発明を１つ以上の模範的な実施形態に関して説明したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を為すことができ、且つ構成要素を等価物と置換することができることが理解されよう。更に、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるように多数の修正をなすことができる。従って、本発明は、発明を実施するための最良の形態として開示した特定の実施形態に制限されず、本発明は特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による不均衡状態を検出するためのシステムの模範的な実施形態を持つ洗濯機を例示する概略図である。
【図２】本発明による不均衡状態を判定するための方法の模範的な実施形態を例示する流れ図である。
【符号の説明】
【００２９】
１２  電子制御式モータ
１４  洗濯機
１６  回転ドラム
１８  回転シャフト
２０  制御装置
２２  電源装置
２４  速度測定装置
２６  信号
２８  シーケンス
３０  不均衡状態を検出する方法
６０  主制御装置
【図１】
2008220156.tif 000003
【図２】
2008220156.tif 000004
【外国語明細書】
2008220156000001.pdf