(57)【要約】【課題】回転ドラムの急な加速や減速による振動を抑制する。【解決手段】回転ドラム式洗濯機は、水槽と、水槽に接続された排水弁と、水槽内で回転可能に支持された回転ドラムと、回転ドラムに接続された駆動モータ６８と、ロータ位置検出センサと、インバータ回路７２０と、制御装置７２とを含む。制御装置７２は、ロータ位置検出センサがロータ位置を検出した時に基づいて、ロータの１回転中の推定位置を推定する。制御装置７２は、目標平均トルクを特定する。制御装置７２は、脱水工程の実施中に、推定位置に応じた追加トルクと目標平均トルクとの和に等しいモータトルクを回転ドラムに与えるように、インバータ回路７２０が駆動モータ６８に供給する電力を制御する。【選択図】図４
2008246106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽と、
前記水槽に接続された排水弁と、
前記水槽内で回転可能に支持されたドラムと、
前記ドラムに接続され、回転させるように前記ドラムを駆動する、ステータおよびロータを有するモータと、
前記ロータの１回転中の位置であるロータ位置のいずれかを検出する位置検出手段と、
前記モータに電力を供給するための電力供給手段と、
前記電力供給手段を制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記位置検出手段が前記ロータ位置を検出した時に基づいて、前記ロータの１回転中の推定位置を推定するための位置推定手段と、
前記モータが前記ドラムに与えるモータトルクの平均を示す目標平均トルクを特定するための目標平均トルク特定手段と、
前記排水弁を開いた状態で前記ドラムを回転させる脱水工程の実施中に、前記推定位置に応じた追加トルクと前記目標平均トルクとの和に等しい前記モータトルクを前記モータが前記ドラムに与えるように、前記電力供給手段が供給する前記電力を制御するための追加トルク制御手段とを含む、洗濯機。
【請求項２】
前記追加トルク制御手段は、
前記追加トルクを前記ロータ位置に対応付けて予め記憶するための追加トルク記憶手段と、
前記電力供給手段が供給する前記電力を示す電力情報を作成するための作成手段とを含み、
前記電力情報は、前記追加トルク記憶手段が記憶した前記追加トルクのうち前記推定位置に対応するトルクと前記目標平均トルクとの和である供給トルクに基づいて作成される情報であり、
前記電力情報に基づいて、前記電力供給手段が供給する前記電力を制御するための電力制御手段をさらに含む、請求項１に記載の洗濯機。
【請求項３】
前記ステータは、複数相の電機子巻線を含み、
前記ロータは、永久磁石を有する永久磁石回転子であり、
前記電力供給手段は、前記電機子巻線に電力を供給するインバータ回路を含み、
前記作成手段は、
前記電機子巻線に流れる電流のうち前記永久磁石回転子の磁束方向に流れる電流であるｄ軸電流の値を特定するための手段と、
前記電機子巻線に流れる電流のうち前記永久磁石回転子の磁束とは直交する方向に流れる電流であるｑ軸電流の値を特定するための手段と、
前記ｄ軸電流の値と前記ｑ軸電流の値とを前記電力制御手段に前記電力情報として出力するための情報出力手段とを含み、
前記電力制御手段は、前記情報出力手段が出力した値に基づいて前記インバータ回路が供給する前記電力を制御するドライブ回路を含む、請求項２に記載の洗濯機。
【請求項４】
前記位置検出手段は、複数の前記ロータ位置を検出するための手段を含み、
前記作成手段は、
前記複数のロータ位置のうち少なくとも２つを前記位置検出手段がそれぞれ検出した時の間隔に基づいて、前記ロータの推定速度を推定するための回転速度推定手段と、
前記推定速度に基づいて前記電力情報を作成するための手段とを含み、
前記制御手段は、
前記推定速度に基づいて、前記ロータの推定加速度を推定するための加速度推定手段と、
前記ロータの推定加速度に基づいて前記追加トルクを特定するための追加トルク特定手段とをさらに含み、
前記追加トルク記憶手段は、前記追加トルクの特定に用いた前記推定加速度に対応する前記ロータ位置に対応付けて、前記追加トルク特定手段が特定した前記追加トルクを記憶するための手段を含む、請求項２に記載の洗濯機。
【請求項５】
前記追加トルク特定手段は、
前記脱水工程の開始時に、前記モータトルクが一定となるように前記電力供給手段が供給する前記電力を制御するための一定トルク制御手段と、
前記一定トルク制御手段が前記電力を制御する期間のいずれかにおける、前記ロータ位置での前記推定加速度を、前記ロータ位置に対応付けて記憶するための加速度記憶手段と、
前記加速度記憶手段が記憶した前記推定加速度のいずれかと前記一定トルク制御手段による制御の間における前記モータトルクとに基づいて前記追加トルクを算出するための追加トルク算出手段とを含む、請求項４に記載の洗濯機。
【請求項６】
前記位置検出手段は、複数の前記ロータ位置を検出するための手段を含み、
前記作成手段は、
前記複数のロータ位置のうち少なくとも２つを前記位置検出手段が検出した時の間隔に基づいて、前記ロータの推定速度を推定するための回転速度推定手段と、
前記推定速度に基づいて前記電力情報を作成するための手段とを含み、
前記制御手段は、
前記推定速度を記憶するための速度記憶手段と、
前記速度記憶手段が記憶した前記ロータの１回転中の前記推定速度の平均値と前記回転速度推定手段が推定した前記推定速度との差である速度偏差が前記脱水工程の実施中に連続して第１の閾値を越えると、前記電力情報を修正するための修正手段とをさらに含む、請求項２に記載の洗濯機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記脱水工程の実施中に、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を前記速度偏差が越えた場合、前記電力供給手段が供給する前記電力を前記追加トルク制御手段に代わって制御するための代替制御手段をさらに含む、請求項６に記載の洗濯機。
【請求項８】
前記位置検出手段は、複数の前記ロータ位置を検出するための手段を含み、
前記追加トルク制御手段は、
前記複数のロータ位置のうち少なくとも２つを前記位置検出手段がそれぞれ検出した時の間隔に基づいて、前記ロータの推定速度を推定するための回転速度推定手段と、
前記推定速度に基づいて前記電力を制御するための手段とを含み、
前記目標平均トルク特定手段は、
前記ロータの回転速度の目標値を特定するための目標速度特定手段と、
前記推定速度と前記回転速度の目標値との差に対応するように前記目標平均トルクを算出するための目標平均トルク算出手段とを含む、請求項１に記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗濯機に関し、特に、収容物を収容した回転ドラムのダイレクト駆動について連続制御を実施する洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほぼ水平または後方に傾斜した軸を中心に水槽内において回転ドラムが回転するような構成のドラム式洗濯機は、ヨーロッパにおいて広く使用されている。一般に、ドラム式洗濯機による洗濯は、洗い工程と、すすぎ工程と、脱水工程とからなる。さらに、乾燥工程まで含まれることがある。洗い工程とすすぎ工程とにおいては、回転ドラムを低速で回転させる。脱水工程においては、回転ドラムを高速で回転させる。
【０００３】
特許文献１は、そのようなドラム式洗濯機の一例として、回転ドラムと、振動検出センサと、制御コンピュータとを備えたドラム式洗濯機を開示する。回転ドラムは、水平な回転軸を持ち洗濯から脱水を含む洗濯工程に兼用され、筐体に支持されている。振動検出センサは、筐体の適所に設けられ、回転ドラムから筐体に伝達される振動の大きさを検出する。制御コンピュータは、洗濯とすすぎとが終了した後に行うほぐし回転から脱水工程に移行する前段階に予備脱水を行うと共に、この予備脱水時に筐体の振動の大きさを検出して、このときの検出値が予め設定された基準値よりも小さいときは高速脱水に移行し、大きいときは再びほぐし回転に戻って工程を繰り返し、振動が小さくならないときは低速脱水を行うように洗濯機を制御する。
【０００４】
特許文献１に開示された発明によると、脱水時の振動や騒音を低減できる。
この種のドラム式洗濯機は、日本で広く使用されている縦型式洗濯機に比べ、収容される洗濯物の布痛みが少なく、洗いやすすぎに要する水量が少ないという利点を持つ。昨今、ドラム式洗濯機は、日本においても広く利用されてきている。
【０００５】
このような背景の中、ドラム式洗濯機に対する低騒音・低振動への期待は高まっている。これらの期待に応えるため、駆動源である回転伝達機構としてダイレクトドライブ方式が採用されるようになっている。
【０００６】
特許文献２は、そのようなダイレクトドライブ方式にかかる発明の一例として、外槽の内部に回転可能に設けられた回転槽と、この回転槽の内部に回転可能に設けられた撹拌体と、ブラシレスモータと、ロータ位置検知センサと、コンピュータと、インバータ装置とを備えて成る洗濯機を開示する。ブラシレスモータは、撹拌体または回転槽の少くとも一方をダイレクトドライブ方式で回転駆動する。ロータ位置検知センサは、ブラシレスモータのロータの回転位置を検知して位置センサ信号を出力する。コンピュータは、ロータ位置検知センサからの位置センサ信号に基づいてほぼ正弦波状の通電信号を形成する。インバータ装置は、コンピュータからの通電信号に基づいてブラシレスモータに通電する。
【０００７】
特許文献２に開示された発明によると、ブラシレスモータにより撹拌体および回転槽をダイレクトドライブ方式で回転駆動する構成としながら、運転振動および運転騒音を小さくすることができる。
【０００８】
特許文献２に開示された洗濯機に限らず、ダイレクトドライブ方式は、従来の回転伝達機構（ベルト伝達機構、クラッチ機構、および遊星ギアを内蔵したギア減速機構によって構成されている）と異なり、回転体とモータがダイレクトに接続される。それらがダイレクトに接続されるため、従来問題となっていたギア減速機構の動作時の大きな騒音を解消できる。その上、ダイレクトドライブ方式は、モータを回転ドラムの中央に配置できるので、回転伝達機構における重量のバランスがよい。重量のバランスがよいので、ダイレクトドライブ方式は、脱水時の振動が少ない。脱水時の振動が少ないことは、静音化に貢献している。
【０００９】
また、ダイレクトドライブ方式において、モータにはブラシレスＤＣ（direct current）モータが採用されている。さらに、ダイレクトドライブ方式においては、ホールセンサが出力したロータ位置信号（ホールセンサはロータの位置信号を検出してロータ位置信号を出力する）に基づいてブラシレスＤＣモータに三相交流電流が流れる（実際に電流を供給するのはインバータである）ように、ブラシレスＤＣモータに電圧が印加される。
【００１０】
このようにブラシレスＤＣモータが駆動されるので、ダイレクトドライブ方式においては、出力トルクが一定に制御される。ダイレクトドライブ方式が採用されたドラム式洗濯機は、洗い工程やすすぎ工程において５０ｒｐｍ程度の低速で回転ドラムを回転させることができる。このとき、回転ドラム内の収容物は回転ドラムの回転によって洗濯液上に持ち上げられ、重力により洗濯液に向けて落下する。この動きを繰り返すことにより洗濯が行われる。
【００１１】
一方、ドラム式洗濯機による脱水工程では、縦型式洗濯機とは異なり、ほぼ水平または後方傾斜した軸を中心に回転ドラムが回転するため、収容物の重量の分布が均一でない状態すなわちアンバランス状態による大振動を抑制しなくてはならない。アンバランス状態による大振動を抑制するために、その脱水工程では、洗濯物が回転ドラムに均一に貼り付けられた後、モータが高速回転しなければならない。
【００１２】
このような問題を解決するため、特許文献３は、モータと、回転検出部と、アンバランス検出部とを備えたモータ駆動装置を開示する。モータは、収容物を収容した回転容器を回転駆動する。回転検出部は、モータの回転数を検出する。アンバランス検出部は、所定期間中のモータ回転の変動度合いから収容物のアンバランスを検出し、所定期間初期のモータ回転と所定期間最後のモータ回転に基づいて変動度合いを補正する。
【００１３】
特許文献３に開示された発明によると、アンバランス検出期間中のモータの加減速を考慮して、アンバランス状態にあることを精度よく検出できる。
【００１４】
しかしながら、特許文献３に開示されたモータ駆動装置の場合、アンバランス状態ではないと判断されたとしても、完全にアンバランス状態ではないとは限らない。モータの回転軸にかかるトルクの分布が多少なりとも不均一になることがある。このような状態で通常の速度制御により回転ドラムの回転を開始させるとその振動は大きくなる。そのような振動は、洗濯機自体の故障の原因になったり、ユーザに不安を与えたり、大きな騒音を生じさせたりする。
【００１５】
このような問題を解決するためにアンバランスか否かの判断を厳しくすると、洗濯機がバランス調整に費やす時間は膨大となる。そのことは洗濯時間が長いというユーザの不満を引き起こす。
【００１６】
このような問題に関し、特許文献４は、複数相の電機子巻線と永久磁石回転子とを備えたブラシレスモータと、インバータ装置とを有するブラシレスモータ駆動制御装置を開示する。インバータ装置は、永久磁石回転子の位置を検出し、ブラシレスモータの１回転を複数区間に分割して複数の回転信号を得、回転信号をおのおの隣り合う回転信号同士で直線補間し、この直線補間された回転信号を更にＮ分割し、Ｎ分割された区間毎の回転速度に対応した印加電圧で電機子巻線を駆動制御する。
【００１７】
特許文献４に開示された発明によると、１回転における速度の変動をよく検出でき、負荷の脈動を十分に抑制し、かつモータ効率の低下を防ぐことができる。
【００１８】
また、特許文献５は、モータと、収容物状態検出部と、制御部とを備えたモータ駆動装置を開示する。モータは、収容物を収容した回転容器を回転駆動する。収容物状態検出部は、回転容器の回転に伴って変化する収容物の状態を検出する。制御部は、収容物の状態変化により変動するモータへの負荷トルクに応じてモータを駆動制御する。
【００１９】
特許文献５に開示された発明によると、回転ドラムの回転に伴う洗濯物の状態変化によって生じる負荷トルクの変動に応じてモータを駆動制御することにより、洗濯機の振動を抑制できる。
【特許文献１】特開平１−２１８４９５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５２７８号公報
【特許文献３】特開２００６−３２５８３９号公報
【特許文献４】特開２００２−９５２８１号公報
【特許文献５】特開２００６−２４７２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
特許文献４に開示された発明は、負荷トルクの変動による回転速度が大きく脈動する際の速度制御手法の細密化を計った発明である。この発明において、速度指令とモータの回転速度との偏差に基づき、フィードバック制御が実施される。
【００２１】
しかし、特許文献４に開示された発明では、脈動は小さくなるものの、回転毎に外乱としてトルク変動が与えられる場合には十分に効果を発揮しえないという問題点がある。偏差が生じた際にその偏差を抑えるよう制御因子を操作するため、後手、後手の手法となってしまうからである。
【００２２】
特許文献５に開示された発明は、洗い運転時の急激に変化するトルクに対する追従方法が述べられている。
【００２３】
特許文献５に開示された発明では、負荷変動が大きなものを大方除去する手法には適しているものの脱水運転時のように負荷変動があまり大きくなく速度調整などの必要がある場合には完全とはいえないという問題点がある。
【００２４】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転ドラム内の負荷状態を考慮し、かつ負荷トルクの変動に応じてモータを駆動することにより、回転ドラムの急な加速や減速による振動を抑制でき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】
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、洗濯機は、水槽と、水槽に接続された排水弁と、水槽内で回転可能に支持されたドラムと、ドラムに接続され、ステータおよびロータを有するモータと、位置検出手段と、電力供給手段と、制御手段とを含む。モータは、回転させるようにドラムを駆動する。位置検出手段は、ロータ位置のいずれかを検出する。ロータ位置は、ロータの１回転中の位置である。電力供給手段は、モータに電力を供給する。制御手段は、電力供給手段を制御する。制御手段は、位置推定手段と、目標平均トルク特定手段と、追加トルク制御手段とを含む。位置推定手段は、位置検出手段がロータ位置を検出した時に基づいて、ロータの１回転中の推定位置を推定する。目標平均トルク特定手段は、目標平均トルクを特定する。目標平均トルクは、モータがドラムに与えるモータトルクの平均を示すトルクである。追加トルク制御手段は、脱水工程の実施中に、推定位置に応じた追加トルクと目標平均トルクとの和に等しいモータトルクをモータがドラムに与えるように、電力供給手段が供給する電力を制御する。脱水工程は、排水弁を開いた状態でドラムを回転させる工程である。
【００２６】
また、上述の追加トルク制御手段は、追加トルク記憶手段と、作成手段とを含むことが望ましい。追加トルク記憶手段は、追加トルクをロータ位置に対応付けて予め記憶する。作成手段は、電力情報を作成する。電力情報は、電力供給手段が供給する電力を示す情報であって、供給トルクに基づいて作成される情報である。供給トルクは、追加トルク記憶手段が記憶した追加トルクのうち推定位置に対応するトルクと目標平均トルクとの和である。併せて、追加トルク制御手段は、電力制御手段をさらに含むことが望ましい。電力制御手段は、電力情報に基づいて、電力供給手段が供給する電力を制御する。
【００２７】
もしくは、上述のステータは、複数相の電機子巻線を含むことが望ましい。併せて、ロータは、永久磁石を有する永久磁石回転子であることが望ましい。併せて、電力供給手段は、インバータ回路を含むことが望ましい。インバータ回路は、電機子巻線に電力を供給する。併せて、作成手段は、ｄ軸電流の値を特定するための手段と、ｑ軸電流の値を特定するための手段と、情報出力手段とを含むことが望ましい。ｄ軸電流は、電機子巻線に流れる電流のうち永久磁石回転子の磁束方向に流れる電流である。ｑ軸電流は、電機子巻線に流れる電流のうち永久磁石回転子の磁束とは直交する方向に流れる電流である。情報出力手段は、ｄ軸電流の値とｑ軸電流の値とを電力制御手段に電力情報として出力する。併せて、電力制御手段は、ドライブ回路を含むことが望ましい。ドライブ回路は、情報出力手段が出力した値に基づいてインバータ回路が供給する電力を制御する。
【００２８】
もしくは、上述の位置検出手段は、複数のロータ位置を検出するための手段を含むことが望ましい。併せて、作成手段は、回転速度推定手段と、推定速度に基づいて電力情報を作成するための手段とを含むことが望ましい。回転速度推定手段は、複数のロータ位置のうち少なくとも２つを位置検出手段がそれぞれ検出した時の間隔に基づいて、ロータの推定速度を推定する。併せて、制御手段は、加速度推定手段と、追加トルク特定手段とをさらに含むことが望ましい。加速度推定手段は、推定速度に基づいて、ロータの推定加速度を推定する。追加トルク特定手段は、ロータの推定加速度に基づいて追加トルクを特定する。併せて、追加トルク記憶手段は、追加トルクの特定に用いた推定加速度に対応するロータ位置に対応付けて、追加トルク特定手段が特定した追加トルクを記憶するための手段を含むことが望ましい。
【００２９】
もしくは、上述の追加トルク特定手段は、一定トルク制御手段と、加速度記憶手段と、追加トルク算出手段とを含むことが望ましい。一定トルク制御手段は、脱水工程の開始時に、モータトルクが一定となるように電力供給手段が供給する電力を制御する。加速度記憶手段は、一定トルク制御手段が電力を制御する期間のいずれかにおける、ロータ位置での推定加速度を、ロータ位置に対応付けて記憶する。追加トルク算出手段は、加速度記憶手段が記憶した推定加速度のいずれかと一定トルク制御手段による制御の間におけるモータトルクとに基づいて追加トルクを算出する。
【００３０】
もしくは、上述の位置検出手段は、複数のロータ位置を検出するための手段を含むことが望ましい。併せて、作成手段は、回転速度推定手段と、推定速度に基づいて電力情報を作成するための手段とを含むことが望ましい。回転速度推定手段は、複数のロータ位置のうち少なくとも２つを位置検出手段が検出した時の間隔に基づいて、ロータの推定速度を推定する。併せて、制御手段は、速度記憶手段と、修正手段とをさらに含むことが望ましい。速度記憶手段は、推定速度を記憶する。修正手段は、速度偏差が脱水工程の実施中に連続して第１の閾値を越えると、電力情報を修正する。速度偏差は、速度記憶手段が記憶したロータの１回転中の推定速度の平均値と回転速度推定手段が推定した推定速度との差である。
【００３１】
もしくは、上述の制御手段は、代替制御手段をさらに含むことが望ましい。代替制御手段は、脱水工程の実施中に、第１の閾値よりも大きい第２の閾値を速度偏差が越えた場合、電力供給手段が供給する電力を追加トルク制御手段に代わって制御する。
【００３２】
また、上述の位置検出手段は、複数のロータ位置を検出するための手段を含むことが望ましい。併せて、追加トルク制御手段は、回転速度推定手段と、推定速度に基づいて電力を制御するための手段とを含むことが望ましい。回転速度推定手段は、複数のロータ位置のうち少なくとも２つを位置検出手段がそれぞれ検出した時の間隔に基づいて、ロータの推定速度を推定する。併せて、目標平均トルク特定手段は、目標速度特定手段と、目標平均トルク算出手段とを含むことが望ましい。目標速度特定手段は、ロータの回転速度の目標値を特定する。目標平均トルク算出手段は、推定速度と回転速度の目標値との差に対応するように目標平均トルクを算出する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る洗濯機は、回転ドラム内の負荷状態を考慮し、かつ負荷トルクの変動に応じてモータを駆動することにより、回転ドラムの急な加速や減速による振動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３５】
図１は、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の外観斜視図を示す図である。ドラム式洗濯機の外壁を形成する本体外装部５０は前面に開閉扉５４を有する。本体外装部５０の上部の前面には操作キーや表示部を備えた操作パネル５２が設けられている。
【００３６】
図２および図３は、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の側面断面図を示す図である。これらの図は、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の互いに異なる断面を示す。
【００３７】
本体外装部５０内には、前面に開口部５６２を有し、底を有し、かつ筒状の部分を有する水槽５６が設けられている。図３に示すように、本体外装部５０内に設けられた第１懸架装置６２および第２懸架装置６４（第１懸架装置６２および第２懸架装置６４は弾性変形することにより水槽５６の振動が本体外装部５０などに伝わることを防止する）によって水槽５６は支持されている。また、水槽５６の揺動は、ダンパ６６により減衰する。
【００３８】
水槽５６内には回転ドラム５８が設けられている。回転ドラム５８は軸部５９０に固定されている。ベアリング６０（ベアリング６０は、モータケース６８２を介して水槽５６と一体化される。）に軸部５９０が支持されるので、回転ドラム５８は自由に回転できる。
【００３９】
軸部５９０にはロータ６８４が固着され、モータケース６８２内にはステータ６８６が固定されている。モータケース６８２と、ロータ６８４と、ステータ６８６とにより、回転ドラム５８を駆動する駆動モータ６８が構成されている。本実施の形態では、モータケース６８２と、ロータ６８４と、ステータ６８６とは、３相２０極ブラシレスＤＣモータを構成している。なお、本実施の形態の場合、ロータ６８４は、永久磁石を有する永久磁石回転子であり、ステータ６８６は、複数の相にそれぞれ対応する巻線を含む。
【００４０】
また、駆動モータ６８の回転は後述するマイクロコンピュータ７２４（以下、マイコンと略記）からなる制御装置７２によって制御されている。
【００４１】
図２および図３と上述した記載とから明らかなように、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の駆動方式はダイレクトドライブ方式（回転ドラム５８と駆動モータ６８とが直接固定されている方式）である。これにより、回転ドラム５８の変動を正確に、また時間遅れもほとんどなく、駆動モータ６８に伝達することができる。
【００４２】
回転ドラム５８の周壁全体には、小孔５８２が設けられている。洗濯時に、小孔５８２を通じて、水槽５６と回転ドラム５８との間を洗濯水が出たり入ったりできる。回転ドラム５８の内壁面には、バッフル５８４が突出して設けられている。回転ドラム５８の回転によりバッフル５８４が洗濯物を引っかけて持ち上げ、洗濯物が自重により洗濯液中に落下することにより洗浄が行われる。
【００４３】
回転ドラム５８の前面の開口部５８６の外周縁には、液体バランサ５８８が設けられている。液体バランサ５８８には塩水などの液体が封入されている。回転ドラム５８の回転時にその流体が移動することで、回転ドラム５８の重心移動（回転ドラム５８の重心移動は、洗濯物および洗濯液の片寄りにより生じる）はうち消される。なお、液体バランサ５８８は回転ドラム５８の内周縁に設けてもよい。
【００４４】
回転ドラム５８の回転軸の中心は、駆動モータ６８側が下がり開口部５８６側が上がるように、水平軸に対して傾斜している。これにより、使用者がドラム式洗濯機の前に立って洗濯物を出し入れする際に、回転ドラム５８の奥まで見通しがよくなり、洗濯物の出し入れが容易になる。
【００４５】
洗濯物投入口５０２の周縁と水槽５６の開口部５６２の周縁との間には、ゴムや樹脂などの弾性体からなるパッキン７０が通路を形成するように取り付けられている。開閉扉５４を閉じるとパッキン７０の内周縁７０２が開閉扉５４の凸部に密着する。これにより、洗濯中の防水が可能になる。
【００４６】
本実施の形態の場合、パッキン７０は蛇腹などのような伸縮可能な構造である。これにより、水槽５６の揺動に応じてパッキン７０は撓んで追従するようになっている。
【００４７】
本体外装部５０内の上部には、水道管に接続された給水パイプ７４が配設されている。給水パイプ７４の途中に設けた給水弁７６を開放すると、洗剤ケース７８を介してパッキン７０に取り付けられた給水ノズル８０から水槽５６内に水道水が給水されるようになっている。
【００４８】
水槽５６の底面より導出された排水ダクト８２は、接続ケース８４および排水ポンプ８６に接続されている。排水ダクト８２は、第１ダクト８２２と第２ダクト８２４とを含む。第１ダクト８２２は、水槽５６の底面と接続ケース８４との間に接続されている。第２ダクト８２４は、接続ケース８４と排水ポンプ８６との間に接続されている。排水ダクト８２は、排水ポンプ８６の部品である（これにより、水槽５６に接続されていることになる）排水弁が開いている間に、接続ケース８４および排水ポンプ８６を介して水槽５６からの洗濯液を本体外装部５０の外部に排水する。
【００４９】
接続ケース８４は、糸屑フィルタ８５とを内蔵している。糸屑フィルタ８５は、洗濯液中の糸屑などを集積する。糸屑フィルタ８５は、例えば、樹脂を格子状に形成したり、あるいは目の細かい繊維を袋状に形成したりすることで構成される。糸屑フィルタ８５は、接続ケース８４に自由に着脱できる。糸屑フィルタ８５は、本体外装部５０の前面の下部から取り外すことができる。
【００５０】
接続ケース８４の上部には、エアートラップ８８および導圧パイプ９０を介して水位センサ９２が設けられている。水位センサ９２の内部では、エアートラップ８８内の圧力変化に応じて、磁性体がコイル内を移動する（磁性体およびコイルは図示せず）。その結果生じるコイルのインダクタンス変化を示す情報を、水位センサ９２は発振周波数の変化として出力する。この変化が水槽５６内の水位の変化を示す。
【００５１】
なお、水槽５６に流出入する循環経路を接続ケース８４に設け、その循環経路の途中に送風ファンとヒータとからなる乾燥ユニットを設ける構成としてもよい。
【００５２】
そして、制御装置７２が操作パネル５２の裏面に設けられている。制御装置７２は、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の動作を制御する。制御装置７２は、駆動モータ６８を制御するとともに、給水弁７６や排水ポンプ８６を制御する装置でもある。
【００５３】
図４は、本実施の形態に係るドラム式洗濯機に搭載された回路や装置の構成を示す図である。図４を参照して、本実施の形態に係るドラム式洗濯機は、前述した駆動モータ６８と、前述した制御装置７２と、リアクトル１０２と、整流回路１０４と、平滑部１０６と、抵抗１０８と、抵抗１１０と、インバータ回路１２０とを含む。
【００５４】
また、制御装置７２は、ドライブ回路７２２と、マイコン７２４と、電流検出部７２６と、電圧検出部７２８とを含む。
【００５５】
図４を参照して、本実施の形態に係るドラム式洗濯機に搭載された回路や装置の動作を説明する。上述したものに限らず、図４に示す回路や装置はいずれも本実施の形態に係るドラム式洗濯機に含まれる。
【００５６】
商用電源２０００から出力される交流電圧はリアクトル１０２を介して整流回路１０４に供給される。
【００５７】
その交流電力は、整流回路１０４によって脈流状の直流電力に変換される。整流回路１０４には、ダイオードブリッジが使用されている。
【００５８】
整流回路１０４によって直流化された電力は、平滑用コンデンサ１０６２と平滑用コンデンサ１０６４とにより（本実施の形態の場合、平滑用コンデンサ１０６２と平滑用コンデンサ１０６４とは平滑部１０６を構成する。）平滑化される。
【００５９】
平滑用コンデンサ１０６２の正極性側の端子は、整流回路１０４の正極出力端子に接続されている。平滑用コンデンサ１０６２の負極性側の端子と平滑用コンデンサ１０６４の正極性側の端子とは、整流回路１０４の端子に接続されることなく、互いに接続されている。平滑用コンデンサ１０６４の負極性側の端子は、整流回路１０４の負極出力端子に接続されている。そして、平滑用コンデンサ１０６２と平滑用コンデンサ１０６４とで平滑化された直流電力がインバータ回路１２０に供給される。
【００６０】
インバータ回路１２０は直流電圧を三相交流電圧に変換する。
インバータ回路１２０は、ＮＰＮ型トランジスタ７５２、ＮＰＮ型トランジスタ７５４、ＮＰＮ型トランジスタ７５６、ＮＰＮ型トランジスタ７６２、ＮＰＮ型トランジスタ７６４、およびＮＰＮ型トランジスタ７６６を三相全波ブリッジ構成したものである。これらのトランジスタはスイッチング素子として動作する。
【００６１】
本実施の形態の場合、平滑用コンデンサ１０６２の＋側に接続された、ＮＰＮ型トランジスタ７５２、ＮＰＮ型トランジスタ７５４、およびＮＰＮ型トランジスタ７５６からなるグループを上アームと称する。平滑用コンデンサ１０６４の−側に接続された、ＮＰＮ型トランジスタ７６２、ＮＰＮ型トランジスタ７６４、およびＮＰＮ型トランジスタ７６６からなるグループを下アームと称する。
【００６２】
そして、ＮＰＮ型トランジスタ７５２、ＮＰＮ型トランジスタ７５４、ＮＰＮ型トランジスタ７５６、ＮＰＮ型トランジスタ７６２、ＮＰＮ型トランジスタ７６４、およびＮＰＮ型トランジスタ７６６には、ダイオード７７０、ダイオード７７２、ダイオード７７４、ダイオード７８０、ダイオード７８２、およびダイオード７８４がそれぞれ並列に接続されている。上アームを構成するトランジスタ（ＮＰＮ型トランジスタ７５２、ＮＰＮ型トランジスタ７５４、およびＮＰＮ型トランジスタ７５６）の各接点と、下アームを構成するトランジスタ（ＮＰＮ型トランジスタ７６２、ＮＰＮ型トランジスタ７６４、およびＮＰＮ型トランジスタ７６６）の各接点とが、駆動モータ６８の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に接続されている。
【００６３】
電流検出部７２６は、平滑用コンデンサ１０６２の＋側からインバータ回路１２０に流れる電流を検知し、検出結果をマイコン７２４に出力する。
【００６４】
電圧検出部７２８は、平滑部１０６で平滑化された電圧を検出する。電圧の検出のため、電圧検出部７２８は、平滑部１０６で平滑化された電圧を直列接続された抵抗１０８と抵抗１１０とで分圧した後、分圧された電圧を検出する。
【００６５】
駆動モータ６８には、ホールセンサ１１２と、ホールセンサ１１４と、ホールセンサ１１６とが取付けられている。これらのホールセンサは、ロータ６８４の１回転中の所定の位置（基準となる方向に対して所定の角度をなす方向にロータ６８４の表面上のある１点があること）を検出するロータ位置検出センサとして動作する。ホールセンサ１１２、ホールセンサ１１４、およびホールセンサ１１６が出力したロータ位置信号（ロータ位置信号Ｈｕ、ロータ位置信号Ｈｖ、およびロータ位置信号Ｈｗ）はマイコン７２４に入力される。
【００６６】
さらに、ＮＰＮ型トランジスタ７５２、ＮＰＮ型トランジスタ７５４、ＮＰＮ型トランジスタ７５６、ＮＰＮ型トランジスタ７６２、ＮＰＮ型トランジスタ７６４、およびＮＰＮ型トランジスタ７６６のベースはドライブ回路７２２に接続されている。
【００６７】
マイコン７２４は、ロータ位置信号Ｈｕ、ロータ位置信号Ｈｖ、およびロータ位置信号Ｈｗと駆動モータ６８に供給される電流の推移（本実施の形態の場合、この電流は正弦波状に変動する）とが同期を取るように、ドライブ回路７２２に対して駆動信号を出力する。
【００６８】
ドライブ回路７２２は、この駆動信号に合わせて、ＮＰＮ型トランジスタ７５２、ＮＰＮ型トランジスタ７５４、ＮＰＮ型トランジスタ７５６、ＮＰＮ型トランジスタ７６２、ＮＰＮ型トランジスタ７６４、およびＮＰＮ型トランジスタ７６６をスイッチ動作させる。このスイッチ動作があることにより、駆動モータ６８は回転する。
【００６９】
図５は駆動モータ６８を一定の回転数で定常的に駆動するときの信号の波形図である。図５を参照して、駆動モータ６８を一定の回転数で定常的に駆動するための制御について説明する。
【００７０】
図５の（ｄ）は、駆動モータ６８のＵ相に接続された上アームのＮＰＮ型トランジスタ７５２に対する、駆動信号の例を示す。図５の（ｄ’）は、駆動モータ６８のＵ相に接続された下アームのＮＰＮ型トランジスタ７６２に対する、駆動信号の例を示す。
【００７１】
マイコン７２４が（ｄ）および（ｄ‘）に示すパターンで駆動信号を出力すると、Ｕ相の電圧は（ｅ）のように、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）された波形となり、Ｕ相の巻線電流は（ｆ）のような正弦波状となる。
【００７２】
この場合における、Ｕ相とＶ相とＷ相との誘起電圧の推移を（ｂ）に示す。曲線１６０は、Ｕ相の誘起電圧を示す。曲線１６２は、Ｖ相の誘起電圧を示す。曲線１６４は、Ｗ相の誘起電圧を示す。
【００７３】
Ｕ相を基準とした場合、Ｖ相の巻線電流の位相が電気角で２４０度（４π／３ラジアン）遅れ、Ｗ相の巻線電流の位相が電気角で１２０度（２π／３ラジアン）遅れている。マイコン７２４は、このような遅れが生じるようにドライブ回路７２２を制御している。このような位相の遅れにより、駆動モータ６８は正転する。
【００７４】
（ｄ）および（ｄ’）に示す駆動信号をドライブ回路７２２に出力するために、マイコン７２４は、（ｄ）および（ｄ’）に示すようなＰＷＭされた出力波形を次の手順を経て発生させている。その手順の第１番目の処理は、（ｃ）に示す数〜数十kHzの周期の三角波状の搬送波１５０（キャリア）を内部で発生させる処理である。第２番目の処理は、正弦波形の指令電圧信号波１５２と三角波状の搬送波１５０とを比較する処理である。
【００７５】
（ｅ）のＰＷＭされた出力電圧と指令電圧信号波１５２とは等価である。指令電圧の周波数や大きさを操作することにより、駆動モータ６８の回転数やトルクを制御することは可能なこととなっている。また、上述した通り、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相はそれぞれ電気角で１２０度（２π／３ラジアン）ずつ位相のずれた波形となる。
【００７６】
図５を参照して、ロータ位置の検出間隔について説明する。ハイレベルとローレベルとの間のロータ位置信号Ｈｕの変化は、電気角１８０度（πラジアン）毎である。ロータ位置信号Ｈｖの変化やロータ位置信号Ｈｗの変化も同様である。一方、ロータ位置信号Ｈｕとロータ位置信号Ｈｖとの位相差は電気角２４０度（４π／３ラジアン）で、ロータ位置信号Ｈｕとロータ位置信号Ｈｗとの位相差は電気角１２０度（２π／３ラジアン）なので、いずれかの位置信号のレベルの変化は電気角６０度（π／３ラジアン）毎に発生する。本実施の形態においては、この位置信号のレベルが変化する間隔をロータ位置の検出間隔とする。これより、ロータ位置検出センサから出力される位置信号は、電気角が３６０度（２πラジアン）変化する間に６回生成される。モータ１回転する間に生成される位置信号の数は、駆動モータ６８の極数が２０極なので、６０個である。
【００７７】
位置信号の発生間隔はロータ６８４の回転速度に対応している。回転速度が速ければロータ位置の検出間隔は短くなり、回転速度が遅ければロータ位置の検出間隔は長くなる。
【００７８】
そして、ロータ位置の検出間隔に対応する回転速度は、回転加速度の時間積分によって算出される。この回転加速度は、後述する（３）式からも明らかなように、駆動モータ６８に出力させるモータトルク１７０と駆動モータ６８にかかる負荷トルク１７２との差が増減するにつれて変化する。したがって、ロータ位置の検出間隔から負荷トルク１７２を推定することができる。負荷トルク１７２は洗濯物の状態に応じて変化するので、ロータ位置の検出間隔に基づいて洗濯物の状態を検出することが可能となる。
【００７９】
図６は、本実施の形態に係る制御装置７２の機能ブロック図である。図６を参照して、本実施の形態に係る制御装置７２は、角度推定部８０２と、目標平均トルク特定部８０４と、追加トルク制御部８０６と、加速度推定部８０８と、追加トルク特定部８１０と、速度記憶部８１２と、修正部８１４と、代替制御部８１６とを含む。
【００８０】
角度推定部８０２は、駆動モータ６８のロータ６８４の角度を推定する。
目標平均トルク特定部８０４は、目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を特定する。本実施の形態において、目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*とは、回転ドラム５８を駆動する駆動モータ６８が回転ドラム５８に与えるモータトルクの平均値を意味する。
【００８１】
追加トルク制御部８０６は、脱水工程の実施中に、次に述べるモータトルクを駆動モータ６８が回転ドラム５８に与えるように、インバータ回路１２０が駆動モータ６８に供給する電力を制御する。そのモータトルクは、ロータ６８４の１回転中の推定位置に応じた追加トルク（目標平均トルクの他に回転ドラム５８に与えるトルク）と目標平均トルクとの和に等しいトルクである。なお、本実施の形態において、脱水工程は、排水ポンプ８６の排水弁を開いた状態で回転ドラム５８を回転させる工程である。
【００８２】
加速度推定部８０８は、ロータ６８４の回転の推定速度に基づいて、ロータ６８４の推定加速度を推定する。
【００８３】
追加トルク特定部８１０は、ロータ６８４の推定加速度に基づいて追加トルクを特定する。
【００８４】
速度記憶部８１２は、ロータ６８４の回転の推定速度を記憶する。
修正部８１４は、次に述べる場合に、電力情報を修正する。その場合とは、速度偏差が脱水工程の実施中に連続してある値（本実施の形態の場合、この値を「第１の閾値」と称する）を越えた場合である。
【００８５】
なお、本実施の形態の場合、「速度偏差」とは、速度記憶部８１２が記憶したロータ６８４の１回転中の推定速度の平均値と後述する速度推定部８４０が推定したロータ６８４の推定速度との差である。
【００８６】
また、本実施の形態の場合、「電力情報」とは、インバータ回路１２０が供給する電力を示す情報であって、供給トルクに基づいて作成される情報である。供給トルクは、後述する追加トルク記憶部８３０が記憶した追加トルクのうちロータ６８４の推定位置に対応するトルクと目標平均トルクとの和である。
【００８７】
代替制御部８１６は、脱水工程の実施中に、上述した第１の閾値よりも大きな所定の値（本実施の形態の場合、この値を「第２の閾値」と称する）を速度偏差が越えた場合、インバータ回路１２０が供給する電力を追加トルク制御部８０６に代わって制御する。なお、代替制御部８１６が実施する制御（代替制御）の内容は、追加トルク制御部８０６によって実施される制御と異なることを除けば、特に限定されるものではない。
【００８８】
目標平均トルク特定部８０４は、速度特定部８８０と、目標平均トルク算出部８８２とを含む。
【００８９】
速度特定部８８０は、ロータ６８４の回転速度の目標値ω*を特定する。
目標平均トルク算出部８８２は、ロータ６８４の推定速度と回転速度の目標値ω*との速度差Δωに対応するように目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を算出する。
【００９０】
目標平均トルク算出部８８２は、偏差算出部８９０と、ＰＩ制御部８９２とを含む。
偏差算出部８９０は、速度推定部８４０が出力した推定速度ωの平均値（本実施の形態の場合、この平均値は、ロータ６８４の１回転における平均値である。）と回転速度の目標値ω*との速度差Δωを求める。
【００９１】
ＰＩ制御部８９２は、速度差Δωに比例するように目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を算出する。目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を算出することにより、ＰＩ制御部８９２はＰＩ制御を実施することとなる。
【００９２】
追加トルク制御部８０６は、追加トルク記憶部８３０と、作成部８３２と、ベクトル演算部８３４とを含む。
【００９３】
追加トルク記憶部８３０は、追加トルクΔＴ*をロータ位置に対応付けて予め記憶する。
【００９４】
作成部８３２は、電力情報を作成する。
ベクトル演算部８３４は、インバータ回路１２０への駆動信号Ｖ*を生成するためのベクトル演算処理と、駆動信号Ｖ*を実際に生成する処理とを実施する。
【００９５】
作成部８３２は、速度推定部８４０と、電流特定部８４２とを含む。
速度推定部８４０は、ロータ６８４の回転速度を推定する。速度推定部８４０によって推定された推定速度ωは、ホールセンサ１１２と、ホールセンサ１１４と、ホールセンサ１１６とのうち少なくとも２つがそれぞれロータ位置のいずれかを検出した時の間隔（たとえば、ホールセンサ１１２がロータ位置を検出した時刻とホールセンサ１１４がロータ位置を検出した時刻との差。時刻の差ではなく、ある基準となる時点からの経過時間であっても良い。その場合、経過時間の単位は「秒」に限らない。たとえば、その単位はメーカによって設定された単位であってもよい。）に基づいて推定される。本実施の形態の場合、ホールセンサ１１２とホールセンサ１１４とホールセンサ１１６とによってロータ位置が検出されるため、電気角が６０度（π／３ラジアン）変化する度にロータ６８４の回転速度を算出できる。その間、ロータ６８４の回転速度を算出することも正確なロータ位置を検出することも不可能である。そのため、角度推定部８０２と速度推定部８４０とは、その間のロータ６８４の回転速度とロータ位置とを補間処理によって推定する。これにより、駆動モータ６８は、ロータ位置に応じたモータトルク１７０を出力するように精度良く制御されることとなる。
【００９６】
電流特定部８４２は、目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*と、推定速度ωと、追加トルクΔＴ*とに基づいて、指令電流Ｉａ*を算出する。本実施の形態において、指令電流Ｉａ*は、ｄ軸電流の値とｑ軸電流の値とによって表わされる、電力情報の一種である。ｄ軸電流とは、ステータ６８６が有する巻線に流れる電流のうちロータ６８４が有する永久磁石の磁束方向に流れる電流のことである。ｑ軸電流とは、ステータ６８６が有する巻線に流れる電流のうちロータ６８４が有する永久磁石の磁束とは直交する方向に流れる電流のことである。
【００９７】
電流特定部８４２は、電流記憶部８５０と、電流選択部８５２と、電流算出部８５４と、情報出力部８５６とを含む。
【００９８】
電流記憶部８５０は、ロータ６８４の回転速度に対応付けて、ｄ軸電流の値を予め記憶する。
【００９９】
電流選択部８５２は、電流記憶部８５０が記憶したｄ軸電流の値のうちロータ６８４の推定速度に対応する値を選択する。
【０１００】
電流算出部８５４は、供給トルクと電流選択部８５２が選択した値とに基づいて、ｑ軸電流を算出する。
【０１０１】
情報出力部８５６は、電流選択部８５２が選択したｄ軸電流の値と電流算出部８５４が算出したｑ軸電流の値とを、指令電流Ｉａ*としてベクトル演算部８３４に出力する。
【０１０２】
追加トルク特定部８１０は、一定トルク制御部８６０と、負荷トルク記憶部８６２と、加速度記憶部８６４と、平均値選択部８６６と、追加トルク算出部８６８とを含む。
【０１０３】
一定トルク制御部８６０は、脱水工程の開始時に、モータトルクが一定となるようにインバータ回路１２０が供給する電力を制御する。
【０１０４】
負荷トルク記憶部８６２は、負荷トルクの平均値を時の間隔に対応付けて予め記憶する。本実施の形態において、「負荷トルク」とは、回転ドラム５８および回転ドラム５８の収容物（本実施の形態の場合は洗濯物）がロータ６８４に与えるトルクを意味する。
【０１０５】
加速度記憶部８６４は、一定トルク制御部８６０が電力を制御する期間のいずれかにおける、あるロータ位置でのロータ６８４の推定加速度を、そのロータ位置に対応付けて記憶する。
【０１０６】
平均値選択部８６６は、負荷トルク記憶部８６２が記憶した負荷トルクの平均値のうち、ロータ位置の検出の時間間隔に対応する平均値を選択する。
【０１０７】
追加トルク算出部８６８は、追加トルクの値ΔＴ（θ）を算出する。追加トルクの値ΔＴ（θ）は、加速度記憶部８６４が記憶した推定加速度のいずれかとモータトルクＴＣとに基づいて算出される。モータトルクＴＣは、一定トルク制御部８６０による制御の間におけるモータトルクを意味する。
【０１０８】
なお、本実施の形態の場合、制御装置７２のうち、ベクトル演算部８３４は、ドライブ回路７２２とマイコン７２４と電流検出部７２６と電圧検出部７２８とが協調して動作することにより実現される。マイコン７２４と電流検出部７２６と電圧検出部７２８とは、ベクトル演算処理を担当する。ドライブ回路７２２は、駆動信号Ｖ*を実際に生成する処理を担当する。
【０１０９】
また、本実施の形態の場合、制御装置７２のうち、ベクトル演算部８３４以外の各部は、マイコン７２４により実現される。
【０１１０】
図７および図８を参照して、本実施の形態に係るドラム式洗濯機で実行されるプログラムは、脱水に関し、以下のような制御を実行する。
【０１１１】
ステップＳ２００にて、制御装置７２は、脱水の開始前にバランス調整をする。ここで言う「バランス調整」とは、回転ドラム５８内になるべく均一に洗濯物を張り付るため、駆動モータ６８を回転させることを意味する。バランス調整が終了すると、制御装置７２は、回転を開始するように駆動モータ６８を制御する。制御装置７２は、駆動モータ６８の回転数が指令回転数ω（０）に達するよう駆動モータ６８を制御する。これにより、回転ドラム５８の回転数もまた指令回転数ω（０）に達する。
【０１１２】
ステップＳ２０２にて、一定トルク制御部８６０として動作するマイコン７２４は、所定期間、ベクトル演算部８３４に指令電流Ｉｂ*を出力する。本実施の形態において、指令電流Ｉｂ*は、ｄ軸電流の値とｑ軸電流の値とによって表わされる、電力情報の一種である。ただし、指令電流Ｉａ*が出力された場合、駆動モータ６８が与えるモータトルクは一定とは限らないのに対し、指令電流Ｉｂ*が出力された場合、駆動モータ６８が与えるモータトルクは一定となる。指令電流Ｉｂ*が入力されると、ベクトル演算部８３４として動作するマイコン７２４は、ベクトル演算処理を実施する。その後、ベクトル演算部８３４として動作するドライブ回路７２２は、駆動信号Ｖ*を生成する。駆動信号Ｖ*は、インバータ回路１２０に出力される。インバータ回路１２０は、駆動信号Ｖ*の内容に応じて駆動モータ６８に電力を供給する。これにより、駆動モータ６８は、所定期間、一定のモータトルクを回転ドラム５８に与える。
【０１１３】
ステップＳ２０４にて、角度推定部８０２として動作するマイコン７２４は、ロータ位置検出センサ（ホールセンサ１１２、ホールセンサ１１４、およびホールセンサ１１６）のいずれかがロータ６８４の回転軸上の所定の位置を検出したか否かを判断する。所定の位置を検出したと判断した場合には（ステップＳ２０４にてＹＥＳ）、処理はステップＳ２０６へと移される。もしそうでないと（ステップＳ２０４にてＮＯ）、処理はステップＳ２０２へと移される。
【０１１４】
ステップＳ２０６にて、速度推定部８４０として動作するマイコン７２４は、ロータ位置検出センサによるロータ位置の検出間隔に基づき、あるロータ位置でのロータ６８４の回転速度を算出する。これにより、ロータ６８４の回転速度が推定されたこととなる。ロータ６８４の回転速度が推定されると、速度推定部８４０は、その推定速度ωのデータをその推定速度に対応するロータ位置の情報と共に加速度推定部８０８に出力する（加速度推定部８０８はマイコン７２４によって実現されるため、本実施の形態の場合、推定速度ωのデータを出力する動作は、マイコン７２４の内部において、あるレジスタに推定速度ωのデータを記憶させる動作として実現される）。加速度推定部８０８は、推定速度ωに基づいて、あるロータ位置におけるロータ６８４の加速度を算出する。これにより、ロータ６８４の推定加速度ｄω／ｄｔが推定されたことになる。加速度推定部８０８は、その推定加速度ｄω／ｄｔとその推定加速度に対応するロータ位置の情報とを加速度記憶部８６４（追加トルク記憶部８３０として動作するのは、マイコン７２４が内蔵する図示しないメモリである）に出力する。加速度記憶部８６４は、その推定加速度ｄω／ｄｔをその推定加速度に対応するロータ位置に対応付けて記憶する。
【０１１５】
一方、平均値選択部８６６は、負荷トルク記憶部８６２が記憶した負荷トルクの平均値のうち、ロータ位置検出センサによるロータ位置の検出間隔に対応する平均値を選択する。これにより、洗濯物によって駆動モータ６８が受けるトルクの平均値Ｔ＿ＬＡＶＥが推定される。
【０１１６】
負荷トルクの平均値が選択されると、追加トルク算出部８６８は、次の式（１）により、追加トルクの値ΔＴ（θ）を算出する。なお、本実施の形態の場合、追加トルクの値ΔＴ（θ）を算出するにあたり、粘性摩擦は十分小さいため、その影響は無視することとする。
【０１１７】
ΔＴ（θ）＝ＴＣ−Ｊ（ｄω／ｄｔ）  ・・・（１）
式（１）において、「Ｊ」は回転軸系の慣性モーメントを意味する。
【０１１８】
ステップＳ２０８にて、角度推定部８０２として動作するマイコン７２４は、ロータ位置に基づき、回転ドラム５８が１回転したか否かを判断する。回転ドラム５８が１回転したと判断した場合には（ステップＳ２０８にてＹＥＳ）、処理はステップＳ２１２へと移される。もしそうでないと（ステップＳ２０８にてＮＯ）、処理はステップＳ２０２へと移される。
【０１１９】
なお、本実施の形態の場合、ステップＳ２００からステップＳ２０８までの処理は、アンバランス検知処理の一部でもある。本実施の形態において、アンバランス検知処理とは、回転ドラム５８の内部の洗濯物の配置がアンバランスか否かを判断する処理のことである。制御装置７２として動作するマイコン７２４は、推定速度ωの変動幅に基づき、洗濯物の配置がアンバランスか否かを判断している。
【０１２０】
洗濯物の配置がアンバランスか否かを判断する際、マイコン７２４は、アンバランス検知処理中の駆動モータ６８の加速と減速とを考慮し、かつ駆動モータ６８の回転を開始した時期の駆動モータ６８の回転数と駆動モータ６８の回転を終了する時期の駆動モータ６８の回転数とに基づき、推定速度ωの変動幅を補正する。なお、推定速度ωの変動幅は、駆動モータ６８の回転を開始してから駆動モータ６８の回転を終了するまでの最大モータ回転数と最小モータ回転数との差として算出される。洗濯物の配置がアンバランスか否かの判断は、この差が閾値を超えるか否かによって行われる。
【０１２１】
ステップＳ２１０にて、速度特定部８８０として動作するマイコン７２４は、自らが内蔵するメモリに予め記憶された制御プログラムに基づき、目標値ω*を特定し、偏差算出部８９０に出力する。偏差算出部８９０として動作するマイコン７２４は、目標値ω*と推定値ωとの速度差Δωを求め、ＰＩ制御部８９２に出力する。ＰＩ制御部８９２として動作するマイコン７２４は、速度差Δωに比例するように目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を算出し、電流特定部８４２に出力する。
【０１２２】
ステップＳ２１２にて、速度推定部８４０として動作するマイコン７２４は、ロータ６８４の回転速度を推定する。回転速度が推定されると、電流選択部８５２として動作するマイコン７２４は、電流記憶部８５０として動作するマイコン７２４のメモリが記憶したｄ軸電流の値のうち、推定速度ωに対応する値を選択する。ｄ軸電流の値が選択されると、電流算出部８５４として動作するマイコン７２４は、供給トルクＴａｖｅ*＋ΔＴ*と電流選択部８５２が選択したｄ軸電流の値Ｉｄとに基づいて、次の式（２）により、ｑ軸電流の値Ｉｑを算出する。
【０１２３】
Ｉｑ＝（Ｔａｖｅ*＋ΔＴ*）÷｛Ｐ・Φ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉｄ｝  ・・・（２）
ただし、Ｐは極対数を意味する。Φはロータ６８４が有する永久磁石の磁束を意味する。Ｌｄはｄ軸インダクタンスを意味する。Ｌｑはｑ軸インダクタンスを意味する。Ｐ，Φ，Ｌｄ，およびＬｑは、モータ定数と一般に呼ばれる固定値である。
【０１２４】
ｑ軸電流の値Ｉｑが算出されると、情報出力部８５６として動作するマイコン７２４は、ｄ軸電流の値Ｉｄとｑ軸電流の値Ｉｑとを、指令電流Ｉａ*としてベクトル演算部８３４に出力する。
【０１２５】
ステップＳ２１４にて、代替制御部８１６として動作するマイコン７２４は、代替制御を実施するか否かを判断する。本実施の形態の場合、代替制御部８１６は、次に述べる条件が満たされた場合に、代替制御を実施する。その条件とは、脱水工程の実施中に、速度偏差が第２の閾値を越えることという条件である。代替制御を実施すると判断した場合（ステップＳ２１４にてＹＥＳ）、処理はステップＳ２２４へと移される。もしそうでないと（ステップＳ２１４にてＮＯ）、処理はステップＳ２１６へと移される。
【０１２６】
ステップＳ２１６にて、修正部８１４として動作するマイコン７２４は、速度偏差が脱水工程の実施中に連続して第１の閾値を越えると、指令電流Ｉａ*を補正する。そうでない場合、修正部８１４は特段の処理を行わない。
【０１２７】
ステップＳ２１８にて、角度推定部８０２として動作するマイコン７２４は、自らが推定したロータ位置に基づき、回転ドラム５８が１回転したか否かを判断する。回転ドラム５８が１回転したと判断した場合には（ステップＳ２１８にてＹＥＳ）、処理はステップＳ２２０へと移される。もしそうでないと（ステップＳ２１８にてＮＯ）、処理はステップＳ２１２へと移される。
【０１２８】
ステップＳ２２０にて、速度特定部８８０として動作するマイコン７２４は、脱水動作の終了または中止（脱水処理に関する何らかのエラーが生じた場合、脱水動作は中止される）が必要か否かを判断する。脱水動作の終了または中止が必要と判断した場合には（ステップＳ２２０にてＹＥＳ）、脱水動作の終了または中止のための処理を行った後、脱水処理は終了する。もしそうでないと（ステップＳ２２０にてＮＯ）、処理はステップＳ２２２へと移される。
【０１２９】
ステップＳ２２２にて、速度特定部８８０として動作するマイコン７２４は、自らが内蔵するメモリに予め記憶された制御プログラムに基づき、目標値ω*を特定し、偏差算出部８９０に出力する。偏差算出部８９０として動作するマイコン７２４は、目標値ω*と推定値ωとの速度差Δωを求め、ＰＩ制御部８９２に出力する。ＰＩ制御部８９２として動作するマイコン７２４は、速度差Δωに比例するように目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を算出し、電流特定部８４２に出力する。
【０１３０】
ステップＳ２２４にて、代替制御部８１６として動作するマイコン７２４は、代替制御を実施する。
【０１３１】
ステップＳ２２６にて、代替制御部８１６として動作するマイコン７２４は、脱水動作の終了または中止が必要か否かを判断する。脱水動作の終了または中止が必要と判断した場合には（ステップＳ２２６にてＹＥＳ）、脱水動作の終了または中止のための処理を行った後、脱水処理は終了する。もしそうでないと（ステップＳ２２６にてＮＯ）、処理はステップＳ２２４へと移される。
【０１３２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、ドラム式洗濯機の動作について説明する。
【０１３３】
制御装置７２は、脱水の開始前にバランス調整をする。バランス調整が終了すると、制御装置７２は、駆動モータ６８の回転数が指令回転数ω（０）に達するよう駆動モータ６８を制御する（ステップＳ２００）。
【０１３４】
回転ドラム５８の回転数が指令回転数ω（０）に達すると、一定トルク制御部８６０は、所定期間、駆動モータ６８が一定のモータトルクを回転ドラム５８に与えるように、インバータ回路１２０が供給する電力を制御する（ステップＳ２０２）。
【０１３５】
その間、角度推定部８０２は、ロータ位置検出センサのいずれかがロータ６８４の回転軸上の所定の位置を検出したか否かを判断する（ステップＳ２０４）。所定の位置が検出されたとすると（ステップＳ２０４にてＹＥＳ）、速度推定部８４０は、ロータ６８４の回転速度を推定する。ロータ６８４の回転速度が推定されると、加速度推定部８０８は、推定速度ωに基づいて、あるロータ位置におけるロータ６８４の加速度を推定する。加速度が推定されると、追加トルク特定部８１０は、追加トルクの値ΔＴ（θ）を特定する（ステップＳ２０６）。
【０１３６】
追加トルクが特定されると、角度推定部８０２は、回転ドラム５８が１回転したか否かを判断する（ステップＳ２０８）。この場合、回転ドラム５８がまだ１回転していないとすると（ステップＳ２０８にてＮＯ）、ステップＳ２０２からステップＳ２０８までの処理が繰返される。
【０１３７】
その後、回転ドラム５８が１回転したとすると（ステップＳ２０８にてＹＥＳ）、目標平均トルク特定部８０４は、目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を特定する（ステップＳ２１０）。
【０１３８】
目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*が特定されると、作成部８３２は、指令電流Ｉａ*を作成する（ステップＳ２１２）。
【０１３９】
指令電流Ｉａ*が作成されると、代替制御部８１６は、代替制御を実施するか否かを判断する（ステップＳ２１４）。この場合、代替制御を実施しないとすると（ステップＳ２１４にてＮＯ）、修正部８１４は、速度偏差が脱水工程の実施中に連続して第１の閾値を越えた場合に限り、指令電流Ｉａ*を補正する（ステップＳ２１６）。
【０１４０】
その後、角度推定部８０２は、回転ドラム５８が１回転したか否かを判断する（ステップＳ２１８）。回転ドラム５８がまだ１回転していないとすると（ステップＳ２１８にてＮＯ）、ステップＳ２１２からステップＳ２１８までの処理が繰返される。
【０１４１】
その後、回転ドラム５８が１回転すると（ステップＳ２１８にてＹＥＳ）、速度特定部８８０は、脱水動作の終了または中止が必要か否かを判断する（ステップＳ２２０）。当初、脱水動作の終了または中止が不要とすると（ステップＳ２２０にてＮＯ）、目標平均トルク特定部８０４は、目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*を特定する（ステップＳ２１２）。
【０１４２】
目標平均トルクの値Ｔａｖｅ*が特定されると、ステップＳ２１２からステップＳ２１８までの処理が繰返される。
【０１４３】
その後、脱水動作の終了または中止が必要と判断されると（ステップＳ２２０にてＹＥＳ）、脱水動作の終了または中止のための処理を行った後、脱水処理は終了する。
【０１４４】
以上のようにして、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の制御装置７２は、駆動モータ６８にかかる負荷トルクに応じて駆動モータ６８を駆動制御する。この負荷トルクを検出するため、本実施の形態に係る制御装置７２はロータ位置検出センサを利用する。これにより、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の振動は抑制される。
【０１４５】
このことについて具体的に説明する。洗濯物の位置や偏りなどが原因となって、駆動モータ６８にかかる負荷トルクの大きさは回転ドラム５８が１回転している間に変動する。例えば、回転ドラム５８内に洗濯物が片寄って張りつけたられた状態で駆動モータ６８が連続回転するとする。回転ドラム５８が回転しているときに洗濯物から与えられる主な負荷トルクには２種類ある。遠心力に起因するトルク（回転速度の大きさによって遠心力は変化する）と重力に起因するトルク（洗濯物の重量によって重力は大きく異なる）とがそれらのトルクである。これらのトルクのうち遠心力に起因するトルクは、遠心力が回転方向に直行して働くため、あまり大きなトルクではない。一方、重力に起因するトルクは、洗濯物の位置によって大きく変動する。
【０１４６】
図９、図１０、および図１１を参照して、重力に起因するトルクの影響について説明する。図９は、回転ドラム５８内に洗濯物が片寄って張りつけたられた状態で駆動モータ６８が連続回転する場合（ただし、洗濯物の位置に関わらず一定のモータトルクで駆動モータ６８が回転することとする）に洗濯物が回転ドラム５８に与える負荷トルクの一例を示す図である。図９においては、回転ドラム５８の外周に沿う矢印が回転ドラム５８の回転方向を示し、下向きの矢印が洗濯物にかかる重力を示し、回転ドラム５８の半径方向を向く矢印が回転ドラム５８にかかる遠心力を示す。図１０は、そのような場合にロータ６８４が受けるモータトルク１７０と負荷トルク１７２との推移を示す図である。図１１は、そのような場合のロータ６８４の回転速度の推移を示す図である。図１１においては、破線が回転ドラム５８の平均速度を示し、実線が回転ドラム５８の実際の速度を示す。
【０１４７】
回転数ω（０）以上の回転数（回転数ω（０）は、洗濯物の重力より洗濯物から受ける遠心力の方が大きくなる回転数であって、本実施の形態においては、ステップＳ２００にて駆動モータ６８が達する回転数でもある）でロータ６８４を回転させることにより、洗濯物を回転ドラム５８に張り付けて回転させるとする。このとき重力の回転方向の成分が負荷トルク１７２として現れてくる。
【０１４８】
そのため、洗濯物が回転ドラム５８内で持ち上げられている間は回転方向とは逆方向に負荷トルク１７２が働き、洗濯物がちょうど真横に来たところで最大となる。図９の「番号」が「２」の欄に示す図が、回転ドラム５８内において洗濯物が横に来た時点の負荷トルク１７２を示す。
【０１４９】
その後も洗濯物が持ち上げられていき、回転ドラム５８内の真上に洗濯物が到達したときに重力から与えられる負荷トルク１７２が「０」となる。図９の「番号」が「３」の欄に示す図が、回転ドラム５８内において洗濯物が上に来た時点の負荷トルク１７２を示す。
【０１５０】
そして洗濯物が下りてくるときには駆動モータ６８の回転方向と同方向に負荷トルク１７２が働くこととなる。そしてまた、真横付近で負荷トルク１７２は最大となり洗濯物が真下に来たときに負荷トルク１７２は「０」となる。図９の「番号」が「４」の欄に示す図が、この時点の負荷トルク１７２を示す。
【０１５１】
従って、回転ドラム５８内で洗濯物が均一に張りついていないと、負荷トルク１７２に脈動が存在してしまう。
【０１５２】
ここで、回転軸系の慣性モーメントをＪとし、回転軸系の回転速度をωＲとし、残差トルク（モータトルク１７０の大きさＴＭと負荷トルク１７２の大きさＴＬとの差）をΔＴとすると、回転軸系の運動方程式は次式のように示される（なお、粘性摩擦については十分小さいため無視している）。
【０１５３】
Ｊ（ｄωＲ／ｄｔ）＝ ＴＭ − ＴＬ ＝ ΔＴ   ・・・（３）
上式内の（ｄωＲ／ｄｔ）は単位時間あたりの回転速度変化（角加速度）を示す。
【０１５４】
式（３）によれば、回転軸系では、残差トルクの影響つまり負荷トルク１７２の影響は回転軸の角加速度となって現れる。残差トルクの影響が回転軸の角加速度となって現れることは、洗濯機に振動が生じていることを示している。
【０１５５】
これに対し、駆動モータ６８にかかる負荷トルク１７２に応じて駆動モータ６８を駆動制御すると、残差トルクの大きさΔＴを「０」に近づけることが可能になる。残差トルクの大きさΔＴを「０」に近づけることが可能になると、残差トルクが原因となって洗濯機に振動を与える可能性が「０」に近づく。これが、駆動モータ６８にかかる負荷トルク１７２に応じて駆動モータ６８を制御することにより本実施の形態に係るドラム式洗濯機の振動が抑制される理由である。
【０１５６】
洗濯機に生じる振動の原因にはいくつかの要素があるが、回転ドラム５８の回転により生じる遠心力の問題と駆動モータ６８の回転数が変動する問題とが解消すると、洗濯機に生じる振動の原因の大部分もまた解消する。
【０１５７】
そして、駆動モータ６８に生じさせるモータトルク１７０を駆動モータ６８にかかる負荷トルク１７２の変動に応じて制御するために、制御装置７２は、インバータ回路１２０が駆動モータ６８に供給する電流の大きさや位相を制御する。周知の通り、モータ電流の大きさと位相とによりベクトル制御の概念に基づいてモータトルク１７０を決定することは可能である。また、電流の大きさや位相は駆動モータ６８に印加する電圧の位相や大きさと関係がある。そのため、ベクトル制御に基づき、駆動モータ６８に印加する電圧の位相や大きさを負荷トルク１７２に合わせて制御すると、駆動モータ６８に生じさせるモータトルク１７０を制御することができる。
【０１５８】
その結果、回転ドラム５８内の負荷状態を考慮し、かつ負荷トルク１７２の変動に応じてモータを駆動することにより、回転ドラム５８の急な加速や減速による振動を抑制できるドラム式洗濯機を提供することができる。そして、振動が抑制されることにより、脱水動作の際に駆動モータ６８を高速に回転させることが可能になる。
【０１５９】
また、本実施の形態に係るドラム式洗濯機の制御装置７２は、追加トルクをロータ位置に対応付けて予め記憶しておいた上で、振動を抑制するための制御を実施する。上述したように、モータトルク１７０が一定の期間におけるロータ６８４の推定速度に基づいて負荷トルクの大きさが特定される。ロータ６８４の推定速度に基づいて負荷トルクの大きさを特定することが、振動を抑制するための制御を実施している間は難しいためである。それが難しいのは、振動を抑制するための制御の際には負荷トルクに応じたモータトルクを出力するように駆動モータ６８を制御しているためである。また、画像処理技術やセンサなどで洗濯物の状態に関する情報を逐一得ようとすると、コストが高騰するので実用性に乏しくなる。
【０１６０】
洗濯動作のように洗濯物が回転ドラム５８内の位置を絶えず変化している工程と異なり、脱水動作の間は、洗濯物は回転ドラム５８内に張り付いている。このため、脱水動作の間において、洗濯物の位置の変動は大きくない。洗濯物の位置の変動が大きくないため、脱水動作の初期とその後とで洗濯物の状態はあまり変わらない。
【０１６１】
つまり、負荷トルクをロータ位置に対応付けて予め記憶しておいた上でその負荷トルクによる振動を抑制することにより、低コストで振動を抑制できる。
【０１６２】
また、モータトルク１７０が一定の期間におけるロータ６８４の推定速度に基づいて負荷トルクの大きさが特定されることにより、洗濯物の重量を測定するための処理を兼ねて負荷トルクの大きさを特定できる。洗濯物の重量を測定するための処理を兼ねて負荷トルクの大きさを特定できるので、振動を抑制するために洗濯に要する時間が伸びる可能性はわずかである。
【０１６３】
また、本実施の形態に係るドラム式洗濯機において、駆動モータ６８はベクトル制御に基づいて制御される。予め特定され、かつ記憶される負荷トルクの大きさも、ベクトル制御に基づいて制御された駆動モータ６８の回転速度の変動に基づいて特定される。
【０１６４】
この点について詳しく説明する。本実施の形態において、ステータ６８６は複数相の電機子巻線を含む。ロータ６８４は永久磁石を有する永久磁石回転子である。併せて、電力を供給するための回路として、インバータ回路１２０が含まれる。インバータ回路１２０は、電機子巻線に電力を供給する。併せて、ロータ位置検出センサとして、複数のホールセンサが含まれる。これらの複数のホールセンサは、ロータ位置のいずれかをそれぞれ検出する。併せて、作成部８３２は、速度推定部８４０と、電流記憶部８５０と、電流選択部８５２と、電流算出部８５４と、情報出力部８５６とを含む。速度推定部８４０は、複数のホールセンサのうち少なくとも２つがそれぞれロータ位置のいずれかを検出した時の間隔に基づいて、永久磁石回転子すなわちロータ６８４の推定速度を推定する。電流記憶部８５０は、永久磁石回転子の回転速度に対応付けて、ｄ軸電流の値を予め記憶する。上述したように、ｄ軸電流は、電機子巻線に流れる電流のうち永久磁石回転子の磁束方向に流れる電流である。電流選択部８５２は、電流記憶部８５０が記憶したｄ軸電流の値のうち推定速度に対応する値を選択する。電流算出部８５４は、供給トルクと電流選択部８５２が選択した値とに基づいて、ｑ軸電流を算出する。上述したように、ｑ軸電流は、電機子巻線に流れる電流のうち永久磁石回転子の磁束とは直交する方向に流れる電流である。情報出力部８５６は、電流選択部８５２が選択した値と電流算出部８５４が算出した値とをベクトル演算部８３４に電力情報として出力する。併せて、ベクトル演算部８３４は、ドライブ回路７２２を含む。ドライブ回路７２２は、情報出力部８５６が出力した値に基づいてインバータ回路１２０が供給する電力を制御する。
【０１６５】
これにより、負荷トルクの変動は、精度よく特定されていることになる。負荷トルクの変動が精度よく特定されているので、負荷トルクの変動により生じる振動は効果的に抑制される。
【０１６６】
また、脱水動作の間に洗濯物の状態が変わることはほとんどないものの、洗濯物に含まれている水分は小孔５８２を通じて回転ドラム５８の外部に排出される。そのため洗濯物の重量は軽くなる。洗濯物の重量が軽くなるため、駆動モータ６８にかかる負荷トルク１７２の分布は大きく変わらないものの、脱水が進むに連れてその大きさは小さくなる。つまり、予め記憶された負荷トルク１７２そのものに従ったまま制御を続けると、ある時点で残差トルクが「０」とは大きく異なる値となる。
【０１６７】
図１２は、脱水が進んだことにより残差トルクに変動が生じることを示す図である。図１２において、横軸は回転ドラム５８のロータ位置を示し、縦軸はロータ６８４の角加速度を示す。白丸はロータ６８４の角加速度がその平均値に等しい場合のロータ６８４の角速度を示し、黒丸はロータ位置検出センサが検出したロータ位置に基づいて推定されたロータ６８４の角速度を示す。白丸と黒丸との間の矢印は、脱水の進行によって角速度の想定値と実際の角速度との間にずれが生じていることを示す。
【０１６８】
図１２は、駆動モータ６８に実際にかかる負荷トルクと予め記憶された負荷トルクとが一致しなくなったことにより、脱水が進むと回転ドラム５８の回転速度に周期的な脈動が生じることを示している。
【０１６９】
回転ドラム５８の回転速度に周期的な脈動が生じることは、残差トルクに脈動が生じていることを示す。残差トルクに脈動が生じることは、大きな振動の要因になる可能性が高い。これを阻止するため、制御装置７２は、予め記憶された負荷トルクそのものに応じてモータトルクの大きさを制御するのではなく、予め記憶された負荷トルクにある調整を施した値に応じてモータトルクの大きさを制御する。これにより、洗濯機が大きく振動することは未然に防止される。
【０１７０】
このようなトルク制御はフィードフォワード制御の一種である。フィードフォワード制御を実施した場合、外乱や製品のばらつきなどによって駆動モータ６８の応答が異なってしまう恐れがある。外乱の例は、商用電源２０００の電圧が低下することである。
【０１７１】
一方、フィードバック制御は、現実の駆動モータ６８の回転速度と指令速度との偏差が小さくなるよう制御周期毎に制御量を調整する制御である。このような制御なので、フィードバック制御を実施した場合、外乱やばらつきなどがあっても駆動モータ６８の応答が異なる可能性は低くなる。しかしながら、残差トルクの周期的な脈動を打ち消すように制御することは、フィードバック制御によっては困難である。フィードバック制御を実施すると、残差トルクを「０」に近づけるよう制御量を繰り返し調整することにより、平均速度ではおおよそ要求速度指令と同等となるものの振動成分が残ってしまうためである。このような振動成分は、洗濯機の振動を引き起こす。
【０１７２】
本実施の形態に係るドラム式洗濯機の制御装置７２は、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用する。本実施の形態に係るドラム式洗濯機の制御装置７２は、上述したフィードフォワード制御を軸として実施する一方、回転ドラム５８が１回転する毎に回転速度についてのフィードバック制御を実施する。フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用することにより、本実施の形態に係るドラム式洗濯機においては、駆動モータ６８が１回転する間に生じる振動を軽減することができ、かつ外乱などの影響を抑制することもできる。
【０１７３】
また、本実施の形態では、回転ドラム５８が１回転する間に速度偏差が第２の閾値を超えた場合、上述した制御を中止し、代替制御を実施する。追加トルク制御部８０６によって実施される制御の場合、回転ドラム５８が１回転する毎にフィードバック制御が実施されることが原因となって、回転ドラム５８内の負荷状態が大きく変わったときなどには振動を抑制するための制御が実施できなくなる恐れがあるが、代替制御を実施することにより、回転ドラム５８内の負荷状態が大きく変わったときなどに、ある程度振動を抑制することが可能になる。
【０１７４】
なお、本実施の形態では、洗濯物の状態を検出するためにロータ位置検出間隔を利用したが、本実施の形態の第１の変形例では、駆動モータ６８に供給する電流を検出するモータ電流検出部を設け、検出されたモータ電流値に基づき、洗濯物の位置を検出してもよい。駆動モータ６８に供給する電流の振幅の変化周期からロータ位置ひいては洗濯物の位置を推定できる。すなわち、制御装置７２は、ロータ位置の検出間隔に基づいて、洗濯物の位置すなわち回転ドラム５８内の負荷状態を推定できる。これにより、回転ドラム５８内の負荷状態を考慮し、かつ負荷トルク１７２の変動に応じて駆動モータ６８を駆動することが可能となる。
【０１７５】
本実施の形態の第２の変形例では、インバータ回路１２０に流れる直流電流を検出する直流電流検出部を設け、検出された直流電流値に基づき、洗濯物の位置を検出してもよい。
インバータ回路１２０に流れる直流電流の大きさの変化周期からロータ位置ひいては洗濯物の位置を推定できる。すなわち、制御装置７２は、ロータ位置の検出間隔に基づいて、洗濯物の位置すなわち回転ドラム５８内の負荷状態を推定できる。これにより、回転ドラム５８内の負荷状態を考慮し、かつ負荷トルク１７２の変動に応じて駆動モータ６８を駆動することが可能となる。
【０１７６】
本実施の形態の第３の変形例では、制御装置７２は、駆動モータ６８に印加する電流を制御する代わりに、駆動モータ６８に供給する電圧を制御してもよい。
【０１７７】
本実施の形態の第４の変形例では、ＰＩ制御部８９２に代え、ＰＩ制御に加え微分制御を実施するＰＩＤ制御部が含まれても良い。ＰＩＤ制御部は、ＰＩ制御部８９２と同様に速度偏差を収束させる。
【０１７８】
本実施の形態の第５の変形例では、ＰＩ制御部８９２に代え、Ｉ制御のみを実施するＩ制御部が含まれても良い。Ｉ制御部は、ＰＩ制御部８９２と同様に速度偏差を収束させる。
【０１７９】
本実施の形態の第６の変形例では、ステップＳ２０６にて、追加トルク算出部８６８は、次の手順により、追加トルクの値ΔＴ（θ）を算出してもよい。その第１の手順において、追加トルク算出部８６８は、脈動係数を算出する。脈動係数とは、ロータ６８４が１回転する期間における推定加速度ｄω／ｄｔの平均値αａｖｅと加速度記憶部８６４が記憶した推定加速度ｄω／ｄｔのいずれかとの和を推定加速度の平均値αａｖｅで除した値である。第２の手順において、追加トルク算出部８６８は、モータトルクの値ＴＣと負荷トルクの平均値Ｔ＿ＬＡＶＥとのトルク差ＴＣ−Ｔ＿ＬＡＶＥを算出する。第３の手順において、追加トルク算出部８６８は、脈動係数から１を減算した値とトルク差ＴＣ−Ｔ＿ＬＡＶＥとを乗算することにより、追加トルクの値ΔＴ（θ）を算出する。
【０１８０】
本実施の形態ではロータ位置検出センサとしてホールセンサを用いているが、本実施の形態の第７の変形例では、レゾルバやエンコーダといった、複数のロータ位置を検出する位置検出装置が用いられても良い。
【０１８１】
第７の変形例について説明する。図１３は、レゾルバが用いられる場合の、ドラム式洗濯機に搭載された回路や装置の構成を示す図である。図１３に示すように、レゾルバ２００は駆動モータ６８に接続される。レゾルバ２００には、ＲＤ変換器２０２が接続されている。ＲＤ変換器２０２が出力したロータ位置を示すデジタル信号がマイコン７２４に入力される。
【０１８２】
駆動モータ６８とレゾルバ２００との具体的な接続方法は特に限定されるものではないが、たとえば、レゾルバ２００は軸部５９０を介して接続されてもよい。
【０１８３】
レゾルバ２００が出力した電力（電圧はロータ位置に対応する）は、ＲＤ変換器２０２に入力される。ＲＤ変換器２０２は、ロータ位置を示すデジタル信号をその電力に基づいて生成し、マイコン７２４に出力する。
【０１８４】
図１４は、エンコーダが用いられる場合の、ドラム式洗濯機に搭載された回路や装置の構成を示す図である。図１４に示すように、エンコーダ２１０は駆動モータ６８に接続される。エンコーダ２１０が出力したロータ位置を示すデジタル信号がマイコン７２４に入力される。
【０１８５】
駆動モータ６８とエンコーダ２１０との具体的な接続方法もまた特に限定されるものではない。レゾルバ２００の場合と同様に、エンコーダ２１０は軸部５９０を介して接続されてもよい。
【０１８６】
また、エンコーダ２１０は、インクリメンタル形であってもアブソリュート形であってもよい。
【０１８７】
ロータ位置を示すデジタル信号をどのように用いて上述したフィードフォワード制御を実施するかということは（ロータ位置信号が、ロータ位置信号Ｈｕ、ロータ位置信号Ｈｖ、およびロータ位置信号Ｈｗの３種類に限られないことも含めて）特に限定されないが、一例として、次のようなことが考えられる。その第１番目の例は、ＲＤ変換器２０２が出力した３箇所のロータ位置を示すデジタル信号を上述したロータ位置信号Ｈｕ、ロータ位置信号Ｈｖ、およびロータ位置信号Ｈｗの代わりに用いることである。第２番目の例は、エンコーダ２１０が出力したパルスを基にマイコン７２４がロータ位置を算出し、ロータ位置信号Ｈｕ、ロータ位置信号Ｈｖ、およびロータ位置信号Ｈｗの代わりに算出されたロータ位置を用いることである。この例は、エンコーダ２１０がインクリメンタル形であることを前提とする例である。第３番目の例は、エンコーダ２１０が出力した位置コードを、ロータ位置信号Ｈｕ、ロータ位置信号Ｈｖ、およびロータ位置信号Ｈｗの代わりに用いることである。この例は、エンコーダ２１０がアブソリュート形であることを前提とする例である。
【０１８８】
ちなみに、エンコーダ２１０がインクリメンタル形である場合、ロータ位置は次の式（４）により算出できる。
【０１８９】
ロータ位置（ラジアン）＝（エンコーダ２１０が出力したパルス数÷エンコーダ２１０の軸が１回転する間に出力するパルス数）×２π＋Ｚパルスが発生するロータ位置（ラジアン）  ・・・（４）
Ｚパルスとは、エンコーダ２１０の軸が１回転するたびに出力されるパルスのことである。これにより、Ｚパルスは、１回転中のある決められた位置にエンコーダ２１０の軸がある場合に出力されることとなる。
【０１９０】
本実施の形態の第８の変形例では、ステップＳ２１２にて、速度推定部８４０として動作するマイコン７２４が、上述した方法とは異なる方法によってｄ軸電流の値Ｉｄとｑ軸電流の値Ｉｑとを特定してもよい。
【０１９１】
ｄ軸電流の値Ｉｄとｑ軸電流の値Ｉｑとを特定するための具体的な方法は特に限定されないが、トルク／電流曲線に合わせてこれらを特定する方法や、一定の位相を持たせるようにこれらを特定する方法などが一例として考えられる。
【０１９２】
ｄ軸電流の値Ｉｄとｑ軸電流の値Ｉｑとをトルク／電流曲線に合わせて特定する方法について説明する。供給トルクＴａｖｅ*＋ΔＴ*とｄ軸電流の値Ｉｄおよびｑ軸電流の値Ｉｑとの関係は、次の式（５）により表わされる。
【０１９３】
Ｔａｖｅ*＋ΔＴ*＝Ｐ｛Φ・Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉｄ・Ｉｑ｝  ・・・（５）
この場合、ＩｄとＩｑとは、次の式（６）および式（７）により表わされる。
【０１９４】
Ｉｄ＝  Ｉａ・ｃｏｓβ  ・・・（６）
Ｉｑ＝−Ｉａ・ｓｉｎβ  ・・・（７）
これらの式に基づき、電流の大きさＩａが最小となるようにＩｄとＩｑとが特定される場合、ＩｄとＩｑとの間には次の式（８）が成り立つ。
【０１９５】
Ｉｄ＝｛Φ÷２（Ｌｑ−Ｌｄ）｝×｛Φ２÷４（Ｌｑ−Ｌｄ）＋ｉｑ２｝０．５
Ｉｑを任意の方法で特定した後、この式（８）を用いてＩｄを算出することにより、ＩｄとＩｑとが得られる。Ｉｑを特定する方法の例には、マイコン７２４のメモリが記憶したＩｑのうち、推定速度ωに対応する値を選択する方法がある。
【０１９６】
一定の位相を持たせるようにＩｄとＩｑとを特定する方法は、ＩｄとＩｑとのうち一方を任意の方法で特定した後、式（６）および式（７）を用いて他方を算出するという方法である。ＩｄとＩｑとのうち一方を特定する方法の例としても、マイコン７２４のメモリが記憶したＩｄやＩｑのうち、推定速度ωに対応する値を選択する方法は適用できる。
【０１９７】
この変形例の場合、推定速度ωがある閾値を越えると、最大トルク／磁束制御法を用いてＩｄとＩｑとを得てもよい。ここで言う「最大トルク／磁束制御法」とは、ある大きさのトルクを駆動モータ６８に発生させる場合における鎖交磁束が最小となるようにＩｄとＩｑとを得る方法を意味する。このようにしてＩｄとＩｑとを得る方法自体は周知なので、ここではその詳細は説明しない。
【０１９８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機の外観斜視図を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機の側面断面図を示す第１の図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機の側面断面図を示す第２の図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機に搭載された回路や装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る駆動モータを一定の回転数で定常的に駆動するときの信号の波形図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る脱水処理の制御の手順を示す第１のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る脱水処理の制御の手順を示す第２のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態において洗濯物が回転ドラムに与える負荷トルクの一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態においてロータが受けるモータトルクと負荷トルクとの推移の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態においてロータの回転速度の推移の一例を示す図である。
【図１２】脱水が進んだことにより残差トルクに変動が生じることを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態の第７の変形例においてレゾルバが用いられる場合の、ドラム式洗濯機に搭載された回路や装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態の第７の変形例においてエンコーダが用いられる場合の、ドラム式洗濯機に搭載された回路や装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２００】
５０  本体外装部、５２  操作パネル、５４  開閉扉、５６  水槽、５８  回転ドラム、６０  ベアリング、６２  第１懸架装置、６４  第２懸架装置、６６  ダンパ、６８  駆動モータ、７０  パッキン、７２  制御装置、７４  給水パイプ、７６  給水弁、７８  洗剤ケース、８０  給水ノズル、８２  排水ダクト、８４  接続ケース、８５  糸屑フィルタ、８６  排水ポンプ、８８  エアートラップ、９０  導圧パイプ、９２  水位センサ、１０２  リアクトル、１０４  整流回路、１０６  平滑部、１０８，１１０  抵抗、１１２，１１４，１１６  ホールセンサ、１２０  インバータ回路、１５０  搬送波、１５２  指令電圧信号波、１６０，１６２，１６４  曲線、１７０  モータトルク、１７２  負荷トルク、２００  レゾルバ、２０２  ＲＤ変換器、２１０  エンコーダ、５０２  洗濯物投入口、５６２，５８６  開口部、５８２  小孔、５８４  バッフル、５８８  液体バランサ、５９０  軸部、６８２  モータケース、６８４  ロータ、６８６  ステータ、７０２  内周縁、７２２  ドライブ回路、７２４  マイコン、７２６  電流検出部、７２８  電圧検出部、７５２，７５４，７５６，７６２，７６４，７６６  ＮＰＮ型トランジスタ、７７０，７７２，７７４，７８０，７８２，７８４  ダイオード、８０２  角度推定部、８０４  目標平均トルク特定部、８０６  追加トルク制御部、８０８  加速度推定部、８１０  追加トルク特定部、８１２  速度記憶部、８１４  修正部、８１６  代替制御部、８２２  第１ダクト、８２４  第２ダクト、８３０  追加トルク記憶部、８３２  作成部、８３４  ベクトル演算部、８４０  速度推定部、８４２  電流特定部、８５０  電流記憶部、８５２  電流選択部、８５４  電流算出部、８５６  情報出力部、８６０  一定トルク制御部、８６２  負荷トルク記憶部、８６４  加速度記憶部、８６６  平均値選択部、８６８  追加トルク算出部、８８０  速度特定部、８８２  目標平均トルク算出部、８９０  偏差算出部、８９２  ＰＩ制御部、１０６２，１０６４  平滑用コンデンサ、２０００  商用電源。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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