(57)【要約】【課題】低速領域及び高速領域の何れにおいてもブラシレスＤＣモータを効率よく回転駆動させることができるランドリー用モータの駆動システムを提供する。【解決手段】モータ１５のステータ１６において、ティース３２に巻回されたステータコイル３５を、各ティース３２に巻回された部分毎の結線状態を切換え可能に構成する。これにより、ステータ１６は、ステータコイル３５の結線状態に応じて１２極又は６極に切換え可能となる。そして、洗濯機の回転槽を低速高トルクで回転駆動させる洗濯運転時にはステータ１６を１２極とし、高速低トルクで回転駆動させる脱水運転時にはステータ１６を６極とするようにステータコイル３５の結線状態を切換える。【選択図】図１
2008061346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランドリー製品に配置される負荷の回転軸に、自身の回転軸が直結されるブラシレスＤＣモータを回転駆動させるシステムにおいて、
前記モータを構成するステータは、ステータコイルの接続形態を変更可能に構成されており、
前記ステータコイルを、前記モータを低速領域で回転させる場合は低速回転に対応した第１接続形態とし、前記モータを高速領域で回転させる場合は高速回転に対応した第２接続形態とする接続形態制御手段を備えることを特徴とするランドリー用モータの駆動システム。
【請求項２】
前記ステータは、前記第１，第２接続形態に応じて極数が変化するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のランドリー用モータの駆動システム。
【請求項３】
前記ランドリー製品が、前記モータを低速領域で回転させる洗い工程と、前記モータを高速領域で回転させる脱水工程とを実行するように構成されている場合、
前記ステータは、前記第１接続形態において極数が多く、前記第２接続形態において極数が少なくなるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のランドリー用モータの駆動システム。
【請求項４】
前記接続形態制御手段は、前記脱水工程の開始時は、前記ステータコイルを前記第１接続形態としておき、当該脱水工程において前記モータの回転数が切換えしきい値を超えると、前記ステータコイルを前記第２接続形態に切換えることを特徴とする請求項３記載のランドリー用モータの駆動システム。
【請求項５】
前記モータは、インバータ回路によって駆動制御されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のランドリー用モータの駆動システム。
【請求項６】
前記接続形態制御手段は、
前記ステータコイルの間に配置される開閉スイッチと、
このスイッチの開閉を制御するとともに、前記ランドリー製品の運転制御を行うマイクロコンピュータとを備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のランドリー用モータの駆動システム。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のランドリー用モータの駆動システムを備えて構成される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、ランドリー製品に配置される負荷の回転軸に自身の回転軸が直結されるブラシレスＤＣモータを回転駆動させるランドリー用モータの駆動システム、及びこのシステムを備えた洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランドリー製品の一種である洗濯機には、ブラシレスＤＣモータの回転軸に回転槽を直結して駆動する、いわゆるダイレクトドライブ方式を採用したものがある。この駆動方式を採用すると、運転中の振動や騒音を極めて小さくすることができ、洗濯機を静音化することが可能となる。
【０００３】
一般的に洗濯機は、洗い運転時には回転槽を低速高トルクで回転駆動し、脱水運転時には回転槽を高速低トルクで回転駆動するようになっている。そして、上記のようにダイレクトドライブ方式を採用すると、モータの回転数がそのまま回転槽の回転数となるため、制御対象となる回転数範囲が極めて広くなる。一方、モータの効率は回転数とトルクによって決まることから、低速回転時と高速回転時、つまり洗い運転時と脱水運転時との中間で最大となるように設計せざるを得ず、上記各運転時には、効率が低下してしまう問題があった。
【０００４】
このようなモータの効率低下を防止する技術として、例えば特許文献１には、電気自動車用誘導電動機について、各極数における回転数とトルクで決定される効率と、回転数指令及びトルク指令とに基づいて、最も効率がよくなるようにステータの極数を切換える技術が開示されている。
【特許文献１】特開平３−２１５１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、電気自動車の走行駆動用電動機に適用されるものであり、前述したようなランドリー製品に使用されるモータをダイレクトドライブ方式で駆動する場合について、同様の技術は導入されていない。
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、低速領域及び高速領域の何れにおいてもブラシレスＤＣモータを効率よく回転駆動させることができるランドリー用モータの駆動システム、及びこのシステムを備えた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】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１記載のランドリー用モータの駆動システムは、ランドリー製品に配置される負荷の回転軸に、自身の回転軸が直結されるブラシレスＤＣモータを回転駆動させるシステムにおいて、前記モータを構成するステータは、ステータコイルの接続形態を変更可能に構成されており、前記ステータコイルを、前記モータを低速領域で回転させる場合は低速回転に対応した第１接続形態とし、前記モータを高速領域で回転させる場合は高速回転に対応した第２接続形態とする接続形態制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記した構成を、例えば請求項７のように洗濯機に適用すれば、接続形態制御手段は、洗い運転時に低速回転に対応した第１接続形態となるようにステータコイルの接続形態を変更し、脱水運転時に高速回転に対応した第２接続形態となるようにステータコイルの接続形態を変更する。従って、洗い運転時にはステータコイルが低速回転に適した接続形態となるため、ブラシレスＤＣモータを効率よく低速領域で回転させることが可能となり、脱水運転時にはステータコイルが高速回転に適した接続形態となるため、ブラシレスＤＣモータを効率よく高速領域で回転させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ブラシレスＤＣモータを構成するステータコイルの接続形態を切換えて、低速領域及び高速領域の何れにおいても当該モータを効率よく回転駆動させるので、ランドリー製品の負荷を低速で回転させる運転及び高速で回転させる運転の何れにおいても効率よく運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施例）
以下、本発明をドラム式洗濯機に適用した第１実施例について図１〜図７を参照して説明する。
図２は、ドラム式の洗濯機の概略全体構成を示す縦断側面図である。洗濯機（ランドリー製品に相当）１の外殻をなす外箱２の前面（図２中、右側面）において、中央部には扉３が設けられており、上部には多数のスイッチと表示部（何れも図示せず）とを備えた操作パネル４が取り付けられている。このうち、扉３は、外箱２の前面中央部に形成された洗濯物出し入れ口５を開閉するようになっている。
【００１０】
外箱２内には、円筒状をなす水槽６が、弾性支持装置７により支持されて設けられている。水槽６の内部には、円筒状をなす回転槽（負荷に相当）８が水槽６と同軸状に収容されている。これら水槽６及び回転槽８は、何れも中心軸が後下がり（図２中、左下がり）に傾斜するように配置されている。回転槽８は、洗濯の他、脱水及び乾燥に共用の槽として機能するもので、胴部の略全域に小孔９が多数形成されており（図２には一部のみ示す）、胴部の内周部にはバッフル１０が複数設けられている（図２には一つのみ示す）。
【００１１】
水槽６及び回転槽８は、夫々前面部に洗濯物出し入れ用の開口部１１、１２が設けられている。水槽６の開口部１１は洗濯物出し入れ口５にベローズ１３により水密に連ねられており、回転槽８の開口部１２はその水槽６の開口部１１を臨むようになっている。また、回転槽８の開口部１２の周囲部には、バランスリング１４が設けられている。
【００１２】
水槽６の背面部には、回転槽８を回転駆動するモータ１５が取り付けられている。詳細については後述するが、モータ１５は、アウタロータ形のブラシレスＤＣモータであり、そのステータ１６は水槽６の背部中央部に取り付けられた軸受ハウジング１７の外周部に固定されている。一方、モータ１５のロータ１８は、ステータ１６を外側から覆うように配置されている。中心部に取り付けられた回転軸１９は、軸受ハウジング１７に固定された軸受２０により回転可能に支持されている。軸受ハウジング１７から突出した回転軸１９の前端部は回転槽８の背部の中央部に連結されている。
即ち、モータ１５のロータ１８が回転すると、ロータ１８と一体に回転槽８も回転する構成（いわゆるダイレクトドライブ方式）になっており、回転槽８内に収容した洗濯物に対して回転力を作用させて、洗い運転、すすぎ運転、脱水運転を行うようになっている。
【００１３】
水槽６の下面部には水溜部２１が設けられており、この水溜部２１の内部には洗濯水加熱用のヒータ２２が配設されている。水溜部２１の後部には排水弁２３を介して排水ホース２４が接続されている。
水槽６の上部には、水槽６内に臨むように通気ダクト２５が配設され、この通気ダクト２５にはヒータ２６が接続され、その上流側には水槽６内に送風するための送風ファン２７が設けられ、送風ファン２７の更に上流側は水槽６の内部に臨むように水槽６に接続されている。また、上述した経路内には、図示しない水冷式の熱交換器が設けられている。このような構成により、ヒータ２６及び送風ファン２７により水槽６及び回転槽８内に温風が供給される。そして、この温風は洗濯物の水分を奪った後、熱交換器により除湿され、再び循環されるようになっている。
【００１４】
図１は、モータ１５の一部を示す平面図である。モータ１５は、全体として、前述したようにステータ１６とロータ１８とを備えた構成になっている。このうち、ロータ１８は、浅皿容器状をなす磁性体製のフレーム２８と、このフレーム２８の周壁部の内周面に沿って配置された円環状のロータコア２９と、このロータコア２９の内周部に配置された界磁用永久磁石３０とを具備して構成されている。ロータコア２９及び界磁用永久磁石３０並びにフレーム２８はモールド樹脂（図示せず）により一体成形されている。尚、フレーム２８の中央部には、回転軸１９の端部に連結されるボス３１が埋設されている。
【００１５】
一方、ステータ１６は、放射状に延びる多数個のティース３２を有するステータコア３３と、このステータコア３３を覆う絶縁カバー３４と、この絶縁カバー３４のうちティース３２を覆う部分に巻回されたステータコイル３５とを備えて構成されている。このステータコア３３は、複数枚の鋼板を積層して構成され、また絶縁カバー３４は、非導電性の合成樹脂製とするとともに、ステータコア３３を軸方向両側から挟み込む一対のカバー部材から構成されている。
【００１６】
尚、本実施例において、ロータ１８側の界磁用永久磁石３０は４８個設けられており、これにより、ロータ１８は４８極構成となっている。一方、ステータ１６側のティース３２は３６個設けられている。ただし、ティース３２に巻回されたステータコイル３５は、各ティース３２に巻回された部分毎の結線状態を切換え可能に構成されており（詳細は後述する）、ステータ１６は、その結線状態に応じて１２極構成（第１接続形態に相当）又は６極構成（第２接続形態に相当）に切換え可能となっている。
【００１７】
絶縁カバー３４の軸方向両端面のうちフレーム２８とは反対側の上端面には、端子台ユニット３６が装着されている。端子台ユニット３６は、ステータコイル３５の端部を外部回路（図示せず）に接続するための端子台３７と、この端子台３７に設けられ回転位置センサ３８などが搭載された回路基板３９を固定するためのケース４０とを備えている。
【００１８】
図３は、モータ１５を駆動するインバータ回路４１と、モータ１５のステータコイル３５とを中心とする構成を示す図である。尚、図３では、図１におけるステータコイル３５を、各ティース３２に巻回された部分毎に独立したコイルとし、円周方向に順番にコイル３５ａ，３５ｂ，・・・，３５ｊ，・・・というように符号を付して説明する。
【００１９】
インバータ回路４１は、例えばＵ，Ｖ，Ｗの三相交流電源をステータコイル３５に供給してモータ１５を駆動するようになっている。このインバータ回路４１のＵ相出力はコイル３５ａの一端に接続され、Ｖ相及びＷ相出力は、夫々リレー４２，４３の可動接点に接続されている。これらリレー４２，４３は、一方の固定接点が６極側、他方の固定接点が１２極側となっており、リレー４２の６極側接点とリレー４３の１２極側接点とは共通にコイル３５ｃの一端に接続されている。また、リレー４２の１２極側接点はコイル３５ｂの一端に接続され、リレー４３の６極側接点はコイル３５ｅの一端に接続されている。
【００２０】
コイル３５ａの他端とコイル３５ｄの一端、及びコイル３５ｂの他端とコイル３５ｅの一端は、夫々リレー４４，４５を介して接続されている。そして、コイル３５ｃ以降も同様にして、コイル３つおきにリレー４６〜５０、及び図示しないリレーを介して接続されている。また、コイル３５ａの他端とコイル３５ｂの一端、及びコイル３５ｃの他端とコイル３５ｄの一端は、夫々リレー５１，５２を介して接続されている。そして、コイル３５ｅ以降も同様にして、隣り合う何れかの一方のコイルとリレー５３〜５５、及び図示しないリレーを介して接続されている。
【００２１】
更に、コイル３５ｂの他端とコイル３５ｇの一端、及びコイル３５ｄの他端とコイル３５ｉの一端は、夫々リレー５６，５７を介して接続されている。そして、図示しないが、これ以降も同様にして、コイル５つおきにリレーを介して接続されている。尚、本実施例においては、リレー４２〜５７を含むステータコイル３５の結線状態を切換えるためのリレーが、開閉スイッチに相当する。
【００２２】
制御部（接続形態制御手段に相当）５８は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、制御プログラム及びユーザの操作に基づいてインバータ回路４１に制御指令を与え、モータ１５を回転駆動させることで洗濯機の運転制御を行うようになっている。即ち、制御部５８は、周知のように、例えば、モータ１５に取付けられた回転位置センサ３８より出力される回転位置検出信号に基づいて転流タイミングを演算し、インバータ回路４１の主回路を構成するＩＧＢＴ（図示せず）などのスイッチング素子の駆動を制御するようになっている。
【００２３】
また、制御部５８は、次のように各リレー（リレー４２〜５７を含む）の接点の切換え又は開閉制御を行い、ステータ１６の極数構成を切換えるようになっている。即ち、制御部５８は、洗い運転時には、リレー４２，４３の可動接点を１２極側接点に接続させるとともに、リレー４４〜５０をオンさせ、リレー５１〜５７をオフさせる。これにより、インバータ回路４１と各コイル３５ａ〜３５ｊは、図４（ａ）に示すように結線され、ステータコイル３５には、円周方向に１つのコイル毎にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が供給される。従って、ステータコイル３５は、円周方向において、１つのティース３２毎に通電相が切り替わるようになり、ステータ１６は１２極構成となる。
【００２４】
一方、脱水運転時には、回転数の上昇に応じてリレー４２，４３の可動接点を６極側接点に接続させるとともに、リレー４４〜５０をオフさせ、リレー５１〜５７をオンさせる。これにより、インバータ回路４１と各コイル３５ａ〜３５ｊは、図４（ｂ）に示すように結線され、円周方向に２つのコイル毎にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が供給されることになる。従って、ステータコイル３５は、例えば、円周方向において、隣り合う２つのティース３２がＵ相となり、その右隣りのティース３２と更に右隣りのティース３２とがＶ相となる。つまり、２つのティース３２がペアとなって円周方向に通電相が切り替わるようになり、ステータ１６は６極構成となる。
【００２５】
また、インバータ回路４１は、ステータコイル３５に供給する電源の周波数を変更可能に構成されている。そして、制御部５８は、インバータ回路４１を制御して、モータ１５の効率が向上するようにステータコイル３５に供給する電源の周波数調整を行うようになっている。
【００２６】
図５は、ステータ１６を１２極構成とした場合におけるモータ１５の回転数と効率との関係を示している。図５において、前述したインバータ回路４１による周波数調整を行わない場合を破線で示し、周波数調整を行った場合を実線で示している。図５に示すように、インバータ回路４１による周波数調整の有無に関係なく効率の最高点及び最低点は略同じ程度となっている。
【００２７】
しかし、それらの中間の効率、例えば、低速回転で駆動する洗い運転時の回転数における効率は、インバータ回路４１による周波数調整を行った場合のほうが高くなっている。つまり、インバータ回路４１による周波数調整を行うことで、モータ１５をより広い回転数範囲に亘って高い効率で駆動することが可能となる。尚、図示しないが、ステータ１６の極数構成を６極とした場合についても同様に効率が改善される。
【００２８】
次に、上記した構成のドラム式洗濯機により洗濯を行う場合の作用について、図６及び図７も参照して説明する。図６は、ステータ１６を１２極、６極とした場合にモータ１５の回転数と効率との関係を示す図であり、１２極の場合を実線で示し、６極の場合を破線で示している。図６に示すように、ステータ１６を１２極とした場合におけるモータ１５の効率は、低速回転領域において高い値を示し、一方、ステータ１６を６極とした場合におけるモータ１５の効率は、高速回転領域において高い値を示している。
【００２９】
さて、標準的な運転コースが開始されると、制御部５８は、ステータコイル３５の各端子に接続されたリレー（リレー４２〜５７を含む）を制御してステータ１６を１２極構成に切換える。その後、洗濯運転（洗い工程及びすすぎ工程）が開始される。この洗濯運転では、図示しない給水弁にて水槽６内に給水する動作が行われ、続いて、例えば５０ｒｐｍという低速回転でモータ１５が駆動されることにより、回転槽８が低速で正逆両方向に交互に回転される。このとき、ステータ１６を１２極構成としたモータ１５の効率は、図６に示すように最高点により近い値となっており、モータ１５は、５０ｒｐｍという低速回転時において効率よく駆動されることになる。
【００３０】
洗濯運転が終了すると、続いて脱水運転（脱水工程）が開始される。この脱水運転では、水槽６内の水を排出した後、回転槽８を高速で一方向に回転させる動作が行われる。
図７は、脱水運転時においてステータ１６の極数を切換えるタイミングを示している。脱水運転時のモータ１５の回転数は、０ｒｐｍから例えば１０００ｒｐｍまで加速されるようになっている。制御部５８は、脱水運転の開始によりモータ１５を起動させても、モータ１５の回転数が所定の切換えしきい値、例えば２００ｒｐｍに達するまではステータコイル３５の結線状態を変更せず、ステータ１６を１２極構成のままとする。従って、モータ１５は、脱水運転時における０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍの低速回転領域では、図６に示すように１２極構成で効率よく駆動されることになる。尚、上記した切換えしきい値は、使用するモータ１５の特性などに応じて適宜変更することが可能である。
【００３１】
その後、回転数が２００ｒｐｍに到達すると、制御部５８は、ステータコイル３５の各端子に接続されたリレーを制御してステータ１６を６極構成に切換える。すると、モータ１５は、２００〜１０００ｒｐｍの高速回転領域において１２極構成のときよりも高い効率で駆動される。そして、最終的には１０００ｒｐｍで回転槽８が定速回転され、回転槽８内の洗濯物は遠心脱水される。このとき、ステータ１６を６極構成としたモータ１５の効率は、図６に示すように最高点により近い値となる。
【００３２】
以上説明したように、本実施例によれば次のような効果を奏する。
回転槽８を低速高トルクで回転駆動させる洗濯運転時にはステータ１６を１２極構成とし、高速低トルクで回転駆動させる脱水運転時にはステータ１６を６極構成とするように切換え可能に構成したので、１２極又は６極の夫々における最高点に近い効率でモータ１５を駆動し、洗濯運転及び脱水運転を行うことができる。また、このようにモータ１５の駆動効率を向上させることにより、洗濯機１の各運転時における消費電力の低減、振動の低減、騒音の防止などの効果を得ることができる。
【００３３】
脱水運転時、モータ１５の起動から例えば２００ｒｐｍという低速回転で駆動する間はステータ１６を１２極としてモータ１５を駆動し、回転数が２００ｒｐｍに達したときにステータ１６を６極に切換えてモータ１５を駆動するようにした。これにより、脱水運転時におけるモータ１５の起動をスムーズに行うとともに、低速回転時の効率を向上させることができる。
【００３４】
制御部５８がインバータ回路４１を制御して、ステータコイル３５に供給する三相交流周波数の調整を行うことで、モータ１５の効率を更に向上させ、１２極又は６極の夫々における最高点により近い効率でモータ１５を駆動させることができる。
ステータコイル３５を、各ティース３２に巻回された部分毎に独立したコイルとし、これらコイルの間に、制御部５８により接点の切換え又は開閉が制御されるリレーを配置して、これらリレーを制御することで各コイルの結線状態を切換えるようにした。これにより、洗濯機１の運転途中にステータ１６の極数をスムーズに切換えることが可能となる。
【００３５】
（第２実施例）
図８及び図９は、本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一の部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図８は、第１実施例における図１の一部に相当する図であり、ステータのティース周辺を中心に示すモータの一部平面図である。
【００３６】
ステータ６０は、ティース３２の外周側に１２極用のステータコイル６１が巻回され、ティース３２の内周側に６極用のステータコイル６２が巻回されている。このうち、１２極用のステータコイル６１は、１つのティース３２毎に円周方向に通電相が切り替わるようにインバータ回路４１（図９に示す）に接続され、一方、６極用のステータコイル６２は、２つのティース３２がペアとなって円周方向に通電相が切り替わるようにインバータ回路４１に接続されている（詳細は後述する）。
【００３７】
図９は、第１実施例における図４相当図であり、インバータ回路４１とステータコイル６１，６２とを中心とする構成を示している。尚、図９では、図８におけるステータコイル６１，６２を、各ティース３２に巻回された部分毎に独立したコイルとし、円周方向に順番にコイル６１ａ，６１ｂ，・・・，６１ｉ，・・・，６２ａ，６２ｂ，・・・，６２ｌ，・・・というように符号を付して説明する。
【００３８】
インバータ回路４１のＵ，Ｖ，Ｗ各相出力端子は、リレー（開閉スイッチに相当）６３，６４，６５の可動接点に夫々接続されている。尚、これらリレー６３，６４，６５は、一方の固定接点が６極側、他方の固定接点が１２極側となっている。また、各リレー６３〜６５の接点の切換えは、第１実施例のリレーと同様、制御部５８により制御されるようになっている。
各リレー６３〜６５の１２極側接点は、１２極用のコイル６１ａ，６１ｂ，６１ｃの一端に夫々接続されている。一方、各リレー６３〜６５の６極側接点は、６極用のコイル６２ａ，６２ｃ，６２ｅの一端に夫々接続されている。
【００３９】
また、各コイル６１ａ〜６１ｉ・・・は、６１ａ（Ｕ），６１ｂ（Ｖ），６１ｃ（Ｗ），６１ｄ（Ｕ），６１ｅ（Ｖ），６１ｆ（Ｗ），・・・となるように結線されており、これにより、１２極用のステータコイル６１は、図４（ａ）に示した第１実施例における洗濯運転時のステータコイル３５と同様の結線状態となっている。従って、ステータコイル６１は、円周方向に１つのコイル毎にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が供給される構成となっている。
【００４０】
一方、各コイル６２ａ〜６２ｌ・・・は、６２ａ（Ｕ），６２ｂ（Ｕ），６２ｃ（Ｖ），６２ｄ（Ｖ），６２ｅ（Ｗ），６２ｆ（Ｗ），・・・となるように結線されており、これにより、６極用のステータコイル６２は、図４（ｂ）に示した同脱水運転時のステータコイル３５と同様の結線状態となっている。従って、ステータコイル６２は、円周方向に２つのコイル毎にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が供給される構成となっている。
【００４１】
次に、第２実施例の作用について説明する。
洗濯運転時、制御部５８は、各リレー６３〜６５の可動接点を１２極側接点に接続させて（第１接続形態）、インバータ回路４１に１２極用のステータコイル６１のみに通電させる。従って、ステータ６０は１２極構成となり、モータ１５は、低速回転領域において効率よく駆動される。
【００４２】
一方、脱水運転時、制御部５８は、第１実施例と同様に回転数の上昇に応じて各リレー６３〜６５の可動接点を６極側接点に接続させて（第２接続形態）、インバータ回路４１に６極用のステータコイル６２のみに通電させる。従って、ステータ６０は６極構成となり、モータ１５は、高速回転領域において効率よく駆動される。
【００４３】
以上説明したように、第２実施例によれば次のような効果を奏する。
ティース３２の外周側に１２極用のステータコイル６１を巻回し、ティース３２の内周側に６極用のステータコイル６２を巻回してステータ６０を構成し、制御部５８は、洗濯運転時に１２極用のステータコイル６１に通電を行い、脱水運転時に６極用のステータコイル６２に通電を行うように、各リレー６３〜６５の接点を切換えるようにした。
従って、モータ１５を低速回転領域で駆動する場合にはステータ６０を１２極構成とし、高速回転領域で駆動する場合にはステータ６０を６極構成とするので、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、各ステータコイル６１，６２とインバータ回路４１との接続を、３つのリレー６３，６４，６５によって切換えるので、第１実施例に比べ、切換え箇所を少なくすることができ、ステータ６０の極数切換え時における信頼性が向上する。また、切換え箇所が少なくなることにより、制御部５８の制御内容を簡素化することができる。
【００４５】
（第３実施例）
図１０は、本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と同一の部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１０は、第１実施例における図４相当図であり、（ａ）はモータを低速回転領域で駆動する場合、（ｂ）はモータを高速回転領域で駆動する場合のインバータ回路４１とステータコイルとの結線状態を示している。尚、図１０においては、通電が行われる部分を実線で示し、通電が行われない部分を破線で示している。
【００４６】
第３実施例におけるモータ１５のステータコイル７０は、インバータ回路４１から供給される三相交流電源の夫々に対応したコイル７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗを備えている。また、これらのコイル７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗには、例えば、夫々の巻き始めと巻き終わりとの略中間部分にタップ７１Ｕａ，７１Ｖａ，７１Ｗａが設けられている。尚、これらタップ７１Ｕａ〜７１Ｗａを設ける位置は、必要とされる巻数差に応じて適宜変更可能である。
【００４７】
コイル７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗは、次のようにしてインバータ回路４１に接続されている。即ち、インバータ回路４１のＵ，Ｖ，Ｗ各相出力端子は、リレー（開閉スイッチに相当）７２，７３，７４の可動接点に夫々接続されている。尚、これらリレー７２，７３，７４は、一方の固定接点が低速側、他方の固定接点が高速側となっている。また、各リレー７２〜７４の接点の切換えは、第１実施例の各リレーと同様、制御部５８により制御されるようになっている。
【００４８】
各リレー７２〜７４の低速側接点は、コイル７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗの一端に夫々接続されている。一方、各リレー７２〜７４の高速側接点は、コイル７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗのタップ７１Ｕａ，７１Ｖａ，７１Ｗａに夫々接続されている。また、コイル７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗの夫々の他端は共通に接続されている。
【００４９】
次に、第３実施例の作用について説明する。
洗濯運転時、制御部５８は、図１０（ａ）に示すように各リレー７２〜７４の可動接点を低速側接点に接続させて（第１接続形態）、インバータ回路４１によりコイル７１Ｕ〜７１Ｗの全ての巻線に通電させる。このように、通電を行うコイル７１Ｕ〜７１Ｗの巻き数を多くすることでコイル７１Ｕ〜７１Ｗに生じる誘起電圧が大きくなり、モータ１５は大きなトルクを得易くなる。従って、この状態でモータ１５を回転駆動し、回転槽８を低速高トルクで回転させる。
【００５０】
一方、脱水運転時、制御部５８は、第１実施例と同様に回転数の上昇に応じて、図１０（ｂ）に示すように各リレー７２〜７４の可動接点を高速側接点に接続させて（第２接続形態）、インバータ回路４１によりコイル７１Ｕ〜７１Ｗの略半分の巻線のみに通電させる。このように、通電を行うコイル７１Ｕ〜７１Ｗの巻き数を少なくすることでコイル７１Ｕ〜７１Ｗに生じる誘起電圧が小さくなり、モータ１５は高い回転数を得易くなる。従って、この状態でモータ１５を回転駆動し、回転槽８を高速低トルクで回転させる。
【００５１】
以上説明したように、第３実施例によれば次のような効果を奏する。
制御部５８が各リレー７２〜７４の接点の切換えを制御して、コイル７１Ｕ〜７１Ｗとインバータ回路４１との結線状態を変更することで、コイル７１Ｕ〜７１Ｗの全ての巻線に通電を行う状態と、例えば略半分の巻線のみに通電を行う状態との切換えを可能とした。
これにより、洗濯運転時には、コイル７１Ｕ〜７１Ｗの全ての巻線に通電を行い、低速高トルク駆動に適した状態で効率よくモータ１５を回転駆動させ、脱水運転時には、コイル７１Ｕ〜７１Ｗの例えば略半分の巻線のみに通電を行い、高速低トルク駆動に適した状態で効率よくモータ１５を回転駆動させることができる。
【００５２】
（第４実施例）
図１１は、本発明の第４実施例を示すものであり、第１実施例と同一の部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１１は、第１実施例における図４相当図である。尚、図１１では、第３実施例における図１０と同様に、通電が行われる部分を実線で示し、通電が行われない部分を破線で示している。
【００５３】
第４実施例におけるモータ１５のステータコイル８０は、インバータ回路４１から供給される三相交流電源の夫々に対応したコイル８１Ｕ，８１Ｖ，８１Ｗを備えている。そして、コイル８１Ｕ，８１Ｖ，８１Ｗは、次のようにしてインバータ回路４１に接続されている。即ち、インバータ回路４１のＵ，Ｖ，Ｗ各相出力端子は、コイル８１Ｕ，８１Ｖ，８１Ｗの一端に夫々接続されている。
【００５４】
一方、コイル８１Ｕ，８１Ｖ，８１Ｗの他端は、リレー（開閉スイッチに相当）８２，８３，８４の可動接点に夫々接続されている。尚、これらリレー８２，８３，８４は、一方の固定接点が低速側、他方の固定接点が高速側となっている。また、各リレー８２〜８４の接点の切換えは、第１実施例の各リレーと同様、制御部５８により制御されるようになっている。
各リレー８２〜８４の低速側接点は、夫々共通に接続されている。一方、各リレー８２，８３，８４の高速側接点については、インバータ回路４１のＷ相，Ｕ相，Ｖ相出力端子に夫々接続されている。
【００５５】
次に、第４実施例の作用について説明する。
制御部５８は、洗濯運転時には、図１１（ａ）に示すように各リレー８２〜８４の可動接点を低速側接点に接続させて（第１接続形態）、コイル８１Ｕ〜８１ＷをＹ（スター）結線接続する。そして、制御部５８は、脱水運転時には、図１１（ｂ）に示すように各リレー８２〜８４の可動接点を高速側接点に接続させて（第２接続形態）、コイル８１Ｕ〜８１ＷをΔ（デルタ）結線接続する。
【００５６】
このように、コイル８１Ｕ〜８１Ｗの結線状態をＹ結線からΔ結線に切換えることにより、コイル８１Ｕ〜８１Ｗに生じる誘起電圧の発生に寄与する巻線数は、√３：１となる。これにより、モータ１５は、洗濯運転時には誘起電圧の発生に寄与する巻線数が多くなり、低速高トルク駆動に適した状態で回転駆動される。また、モータ１５は、脱水運転時には誘起電圧の発生に寄与する巻線数が少なくなり、高速低トルク駆動に適した状態で回転駆動される。
【００５７】
以上説明したように、第４実施例によれば次のような効果を奏する。
制御部５８が各リレー８２〜８４の接点の切換えを制御することで、コイル８１Ｕ〜８１Ｗの結線状態を、Ｙ結線とΔ結線とに切換え可能とした。これにより、洗濯運転時には、コイル８１Ｕ〜８１Ｗを低速高トルク駆動に適したＹ結線として、モータ１５を低速回転領域で効率よく駆動させ、脱水運転時には、コイル８１Ｕ〜８１Ｗを高速低トルク駆動に適したΔ結線として、モータ１５を高速回転領域で効率よく駆動させることができる。
【００５８】
尚、本発明は、上記し且つ図面に記載した各実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。
洗濯運転時と脱水運転時とによって、ステータコイルの接続形態を接点式のスイッチを用いて切換えるようにしてもよい。
脱水運転の際、モータ１５は、起動時からステータコイルを高速回転に適した接続形態に切換えて駆動してもよい。
モータ１５の極数構成は、上記各実施例に示したものに限らず適宜変更可能である。
洗濯機は、水槽及び回転槽が縦軸状に配置される縦軸形であってもよい。また、洗濯機に限ることなく、その他衣類乾燥機などのランドリー機器に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施例を示すモータの一部平面図
【図２】ドラム式の洗濯機の概略全体構成を示す縦断側面図
【図３】インバータ回路とステータコイルとを中心とする構成を示す図
【図４】ステータコイルの結線状態を示すもので、（ａ）は洗濯運転時の状態、（ｂ）は脱水運転時の状態を示す図
【図５】ステータを１２極構成としたモータの回転数と効率との関係を示す図
【図６】ステータを１２極、６極とした場合におけるモータの回転数と効率との関係を示す図
【図７】脱水運転時におけるステータの極数切換えのタイミングを示す図
【図８】本発明の第２実施例を示す図１の一部に相当する図
【図９】図４相当図
【図１０】本発明の第３実施例を示す図４相当図
【図１１】本発明の第４実施例を示す図４相当図
【符号の説明】
【００６０】
図面中、１は洗濯機（ランドリー製品）、８は回転槽（負荷）、１５はモータ（ブラシレスＤＣモータ）、１６はステータ、１９は回転軸、３５はステータコイル、４１はインバータ回路、４２〜５７はリレー（開閉スイッチ）、５８は制御部（接続形態制御手段、マイクロコンピュータ）、６０はステータ、６１，６２はステータコイル、６３〜６５はリレー（開閉スイッチ）、７０はステータコイル、７２〜７４はリレー（開閉スイッチ）、８０はステータコイル、８２〜８４はリレー（開閉スイッチ）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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【図１１】
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