(57)【要約】【課題】脱水時、コギング振動やトルクリップル振動による騒音が発生する。【解決手段】洗濯槽を回転駆動するモータ１２と、洗濯槽の回転速度を検出する速度検出手段３０と、モータに流れる電流を検出する電流検出手段４０と、検出した速度と電流と目標値よりモータを制御する制御手段２０と、トルクリップルとコギングトルクによる振動を検出する振動検出手段５０と、振動を打ち消すための振動制御量を制御手段に加える振動制御手段６０と、検出した電流に基いてベクトル制御することでトルク制御量を演算して、トルク制御量と振動制御量を加算する振動加算器２７と、洗濯機の動作モードに応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段２８と、補正すべき振動制御量の振幅と位相を推定する高調波振動推定手段５２を有することにより、振動、騒音を抑制する。【選択図】図１
2008000503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を回転させる洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽の回転速度を検出する速度検出手段と、モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記速度検出手段により検出した速度と前記電流検出手段により検出した電流と目標値より前記モータを制御する制御手段と、トルクリップルとコギングトルクによる振動を検出する振動検出手段と、振動を打ち消すための振動制御量を制御手段に加える振動制御手段とを備え、前記制御手段は、検出した電流に基づいてベクトル制御することでトルク制御量を演算して、トルク制御量と振動制御量を加算する振動加算器を有し、前記振動加算器は、洗濯機の動作モードに応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有するとともに、前記振動制御手段は、補正すべき振動制御量の振幅と位相を推定する高調波振動推定手段を有することを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
高調波振動推定手段は、トルク制御量とモータ回転速度より高調波のトルク外乱振動を推定することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
振動制御手段は、補正すべき振動制御量の振幅と位相を、検出した電流もしくは回転数変動より学習する高調波振動学習手段を有することを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項４】
高調波振動学習手段は、キャリア周波数に同期したサンプリング周波数で電流誤差もしくは速度誤差を検出する学習誤差検出手段と、前記誤差に、指令モータ回転数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値を乗算する学習乗算器と、１回転分の乗算値を積算する学習積算器と、前記積算値と有する指令モータ回転数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値より高調波振動の振幅と位相を演算する学習振幅位相推定器を有することを特徴とする請求項３記載の洗濯機。
【請求項５】
高調波振動学習手段は、前記誤差に、指令モータ制御基本周波数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値を乗算する学習乗算器と、前記積算値と指令モータ制御基本周波数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値より高調波振動の振幅と位相を演算する学習振幅位相推定器と、学習する波形を記憶しておく基本波形記憶手段を有することを特徴とする請求項４記載の洗濯機。
【請求項６】
振動加算器は、高調波振動学習手段の出力する振動制御量をトルク制御量に加算することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項７】
高調波振動学習手段は、モータ相電流基本周波数の６の整数倍の次数、もしくはモータコギング振動周波数の整数倍の次数の周波数の高調波振動を学習することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項８】
高調波振動推定手段は、モータ相電流の基本周波数の整数倍の周波数成分の大きさを演算する周波数分析手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項９】
周波数分析手段は、検出したモータ相電流の基本周波数の６の整数倍の次数の周波数成分、もしくは検出したモータコギング周波数の整数倍の次数の周波数成分の大きさを演算することを特徴とする請求項８記載の洗濯機。
【請求項１０】
振動制御手段は、高調波振動学習手段の学習する次数、あるいは高調波振動推定手段の推定する次数に応じて、モータを制御駆動するキャリア周波数と学習あるいは推定計算するサンプリング周波数を変更調整するサンプリング調整手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１１】
振動制御手段は、推定あるいは学習した振動制御量を記憶しておく高調波振動記憶手段を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１２】
振動制御手段は、洗濯物の量および洗濯物によるアンバランスの大きさに応じて記憶された振動制御量を修正する高調波振動修正手段を有することを特徴とする請求項１１記載の洗濯機。
【請求項１３】
振動制御手段は、モータ回転数に応じて、学習および加算する高調波振動の周波数を切り換える高調波振動選択手段を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１４】
加算手段は、出力する制御量の上限値を有し、加算信号を制限する加算制御量制限手段を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１５】
制御手段は、高調波振動の推定あるいは学習と、その推定値あるいは学習値を高調波振動記憶手段に記録する動作を、モータ回転中常に行う動作モードと、洗濯機コントローラからの指令に応じて行う動作モードを有し、その動作モードを洗濯機コントローラからの指令で切り換える記憶動作制御手段を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１６】
モータは、三相の直流同期回転機で、振動制御手段は、モータ相電流の基本周波数のＮ倍の振動を減衰させるために、基本周波数のＮ＋１もしくはＮ−１の次数の周波数信号を出力することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１７】
振動制御手段は、モータ相電流の基本周波数の６の整数倍＋１もしくは−１の次数の周波数信号、あるいはモータコギング周波数の整数倍＋１もしくは−１の次数の周波数信号を出力することを特徴とする請求項１６記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗い、濯ぎ、脱水および乾燥を行うために、洗濯槽を回転させる回転駆動力を発生させるモータを有する洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の洗濯機とそのモータの速度制御装置としては、洗い、濯ぎ運転や脱水運転を行う場合、ブラシレスＤＣモータを使用して、そのブラシレスＤＣモータをインバータ回路によって駆動し、モータへの印加電圧を増減させることによって、モータのトルクを制御しているものがある。
【０００３】
洗濯機の速度制御装置はマイクロコンピュータなどで構成されていて、ＰＩ制御部、洗い速度パターン出力部、ＵＶＷ変換部、初期速度パターン出力部、ＰＷＭ駆動部、位置速度検出部などを備えている。ＰＷＭ駆動部より出力される各相のＰＷＭ信号は、モータを駆動するインバータ回路に出力される。モータにはホールセンサが組み込まれていて、モータの回転速度とロータの位置検出を行っている。ＰＩ制御部は、洗濯機の運転制御部（図示なし）より出力される脱水運転の目標回転速度とモータの検出速度に基いてモータの回転速度をＰＩ制御し、ＰＷＭ信号のデューティ指令と位相指令をＵＶＷ変換部へ出力する。
【０００４】
洗い速度パターン出力部は、洗い運転時におけるデューティ指令と位相指令をＵＶＷ変換部へ出力している。ＵＶＷ変換部は、ＰＩ制御部もしくは洗い速度パターン出力部より出力される信号をＵ、Ｖ、Ｗの各相の電圧指令に変換してＰＷＭ駆動部に出力している。初期パターン出力部は、モータを停止状態から起動する場合に通電パターンをＵＶＷ変換部に代わってＰＷＭ駆動部に出力している。
【０００５】
洗い、濯ぎ運転や脱水運転を行う場合、モータのトルク制御を高精度に行うことによって、騒音や振動を抑制するために、モータへの印加電流を増減させることによって、モータのトルクを制御している。
【０００６】
図２０は、従来の洗濯機の速度制御装置の構成を示すものである。洗濯機の速度制御装置はマイクロコンピュータなどで構成されていて、その機能ブロックは、図２０に示すように、速度指令出力部、速度ＰＩ制御部、電流ＰＩ制御部、ｑ軸とｄ軸への指令値をＵＶＷの３相への出力に変換するｄｑ／αβ変換部、αβ／ＵＶＷ変換部、ＰＷＭ駆動部、電流検出のためのＡＤ変換部、αβ／ｄｑ変換部、ＵＶＷ／αβ変換部、回転速度を推定する推定部などを備えている。以下、第２の従来例について説明する。
【０００７】
速度ＰＩ制御部１０１は、目標速度指令値と速度推定部１０２の出力であるモータ回転推定速度との差分量に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆとｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆを生成して出力している。ここで、洗いおよび濯ぎ運転におけるｄ軸電流は、ゼロに設定され、脱水時におけるｄ軸電流は、弱め磁界制御を行うために所定の値に設定されている。
【０００８】
αβ／ｄｑ変換部１０３より出力される実際のｑ軸電流値Ｉｑ、ｄ軸電流値Ｉｄは、減算器１０４、１０５で上記ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆとの差分量が計算され、電流制御部１０６はその差分量に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑとｄ軸電圧指令値Ｖｄを生成して、ｄｑ／αβ変換部に出力している。
【０００９】
ｄｑ／αβ変換部は、推定部によって検出されたロータ位相角度が入力され、回転位相角に基づいた電圧指令値Ｖｄ、ＶｑをＶα、Ｖβに座標変換して出力している。
【００１０】
電圧指令値Ｖα、Ｖβはαβ／ＵＶＷ変換部に入力され、３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換されて、ＰＷＭ形成部に入力されている。
【００１１】
ＰＷＭ形成部は、３相の電圧指令値に基づいて１６ｋＨｚの搬送波を変調した各相のＰＷＭ信号をインバータ回路に出力して、モータの各相に正弦波状の電流が通電されるように正弦波に基づいた電圧振幅に対するパルス幅の信号が出力されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
また、他の第２の従来のモータ制御装置としては、図２１に示すように電流制御処理２０１およびＰＷＭ処理２０２によりモータ駆動信号の通電／断電パターンを作成してモータ制御を行い、モータ停止直前のモータ駆動信号の通電パターンをパターン学習処理２０３で学習し、再起動するときこの学習パターンをもとにパターン演算処理２０４で作成することにより、モータ駆動電流を早期に指令値に一致させて振動および騒音を低減しているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
さらに、他の第３の従来のモータ制御装置としては、モータ回転に同期したロータ位置信号を使用しての制御駆動と、非同期での制御駆動を切り換えながらモータを制御駆動して振動、騒音を抑えているものがある（例えば、特許文献３参照）。
【００１４】
図２２は、第３の従来のインバータ洗濯機の制御装置の構成を示すものである。インバータ洗濯機は直流ブラシレスモータ３０１をロータ位置検出手段でモータ３０１の回転位置を検出して副制御部３０２に内蔵のインバータ手段が３相電流をモータ３０１に供給することによって駆動されている。副制御部３０２はモータ３０１の起動時にはロータ位置信号に同期した信号でモータを起動している。そしてモータの回転速度が所定値Ａになると、ロータ位置信号に非同期で予め決められた信号でモータを駆動している。これによって、ロータ位置検出手段の取付位置に依存しない信号でモータを駆動できるため、モータの振動、騒音を抑えている。
【特許文献１】特開２００３−５３０９２号公報
【特許文献２】特開平７−２６４８９０号公報
【特許文献３】特開２０００−２２４８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
洗濯機は、その脱水工程において、モータで洗濯槽を高速回転させている。その高速回転のためにモータ制御系は、モータに大きな電流を流すことになり、コギング振動やトルクリップル振動による騒音が発生するという課題がある。
【００１６】
トルクリップルは、モータ制御基本周波数の６ｎ倍（ｎは１以上の整数）で、８極モータを９００ｒ／ｍｉｎで回転させた場合、１次成分が３６０Ｈｚ、２次成分が７２０Ｈｚとなる。また、コギングトルクは、モータの極数とコイル（スロット）数の最小公倍数で、８極１２スロットモータの場合、モータ回転数の２４ｋ倍（ｋは１以上の整数）で、モータを９００ｒ／ｍｉｎで回転させた場合、１次成分が３６０Ｈｚ、２次成分となり、これらの振動がモータだけでなく、筐体、洗濯槽を振動させて大きな騒音となっている。
【００１７】
前記第１の従来の構成では、図２０のように電圧指令のみでモータのトルクを制御している。電流はトルクに比例するが、駆動回路には遅れがあり、電圧からトルクまでの伝達関数に遅れが含まれ、そのため制御動作にも遅れが生じ、外乱がない状態でも、正確な速度制御ができない。速度制御の制御帯域を前記した振動が補償できるように１ｋＨｚまであげることは、センサノイズ、モータ時定数などの理由から現実的でない。よって、前記コギングトルクやトルクリップルのような振動外乱は制御系で補償されず、洗濯機の脱水工程において、振動、騒音が発生するという課題を有していた。
【００１８】
また、前記第２の従来の構成では、図２１のように電流指令でモータのトルクを制御している。電流はトルクに比例するため、駆動回路に遅れがあっても電流をフィードバック制御しているため、動作の遅れを低減でき、正確な速度制御、トルク制御が可能である。
【００１９】
しかしながら、前記コギングトルクやトルクリップルのような振動外乱がある場合、外乱による速度変化を検出できても、速度フィードバックだけでは制御帯域で決まる補償ゲインでのみ速度変動を低減することが可能となるだけである。ＤＣ的な低域外乱は補償できても、ＡＣ的な外乱（とくに制御帯域以上）に対しては正確な補償ができず、速度変動、ひいては速度変動が起因となる振動、騒音が発生するという課題を有していた。
【００２０】
また、前記第３の従来の構成では、図２２のように、モータをホール素子などの回転同期信号を使用して制御する方法と、使用せずに非同期に制御する方法とを切り換えて行うことによって、ホール素子の取り付け位置誤差による通電の誤差、駆動電流のひずみ、それによるトルクリップルを低減して、モータによる振動、騒音を低減させる構成をとっている。
【００２１】
しかしながら、トルクリップルは３相モータを正弦波駆動で制御する場合、原理的に発生する振動であり、コギングトルク振動も、ブラシレスモータなどの同期回転機の場合、大小の差はあれ、その極数とコイル数の最小公倍数できまる回転に同期した磁気加振により発生する振動である。
【００２２】
よって、非同期正弦波信号を使用して３相モータを回転制御した場合、前記のような振動外乱は補償されず、洗濯機の脱水工程において、振動、騒音が発生するという課題を有していた。
【００２３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となる振動、騒音を防止できるようにした洗濯機とそのモータ速度制御装置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】
【００２４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、洗濯物を回転させる洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽の回転速度を検出する速度検出手段と、モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記速度検出手段により検出した速度と前記電流検出手段により検出した電流と目標値より前記モータを制御する制御手段と、トルクリップルとコギングトルクによる振動を検出する振動検出手段と、振動を打ち消すための振動制御量を制御手段に加える振動制御手段とを備え、前記制御手段は、検出した電流に基づいてベクトル制御することでトルク制御量を演算して、トルク制御量と振動制御量を加算する振動加算器を有し、前記振動加算器は、洗濯機の動作モードに応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有するとともに、前記振動制御手段は、補正すべき振動制御量の振幅と位相を推定する高調波振動推定手段を有するものである。
【００２５】
これによって、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の洗濯機は、脱水工程において、高速回転で大きな電流を流す場合であっても、コギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、低減、防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１の発明は、洗濯物を回転させる洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記洗濯槽の回転速度を検出する速度検出手段と、モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記速度検出手段により検出した速度と前記電流検出手段により検出した電流と目標値より前記モータを制御する制御手段と、トルクリップルとコギングトルクによる振動を検出する振動検出手段と、振動を打ち消すための振動制御量を制御手段に加える振動制御手段とを備え、前記制御手段は、検出した電流に基づいてベクトル制御することでトルク制御量を演算して、トルク制御量と振動制御量を加算する振動加算器を有し、前記振動加算器は、洗濯機の動作モードに応じて振動制御量を加算するか否かを切り換える加算切換手段を有するとともに、前記振動制御手段は、補正すべき振動制御量の振幅と位相を推定する高調波振動推定手段を有することにより、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００２８】
第２の発明は、特に、第１の発明の高調波振動推定手段は、トルク制御量とモータ回転速度より高調波のトルク外乱振動を推定することにより、回転速度変動要因のコギングトルク振動の振幅と位相を推定することができる。そのため、この推定したコギングトルクを制御量に加算してモータ制御することによって、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００２９】
第３の発明は、特に、第１の発明の振動制御手段は、補正すべき振動制御量の振幅と位相を、検出した電流もしくは回転数変動より学習する高調波振動学習手段を有することにより、回転速度変動要因のコギングトルク振動の振幅と位相を学習推定することができる。そのため、この推定したコギングトルクを制御量に加算してモータ制御することによって、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３０】
第４の発明は、特に、第３の発明の高調波振動学習手段は、キャリア周波数に同期したサンプリング周波数で電流誤差もしくは速度誤差を検出する学習誤差検出手段と、前記誤差に、指令モータ回転数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値を乗算する学習乗算器と、１回転分の乗算値を積算する学習積算器と、前記積算値と有する指令モータ回転数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値より高調波振動の振幅と位相を演算する学習振幅位相推定器を有することにより、回転速度変動要因のコギングトルク振動の振幅と位相を数回転の間に、少ないメモリ量で高速に学習推定することができる。そのため、この推定したコギングトルクを制御量に加算してモータ制御することによって、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３１】
第５の発明は、特に、第４の発明の高調波振動学習手段は、前記誤差に、指令モータ制御基本周波数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値を乗算する学習乗算器と、前記積算値と指令モータ制御基本周波数に同期した回転角に応じて変化する三角関数値より高調波振動の振幅と位相を演算する学習振幅位相推定器と、学習する波形を記憶しておく基本波形記憶手段を有することにより、回転速度変動要因のコギングトルク振動の振幅と位相を、速度検出と同じサンプリング周波数で高速に学習推定することができる。そのため、この推定したコギングトルクを制御量に加算してモータ制御することによって、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３２】
第６の発明は、特に、第３〜第５のいずれか１つの発明の振動加算器は、高調波振動学習手段の出力する振動制御量をトルク制御量に加算することにより、推定した速度変動要因のコギングトルクをモータ制御量に加算することが可能となる。そのため、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３３】
第７の発明は、特に、第３〜第５のいずれか１つの発明の高調波振動学習手段は、モータ相電流基本周波数の６の整数倍の次数、もしくはモータコギング振動周波数の整数倍の次数の周波数の高調波振動を学習することにより、洗濯機脱水工程での騒音要因であるモータコギング周波数に特化して、高次成分までの振動の振幅と位相を学習推定することが可能となる。そのため、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３４】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明の高調波振動推定手段は、モータ相電流の基本周波数の整数倍の周波数成分の大きさを演算する周波数分析手段を有することにより、振動要因となっているモータ制御電流高次成分の次数とその電流値を見極めることによって、振動要因である制御電流の高次成分振幅を学習推定することができるため、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３５】
第９の発明は、特に、第８の発明の周波数分析手段は、検出したモータ相電流の基本周波数の６の整数倍の次数の周波数成分、もしくは検出したモータコギング周波数の整数倍の次数の周波数成分の大きさを演算することにより、とくにモータコギングトルクの高次成分振幅を学習推定することができるため、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３６】
第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明の振動制御手段は、高調波振動学習手段の学習する次数、あるいは高調波振動推定手段の推定する次数に応じて、モータを制御駆動するキャリア周波数と学習あるいは推定計算するサンプリング周波数を変更調整するサンプリング調整手段を有することにより、振動周波数に応じて学習推定するサンプリング周波数を調整することができるため、高調波振動であっても、高精度に推定することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３７】
第１１の発明は、特に、第１〜第１０のいずれか１つの発明の振動制御手段は、推定あるいは学習した振動制御量を記憶しておく高調波振動記憶手段を有することにより、一度学習推定した高調波振動を記憶しておくことが可能となるため、学習推定時は高サンプリングで計算して、その後の制御はサンプリングを下げて、他の処理にマイコンを使用することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３８】
第１２の発明は、特に、第１１の発明の振動制御手段は、洗濯物の量および洗濯物によるアンバランスの大きさに応じて記憶された振動制御量を修正する高調波振動修正手段を有することにより、高調波振動の振幅位相に変化がある場合のみ、学習推定を再度行って推定値を記憶させることが可能となり、高精度に高調波振動を制御補償することができる。そのため、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００３９】
第１３の発明は、特に、第１〜第１２のいずれか１つの発明の振動制御手段は、モータ回転数に応じて、学習および加算する高調波振動の周波数を切り換える高調波振動選択手段を有することにより、モータ回転数に同期して変化するコギング周波数に対応して学習及び加算することができるとともに、回転によって大きい振動成分の次数が変化しても対応して学習及び加算することができるので、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００４０】
第１４の発明は、特に、第１〜第１３のいずれか１つの発明の加算手段は、出力する制御量の上限値を有し、加算信号を制限する加算制御量制限手段を有することにより、学習推定した高調波振動量を制御量に加えたことで、出力できるモータ制御量の最大最小値を超えて制御量が飽和することを防止することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００４１】
第１５の発明は、特に、第１〜第１４のいずれか１つの発明の制御手段は、高調波振動の推定あるいは学習と、その推定値あるいは学習値を高調波振動記憶手段に記録する動作を、モータ回転中常に行う動作モードと、洗濯機コントローラからの指令に応じて行う動作モードを有し、その動作モードを洗濯機コントローラからの指令で切り換える記憶動作制御手段を有することにより、高調波振動制御の必要な脱水工程でのみ高調波を加算した制御量で制御することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００４２】
第１６の発明は、特に、第１〜第１５のいずれか１つの発明のモータは、三相の直流同期回転機で、振動制御手段は、モータ相電流の基本周波数のＮ倍の振動を減衰させるために、基本周波数のＮ＋１もしくはＮ−１の次数の周波数信号を出力することにより、振動低減の必要なＮ次の振動のみを制御することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００４３】
第１７の発明は、特に、第１６の発明の振動制御手段は、モータ相電流の基本周波数の６の整数倍＋１もしくは−１の次数の周波数信号、あるいはモータコギング周波数の整数倍＋１もしくは−１の次数の周波数信号を出力することにより、振動低減の必要な６Ｎ次の振動のみを制御することが可能となり、洗濯機の脱水工程において、高速回転で、大きな電流を流す場合であっても、モータ回転が起因となるコギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、前記振動の推定もしくは検出と、フィードフォワード制御で低減、防止することができる。
【００４４】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４５】
（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洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。図１において、１０は洗濯機機構部で、１１は洗濯物を回転させる洗濯槽の回転ドラム、１２は回転ドラムを速度制御しながら回転させるブラシレスモータ、１３は洗濯物と水が入る洗濯槽の水受筒、１８は洗濯物投入口を有するカバー、１４は洗濯槽と洗濯物投入窓のあるカバーとのすきまをなくして接続するための窓パッキン、１５は洗濯槽の姿勢を支持するための支持ばね、１６は洗濯時（モータ回転時）に発生する振動を低減してカバーや床への振動伝達を小さくするためのダンパ、１７は洗濯物投入口のふた、１９は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
【００４６】
ここで、モータ１２は極数８、コイル数１２のブラシレスモータである。また、１００は洗濯機電気部で、３０はモータ１２の回転速度Ｖｍを検出する速度検出手段、２１は回転速度指令値Ｖｒｅｆと検出した実際の回転速度Ｖｍとの差分をとり速度偏差ＶＥを出力する速度誤差減算器、２２は速度偏差ＶＥに基づいて制御量Ｉａを演算して出力する速度制御手段、４０はモータ駆動電流Ｉｍを検出する電流検出手段、２０はモータを制御駆動する制御手段で、２３は制御量Ｉａと検出したモータ駆動電流Ｉｍとの差分を出力する電流誤差減算器、２４は電流をベクトル制御でフィードバック制御する電流制御量を出力する電流制御手段、２５は２相のｄ軸電流とｑ軸電流を実際に３相のブラシレスモータに印加するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相電流に変換して出力する制御指令手段、２６はＰＷＭ制御でモータに電流を加えるインバータ回路の駆動手段である。
【００４７】
また、５０は電流誤差よりコギング振動を検出する振動検出手段、６０は検出した高調波振動の振幅と位相を推定、もしくは検出して、前記高調波振動が相殺するような高調波振動制御量を演算して出力する振動制御手段、５２はモータ回転速度とモータトルク制御量よりＮ次の高調波振動の振幅と位相を推定する高調波振動推定手段、６１は推定された高調波成分を抑制するためにＮ±１次の高調波を発生する振動発生手段、２７は電流制御量に振動制御量を加算する振動加算器、２８は洗濯機の動作モードに応じて振動制御手段６０が出力する振動制御量である高調波電流を制御して、高調波電流を電流制御量に加算するか否かを切り換える加算切換手段である。
【００４８】
図２は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機のモータ制御装置の詳細ブロック図である。以下、ベクトル制御による制御方法について説明する。
【００４９】
モータの目標回転速度は、洗濯機コントローラ（図示せず）より指令される。また、ここで使用するモータとしてはブラシレスＤＣモータで、その中でもリラクタンストルクを使用して回転させるリラクタンスモータである。図中の１２はブラシレスモータで、１２−１はマグネットとコイルで構成されるモータ部、１２−２はロータ位相を検出できるホール素子である。
【００５０】
速度検出手段３０は、ここではタコジェネレータを使用する。ブラシレスタコジェネレータは、モータ中に組み込まれたホール素子とコンパレータ、アナログスイッチで構成される。この速度検出手段３０よりモータの回転速度Ｖｍを検出する。
【００５１】
減算器２１は目標回転速度Ｖｒｅｆと検出したモータ回転速度Ｖｍの速度偏差ＶＥを出力し、速度制御手段２２では、速度偏差ＶＥに基づいて制御量Ｉｃを演算する。
【００５２】
図３に速度制御手段２２のブロック図を示す。速度制御手段は、速度偏差ＶＥに速度フィードバックゲインＫｖを乗じて速度フィードバック制御量Ｕｖを演算するとともに、速度偏差ＶＥの積分値に積分フィードバックゲインを乗じて積分フィードバック制御量Ｕｉを演算し、これら２つの制御量を加算器２２−４で加算し、制御量Ｉａを出力している。
【００５３】
図１における制御量Ｉａは、図２におけるブラシレスモータのベクトル制御におけるｑ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）軸電流指令Ｉｑａとなる。また、図２においてリラクタンストルクに相当するｄ（ｄｉｒｅｃｔ）軸電流指令Ｉｄａは、洗濯機コントローラより目標回転速度に応じて出力される。
【００５４】
次に、電流制御手段２４について説明する。図２における３相ＵＶＷ／２相ｄｑ変換器２４−８において、Ｕ相電流とＶ相電流よりｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄを検出している。図３に電流制御手段２４のブロック図を示とともに、図４に３相ＵＶＷ／２相ｄｑ変換器のブロック図を示す。前記電流値より減算器２４−１と２４−２がｑ軸指令電流との偏差Ｉｑａ’とｄ軸指令電流との偏差Ｉｄａ’を演算している。そして、それぞれの偏差に速度制御手段２２と同様に比例積分制御（ＰＩ制御）を行って指令電圧ＶｑａとＶｄａを出力している。
【００５５】
さらに図５に非干渉制御器のブロック図を示す。ここで、Φは相電機子鎖交磁束数、Ｌａは電機子巻線の自己インダクタンスである。演算された指令電圧ＶｑａとＶｄａは、次に非干渉制御器２４−７の出力を加算器２４−５、２４−６で加算して相互独立な指令電圧Ｖｑａ’とＶｄａ’となる。ブラシレスモータにはｄ、ｑ軸間で干渉しあう速度起電力がある。それらはｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電流Ｉｄに影響するが直接制御することはできない。そこで、その速度起電力を求めておいてそれらを打ち消す制御がここでの非干渉制御器２４−７である。非線形制御器では、電機子巻線自己インダクタンスＬａと巻線鎖交磁束数Φより非線形制御量を演算している。なお、通常トルク定数ｋｔは極数ｐとΦによって決定される。
【００５６】
そして、相互独立な指令電圧Ｖｑａ’とＶｄａ’は、制御指令手段２５のｄｑ／３相ＵＶＷ変換器へ出力される。
【００５７】
図６に２相ｄｑ／３相変換器２５とロータ位相角演算器２６−４の関係を示すブック図を示す。ｄｑ／３相変換器２５では、指令電圧Ｖｑａ’とＶｄａ’に対してロータ位相角のサイン値、コサイン値を乗じて、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）への指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗをＰＷＭインバータ回路２６−２に出力する。ＰＷＭインバータ回路２６−２は、３相の正弦波指令電圧に対して、キャリア周波数１５．６ｋＨｚ、印加電圧１００Ｖのパルス波信号をブラシレスモータ１２に出力している。２６−３は抵抗による電流検出器で、検出されたＵ相とＶ相の電流値は３相ＵＶＷ／ｄｑ変換器２４−８へ出力されている。
【００５８】
次に、高調波電流による高調波振動によってコギング振動やトルクリップル振動を減衰させる原理について説明する。トルクリップルは、３相モータの場合モータ基本周波数は６ｎ倍（ｎは１以上の整数）の周波数で発生する。また、コギングトルクはロータマグネットの極数とステータコイルの数の最小公倍数ｋでモータ回転数のｍｋ倍（ｍは１以上の整数）で発生し、本実施の形態ではモータ基本周波数の６ｎ倍の周波数で発生する。
【００５９】
一般に、モータ駆動に応用される磁気加振力はロータ起磁力とステータ電流により発生する。また、次数６ｎの高調波振動を減衰させるため、この高調波振動とのベクトル和の振幅が減少する振幅、位相をもつ磁気加振力を追加すればよい。この磁気加振力は、減衰させたい高調波振動の次数よりも１だけ大きいもしくは小さい高調波電流をステータに重畳すればよいことがわかっている。
【００６０】
そして、６次、１２次の高調波振動は以下のロータ起磁力とステータ電流によって発生することがわかっている。
ロータ起磁力の３次高調波成分による６次
ロータ起磁力の１次と５次高調波成分による６次
ロータ起磁力の１次と７次高調波成分による６次
ロータ起磁力の５次と７次高調波成分による１２次
ロータ起磁力の５次高調波成分とステータ電流の１次成分による６次
ロータ起磁力の７次高調波成分とステータ電流の１次成分による６次
現在、洗濯機のモータ制御装置において、この高調波振動６次と１２次が騒音の原因となっていて、ステータ電流に高調波電流成分の７次と１３次を付加することで、上記６次と１２次を減衰させる高調波振動を発生することが可能である。
【００６１】
以下に、ステータ電流の７次成分と１３次成分の重畳により発生する高調波振動を列記する。
ロータ起磁力１次成分とステータ電流７次成分により発生する６次成分
ロータ起磁力１次成分とステータ電流１３次成分により発生する１２次成分
ロータ起磁力５次成分とステータ電流７次成分により発生する１２次成分
ロータ起磁力５次成分とステータ電流１３次成分により発生する１８次成分
ロータ起磁力７次成分とステータ電流１３次成分により発生する６次成分
ステータ電流１次成分と７次成分により発生する６次成分
ステータ電流１次成分と１３次成分により発生する１２次成分
ステータ電流７次成分と１３次成分により発生する６次成分
以上より、振幅と位相の調整により、コギング振動およびトルクリップル振動である６次および１２次の高調波振動は、ステータ電流に高調波電流７次成分と１３次成分を重畳させることによって減衰させることが可能である。
【００６２】
次に、以上の原理を用いた高調波電流による高調波振動のフィードフォワード制御について説明する。
【００６３】
振動検出手段５０は電流誤差よりコギング振動の振幅と位相を推定する。モータは８極１２コイルなので、コギング振動はモータ回転数の２４次、モータ基本周波数の６次が１次成分となる。
【００６４】
図７に高調波振動推定手段５２の詳細ブロック図を示す。図７において、６２−１は制御量を入力として加速度Ａｃｃ１を推定し、６２−４は速度の差分を計算し、６２−３は定数を乗算することにより加速度Ａｃｃ２を推定し、減算器６２−２が２つの加速度の差分を計算後、ローパスフィルタ６２−５を通過させて、推定器６２は、回転同期外乱の振幅と位相を推定している。振動発生手段６１は、その推定値に係数を乗算して振動制御量を出力している。また、高調波振動推定手段５２は、振動検出手段の信号変動をトリガに計算している。
【００６５】
振動検出手段は、高調波振動推定手段５２の推定値に対して、振動発生手段６１は６次の振動に対しては７（６＋１）次または５次、１２次に対しては１３（１２＋１）次または１１次の成分を、振動検出手段の出力である振幅と、位相より、６次成分、１２成分を打ち消すように同振幅、逆位相の高調波振動のための高調波電流信号を出力している。以上が、高調波電流による高調波振動補償を含むブラシレスモータ制御系の信号の流れ、および制御アルゴリズムである。
【００６６】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態において、モータのトルク定数、洗濯槽とモータの慣性、目標速度、サンプリング周波数、キャリア周波数、制御帯域を上記仕様としたが、他の仕様であっても同様の効果が可能である。
【００６８】
（実施の形態２）
図８は本発明の第２の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ速度制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【００６９】
図１と異なるところは、振動制御手段６０が、高調波振動推定手段５２のかわりに、モータの回転速度誤差もしくはモータ制御電流誤差より、モータ回転同期外乱振動を学習して、外乱の振幅と位相を出力する高調波振動学習手段５３を有するところである。
【００７０】
図９に、高調波振動学習手段５３の学習原理説明図を示す。
【００７１】
モータ同期振動ＲＲＯは次式で近似される。
【００７２】
【数１】
2008000503.tif 000003
【００７３】
【数２】
2008000503.tif 000004
【００７４】
図９において、６３−１学習乗算器で、速度誤差ＶＥとｃｏｓφ、ＶＥとｓｉｎφを乗算し、それぞれの乗算値を、式（２）のように６３−２学習積算器でＶＥ＊ｃｏｓφとＶＥ＊ｓｉｎφとを演算する。その後、学習推定器６３−３で、上記Ａ、Ｂを式（１）に代入して、高調波振動を学習する。
【００７５】
そして、振動発生手段６１は、学習した６次の振動に対しては７（６＋１）次または５次、１２次に対しては１３（１２＋１）次または１１次の成分を、振動検出手段の出力である振幅と、位相より、６次成分、１２成分を打ち消すように同振幅、逆位相の高調波振動のための高調波電流信号を出力している。
【００７６】
この学習した振動をもとに、振動発生手段６１は、速度偏差に含まれる高調波振動よりコギング振動を検出し、ＰＷＭ制御回路を含むインバータ回路である駆動手段への指令電圧信号に、１３次の高調波振動を発生させる高調波電圧信号を加算して、課題である１２次成分を減衰させている。
【００７７】
すなわち、学習した振幅と位相情報を用い、次数のみを学習した次数１２から１３に変更して補償を行っている。
【００７８】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【００７９】
実際に以下の仕様での騒音と駆動電流との実験結果を図１０、図１１に示す。図１０が高調波振動制御なしの場合、図１１が高調波振動制御ありの場合であり、それぞれ（ａ）がモータの騒音、（ｂ）がモータ駆動電流である。
【００８０】
図１０、図１１の実験結果より、モータ騒音のＦＦＴ結果より高調波振動制御ありの場合、１２次成分で１６ｄＢの減衰がある。また、制御電流のＦＦＴ結果には高調波振動制御ありの場合、１３次成分が付加されているのが確認できる。以下に仕様を記述する。
＜実験仕様＞
モータトルク定数：０．８３  Ｎｍ／Ａ
洗濯槽の慣性：２．２５×１０＾４  ｋｇｍ＾２
目標回転速度：８００〜９００  ｒ／ｍｉｎ
サンプリング周波数：３ｋＨｚ
ｄ軸電流：２．５Ａ
制御帯域：４５
インバータキャリア周波数：１５．６ｋＨｚ
付加した高調波電流の次数：１３次
（実施の形態３）
図１２は本発明の第３の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【００８１】
図１と異なるところは、周波数分析手段６４を有しているところである。図において、周波数分析手段６４は、前述した高調波振動推定手段５２の出力である回転同期のコギング振動を含む外乱振動信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ変換）して周波数分析している。周波数に対する振幅と位相を計算して、回転速度によってきます回転同期振動であるコギング振動成分とその高次成分の振幅と位相を計算して振動発生手段６１に出力している。振動発生手段６１は、６次の振動に対しては７（６＋１）次または５次、１２次に対しては１３（１２＋１）次または１１次の成分の高調波電流信号を出力している。
【００８２】
これは、振動検出手段の出力である振幅と、位相より、６次成分、１２成分を打ち消すように同振幅、逆位相の高調波振動のための高調波電流信号を出力していることとなる。
【００８３】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【００８４】
（実施の形態４）
図１３は本発明の第４の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【００８５】
図１と異なるところは、高調波振動推定手段５２に代えて高調波振動学習手段５３を有するところと、学習および補正制御を行う回転同期振動の回転次数に応じて、学習するサンプリング周波数（サンプリング数）を変更するサンプリング調整手段６５を有するところである。
【００８６】
今、モータが８極１２スロット、回転数９００ｒ／ｍｉｎの場合、コギング振動の１次が３６０Ｈｚ、２次が７２０Ｈｚとなる。いま、学習して振動発生手段で補正制御する周波数（コギング次数）を７２０Ｈｚ（２次）とするとサンプリング周波数は１０倍以上の７．２ｋＨｚとする。その後、回転数を１５００ｒ／ｍｉｎまで上昇させた場合、２次のコギング振動は１２００Ｈｚとなり、サンプリング周波数も１２ｋＨｚに変更する。
【００８７】
このように、サンプリングを回転数によって変更調整することにより、学習精度、推定精度を向上させることができる。
【００８８】
すなわち、高精度な学習、あるいは推定により、高精度にコギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。
【００８９】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【００９０】
（実施の形態５）
図１４は本発明の第５の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【００９１】
図１と異なるところは、高調波振動推定手段５２に代えて高調波振動学習手段５３を有するところと、学習した振動量を記憶しておく高調波振動記憶手段６６を有するところである。
【００９２】
前述した回転同期振動であるコギング振動の学習を起動１０回に１回、あるいは出荷検査時に行い、そのとき学習した振幅と位相を、前記高調波振動記憶手段に記録する。
【００９３】
その後、脱水時、回転数が８００ｒ／ｍｉｎ以上になり、加算切換手段が振動制御量の加算指令を出したとき、格納された高調波振動学習値の振幅と位相をもとに、振動発生手段６１は、学習した６次の振動に対しては７（６＋１）次または５次、１２次に対しては１３（１２＋１）次または１１次の成分を、振動検出手段の出力である振幅と、位相より、６次成分、１２成分を打ち消すように同振幅、逆位相の高調波振動のための高調波電流信号を出力している。
【００９４】
すなわち、モータ回転数に応じて、例えば８００ｒ／ｍｉｎ以上の回転速度で回転している場合、電流制御量に１３次の高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算して制御指令手段に出力することによって、課題である１２次成分を減衰させている。洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。
【００９５】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【００９６】
（実施の形態６）
図１５は本発明の第６の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【００９７】
図１と異なるところは、高調波振動推定手段６２に代えて高調波振動学習手段５３を有するところと、学習した振動量を記憶しておく高調波振動記憶手段６６を有するところと、洗濯物のアンバランス量、すなわち回転数１次の振動量の大きさに応じて、記憶された振動量の振幅を修正して振動発生手段６１に出力する高調波振動修正手段６７を有するところである。
【００９８】
高調波振動記憶手段６６の振幅と位相のうち振幅を増減させて振動発生手段６１に出力して、その値をもとに振動発生手段６１が振動制御量を出力する場合、学習した６次の振動に対しては７（６＋１）次または５次、１２次に対しては１３（１２＋１）次または１１次の成分を、振動検出手段の出力である振幅と、位相より、６次成分、１２成分を打ち消すように同振幅、逆位相の高調波振動のための高調波電流信号を出力している。
【００９９】
すなわち、洗濯モード、モータ回転数に応じて、制御帯域を調整しながら、電流制御量に１３次の高調波振動を発生させる高調波電流信号を加算して制御指令手段に出力することによって、課題である１２次成分を減衰させている。洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。
【０１００】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【０１０１】
（実施の形態７）
図１６は本発明の第７の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【０１０２】
図１と異なるところは、振動制御手段６０が、高調波振動推定手段６２のかわりに、モータの回転速度誤差もしくはモータ制御電流誤差より、モータ回転同期外乱振動を学習して、外乱の振幅と位相を出力する高調波振動学習手段５３を有するところと、回転速度に応じて、補正制御する回転同期振動の周波数を高調波振動学習手段５３に指令する高調波振動選択手段６８を有しているところである。
【０１０３】
高調波振動選択手段６８は、回転数ごとに補正制御する振動を変更して、高周波振動学習手段に、学習する振動の次数、周波数を指令する。
【０１０４】
回転数が９００ｒ／ｍｉｎの場合、高調波振動選択手段６８はコギング周波数２次成分の学習と補正制御を指令する。高調波振動学習手段５３は、７２０Ｈｚ（電気角周波数の１２次）の回転同期振動の振幅と位相を学習し、振動発生手段６１は７８０Ｈｚ（電気角周波数の１３次）を出力することによって、課題である１２次成分を減衰させている。
【０１０５】
また、回転数が１２００ｒ／ｍｉｎ以上で１５００ｒ／ｍｉｎの場合、高調波振動選択手段６８はコギング周波数１次成分の学習と補正制御を指令する。高調波振動学習手段５３は、６００Ｈｚ（電気角周波数の６次）の回転同期振動の振幅と位相を学習し、振動発生手段６１は７００Ｈｚ（電気角周波数の７次）を出力することによって、課題である６次成分を減衰させている。
【０１０６】
以上のような構成で、洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。
【０１０７】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【０１０８】
（実施の形態８）
図１７は本発明の第８の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【０１０９】
図１と異なるところは、振動制御手段６０が、高調波振動推定手段６２のかわりに、モータの回転速度誤差もしくはモータ制御電流誤差より、モータ回転同期外乱振動を学習して、外乱の振幅と位相を出力する高調波振動学習手段５３を有するところと、振動加算器２７が制御指令手段２５への出力が制御量の上限値を超えないように制限する加算制御量制限手段２７−２を有しているところである。
【０１１０】
回転数が１５００ｒ／ｍｉｎの場合、高調波振動学習手段５３は、６００Ｈｚ（電気角周波数の６次）の回転同期振動の振幅と位相を学習し、振動発生手段６１は７００Ｈｚ（電気角周波数の７次）を出力する。
【０１１１】
また、電流制御手段２４の出力である制御量が変調率０．９（Ｍａｘ：１．０）であるとする。ここで、振動発生手段の出力である振動制御量の振幅が０．３、位相が２３０ｄｅｇの場合、振動加算器２７の加算手段２７−１で上記制御量と振動制御量が加算されるが、加算後の制御量の振幅が図１８（ａ）のように１を超えてしまう。
【０１１２】
図１８は、加算制御量制限手段２７−２の動作説明図である。このような場合、加算制御量制限手段２７−２が、図１８に示すように加算制御量の最大値が振幅１となるように制限する。ここでは、２つの例を示している。図１８（ｂ）は、制御量をＣ１、振動制御量をＣ２、制限後の出力される加算制御量をＣ、調整ゲインＫｇ＜１とすると、
Ｃ＝Ｋｇ×（Ｃ１＋Ｃ２）  として、加算制御量を制限している。
図１８（ｃ）は、  Ｃ＝Ｃ１＋Ｋｇ×Ｃ２  として、加算制御量を制限している。
【０１１３】
以上のような構成で、洗濯物の脱水起動時、回転数上昇に伴い、コギング振動による騒音が大きくなることを防いでいる。
【０１１４】
以上より、高調波振動信号をモータ制御信号に付加することが可能となり、コギング振動を減衰することが可能であり、振動、騒音を防止することができる。
【０１１５】
（実施の形態９）
図１９は本発明の第９の実施の形態である洗濯機のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置の基本的な構成については、第１の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付している。
【０１１６】
図１と異なるところは、振動制御手段６０が、高調波振動推定手段６２のかわりに、モータの回転速度誤差もしくはモータ制御電流誤差より、モータ回転同期外乱振動を学習して、外乱の振幅と位相を出力する高調波振動学習手段５３を有するところと、学習した振動量を記憶しておく高調波振動記憶手段６６を有するところと、学習した振動量を高調波振動記憶手段６６への記録を洗濯機コントローラからの指令に応じて制御する記憶動作制限手段７０を有しているところである。
【０１１７】
前述した回転同期振動であるコギング振動の学習を起動時１０回に１回、あるいは出荷検査時に行い、そのとき学習した振幅と位相を、前記高調波振動記憶手段に記録する。また、洗濯機コントローラから夜間洗濯脱水モードの指令時は、毎回学習を行って振幅と位相を、前記高調波振動記憶手段に記録する。
【０１１８】
その後、脱水時、回転数が８００ｒ／ｍｉｎ以上になり、加算切換手段が振動制御量の加算指令を出したとき、格納された高調波振動学習値の振幅と位相をもとに、振動発生手段６１は、学習した６次の振動に対しては７（６＋１）次または５次、１２次に対しては１３（１２＋１）次または１１次の成分を、振動検出手段の出力である振幅と、位相より、６次成分、１２成分を打ち消すように同振幅、逆位相の高調波振動のための高調波電流信号を出力している。
【０１１９】
なお、本実施の形態１では、１３次成分の補償としたが、６次、１８次など他の次数でもよい。
【０１２０】
また、本実施の形態では、センサはタコジェネレータとエンコーダを使用しているが、他のセンサやオブザーバによる速度推定値を使用しても同様の効果が得られる。
【０１２１】
さらに、本実施の形態では、速度制御手段を速度フィードバック制御と積分制御としたが、速度フィードバックだけでもよいし、加速度フィードバックを加えてもよい。
【０１２２】
また、本実施の形態では、電流制御手段を比例制御と積分制御としたが、比例制御だけでもよいし、微分制御を加えてもよい。
【０１２３】
また、本実施の形態では、電流フィードバック制御を速度制御とＰＷＭ駆動の間に行っているが、電圧制御であってもよい。
【０１２４】
さらに、本実施の形態では、速度制御であったが、位置決め制御であっても同様の効果が得られる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、１２次の高調波振動に対してＮ＋１次の１３次の高調波電流を付加したが、Ｎ−１次の１１次の高調波を付加してもよい。
【０１２６】
また、付加する高調波信号は、高調波電流指令もしくは高調波電圧指令のどちらでもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態では、位相を検出電流などによって調整しているが、あらかじめ測定した高調波をメモリに記憶しておいて、その信号をそのまま付加してもよい。
【０１２８】
また、本実施の形態では、振幅を電流誤差などによって調整しているが、あらかじめ測定した高調波をメモリに記憶しておいて、その信号をそのまま付加してもよい。
【０１２９】
また、付加される高調波振動は、その位相が最適位相に対して約４５度の範囲に入っていればよく、振幅が最適振幅に対して３倍から３分の１倍の範囲に入っていればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、脱水工程において、高速回転で大きな電流を流す場合であっても、コギングトルク振動、トルクリップル振動とそれによる騒音を、低減、防止することができるので、洗濯機のモータ制御装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図２】同洗濯機のモータ制御装置の詳細ブロック図
【図３】同洗濯機の速度制御手段のブロック図
【図４】同洗濯機の３相ＵＶＷ／２相ｄｑ変換器のブロック図
【図５】同洗濯機の非干渉制御器のブロック図
【図６】同洗濯機の２相ｄｑ／３相ＵＶＷ変換器のブロック図
【図７】同洗濯機の高調波振動推定手段の詳細ブロック図
【図８】本発明の実施の形態２における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図９】同洗濯機の高調波振動学習手段の原理図
【図１０】（ａ）同洗濯機の高調波振動制御なしの場合の実験結果の騒音のＦＦＴ図（ｂ）同実験結果の制御電流のＦＦＴ図
【図１１】（ａ）同洗濯機の高調波振動制御ありの場合の実験結果の騒音のＦＦＴ図（ｂ）同実験結果の制御電流のＦＦＴ図
【図１２】本発明の実施の形態３における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図１３】本発明の実施の形態４における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図１４】本発明の実施の形態５における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図１５】本発明の実施の形態６における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図１６】本発明の実施の形態７における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図１７】本発明の実施の形態８における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図１８】（ａ）〜（ｃ）同洗濯機の加算制御量制限手段の動作説明図
【図１９】本発明の実施の形態９における洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【図２０】従来の洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図２１】従来の他の洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図２２】従来の他の洗濯機のモータ制御装置のブロック図
【符号の説明】
【０１３２】
１１  ドラム（洗濯槽）
１２  モータ
１３  水受筒
２０  制御手段
２１  速度誤差減算器
２２  速度制御手段
２３  電流誤差減算器
２４  電流制御手段
２５  制御指令手段
２６  駆動手段
２７  振動加算器
２８  加算切換手段
３０  速度検出手段
４０  電流検出手段
５０  振動検出手段
５２  高調波振動推定手段
６０  振動制御手段
６１  振動発生手段
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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