(57)【要約】【課題】  磁極位置検出手段の設置に伴う誤差の影響を極力抑制しつつ低速度領域から高速度領域まで高効率に駆動する。【解決手段】  十分な速度起電力が発生する中速度、高速度領域においては、制御用マイコン３８はスイッチ５７、５８をθ２側、ω２側に切り換えて、磁極位置推定器５６により高精度に推定された回転位相角θ２に基づいてモータ１４をベクトル制御する。一方、十分な速度起電力が得られない低速度領域においては、制御用マイコン３８はスイッチ５７、５８をθ１側、ω１側に切り換えて、磁極位置検出器３７により直接的に検出された回転位相角θ２に基づいてモータ１４をベクトル制御する。【選択図】  図１
2005102451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子を備え、回転機に対しそのスイッチング状態に応じた電圧を出力する電力変換手段と、
前記回転機の回転子位置を検出する回転位置検出手段と、
前記回転機の回転子位置を推定する回転位置推定手段と、
前記回転機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
低速回転時においては、前記回転位置検出手段により検出された回転子位置に基づく第１の制御を実行して前記半導体スイッチング素子を駆動し、中速回転時および高速回転時においては、前記回転位置推定手段により推定された回転子位置に基づく第２の制御を実行して前記半導体スイッチング素子を駆動する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする回転機制御装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記回転位置推定手段により推定された回転子位置を用いて、前記回転位置検出手段により検出された回転子位置を補正することを特徴とする請求項１記載の回転機制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、その検出回転速度が前記低速回転領域と前記中速回転領域との間に設定された所定の切換回転速度以上であって、且つ、目標回転速度と検出回転速度との差が所定値以下であることを条件として、前記第１の制御から前記第２の制御に切り換えることを特徴とする請求項１または２記載の回転機制御装置。
【請求項４】
前記回転機の巻線に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
前記駆動制御手段は、この検出された電流に基づいてベクトル制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の回転機制御装置。
【請求項５】
洗い、濯ぎおよび脱水運転を行うための回転駆動力を発生させる回転機と、
この回転機を制御する請求項１ないし４の何れかに記載の回転機制御装置とを備えていることを特徴とする洗濯機。
【請求項６】
洗い、濯ぎおよび脱水運転を行うための回転駆動力を発生させる回転機と、
この回転機を制御する請求項４記載の回転機制御装置と、
前記回転機の回転速度が変化している期間におけるトルク電流の大きさに基づいて回転槽内の洗濯物の量を推定する布量推定手段とを備えていることを特徴とする洗濯機。
【請求項７】
洗い、濯ぎおよび脱水運転を行うための回転駆動力を発生させる回転機と、
この回転機を制御する請求項４記載の回転機制御装置と、
トルク電流に基づいて回転槽内における洗濯物のアンバランス状態を推定するアンバランス推定手段とを備えていることを特徴とする洗濯機。
【請求項８】
洗濯物の量またはアンバランス状態の推定は、前記回転機制御装置が前記第２の制御を実行している期間において行われることを特徴とする請求項６または７記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
回転機をその回転子位置に基づいて制御する回転機制御装置および当該回転機制御装置を用いた洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスＤＣモータを駆動するには、ロータの回転位置（回転子位置）を正確に取得することが必要である。この位置検出手段としては、ロータに近接してホールＩＣなどの磁極位置センサを取り付け、ロータに配設された磁石の磁界を直接的に検出するのが一般的である。また、小型化、低価格化、耐環境性、信頼性向上等の要求から、磁極位置センサを設けることなくモータ電圧やモータ電流などから回転位置を推定するセンサレス駆動も多用されている。
【０００３】
例えば非特許文献１に示された制御方法は、速度起電力推定に基づいた円筒形モータのセンサレス制御法を突極形モータへ拡張したものである。ここで用いられている推定アルゴリズムは、当該非特許文献１の（１１）式および（１２）式に示されているように、実電流と内部モデル式に基づく推定電流との誤差電流に基づいて速度起電力および回転位置を推定するものである。
【非特許文献１】竹下、他３名、「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」、電気学会論文誌Ｄ、平成９年１月、第１１７巻、第１号、ｐ．９８−１０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサレス制御は、一般に速度起電力に含まれる位置情報を利用して回転位置を推定するため、速度起電力が低下する低速度領域では位置推定自体が困難になるという問題を内在している。これに対して、磁極位置センサを用いると、低速度領域においても回転位置を検出できる。しかし、実際のモータ製造工程において、製造コストを抑えつつ、磁極位置センサを一次巻線との関係において所定の位置に精度よく取り付けることは難しく、ある程度の取り付け誤差は許容せざるを得ない。取り付け位置の精度が低下すると、速度起電力と通電タイミングとの間にずれが発生するため、モータ効率が低下したり、モータの振動、騒音が増大するなど問題が生じる。
【０００５】
一方、ブラシレスＤＣモータは、洗濯機において洗い、濯ぎおよび脱水運転を行うための回転駆動力を発生させるために用いられている。洗濯機には、回転槽内に投入された洗濯物の量を推定する布量推定手段や洗濯物の偏りなどによるアンバランス状態を推定するアンバランス推定手段が設けられている。しかしながら、磁極位置センサの取り付け位置がずれていると、制御中の電流が変化し、制御プログラムが使用する標準的な基準データとの間にずれが生じ、布量、アンバランスなどの状態量の推定精度が低下してしまうという問題が発生する。
【０００６】
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、磁極位置検出手段の設置に伴う誤差の影響を極力抑制しつつ低速度領域から高速度領域まで高効率に駆動が可能な回転機制御装置および各種状態量を精度よく推定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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の回転機制御装置は、半導体スイッチング素子を備え、回転機に対しそのスイッチング状態に応じた電圧を出力する電力変換手段と、前記回転機の回転子位置を検出する回転位置検出手段と、前記回転機の回転子位置を推定する回転位置推定手段と、前記回転機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、低速回転時においては、前記回転位置検出手段により検出された回転子位置に基づく第１の制御を実行して前記半導体スイッチング素子を駆動し、中速回転時および高速回転時においては、前記回転位置推定手段により推定された回転子位置に基づく第２の制御を実行して前記半導体スイッチング素子を駆動する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、位置検出とは、回転子に配設された磁石の磁界を検出する磁極位置センサ、回転軸に取り付けられたエンコーダやレゾルバなどにより回転子位置を直接的に検出することを意味し、位置推定とは、電流、電圧などの検出値を所定の推定回路、推定アルゴリズムに入力して回転子位置を推定することを意味する。
【０００９】
本手段によれば、位置推定に十分な速度起電力が生じている中速回転時および高速回転時においては、回転位置推定手段が回転機の電流または電圧の検出値に基づいて回転子位置を高精度に推定し、駆動制御手段はその推定された回転子位置に基づいて第２の制御を行うので、回転位置検出手段の配設誤差とは関係なく高効率駆動が可能となる。
【００１０】
一方、速度起電力が低下する低速回転時においては、回転位置推定手段により推定される回転子位置の推定誤差が増大する。そこで、駆動制御手段は、回転位置検出手段により検出された回転子位置に基づいて第１の制御を行う。この場合、回転位置検出手段（例えば磁極センサやエンコーダ）に配設誤差（取り付け誤差等）が存在すると、その誤差に応じた分だけは効率が低下する。
【００１１】
しかし、このような低速回転時における上記効率の低下は、推定した回転子位置に基づく制御または回転子位置を用いない強制的な転流制御を行った場合の効率の低下と比較して格段に小さくなる。従って、回転速度に応じて切り換えを行うことにより、磁極位置検出手段の設置に伴う誤差の影響を最小限に抑えつつ、低速度領域から高速度領域まで高効率で駆動が可能となる。なお、駆動制御手段は、請求項４に記載したようにベクトル制御を行うことが好ましい。
【００１２】
この場合、請求項２に記載したように、回転位置推定手段により推定された回転子位置を用いて、回転位置検出手段により検出された回転子位置を補正するとよい。これにより、磁極位置検出手段の設置誤差に起因する検出誤差が低減され、低速度領域における駆動効率をより高めることができる。なお、この補正は、回転位置推定手段が最も精度よく回転子位置を推定できる回転速度付近において行うことが好ましい。
【００１３】
また、請求項３に記載したように、検出回転速度が低速回転領域と中速回転領域との間に設定された所定の切換回転速度以上であって、且つ、目標回転速度と検出回転速度との差が所定値以下であることを条件として、第１の制御から第２の制御に切り換えるとよい。これにより、切り換えに伴う過渡状態の発生、例えばトルク変動の原因となる電流歪みの発生を抑制することができる。
【００１４】
請求項５記載の洗濯機は、洗い、濯ぎおよび脱水運転を行うための回転駆動力を発生させる回転機を制御するのに上記回転機制御装置を用いたものである。これにより、洗濯機の高効率運転が可能となる。また、回転機の回転子位置を低速度領域から安定して得られるため、洗濯物の分布変動等による負荷トルクの変動にかかわらず、洗濯機から生じる音や振動を低減することができる。
【００１５】
この場合、請求項６に記載したように、回転機の回転速度が変化している期間におけるトルク電流の大きさに基づいて回転槽内の洗濯物の量を推定する布量推定手段を備えたり、請求項７に記載したように、トルク電流に基づいて回転槽内における洗濯物のアンバランス状態を推定するアンバランス推定手段を備えるとよい。そして、請求項８に記載したように、回転機制御装置が第２の制御を実行している期間に、洗濯物の量またはアンバランス状態の推定を行うことにより、磁極位置検出手段の設置誤差の影響を受けることなく高精度の推定が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の回転機制御装置によれば、磁極位置検出手段の配設誤差の影響を最小限に抑えつつ、低速度領域から高速度領域まで高効率で回転機を駆動することができる。また、この回転機制御装置を備えた洗濯機によれば、高効率運転を実現でき、回転機駆動に伴う音や振動の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の回転機制御装置をドラム式洗濯機に適用した場合の第１の実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。
まず、ドラム式洗濯機の全体構成を示す図２において、ドラム式洗濯機３３の外殻をなす外箱（筐体）１の前面部には、中央部に扉２が設けられ、上部に、多数のスイッチや表示部（何れも図示せず）を備えた操作パネル３が設けられている。扉２は、外箱１の前面中央部に形成された洗濯物出し入れ口４を開閉するものである。
【００１８】
外箱１の内部には、円筒状をなす水槽５が配設されている。この水槽５は、その軸方向が前後方向（図２では左右方向）となる横軸状で且つ前上がりの傾斜状に配設され、弾性支持装置６により弾性的に支持されている。水槽５の内部には、円筒状をなすドラム（回転体）７が水槽５と同軸状に配設されている。このドラム７は、洗濯の他、脱水および乾燥に共用の槽として機能するもので、胴部のほぼ全域に小孔８が多数形成され（図２に一部のみ示す）、胴部の内周部にはバッフル９が複数設けられている（図２に一つのみ示す）。
【００１９】
水槽５およびドラム７は、それぞれ前面部に洗濯物出し入れ用の開口部１０、１１を有し、水槽５の開口部１０は前記洗濯物出し入れ口４にベロー１２により水密に連ねられ、ドラム７の開口部１１はその水槽５の開口部１０に臨んでいる。ドラム７の開口部１１の周囲部には、バランスリング１３が設けられている。
【００２０】
上記水槽５の背面部には、ドラム７を回転駆動するモータ１４が配設されている。モータ１４はアウタロータ形のブラシレスＤＣモータ（永久磁石同期モータ）であり、そのステータ１５が、水槽５の背部中央部に取り付けられた軸受ハウジング１６の外周部に取り付けられている。
【００２１】
モータ１４のロータ（回転子）１７は、ステータ１５を外側から覆うように配置され、中心部に取り付けられた回転軸１８が上記軸受ハウジング１６に軸受１９を介して回転可能に支承されている。軸受ハウジング１６から突出した回転軸１８の前端部はドラム７の背部の中央部に連結されている。即ち、モータ１４のロータ１７が回転すると、ロータ１７と一体にドラム７も回転する構成（いわゆるダイレクトドライブ方式）となっており、ドラム７内に収容された洗濯物に対して回転力を作用させることで、洗い運転、濯ぎ運転、脱水運転を行う。
【００２２】
水槽５の下面部には水溜部２０が設けられており、この水溜部２０の内部に洗濯水加熱用のヒータ２１が配設され、水溜部２０の後部に、排水弁２２を介して排水ホース２３が接続されている。
水槽５の上部には温風生成装置２４が設けられ、背部には熱交換器２５が設けられている。温風生成装置２４は、ケース２６内に配設された温風用ヒータ２７、ケーシング２８内に配設されたファン２９、ファン２９をベルト伝動機構３０を介して回転駆動するファンモータ３１で構成され、ケース２６とケーシング２８とは連通されている。ケース２６の前部にはダクト３２が接続され、ダクト３２の先端部は、水槽５内の前部に突出してドラム７の開口部１１に臨んでいる。
【００２３】
ここで、温風用ヒータ２７とファン２９とにより温風が生成され、その温風はダクト３２を通してドラム７内に供給される。ドラム７内に供給された温風はドラム７内の洗濯物を加熱する共に水分を奪い、熱交換器２５側へ排出される。
熱交換器２５は、上部が上記ケーシング２８内と連通し、下部が水槽５内と連通しており、水が上部から注ぎ入れられて流下することで、内部を通る空気中の水蒸気を冷却し凝縮させて除湿する水冷式である。この熱交換器２５を通った空気は再び温風生成装置２４に戻され、温風化されて循環する。
【００２４】
図１は、モータ１４（回転機に相当）の回転を制御する制御装置３４（回転機制御装置に相当）の構成を示す機能ブロック図である。ここで、後述する制御用マイコン３８とインバータ回路４９を除く構成部分は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）が実行するソフトウェア処理により実現されている。また、制御用マイコン３８とＤＳＰとにより駆動制御手段が実現されている。ＤＳＰには、入出力ポート、シリアル通信回路、電流検出信号などのアナログ信号を入力するためのＡ／Ｄコンバータ、ＰＷＭ処理を行うためのタイマなどが具備されている。
【００２５】
モータ１４には、ロータ１７の磁極位置を検出するための位置センサ３５が取り付けられている。本実施形態で用いている位置センサ３５は、ロータ１７に配設された永久磁石の磁界を検出するホールＩＣからなるが、ロータリエンコーダやレゾルバなど用いてもよい。ホールＩＣは、例えば６０度（電気角）ごとに磁極位置を検出するので、そのままでは後述する座標変換に用いることができない。そこで、補間処理部３６において角度補間処理を実行し、角度分解能を高めた回転位相角θ１並びに回転速度ω１を演算するようになっている。
【００２６】
ここで、位置センサ３５と補間処理部３６とからなる磁極位置検出器３７が、本発明でいう回転位置検出手段および回転速度検出手段に相当する。なお、位置センサ３５からの位置信号が必要となるのは後述するように低速回転時のみであるため、当該位置信号は、ＤＳＰのカウンタポートのような特別なＩ／Ｏポートに入力する必要はなく、通常のＩ／Ｏポートに入力すればよい。
【００２７】
洗濯機３３の運転全般を制御する制御用マイコン３８（布量推定手段、アンバランス推定手段に相当）は、指令回転速度ωref （目標回転速度に相当）を出力し、減算器３９は、その指令回転速度ωref とモータ１４の検出回転速度ωとの減算結果である回転速度偏差Δωを出力するようになっている。そして、比例積分器４０は、回転速度偏差Δωを入力として比例積分演算を行い、ｄｑ分配器４１は、その比例積分演算結果からｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとを生成するようになっている。ここで、ｑ軸電流、ｄ軸電流は、それぞれ静止座標系（αβ座標系）に対して回転位相角θを有して回転する回転座標系で表されるトルク分電流、励磁分電流である。
【００２８】
減算器４２、４３は、それぞれ電流指令値Ｉqref、Ｉdrefと座標変換器４６から出力されるｑ軸電流値Ｉｑ、ｄ軸電流値Ｉｄとの減算結果である電流偏差ΔＩｑ、ΔＩｄを出力するものである。比例積分器４４、４５は、この電流偏差ΔＩｑ、ΔＩｄをそれぞれ入力して比例積分演算を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄを生成するようになっている。なお、ｑ軸電流値Ｉｑは制御用マイコン３８にも与えられている。
【００２９】
座標変換器４７は、回転位相角θに基づいて、回転座標系の電圧指令値Ｖｑ、Ｖｄを静止座標系の電圧指令値Ｖα、Ｖβに変換するものである。ＰＷＭ形成器４８は、二相−三相変換により電圧指令値Ｖα、Ｖβを電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、それらに基づいてＰＷＭ信号Ｖup、Ｖun、Ｖvp、Ｖvn、Ｖwp、Ｖwnをインバータ回路４９に出力するようになっている。
【００３０】
そのインバータ回路４９（電力変換手段に相当）は、６個のＩＧＢＴ５０（半導体スイッチング素子に相当）が三相フルブリッジ接続された構成を備えており、その直流電源線５１、５２には図示しないコンバータから１００Ｖの交流電源を倍電圧全波整流した直流電圧が印加されるようになっている。
【００３１】
電流検出器５３、５４（電流検出手段に相当）は、インバータ回路４９の出力線に設けられたホールＣＴであって、三相のうちの何れか二相例えばＶ相、Ｗ相の電流Ｉｖ、Ｉｗを検出するようになっている。この電流検出器５３、５４からの電流検出信号は、ＤＳＰ内部のＡ／Ｄ変換器（図示せず）に入力されてディジタルデータに変換される。三相／二相変換器５５は、電流Ｉｖ、ＩｗからＵ相の電流Ｉｕを演算し、それら三相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを二相の電流Ｉα、Ｉβに変換するようになっている。そして、座標変換器４６は、磁極位置検出器３７または磁極位置推定器５６から出力される回転位相角θに基づいて、静止座標系の電流Ｉα、Ｉβを回転座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換するようになっている。
【００３２】
磁極位置推定器５６（回転位置推定手段、回転速度検出手段に相当）は、ｑ軸電流値Ｉｑ、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄに基づいてロータ１７の磁極位置すなわち回転位相角θ２並びに回転速度ω２を推定するものである。この磁極位置推定器５６の具体的な構成は、例えば非特許文献１（既述）に示された推定アルゴリズムによる。なお、本来は電圧センサを用いてモータ１４の端子電圧を検出し、その電圧検出値を磁極位置推定器５６に与えるが、電圧指令値と電圧検出値とは通常は一致しているため、本実施形態のように電圧指令値を用いた推定演算を行ってもよい。
【００３３】
切換手段であるスイッチ５７は、磁極位置検出器３７から出力される回転位相角θ１と磁極位置推定器５６から出力される回転位相角θ２の何れか一方を選択して上記座標変換器４６、４７に与えるもので、スイッチ５８（切換手段）は、磁極位置検出器３７から出力される回転速度ω１と磁極位置推定器５６から出力される回転速度ω２の何れか一方を選択して制御用マイコン３８および減算器３９に与えるものである。これらスイッチ５７と５８は、制御用マイコン３８からの切換信号により、ともに磁極位置検出器３７側またはともに磁極位置推定器５６側に切り換えられるようになっている。
【００３４】
次に、本実施形態の作用について図３も参照しながら説明する。
図３は、ドラム７を回転させるモータ１４の回転速度と制御装置３４の制御状態との関係を示したものである。図中の二点鎖線は、切換回転速度ωｃを示している。制御用マイコン３８は、モータ１４の回転速度ωが切換回転速度ωｃよりも低い領域ではスイッチ５７、５８をθ１側、ω１側に切り換え、回転速度ωが切換回転速度ωｃ以上の領域ではスイッチ５７、５８をθ２側、ω２側に切り換える。
【００３５】
すなわち、起動から切換回転速度ωｃまでの低速度領域においてはモータ１４の速度起電力が小さいため、磁極位置推定器５６が推定するロータ１７の磁極位置すなわち回転位相角θ２の誤差は、回転速度が低くなるほど大きくなる。そこで、この低速度領域では、制御装置３４は、磁極位置検出器３７により検出された回転位相角θ１を用いてモータ１４をベクトル制御する（位置検出制御領域）。
【００３６】
ドラム式洗濯機においてドラム７を比較的低速で回転させる場合は、重力の作用により洗濯物がドラム７の内周面から下方に落下し、洗濯物の位置が大きく変化し易い。従って、単にドラム７を比較的低速で回転させるだけでも、洗濯物の分布バランスをある程度調整することができる。この場合、モータ１４の負荷トルクが大きく変動するが、強制的な転流方式を用いた場合と比較して効率的で安定した運転が可能となる。
【００３７】
この場合、モータ１４において、一次巻線との関係において位置センサ３５の取り付け位置が製造上の許容範囲内でばらつく場合がある。実際のモータ製造工程において、このばらつきは、製造コストとの兼ね合いからある程度許容せざるを得ないものである。この取り付け位置のずれは、そのまま回転位相角θ１のずれとなって現れるため、速度起電力と通電とのタイミングがずれてモータ効率の低下原因となる。しかし、そのような場合であっても、モータ効率は上述した強制転流方式を用いた場合のモータ効率よりも格段に高く、脱調の虞もなく安定した駆動が可能であるため、総合的に評価すれば十分に高効率且つ高精度の運転が可能となる。
【００３８】
一方、切換回転速度ωｃ以上の中速度領域および高速度領域では、磁極位置推定器５６が磁極位置を推定するのに十分な速度起電力が発生するため、推定された回転位相角θ２の誤差は非常に小さくなる。そこで、この中速度、高速度領域では、制御装置３４は、磁極位置推定器５６により推定された回転位相角θ２を用いてモータ１４をベクトル制御する（位置推定制御領域）。この場合には、位置センサ３５の取り付け位置の誤差の影響を受けないため、一層高効率で且つ高精度の運転が可能となる。
【００３９】
そこで、制御用マイコン３８は、モータ１４が切換回転速度ωｃ以上となり、推定された回転位相角θ２に基づく制御に切り換えた後に、布量およびアンバランスの推定処理を実行する。この布量の推定方法としては、例えば特願２００２−２７７３２５または特願２００３−０５９９０６に記述された手段を用いることができる。例えば特願２００３−０５９９０６に記載された手段について簡単に説明すると、モータ１４の回転数が下側基準速度ωｂと上側基準速度ωａ（ωａ、ωｂ＞ωｃ）との間にある場合にベクトル制御におけるｑ軸電流値Ｉｑの変動を検出し、その変動レベルが所定値以下になるとモータ１４を最大トルクで加速させ、その加速期間におけるベクトル制御のｑ軸電流値Ｉｑに応じて布量を推定する。
【００４０】
すなわち、モータ１４の回転速度が下側基準速度ωｂと上側基準速度ωａとの間にある場合、ドラム７内における洗濯物の分布バランスはある程度均一化された状態にあると推定される。そして、ベクトル制御におけるｑ軸電流値Ｉｑには、モータ１４の負荷トルクの変動が直接的に現われるので、ｑ軸電流値Ｉｑの変動を小さくするように制御することで配置バランスの調整がより効果的に行なわれる。そして、配置バランスの調整が良好に行なわれていると推定される状態から、ドラム７を急加速して回転数を上昇させている期間に検出されるｑ軸電流値Ｉｑは、モータ１４の負荷量、すなわち布量をより正確に反映した値となる。
なお、ｑ軸電流値Ｉｑの変動状態に基づいてドラム７内における洗濯物のアンバランス状態を検知する方式については、特願２００２−２１２７８８において詳細に開示されている。
【００４１】
以上説明した本実施形態によれば、十分な速度起電力が発生する中速度、高速度領域においては、磁極位置推定器５６により高精度に推定された回転位相角θ２に基づいてモータ１４を制御するので、位置センサ３５の取り付け位置のずれの影響を受けずに、高効率で高精度の運転が可能となる。また、この中速度、高速度領域において、洗濯物の布量またはアンバランスの推定処理を行うので、位置センサ３５の取り付け位置のずれの影響を受けることなく、これら状態量を高精度に推定することができる。
【００４２】
一方、十分な速度起電力が得られない低速度領域においては、磁極位置検出器３７により直接的に検出された回転位相角θ１に基づいてモータ１４を制御するので、ドラム７の内部で布が落下等してモータ１４の負荷変動が大きくなるときでも、安定した駆動が可能となる。また、ベクトル制御によりｑ軸電流値Ｉｑつまりトルクを制御しているため、強制転流方式を用いた場合に比べてモータ１４の振動を低減でき、洗濯機３３から生じる音や振動も低減することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４を参照しながら説明する。
本実施形態の制御装置は、図１に示す制御装置３４と比較して、制御用マイコン３８に回転速度偏差Δωが入力されており、その制御用マイコン３８が、回転速度ωと回転速度偏差Δωとに基づいてスイッチ５７、５８の切り換え制御を行うように構成されている点において異なっている。その他の構成部分については制御装置３４と同様である。
【００４４】
図４は、ドラム７を回転させるモータ１４の回転速度と制御装置の制御状態との関係を示したものである。図中に示す破線は指令回転速度ωref であり、実線は検出された回転速度ωである。この図４に示す加速パターンは、洗濯物の布量が多いため加速時のモータ１４の負荷トルクが大きくなり、一時的に回転速度偏差Δωが発生している場合を表している。
【００４５】
こうした回転速度偏差Δωが大きい状態でスイッチ５７、５８の切り換えを行うと、制御装置は、切り換え直後に回転速度ωを指令回転速度ωref に一致させようとしてｑ軸電流指令値Ｉqrefを増加させ、その結果モータ電流に歪が生じて音や振動が発生してしまう。そこで、制御用マイコン３８は、回転速度ωが切換回転速度ωｃ以上であって、且つ、回転速度偏差Δωの大きさが所定値（例えば５ｒｐｍ）以下となったことを条件として、スイッチ５７、５８を切り換え、磁極位置検出器３７により検出された回転位相角θ１を用いた位置検出制御から磁極位置推定器５６により推定された回転位相角θ２を用いた位置推定制御に移行する。これにより、切り換えに伴う過渡状態の発生を抑制することができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
制御装置３４に、磁極位置推定器５６により検出された回転位相角θ２を用いて磁極位置検出器３７により検出された回転位相角θ１を補正する補正手段を設けてもよい。この構成によれば、位置センサ３５の取り付け位置の誤差に起因する位置検出誤差が低減され、低速度領域における駆動効率を一層高めることができる。この補正処理は、磁極位置推定器５６が最も精度よく回転位相角θ２を推定できる回転速度付近において行うことが好ましい。また、補正処理を行った場合には、位置検出制御中においても洗濯物の布量またはアンバランスの推定処理を行うことができる。
【００４７】
回転機制御装置である制御装置は、ベクトル制御以外の制御方法によりモータ１４を制御してもよい。また、回転位置推定手段は、非特許文献１に記載された手段に限らず、モータ１４の端子電圧を用いて推定するものであってもよい。
洗濯物の布量またはアンバランスの推定処理は、モータ１４の加速期間に限ることなく、減速期間について行うことができる。
【００４８】
本発明は、ドラム式洗濯機に限ることなく、洗濯運転時には撹拌翼を回転させる縦型の洗濯機についても同様に適用することが可能である。また、本発明に係る回転機制御装置は、洗濯機に限らず、モータを備えた機器全般について適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す制御装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】ドラム式洗濯機の縦断側面図
【図３】モータの回転速度と制御装置の制御状態との関係を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図３相当図
【符号の説明】
【００５０】
１４はモータ（回転機）、１７はロータ（回転子）、３３はドラム式洗濯機（洗濯機）、３４は制御装置（回転機制御装置）、３７は磁極位置検出器（回転位置検出手段、回転速度検出手段）、３８は制御用マイコン（布量推定手段、アンバランス推定手段）、４９はインバータ回路（電力変換手段）、５０はＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）、５３、５４は電流検出器（電流検出手段）、５６は磁極位置推定器（回転位置推定手段、回転速度検出手段）である。
【図１】
2005102451.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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