(57)【要約】【課題】モータを含む回転制御機構系の共振振動とそれに伴う騒音を低減する。【解決手段】モータ１２の回転速度を検出する速度検出手段２１と、前記モータ１２を含む回転制御機構の洗濯槽１１の回転速度などの状態量を推定する推定手段２４と、前記速度検出手段２１が出力する実際の回転速度信号と目標回転速度との速度誤差と状態推定量に応じて制御量を演算して第１の制御信号を出力する制御手段２３と、前記制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータ１２に駆動電流を出力する駆動手段２６で、共振振動を低減し、それに伴う振動や騒音を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収容する洗濯槽と、軸で連結された前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽とモータのどちらか一方の回転速度を検出する速度検出手段と、前記回転速度と制御信号よりモータと洗濯槽を有する回転機構部の状態量を推定する推定手段と、前記速度検出手段が出力する回転速度信号と目標回転速度との速度誤差と前記推定手段が出力する状態推定信号に応じて制御量を演算して第１の制御信号を出力する制御手段と、前記第１の制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備したことを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
推定手段は、制御対象である回転機構部の数式モデルを有し、前記数式モデルは１つ以上の振動モードを含むことを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
推定手段は、推定する状態量として、少なくともモータの回転速度と洗濯槽の回転速度を含むことを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項４】
推定手段は、回転ドラムの１回転の角度を複数に分割して、この分割された角度ごとの状態量を推定して出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項５】
推定手段は、一定時間ごとに状態量を推定して出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項６】
推定手段は、洗濯、脱水、乾燥の動作モードごとに制御対象の数式モデルのパラメータを決定する推定パラメータ演算手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項７】
洗濯物を収容する洗濯槽と、軸で連結された前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽と前記モータの両方の回転速度を検出する第２の速度検出手段と、前記速度検出手段が出力する洗濯槽回転速度信号と目標回転速度との速度誤差とモータ回転速度信号に応じて制御量を演算して第２の制御信号を出力する第２の制御手段と、前記第２の制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備したことを特徴とする洗濯機。
【請求項８】
洗濯物を収容する洗濯槽と、軸で連結された前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽と前記モータの両方の回転速度を検出する第２の速度検出手段と、前記回転速度と制御信号よりモータと洗濯槽を有する回転機構部の状態量を推定する推定手段と、前記速度検出手段が出力する回転速度信号と目標回転速度との速度誤差とモータ回転速度信号と前記推定手段が出力する状態推定信号に応じて制御量を演算して第３の制御信号を出力する第３の制御手段と、前記第３の制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備したことを特徴とする洗濯機。
【請求項９】
推定手段は、推定する状態量として、モータの回転加速度と洗濯槽の回転加速度を有することを特徴とする請求項１または８記載の洗濯機。
【請求項１０】
推定手段は、推定する状態量として、洗濯槽による負荷トルクを有することを特徴とする請求項１または８記載の洗濯機。
【請求項１１】
モータの回転速度信号と目標回転速度との速度誤差に応じて制御量を演算して第４の制御信号を出力する第４の制御手段を有し、第１の制御手段または第２の制御手段または第３の制御手段と第４の制御手段を切り換えて制御信号を出力する制御信号切換手段を有することを特徴とする請求項１、７または８記載の洗濯機。
【請求項１２】
制御信号切換手段は、洗濯、脱水、乾燥の動作モードに応じて制御信号を切り換えることを特徴とする請求項１１記載の洗濯機。
【請求項１３】
制御信号切換手段は、洗濯槽の回転速度、あるいはモータ回転速度に応じて制御信号を切り換えることを特徴とする請求項１１記載の洗濯機。
【請求項１４】
制御信号切換手段は、洗濯槽を含む回転機構部の振動を検出する振動検出手段を有し、前記振動検出手段の出力に応じて制御信号を切り換えることを特徴とする請求項１１記載の洗濯機。
【請求項１５】
制御信号切換手段は、回転機構部のモータと洗濯槽をつなぐ駆動力伝達する軸のひずみを検出するひずみ検出手段を有し、前記ひずみ検出手段の出力に応じて制御信号を切り換えることを特徴とする請求項１１記載の洗濯機。
【請求項１６】
第１の制御手段は、回転機構部の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差を演算することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１７】
第２の制御手段は、回転機構部の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差を演算することを特徴とする請求項７記載の洗濯機。
【請求項１８】
第３の制御手段は、回転機構部の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差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１９】
第４の制御手段は、回転機構部の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差を演算することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項２０】
ノッチフィルタは、その遮断周波数がモータあるいは洗濯槽の回転速度で決まる周波数で、前記遮断周波数を前記回転速度に応じて切り換えることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項２１】
ノッチフィルタは、モータあるいは洗濯槽の回転速度に応じて、その使用が切り換えられることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項２２】
ノッチフィルタは、回転機構部の振動あるいは駆動力を伝達する軸のひずみ量に応じて、その使用が切り換えられることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の洗濯機。
【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、洗濯機における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、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】
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、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。
【０００４】
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（図示せず）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。
【０００５】
また、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。
【０００６】
また、洗濯機におけるモータの他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、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ものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図２１は、第２の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２１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、ＰＭＷ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。
【０００８】
速度ＰＩ制御部２７は、目標速度指令値と速度推定部６４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。
【０００９】
αβ／ｄｑ変換部３０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６６、６７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６９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。
【００１０】
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。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。
【００１２】
また、従来の他の洗濯機の脱水制御装置としては、脱水起動工程において、モータ回転数が共振点を通過する場合に、出力トルクを低下させることによって振動を抑制しながら脱水の回転数を仕様回転数まで上げているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
図２２は、第３の従来の洗濯機の脱水制御装置のフローチャートである。脱水工程開始後、まずモータＯＮ（Ｓ１）で、モータを起動させている。次に、回転数が回転機構系の共振点近傍に到達したか否かを判断（Ｓ２）している。ここで、ＮＯの場合、回転数を仕様まであげていく。また、ＹＥＳの場合、モータをＯＦＦ、あるいはモータ出力トルクを低下（Ｓ３）させている。
【００１４】
その後、回転機構系の重心まわりの回転モーメント測定し、脱水槽の回転方向に対して逆方向に作用する位相にあるときはトルクを低下させておき（Ｓ４）、回転モーメントが脱水槽の回転方向に作用する位相にあるときは、再度出力トルクを増大させて（Ｓ５）、脱水起動時に発生しやすい大きな振動を防止している。
【００１５】
また、他のドラム式洗濯機としては、外槽の振動を検出して、その出力値をもとにモータとドラムの回転を制御しているものがある（例えば、特許文献３参照）。
【００１６】
図２３は、第４の従来のドラム式洗濯機の構成図である。外槽２の共振時の振幅と定常回転時の振幅をそれぞれ検出する加速度検出装置Ａ１１と加速度検出装置Ｂ１２とを備えて、２つの加速度検出装置の出力信号に基づいて、ドラムを回転駆動させるモータ９の回転を制御している。
【００１７】
加速度検出装置Ａ１１は、防振支持されたドラム５とそれを囲う外槽２などの振動体の共振点（脱水回転数１７０ｒ／ｍｉｎ）近傍に最大の検出感度となるように設定されている。
【００１８】
また、加速度検出装置Ｂ１２は、その共振点が定格脱水回転数（７００ｒ／ｍｉｎ以上）よりも高い値に設定されている。
【００１９】
脱水工程は、脱水運転開始時、共振点を超えた２００ｒ／ｍｉｎ程度で一定時間回転させたあと、回転数を定格脱水回転数まで上昇させている。そこで、起動時に布片より量によって加速度検出装置Ａ１１の出力が許容値を超える場合、上記低速回転させることを中断して、ドラムを低速で正逆運転させて再度、回転数を上昇させている。
【００２０】
また、定格回転数まで回転数を上昇させたところでも、加速度検出装置Ｂ１２の出力が許容値を超えた場合、モータへの通電をＯＦＦにして惰性回転させたあと、再起動動作をさせて、布片よりと共振の影響を小さくしながら脱水を行っている。
【特許文献１】特開２００３−０５３０９２号公報
【特許文献２】特開２０００−１２６４９１号公報
【特許文献３】特開平１１−１６９５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、洗濯機のモータと洗濯槽、支持機構で構成される回転制御機構系では、洗濯槽支持機構の共振、洗濯槽とモータを連結する軸の共振、さらには洗濯槽自体の共振のため、脱水工程において、振動、騒音が発生し、しかも洗濯物の量、偏りによって振動、騒音はさらに大きくなるという課題がある。
【００２２】
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。そのため、洗濯物の偏りによる速度変動と振動が発生し、ひいてはその振動（高次成分を含む）が共振を励起して洗濯槽の振動と騒音を発生するという課題を有するとともに、回転制御機構系の共振による振動と騒音を低減できないとい課題を有していた。
【００２３】
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、正確な速度制御ができる。しかしながら、モータの速度と電流をフィードバックして回転制御を行っているため、連結軸の共振が発生して洗濯槽が振動、騒音を引き起こしても、その振動がモータ速度に起因する成分のみを制御できるだけで、回転機構系の振動とそれによる騒音が発生してもそれを補償、低減することができないという課題を有していた。
【００２４】
さらに、前記第３の従来の構成では、図２２のように共振点付近の回転数では、モータの出力トルクを低下させて、共振による振動を低減しながら脱水の定格回転数まで回転数を上昇させている。しかしながら、出力トルクを低下させているため、回転上昇時間が長くなるという課題とともに、速度制御系は洗濯槽の支持機構、連結軸の共振の影響を補償して安定に速度制御する構成がないため、若干の振動振幅の改善はあっても、回転機構系の振動とそれによる騒音が発生してもそれを補償、低減することができないという課題を有していた。
【００２５】
また、前記第４の従来の構成では、図２３のように共振の発生を検出して、そのときの振動振幅を測定、その値に応じて、振動を大きくする要因の布偏りを小さくする工程をいれて、振動と騒音の低減を図っている。しかしながら、偏りが大きいとほぐし動作を行うなど、脱水時間が長くなるという課題があるとともに、速度制御系は洗濯槽の支持機構、連結軸の共振の影響を補償して安定に速度制御する構成がないため、回転機構系の振動とそれによる騒音が発生してもそれを補償、低減することができないという課題を有していた。
【００２６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯槽、モータを含む回転制御機構系の共振による振動、騒音を制御的に低減できるようにした洗濯機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】
【００２７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、洗濯物を収容する洗濯槽と、軸で連結された前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽の回転速度を検出あるいは推定する速度検出手段と、前記洗濯槽の回転速度と制御信号よりモータと洗濯槽を有する回転機構部の状態量を推定する推定手段と、前記速度検出手段が出力する回転速度信号と目標回転速度との速度誤差と前記推定手段が出力する状態推定信号に応じて制御量を演算して第１の制御信号を出力する制御手段と、前記第１の制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備するものである。
【００２８】
これによって、洗濯槽の速度を検出するとともに、モータを含む回転制御機構の速度などの状態量を推定して、その状態量をフィードバック制御することになり、共振の影響を抑制しながら高精度な速度制御を行うことができるため、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構系の共振及び速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の洗濯機は、洗濯槽の回転速度を検出し、制御信号と、検出した速度信号で洗濯槽とモータを含む回転制御機構系の速度、加速度などの状態量を高速高精度に推定して、洗濯槽を速度制御することが可能となり、共振による振動および回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
第１の発明は、洗濯物を収容する洗濯槽と、軸で連結された前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽とモータのどちらか一方の回転速度を検出する速度検出手段と、前記回転速度と制御信号よりモータと洗濯槽を有する回転機構部の状態量を推定する推定手段と、前記速度検出手段が出力する回転速度信号と目標回転速度との速度誤差と前記推定手段が出力する状態推定信号に応じて制御量を演算して第１の制御信号を出力する制御手段と、前記第１の制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備したことにより、洗濯槽の回転速度を検出して、モータと洗濯槽を含む回転制御機構系の状態量を推定し、その状態量をフィードバック制御することによって、共振を抑制しながら洗濯槽を速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３１】
第２の発明は、特に、第１の発明の推定手段が、制御対象である回転機構部の数式モデルを有し、前記数式モデルは１つ以上の振動モードを含むことにより、共振による状態量の変化を推定することとなり、洗濯物の量、偏り、洗濯機回転制御機構系の特性で決まる洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３２】
第３の発明は、特に、第１の発明の推定手段が、推定する状態量として、少なくともモータの回転速度と洗濯槽の回転速度を含むことにより、共振による状態量の変化を推定して速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３３】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の推定手段が、洗濯槽の１回転の角度を複数に分割して、この分割された角度ごとの状態量を推定して出力することにより、洗濯槽の回転位置に依存する振動モードを含む状態量を高速高精度に推定して速度制御するこことなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３４】
第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の推定手段が、一定時間ごとに状態量を推定して出力することにより、一定時間ごとに振動モードを含む状態量を高速高精度に推定して速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３５】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の推定手段が、洗濯、脱水、乾燥の動作モードごとに制御対象の数式モデルのパラメータを決定する推定パラメータ演算手段を有することにより、洗濯物の量に多少があっても、振動モードを含む状態量を高精度に推定して速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３６】
第７の発明は、洗濯物を収容する洗濯槽と、軸で連結された前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽と前記モータの両方の回転速度を検出する第２の速度検出手段と、前記速度検出手段が出力する洗濯槽回転速度信号と目標回転速度との速度誤差とモータ回転速度信号に応じて制御量を演算して第２の制御信号を出力する第２の制御手段と、前記第２の制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備したことにより、洗濯槽とモータの回転速度を検出して、状態フィードバック制御することによって、共振を抑制しながら洗濯槽を速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３７】
第８の発明は、洗濯物を収容する洗濯槽と、軸で連結された前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽と前記モータの両方の回転速度を検出第２の速度検出手段と、前記回転速度と制御信号よりモータと洗濯槽を有する回転機構部の状態量を推定する推定手段と、前記速度検出手段が出力する回転速度信号と目標回転速度との速度誤差とモータ回転速度信号と前記推定手段が出力する状態推定信号に応じて制御量を演算して第３の制御信号を出力する制御手段と、前記第３の制御信号を入力信号としてＰＷＭ制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備したことにより、洗濯槽とモータの回転速度を検出して、モータと洗濯槽を含む回転制御機構系の状態量を推定し、その検出速度と状態量をフィードバック制御することによって、共振を抑制しながら洗濯槽を速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３８】
第９の発明は、特に、第１または第８の発明の推定手段が、推定する状態量として、モータの回転加速度と洗濯槽の回転加速度を有することにより、共振による状態量の変化を推定して速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００３９】
第１０の発明は、特に、第１または第８の発明の推定手段が、推定する状態量として、洗濯槽による負荷トルクを有することにより、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４０】
第１１の発明は、第１、第７または第８の発明のモータの回転速度信号と目標回転速度との速度誤差に応じて制御量を演算して第４の制御信号を出力する第４の制御手段を有し、第１の制御手段または第２の制御手段または第３の制御手段と第４の制御手段を切り換えて制御信号を出力する制御信号切換手段を有したことにより、共振の影響を受ける場合のみ、高精度な速度制御を行い、受けない場合は簡単高速な速度制御を行うことによって、ＣＰＵの高精度演算処理を共振抑制の必要な場合のみ、高精度演算を行って洗濯槽を速度制御することとなり、ＣＰＵの高精度演算処理を節約しながら、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４１】
第１２の発明は、特に、第１１の発明の制御信号切換手段が、洗濯、脱水、乾燥の動作モードに応じて制御信号を切り換えることにより、動作回転数によってＣＰＵの高精度演算処理を共振抑制の必要な場合のみ、高精度演算を行って洗濯槽を速度制御することとなり、ＣＰＵの高精度演算処理を節約しながら、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４２】
第１３の発明は、特に、第１１の発明の制御信号切換手段が、洗濯槽の回転速度、あるいはモータ回転速度に応じて制御信号を切り換えることにより、動作回転数によってＣＰＵの高精度演算処理を共振抑制の必要な場合のみ、高精度演算を行って洗濯槽を速度制御することとなり、ＣＰＵの高精度演算処理を節約しながら、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４３】
第１４の発明は、第１１の発明の制御信号切換手段が、洗濯槽を含む回転機構部の振動を検出する振動検出手段を有し、前記振動検出手段の出力に応じて制御信号を切り換えることにより、共振振動の発生しているときのみ、高精度演算を行って洗濯槽を速度制御することとなり、ＣＰＵの高精度演算処理を節約しながら、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４４】
第１５の発明は、第１１の発明の制御信号切換手段が、回転機構部のモータと洗濯槽をつなぐ駆動力伝達する軸のひずみを検出するひずみ検出手段を有し、前記ひずみ検出手段の出力に応じて制御信号を切り換えることにより、共振により軸がねじれているときのみ、高精度演算を行って洗濯槽を速度制御することとなり、ＣＰＵの高精度演算処理を節約しながら、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４５】
第１６の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明の第１の制御手段が、特定の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差を演算することにより、目標速度信号に含まれる回転機構部の共振周波数成分を除去した信号で速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４６】
第１７の発明は、特に、第７の発明の第２の制御手段が、特定の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差を演算することにより、目標速度信号に含まれる回転機構部の共振周波数成分を除去した信号で速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４７】
第１８の発明は、特に、第８の発明の第３の制御手段が、特定の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差を演算することにより、目標速度信号に含まれる回転機構部の共振周波数成分を除去した信号で速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４８】
第１９の発明は、特に、第１１〜第１５のいずれか１つの発明の第４の制御手段が、特定の共振周波数成分を除去するノッチフィルタを有し、目標回転速度信号を前記ノッチフィルタに通過させたあと速度誤差を演算することにより、目標速度信号に含まれる回転機構部の共振周波数成分を除去した信号で速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００４９】
第２０の発明は、特に、第１６〜第１９のいずれか１つの発明のノッチフィルタが、モータあるいは洗濯槽の回転速度で決まる遮断周波数を前記回転速度に応じて切り換えることにより、モータと洗濯槽の回転が原因となる共振に対して目標速度信号の共振励起周波数を除去して速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００５０】
第２１の発明は、特に、第１６〜第２０のいずれか１つの発明のノッチフィルタが、モータあるいは洗濯槽の回転速度に応じて、その使用を切り換えられることにより、共振の発生しない回転数、周波数ではノッチフィルタ演算を行わず、共振が励起する場合のみ、ノッチフィルタ演算を行って速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００５１】
第２２の発明は、特に、第１６〜第２０のいずれか１つの発明のノッチフィルタが、回転機構部の振動あるいは駆動力を伝達する軸のひずみ量に応じて、その使用を切り換えられることにより、共振による軸のねじれが発生していない回転数、周波数ではノッチフィルタ演算を行わず、共振が励起して軸のねじれが発生する場合のみ、ノッチフィルタ演算を行って速度制御することとなり、洗濯物の量と偏りなど洗濯機回転制御機構系の特性で決まる共振による振動や、その振動による回転速度変動を低減することができ、回転制御機構の共振および速度変動起因の振動、騒音を低減することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
（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速度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は洗濯物を収容し回転させる洗濯槽としての回転ドラム、１２は回転ドラム１１を速度制御しながら回転させるモータで、ブラシレスモータにより構成している。１３は洗濯物と水が入る水受筒、１８は洗濯物投入口を有するカバー、１４は水受筒１３と洗濯物投入口のあるカバー１８との隙間をなくして接続するためのシールパッキン、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１８や床への振動伝達を小さくするためのダンパ、１７は洗濯物投入口の蓋、１９は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
【００５４】
２０は洗濯機電気部で、２１はモータ１２の回転速度Ｖｍを検出する速度検出手段、３０は洗濯モードに応じてモータ１２の目標回転速度を速度制御装置に指令する洗濯機コントローラで、洗濯動作モードに応じてモータ１２の目標回転速度を決定して、速度制御系に回転速度指令値Ｖｒｅｆを出力する速度指令出力手段を有している。
【００５５】
２２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を出力する減算器、２３は速度偏差ＶＥに基いて制御量Ｕを演算して出力する制御手段、２４は制御量Ｕ’とモータの回転速度Ｖｍより、モータ回転速度や洗濯槽回転速度など回転制御機構系の状態量を推定して制御手段へ出力する推定手段、２６は制御量Ｕ’に基いて３相のＰＷＭ駆動電流を出力する駆動手段、２７は駆動電流を検出して電流をフィードバック制御して制御量Ｕ’を駆動手段２６へ出力する電流制御手段である。
【００５６】
図２は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の速度制御装置の詳細ブロック図である。以下、速度制御方法について説明する。洗濯機コントローラ３０より、モータ１２の目標回転速度Ｖｒｅｆが指令される。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。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。
【００５７】
速度検出手段２１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２１よりモータ１２の回転速度Ｖｍと電気角速度ωｅを検出する。減算器２２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２３では、速度偏差ＶＥに基づいて制御量Ｕを演算する。
【００５８】
図３に制御手段２３と推定手段２４のブロック図を示す。はじめに、目標速度Ｖｒｅｆと検出したモータの回転速度Ｖｍより減算器２２にて速度偏差ＶＥは演算する。その速度偏差が制御手段に２３に入力される。そして、速度偏差ＶＥに速度フィードバックゲインＫｖ２３１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Ｋｉ２３７を乗じて積分フィードバック制御量Ｕｉを演算する。
【００５９】
ここで、積分器２３４は、現サンプリングでの速度偏差ＶＥと、１サンプリング前の速度偏差の積分値を加算器２３５で演算している。また、推定した洗濯槽の回転速度Ｖｄと推定したモータの回転速度Ｖｍ＿ｅより減算器２３２にて速度度差Ｖｄｉｆを演算する。その速度差Ｖｄｉｆにフィードバックゲイン２３３を乗じてフィードバック制御量Ｕｖ２を演算する。
【００６０】
さらに、推定手段２４からの出力である洗濯槽による負荷トルクＴｄの推定値にフィードフォワードゲイン２３８を乗じて制御量Ｕｄを演算する。そして、加算器２３９で４つの信号より制御量Ｕを演算し、電流制御手段２７へ出力している。この制御量Ｕ’は、ブラシレスモータのベクトル制御におけるｑ軸（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）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。
【００６１】
推定手段２４は推定器２４１と減算器２４２で構成される。ここでは検出したモータ回転速度Ｖｍと推定器２４１の出力の１つである推定したモータ回転速度Ｖｍ＿ｅの差Ｖｅｅを減算器２４２で演算している。そして、推定器２４１は内部に制御対象の数式モデルを有し、モータ回転速度Ｖｍ＿ｅ、洗濯槽回転速度Ｖｄ＿ｅ、負荷トルクＴｄを推定値として出力している。
【００６２】
図４に推定手段２４の推定器２４１の詳細ブロック図を示す。推定器２４１は、状態変数２４１Ａ、入力変数２４１Ｂ、出力変数２４１Ｃ、積分要素２４１Ｉ、オブザーバゲイン２４１Ｋ、そして加算器２４１Ａの６つの要素から構成されている。
【００６３】
電流制御手段２７（あるいは制御手段２３）の出力である制御量Ｕ’（あるいは制御量Ｕ）が入力変数Ｂへ入力される。そして、入力変数Ｂからの出力と状態変数Ａからの出力、および推定誤差Ｖｅｅの３つの信号を加算して信号が積分要素２４１Ｉへ入力される。さらには、積分要素２４１Ｉの出力は状態変数と出力変数に出力され、出力変数の出力であるモータ回転速度Ｖｍ＿ｅ、洗濯槽の回転速度Ｖｄ＿ｅ、負荷トルクＴｄ＿ｅの３つの推定値が制御手段２３へ出力される。
【００６４】
次に、推定器の数式モデルについて説明する。ここでは、とくにモータと洗濯槽を連結する軸の共振（振動モード）を含む場合についての回転制御機構の運動方程式について記述する。
【００６５】
駆動手段からモータへの入力トルクとモータ回転速度の運動方程式を式（１）に示す。
【００６６】
【数１】
2007068868.tif 000003
【００６７】
次に、連結する軸トルク、洗濯槽負荷トルクと洗濯槽の回転速度の運動方程式を式（２）に示す。
【００６８】
【数２】
2007068868.tif 000004
【００６９】
また、軸トルクに関する運動方程式を式（３）に示す。
【００７０】
【数３】
2007068868.tif 000005
【００７１】
ここで、
ωｍｏ：モータの回転角速度
ωｄｒｕｍ：洗濯槽の回転角速度
Ｊｍ：モータの慣性モーメント
Ｊｄｒｕｍ：洗濯槽の慣性モーメント
Ｔｅ：駆動手段によるモータへの入力トルク
Ｔｆ：軸トルク
Ｔｄｒｕｍ：洗濯槽による負荷トルク
Ｋｆ：トルク伝達機構（軸）のばね係数
Ｃｆ：トルク伝達機構（軸）の粘性摩擦係数
である。
【００７２】
式（１）〜式（３）より、回転制御機構における軸の振動モードは、共振周波数が式（４）、減衰率が式（５）のようになる。
【００７３】
【数４】
2007068868.tif 000006
【００７４】
【数５】
2007068868.tif 000007
【００７５】
これらの式より推定器の数式モデルを作成する。状態変数ベクトルを式（６）に示す。状態変数は、モータ回転角速度とその角加速度、洗濯槽回転角速度とその角加速度、軸トルク、洗濯槽による負荷トルクの６変数とした。
【００７６】
また、入力変数は駆動手段による駆動トルクの１変数とした。
【００７７】
よって、式（１）〜式（３）より、状態変数行列Ａ（２４１Ａ）は式（８）、入力変数行列Ｂ（２４１Ｂ）は式（９）のようになり、状態方程式は式（１０）のようになる。
【００７８】
【数６】
2007068868.tif 000008
【００７９】
【数７】
2007068868.tif 000009
【００８０】
【数８】
2007068868.tif 000010
【００８１】
【数９】
2007068868.tif 000011
【００８２】
【数１０】
2007068868.tif 000012
【００８３】
次に、電流制御手段２７について説明する。図２における３相ＵＶＷ／ｄｑ変換器２７−８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。これらを減算器２７−１と２７−２でｑ軸指令電流との偏差とｄ軸指令電流との偏差を演算している。そして、それぞれの偏差に速度制御器と同様にＰＩ制御を行って指令電圧ＶｑａとＶｄａを出力している。ここで図５に３相ＵＶＷ／ｄｑ変換器のブロック図、図６に非干渉制御器のブロック図を示す。
【００８４】
演算された指令電圧ＶｑａとＶｄａは、次に非干渉制御器２７−７の出力を加算器２７−５、２７−６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２７−７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。そして、相互独立な指令電圧Ｖｑａ‘とＶｄａ’は、駆動手段２６のｄｑ／３相ＵＶＷ変換器２６−１へ出力される。
【００８５】
図７にｄｑ／３相変換器２６−１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２６−１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２７−８へ出力されている。
【００８６】
以上が、ブラシレスモータ速度制御系の信号の流れ、および制御アルゴリズムである。実際に以下の仕様で駆動電流と回転速度をシミュレーションした結果を図８に示す。
【００８７】
図８は、モータ回転速度のステップ応答である。それぞれ（１）が推定制御補償あり、（２）が推定制御補償なし、共振ピーク小の場合、（３）が推定制御補償なし、共振ピーク大で制御系不安定の場合である。すなわち、推定制御なしの場合、通常（２）のように共振振動の影響で応答が振動的になる。（３）は極端な場合で、最悪制御系が発振し、回転制御できなくなっている。しかしながら、共振を推定制御することによって、応答を安定に保つことができる。結果より、振動モードに対して推定とその補償のための制御を付加することにより、回転速度変動および振動を小さくすることができている。
シミュレーション仕様
モータトルク定数：０．８３  Ｎｍ／Ａ
慣性：２．２５×１０＾４  ｋｇｍ＾２
目標回転速度：９００  ｒ／ｍｉｎ
サンプリング周波数：３ｋＨｚ
制御帯域：１５０Ｈｚ
インバータキャリア周波数：１５．６ｋＨｚ
以上より、状態量を高速高精度に推定して補償することが可能となり、回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を防止することができる。
【００８８】
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。
【００８９】
また、本実施の形態ではモータの回転速度を検出して、洗濯槽の回転速度を含む回転制御機構系の状態量を推定して振動モードの制御をしたが、図９のように洗濯槽の回転速度を検出して、モータの回転速度を含む回転制御機構系の状態量を推定して振動モードを制御してもよい。
【００９０】
この場合、制御手段２３において、検出した洗濯槽回転速度と推定したモータ回転速度の速度差をフィードバック制御するとともに、推定手段２４において洗濯槽回転速度の検出値と推定値の差を推定誤差Ｖｅｅとする。
【００９１】
また、本実施の形態では、モータと洗濯槽を連結する軸の振動モードを含む回転制御機構系の運動方程式を状態方程式としてモデル化したが、洗濯槽の振動モードや洗濯機支持機構の振動モードを含んでモデル化してもよい。
【００９２】
さらに、本実施の形態では、サンプリング周波数を３ｋＨｚとして、推定手段は一定時間ごとに状態量を推定して、推定値でサンプリング制御を行ったが、モータの１回転の角度を複数に等間隔に分割して、分割した角度ごとに状態量を推定してもよい。
【００９３】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の第２の実施の形態である洗濯機の速度制御装置のブロック図である。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。
【００９４】
図１と異なるところは、推定手段を用いず、モータ回転速度と洗濯槽回転速度の２つの速度信号を検出する第２の速度検出手段２１ａを有するところと、その２つの検出速度を用いて第２の制御手段２３ａにより速度制御を行っているところである。
【００９５】
図１１に第２の制御手段２３ａのブロック図を示す。はじめに、目標速度Ｖｒｅｆと検出したモータの回転速度Ｖｍより減算器２２にて速度偏差ＶＥは演算する。その速度偏差が制御手段に２３に入力される。
【００９６】
そして、速度偏差ＶＥに速度フィードバックゲインＫｖ２３１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Ｋｉ２３７を乗じて積分フィードバック制御量Ｕｉを演算する。ここで、積分器２３４は、現サンプリングでの速度偏差ＶＥと、１サンプリング前の速度偏差の積分値を加算器２３５で演算している。
【００９７】
また、検出した洗濯槽の回転速度Ｖｄと検出したモータの回転速度Ｖｍより減算器２３２にて速度度差Ｖｄｉｆを演算する。その速度差Ｖｄｉｆにフィードバックゲイン２３３を乗じてフィードバック制御量Ｕｖ２を演算する。
【００９８】
以上より、状態量を高速高精度に推定して補償することが可能となり、回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を防止することができる。
【００９９】
（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速度制御装置のブロック図である。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。
【０１００】
図１と異なるところは、モータ回転速度と洗濯槽回転速度の２つの速度信号を検出する第２の速度検出手段を有するところと、その２つの検出速度と推定手段の推定状態量を用いて第３の制御手段２３ｂにより速度制御を行っているところである。
【０１０１】
図１３に第３の制御手段２３ｂのブロック図を示す。はじめに、目標速度Ｖｒｅｆと検出したモータの回転速度Ｖｍより減算器２２にて速度偏差ＶＥは演算する。その速度偏差が第３の制御手段に２３ｂに入力される。
【０１０２】
そして、速度偏差ＶＥに速度フィードバックゲインＫｖ２３１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Ｋｉ２３７を乗じて積分フィードバック制御量Ｕｉを演算する。ここで、積分器２３４は、現サンプリングでの速度偏差ＶＥと、１サンプリング前の速度偏差の積分値を加算器２３５で演算している。
【０１０３】
また、検出した洗濯槽の回転速度Ｖｄと検出したモータの回転速度Ｖｍより減算器２３２にて速度度差Ｖｄｉｆを演算する。その速度差Ｖｄｉｆにフィードバックゲイン２３３を乗じてフィードバック制御量Ｕｖ２を演算する。
【０１０４】
さらに、推定手段２４からの出力である洗濯槽による負荷トルクＴｄと軸トルクＴｆの推定値にフィードフォワードゲイン２３８１、２３８２を乗じて制御量Ｕｄ、Ｕｆを演算する。そして加算器２３９で５つの信号より制御量Ｕを演算し、電流制御手段２７へ出力している。
【０１０５】
以上より、状態量を高速高精度に推定して補償することが可能となり、回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を防止することができる。
【０１０６】
（実施の形態４）
図１４は、本発明の第４の実施の形態である洗濯機の速度制御装置のブロック図である。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。
【０１０７】
図１と異なるところは、モータと回転ドラムを連結する軸のひずみを検知するひずみセンサと回転ドラムの振動を検出する振動センサを有し、検出速度のみで第４の制御手段２３ｃにより速度制御を行い、洗濯機の動作モード、またはモータ回転速度、または速度誤差、あるいはひずみセンサまたは振動センサのセンサ信号に応じて制御手段２３と第４の制御手段２３ｃを制御信号切換手段２８で切り換えているところである。
【０１０８】
図１５に第４の制御手段２３ｃのブロック図を示す。はじめに、目標速度Ｖｒｅｆと検出したモータの回転速度Ｖｍより減算器２２にて速度偏差ＶＥは演算する。その速度偏差が第４の制御手段２３ｃに入力される。
【０１０９】
そして、速度偏差ＶＥに速度フィードバックゲインＫｖ２３１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Ｋｉ２３７を乗じて積分フィードバック制御量Ｕｉを演算する。
【０１１０】
ここでは、洗濯機コントローラからの洗濯の動作モード出力に応じて、制御手段を切り換えている。具体的には、例えば脱水工程でのみ制御手段を用い、それ以外では第４の制御手段２３ｃを切り換えている。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、洗濯の動作モードに応じて制御手段を切り換えているが、回転速度や洗濯槽の振動センサ検出による振動、あるいは軸のひずみセンサの出力などに応じて制御手段を切り換えても同様の効果が得られる。
【０１１２】
図１６に制御切換手段の動作シーケンスを説明するためのフローチャートを示す。図１６において、第１に動作モードが脱水か否かを判断する。脱水モードの場合、振動モード推定がある場合の制御手段を選択する。また、脱水モードでなくても、回転数が洗濯機共振周波数である場合、あるいは振動センサの出力値がしきい値を超える場合、あるいは軸に配置されたひずみセンサの出力がしきい値を超える場合、脱水と同様に振動モード推定を用いた制御を選択する。
【０１１３】
以上より、共振励起が予想される場合のみ、状態量を高速高精度に推定して補償することが可能となり、回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を安定に低減することができる。
【０１１４】
（実施の形態５）
図１７は、本発明の第４の実施の形態である洗濯機の速度制御装置のブロック図である。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。
【０１１５】
図１と異なるところは、ノッチフィルタ２５を有するところで、洗濯機コントローラから出力されるモータ、洗濯槽の目標回転速度Ｖｒｅｆ応じて、Ｖｒｅｆが共振を励起する場合の回転数である場合、目標速度信号をノッチフィルタを通過させた修正目標速度信号Ｖｒｅｆ’が減算器２２へ入力される。
【０１１６】
また、図１８は第４の実施の形態にパラメータ演算手段２９を追加した場合のブロック図である。パラメータ演算手段は、洗濯、脱水、乾燥の動作モードごとに推定手段における制御対象の数式モデルのパラメータ（［数式８］の洗濯物、水を含む洗濯ドラムの慣性モーメント）を決定するとともに、図３、図１１、図１３、図１５に示す各制御手段の制御ゲインを決定する。
【０１１７】
図１９にノッチフィルタの動作シーケンスを説明するためのフローチャートを示す。図１９において、第１に回転数が共振周波数近傍で、共振を励起するかを判断する。励起すると判断した場合、ノッチフィルタの周波数を回転数に相当する周波数に調整し、ノッチフィルタを動作させて、目標速度信号をフィルタリングする。
【０１１８】
また、あらかじめメモリに記憶設定した共振周波数でない場合でも、振動センサの出力がしきい値以上の場合や軸のひずみセンサの出力がしきい値以上の場合、ノッチフィルタを動作させる。このノッチフィルタにより、目標速度信号の共振励周波数成分を低減することが可能となり、回転制御機構系の共振振動とそれに伴う騒音を低減することが可能となる。
【０１１９】
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。また、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。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、制御信号と、検出した速度信号で回転制御機構の状態量を高速高精度に推定して補償することが可能となり、共振による振動および回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を防止することができるので、洗濯機におけるモータの速度変動起因の振動や騒音低減のために有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図２】同洗濯機の速度制御装置の詳細ブロック図
【図３】同洗濯機の速度制御装置の制御手段と推定手段のブロック図
【図４】同洗濯機の速度制御装置の推定手段の詳細ブロック図
【図５】同洗濯機の速度制御装置の電流制御手段の部分ブロック図
【図６】同洗濯機の速度制御装置の電流制御手段の部分ブロック図
【図７】同洗濯機の速度制御装置の駆動手段のブロック図
【図８】同洗濯機のシミュレーション結果を示すグラフ
【図９】同洗濯機の速度制御装置の他のブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図１１】同洗濯機の速度制御装置の第２の制御手段のブロック図
【図１２】本発明の実施の形態３における洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図１３】同洗濯機の速度制御装置の第３の制御手段のブロック図
【図１４】本発明の実施の形態４における洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図１５】同洗濯機の速度制御装置の第４の制御手段のブロック図
【図１６】同洗濯機の速度制御装置の動作フローチャート
【図１７】本発明の実施の形態５における洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図１８】同洗濯機の速度制御装置の他のブロック図
【図１９】同洗濯機の速度制御装置の動作フローチャート
【図２０】従来の洗濯機の速度制御装置のブロック図
【図２１】同洗濯機の他の速度制御装置のブロック図
【図２２】同洗濯機の他のフローチャート
【図２３】同洗濯機の他の構成図
【符号の説明】
【０１２２】
１１  回転ドラム（洗濯槽）
１２  モータ
１３  水受筒
１４  シールパッキン
１５  支持ばね
１６  ダンパ
１８  カバー
２１  速度検出手段
２２  減算器
２３  制御手段
２４  推定手段
２６  駆動手段
２７  電流制御手段
３０  洗濯機コントローラ
【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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【図２３】
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