(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力により駆動され撹拌翼あるいは洗濯兼脱水槽を駆動するモータと、前記モータの出力を前記撹拌翼あるいは前記洗濯兼脱水槽へ伝達切り換えするクラッチ機構と、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記モータの逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記インバータ回路およびクラッチ機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記クラッチ機構が伝達切り換え動作を行う前に、前記ロータ位置検出手段の信号が正常か異常かの判定を行い、前記ロータ位置検出手段の信号が異常であると判定した場合、前記クラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止し、前記ロータ位置検出手段の信号が正常であると判定した場合、前記モータを減速制動した後、前記ロータ位置検出手段により前記モータの回転の停止を検知すると前記逆起電力検出手段により前記モータの逆起電力を検知し、前記モータの逆起電力が所定値以上のとき前記クラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止するようにした洗濯機。
【請求項２】
逆起電力検出手段は、インバータ回路駆動停止時のモータ端子電圧よりモータ回転を検出するようにした請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
逆起電力検出手段は、インバータ回路によるモータ制動時のモータ電流よりモータ回転を検出するようにした請求項１記載の洗濯機。
【請求項４】
洗濯兼脱水槽に給水あるいは前記洗濯兼脱水槽から排水するポンプモータと、インバータ回路の出力を前記モータまたは前記ポンプモータのいずれかへ切り換える切換手段とをさらに備え、逆起電力検出手段は、前記モータの逆起電力を検出するとともに前記ポンプモータの逆起電力を検出し、制御手段は、前記逆起電力検出手段の信号により前記ポンプモータの回転を制御するようにした請求項１記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路によりモータを駆動する洗濯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、洗濯機のモータをインバータ回路により駆動してモータ性能を向上させ、かつ、インバータ回路によりモータを制動運転するものが提案されている。
【０００３】
従来、この種の洗濯機は、特開平９−１０４７４号公報に示すように構成していた。すなわち、ブラシレスモータにより洗濯槽の下部の撹拌翼、あるいは脱水槽を駆動し、クラッチ機構によりモータの回転力を撹拌翼軸、あるいは脱水槽へ伝達切り換え、モータの位置検出手段によりロータ位置を検出してモータへの印加電圧をＰＷＭ制御することによりモータ回転を制御するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の構成では、ロータ位置検出手段が故障した場合、ロータの回転停止が検出できないので、モータ回転中に誤ってクラッチ機構を動作させるとクラッチ機構が破壊したり、あるいは、回転制御不可能となり不安全となる問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来課題を解決するもので、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出し、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転を検出して、モータ回転中におけるクラッチ操作を禁止することにより、クラッチ機構の破壊を防止し、安全性と信頼性を向上することを目的としている。
【０００６】

【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、交流電源に接続した整流回路の直流電力をインバータ回路により交流電力に変換してモータを駆動し、モータにより撹拌翼あるいは洗濯兼脱水槽を駆動し、クラッチ機構によりモータの出力を撹拌翼あるいは洗濯兼脱水槽へ伝達切り換えし、ロータ位置検出手段によりモータのロータ位置を検出し、逆起電力検出手段によりモータの逆起電力を検出し、制御手段によりインバータ回路およびクラッチ機構を制御し、制御手段は、クラッチ機構が伝達切り換え動作を行う前に、ロータ位置検出手段の信号が正常か異常かの判定を行い、ロータ位置検出手段の信号が異常であると判定した場合、クラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止し、ロータ位置検出手段の信号が正常であると判定した場合、モータを減速制動した後、ロータ位置検出手段によりモータの回転の停止を検知すると逆起電力検出手段によりモータの逆起電力を検知し、モータの逆起電力が所定値以上のときクラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止するようにした洗濯機である。
【０００７】
これにより、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出して制御することができ、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転を検出できるので、クラッチ機構によりモータ軸出力を撹拌翼あるいは洗濯兼脱水槽へ伝達切り換えるときにおける安全性と信頼性を向上することができ、クラッチ機構の不安全動作を防ぐことができる。
【０００８】

【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力により駆動され撹拌翼あるいは洗濯兼脱水槽を駆動するモータと、前記モータの出力を前記撹拌翼あるいは前記洗濯兼脱水槽へ伝達切り換えするクラッチ機構と、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記モータの逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記インバータ回路およびクラッチ機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記クラッチ機構が伝達切り換え動作を行う前に、前記ロータ位置検出手段の信号が正常か異常かの判定を行い、前記ロータ位置検出手段の信号が異常であると判定した場合、前記クラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止し、前記ロータ位置検出手段の信号が正常であると判定した場合、前記モータを減速制動した後、前記ロータ位置検出手段により前記モータの回転の停止を検知すると前記逆起電力検出手段により前記モータの逆起電力を検知し、前記モータの逆起電力が所定値以上のとき前記クラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止するようにしたものであり、モータの回転数をロータ位置検出手段だけではなく、モータ逆起電力により検出することで、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出することができるので、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても、他方にて回転を検出できるので、クラッチ切り換え時における安全性と信頼性を向上することができ、クラッチ切り換え時のクラッチ機構の破壊と、高速回転時における洗濯兼脱水槽の急速停止による洗濯機の転倒を防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、逆起電力検出手段は、インバータ回路駆動停止時のモータ端子電圧よりモータ回転を検出するようにしたものであり、安価で単純な構成によりモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり、安全性と信頼性の高い洗濯機を実現できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、逆起電力検出手段は、インバータ回路によるモータ制動時のモータ電流よりモータ回転を検出するようにしたものであり、単純な構成でモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり、安全性と信頼性の高い洗濯機を実現できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、洗濯兼脱水槽に給水あるいは前記洗濯兼脱水槽から排水するポンプモータと、インバータ回路の出力を前記モータまたは前記ポンプモータのいずれかへ切り換える切換手段とをさらに備え、逆起電力検出手段は、前記モータの逆起電力を検出するとともに前記ポンプモータの逆起電力を検出し、制御手段は、前記逆起電力検出手段の信号により前記ポンプモータの回転を制御するようにしたものであり、逆起電力検出手段はポンプモータの位置センサレス回路とモータの回転検出を兼ねるものであり、安価で信頼性の高い複数のモータ回転検知手段によりモータとポンプモータの回転状態を検出することができ、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転異常検出が可能となり、低価格で安全性と信頼性の高いポンプモータ付きの洗濯機を実現できる。
【００１２】

【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１に示すように、交流電源１は、整流回路２に交流電力を加え、整流回路２は整流器２ａとコンデンサ２ｂ、２ｂ’により倍電圧直流電圧に変換し、直流電力をインバータ回路３に加える。
【００１４】
インバータ回路３は、６個のパワースイッチング半導体と逆並列ダイオードよりなる３相フルブリッジインバータ回路により構成し、通常、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と逆並列ダイオードおよびその駆動回路と保護回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭという）で構成している。インバータ回路３の出力端子にモータ４を接続している。
【００１５】
モータ４は直流ブラシレスモータにより構成し、図２に示すように、回転子４０を構成する永久磁石４１と固定子４２との相対位置（回転子位置）をロータ位置検出手段５により検出する。ロータ位置検出手段５は、通常、３個のホールＩＣより構成し、電気角６０度ごとの位置を検出する。
【００１６】
制御手段６は、マイクロコンピュータよりなるインバータ制御回路６０と、スイッチング手段駆動回路６１と、過電流検知回路６２より構成している。インバータ制御回路６０は、ロータ位置検出手段５からの信号によりインバータ回路３のＩＧＢＴの導通を制御するもので、出力電流が正弦波状となるキャリヤ周波数が１５ｋＨｚ以上のＰＷＭ制御によりモータ４に正弦波電流を流す。
【００１７】
逆起電力検出手段７は、モータ４の端子電圧よりモータ誘起電圧を検出してモータ４の回転を検出するもので、その出力信号を制御手段６に加える。電流検知手段８は、シャント抵抗でモータ電流に対応したインバータ回路３の電流を検出するもので、モータ電流に対応した電圧信号を過電流検知回路６２に加える。インバータ出力端子電流、すなわち、モータ電流をカレントトランスで検出してもよいが、インバータ回路３の電流を検出するシャント抵抗の方が安価に電流検出でき、検知精度も高くなる。
【００１８】
給水弁９は、図２に示すように、洗濯兼脱水槽１６の外側に設けた水受け槽１８に水道水を供給するもので、蓋ロック装置１０は、洗濯兼脱水槽１６の衣類投入口を開閉自在に覆う蓋１５の開閉を脱水運転中に禁止するものであり、ソレノイドとレバーより構成している。排水弁１１は、水受け槽１８内の洗濯水を排水するものである。
【００１９】
クラッチ機構１２は、モータ４のモータ出力軸４３の出力を、減速機構２０を介して、洗濯兼脱水槽１６の内底部に回転自在に設けた撹拌翼１７の駆動軸２１に接続するか、あるいは洗濯兼脱水槽１６の駆動軸に直結するかを切り換えるもので、モータ４により洗濯兼脱水槽１６あるいは撹拌翼１７を駆動する。なお、水受け槽１８はサスペンション１９を介して外枠１４に弾性的に吊り下げている。
【００２０】
スイッチング手段１３は、交流電源１のラインＬ１、Ｌ２間に接続して印加電圧を制御するもので、リレーあるいは双方向性サイリスタなどで構成し、給水弁９、蓋ロック装置１０、排水弁１１、クラッチ機構１２をそれぞれ制御するものである。
【００２１】
図３は、ＰＷＭ制御による正弦波駆動の各部の波形関係を示し、ロータ位置検出手段５の出力信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３のエッジ信号は６０度ごとに変化して、各部状態信号より３６０度を６分割した角度が判別できる。信号Ｈ１がローからハイとなるハイエッジを基準電気角０度として示し、モータ４のＵ相巻線誘起電圧Ｅｃは、基準信号Ｈ１から３０度遅れた波形となる。Ｕ相モータ電流Ｉｕとモータ誘起電圧Ｅｃの位相を同じにすると最大効率が得られる。モータ誘起電圧Ｅｃが最大となる電気角をｑ軸と呼び、ｄ軸はロータ磁石の極軸とステータの極軸が一直線上となる軸で、ｑ軸はｄ軸より９０度進んだ電気角となる。
【００２２】
図３において、Ｕ相モータ電流Ｉｕは、Ｕ相巻線誘起電圧Ｅｃよりわずかに進んで、モータ印加電圧ＶｕはＵ相巻線誘起電圧Ｅｃより３０度進んだ波形を示す。
【００２３】
ｖｃはインバータ制御回路６０内で生成される鋸歯状波形のキャリヤ信号で、ｖｕは正弦波状のＵ相制御電圧でキャリヤ信号ｖｃとＵ相制御電圧ｖｕを比較したＰＷＭ信号Ｕｐをインバータ制御回路６０内で発生させ、インバータ回路３のＵ相上アームトランジスタの制御信号として加える。ｃｋはキャリヤ信号ｖｃの同期信号で、キャリヤカウンタがカウントアップしてオーバーフローしたときの割込信号である。
【００２４】
ロータ位置検出手段５の出力信号Ｈ１がローからハイに変化する時点を基準電気角０度としてロータ位置検出手段５の出力信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３より３０度、９０度、１５０度等の電気角を検知し、６０度毎以外は回転周期より電気角θを推定する。
【００２５】
モータ４を高速回転させるために誘起電圧位相よりもモータ電流位相を進める、いわゆる進角制御を行うので、モータ誘起電圧が高くなっても高速回転駆動可能となるが、モータ誘起電圧は非常に高くなり、場合によってはモータ誘起電圧が直流電源側に回生して異常電圧上昇する可能性がある。
【００２６】
図４は、モータ駆動時の、Ｕ相のモータ誘起電圧Ｅｃと、モータ印加電圧Ｖａ、モータ電流Ｉのベクトル図を示している。モータ電流Ｉの位相は、誘起電圧Ｅｃとほぼ同位相となるように電圧ベクトルＶａを制御する。
【００２７】
図５は、減速制動時のベクトル図を示し、モータ電流ベクトルＩを、モータ誘起電圧Ｅｃよりも９０度（π／２）以上のβ進角させて負のトルクを発生させる。印加電圧ベクトルＶａは、電流ベクトルＩよりもα進角している。モータ印加電圧Ｖａとモータ電流Ｉの位相αが９０度（π／２）以上となるとモータ電力は負となり、発電機動作となって電力回生するので、モータ印加電圧Ｖａは、モータ誘起電圧Ｅｃが大きい場合、すなわち、回転数が高い場合には、モータ誘起電圧Ｅｃ（ｑ軸）よりも１８０度以下に進角設定すると電力回生は起こらない。また、回転数が低下して、モータ誘起電圧が低下すると１８０度以上にしてもモータ内部抵抗で発電電力が消費されるので電力回生しない。
【００２８】
減速制動時初期には、モータ電流ベクトルＩをモータ誘起電圧ベクトルＥｃよりも９０度から１２０度進め、回転数低下とともに１８０度に近づけることにより、電力回生させずにモータ内部抵抗で発熱させて制動トルクを大きくできる。
【００２９】
短絡ブレーキは、３相フルブリッジインバータの下アームＩＧＢＴをすべて同時に導通させることにより、モータ誘起電圧により発生するモータ電流で制動するものであり、回転数低下とともにモータ電流が減少して制動トルクが減少するが、電力回生しない特徴がある。
【００３０】
回生ブレーキは、図５とは逆に電流ベクトルＩを誘起電圧ベクトルＥｃよりも遅らせるもので、モータ印加電圧ベクトルＶａと電流ベクトルＩの位相αが９０度以上となって発電電力がインバータ回路３に回生し、インバータ回路３の直流電圧が上昇し、インバータ回路３のパワー半導体と整流回路２が破壊する場合がある。
【００３１】
上記構成において図６を参照しながらクラッチ切換行程の動作を説明する。図６は、本発明によるクラッチ切換行程のフローチャートで、モータ出力軸４３が洗濯兼脱水槽１６に接続されていた場合に、モータ回転を停止させてからモータ出力軸４３を撹拌翼１７に伝達させるフローチャートで、撹拌翼１７から洗濯兼脱水槽１６に切り換える場合もほぼ同様である。
【００３２】
ステップ１００よりクラッチ切換行程が開始し、ステップ１０１にて位置センサ信号を入力し、ステップ１０２に進んで位置センサ信号が正常か異常かどうか検査する。位置センサ信号がすべて同じ、あるいはすべてハイかローならば異常なので異常フラグを立てる。つぎに、ステップ１０３に進み位置センサ信号が異常かどうか判定し、異常ならばステップ１０４に進んでクラッチ機構１２の動作を禁止し、ステップ１０５に進んでインバータ動作を含むすべての動作を停止して異常報知を行う。
【００３３】
位置センサが正常ならば、ステップ１０６に進んで位置センサ信号の周期より回転数を検出し、ステップ１０７に進んで回転数がほぼ零でなければ、ステップ１０８に進んで減速制動を行いステップ１０１に戻る。このときの減速制動は、図５に示すように、誘起電圧位相よりも電流ベクトルを進角させたブレーキ方式でもよいが、短絡ブレーキが最も簡単で、電力回生しない特徴がある。
【００３４】
ステップ１０７にて回転数がほぼ零ならば、ステップ１０９に進んでインバータ回路３の駆動を停止し、ステップ１１０に進んでモータ逆起電力を検出する。
【００３５】
図７には、モータ端子に発生する誘起電圧波形と逆起電力検出手段７の出力信号波形関係を示す。誘起電圧は、インバータ回路３の直流電源の負側端子Ｂ２よりも高い場合、すなわち、正電圧の場合検出でき、負電圧の場合には下アームトランジスタの逆並列ダイオードによりクランプされる。よって、正電圧が発生すると所定値以上でハイとなる検出回路を設けることにより実現できる。
【００３６】
図７において、Ｖ１はＵ相端子電圧Ｖｕの検知信号で、Ｖ２はＶ相端子電圧Ｖｖの検知信号、Ｖ３はＷ相端子電圧Ｖｗの検知信号を示す。各信号のハイエッジの周期（０〜ｔ３期間）を検出することによりモータの回転数が検出できる。
【００３７】
ステップ１１１にて逆起電力の有無を判定し、逆起電力が所定値以上ならばステップ１１２に進んでクラッチ動作を禁止し、ステップ１１３に進んでインバータ動作を含むすべての動作を停止して異常報知を行う。逆起電力の電圧レベルではなく、逆起電力によりモータ回転数を検出して回転数が所定値以上ならば異常判定してもよい。
【００３８】
ステップ１１１にて逆起電力が所定以下ならば、ステップ１１４に進んで、所定の遅延時間を設けた後、ステップ１１５に進んでクラッチ動作を行う。クラッチ動作は、一般的には、ギヤードモータやソレノイドを動作させてクラッチ機構１２のクラッチレバーを引っ張るか、あるいは戻す動作によりモータ出力軸４３を撹拌翼１７、あるいは洗濯兼脱水槽１６の駆動軸に接続する。つぎに、ステップ１１６に進み、クラッチ切換行程を終了し、リターンする。
【００３９】
（実施例２）
つぎに、本発明の実施例２について説明する。なお、上記実施例１と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図８は、図１の実施例に、インバータ回路と逆起電力検出手段、および制御手段に変更を加えたもので、変更点のみ説明する。
【００４１】
図８に示すように、インバータ回路３’は、図９に詳細回路図を示すように、３シャント式ＩＰＭと呼ばれるもので、下アームのＩＧＢＴのエミッタ端子にそれぞれシャント抵抗８ａ、８ｂ、８ｃを接続したもので、ＵＶＷ各相のモータ電流検出が容易となり、モータ電流のベクトル制御に適している。
【００４２】
逆起電力検出手段７’は、下アームＩＧＢＴが導通したときに、シャント抵抗８ａ、８ｂ、８ｃの端子電圧よりモータ電流を検出するもので、モータ電流より逆起電力とモータ回転状態を検出する。
【００４３】
インバータ回路３’は、図９に示すように構成しており、Ｕ相スイッチングユニット３０Ａ、Ｖ相スイッチングユニット３０Ｂ、Ｗ相スイッチングユニット３０Ｃより構成している。
【００４４】
Ｕ相スイッチングユニット３０Ａは、上アームトランジスタ３１ａと下アームトランジスタ３１ａ’よりなる一対のトランジスタ（ＩＧＢＴ）と、それぞれのＩＧＢＴに逆並列接続された逆並列ダイオード３２ａ、３２ａ’と、上アームトランジスタ３１ａを駆動する上アーム駆動回路３３ａ、下アームトランジスタ３１ａ’を駆動する下アーム駆動回路３３ａ’と、限流抵抗３４ａ、ブートストラップダイオード３５ａ、ブートストラップコンデンサ３６ａより構成されるブートストラップ回路と、下アーム駆動回路コンデンサ３７ａより構成している。
【００４５】
下アームトランジスタ３１ａのエミッタ端子ｅｕは、シャント抵抗８ａと接続できるように特別に設けている。上アームトランジスタ３１ａと下アームトランジスタ３１ａ’がモータ電流を交互に分担するので、下アームトランジスタ３１ａ’のピーク電流を検出することによりモータ電流が検出できる。Ｖ相スイッチングユニット３０Ｂ、Ｗ相スイッチングユニット３０Ｃも同様の構成なので説明は省略する。
【００４６】
上アーム駆動回路３３ａの入力信号はＵｐ、下アーム駆動回路３３ａ’の入力信号はＵｎで、Ｂ３は上アーム駆動回路３３ａと下アーム駆動回路３３ａ’の電源で通常１５Ｖ電源に接続される。下アーム駆動回路３３ａ’に駆動信号を加えると、下アームトランジスタ３１ａ’が導通し、限流抵抗３４ａ、ブートストラップダイオード３５ａを介してブートストラップコンデンサ３６ａが電源Ｂ３より充電される。よって、上アームトランジスタ３１ａを駆動する場合には、その前に下アームトランジスタ３１ａ’を駆動してブートストラップコンデンサ３６ａに充電するブートストラップ動作の後に、インバータ回路３を動作させモータ４を駆動する。
【００４７】
また、インバータ回路３’が停止していた場合には、ブートストラップコンデンサ３６ａには充電されていないので、上アーム駆動回路３３ａは動作できないので、上アームトランジスタ３１ａは導通しない。通常、上アーム駆動回路３３ａには電源電圧低下検知回路が内蔵されており、ブートストラップ電圧が所定値以下の場合にはＩＧＢＴを導通できないようにしている。
【００４８】
上記構成において図１０を参照しながらクラッチ切換行程の動作を説明する。図１０は、クラッチ切換行程のフローチャートで、上記実施例１の図６と異なるフローのみ説明する。
【００４９】
ステップ１００’よりクラッチ切換行程が開始する。ステップ１０１からステップ１０８までは、図６と同じである。ステップ１０７にて位置センサにより回転数がほぼ零と判断すると、ステップ１０９’に進み、インバータ回路３’の下アームトランジスタをすべて同時に導通させて短絡ブレーキ動作を行う。そのとき、上アームトランジスタはすべてオフ状態にする。つぎに、ステップ１１０’に進んで、逆起電力検出手段７’によりモータ電流を検出し、ステップ１１１’にてモータ電流が所定値以上かどうか判定する。モータが回転しておれば、逆起電力によりモータ電流が流れて回転数を検出できる。
【００５０】
所定値以上の電流、あるいは回転数ならば位置センサによる回転検出が異常と判定でき、ステップ１１２に進んでクラッチ動作を停止させ、ステップ１１３に進んですべての動作を停止させて異常報知する。
【００５１】
異常でなければ、ステップ１１４’に進んで、短絡ブレーキを停止させるためインバータ回路３’の駆動を停止させ、ステップ１１５’に進んで所定の遅延時間を設けた後、ステップ１１６’に進んでクラッチ動作を行い、ステップ１１７’に進んでリターンする。
【００５２】
ステップ１０９’で示した下アームオンの短絡ブレーキに限らず、下アームあるいは上アームを所定オンオフデューティで導通させても構わない。
【００５３】
直流電圧検出手段６３は、インバータ回路３’の直流電圧、すなわち、直流電源ラインＢ１、Ｂ２間の電圧を検出するもので、脱水運転中モータ回転数が高くなってモータ逆起電力がインバータ回路３’の直流電源側に回生した場合、あるいは、制動運転中にモータ逆起電力がインバータ回路３’側に回生した場合、インバータ回路３’の直流電圧が異常上昇するので、直流電圧の異常電圧上昇を検出するものである。
【００５４】
（実施例３）
つぎに、本発明の実施例３について図１１を用いて説明する。なお、上記実施例１と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１１に示すように、インバータ回路３のＵ相、Ｖ相出力端子側に少なくとも２極のリレー２１を接続し、リレー２１の常閉端子側に洗濯兼脱水槽を駆動するモータ４を接続し、常開端子側にはポンプモータ２２を接続する。ポンプモータ２２は、風呂水を吸水して洗濯兼脱水槽に給水するポンプを駆動するものであるが、例えば排水ポンプでも構わない。
【００５６】
モータ４とポンプモータ２２のＷ相端子は共通接続してインバータ３のＷ相出力端子に接続する。ポンプモータ２２は、モータ逆起電力の零電圧を検出して位置検出する、いわゆるセンサレス方式により駆動されるもので、逆起電力検出手段７”はモータ逆起電力の零電圧を検出して位置検出するセンサレス回路である。
【００５７】
センサレス方式とは、方形波駆動（１２０度通電）において、インバータ回路３のトランジスタがオフ期間に発生するモータ誘起電圧を検出し、モータ誘起電圧が整流回路２の半分の電圧の時点をモータ誘起電圧が零と判断してロータ位置を検出するものである。
【００５８】
よって、リレー２１をリレー駆動回路６４によりモータ４に接続した場合には、ロータ位置検知手段５によりモータ４を制御し、逆起電力検出手段７”はモータ４の誘起電圧を検出する。ロータ位置検知手段５の信号と、逆起電力検出手段７”の信号によりモータ回転を検出することによりモータ４の回転中におけるクラッチ作動を防止でき、クラッチ切り換え時の信頼性を向上することができる。
【００５９】
リレー２１をポンプモータ２２に接続した場合には、逆起電力検出手段７”によりポンプモータ２２のロータ位置を検出してポンプモータ２２を制御する。風呂水給水運転の場合には、モータ４を動作させる必要はなく、同様に、排水ポンプを駆動する場合においてもモータ４に接続させずにポンプモータ２２に接続してセンサレス方式による運転が可能である。
【００６０】
（実施例４）
つぎに、本発明の実施例４について説明する。なお、上記実施例１と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
洗濯機の基本構成は、図１、図２と同じであり、図１、図２、図１２、図１３を用いて説明する。
【００６２】
図１２は本発明による過電流検知回路の具体的な実施例で、クラッチ切り換えにより減速機構２０を介して撹拌翼１７にモータ出力軸４３を接続する場合、モータ出力軸トルクが増加すると減速機構２０の出力トルクは減速比の逆数倍大きくなるので、モータ出力軸トルクを所定値以下にしないと減速機構の摩耗が大きくなり、最悪時には遊星歯車や軸が破壊する恐れがある。よって、減速機構２０を介する場合にはモータ電流を制限してトルク制限を行う。
【００６３】
図１２において、シャント抵抗８の電圧信号をコンパレータ６２０の正入力端子に入力して過電流を検出するもので、コンパレータ６２０の負入力端子電圧レベルｖｒを変更することにより、過電流設定値を変更することができる。コンパレータ６２０の出力信号は、抵抗６２１によりインバータ制御回路６０に出力され、インバータ回路３の駆動が停止する。
【００６４】
ノイズフィルター６２２はＲＣフィルターで、インバータスイッチングノイズを除去する。設定抵抗６２３ａ、６２３ｂ、６２３ｃは、電圧レベルｖｒを設定するもので、インバータ制御回路６０からの設定信号Ｓ１によりトランジスタ６２４ａをオンさせると、設定電圧ｖｒは低下して過電流検知レベルは低下する。逆に、設定信号Ｓ１がローになると、トランジスタ６２４ａはオフして設定電圧ｖｒは高くなり過電流検知レベルは上昇する。
【００６５】
モータ出力軸４３を洗濯兼脱水槽１６に直結する場合には、通常の槽回転駆動のトルクは少なく、トルクリミッターを設ける必要はない。しかし、モータ誘起電圧と逆位相の電流を流して減速制動する場合には、図５のベクトル図から明らかなように、印加電圧Ｖａを大きくしてモータ電流を増加させることにより制動トルクを大きくできるので、脱水制動時には大電流が流れる。よって、制動トルクを大きくするためには、ロータ永久磁石が減磁しないレベルまで電流を流し、トランジスタ６２４ａをオフして電圧レベルｖｒを高く設定し、過電流設定値を大きくする。このときの電流制限は、減磁電流リミッターとなる。
【００６６】
上記構成において図１３を参照しながらクラッチ動作を説明する。ステップ２００よりクラッチ動作が開始し、ステップ２０１にて撹拌翼駆動に変更するかどうか判定する。撹拌翼駆動にする場合には、ステップ２０２に進み過電流検知レベルをトルク制限レベルに設定するため、トランジスタ６２４ａをオンさせる。つぎに、ステップ２０３に進み、ギヤードモータを駆動してクラッチ機構１２を引っ張り、モータ出力軸４３を減速機構２０に接続する。つぎに、ステップ２０４に進んでモータ４をわずかに左右回転させて接続ピンを減速機構２０の接続部に確実に入れる動作をさせる。
【００６７】
洗濯兼脱水槽１６を駆動する場合には、ステップ２０５に進み、過電流検知レベルを減磁電流検知レベルに設定するため、トランジスタ６２４ａをオフさせる。つぎに、ステップ２０６に進んでモータ出力軸４３を洗濯兼脱水槽１６に接続するためにギヤードモータを動作させてクラッチ機構１２を戻し、つぎに、ステップ２０７に進んでモータ４をわずかに左右回転させて接続ピンが確実にはずれるようにする。クラッチ動作が終了するとステップ２０８にすすんでリターンする。
【００６８】
以上説明したクラッチ動作は、撹拌翼１７の駆動時にクラッチ機構１２を引っ張り、洗濯兼脱水槽１６の駆動時にはスプリングにより戻る操作の実施例であり、このようにすると、電源遮断時の初期状態はクラッチ機構１２が戻った状態でモータ出力軸４３は洗濯兼脱水槽１６と直結されている。ただし、撹拌翼１７の駆動時に電源遮断されてもクラッチ操作しない限り、クラッチ機構１２は戻らずラッチされている。
【００６９】
通常、脱水運転終了で洗濯動作は終了するので、スプリングが戻った状態となり、クラッチ機構１２の信頼性と安全性が向上する。さらに、電源遮断や、瞬時停電が起こっても上記実施例で説明したように、複数の回転検出手段により回転を検知し、回転が停止してからクラッチ動作が可能となり、回転が停止しなければクラッチ動作しないので、安全性と信頼性の高い洗濯機を実現できる。
【００７０】
また、撹拌翼１７の駆動時と、洗濯兼脱水槽１６の駆動時の過電流検知設定値を変えて、トルク制限と減磁電流制限動作を行うので、減速機構２０とモータ４の信頼性を向上することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力により駆動され撹拌翼あるいは洗濯兼脱水槽を駆動するモータと、前記モータの出力を前記撹拌翼あるいは前記洗濯兼脱水槽へ伝達切り換えするクラッチ機構と、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記モータの逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、前記インバータ回路およびクラッチ機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記クラッチ機構が伝達切り換え動作を行う前に、前記ロータ位置検出手段の信号が正常か異常かの判定を行い、前記ロータ位置検出手段の信号が異常であると判定した場合、前記クラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止し、前記ロータ位置検出手段の信号が正常であると判定した場合、前記モータを減速制動した後、前記ロータ位置検出手段により前記モータの回転の停止を検知すると前記逆起電力検出手段により前記モータの逆起電力を検知し、前記モータの逆起電力が所定値以上のとき前記クラッチ機構の動作を禁止するとともにすべての動作を停止するようにしたから、モータの回転数をロータ位置検出手段だけではなく、モータ逆起電力により検出することで、複数の回転検出手段によりモータの回転状態を検出することができるので、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても、他方にて回転を検出できるので、クラッチ切り換え時における安全性と信頼性を向上することができ、クラッチ切り換え時のクラッチ機構の破壊と、高速回転時における洗濯兼脱水槽の急速停止による洗濯機の転倒を防止することができる。
【００７２】
また、請求項２に記載の発明によれば、逆起電力検出手段は、インバータ回路駆動停止時のモータ端子電圧よりモータ回転を検出するようにしたから、安価で単純な構成によりモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり、安全性と信頼性の高い洗濯機を実現できる。
【００７３】
また、請求項３に記載の発明によれば、逆起電力検出手段は、インバータ回路によるモータ制動時のモータ電流よりモータ回転を検出するようにしたから、単純な構成でモータ回転状態を検出することができ、異常検出が容易となり、安全性と信頼性の高い洗濯機を実現できる。
【００７４】
また、請求項４に記載の発明によれば、洗濯兼脱水槽に給水あるいは前記洗濯兼脱水槽から排水するポンプモータと、インバータ回路の出力を前記モータまたは前記ポンプモータのいずれかへ切り換える切換手段とをさらに備え、逆起電力検出手段は、前記モータの逆起電力を検出するとともに前記ポンプモータの逆起電力を検出し、制御手段は、前記逆起電力検出手段の信号により前記ポンプモータの回転を制御するようにしたから、逆起電力検出手段はポンプモータの位置センサレス回路とモータの回転検出を兼ねるものであり、安価で信頼性の高い複数のモータ回転検知手段によりモータとポンプモータの回転状態を検出することができ、一方の回転検出手段に異常が生じた場合においても他方にて回転異常検出が可能となり、低価格で安全性と信頼性の高いポンプモータ付きの洗濯機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例の洗濯機のブロック図
【図２】  同洗濯機の断面図
【図３】  同洗濯機のモータ駆動時の各部波形図
【図４】  同洗濯機のモータ駆動時のモータ電圧電流のベクトル図
【図５】  同洗濯機のモータ減速制動時のモータ電圧電流のベクトル図
【図６】  同洗濯機のクラッチ切換行程のフローチャート
【図７】  同洗濯機のモータ誘起電圧波形と逆起電力検知手段の出力信号波形図
【図８】  本発明の第２の実施例の洗濯機のブロック図
【図９】  同洗濯機のインバータ回路の回路図
【図１０】  同洗濯機のクラッチ切換行程のフローチャート
【図１１】  本発明の第３の実施例の洗濯機のブロック図
【図１２】  本発明の第４の実施例の洗濯機の過電流検知回路の回路図
【図１３】  同洗濯機のクラッチ動作のフローチャート
【符号の説明】
１  交流電源
２  整流回路
３  インバータ回路
４  モータ
５  ロータ位置検出手段
６  制御手段
７  逆起電力検出手段
１２  クラッチ機構
１６  洗濯兼脱水槽
１７  撹拌翼
【図１】
0004007054.tif 000002
【図２】
0004007054.tif 000003
【図３】
0004007054.tif 000004
【図４】
0004007054.tif 000005
【図５】
0004007054.tif 000006
【図６】
0004007054.tif 000007
【図７】
0004007054.tif 000008
【図８】
0004007054.tif 000009
【図９】
0004007054.tif 000010
【図１０】
0004007054.tif 000011
【図１１】
0004007054.tif 000012
【図１２】
0004007054.tif 000013
【図１３】
0004007054.tif 000014