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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-21
(45)【発行日】2022-06-29
(54)【発明の名称】洗濯機
(51)【国際特許分類】
D06F 33/40 20200101AFI20220622BHJP
H02P 21/14 20160101ALI20220622BHJP
D06F 33/47 20200101ALI20220622BHJP
D06F 33/48 20200101ALI20220622BHJP
D06F 103/26 20200101ALN20220622BHJP
D06F 103/46 20200101ALN20220622BHJP
【ＦＩ】
D06F33/40
H02P21/14
D06F33/47
D06F33/48
D06F103:26
D06F103:46
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2017251252
(22)【出願日】2017-12-27
(65)【公開番号】P2019115504
(43)【公開日】2019-07-18
【審査請求日】2020-11-12
(73)【特許権者】
【識別番号】512128645
【氏名又は名称】青島海爾洗衣机有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＱＩＮＧＤＡＯ ＨＡＩＥＲ ＷＡＳＨＩＮＧ ＭＡＣＨＩＮＥ ＣＯ．，ＬＴＤ．
(73)【特許権者】
【識別番号】307036856
【氏名又は名称】アクア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100137486
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 雅直
(72)【発明者】
【氏名】川口 智也
(72)【発明者】
【氏名】星野 広行
【審査官】田村 惠里加
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－１９４０８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１８９７６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１６１２５２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０５８６２３３５（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０３４５１８９１（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１２０３２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｄ０６Ｆ ３３／００－３４／３４
Ｈ０２Ｐ ２１／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
脱水槽を回転駆動するモータと、前記モータの発生トルクをベクトル制御する制御手段とを具備するものにおいて、前記制御手段は、前記脱水槽の偏芯状態を判定する偏芯判定部を備え、
前記偏芯判定部は、
前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた第１の値と、予め設定した第１閾値とを比較し、前記第１の値が前記第１閾値以上である場合であり、且つ、
前記ベクトル制御を行うために推定したｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差に基づいた第２の値と、予め設定した第２閾値とを比較し、前記第２の値が前記第２閾値以上である場合に、前記脱水槽の偏芯が大きいと判定することを特徴とする洗濯機。
【請求項2】
前記第１の値は、
前記脱水槽が共振回転数を超える第１回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた基準値と、前記脱水槽が前記第１回転数より大きい第２回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた値との差分であることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
【請求項3】
前記脱水槽の回転数が１０００ｒｐｍを超える超高速回転域である場合において、
前記偏芯判定部は、
前記脱水槽が共振回転数を超える第３回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた第１基準値と、前記脱水槽が前記第３回転数よりも大きい第４回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた値との第１差分を算出し、この第１差分と予め設定した第３閾値とを比較し、前記第１差分が前記第３閾値以上である場合、または、
前記脱水槽が共振回転数を超える第３回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行うために推定したｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差に基づいた第２基準値と、前記脱水槽が前記第３回転数よりも大きい第４回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行うために推定したｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差に基づいた値との第２差分を算出し、この第２差分と予め設定した第４閾値とを比較し、前記第２差分が前記第４閾値以上である場合に、前記脱水槽の偏芯が大きいと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の洗濯機。
【請求項4】
位相誤差の波形に対してフーリエ級数展開したうちの、実際の振動数に対応するフーリエ係数の値を前記位相誤差として用いている請求項１～３の何れかに記載の洗濯機。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、センサレスであっても偏芯状態の判定を簡易且つ精度良く行うことができる洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
洗濯機の脱水槽内における洗濯物の分布状態に偏りがあると、脱水運転を行う場合に大きな振動発生の原因となる。脱水槽を回転駆動して脱水工程を行う場合、洗濯物が偏芯していると過大な振動が発生するため回転を停止する必要がある。
【0003】
そこで、偏芯状態をセンサレスで検知して必要な場合に回転を停止させる制御を行うものとして、例えば特許文献１に開示する手法が知られている。
【0004】
この手法は、ベクトル制御を行うために算出したモータのｑ軸電流と偏芯状態との間に相関があることに着目し、ｑ軸電流に基づいて異常振動の発生を判断するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第４４０６１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ｑ軸電流は電圧制御に対して結果として現れるものであるため、外部ノイズの影響を受け易く、絶対値としても変化が小さい。このため、ｑ軸電流に基づいて偏芯状態を判断すると、誤判定が起こり易い。
【0007】
そこで本発明者は、ｄ軸電圧に着目した。ｄ軸電圧はｑ軸電流の操作量であり、ｑ軸電流と同様に偏芯状態に依存して変化する。しかも、操作量であるから外部ノイズの影響を受け難く、絶対値としての変化も大きい。
【0008】
ただ、ｄ軸電圧はｑ軸電流に比べて大きく変動するため、ｄ軸電圧のみに依存して偏芯状態を判定すると、やはり誤判定の可能性は残る。
【0009】
本発明は、このような新たな知見に立って、ｄ軸電圧で偏芯状態を判定する際に適切な補完をなし、場合によってはｄ軸電圧と対等またはｄ軸電圧に代わって偏芯状態の判定を行うことができる、新たな判定手法を偏芯状態の判定に用いた洗濯機を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る洗濯機は、以上の目的を達成するために、脱水槽を回転駆動するモータと、前記モータの発生トルクをベクトル制御する制御手段とを具備するものにおいて、前記制御手段は、前記脱水槽の偏芯状態を判定する偏芯判定部を備え、前記偏芯判定部は、前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた第１の値と、予め設定した第１閾値とを比較し、前記第１の値が前記第１閾値以上である場合であり、且つ、前記ベクトル制御を行うために推定したｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差に基づいた第２の値と、予め設定した第２閾値とを比較し、前記第２の値が前記第２閾値以上である場合に、前記脱水槽の偏芯が大きいと判定することを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係る洗濯機において、前記第１の値は、前記脱水槽が共振回転数を超える第１回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた基準値と、前記脱水槽が前記第１回転数より大きい第２回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた値との差分であることを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係る洗濯機において、前記脱水槽の回転数が１０００ｒｐｍを超える超高速回転域である場合において、前記偏芯判定部は、前記脱水槽が共振回転数を超える第３回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた第１基準値と、前記脱水槽が前記第３回転数よりも大きい第４回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行ううえで生成されるｄ軸電圧に基づいた値との第１差分を算出し、この第１差分と予め設定した第３閾値とを比較し、前記第１差分が前記第３閾値以上である場合、または、前記脱水槽が共振回転数を超える第３回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行うために推定したｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差に基づいた第２基準値と、前記脱水槽が前記第３回転数よりも大きい第４回転数で回転している時に前記ベクトル制御を行うために推定したｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差に基づいた値との第２差分を算出し、この第２差分と予め設定した第４閾値とを比較し、前記第２差分が前記第４閾値以上である場合に、前記脱水槽の偏芯が大きいと判定することを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る洗濯機は、上記各構成において、位相誤差の波形に対してフーリエ級数展開したうちの、実際の振動数に対応するフーリエ係数の値を前記位相誤差として用いていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明の洗濯機は、ｄ軸電圧に基づいた値と、ｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差の大きさに基づいて偏芯状態を判定する。かかる位相誤差は、ｄ軸電圧ほど大きく変動せずに、偏芯状態に依存して増減する。このため、本発明によれば、ｄ軸電圧を監視する場合とは異なる視点で偏状態を判定することができる。したがって、ｄ軸電圧で偏芯状態を判定する際に適切な補完をなし、場合によってはｄ軸電圧と対等またはｄ軸電圧に代わって偏芯状態の判定を行うことが可能となる。位相誤差は低速域における加速時に大きく現れる傾向にある。
また、他の要因によってｄ軸電圧が大きくなっている場合があり、このとき位相誤差は大きく変動しない。したがって、本発明によれば、ｄ軸電圧による判定を位相誤差によって補完し、偏芯状態をより精度良く判定することができる。他の要因としては、排水が悪いために脱水槽と外槽の間に水が残った、いわゆる「水かみ」の状態が挙げられる。
また、他の要因によってｄ軸電圧が大きくなっている場合があり、このとき位相誤差は大きく変動しない。したがって、本発明によれば、ｄ軸電圧による判定を位相誤差によって補完し、偏芯状態をより精度良く判定することができる。他の要因としては、排水が悪いために脱水槽と外槽の間に水が残った、いわゆる「水かみ」の状態が挙げられる。
【0017】
また本発明の洗濯機は、位相誤差の波形をフーリエ変換して実際の振動数に対応する位相誤差を取り出すので、ノイズを排除して精度の高い判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施形態に係る洗濯機の外観を示す斜視図。
【図2】同洗濯機の概略構成を示す縦断面図。
【図3】同実施形態における負荷測定の前提構成となるモータ制御系のシステム構成を示すブロック図。
【図4】同モータ制御系における速度推定部の概略構成を示す図。
【図5】同モータ制御系における速度推定原理を示す図。
【図6】同モータ制御系におけるＰＬＬ制御部の概要を示す図。
【図7】同洗濯機の脱水工程時における制御工程を示すシーケンス図。
【図8】同実施形態における低速域判定１の処理手順を示すフローチャート。
【図9】同実施形態における低速域判定２の処理手順を示すフローチャート。
【図10】同実施形態における高速域判定１の処理手順を示すフローチャート。
【図11】同実施形態における高速域判定２の処理手順を示すフローチャート。
【図12】Ｃ区間において低速域判定１を適用しない場合のｄ軸電圧の検知値の推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフ。
【図13】Ｃ区間において低速域判定２を適用しない場合の位相誤差の推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフ。
【図14】Ｄ区間において高速域判定１を適用しない場合のｄ軸電圧および位相誤差Δθの推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフ。
【図15】Ｄ区間において高速域判定２を適用しない場合のｄ軸電圧および位相誤差Δθの推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【0020】
【0021】
図２に示すように、本実施形態の洗濯機１は、洗濯機本体１１と、外槽１２と、脱水槽（洗濯槽）１３と、駆動部１６と、制御手段Ｃ（図３参照）とを備える。このような洗濯機１は、入力部１４にあって全自動で洗濯を行う図示しないスタートキーが押されると、脱水槽１３内にある洗濯物の量を負荷量として自動判定し、負荷量に基づいて洗い工程およびすすぎ工程で外槽１２に貯める水量を自動で決定して、洗濯動作を行う。しかる後、脱水工程では、低速回転後にセンサレス制御に移行して、脱水槽１３の偏芯状態をセンサレスで監視しつつ、偏芯異常の場合は回転を停止し、偏芯異常がなければ最高速度に加速する。
【0022】
図３は制御手段の概要を示す機能ブロックである。本実施形態は、かかる偏芯状態の判定に偏芯判定部１００を有し、この偏芯判定部１００ではｑ軸電流の値ではなくｄ軸電圧の値を用い、かつ、制御上推定されるｄ軸と実際のｄ軸の位相誤差Δθを用いている。Ｖｄ値、Δθ値に対しては、必要に応じてローパスフィルタ、移動平均処理などにより、急峻に変化するデータを取り除く処理が行われる。以下、順を追って説明する。
【0023】
洗濯機本体１１は、略直方体形状であり、上面１１ａに、脱水槽１３に対して洗濯物（衣服）を出し入れするための開口１１ｂと、この開口１１ｂを開閉可能な開閉蓋１１ｃとを有し、開閉蓋１１ｃを開けることで開口１１ｂを介して脱水槽１３に洗濯物を出し入れ可能な構成である。また、このような洗濯機本体１１の上面１１ａには、前述の入力部１４が形成される。
【0024】
図２に示す外槽１２は、洗濯機本体１１の内部に配置された、水を貯留可能な有底筒状の部材である。
【0025】
洗濯槽としての脱水槽１３は、外槽１２の内部で外槽１２と同軸に配置されるとともに、外槽１２によって回転自在に支持された有底筒状の部材である。脱水槽１３は、外槽１２よりも小径であり、その壁面１３ａに多数の通水孔（不図示）を有する。
【0026】
このような脱水槽１３の底部１３ｂ中央には、パルセータ（撹拌翼）１５が回転自在に配置される。パルセータ１５は、外槽１２に貯留された水を撹拌して水流を発生させるものである。
【0027】
また、パルセータ１５は、洗い工程の開始時であって脱水槽１３への給水前にも回転駆動するものであり、このときの洗濯物を引きずった回転で取得される検出値が負荷量の検出に用いられる。
【0028】
駆動部１６は、モータＭとクラッチ１６ｂとを含む。モータＭは、脱水槽１３の底部１３ａに向けて延出する駆動軸ｍを回転させることで脱水槽１３を回転させる。またモータＭは、クラッチ１６ｂを切り替えることでパルセータ１５にも駆動力を与え、パルセータ１５を回転させることができる。そのため、洗濯機１は、後述する負荷量測定時、洗い工程およびすすぎ工程では主としてパルセータ１５のみを回転させ、脱水工程では脱水槽１３とパルセータ１５とを一体的に高速で回転させることができる。
【0029】
以下は、永久磁石型の同期モータの電圧方程式である。この式に限り、各速度ωはωｅと表記してある。
…（１）
【数1】
【0030】
この式において、定常回転と見なし、微分項を無視すると、
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ－ω・Ｌｑ・ｉｑ …（２）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・ｉｄ＋Ｒ・ｉｑ＋ω・Φ …（３）
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ－ω・Ｌｑ・ｉｑ …（２）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・ｉｄ＋Ｒ・ｉｑ＋ω・Φ …（３）
【0031】
更に、ωが大で、Ｒによる電圧降下が無視できるとすると、
Ｖｄ＝－ω・Ｌｑ・ｉｑ …（４）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・ｉｄ＋ω・Φ …（５）
Ｖｄ＝－ω・Ｌｑ・ｉｑ …（４）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・ｉｄ＋ω・Φ …（５）
【0032】
弱め磁束制御が始まっていない場合は通常、ｉｄ≒０で制御するから、
Ｖｑ≒ωΦ …（６）
Ｖｑ≒ωΦ …（６）
【0033】
ｉｑが偏芯状態に依存することは特許文献１にも記載されているが、式（４）からも明らかなようにｑ軸電流Ｉｑの操作量であるｄ軸電圧Ｖｄの状態変化もまた、偏芯状態に依存する。
【0034】
特に、ｄ軸電圧Ｖｄは制御操作量であり、ｑ軸電流Ｉｑのように制御の結果として現れるものではないため、外部ノイズ等の影響を受けにくい利点がある。このため、この実施形態ではｄ軸電圧Ｖｄを用いて偏芯状態の判定を行う。
【0035】
ただ、ｑ軸電流Ｉｑを用いた場合と比べた欠点として、変動が大きくなる傾向にある。そのため、偏芯状態を判断するうえで、瞬時値を用いるのではなく、積算値や平均値として演算処理した値を用いる必要があるほか、制御上推定されるｄ軸と実際のｄ軸との位相誤差Δθも判断要素に加える。位相誤差Δθは脱水槽１３の実際の位相に対して三相の印加電圧の位相がずれている状態であり、制御系は位相誤差Δθを０にするように制御するが、位相誤差Δθが収束しない場合は大きな偏芯状態や振動が発生しているとも言える。すなわち、位相誤差は偏芯状態を反映したパラメータとして扱うことができる。
【0036】
そこで、偏芯判定部１００は、位相誤差Δθの大きさ、位相誤差Δθの変化度合によって偏芯状態を判定する。或いは、偏芯判定部１００は、ｄ軸電圧を負荷によって補正した値、および、前記トルク制御手段がベクトル制御を行ううえで推定したｄ軸の位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差Δθとの相関に基づいて、偏芯状態を判定する。
【0037】
これにより、外乱の影響を受け難いが変動が大きいｄ軸電圧Ｖｄを用いた際の欠点を補完あるいは代替し、適切な判定結果に導くことができる。
【0038】
図３は、本発明に係る制御手段Ｃを示すセンサレスベクトル制御ブロック図であり、偏芯状態を判定するためのｄ軸電圧Ｖｄおよび位相誤差Δθは、この制御ブロックのなかで算出される。まず、この制御ブロックについて説明する。
【0039】
この制御手段Ｃの基本構成は、制御量として与えられるモータ回転速度指令値ω*
ｍとモータ回転速度推定値ωｍとの偏差に基づいてトルク指令を生成するトルク指令生成部２と、駆動時のモータ電流Ｉｑ（Ｉｄ）とトルク指令値Ｔ*に対応する電流指令値Ｉｑ*（Ｉｄ）との偏差を制御操作量であるモータ電圧指令値Ｖ*ｑ、Ｖ*ｄに変換してモータＭを駆動するモータ駆動制御部３と、モータ電流Ｉｑ、Ｉｄおよびモータ電圧指令値Ｖ*ｑ、Ｖ*ｄに係るモータ電圧Ｖｑ、Ｖｄを用いてモータ回転速度ωｍと位相誤差Δθを推定する推定器４とを備え、この推定器４はフィードバックループ５内に構成されている。トルク指令生成部２とモータ駆動制御部３は一般に言うインバータ制御器の構成要素である。また、ここではモータ電圧指令値Ｖ*ｑ、Ｖ*ｄに等しいモータ電圧Ｖｑ、Ｖｄが発生しているものとして扱っている。
【0040】
トルク指令生成部２では、まず減算器２１に、洗濯機１の運転全般を制御するマイクロコンピュータ６から与えられる回転速度指令ω*mとモータ駆動状態から推定した推定速度値ωｍを入力する。減算器２１の差分出力は速度制御器２２に入力される。
【0041】
速度制御器２２は、モータＭの回転数を目標値に制御するために、回転速度指令ω*
mと推定速度ωmとの差分量に基づきＰＩ制御によってトルク指令Ｔ*を生成する。
【0042】
このトルク指令生成部２２で生成されるトルク指令Ｔ*は、モータ駆動制御部３に入力される。
【0043】
モータ駆動制御部３は、同期モータＭのロータの回転に伴って回転している磁極の座標系（ｄ、ｑ）の下に電圧駆動を行う。
【0044】
先ず、トルク指令値Ｔ*はゲイン乗算部３１においてトルク係数１／ＫＥが乗じられることでｑ軸電流指令値Ｉｑ*とされ、減算器３２を介してｑ軸電流制御器３３に入力される。一般に、ｄ軸電流指令部３４からは指令値Ｉｄ＝０が出力され、減算器３５を介してｄ軸電流制御器３６に入力される。減算器３２には［ｕ－ｖ－ｗ→ｄ－ｑ］変換を行う後記の第２変換器５１から出力されるｑ軸電流値Ｉｑが減算値として与えられ、減算器３５には前記第２変換器５１から出力されるｄ軸電流値Ｉｑが減算値として与えられる。
【0045】
ｑ軸電流制御器３３は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ*とｑ軸電流値Ｉｑとの差分に基づいてＰＩ制御を行うことでｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を生成する。ｄ軸電流制御器３６は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*（＝０）とｑ軸電流値Ｉｑとの差分に基づいてＰＩ制御を行うことでｄ軸電圧指令値Ｖｄ* を生成する。そして、三相の電圧指令に変換するために［ｄ－ｑ→ｕ－ｖ－ｗ］変換を行う第１変換器３７に入力する。
【0046】
第１変換器３７は、後述する推定器４より出力されるモータ電気角速度ωｅを積分器４４で積分することによって得られる推定ロータ回転位相角θを与えられる。そして、その推定ロータ回転位相角θに基づきｑ、ｄ電圧指令値Ｖｑ* 、Ｖｄ* を三相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、モータ励磁回路３８を介してモータＭに通電する。
【0047】
一方、フィードバックループ５は、モータ励磁回路３８に設けた相電流検出部５０を通じて相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出し、これを［ｕ－ｖ－ｗ→ｄ－ｑ］変換を行う第２変換器５１に入力する。第２変換器５１は、後述する推定器４より出力されるモータ電気角速度ωｅを積分器４４で積分することによって得られる推定ロータ回転位相角θを与えられることで、相電流値をｑ、ｄ軸電流値Ｉｄ、Ｉｑに変換する。これらのｑ、ｄ軸電流値は、それぞれ前記減算器３５、３２に入力される。
【0048】
他方、推定器４は、図４に示すようにロータ位相誤差推定器４１と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御器４２とから構成される。ロータ位相誤差推定器４１は、モータ電圧Ｖｄ（＝Ｖｄ*）、Ｖｑ（＝Ｖｑ*）、モータ電流Ｉｄ，Ｉｑ、モータパラメータＲ、Ｌ等を使用して、推定位相誤差Δθを計算する。Ｒはモータ巻線抵抗、Ｌはモータ巻線インダクタンスである。
【0049】
モータＭが永久磁石同期モータである場合、図５の座標系に示すように、静止座標系α、βに対して、ロータはｄ－ｑ回転座標系において電気角速度ωｎで回転する。一方、一般にセンサレスアルゴリズムと呼ばれる回転速度推定アルゴリズムはγ－δの回転座標を推定する。実際には磁極はｄ軸上に在るにも拘らず、γ軸に磁極が在ると推定したとき、推定されるｄ軸と実際のｄ軸との間にはΔθの位相誤差が生まれる。
【0050】
そして、推定器４１は、一例として以下の式、
Δθ＝tan-1{(Vd-R・Id+ωγ・L・Iq)/(Vq-R・Iq-ωγ・Li・d)} …（７）
に基づいて位相誤差Δθを算出する。
Δθ＝tan-1{(Vd-R・Id+ωγ・L・Iq)/(Vq-R・Iq-ωγ・Li・d)} …（７）
に基づいて位相誤差Δθを算出する。
【0051】
モータＭを安定に回す為には、ｄ－ｑ軸の位置を突き止めて、制御手段１が認識しているｒ－δ軸を合致させなければならない。すなわち、Δθ→０を目指す必要がある。
【0052】
そこで、ＰＬＬ制御器４２を用いる。このＰＬＬ制御器４２の中身は図６に示される。
【0053】
ＰＬＬ制御器４２はＰＩ制御を用いている。ωγは、モータ駆動制御部３がモータに印加する三相電圧の角速度(角周波数)で、当然モータ駆動制御部３はインバータ方式によって自由な値を出力することができる。図５を見れば解るように、ωγ が増加すると、ωnとの速度差により、Δθ→大となり、ωγ が減少すると、Δθ→小となる。
【0054】
図７は、横軸に時間、縦軸に回転数をとって、脱水時の起動からのシーケンスを示している。Ａ区間では同期回転制御が行われ、Ｂ区間で同期が完了した後、Ｃ区間、Ｄ区間のセンサレスベクトル制御に移行する。Ｃ区間は低速モードで運転され、Ｄ区間は高速モードで運転される。
【0055】
この実施形態は前述したように、図３に示す推定器４に入力されるｄ軸電圧と、この推定器４で推定される位相誤差Δθを利用する。ｄ軸電圧Ｖｄ、位相誤差Δθは制御の基本周波数であるキャリア周波数毎に更新されるが、今回の検知では所定時間、たとえば１０ｍｓ毎に、ｄ軸電圧Ｖ、位相誤差Δθを推定器４から抽出して、偏芯判定部１００に入力する。
【0056】
偏芯判定部１００は、予めｄ軸電圧Ｖｄと位相誤差Δθを利用して偏芯判定を行うためのプログラムやデータを実行するように構成されている。この偏芯判定部１００における偏芯判定は、Ｃ区間では低速域判定１と低速域判定２が並行して実行され、Ｄ区間では前半から高速域判定１が実行され、後半から超高速域判定２が並行して実行される。
【0057】
【0058】
【0059】
＜ステップＳ１１＞
まず、偏芯判定部１００はステップＳ１１で、Ｖｄ値の最大値を計測する。Ｖｄ値は負荷量にほぼ比例することから、Ｖｄ値をもって負荷量と推定することができる。
まず、偏芯判定部１００はステップＳ１１で、Ｖｄ値の最大値を計測する。Ｖｄ値は負荷量にほぼ比例することから、Ｖｄ値をもって負荷量と推定することができる。
【0060】
＜ステップＳ１２＞
Ｖｄ値の最大値の計測が終了したら、偏芯判定部１００は一定時間後からＶｄ値を積算する。
Ｖｄ値の最大値の計測が終了したら、偏芯判定部１００は一定時間後からＶｄ値を積算する。
【0061】
＜ステップＳ１３＞
次に、偏芯判定部１００は積算値をステップＳ１１で算出した最大値すなわち負荷量によって補正する。例えば、積算値をＶｄｉｎｔ、最大値をＶｄｍａｘ、計測カウンターのカウンター値、をＣＴ、負荷量補正値をＶｄａｍｄとした場合に、補正式として、
Ｖｄａｍｄ＝Ｖｄｉｎｔ＋（３０－Ｖｄｍａｘ）×０．３×（ＣＴ－４０）…（８）
として演算する。ＣＴのカウントはステップＳ１１の時点でスタートし、ＣＴ（０～４０）で最大値Ｖｄｍａｘを取得後、ＣＴ＞４０でステップＳ１３を実施する。これにより、負荷量を含んだ積算値Ｖｄｉｎｔから、負荷量を含んだ最大値Ｖｄｍａｘに係数をかけた値が減じられることで、負荷量の一部相殺がなされる。
次に、偏芯判定部１００は積算値をステップＳ１１で算出した最大値すなわち負荷量によって補正する。例えば、積算値をＶｄｉｎｔ、最大値をＶｄｍａｘ、計測カウンターのカウンター値、をＣＴ、負荷量補正値をＶｄａｍｄとした場合に、補正式として、
Ｖｄａｍｄ＝Ｖｄｉｎｔ＋（３０－Ｖｄｍａｘ）×０．３×（ＣＴ－４０）…（８）
として演算する。ＣＴのカウントはステップＳ１１の時点でスタートし、ＣＴ（０～４０）で最大値Ｖｄｍａｘを取得後、ＣＴ＞４０でステップＳ１３を実施する。これにより、負荷量を含んだ積算値Ｖｄｉｎｔから、負荷量を含んだ最大値Ｖｄｍａｘに係数をかけた値が減じられることで、負荷量の一部相殺がなされる。
【0062】
＜ステップＳ１４＞
偏芯判定部１００は、ステップＳ１３で算出した負荷量補正値Ｖｄａｍｄと、予め設定した閾値とを比較する。そして、負荷量補正値Ｖｄａｍｄが閾値以上であれば、偏芯量大と判断してステップＳ１５に進み、閾値未満であればステップＳ１５をスキップしてエンドする。
偏芯判定部１００は、ステップＳ１３で算出した負荷量補正値Ｖｄａｍｄと、予め設定した閾値とを比較する。そして、負荷量補正値Ｖｄａｍｄが閾値以上であれば、偏芯量大と判断してステップＳ１５に進み、閾値未満であればステップＳ１５をスキップしてエンドする。
【0063】
＜ステップＳ１５＞
ステップＳ１５では、偏芯判定部１００は脱水槽回転停止指令を出して、エンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、回転を停止させる。回転停止は、図４に示す回転速度指令ω*mを０にするほか、図示しないブレーキ機構によって機械的な制動を掛けるなど、必要な処理がなされる。以下、同様である。
ステップＳ１５では、偏芯判定部１００は脱水槽回転停止指令を出して、エンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、回転を停止させる。回転停止は、図４に示す回転速度指令ω*mを０にするほか、図示しないブレーキ機構によって機械的な制動を掛けるなど、必要な処理がなされる。以下、同様である。
【0064】
通常、偏芯量が小さい時は、最大値が現れた後にＶｄ値は急激に減少する。このため、ステップＳ１２とＳ１３の処理後の値は低くなる。しかし、偏芯量が大きい時には、Ｖｄ値の減少が小さくなる。このため、ステップＳ１２とＳ１３の処理後の値が閾値を超えることになる。
【0065】
【0066】
＜ステップＳ２１＞
まず、偏芯判定部１００は位相誤差Δθを計測する。
まず、偏芯判定部１００は位相誤差Δθを計測する。
【0067】
＜ステップＳ２２＞
次に、偏芯判定部１００は位相誤差Δθを予め設定した閾値と比較する。そして、位相誤差Δθが閾値以上であればステップＳ２３に進み、閾値未満であればステップＳ２３をスキップする。
次に、偏芯判定部１００は位相誤差Δθを予め設定した閾値と比較する。そして、位相誤差Δθが閾値以上であればステップＳ２３に進み、閾値未満であればステップＳ２３をスキップする。
【0068】
＜ステップＳ２３＞
ここで、偏芯判定部１００は脱水槽回転停止指令を出して、エンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、脱水を停止させる。
ここで、偏芯判定部１００は脱水槽回転停止指令を出して、エンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、脱水を停止させる。
【0069】
【0070】
【0071】
＜ステップＳ３１＞
（ａ）の手順は、Ｄ区間に入った後に偏芯判定部１００が随時スタートし、回転数が所定回転数たとえば４００ｒｐｍに達したか否かを判断する。ＹＥＳならステップ３２へ、ＮＯならステップＳ３１の判断を繰り返す。
（ａ）の手順は、Ｄ区間に入った後に偏芯判定部１００が随時スタートし、回転数が所定回転数たとえば４００ｒｐｍに達したか否かを判断する。ＹＥＳならステップ３２へ、ＮＯならステップＳ３１の判断を繰り返す。
【0072】
＜ステップＳ３２＞
ここでは偏芯判定部１００はＶｄ値を計測、記憶して、エンドする。このステップＳ３２が一旦行われた後は（ａ）の手順は実行しなくてよい。この４００ｒｐｍ時におけるＶｄ値の計測は、負荷量の推定値であり、共振回転数を超えて回転が安定し、偏芯荷重の影響を受けずに負荷量を推定できる回転数との基準で設定してある。
ここでは偏芯判定部１００はＶｄ値を計測、記憶して、エンドする。このステップＳ３２が一旦行われた後は（ａ）の手順は実行しなくてよい。この４００ｒｐｍ時におけるＶｄ値の計測は、負荷量の推定値であり、共振回転数を超えて回転が安定し、偏芯荷重の影響を受けずに負荷量を推定できる回転数との基準で設定してある。
【0073】
ただ、１回だけのＶｄ値だけで判断すると誤差が大きくなる恐れがある場合は、ステップＳ３２であるきめられた区間の平均、例えば１００ｒｐｍ変化する間すなわち４００～５００ｒｐｍの間のＶｄ値の平均値を使用してもよい。また、回転数も４００～５００ｒｐｍである必要はない。
【0074】
続いて、偏芯判定部１００は随時図１０（ｂ）の手順をスタートさせる。ここでは、随時Ｖｄ値を計測して先の負荷量と見なしたＶｄ値との差分に基づき偏芯量を判断する。
【0075】
＜ステップＳ４１＞
まず、偏芯判定部１００はステップＳ４１で回転数が５００ｒｐｍに達したか否かを判断する。ＹＥＳならステップＳ４２に進み、ＮＯならステップＳ４１の判断を繰り返す。
まず、偏芯判定部１００はステップＳ４１で回転数が５００ｒｐｍに達したか否かを判断する。ＹＥＳならステップＳ４２に進み、ＮＯならステップＳ４１の判断を繰り返す。
【0076】
＜ステップＳ４２＞
ここで、偏芯判定部１００はＶｄ値を計測する。この計測はただ１回だけのＶｄ値で判断すると誤差が大きくなる可能性がある場合は、ステップＳ４２であるきめられた区間の平均、例えば５０ｒｐｍ変化する間、５００～５５０ｒｐｍの間のＶｄ値を測定してその平均値を使用してもよい。そして、ステップＳ４３に進む。
ここで、偏芯判定部１００はＶｄ値を計測する。この計測はただ１回だけのＶｄ値で判断すると誤差が大きくなる可能性がある場合は、ステップＳ４２であるきめられた区間の平均、例えば５０ｒｐｍ変化する間、５００～５５０ｒｐｍの間のＶｄ値を測定してその平均値を使用してもよい。そして、ステップＳ４３に進む。
【0077】
＜ステップＳ４３＞
偏芯判定部１００はステップＳ４２で計測したＶｄ値と、負荷量とみなしたＶｄ値の差を算出し、この差分と、予め設定した閾値とを比較する。そして、差分が閾値以上である場合には、直ぐに回転停止指令を出すのではなくステップＳ４４に移り、閾値未満である場合にはエンドする。
偏芯判定部１００はステップＳ４２で計測したＶｄ値と、負荷量とみなしたＶｄ値の差を算出し、この差分と、予め設定した閾値とを比較する。そして、差分が閾値以上である場合には、直ぐに回転停止指令を出すのではなくステップＳ４４に移り、閾値未満である場合にはエンドする。
【0078】
＜ステップＳ４４＞
ここでは、偏芯判定部１００は位相誤差Δθを計測する。この位相誤差Δθについても、ただ１回だけの計測ではなく、複数回計測して平均値をとっても良い。この場合は、上述したＶｄ値と同様な処理をしても良い。位相誤差Δθはｄ軸電圧Ｖｄと比較して変化が少ないため、ｄ軸電圧Ｖｄほど多くの値の平均を必要とはしない傾向にある。或いは、位相誤差波形に対してフーリエ級数展開したうちの、実際の振動数（回転数）に対応するフーリエ係数の値を位相誤差Δθとして用いてもよい。フーリエ係数の値を利用すれば、ノイズを排除して精度の高い判定を行うことができる。そして、ステップＳ４５に進む。
ここでは、偏芯判定部１００は位相誤差Δθを計測する。この位相誤差Δθについても、ただ１回だけの計測ではなく、複数回計測して平均値をとっても良い。この場合は、上述したＶｄ値と同様な処理をしても良い。位相誤差Δθはｄ軸電圧Ｖｄと比較して変化が少ないため、ｄ軸電圧Ｖｄほど多くの値の平均を必要とはしない傾向にある。或いは、位相誤差波形に対してフーリエ級数展開したうちの、実際の振動数（回転数）に対応するフーリエ係数の値を位相誤差Δθとして用いてもよい。フーリエ係数の値を利用すれば、ノイズを排除して精度の高い判定を行うことができる。そして、ステップＳ４５に進む。
【0079】
＜ステップＳ４５＞
ステップＳ４５では、偏芯判定部１００は位相誤差Δθが閾値以上か否かを判断する。閾値以上であれば偏芯大として扱ってステップＳ４６に進み、閾値未満であればいわゆる水かみ状態として扱ってステップＳ４７に進む。水かみ状態とは、前述したように排水が悪く、脱水槽と外槽の間に水が残った状態をいう。
ステップＳ４５では、偏芯判定部１００は位相誤差Δθが閾値以上か否かを判断する。閾値以上であれば偏芯大として扱ってステップＳ４６に進み、閾値未満であればいわゆる水かみ状態として扱ってステップＳ４７に進む。水かみ状態とは、前述したように排水が悪く、脱水槽と外槽の間に水が残った状態をいう。
【0080】
＜ステップＳ４６＞
ステップＳ４６では、偏芯判定部１００は脱水停止槽の回転停止指令を出してエンドする。回転停止指令は、脱水シーケンスに割り込んで脱水工程を停止させる。
ステップＳ４６では、偏芯判定部１００は脱水停止槽の回転停止指令を出してエンドする。回転停止指令は、脱水シーケンスに割り込んで脱水工程を停止させる。
【0081】
＜ステップＳ４７＞
ステップＳ４７では、偏芯判定部１００は予め定めた所定時間、所定の回転数を維持する指令を出してエンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、一定時間のあいだ所定回転数を維持し、その時間が過ぎると回転数を上昇させる。水かみの状態で回転数を上昇させると、水かみ状態はさらに悪化するため、回転数の上昇を停止し、所定回転数を維持して排水を促す。
ステップＳ４７では、偏芯判定部１００は予め定めた所定時間、所定の回転数を維持する指令を出してエンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、一定時間のあいだ所定回転数を維持し、その時間が過ぎると回転数を上昇させる。水かみの状態で回転数を上昇させると、水かみ状態はさらに悪化するため、回転数の上昇を停止し、所定回転数を維持して排水を促す。
【0082】
このように、ｄ軸電圧Ｖｄと位相誤差Δθとの相関によって偏芯状態を判定するので、無用な停止指令を回避することができる。
【0083】
【0084】
＜ステップＳ５１＞
（ａ）の手順は、Ｄ区間に入った後に偏芯判定部１００が随時スタートし、回転数が所定回転数たとえば１０００ｒｐｍに達したか否かを判断する。ＹＥＳならステップ５２へ、ＮＯならステップＳ６１の判断を繰り返す。
（ａ）の手順は、Ｄ区間に入った後に偏芯判定部１００が随時スタートし、回転数が所定回転数たとえば１０００ｒｐｍに達したか否かを判断する。ＹＥＳならステップ５２へ、ＮＯならステップＳ６１の判断を繰り返す。
【0085】
＜ステップＳ５２＞
ここでは偏芯判定部１００はＶｄ値とθ値を計測、記憶して、エンドする。このステップＳ５２が一旦行われた後は（ａ）の手順は実行しなくてよい。回転数が１０００ｒｐｍから超高速回転域に向かうと、偏芯荷重の影響が、通常の高速回転時より大きくなる。そのため、１０００ｒｐｍにおける上記値を超高速回転域に向かう入口での基準として設定している。
ここでは偏芯判定部１００はＶｄ値とθ値を計測、記憶して、エンドする。このステップＳ５２が一旦行われた後は（ａ）の手順は実行しなくてよい。回転数が１０００ｒｐｍから超高速回転域に向かうと、偏芯荷重の影響が、通常の高速回転時より大きくなる。そのため、１０００ｒｐｍにおける上記値を超高速回転域に向かう入口での基準として設定している。
【0086】
ただ、１回だけのＶｄ値、θ値だけで判断すると誤差が大きくなる恐れがある場合は、上記と同様の平均値を使用してもよい。
続いて、偏芯判定部１００は随時たとえば２秒毎に（ｂ）をスタートさせる。ここでは、随時Ｖｄ、θを計測して１０００ｒｐｍ時の基準であるＶｄ値、θ値との差分に基づき偏芯量を判断する。
続いて、偏芯判定部１００は随時たとえば２秒毎に（ｂ）をスタートさせる。ここでは、随時Ｖｄ、θを計測して１０００ｒｐｍ時の基準であるＶｄ値、θ値との差分に基づき偏芯量を判断する。
【0087】
＜ステップＳ６１＞
まず、偏芯判定部１００はステップＳ６１でスタートから所定時間が経過したか否かを待つ。ＹＥＳならステップＳ６２に進み、ＮＯならステップＳ６１の判断を繰り返す。
まず、偏芯判定部１００はステップＳ６１でスタートから所定時間が経過したか否かを待つ。ＹＥＳならステップＳ６２に進み、ＮＯならステップＳ６１の判断を繰り返す。
【0088】
＜ステップＳ６２＞
ここで、偏芯判定部１００はＶｄ値、θ値を計測する。この計測もただ１回だけのＶｄ値で判断すると誤差が大きくなる可能性がある場合は、上記と同様の平均値を使用してもよい。そして、ステップＳ６３に進む。
ここで、偏芯判定部１００はＶｄ値、θ値を計測する。この計測もただ１回だけのＶｄ値で判断すると誤差が大きくなる可能性がある場合は、上記と同様の平均値を使用してもよい。そして、ステップＳ６３に進む。
【0089】
＜ステップＳ６３＞
ここで、偏芯判定部１００はステップＳ５２で計測したＶｄ値と、ステップＳ６２で２秒毎に計測したＶｄ値の差を算出し、この差分と、予め設定した閾値とを比較する。そして、閾値以上である場合にはステップＳ６４に移り、閾値未満であればすぐにエンドするのではなく、ステップＳ６５に移る。
ここで、偏芯判定部１００はステップＳ５２で計測したＶｄ値と、ステップＳ６２で２秒毎に計測したＶｄ値の差を算出し、この差分と、予め設定した閾値とを比較する。そして、閾値以上である場合にはステップＳ６４に移り、閾値未満であればすぐにエンドするのではなく、ステップＳ６５に移る。
【0090】
＜ステップＳ６４＞
ここでは、偏芯判定部１００は偏芯量大とみなして、脱水槽の回転停止指令を出し、エンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、脱水を停止させる。
ここでは、偏芯判定部１００は偏芯量大とみなして、脱水槽の回転停止指令を出し、エンドする。この指令は脱水シーケンスに割り込んで、脱水を停止させる。
【0091】
＜ステップＳ６５＞
ここでは、偏芯判定部１００はステップＳ５２で計測したΔθ値とステップＳ６２で２秒毎に計測したΔθ値の差を算出し、この差分と、予め設定した閾値とを比較する。そして、閾値以上である場合には上記ステップＳ６４に移り、閾値未満であればエンドする。
ここでは、偏芯判定部１００はステップＳ５２で計測したΔθ値とステップＳ６２で２秒毎に計測したΔθ値の差を算出し、この差分と、予め設定した閾値とを比較する。そして、閾値以上である場合には上記ステップＳ６４に移り、閾値未満であればエンドする。
【0092】
このように、ｄ軸電圧Ｖｄの変化の度合いと、位相誤差Δθの変化の度合いとを監視し、何れかが閾値以上であれば偏芯異常として扱うので、刻々変化する偏芯状態を的確に捉えた判定が可能になる。
【0093】
図１２は、Ｃ区間において低速域判定１を適用しない場合のｄ軸電圧の検知値の推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフである。図１３は、Ｃ区間において低速域判定２を適用しない場合の位相誤差Δθの推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフである。図１４は、Ｄ区間において高速域判定１を適用しない場合のｄ軸電圧および位相誤差Δθの推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフである。図１４のグラフのうち、上のグラフは１０ｋｇ負荷時、真ん中のグラフは１ｋｇ負荷時のものである。図１５は、Ｄ区間において高速域判定２を適用しない場合のｄ軸電圧および位相誤差Δθの推移を偏芯量小の場合と偏芯量大の場合で示したグラフである。
【0094】
何れの場合においても、本発明を適用することによって、ｄ軸の位相と実際の位相との位相誤差Δθの大きさや変化度合、或いは、かかる位相誤差Δθと、ｄ軸電圧Ｖｄを負荷によって補正した値との相関によって偏芯状態を判定する手法を併用あるいは補完するため、偏芯状態を的確に判定することができる。
【0095】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【0096】
【0097】
また、位相誤差の推定手法についても、上記以外の種々の手法を用いることができる。
【0098】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【0099】
１００…偏芯判定部
Ａ４…脱水槽
Ｍ…モータ
Ｖｄ…ｄ軸電圧
Ｖｄａｍｄ…負荷量補正値
Δθ…ｄ軸の推定位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差
Ａ４…脱水槽
Ｍ…モータ
Ｖｄ…ｄ軸電圧
Ｖｄａｍｄ…負荷量補正値
Δθ…ｄ軸の推定位相と実際のｄ軸の位相との位相誤差
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
