特許 7469964 洗濯機

(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】2024-04-09

(45)【発行日】2024-04-17

(54)【発明の名称】洗濯機

(51)【国際特許分類】

   D06F 33/00 20200101AFI20240410BHJP

   D06F 33/06 20060101ALI20240410BHJP

【ＦＩ】

D06F33/00 Z

D06F33/06

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020104558

(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公開番号】P2021194359

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-04-04

(73)【特許権者】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】細糸 強志

【審査官】粟倉 裕二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５８１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６８８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０２３１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０１９３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５１２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０７２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３２３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４０７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６４３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０６１１６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０６Ｆ ３３／００ー３４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

衣類が収容される回転槽と、
前記回転槽を回転駆動するブラシレスＤＣモータであるモータと、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記モータのロータの回転位置を検出してセンサ信号を出力する１つの位置センサと、
前記センサ信号を用いることなく前記電流検出部により検出される電流に基づいて前記モータをベクトル制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記センサ信号に基づいて所定の検知制御を実行する洗濯機。

【請求項2】

前記制御部は、前記所定の検知制御として、前記モータの回転に関する異常を検知する異常検知制御およびブレーキによる前記モータの停止を検知する停止検知制御の一方または双方を実行する請求項１に記載の洗濯機。

【請求項3】

前記制御部は、
前記異常検知制御では、前記モータを回転させるように制御する回転制御中における前記センサ信号が所定の判定時間以上変化しない場合に前記モータの回転に関連する異常が発生したことを検知する請求項２に記載の洗濯機。

【請求項4】

前記制御部は、
前記モータの回転速度が所望の目標速度に追従するように前記モータを制御するようになっており、
前記異常検知制御では、前記モータを回転させるように制御する回転制御中における前記センサ信号に基づいて算出される前記モータの回転速度と前記目標速度との差が所定の閾値速度以上である場合に前記モータの回転に関連する異常が発生したことを検知する請求項２または３に記載の洗濯機。

【請求項5】

さらに、前記回転槽の内部に回転可能に設けられるパルセータを備え、
前記制御部は、
前記所定の検知制御として、前記回転槽に衣類が投入された後、前記パルセータを回転させたときにおける前記センサ信号に基づいて前記回転槽の回転数を算出し、その算出した回転数に基づいて前記衣類の量を判定する重量検知制御を実行する請求項１から４のいずれか一項に記載の洗濯機。

【請求項6】

前記制御部は、
前記所定の検知制御として、前記衣類を脱水する脱水行程において前記回転槽を回転させる際に、前記センサ信号に基づいて前記モータの回転数を取得し、その取得した回転数の変動に基づいて前記回転槽内における前記衣類の偏りによるアンバランスを検知するアンバランス検知制御を実行する請求項１から５のいずれか一項に記載の洗濯機。

【請求項7】

前記モータは、複数の磁石が設けられたロータと、前記位置センサが設けられたステータと、を備え、
前記位置センサは、磁気センサである請求項６に記載の洗濯機。

【請求項8】

前記制御部は、
前記アンバランス検知制御では、取得した前記モータの回転数に加え、前記電流検出部により検出される電流にも基づいて、前記アンバランスを検知する請求項６または７に記載の洗濯機。

【請求項9】

前記制御部は、
前記アンバランス検知制御では、取得した前記モータの回転数に対してデジタルフィルタ処理を行うことにより前記モータの１回転中の変動に相当する周波数成分の信号を抽出し、その抽出した周波数成分の信号に基づいて前記アンバランスを検知する請求項６から８のいずれか一項に記載の洗濯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、洗濯機に関する。

【背景技術】

【0002】

洗濯機において、衣類が収容される回転槽を回転駆動するためのモータとして、ブラシレスＤＣモータが用いられる構成がある。従来、このようなモータの駆動を制御する手法としては、モータのロータの回転位置を検出する位置センサを複数設け、それら複数の位置センサから出力されるセンサ信号に基づいてモータを駆動するセンサ駆動の構成と、位置センサを設けることなくモータの電流を検出してベクトル制御するセンサレス駆動の構成と、が挙げられる。センサレス駆動の構成は、センサ駆動の構成に対し、位置センサを必要としないことから、構成を簡素化することができるとともに製造コストを低く抑えることができるというメリットがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４７９５６２８号公報

【文献】特許第６２９５４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

センサレス駆動の構成では、例えば脱調などのモータの回転に関する異常を検知する異常検知制御、ブレーキによるモータの停止を検知する停止検知制御、回転槽内における衣類の偏りによるアンバランスを検知するアンバランス検知制御などの各種の検知制御の精度が十分に高められないという課題がある。すなわち、センサレス駆動の構成では、モータに流れる電流であるモータ電流の検出結果に基づいて各種の検知制御を行うことが想定される。

【0005】

しかし、モータ電流の検出精度は、例えばＡ／Ｄ変換時に混入するノイズなどの影響を受けて低くなる可能性があり、そうすると、異常検知制御および停止検知制御の精度が低くなったり、誤検知が生じたりするおそれがある。また、各種の動作条件などによっては、モータ電流がアンバランスの有無に応じて変動しないことがあり、そうすると、アンバランス検知制御の精度が低くなったり、誤検知が生じたりするおそれがある。

【0006】

そこで、構成の複雑化およびコストの増大を抑えつつ、各種の検知制御を精度良く行うことができる洗濯機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の洗濯機は、衣類が収容される回転槽と、前記回転槽を回転駆動するブラシレスＤＣモータであるモータと、前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記モータのロータの回転位置を検出してセンサ信号を出力する１つの位置センサと、前記センサ信号を用いることなく前記電流検出部により検出される電流に基づいて前記モータをベクトル制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記センサ信号に基づいて所定の検知制御を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る洗濯機の構成を模式的に示す一部の縦断側面図

【図2】第１実施形態に係る洗濯機の電気的構成を模式的に示す回路図

【図3】第１実施形態に係るモータの構成を模式的に示す図

【図4】第１実施形態に係るモータのロータの構成を模式的に示す図

【図5】第１実施形態に係る制御回路の具体的な構成を模式的に示すブロック図

【図6】第１実施形態に係る制御回路によるモータ制御の内容を模式的に示す図

【図7】第１実施形態に係る停止検知制御に関する具体的な処理内容を模式的に示す図

【図8】第１実施形態に係る異常検知制御に関する具体的な処理内容を模式的に示す図その１

【図9】第１実施形態に係る異常検知制御に関する具体的な処理内容を模式的に示す図その２

【図10】第１実施形態に係る重量検知制御に関する具体的な処理内容を模式的に示す図

【図11】第２実施形態に係るアンバランスが無いときのモータの相電流波形を模式的に示す図

【図12】第２実施形態に係るアンバランスが有るときのモータの相電流波形を模式的に示す図

【図13】第２実施形態に係る脱水行程におけるモータの回転数の推移を模式的に示す図

【図14】第２実施形態に係る位置センサから出力されるセンサ信号の波形を模式的に示す図

【図15】第２実施形態に係るアンバランスが無いときの検出回転数信号および判定値信号の波形を模式的に示す図

【図16】第２実施形態に係るアンバランスが有るときの検出回転数信号および判定値信号の波形を模式的に示す図

【図17】第２実施形態に係るデジタルフィルタ処理の内容を説明するための図

【図18】第２実施形態に係るアンバランス検知制御に関する具体的な処理内容を模式的に示す図

【図19】第３実施形態に係るデジタルフィルタ処理の内容を説明するための図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１～図１０を参照して説明する。

【0010】

＜洗濯機の構成＞
図１に示すように、洗濯機１００は、その外郭を構成する外箱１０１の内部に、上面が開放した有底円筒状の水槽１０２が弾性吊持機構１０３によって弾性的に支持されている。水槽１０２の内部には、上面が開放した有底円筒状の回転槽１０４が回転可能に設けられている。回転槽１０４は、その内部に洗濯物となる衣類を出し入れ可能に収容されるものである。

【0011】

回転槽１０４の底部には、当該回転槽１０４の底部を補強するための補強部材１０５が設けられている。回転槽１０４は、垂直な軸線を中心に回転するように構成されており、洗濯物を洗う洗い運転が行われる洗い行程および洗濯物をすすぐすすぎ運転が行われるすすぎ行程における洗濯槽、および、洗濯物を脱水する脱水運転が行われる脱水行程における脱水槽として兼用される。つまり、洗濯機１００は、回転槽１０４の回転中心軸が垂直方向に延びるいわゆる縦軸型洗濯機である。

【0012】

回転槽１０４は、その周壁部に多数の孔１０６を有している。これらの孔１０６は貫通しており、通水および通気が可能である。なお、図１には多数の孔１０６のうち一部だけを示している。回転槽１０４の上部には、例えば塩水などの液体が封入された合成樹脂製のバランスリング１０７が取り付けられている。回転槽１０４の内部、具体的には内底部には、撹拌体として例えば合成樹脂で形成されたパルセータ１０８が回転可能に設けられている。水槽１０２の下部には排水経路１０９が設けられている。排水経路１０９には排水弁１１０が設けられており、排水弁１１０が開放されることにより、水槽１０２内の水が機外に排出される。また、水槽１０２の底部には、水位検知用のエアトラップ１１１が設けられている。

【0013】

水槽１０２の下部の中央部には駆動機構部１１２が設けられている。駆動機構部１１２は、回転槽１０４を回転駆動するモータ１１３およびクラッチ兼減速ギアが含まれたクラッチ機構部１１２ａなどを備えている。駆動機構部１１２は、洗い行程時またはすすぎ行程時においては、クラッチ機構部１１２ａにより回転力をパルセータ１０８に伝達する。このため、洗い行程時またはすすぎ行程時に回転槽１０４は回転駆動されず、パルセータ１０８だけが回転駆動される。このとき、パルセータ１０８は、１／５減速されて回転駆動される。また、駆動機構部１１２は、脱水行程時においては、モータ１１３の回転力をクラッチ機構部１１２ａによりパルセータ１０８および回転槽１０４に伝達する。このため、脱水行程時にパルセータ１０８は、回転槽１０４と一体に回転駆動される。このとき、回転槽１０４は減速無しで回転駆動される。

【0014】

外箱１０１の上部には、トップカバー１１４が設けられている。トップカバー１１４には、洗濯物出入口を開閉する例えば二つ折り式の蓋１１５が開閉可能に設けられている。なお、水槽１０２の上部には、図示しない槽カバーが開閉可能に取り付けられている。トップカバー１１４の前部には、操作パネル１１６が設けられている。操作パネル１１６の裏側には、洗濯機１００の動作全般を制御する制御ユニット１１７が配置されている。トップカバー１１４内の後部には、水源からの水を水槽１０２内に供給する給水機構部１１８が設けられている。給水機構部１１８は、図示しない給水弁や水槽１０２に連通する図示しない給水経路などを備えており、制御ユニット１１７が給水弁の開閉を制御することにより、水槽１０２内への給水が制御される。

【0015】

＜洗濯機の制御系に係る電気的構成＞
図２は、モータ１１３の駆動制御系を示す機能ブロック図である。この場合、制御ユニット１１７は、ＰＷＭ制御方式インバータであるインバータ回路１を備えている。なお、ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称である。インバータ回路１は、半導体スイッチング素子である６個のＩＧＢＴ２ａ～２ｆを三相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ２ａ～２ｆのコレクタ－エミッタ間には、フライホイールダイオード３ａ～３ｆが接続されている。インバータ回路１の各相出力端子は、モータ１１３の各モータ巻線１１３ｕ、１１３ｖ、１１３ｗにそれぞれ接続されている。本実施形態では、モータ１１３として、例えばアウタロータ型の三相ブラシレスＤＣモータを採用している。

【0016】

下アーム側のＩＧＢＴ２ｄ、２ｅ、２ｆのエミッタは、電流検出素子であるシャント抵抗４を介してグランドに接続されている。また、ＩＧＢＴ２ｄ、２ｅ、２ｆのエミッタとシャント抵抗４との共通接続点は、抵抗素子５およびコンデンサ６を介してグランドに接続されている。抵抗素子５およびコンデンサ６の共通接続点は、制御回路７のＡ／Ｄ入力２端子に接続されているとともに、過電流判定回路８の入力端子に接続されている。過電流判定回路８は、コンパレータなどを用いて構成されている。過電流判定回路８の出力信号は過電流検出に基づく緊急停止信号となり、制御回路７は、緊急停止信号の入力があるとインバータ回路１に対するＰＷＭ信号の出力を停止する。

【0017】

モータ１１３には、ロータの回転位置を検出する１つの位置センサ９が配置されている。位置センサ９は、磁気センサであり、例えばホールＩＣで構成され、回転位置の検出結果に対応するデジタル信号であるセンサ信号を出力する。位置センサ９から出力されるセンサ信号は、ＮＯＴゲート１０を介して制御回路７に入力される。ＮＯＴゲート１０の出力端子は、コンデンサ１１を介してグランドに接続されている。

【0018】

インバータ回路１の入力側には駆動用電源回路１２が接続されている。駆動用電源回路１２は、１００Ｖの交流電源１３を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路１４および直列接続された２個のコンデンサ１５ａ、１５ｂにより倍電圧全波整流し、約２８０Ｖの直流電圧をインバータ回路１に供給する。インバータ回路１の各相出力端子は、モータ１１３の各相巻線１１３ｕ、１１３ｖ、１１３ｗに接続されている。第１電源回路１６は、インバータ回路１に供給される約２８０Ｖの駆動用電源を降圧して１５Ｖ電源を生成すると、駆動回路１７および高圧ドライバ回路１９に供給する。第２電源回路１８は、上記駆動用電源を降圧して５Ｖの制御用電源を生成し、制御回路７、回転位置センサ９および第３電源回路２０などに供給する三端子レギュレータである。

【0019】

高圧ドライバ回路１９は、インバータ回路１における上アーム側のＩＧＢＴ２ａ～２ｃを駆動するために配置されている。第３電源回路２０は、上記の５Ｖより３．３Ｖ電源を生成し、その電源を過電流判定回路８に供給する。制御回路７のＡ／Ｄ入力２端子は、抵抗素子２１により３．３Ｖ電源にプルアップされている。駆動用電源回路１２の出力端子、インバータ回路１の正側直流母線とグランドとの間には、抵抗素子２２ａ、２２ｂの直列回路が接続されており、両者の共通接続点は、制御回路７のＡ／Ｄ入力１端子に接続されている。

【0020】

制御回路７は、シャント抵抗４の端子電圧に基づきモータ１１３に通電される３相電流を検出し、ベクトル制御を行うことで電圧率が正弦波状に変化する三相上下分のＰＷＭ信号を生成する。制御回路７は、ＰＷＷ信号を、駆動回路１７および上側については高圧ドライバ回路１９をも介して、インバータ回路１を構成する各ＩＧＢＴ２ａ～２ｆのゲートに出力する。駆動回路１７において各ＰＷＭ信号を入力するための各入力端子は、抵抗２３によりグランドにプルダウンされている。

【0021】

上記構成において、下アーム側のＩＧＢＴ２ｄ、２ｅ、２ｆの各エミッタと、高圧ドライバ回路１９との間には、ブートストラップコンデンサ２４ｄ、２４ｅ、２４ｆがそれぞれ接続されている。上記構成では、ＩＧＢＴ２ａ～２ｆのスイッチング動作に伴ってブートストラップコンデンサ２４ｄ～２４ｆが充電されることで、高圧ドライバ回路１９が上アーム側のＩＧＢＴ２ａ～２ｃのゲートを駆動するための電源電圧が生成されるようになっている。

【0022】

本実施形態において、制御回路７は、モータ１１３に流れる電流を検出する電流検出部として機能するとともに、その電流検出部により検出される電流に基づいてモータ１１３をベクトル制御する制御部として機能する。この場合、制御回路７は、モータ１１３の回転速度が所望の目標速度に追従するようにモータ１１３を制御するようになっている。制御回路７は、センサ信号に基づいて所定の検知制御を実行する。具体的には、制御回路７は、所定の検知制御として、異常検知制御および停止検知制御の一方または双方を実行する。また、制御回路７は、所定の検知制御として、重量検知制御を実行する。

【0023】

異常検知制御は、例えば脱調など、モータ１１３の回転に関する異常を検知する制御である。停止検知制御は、例えば摩擦ブレーキ、電磁ブレーキなどのブレーキによるモータ１１３の停止を検知する制御である。重量検知制御は、回転槽１０４に衣類が投入された後、パルセータ１０８を回転させたときにおけるセンサ信号に基づいて回転槽１０４の回転数を算出し、その算出した回転数に基づいて衣類の量を判定する制御である。

【0024】

＜モータの構成＞
モータ１１３の具体的な構成としては、例えば図３および図４に示すような構成を採用することができる。図３に示すように、モータ１１３は、ステータ３１と、その外周に配置されるロータ３２と、を備えている。ステータ３１は、ステータコアおよびステータ巻線をモールド樹脂により一体化した構成となっている。ロータ３２は、フレーム、ロータコアおよび複数の磁石をモールド樹脂により一体化した構成となっている。

【0025】

この場合、図３および図４に示すように、ロータには、その１周にわたって等間隔で１２個の永久磁石である磁石３３が設けられている。図３に示すように、ステータ３１において、磁石３３の端側の位置には、１つの位置センサ９が取り付けられている。位置センサ９は、前述したように磁気を感知するホールＩＣであり、磁石３３のＮ極およびＳ極毎にレベルが反転するセンサ信号を出力する。上記構成によれば、位置センサ９から出力されるセンサ信号には、ロータ３２が１周する毎に、磁石３３と同数、つまり１２のパルスエッジが現れることになる。

【0026】

＜制御回路の具体的な構成および機能＞
モータ１１３をベクトル制御する機能を有する制御回路７の具体的な構成としては、例えば図５に示すような構成を採用することができる。図５において、（α，β）は、三相ブラシレスＤＣモータであるモータ１１３の各相に対応する電機角１２０度間隔の三相（ＵＶＷ）座標系を直交変換した直交座標系を示すものである。また、（ｄ，ｑ）は、モータ１１３のロータの回転に伴って回転している２次磁束の座標系を示すものである。

【0027】

マイクロコンピュータ４１から出力された目標速度指令ωrefは、被減算値として減算器４２に与えられるように構成されている。なお、本明細書では、マイクロコンピュータのことをマイコンと省略することがある。また、減算器４２には、エスティメータ４３によって検出されたモータ１１３の検出速度ωが減算値として与えられる。そして、減算器４２の減算結果は、速度ＰＩ制御部４４に与えられる。速度ＰＩ制御部４４は、目標速度指令ωrefと検出速度ω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とを生成して、切換えスイッチ４５ｑ、４５ｄの一方の固定接点４５ｑａ、４５ｄａにそれぞれ与えるように構成されている。

【0028】

切換えスイッチ４５ｑ、４５ｄの他方の固定接点４５ｑｂ、４５ｄｂには、電流制御初期パターン出力部４６によって出力される起動用の電流指令値Ｉｑs、Ｉｄsが与えられる。そして、切換えスイッチ４５ｑ、４５ｄの可動接点４５ｑｃ、４５ｄｃは、減算器４７、４８の被減算値用の入力端子に接続されている。各切換えスイッチ４５ｑ、４５ｄは、マイコン４１によって切換え制御されるように構成されている。なお、洗いまたはすすぎ運転時には、ｄ軸電流指令値Ｉdrefは“０”に設定され、脱水運転時には、弱め界磁制御を行うため、ｄ軸電流指令値Ｉdrefは所定値に設定される。

【0029】

減算器４７、４８には、αβ／ｄｑ変換部４９より出力されるｑ軸電流値Ｉｑ、ｄ軸電流値Ｉｄが減算値としてそれぞれ与えられており、各減算結果は、電流ＰＩ制御部５０ｑ、５０ｄにそれぞれ与えられている。そして、電流ＰＩ制御部５０ｑ、５０ｄは、ｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとの差分量に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑおよびｄ軸電圧指令値Ｖｄを生成して、切換えスイッチ５１ｑ、５１ｄの一方の固定接点５１ｑａ、５１ｄａにそれぞれ与える。

【0030】

切換えスイッチ５１ｑ、５１ｄの他方の固定接点５１ｑｂ、５１ｄｂには、電圧制御初期パターン出力部５２によって出力される起動用の電圧指令値Ｖｑs、Ｖｄsが与えられている。そして、切換えスイッチ５１ｑ、５１ｄの可動接点５１ｑｃ、５１ｄｃは、ｄｑ／αβ変換部５３の入力端子に接続されている。なお、切換えスイッチ５１ｑ、５１ｄは、マイコン４１によって切換え制御されるように構成されている。

【0031】

ｄｑ／αβ変換部５３には、エスティメータ４３によって検出されたモータ１１３における２次磁束のロータ位置角である回転位相角θが与えられており、その回転位相角θに基づいて電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを電圧指令値Ｖα、Ｖβに変換するように構成されている。ｄｑ／αβ変換部５３が出力する電圧指令値Ｖα、Ｖβは、αβ／ＵＶＷ変換部５４に与えられる。αβ／ＵＶＷ変換部５４は、電圧指令値Ｖα、Ｖβを三相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換して出力する機能を有している。電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、ＰＷＭ形成部５５に与えられるように構成されている。

【0032】

ＰＷＭ形成部５５は、電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて１６ｋＨｚの三角波である搬送波を変調した各相のＰＷＭ信号Ｖup(+,-)、Ｖvp(+,-)、Ｖwp(+,-)をインバータ回路１に出力するように構成されている。ＰＷＭ信号Ｖup～Ｖwpは、例えばモータ１１３の各相巻線１１３ｕ、１１３ｖ、１１３ｗ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応するパルス幅の信号として出力されるものである。

【0033】

この場合、トルク制御を行うためのモータ１１３に流れる電流をシャント抵抗４により検出している。すなわち、Ａ／Ｄ変換部５６は、抵抗素子５およびコンデンサ６の共通接続点の信号をＡ／Ｄ変換するなどして得られる電流データＩｕ、ＩｖをＵＶＷ／αβ変換部５７に出力する。ＵＶＷ／αβ変換部５７は、電流データＩｕ、ＩｖからＷ相の電流データＩｗを推定し、三相の電流データＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗを直交座標系の２軸電流データＩα、Ｉβに変換する機能を有している。なお、このような変換の具体的な手法は、特許文献１に開示されている手法など既知の各手法を採用することができる。

【0034】

そして、ＵＶＷ／αβ変換部５７は、２軸電流データＩα、Ｉβをαβ／ｄｑ変換部４９に出力する。αβ／ｄｑ変換部４９は、ベクトル制御時にはエスティメータ４３よりモータ１１３のロータ位置角θを得ることで、２軸電流データＩα、Ｉβを回転座標系（ｄ，ｑ）上のｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑに変換する機能を有している。なお、このような変換の具体的な手法は、特許文献１に開示されている手法など既知の手法を採用することができる。

【0035】

そして、αβ／ｄｑ変換部４９は、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑを、前述したようにエスティメータ４３および減算器４７、４８に出力するように構成されている。エスティメータ４３は、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑに基づいてモータ１１３のロータ位置角θおよび回転速度ωを推定し、各部に出力する。ここで、モータ１１３は、起動時には直流励磁が行われてロータの回転位置が初期化された後、つまり初期値に位置決めされた後、起動パターンが印加されて強制転流が行われる。この起動パターンの印加による強制転流時においては、位置角θは推定するまでもなく明らかである。

【0036】

ベクトル制御の開始以降は、エスティメータ４３が起動されてモータ１１３のロータ位置角θおよび回転速度ωが推定される。この場合、エスティメータ４３がαβ／ｄｑ変換部４９に出力するロータ位置角θnとすると、エスティメータ４３は、電流値Ｉｄ、Ｉｑに基づいてベクトル演算により推定したロータ位置角θn-1とその一周期前に推定したロータ位置角θn-2との相関に基づいてロータ位置角θnを推定するように構成されている。

【0037】

上記構成において、マイコン４１を主体として行われる制御の概要は、図６に示すようなものとなる。まず、マイコン４１は、例えば洗い運転、すすぎ運転または脱水運転を開始させる場合、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理であるモータ１１３の起動処理を実行する。具体的には、ステップＳ１０１において、モータ２のロータの位置決め制御を開始する。この場合、マイコン４１によって、切替えスイッチ５１ｑ、５１ｄの可動接点５１ｑｃ、５１ｄｃを固定接点５１ｑｂ、５１ｄｂに接続することにより、電圧制御初期パターン出力部５２により、直流励磁用の初期パターンの電圧指令値がｄｑ／αβ変換部５３へ与えられる。

【0038】

これにより、ステップＳ１０２の処理が実行され、直流励磁用の電圧がインバータ回路１からモータ１１３の巻線に出力される。この構成の場合、出力電圧を、例えば０Ｖから８０Ｖまで２秒間で直線的に増加させるように構成されている。すなわち、このような直線的な出力電圧がインバータ回路１から出力されるために必要な電圧指令値が、直流励磁用の初期パターンの電圧指令値として電圧制御初期パターン出力部５２からｄｑ／αβ変換部５３へ与えられるように構成されている。上述した直流励磁の実行により、ステップＳ１０３にてモータ１１３のロータの回転位置が初期化されて位置決めされる。このような位置決め制御が行われる期間においては、モータ１１３の回転数、つまり回転速度は０ｒｐｍ、ｄ軸電流は０Ａから増加するように変化し、ｑ軸電流は０Ａとなる。

【0039】

続いて、ステップＳ１０４へ進み、強制転流制御が開始される。この場合、マイコン４１によって、切替えスイッチ４５ｑ、４５ｄの可動接点４５ｑｃ、４５ｄｃを固定接点４５ｑｂ、４５ｄｂに接続することにより、電流制御初期パターン出力部４６により、強制転流用の電流指令値が減算器４７、４８へ与えられるように構成されている。なお、切替えスイッチ５１ｑ、５１ｄについては、その可動接点５１ｑｃ、５１ｄｃを固定接点５１ｑａ、５１ｄａに接続することにより、電流ＰＩ制御部５０ｑ、５０ｄからのｑ軸電圧指令値Ｖｑおよびｄ軸電圧指令値Ｖｄがｄｑ／αβ変換部５３へ与えられるように構成されている。

【0040】

これにより、モータ１１３が強制転流されて、回転を開始し、回転速度、つまり回転数が徐々に上昇していく。この構成の場合、ステップＳ１０５に示すように、モータ１１３の回転数を０ｒｐｍから例えば３０ｒｐｍまで、つまり出力周波数を０ｒｐｍから３０ｒｐｍに相当する周波数まで、例えば３秒間で直線的に増加させながら、ｄ軸電流を例えば７Ａなどの予め決められた一定値に固定するようにＰＩ制御する、つまり電流制御する構成となっている。なお、ｑ軸電流は０Ａに固定される。

【0041】

つまり、このようなｄ軸電流およびｑ軸電流が得られる強制転流制御を実行するために必要な電流指令値が、強制転流用の初期パターンの電流指令値として電流制御初期パターン出力部４６から減算器４７、４８へ与えられるように構成されている。そして、上記した強制転流制御が行われる期間においては、モータ１１３の回転数、つまり回転速度は０ｒｐｍから３０ｒｐｍまで上昇し、ｄ軸電流はほぼ７Ａに保持され、ｑ軸電流は０Ａとなる。なお、本実施形態において、モータ１１３は、機械角１周期に対して電気角１２周期になる構成であるので、強制転流３０ｒｐｍは出力周波数１５０Ｈｚに相当している。

【0042】

次に、ステップＳ１０６へ進み、強制転流制御をトルク制御、つまりベクトル制御へ切り換える制御が実行される。この構成の場合、マイコン４１によって、切替えスイッチ４５ｑ、４５ｄの可動接点４５ｑｃ、４５ｄｃを固定接点４５ｑａ、４５ｄａに接続することにより、速度ＰＩ制御部４４からの電流指令値が減算器４７、４８へ与えられるようにする。そして、上記切換制御は、徐々に進められるように構成されている。具体的には、ｄ軸電流を７Ａから０Ａに徐々に低下させるように電流制御、つまりＰＩ制御するとともに、ｑ軸電流を０Ａから予め決められた値である例えば７Ａに上昇させるように電流制御、つまりＰＩ制御する。

【0043】

そして、この後は、ステップＳ１０７へ進み、現実の回転数と目標の回転数との差に基づいてｑ軸電流をＰＩ制御するように構成されている。これにより、目標の回転数にすばやく応答させることができ、良好な制御応答性が得られる。このような回転数制御が行われる期間においては、モータ１１３の回転数、つまり回転速度は目標回転数になるように上昇していく。そして、ｄ軸電流は０Ａに保持され、ｑ軸電流は現実の回転数と目標の回転数との差に基づいて加減される。

【0044】

次に、上記構成の制御回路７により行われる各種の検知制御に関する具体的な処理内容について図７～図１０を参照して説明する。
［１］停止検知制御に関する具体的な処理内容
制御回路７は、脱水運転時、より具体的には最終の脱水運転時、図７に示すような内容の処理を行う。まず、ステップＳ２０１において脱水運転が開始されると、ステップＳ２０２に進み、蓋ロックが実行される。蓋ロックが実行されると、蓋１１５を開けることができない状態となる。

【0045】

ステップＳ２０２の実行後はステップＳ２０３に進み、脱水運転が終了したか否かが判断される。脱水運転が継続中であるとき、ステップＳ２０３で「ＮＯ」となり、再びステップＳ２０３の判断が行われる。脱水運転が終了すると、ステップＳ２０３で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、モータ１１３の回転を停止させるためのブレーキの実行が開始される。

【0046】

ブレーキが実行されることによりモータ１１３の回転が停止し始めると、１回転中にロータ３２の磁石３３が位置センサ９を横切る回数が減少してゆき、最終的には磁石３３が位置センサ９を横切らなくなり、センサ信号に変化がなくなる、つまりセンサ信号のレベルがハイレベルまたはロウレベルで固定となる。そこで、本実施形態では、このような点を考慮し、ステップＳ２０４の実行後にモータ１１３の停止を検知する停止検知制御に対応する処理であるステップＳ２０５が実行される。すなわち、ステップＳ２０５では、センサ信号が所定の判定時間Ｔａ以上変化しないか否かが判断される。

【0047】

本実施形態では、停止検知のための閾値となる判定時間Ｔａは、ユーザの安全性および利便性の双方が確保できるような時間、例えば１．２秒に設定されている。安全性の確保としては、モータ１１３の回転が完全に停止すること、または、仮にユーザが回転槽１０４などに触れても問題が無い程度にモータ１１３の回転が抑制されることに相当する。利便性の確保としては、脱水運転の終了後に洗濯物を取り出すことができるようになるまでの時間が、ユーザが不便を感じるような長さにならないようにすることに相当する。このような判定時間Ｔａの最適値は、ロータ３２の極数、つまり磁石３３の数などに応じて変わることになるため、ロータ３２の極数などに応じて適宜変更すればよい。

【0048】

センサ信号のレベルが変化しない状態が判定時間Ｔａ未満である場合、ステップＳ２０５で「ＮＯ」となり、再びステップＳ２０５の判断が行われる。センサ信号のレベルが変化しない状態が判定時間Ｔａ以上継続した場合、ステップＳ２０５で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、蓋ロックが解除され、蓋１１５を開けることができる状態となる。ステップＳ２０６の実行後、本処理が終了となる。

【0049】

［２］異常検知制御に関する具体的な処理内容
制御回路７は、洗い運転時、すすぎ運転時または脱水運転時、図８に示すような内容の第１具体処理および図９に示すような内容の第２具体処理のうちいずれかを行う。図８に示すように、第１具体処理では、まず、ステップＳ３０１において回転槽１０４を回転させるためにモータ１１３の回転が開始される。脱調などのモータ１１３の回転に関する異常が発生すると、モータ１１３の回転数、つまり回転速度が本来あるべき値である目標速度よりも減少することから、１回転中にロータ３２の磁石３３が位置センサ９を横切る回数も減少してセンサ信号に変化がなくなる状態が正常時よりも長い時間となる。

【0050】

そこで、第１具体処理では、このような点を考慮し、ステップＳ３０１の実行後にモータ１１３の回転に関する異常を検知する異常検知制御に対応する処理であるステップＳ３０２が実行される。すなわち、ステップＳ３０２では、センサ信号が所定の判定時間Ｔｂ以上変化しないか否かが判断される。本実施形態では、異常検知のための閾値となる判定時間Ｔｂは、例えば０．２秒に設定されている。なお、判定時間Ｔｂは、そのときに実行されている運転において想定されるモータ１１３の最低の回転数でモータ１１３が回転駆動されるときにセンサ信号に変化が現れない状態が継続する時間よりも十分に長い時間であり、且つ脱調などの異常発生から異常検知までの時間がむやみに長くならない程度の時間であればよく、適宜変更することができる。

【0051】

センサ信号のレベルが変化しない状態が判定時間Ｔｂ未満である場合、ステップＳ３０２で「ＮＯ」となり、再びステップＳ３０２の判断が行われる。センサ信号のレベルが変化しない状態が判定時間Ｔｂ以上継続した場合、ステップＳ３０２で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、脱調などの異常が発生したことが検知され、モータ１１３に対する通電が停止される。ステップＳ３０３の実行後、第１具体処理が終了となる。このように、第１具体処理に含まれる異常検知制御では、制御回路７は、モータ１１３を回転させるように制御する回転制御中におけるセンサ信号が所定の判定時間Ｔｂ以上変化しない場合にモータ１１３の回転に関連する異常が発生したことを検知するようになっている。

【0052】

図９に示すように、第２具体処理は、第１具体処理に対し、異常検知制御に対応する処理であるステップＳ３０２に代えてステップＳ３１２が設けられている点が異なっている。前述したように、脱調などのモータ１１３の回転に関する異常が発生すると、モータ１１３の回転速度が目標速度よりも減少する。そこで、第２処理のステップＳ３１２では、モータ１１３の回転速度と目標速度との差が所定の閾値速度以上であるか否かが判断される。

【0053】

モータ１１３の回転速度は、センサ信号に基づいて算出することができる。本実施形態では、上記した差が閾値速度以上であるか否かを判断する一例として、モータ１１３の回転速度が目標速度の半分以下であるか否かを判断するようになっている。そのため、本実施形態では、異常検知のための閾値となる閾値速度は、モータ１１３の回転速度および目標速度に応じて変化する値となる。

【0054】

モータ１１３の回転速度と目標速度との差が閾値速度未満である場合、つまりモータ１１３の回転速度が目標速度の半分を超える場合、ステップＳ３１２で「ＮＯ」となり、再びステップＳ３１２の判断が行われる。モータ１１３の回転速度と目標速度との差が閾値速度以上である場合、つまりモータ１１３の回転速度が目標速度の半分以下である場合、ステップＳ３１２で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ３０３に進む。このように、第２具体処理に含まれる異常検知制御では、制御回路７は、モータ１１３を回転させるように制御する回転制御中におけるセンサ信号に基づいて算出されるモータ１１３の回転速度と目標速度との差が所定の閾値速度以上である場合にモータ１１３の回転に関連する異常が発生したことを検知するようになっている。

【0055】

［３］重量検知制御に関する具体的な処理内容
制御回路７は、洗濯運転などを開始する際、図１０に示すような内容の処理を行い、回転槽１０４に投入された衣類の量を判定する。この場合、図１０に示す一連の処理が前述した重量検知制御に対応する。まず、ステップＳ４０１においてセンサ信号の検知が開始され、これ以降、センサ信号のパルスの数が計測される。

【0056】

ステップＳ４０１の実行後はステップＳ４０２に進み、回転槽１０４が正転方向に回転するようにモータ１１３が１秒間駆動される、つまり正転駆動が１秒間行われる。ステップＳ４０２の実行後はステップＳ４０３に進み、モータ１１３の駆動を停止させて３秒間経過させる、つまり駆動停止が３秒間継続される。このとき、回転槽１０４には、モータ１１３の駆動力は与えられないが、惰性で正転方向に回転する、つまり正転方向に空走する。

【0057】

ステップＳ４０３の実行後はステップＳ４０４に進み、回転槽１０４の回転が停止したか否かが判断される。回転槽１０４の回転が停止していない場合、ステップＳ４０４で「ＮＯ」となり、再びステップＳ４０４の判断が行われる。回転槽１０４の回転が停止した場合、ステップＳ４０４で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５では、回転槽１０４が正転方向に回転している期間におけるセンサ信号のパルス数が記憶される。ステップＳ４０５で記憶されるパルス数は、回転槽１０４の正転方向への回転の数、つまり正転方向の回転数に対応する。

【0058】

ステップＳ４０５の実行後はステップＳ４０６に進み、回転槽１０４が正転方向とは逆方向である反転方向に回転するようにモータ１１３が１秒間駆動される、つまり反転駆動が１秒間行われる。ステップＳ４０６の実行後はステップＳ４０７に進み、モータ１１３の駆動を停止させて３秒間経過させる、つまり駆動停止が３秒間継続される。このとき、回転槽１０４には、モータ１１３の駆動力は与えられないが、惰性で反転方向に回転する、つまり反転方向に空走する。

【0059】

ステップＳ４０７の実行後はステップＳ４０８に進み、回転槽１０４の回転が停止したか否かが判断される。回転槽１０４の回転が停止していない場合、ステップＳ４０８で「ＮＯ」となり、再びステップＳ４０８の判断が行われる。回転槽１０４の回転が停止した場合、ステップＳ４０８で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４０９に進む。ステップＳ４０９では、回転槽１０４が反転方向に回転している期間におけるセンサ信号のパルス数が記憶される。ステップＳ４０９で記憶されるパルス数は、回転槽１０４の反転方向への回転の数、つまり反転方向の回転数に対応する。ステップＳ４０９の実行後はステップＳ４１０に進む。

【0060】

ステップＳ４１０では、ステップＳ４０５で記憶されたパルス数およびステップＳ４０９で記憶されたパルス数、つまり正転方向の回転数に対応するパルス数および反転方向の回転数に対応するパルス数に基づいて衣類の重量が推定される。ここでの推定は、次のような考え方に基づいて行われる。すなわち、回転槽１０４に投入された衣類が多いと、つまり衣類の重量が大きいと、惰性での回転が止まるまでの時間が短くなるが、回転槽１０４に投入された衣類が少ないと、つまり衣類の重量が小さいと惰性での回転が止まるまでの時間が長くなる。

【0061】

したがって、ステップＳ４０５およびＳ４０９で記憶された各パルス数が多いほど衣類の重量が小さいと推定することができるとともに、ステップＳ４０５およびＳ４０９で記憶された各パルス数が少ないほど衣類の重量が小さいと推定することができる。また、予め実験などを行うことにより、このようなパルス数と衣類の重量との関係を表すテーブルなどを作成して記憶しておき、ステップＳ４１０において、そのテーブルを参照するようにすれば、衣類の重量の大小だけでなく、重量の値を推定することができる。ステップＳ４１０の実行後、本処理が終了となる。

【0062】

本実施形態では、正転方向の回転数に対応するパルス数と反転方向の回転数に対応するパルス数との平均で重量推定を行うようになっているが、このようにする理由は、次の通り。すなわち、当然であるが、正転方向の回転数に対応するパルス数および反転方向の回転数に対応するパルス数の一方だけで重量推定するよりも、それらパルス数の双方の平均で重量推定するほうが、推定精度が向上する。

【0063】

また、洗濯機の種類にもよるが正転方向への回転時と反転方向への回転時とでは惰性での回転が止まるまでの時間が異なるような構造になっている場合がある。そのため、正転方向の回転数に対応するパルス数または反転方向の回転数に対応するパルス数のうちいずれか一方を２回取得し、その平均で重量推定するよりも、本実施形態のように正転方向の回転数に対応するパルス数と反転方向の回転数に対応するパルス数との平均で重量推定を行うほうが、推定精度が向上する。

【0064】

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態の洗濯機１００において、回転槽１０４を回転駆動するモータ１１３の駆動を制御する制御回路７は、モータ１１３に流れる電流を検出してベクトル制御するようになっている、つまり本実施形態ではセンサレス駆動の構成が採用されている。ただし、本実施形態では、モータ１１３のロータ３２の回転位置を検出してセンサ信号を出力する１つの位置センサ９が設けられている。１つの位置センサ９では、磁極位置の誤差が大きくなるため、トルクの発生や回転駆動には使用できないが、各種の検知制御であれば十分に用いることが可能となる。

【0065】

そこで、制御回路７は、１つの位置センサ９から出力されるセンサ信号に基づいて所定の検知制御を実行するようになっている。このようにすれば、モータに流れる電流であるモータ電流の検出結果に基づいて各種の検知制御を行う場合に生じる可能性がある精度の低下、誤検知などが生じることを抑制でき、各種の検知制御の信頼性を高められる。この場合、一般的なセンサレス駆動の構成に対し、１つの位置センサ９が追加されるものの、３つの位置センサが設けられるセンサ駆動の構成に対し、構成が簡素化されるとともに製造コストが低減される。したがって、本実施形態によれば、構成の複雑化およびコストの増大を抑えつつ、各種の検知制御を精度良く行うことができるという優れた効果が得られる。

【0066】

本実施形態では、制御回路７は、所定の検知制御として、ブレーキによるモータ１１３の停止を検知する停止検知制御を実行する。制御回路７は、停止検知制御では、センサ信号が所定の判定時間Ｔａ以上変化しない場合にブレーキによるモータ１１の停止を検知する。この場合、制御回路７は、ブレーキによるモータ１１３の停止を検知した後、蓋ロックを解除するようになっている。このようにすれば、ブレーキによるモータ１１３の停止を確実に検知することができるため、蓋ロックの安全性が向上する。

【0067】

また、本実施形態では、制御回路７は、所定の検知制御として、モータ１１３の回転に関する異常を検知する異常検知制御を実行する。制御回路７は、異常検知制御として、モータ１１３を回転させるように制御する回転制御中におけるセンサ信号が所定の判定時間Ｔｂ以上変化しない場合にモータ１１３の回転に関連する異常が発生したことを検知する第１具体処理を行うことができる。また、制御回路７は、異常検知制御として、モータ１１３を回転させるように制御する回転制御中におけるセンサ信号に基づいて算出されるモータ１１３の回転速度と目標速度との差が所定の閾値速度以上である場合にモータ１１３の回転に関連する異常が発生したことを検知する第２具体処理を行うことができる。

【0068】

このような第１具体処理および第２具体処理によれば、モータ１１３の回転に関連する異常を素早く且つ確実に検知することができる。このようにすれば、脱調などを素早く且つ確実に検知することが可能となるため、過大な電流が流れることによる過熱の発生が防止されて安全性が向上する。本実施形態では、第２具体処理における上記差が閾値速度以上であるか否かを判断する具体的な手法として、モータ１１３の回転速度が目標速度の半分以下であるか否かを判断することが採用されている。

【0069】

このような具体的な手法によれば、異常検知のための閾値となる閾値速度は、モータ１１３の回転速度および目標速度に応じて変化する値となる。つまり、この場合、洗濯機１００の運転状態に応じてモータ１１３の回転速度が変化したとしても、その変化に応じて閾値速度も同様に変化するようになっているため、回転速度の変化に伴う異常検知の精度低下の問題は発生しない。言い換えると、上記手法によれば、モータ１１３の回転速度が変化したとしても、異常検知の精度を良好に維持することができる。

【0070】

本実施形態では、制御回路７は、所定の検知制御として、回転槽１０４に衣類が投入された後、パルセータ１０８を回転させたときにおけるセンサ信号に基づいて回転槽１０４の回転数を算出し、その算出した回転数に基づいて衣類の量を判定する重量検知制御を実行する。このようにすれば、一般的なセンサレス駆動の構成では検知が困難となるモータ１１３の回転量を確実に検知することが可能となって衣類量の検知精度が向上し、その結果、洗濯に用いる水、洗剤などが節約されるといった効果が得られる。

【0071】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図１１～図１８を参照して説明する。
第２実施形態では、制御回路７による制御の内容が第１実施形態と異なっている。なお、洗濯機１００の構成は、第１実施形態と共通するため、図１～図５などの第１実施形態に係る図面も参照して説明する。

【0072】

センサレス駆動の構成では、次のような課題がある。すなわち、回転槽内における衣類の偏りによるアンバランスが生じていても、モータの各相に流れる電流、つまりモータの相電流には、アンバランスに伴う変動が現れないことがある。図１１には、本実施形態の構成において、アンバランスが無いときのモータ１１３の相電流波形を示している。また、図１２には、本実施形態の構成において、例えば下アンバラ３０００ｇ程度のアンバランスが有るときのモータ１１３の相電流波形を示している。

【0073】

本実施形態では、衣類を脱水する脱水行程において回転槽１０４を回転させる際、モータ１１３の回転数は、図１３に示すように推移する。すなわち、モータ１１３の回転数は、脱水運転が開始されると一旦所定の傾きで増加し、その後、例えば１３０ｒｐｍで一定となる定速期間を経て加速期間になると、最初の傾きよりも急峻な傾きで増加する。図１１および図１２のモータ１１３の相電流波形は、このような加速期間における波形を示している。

【0074】

図１１および図１２に示すように、モータ１１３の相電流波形には、加速による電流の単調増加はあるものの、アンバランスの有無による１回転毎の増減はなく、アンバランスの有無による大きな差異は見られない。このようなことから、センサレス駆動の構成において、モータ１１３に流れる電流の検出結果に基づいてアンバランスを精度良く検知することは困難であった。

【0075】

そこで、本実施形態の制御回路７は、所定の検知制御として、衣類を脱水する脱水行程において回転槽１０４を回転させる際に、位置センサ９から出力されるセンサ信号に基づいてモータ１１３の回転数を取得し、その取得した回転数の変動に基づいて回転槽１０４内における衣類の偏りによるアンバランスを検知するアンバランス検知制御を実行するようになっている。

【0076】

位置センサ９から出力されるセンサ信号は、例えば図１４に示すようなパルス波形となっている。この場合、例えばセンサ信号の立ち下がりエッジから次の立ち上がりエッジとの間の時間ｔｘ、つまりエッジ間の時間によりモータ１１３の回転数、つまり回転速度が検出される。本実施形態の構成では、モータ１１３が多極モータであるため、センサ信号としては、１回転中に複数のパルスが現れる波形となる。そのため、本実施形態の構成では、１回転中に複数の回転数の検出値が得られることになる。

【0077】

このようなセンサ信号のエッジ間の時間ｔｘ、つまりセンサ信号に基づいて検出されるモータ１１３の回転数は、アンバランスの有無に応じて大きな差異が生じる。その理由は、次の通りである。すなわち、モータ１１３では、ロータ３２に複数の磁石３３が等間隔に配置されている。そのため、センサ信号のエッジ間の時間ｔｘは、アンバランスが生じていないときには等間隔なものとなるが、アンバランスが生じているときには等間隔にはならずにばらつきが生じる。その結果、センサ信号に基づいて検出されるモータ１１３の回転数は、アンバランスの有無に応じて大きな差異が生じることになる。

【0078】

このような差異について、図１５および図１６を参照して説明する。なお、以下の説明では、センサ信号に基づいて検出されるモータ１１３の回転数のことを、検出回転数と省略することがある。図１５には、アンバランスが無いときの検出回転数を表す信号である検出回転数信号と、検出回転数信号に対して後述する各種の信号処理を含むデジタルフィルタ処理を施すことで得られる判定値信号と、を示している。また、図１６には、アンバランスが有るときの検出回転数信号および判定値信号を示している。図１５および図１６に示すように、アンバランス有りのときの検出回転数信号は、アンバランス無しのときの検出回転数信号に比べ、１回転毎に大きく変動する波形となっている。

【0079】

このように、検出回転数信号の波形によれば、アンバランス有無による差異は一目瞭然であるが、このような波形をそのままデジタル処理することでアンバランスの有無を判別することは難しい。そこで、本実施形態では、制御回路７は、アンバランス検知制御では、検出回転数信号に対してデジタルフィルタ処理を行うことによりモータ１１３の１回転中の変動に相当する周波数成分の信号である判定値信号を抽出する。そして、制御回路７は、その抽出した判定値信号に基づいて、具体的には、判定値信号を所定の閾値を表す閾値信号と比較することによりアンバランスを検知するようになっている。

【0080】

本実施形態において、上記したデジタルフィルタ処理には、ローパスフィルタの処理である第１処理、バンドパスフィルタの処理である第２処理、二乗処理である第３処理およびローパスフィルタの処理である第４処理が含まれている。なお、以下の説明および図１７などでは、ローパスフィルタのことをＬＰＦと省略するとともに、バンドパスフィルタのことをＢＰＦと省略することとする。

【0081】

図１７に示すように、検出回転数信号の波形には、比較的高い周波数の高周波ノイズが含まれている。そこで、第１処理では、検出回転数信号に対してＬＰＦの処理が行われる。第１処理におけるＬＰＦのカットオフ周波数は、後述する第４処理におけるＬＰＦのカットオフ周波数よりも高い周波数であり、且つ上記した高周波ノイズを除去できる程度の比較的高い周波数に設定されている。なお、以下の説明および図１７などでは、第１処理および第４処理における各ＬＰＦの処理のことを、それぞれＬＰＦ「弱」およびＬＰＦ「強」と称して区別することとする。

【0082】

このようなＬＰＦ「弱」の処理である第１処理後の信号は、図１７に示すように、検出回転数信号から高周波ノイズが除去された信号となる。第２処理におけるＢＰＦは、回転槽１０４の１回転に対応する周波数帯を通過させるように、その通過帯域が設定されている。このようなＢＰＦの処理である第２処理後の信号は、図１７に示すように、第１処理後の信号から直流成分が除去されて回転槽１０４の１回転に対応する周波数帯の交流成分が取り出された信号となる。

【0083】

ＢＰＦの処理では、計算上、マイナスの値も出力されることになる。そこで、第３処理では、二乗処理が行われる。そのため、第３処理後の信号は、図１７に示すように、マイナス成分が除去された信号となる。第４処理におけるＬＰＦ「強」のカットオフ周波数は、第１処理におけるＬＰＦ「弱」のカットオフ周波数より低い周波数であり、概ね直流成分だけを通過させるような周波数に設定されている。このようなＬＰＦ「強」の処理である第４処理後の信号は、図１７に示すように、ほぼ直流成分だけを有する信号となっており、この信号が前述した判定値信号に相当する。

【0084】

次に、上記構成の制御回路７により行われるアンバランス検知制御に関する具体的な処理内容について図１９を参照して説明する。制御回路７は、脱水運転時、図１９に示すような内容の処理を行う。まず、ステップＳ５０１において脱水運転が開始されると、ステップＳ５０２に進み、定速期間であるか否かが判断される。定速期間である場合、ステップＳ５０２で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３では、定速期間の後半における判定値の平均値が計算される。このようにする理由は、定速期間の前半では、検出回転数信号、ひいては判定値信号が不安定になる可能性があり、そのような信号を用いて判定を行うと誤検知が生じるおそれがあるためである。

【0085】

ステップＳ５０３の実行後はステップＳ５０４に進み、ステップＳ５０３で計算された判定値の平均値と所定の閾値との大小比較が行われる、具体的には判定値の平均値が閾値以上であるか否かが判断される。判定値の平均値が閾値未満である場合、ステップＳ５０４で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０２に戻る。一方、判定値の平均値が閾値以上である場合、ステップＳ５０４で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５では、モータ１１３、ひいては回転槽１０４の回転が停止され、注水によるアンバランス修正が行われる。ステップＳ５０５の実行後、ステップＳ５０２に戻る。

【0086】

定速期間が終了して加速期間に遷移すると、ステップＳ５０２で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０６は、加速期間の前半および後半のいずれであるかを判断するための処理であり、検出回転数が所定数以下であるか否かが判断される。所定回転数は、加速期間の前半および後半のいずれであるかを判断できるような回転数に設定されている。加速期間の後半であり検出回転数が所定数を超える場合、ステップＳ５０６で「ＮＯ」となり、本処理が終了となる。

【0087】

一方、加速期間の前半であり検出回転数が所定数以下である場合、ステップＳ５０６で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７では、判定値と所定の閾値との大小比較が行われる、具体的には判定値が閾値以上であるか否かが判断される。判定値が閾値未満である場合、ステップＳ５０７で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０６に戻る。一方、判定値が閾値以上である場合、ステップＳ５０７で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５０８に進む。

【0088】

ステップＳ５０８では、モータ１１３、ひいては回転槽１０４の回転が停止され、注水によるアンバランス修正が行われる。ステップＳ５０８の実行後、ステップＳ５０６に戻る。このように、本実施形態では、定速期間と、検出回転数が所定数以下である加速期間の前半において回転槽１０４内における衣類の偏りによるアンバランスを検知するアンバランス検知制御が行われるようになっているが、検出回転数が所定数を超える加速期間の後半においてはアンバランス検知制御が行われないようになっている。

【0089】

以上説明した本実施形態によれば、制御回路７は、所定の検知制御として、衣類を脱水する脱水行程において回転槽１０４を回転させる際に、センサ信号に基づいてモータ１１３の回転数を取得し、その取得した回転数の変動に基づいてアンバランスを検知するアンバランス検知制御を実行する。本実施形態の構成においては、アンバランスが生じていてもモータ１１３の相電流にアンバランスに伴う変動が現れないことがあるものの、センサ信号に基づいて検出される回転数にはアンバランスの有無による大きな変動が現れる。

【0090】

本実施形態では、このようにアンバランスの有無による大きな変動が現れる回転数に基づいてアンバランス検知を行うようになっているため、その検知精度を良好にすることができるという優れた効果が得られる。また、本実施形態では、制御回路７は、モータ１１３をベクトル制御して所定の回転数に制御しつつ、センサ信号に基づくアンバランス検知制御を行うようになっている。このようにすれば、回転変動が大きくなって振動および騒音が増大することを抑制しつつ、アンバランス検知制御を実行することができる。

【0091】

上記構成において、モータ１１３は複数の磁石３３が設けられたロータ３２を備えた多極モータである。また、モータ１１３のステータ３１には、磁気センサである１つの位置センサ９が設けられ、その１つの位置センサ９から出力されるセンサ信号に基づいて取得される回転数の変動に基づいてアンバランス検知制御が行われるようになっている。このような構成によれば、１つの位置センサ９から出力されるセンサ信号によって１回転中に複数の回転数の検出値が得られることになる。そのため、本実施形態によれば、位置センサ９を１つ設けるだけでよいことから構成の複雑化およびコストの増大を抑えつつ、アンバランスを精度良く検知することができる。

【0092】

本実施形態では、制御回路７は、アンバランス検知制御では、取得したモータ１１３の回転数に対してデジタルフィルタ処理を行うことによりモータ１１３の１回転中の変動に相当する周波数成分の信号を抽出し、その抽出した周波数成分の信号に基づいてアンバランスを検知するようになっている。このようにすれば、位置センサ９、磁石３３などの取り付け誤差に起因するノイズおよび位置センサ９から出力されるセンサ信号に重畳する電気的なノイズなどの影響を排除したうえでアンバランスの検知を行うことができるため、その検知精度が一層向上する。

【0093】

（第３実施形態）
以下、第２実施形態に対してアンバランス検知制御の内容に変更が加えられた第３実施形態について図１９を参照して説明する。
本実施形態の制御回路７は、アンバランス検知制御では、取得したモータ１１３の回転数に加え、検出されるモータ１１３に流れる電流にも基づいて、アンバランスを検知するようになっている。そのため、本実施形態では、第２実施形態に対し、デジタルフィルタ処理の内容が異なっている。図１９に示すように、本実施形態のデジタルフィルタ処理には、第２実施形態のデジタルフィルタ処理に含まれる各処理に加え、第１処理の前に実行される乗算処理が加えられている。

【0094】

乗算処理では、検出回転数信号と、モータ１１３に流れる電流、つまりトルク電流の検出値に対応するモータ電流信号と、を乗算する処理が行われる。このような乗算処理後の信号は、図１９に示すような信号となる。この場合、第１処理では、このような検出回転数信号とモータ電流信号とを乗算することで得られる乗算処理後の信号に対してＬＰＦ「弱」の処理が行われる。

【0095】

以上説明した本実施形態によれば、制御回路７は、アンバランス検知制御では、検出回転数に加え、モータ電流にも基づいて、アンバランスを検知するようになっている。このようにすれば、モータ電流、つまりトルク電流がアンバランスの有無に応じて少なからず変動するような場合には、最終的に得られる判定値がアンバランスの有無に応じて大きく変化することになり、閾値との比較に基づくアンバランスの有無の検知精度が一層向上する。

【0096】

また、モータ１１３の回転数制御の応答性が良くない場合には検出回転数にアンバランスの有無に起因する変動が現れるとともに、モータ１１３の回転数制御の応答性が良い場合にはモータ電流にアンバランスの有無による変動が現れる。そのため、本実施形態のアンバランス検知制御によれば、検出回転数およびモータ電流の両方に基づいてアンバランスを検知するようになっていることから、モータ１１３の回転数制御の応答性の良否に関係なく、アンバランスを精度良く検知することができる。

【0097】

なお、本実施形態では、検出回転数に対応する検出回転数信号およびモータ電流に対応するモータ電流信号の両方をアンバランスの検知に用いるようにしているが、例えば重量センサなどにより回転槽１０４に投入された衣類の量を計測し、その計測結果に基づいて検出回転数信号およびモータ電流信号のいずれかを選択してアンバランスの検知に用いるようにしてもよい。

【0098】

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
本発明は、縦軸型の洗濯機１００に限らず、例えばドラム式洗濯機など、洗濯機全般に適用することができる。
位置センサ９としては、ホールＩＣなどの磁気センサに限らずともよく、モータ１１３のロータ３２の回転位置を検出してセンサ信号を出力する構成の各種センサを採用することができる。

【0099】

以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0100】

図面中、７は制御回路、９は位置センサ、３１はステータ、３２はロータ、３３は磁石、１００は洗濯機、１０４は回転槽、１０８はパルセータ、１１３はモータを示す。

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】