特許 7474917 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】2024-04-18

(45)【発行日】2024-04-26

(54)【発明の名称】洗濯機

(51)【国際特許分類】

   D06F 33/47 20200101AFI20240419BHJP

   D06F 33/74 20200101ALI20240419BHJP

   D06F 34/14 20200101ALI20240419BHJP

   D06F 105/46 20200101ALN20240419BHJP

   D06F 105/50 20200101ALN20240419BHJP

【ＦＩ】

D06F33/47

D06F33/74

D06F34/14

D06F105:46

D06F105:50

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019182610

(22)【出願日】2019-10-03

(65)【公開番号】P2021058244

(43)【公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-02-09

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 裕智

(72)【発明者】

【氏名】麻田 和彦

(72)【発明者】

【氏名】堀端 裕司

(72)【発明者】

【氏名】上瀧 禎士

【審査官】伊藤 孝佑

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０１９３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２０４４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６２０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０４１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２９０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０９８５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１６９５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２３２０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０６Ｆ ３３／４７

Ｄ０６Ｆ ３３／７４

Ｄ０６Ｆ ３４／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

洗濯物と接触する回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、前記電動機に電流を供給する電源回路と、前記電動機のトルクを前記回転物体に伝える伝達機構と、洗濯運転を実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の制御処理と、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の制御処理と、前記第１の制御処理から前記第２の制御処理への移行後に前記永久磁石が所定の回転数で回転していないとロックしていると検知するロック検知処理と、を実行可能とし、
前記制御部は、前記第１の制御処理において、前記永久磁石をオープンループで加速させる設定速度制御を実行可能であり、
前記制御部は、前記ロック検知処理を実行し、ロックしたと検知した場合に、前記電動機を再起動し、前記再起動時の前記第１の制御処理において、位相を固定した所定の電流に制御する初期位相固定制御と、前記初期位相固定制御の後に実行される前記設定速度制御と、を実行し、
前記制御部は、前記設定速度制御を実行した後に、前記ロック検知処理において、ロックしたと検知した場合、前記電動機を再起動し、前記再起動時の前記第１の制御処理において、前記初期位相固定制御を所定時間実行した後に、前記設定速度制御による駆動回転数加速度を、前記再起動前の前記設定速度制御による駆動回転数加速度よりも低くするようにした洗濯機。

【請求項2】

前記制御部は、前記ロック検知処理において、ロックしたと検知し、前記電動機を再起動する場合、前記再起動時の前記第１の制御処理の前記設定速度制御において制御される電流または電圧を大きくするようにした、請求項１に記載の洗濯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、洗濯機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の洗濯機は、モータの回転位置検出を以下のように行っている。回転位置検出とはモータの電気角を検出することで、ホール素子、ロータリーエンコーダーなどを回転センサとして用いている。しかし、コストや構造上の制約の点から、回転センサを設けることができない場合、回転センサなしのセンサレスで回転位置検出を行う方法があり、誘起電圧を用いるものと、インダクタンスを用いるものがある。

【0003】

誘起電圧を用いる場合、モータへの入力電圧と電流からモータの回転数に比例する誘起電圧を算出して、この誘起電圧から回転位置を検出する。この検知方法は、モータ回転数が高い領域では、誘起電圧が大きいため、精度のいい回転位置検知ができるが、回転数が低い領域では、誘起電圧が小さいため、起動や停止時には正しく回転検知できない。

【0004】

また、インダクタンスを用いる場合は、モータへの入力電圧と電流からモータのインダクタンスを算出して、このインダクタンス変動周期がモータ電気角の２倍になることを利用して回転位置を検出する。この検知方法は、磁気的突極性をもつモータに限られ、モータの回転周期と別の周期でモータに電圧を印加する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００１－１６９５９０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、このような従来の洗濯機は、磁気的非突極性をもつモータでは、回転数が低い領域での位相推定が困難なため、位相情報をフィードバックしない制御方法を使っていた。この場合、位相が不確かなため、トルクが正しくモータに伝わらず、起動に失敗し、ロック状態になる。さらに、ロック解除のため、同じように起動方法で再起動を行っても、ロック解除されず、起動できないという課題を有していた。

【0007】

本開示は、上記従来の課題を解決するもので、起動に失敗して、ロック状態になった場合に、起動方法を変えることで、容易にロック状態を解消できる洗濯機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記従来の課題を解決するために、本開示における洗濯機は、洗濯物と接触する回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、前記電動機に電流を供給する電源回路と、前記
電動機のトルクを前記回転物体に伝える伝達機構と、洗濯運転を実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の制御処理と、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の制御処理と、前記第１の制御処理から前記第２の制御処理への移行後に前記永久磁石が所定の回転数で回転していないとロックしていると検知するロック検知処理と、を実行可能とし、前記制御部は、前記第１の制御処理において、前記永久磁石をオープンループで加速させる設定速度制御を実行可能であり、前記制御部は、前記ロック検知処理を実行し、ロックしたと検知した場合に、前記電動機を再起動し、前記再起動時の前記第１の制御処理において、位相を固定した所定の電流に制御する初期位相固定制御と、前記初期位相固定制御の後に実行される前記設定速度制御と、を実行し、前記制御部は、前記設定速度制御を実行した後に、前記ロック検知処理において、ロックしたと検知した場合、前記電動機を再起動し、前記再起動時の前記第１の制御処理において、前記初期位相固定制御を所定時間実行した後に、前記設定速度制御による駆動回転数加速度を、前記再起動前の前記設定速度制御による駆動回転数加速度よりも低くするようにしたものである。

【発明の効果】

【0009】

本開示における洗濯機は、起動に失敗して、ロック状態になった場合に、起動方法を変えることで、容易にロック状態を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１における洗濯機の要部断面図

【図2】同洗濯機のモータの駆動系のブロック図

【図3】同洗濯機のモータの等価回路図

【図4】同洗濯機のモータの位相推定時の制御ブロック図

【図5】同洗濯機のモータの速度位相推定手段の詳細ブロック図

【図6】（ａ）同洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が遅れ状態のベクトル図、（ｂ）同洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が進み状態のベクトル図

【図7】同洗濯機のモータのオープンループ時の制御ブロック図

【図8】（ａ）同洗濯機のモータのセンサレス制御処理のフローチャート、（ｂ）同洗濯機のモータの別のセンサレス制御処理のフローチャート

【図9】同洗濯機のモータのセンサレスオープンループ加速制御処理のフローチャート

【図10】同洗濯機のモータのセンサレスオープンループ加速制御の初期位相固定制御のベクトル図

【図11】同洗濯機のモータのセンサレスオープンループ加速制御の指令回転数を示すグラフ

【図12】同洗濯機のモータのセンサレス位相推定制御処理のフローチャート

【図13】同洗濯機のモータの速度制御処理のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

【0012】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における洗濯機の要部断面図である。

【0013】

底部に衣類攪拌用のパルセータ１を左右回転自在に配した洗濯兼脱水槽２は、脱水回転自在に水受け槽３の内部に構成される。水受け槽３の外底部にはモータ４を固定し、モータ４の回転は、モータプーリ３１とベルト５とインペラプーリ３２、および減速機構兼クラッチ６を介して、パルセータ１または洗濯兼脱水槽２を回転駆動させたり、ブレーキさせたりする。ブレーキはモータ４に逆トルクがかかるように制御する方法のほか、ギヤードモータ７を作動させ、ブレーキベルト８を回転部に接触させることで機械的に洗濯兼脱水槽２を制動させる方法がある。洗濯機外枠９上方に配したパネル部１０の上面には開閉自在に蓋１１を構成し、パネルの前方内方には、洗濯機行程全般を制御すると共に、表示手段１２を有する制御装置１３を配する。

【0014】

制御装置１３は、モータ４、給水弁１４、排水弁１５などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を逐次制御するマイクロコンピュータからなる制御手段２０等で構成している。制御手段２０は、使用者が所望の洗濯コース設定や運転開始、一時停止などを操作する入力設定手段からの情報を基に、ＬＥＤやＬＣＤ等の発光素子からなる表示手段１２で、行程進捗の表示や各種情報を表示して使用者に知らせる。入力設定手段により運転開始が設定されると、水位検知手段等からのデータに応じて、ギヤードモータ７、給水弁１４、排水弁１５の動作を制御して洗濯運転を行う。

【0015】

図２は、実施の形態１における洗濯機のモータの駆動系のブロック図である。

【0016】

交流電源は、整流回路１６に交流電力を加え、整流回路１６は倍電圧整流回路で構成し、インバータ回路１７に倍電圧直流電圧を加える。インバータ回路１７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１７の出力端子にモータ４を接続し、駆動する。

【0017】

電流検出手段１８は、インバータ回路１７の負電圧端子と整流回路１６の負電圧端子間にシャント抵抗を接続し、このシャント抵抗の両端電圧から算出したインバータ回路１７の入力電流をもとに、モータ４の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。インバータ回路１７に加わる直流電圧が、交流電源からの入力以外に、モータ回転により発生する回生エネルギーにより、重畳することもあるため、常に検知している。

【0018】

ＰＷＭ制御手段１９は制御手段２０からの３相モータ駆動制御電圧指令Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓに応じ、インバータ回路１７のＩＧＢＴのスイッチングさせるＰＷＭ信号を制御し、インバータ回路の出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗにより、モータ４を駆動する。

【0019】

図３は、実施の形態１における洗濯機のモータの等価回路図である。

【0020】

ここでは説明を簡単にするため、機械角１回転が電気角１回転となる２極構成としている。極数が４極、８極、・・・に変わった場合、機械角１回転が電気角２、４、・・・回転の関係に変わる。モータ４は、三相同期モータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相の巻線４ａ、４ｂ、４ｃと、回転軸中心回りに回転するロータである永久磁石４ｄを有する等価回路により構成される。この等価回路において永久磁石のＮ極側を正方向として貫く軸をｄ軸（ｄｉｒｅｃｔ－ａｘｉｓ）と定義し、それに直交する軸をｑ軸（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ－ａｘｉｓ）と定義する。このように定義するとモータのトルクを主に支配するのはｑ軸方向の磁界となる。また、位相（電気角）はＵ相巻線を貫く軸とｄ軸との回転角θとなる。以下、記載する位相は全て電気角である。なお、ｄ軸方向に磁界を生じるように電圧を印加した場合の巻線のインダクタンスをＬｄとし、同じくｑ軸方向についてのインダクタンスをＬｑとする。

【0021】

埋込磁石型三相同期モータは、Ｌｄ＜Ｌｑの関係にある。また後で説明する制御手段２０は、最初は回転子の位置を正確に検出できていないため、図３に示す通り、位相θｃであると想定しており、現実の位相θとは誤差△θを生じている。つまり、マイコンが位相θｃと想定して制御を行う軸を、実際のモータのｄ軸、ｑ軸に対し、γ軸（推定ｄ軸）、δ軸（推定ｑ軸）となる。以降、マイコン内のトルクに対応した電流成分をδ軸電流Ｉδ、マイコン内の磁束に対応した電流成分をγ軸電流Ｉγ、マイコン内のトルクに対応した電圧成分を指令δ軸電圧Ｖδｓ、マイコン内の磁束に対応した電圧成分を指令γ軸電圧Ｖγｓとする。

【0022】

図４は、実施の形態１における洗濯機のモータの位相推定時の制御ブロック図である。

【0023】

制御手段２０は、マイクロコンピュータ（マイコン）と、マイコンに内蔵したインバータ制御タイマー（タイマー）、Ａ／Ｄ変換、メモリ回路、速度位相推定手段２１、３相２相変換器２２、Ｉδ誤差増幅器２３、Ｉγ誤差増幅器２４、２相３相変換器２５、速度誤差増幅器２６、弱め界磁設定手段２７等より構成され、以下のように、インバータ制御を行う。

【0024】

速度位相推定手段２１の詳細は後で記載する。速度位相推定手段２１は、δ軸電流Ｉδ、γ軸電流Ｉγ、指令γ軸電圧Ｖγｓを入力し、速度（電気角速度）ωと、推定位相θを出力する。以下、記載する速度は全て電気角速度である。

【0025】

３相２相変換器２２は、電気角θと相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、静止座標系から回転座標系に変換するのに必要な正弦波データ（ｓｉｎ、ｃｏｓデータ）から、γ軸電流Ｉγとδ軸電流Ｉδを、数式１のように演算する。

【0026】

【数1】

【0027】

Ｉδ誤差増幅器２３は、速度誤差増幅器２６で求めたδ軸電流指令Ｉδｓと３相２相変換器２２で求めたδ軸電流Ｉδからδ軸電流の指令値Ｉδｓに対する誤差ΔＩδが入力され、比例成分と積分成分の和として指令δ軸電圧Ｖδｓを出力する。

【0028】

同様にＩγ誤差増幅器２４は、弱め界磁設定手段２７で求めたγ軸電流指令Ｉγｓと３相２相変換器２２で求めたγ軸電流Ｉγからγ軸電流の指令値Ｉγに対する誤差ΔＩγが入力され、比例成分と積分成分の和として指令γ軸電圧Ｖγｓを出力する。

【0029】

δ軸電流Ｉδとγ軸電流Ｉγに分解してそれぞれ独立に制御するのでベクトル制御と呼ばれる。

【0030】

２相３相変換器２５は、位相θと指令δ軸電圧Ｖδｓと指令γ軸電圧Ｖγｓと、回転座標系から静止座標系に逆変換するのに必要な正弦波データ（ｓｉｎ、ｃｏｓデータ）から、正弦波状の指令３相電圧Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓを、数式２のように演算する。

【0031】

【数2】

【0032】

速度誤差増幅器２６は、速度指令ωｓと速度位相推定手段２１で演算された速度ωから速度指令ωｓに対する誤差Δωが入力され、比例成分と積分成分の和のδ軸電流指令Ｉδｓを出力する。

【0033】

弱め界磁設定手段２７は速度位相推定手段２１で演算された速度ωとインバータ回路に入力される直流電圧Ｖｄｃから負の方向のγ軸電流指令Ｉγｓを演算し、弱め磁束制御を行う。

【0034】

図５は、実施の形態１における洗濯機のモータの速度位相推定手段の詳細ブロック図である。

【0035】

モータ４のパラメータとなる巻線４ａ、４ｂ、４ｃの抵抗値Ｒａとインダクタンス値Ｌを用いて推定位相θを算出する。

【0036】

速度位相推定手段２１は、γ軸誘起電圧計算器２８、γ軸誘起電圧誤差増幅器２９からなる。

【0037】

γ軸誘起電圧計算器２８は、インダクタンス値Ｌと抵抗値Ｒａとδ軸電流Ｉδ、γ軸電流Ｉγ、指令γ軸電圧Ｖγｓおよび推定速度ωからγ軸誘起電圧Ｖｅγを数式３のように演算する。

【0038】

【数3】

【0039】

γ軸誘起電圧指令Ｖｅγｓ＝０として、γ軸誘起電圧指令Ｖｅγｓに対する誤差ΔＶｅγがγ軸誘起電圧誤差増幅器２９に入力される。

【0040】

γ軸誘起電圧誤差増幅器２９は、積分ゲインＫωから演算した推定速度ωを出力し、比例ゲインＫθから演算した値に、推定速度ωを加算し、積分器で時間積分して推定位相θを出力する。

【0041】

ただし、γ軸誘起電圧計算器２８は必ずしも数式３を用いるものに限定されるものではなく、時間微分項を加えた数式４で演算してもよい。

【0042】

【数4】

【0043】

なお、上記した各数式でのインダクタンスＬは、Ｌｄ＝Ｌｑとなる特性のモータ４であれば同一となるＬ値が使用できるが、Ｌｄ≠Ｌｑとなるモータ４でも一定のＬ値（＝Ｌｑ）として演算できる。

【0044】

図６（ａ）に実施の形態１における洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が遅れ状態（モータ４のｄｑ座標に対してγδ座標（推定ｄｑ座標）がやや遅れている）のベクトル図、図６（ｂ）に同洗濯機のモータの位相推定時の推定座標が進み状態（モータ４のｄｑ座標に対してγδ座標（推定ｄｑ座標）がやや進んでいる）のベクトル図を示す。

【0045】

γ軸誘起電圧誤差ΔＶｅγは、ベクトル図では、モータ４の入力電圧Ｖａから、ＲａおよびωＬに流れる電流のドロップを差し引いた推定の誘導電圧ベクトルＶｅ（＝ω×Ψａ）のγ軸成分となる。誘導電圧ベクトルＶｅは常にｑ軸上になるため、推定位相誤差Δθ(ｄｑ座標に対して反時計回りにγδ座標が来る状態を正とする)が０のときは、ｑ軸がδ軸と一致する。図６（ａ）では推定位相誤差Δθが負（Δθ＜０）となり、図６（ｂ）では推定位相誤差Δθが正（Δθ＞０）となる。

【0046】

γ軸誘起電圧誤差増幅器２９により、図６（ａ）の場合には推定速度ωを増やし、θをより進め、図６（ｂ）の場合には推定速度ωを減らし、θを遅らせることで、γ軸誘起電圧誤差ΔＶｅγおよび推定位相誤差Δθが０になるように、フィードバック制御をしている。

【0047】

このように、位相推定は誘起電圧Ｖｅのあるモータ回転状態を前提としているため、誘起電圧が低い起動時や停止時の低速域は、位相推定が安定しない。よって、次に位相推定をしないオープンループ制御について、説明する。

【0048】

図７は、実施の形態１における洗濯機のモータのオープンループ時の制御ブロック図である。

【0049】

制御手段２０内のマイクロコンピュータ（マイコン）と、マイコンに内蔵したインバータ制御タイマー（タイマー）、Ａ／Ｄ変換、メモリ回路、３相２相変換器２２、Ｉδ誤差増幅器２３、Ｉγ誤差増幅器２４、２相３相変換器２５は、図４と共通となる。

【0050】

位相演算手段３０は、初期位相θｉｎｉｔと単位時間毎に設定した速度指令ωｓから単位時間あたりの位相を積算して、位相θを求める。このとき、オープンループで速度推定しないので、速度指令ωｓをそのまま速度ωとして扱って制御する。また、単位時間毎に設定したδ軸電流指令Ｉδｓ、γ軸電流指令ＩγｓをそれぞれＩδ誤差増幅器２３、Ｉγ誤差増幅器２４に入力する。

【0051】

オープンループ時は、初期位相θｉｎｉｔ、単位時間毎に設定した速度指令ωｓ、δ軸電流指令Ｉδｓ、γ軸電流指令Ｉγｓのみで制御するため、通常は位相推定が安定しない低速域の起動時、ブレーキ停止時に限定した駆動方法として使われる。
ここでは、δ軸電流指令Ｉδｓ、γ軸電流指令Ｉγｓを用いた電流制御の例を記載しているが、単位時間毎に指令δ軸電圧Ｖδｓ、指令γ軸電圧Ｖγｓを設定した電圧制御とすることも、単位時間毎に変調度のみを設定した電圧制御に置き換えることも可能である。

【0052】

上記構成において、図８～図１２、表１を参照しながら動作を説明する。

【0053】

図８（ａ）は、実施の形態１における洗濯機のモータのセンサレス制御処理のフローチャート、（ｂ）は、同洗濯機のモータの別のセンサレス制御処理のフローチャートである。

【0054】

図８（ａ）に示すように、ステップ１００よりセンサレス制御処理を開始し、ステップ１０１でモータ停止状態からセンサレスオープンループ加速制御処理ルーチンを行い。ステップ１０２で位相推定フラグがＳＥＴされたら、ステップ１０３のセンサレス位相推定制御処理ルーチンに移行し、速度ω、位相θの情報を引き継いだのちに、シーケンスに応じて加速、減速を含めた速度制御が行われる。ステップ１０４で位相推定フラグがＣＬＲされたら、ステップ１０５のセンサレスオープンループ減速制御処理ルーチンに移行し、速度ω、位相θの情報を引き継いだのちに、減速制御が行われる。ステップ１０６で速度ωが０になり、停止したら、ステップ１０７でセンサレス制御を終了する。

【0055】

ここで、図８（ｂ）に示すように、ステップ１０５、１０６は、１０５ａ、１０６ａに置き換えることも可能である。ステップ１０５ａの短絡ブレーキやメカブレーキなどのブレーキを行い、停止させ、ステップ１０６ａで、速度ωの代わりにブレーキ開始からの時間Ｔが停止までに必要な一定時間Ｔ１経過したら、停止したとして、ステップ１０７でセンサレス制御を終了する。

【0056】

図９～図１１を用いて、実施の形態１における洗濯機のモータのセンサレスオープンループ加速制御の起動について、記載する。

【0057】

図９は、実施の形態１における洗濯機のモータのセンサレスオープンループ加速制御処理のフローチャートである。

【0058】

ステップ２００よりセンサレスオープンループ加速制御処理を開始し、ステップ２０１でモータロックによる再起動かどうかを確認する。再起動でない場合は、ステップ２０２で通常のパラメータを入力され、再起動の場合は、ステップ２０３で再起動の回数に応じたロック時パラメータを入力する。

【0059】

表１は、実施の形態１における洗濯機のモータ起動時のパラメータ設定を示したものである。

【0060】

【表1】

【0061】

パラメータには、初期位相固定制御の位相固定時間Ｔ２、固定位相θｆｉｘ、指令δ軸電流Ｉδ、指令γ軸電流Ｉγおよび、設定速度制御の回転方向、加速度α、指令δ軸電流Ｉδ、指令γ軸電流Ｉγがある。これらは設定の一例で、撹拌、脱水などのシーケンスや洗濯物の量により、設定は変更される。

【0062】

ステップ２０４で行われる初期位相固定制御は、位相一定の直流電圧を印加して、固定位相θｆｉｘ（例えば、２７０°または９０°）にロータ位置が収束させる。さらに９０°ずらした位相θｆｉｘ（例えば、０°）で、もう一度初期位相固定制御行うことで、ロータ位置を任意の位相（例えば、０°）に収束しやすくしている。ステップ２０５で一定時間Ｔ２経過するまで続ける。起動を早くするため、Ｔ２＝０ｓとして、即ステップ２０６に移行してもよい。

【0063】

ステップ２０６で行われる設定速度制御は速度ωを検知せず、設定速度ωｓと同等として扱うオープンループのまま加速させ、ステップ２０７で設定速度ωｓが、位相推定可能な速度を元に設定したω１（例えば、１００ｒｐｍ）を超えたら、ステップ２０８で位相推定フラグをＳＥＴし、ステップ２０９でセンサレスオープンループ加速制御処理を終了する。

【0064】

図１０は、実施の形態１における洗濯機のモータの初期位相固定制御のベクトル図、図１１は、同洗濯機のモータのセンサレスオープンループ加速制御の指令回転数を示すグラフである。

【0065】

位相θｆｉｘは、図１０のように、初期位相固定制御ωｓ＝０ｒｐｍの固定座標で、マイコンが設定するγ軸方向を０°、δ軸方向を９０°とした座標で設定される。

【0066】

図１１で、通常時、ロック検知された後の再起動１回目、ロック検知された後の再起動２回目の動作について説明する。

【0067】

通常時は、位相固定時間Ｔ２＝０ｓとし、初期位相固定制御は行わない。起動初期から設定速度制御をＣＷ方向、加速度α１（例えば、１００ｒｐｍ／ｓ、１秒間に１００ｒｐｍ上昇する加速度）、電流設定（例えば、Ｉδｓ＝１Ａ、Ｉγｓ＝０Ａ）で、ω１まで加速させる。以下で説明するロック時の動作のように、初期位相固定制御を行わないため、起動時の余分な時間が生じない。またロック時の動作に対して、設定速度制御の加速度αが大きく、加速時間短いため、素早い起動制御が行うことができる。またロック時の動作に対して、電流を抑えているため、省エネ動作ができる。

【0068】

ロック検知された後の再起動１回目は、０～Ｔ２＿１／２（例えば、１ｓ）の期間は初期位相固定制御を電流設定（例えば、Ｉδｓ＝－１Ａ、Ｉγｓ＝０Ａ、θｆｉｘ＝２７０°）、Ｔ２＿１／２～Ｔ２＿１（例えば、２ｓ）の期間は初期位相固定制御を電流設定（例えば、Ｉδｓ＝０Ａ、Ｉγｓ＝１Ａ、θｆｉｘ＝０°）で制御して、ロータ位置を０°に収束させる。Ｔ２（例えば、２ｓ）以降は、設定速度制御をＣＣＷ方向、加速度α２（例えば、５０ｒｐｍ／ｓ）、電流設定（例えば、Ｉδｓ＝２Ａ、Ｉγｓ＝０Ａ）で、ω１まで加速させる通常時のＣＷ方向とは逆のＣＣＷ方向に回転させて、撹拌起動時の布の偏りによるロック状態を解除しやすくする。通常時より加速度を下げ（例えば、１００ｒｐｍ／ｓ→５０ｒｐｍ／ｓ）、急加速による脱調が発生しにくくするとともに、指令電流を増やして（例えば、Ｉδｓ＝１Ａ→２Ａ、Ｉγｓ＝０Ａ）、トルクを増やして、ロックを解除しやすくしている。また、以下で説明する再起動２回目の動作に対して、初期位相固定制御が短く、加速度αも大きく加速時間が短いため、素早い起動制御が行うことができる。また再起動２回目の動作に対して、電流を抑えているため、省エネ動作ができる。

【0069】

ロック検知された後の再起動２回目は、０～Ｔ２＿２／２（例えば、２ｓ）の期間は初期位相固定制御を電流設定（例えば、Ｉδｓ＝２Ａ、Ｉγｓ＝０Ａ、θｆｉｘ＝９０°）、Ｔ２＿２／２～Ｔ２＿２（例えば、４ｓ）の期間は初期位相固定制御を電流設定（例えば、Ｉδｓ＝０Ａ、Ｉγｓ＝２Ａ、θｆｉｘ＝０°）で制御して、ロータ位置を０°に収束させる。０～Ｔ２／２の期間の固定位相θｆｉｘを再起動１回目の２７０°から９０°に変更することで、位相が９０°付近で１回目にロックした場合も、位相が収束しやすくしている。また、指令電流（Ｉδｓ、Ｉγｓ）も大きくすることで、より回転トルクが生じるようにし、位相固定時間に増やし（例えば、２ｓ→４ｓ）、位相が収束する時間を確保している。Ｔ２（例えば、４ｓ）以降は、設定速度制御をＣＷ方向、加速度α２（例えば、２５ｒｐｍ／ｓ）、電流設定（例えば、Ｉδｓ＝３Ａ、Ｉγｓ＝０Ａ）で、ω１まで加速させる。ｄ
再起動１回目のＣＣＷ方向とは逆のＣＷ方向に回転させて、撹拌起動時の布の偏りによるロック状態を解除しやすくする。再起動１回目より加速度を下げ（例えば、５０ｒｐｍ／ｓ→２５ｒｐｍ／ｓ）、急加速による脱調が発生しにくくするとともに、指令電流を増やして（例えば、Ｉδｓ＝２Ａ→３Ａ、Ｉγｓ＝０Ａ）、トルクを増やして、ロックを解除しやすくしている。

【0070】

上記の説明では、電流（Ｉδｓ、Ｉγｓ）によって、モータ印可電圧（Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓ）を演算しているが、電圧（Ｖδｓ、Ｖγｓ）を設定して、モータ印可電圧（Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓ）を演算することも可能である。

【0071】

図１２は、実施の形態１における洗濯機のモータのセンサレス位相推定制御処理のフローチャートである。

【0072】

ステップ３００よりセンサレス位相推定制御処理を開始し、ステップ３０１でロックしているかどうかを判定する。判定は設定速度ωｓに対して、位相推定により算出した速度ωや誘起電圧Ｖｅが極端に低い状態のときに検知する。ロック状態でなかったらステップ３０２に進み、ロック状態ならステップ３０５に進む。ステップ３０５でロック状態が所定時間Ｔ３（例えば、５ｓ）未満なら、ステップ３０２に進み、Ｔ３を超えたら、ステップ３０６に進む。

【0073】

ステップ３０２で、センサレスオープンループ加速制御の最後の速度ω、位相θを初期値として、速度制御を行い、ステップ３０３に進む。

【0074】

シーケンスにより決められた設定速度ωｓでモータが回転するように、速度ωに応じて、δ軸電流指令Ｉδｓを設定する。以降で記載する図１３で詳細説明する。ステップ３０３で、速度ωが位相推定不可能な速度を元に設定したω２（例えば、１００ｒｐｍ）未満になったら、ステップ３０８に進み、ω２より大きければ、ステップ３０１のロック状態確認に戻る。

【0075】

ステップ３０６ではロック回数を確認し、所定回数ｎ１（例えば、１６回）未満なら、ステップ３０８に進み、センサレスオープンループ加速制御で再起動させ、所定回数ｎ１以上なら、ステップ３０７でモータロック状態が解消されないとして、異常報知する。

【0076】

ステップ３０８で位相推定フラグをＣＬＲして、ステップ３０９でセンサレス位相推定制御処理を終了する。

【0077】

図１３は、実施の形態１における洗濯機のモータの速度制御処理のフローチャートである。

【0078】

ステップ４００より速度制御処理を開始し、ステップ４０１で洗濯機のシーケンス部から送られる加速または減速に応じた指令速度ωｓを演算する。ステップ４０２で速度位相推定手段２１から速度ωを演算し、ステップ４０３で速度ωが指令速度ωｓより大きいかを確認し、速度ωが指令速度ωｓより大きい（ＹＥＳ）なら、ステップ４０４で指令Ｉδｓを減らし、加速トルクを減らす。速度ωが指令速度ωｓより小さい(ＮＯ)なら、トルクが不足しているので、ステップ４０５で指令Ｉδｓを増やし、トルクを増やす。

【0079】

このステップ４０１～４０５の速度ループ部を一定周期毎（例えば、１ｍｓ毎）に繰返す。

【0080】

ステップ４０６で、電流検出手段１８により検知した相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）と速度位相推定手段２１で演算された推定位相θから、３相２相変換して、δ軸電流Ｉδを演算する。ステップ４０７でＩδが指令Ｉδｓより大きいかを確認し、Ｉδが指令Ｉδｓより大きい(ＹＥＳ)なら、ステップ４０８で指令Ｖδｓを減らし、Ｉδが指令Ｉδｓより小さい(ＮＯ)なら、ステップ４０９で指令Ｖδｓを増やす。

【0081】

ステップ４１０でＩγもＩδ同様に、電流検出手段１８により検知した相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）と速度位相推定手段２１で演算された推定位相θから、３相２相変換して、γ軸電流Ｉγを演算する。ステップ４１１でＩγが指令Ｉγｓより大きいかを確認し、Ｉγが指令Ｉγｓより大きい(ＹＥＳ)なら、ステップ４１２で指令Ｖγｓを減らし、Ｉγが指令Ｉγｓより小さい(ＮＯ)なら、ステップ４１３で指令Ｖγｓを増やす。

【0082】

続いて、ステップ４１４でこの指令Ｖδｓと指令Ｖγｓと、速度位相推定手段２１で演算された推定位相θから、２相３相変換し、印加電圧Ｖｕｓ、Ｖｖｓ、Ｖｗｓを演算し、ステップ４１５でモータに電圧印加する。

【0083】

このステップ４０６～４１５の電流マイナーループ部を、速度ループ部より速い一定周期毎（例えば、０．１ｍｓ毎）に繰返す。

【0084】

最後に、ステップ４１６で速度制御処理を終了する。

【0085】

ステップ４０１～４０５の速度ループ部でωを指令ωｓと比較して、指令Ｉδｓを出力するが、変動要素が大きく制御が安定しないため、平均化などの積分要素を加えたＰＩ制御を行う。

【0086】

同様に、ステップ４０６～４１５の電流マイナーループ内で、Ｉδ、Ｉγをそれぞれ指令Ｉδｓ、指令Ｉγｓと比較して、それぞれ指令Ｖδｓ、指令Ｖγｓを出力するが、変動要素が大きく制御が安定しないため、平均化などの積分要素を加えたＰＩ制御を行う。

【0087】

（作用等）
以上のように、本実施の形態における洗濯機は、洗濯物と接触する衣類攪拌用のパルセータ１と、永久磁石４ｄと巻線４ａ、４ｂ、４ｃを有するモータ４と、モータ４に電流を供給するインバータ回路１７と、モータ４のトルクをパルセータ１に伝えるモータプーリ３１、ベルト５、インペラプーリ３２および減速機構兼クラッチ６と、洗濯運転を実行する制御装置１３とを備え、制御装置１３は、巻線４ａ、４ｂ、４ｃに対する永久磁石４ｄの位置に関係しない通電を行うセンサレスオープンループ加速制御処理と、巻線４ａ、４ｂ、４ｃに対する永久磁石４ｄの位置に応じた通電を行うセンサレス位相推定制御処理と、センサレスオープンループ加速制御処理からセンサレス位相推定制御処理への移行後に永久磁石４ｄが所定の回転数で回転していないとロックしていると検知するセンサレス位
相推定制御処理と、を実行可能とし、制御装置１３は、センサレス位相推定制御処理において、モータ４がロックしたと検知したときに、センサレスオープンループ加速制御処理による駆動開始時に複数回、異なる位相での位相固定制御を行うものである。

【0088】

これにより、ロータ位置を任意の位相に収束しやすくし、初期駆動時のトルクをモータに伝わりやすくして、容易にロック状態を解消できる。

【0089】

本実施の形態のように、制御装置１３は、センサレス位相推定制御処理において、モータ４がロックしたと検知したときに、センサレスオープンループ加速制御処理による位相固定制御の位相を変更させるようにしてもよい。

【0090】

これにより、どのロータ位置でロックされても、初期駆動時のトルクをモータに伝わりやすくして、容易にロック状態を解消できる。

【0091】

本実施の形態のように、洗濯物と接触する衣類攪拌用のパルセータ１と、永久磁石４ｄと巻線４ａ、４ｂ、４ｃを有するモータ４と、モータ４に電流を供給するインバータ回路１７と、モータ４のトルクをパルセータ１に伝えるモータプーリ３１、ベルト５、インペラプーリ３２および減速機構兼クラッチ６と、洗濯運転を実行する制御装置１３とを備え、制御装置１３は、巻線４ａ、４ｂ、４ｃに対する永久磁石４ｄの位置に関係しない通電を行うセンサレスオープンループ加速制御処理と、巻線４ａ、４ｂ、４ｃに対する永久磁石４ｄの位置に応じた通電を行うセンサレス位相推定制御処理と、センサレスオープンループ加速制御処理からセンサレス位相推定制御処理への移行後に永久磁石４ｄが所定の回転数で回転していないとロックしていることを検知するセンサレス位相推定制御処理と、を実行可能とし、制御装置１３は、センサレス位相推定制御処理において、モータ４がロックしたことを検知したときに、センサレスオープンループ加速制御処理による駆動回転数加速度を低くするようにしてもよい。

【0092】

これにより、ロック時の加速による脱調を抑制し、トルクをモータに伝えて、容易にロック状態を解消できる。

【0093】

本実施の形態のように、制御装置１３は、センサレス位相推定制御処理において、モータ４がロックしたことを検知したときに、センサレスオープンループ加速制御処理により制御される電流または、電圧を大きくするようにしてもよい。

【0094】

これにより、強いトルクをモータに伝えることで、容易にロック状態を解消できる。

【0095】

本実施の形態のように、前記制御部は、撹拌またはすすぎシーケンスでセンサレス位相推定制御処理において、モータ４がロックしたことを検知したときに、センサレスオープンループ加速制御処理による駆動回転方向を逆転させるようにしてもよい。

【0096】

これにより、パルセータ回転の左右のどちらか一方向で布が固まり、起動できなかった場合であっても、一度ロック回転方向とは逆に起動させることで、布の固まりをほぐし、元のロック回転方向のロック状態を解消できる。

【0097】

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されない。

【0098】

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

【0099】

実施の形態１は、ベルト５により、モータプーリ３１とインペラプーリ３２を接続し、減速機構兼クラッチ６によりパルセータ１または、洗濯兼脱水槽２に結合するパルセータ式の縦型洗濯機を例に説明しているが、洗濯兼脱水槽とモータが同軸となるダイレクトドライブ方式の洗濯機においても、起動に失敗してロック状態になった場合に、容易にロック状態を解消することができる。

【0100】

また、実施の形態１はパルセータ式の縦型洗濯機を例にとって説明しているが、ドラム式洗濯機においても、起動に失敗してロック状態になった場合に、容易にロック状態を解消することができる。

【産業上の利用可能性】

【0101】

本開示は、起動に失敗して、ロック状態になった場合に、起動方法を変えることで、容易にロック状態を解消することができる。具体的には、パルセータ式縦型洗濯機、ドラム式洗濯機に、本開示は適用可能である。

【符号の説明】

【0102】

１ パルセータ（回転物体）
２ 洗濯兼脱水槽
３ 水受け槽
４ モータ（電動機）
４ａ 巻線
４ｂ 巻線
４ｃ 巻線
４ｄ 永久磁石（ロータ）
５ ベルト（伝達機構）
６ 減速機構兼クラッチ（伝達機構）
７ ギヤードモータ
８ ブレーキベルト
９ 洗濯機外枠
１０ パネル部
１１ 蓋
１２ 表示手段
１３ 制御装置（制御部）
１４ 給水弁
１５ 排水弁
１６ 整流回路
１７ インバータ回路（電源回路）
１８ 電流検出手段
１９ ＰＷＭ制御手段
２０ 制御手段
２１ 速度位相推定手段
２２ ３相２相変換器
２３ Ｉδ誤差増幅器
２４ Ｉγ誤差増幅器
２５ ２相３相変換器
２６ 速度誤差増幅器
２７ 弱め界磁設定手段
２８ γ軸誘起電圧計算器
２９ γ軸誘起電圧誤差増幅器
３０ 位相演算手段
３１ モータプーリ（伝達機構）
３２ インペラプーリ（伝達機構）

【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】