JP2001259281A - 電気洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石を有する電動機を備えた電気洗濯機
において、前記永久磁石の固定子に対する相対的な位置
を検知するためにホールＩＣなどで構成される位置検知
手段を電動機に配設しているため、電動機の高さが多く
なったり、位置検知手段と制御手段を接続する配線が必
要になり高コストになっていた。 【解決手段】 本発明は、スイッチング手段３ａ〜３ｆ
で構成されるインバータ回路３とインバータ回路３に接
続した電動機４と電動機４の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗの電圧
を検知する電圧検知手段５と電圧検知手段５の出力信号
によりスイッチング手段３ａ〜３ｆのオンオフを設定す
る制御手段６と制御手段６のオンオフ信号によりスイッ
チング手段３ａ〜３ｆを駆動する駆動回路７を備えるこ
とにより、電動機４を構成する電機子巻線４ａ〜４ｃの
逆起電力を検知して電動機４を回転駆動する電気洗濯機
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータの出力
に接続した電動機により駆動される電気洗濯機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気洗濯機が備えるインバータ装
置の構成を図１３に示す。交流電源１は整流回路２に接
続し、整流回路２はインバータ回路３に直流電源を供給
し、インバータ回路３の出力端子は電動機４に接続して
いる。

【０００３】整流回路２はダイオードブリッジ２ａと平
滑用の二つのコンデンサ２ｂ、２ｃの直列回路により倍
電圧整流回路の構成となっている。

【０００４】インバータ回路３は高電位側のスイッチン
グ手段３ａ、３ｂ、３ｃと低電位側のスイッチング手段
３ｄ，３ｅ，３ｆにより三相六石の構成としている。ス
イッチング手段３ａから３ｆは高周波スイッチングと大
電流容量に対応可能なＩＧＢＴと逆接続ダイオードの並
列回路で構成されている。

【０００５】電動機４は永久磁石を有する回転子４ｄと
電機子巻線４ａ、４ｂ、４ｃを有する固定子により構成
されている。電機子巻線４ａから４ｃは三相のスター結
線の構成になっている。なお、固定子については特に図
示していない。

【０００６】位置検知手段６１は回転子４ａを構成する
永久磁石と、固定子４ｂの相対的な位置を検出するもの
であって、三つのホールＩＣ６１ａ、６１ｂ、６１ｃで
構成されている。ホールＩＣ６１ａから６１ｃは永久磁
石の界磁方向を検知して制御手段６２にハイまたはロー
を出力する。

【０００７】制御手段６２はマイクロコンピュータや論
理回路で構成されており、位置検知手段６１の出力信号
の論理の組み合わせおよび回転方向に応じて、所定のス
イッチング手段をオンオフし、三相電力を電動機４に供
給するように駆動回路７にオンオフ信号を出力し、駆動
回路７がＩＧＢＴをオンオフするものである。

【０００８】駆動回路７は例えばＮＰＮトランジスタと
ＰＮＰトランジスタによりプッシュプル回路の構成にな
っており、オンの場合はＩＧＢＴのゲート端子に１５Ｖ
の電源を供給し、オフの場合は前記ゲート端子の電圧を
０Ｖにするものである。

【０００９】図１３に示したインバータ装置を備えた電
気洗濯機を図１４に示す。水受け槽１１は、内底部に撹
拌翼１２を回転自在に設けた洗濯兼脱水槽１３を回転自
在に設け、サスペンション１４により洗濯機本体１５に
吊り下げている。減速機構１６は、水受け槽１１の底部
に設け、撹拌翼１２および洗濯兼脱水槽１３に動力を伝
達するもので、この減速機構１６の下部に電動機４を設
けている。電動機４には三つのホールＩＣ６１ａから６
１ｃで構成された位置検知手段６１がその上部に配設さ
れている。給水弁１７は洗濯兼脱水槽１３内に給水する
ものであり、排水弁１８は洗濯兼脱水槽１３内の洗濯水
などを排水するものである。

【００１０】制御装置７１は、図１３に示したインバー
タ装置を備えており、その出力には電動機４を接続して
おり、位置検知手段６１の出力論理に応じて所定のスイ
ッチング手段３ａから３ｆをオンオフ制御し、電動機４
を回転駆動する。なお、制御装置７１は給水弁１７、排
水弁１８も制御している。

【００１１】ここで、減速機構１６は、遊星ギアを有
し、撹拌翼１２を回転駆動する際には、太陽歯車を電動
機４の軸によって駆動し、遊星ギアの回転を撹拌翼１２
に伝達する構成により、１／６に減速するとともに電動
機４の出力トルクを６倍に変換する。脱水などの洗濯兼
脱水槽１３を回転駆動する行程においては、特に図示し
てないが、クラッチ機構により減速機構１６を電動機４
の出力軸より切り離し、洗濯兼脱水槽１３を減速なしで
電動機７で直接駆動する。

【００１２】以上のように、回転子に永久磁石を有する
電動機をインバータ回路で駆動する電気洗濯機では、前
記回転子に設けた永久磁石の磁極を検知するホール素子
またはホールＩＣで構成された位置検知手段を設け、前
記位置検知手段の出力信号により回転子と固定子の相対
的な位置を検知し、前記インバータ回路を構成するスイ
ッチング手段をオンオフ制御し、前記電動機を回転駆動
し、洗濯脱水を行うものであった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
気洗濯機においては、電動機に複数のホールＩＣまたは
ホール素子で構成された位置検知手段を配設するので、
前記位置検知手段を駆動するための電源供給や前記位置
検知手段の出力信号を通信するために前記制御手段と前
記位置検知手段間を配線する必要があり、前記電気洗濯
機では電動機が下部に設けられているので、配線が長く
なるという課題を有するものであった。

【００１４】また、前記位置検知手段を配置ためにある
程度の空間を必要とするので、その分、前記電動機の高
さが高くなり、特に前記電動機を薄型にしたときの影響
が大であるという課題を有するものであった。

【００１５】また、前記位置検知手段が前記制御手段に
出力信号を送信する信号線に前記電動機からの電磁ノイ
ズがのり、インバータ装置の誤動作などが発生するのを
防止するため、ノイズ対策をする必要があるという課題
を有するものであった。

【００１６】また、水はねなどにより、前記位置検知手
段と配線を接続するコネクタに水が入らないように防水
処理をすることによりコストが大になるという課題を有
するものであった。

【００１７】本発明は上記従来の電気洗濯機の課題を解
決するものであり、前記電動機を構成する電機子巻線に
発生する逆起電力を用いて回転子と固定子の相対的な位
置を検知することにより、ホールＩＣまたはホール素子
で構成される位置検知手段をなくすことを目的としてい
る。

【００１８】

【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、回転子に永久磁石を有し、固定子に電機子
巻線を有する電動機と、前記電動機に接続したインバー
タ回路と前記インバータ回路を構成するスイッチング手
段のオンオフを制御する制御手段と、前記回転子の回転
駆動中に電動機の電機子巻線に発生する逆起電力を検知
する電圧検知手段を有し、前記制御手段は前記電動機の
回転方向に応じて前記電圧検知手段の出力により前記ス
イッチング手段をオンオフ制御するインバータ装置を備
えたものであり、前記電機子巻線に生じる逆起電力の一
部は前記電動機の端子電圧により検知することができる
ので、前記電動機にホールＩＣにより構成された位置検
知手段を備えることなく前記電動機の回転子と固定子の
相対的な位置を検知することができる。

【００１９】さらに、前記位置検知手段と前記制御手段
間の配線をなくしたり、前記電動機の高さを低くするこ
とができるので、電気洗濯機を低コストでコンパクトに
することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、回転子に永久磁石を有し、固定子に電機子巻線を有
する電動機と、前記電動機に接続したインバータ回路と
前記インバータ回路を構成するスイッチング手段のオン
オフを制御する制御手段と、前記回転子の回転駆動中に
電動機の電機子巻線に発生する逆起電力を検知する電圧
検知手段を有し、前記制御手段は前記電動機の回転方向
に応じて前記電圧検知手段の出力により前記スイッチン
グ手段をオンオフ制御するインバータ装置を備えたもの
であり、前記電機子巻線に生じる逆起電力の一部は前記
電動機の端子電圧により検知することができるので、前
記電動機にホールＩＣにより構成された位置検知手段を
備えることなく前記電動機の回転子と固定子の相対的な
位置を検知することができ、前記位置検知手段と前記制
御手段間の配線をなくしたり、前記電動機の高さを低く
することができるので、電気洗濯機を低コストでコンパ
クトにすることができる。

【００２１】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、電動機の電機子巻線に流れる電流
に相当する電流を検知する電流検知手段を有し、記制御
手段は、電流検知手段と電圧検知手段の出力に応じて、
スイッチング手段のオンオフタイミングを所定位相遅ら
せるようにしたものであり、これにより、電機子巻線に
電流が流れることにより前記電機子巻線に生じる逆起電
力波形の位相が回転子が有する永久磁石の位置よりも進
み位相になっても、前記回転子の有する永久磁石の現在
位置を推定し前記回転子の永久磁石の位置とほぼ同期し
て前記スイッチング手段をオンオフすることができる。

【００２２】これにより、前記電動機の電流あたりの出
力トルクの割合が最大になるようにスイッチングタイミ
ングを調整できるので、前記電動機の動作可能領域を広
げることができ、電気洗濯機で様々な洗濯方法を実現す
ることができる。また、電気洗濯機を高効率にすること
ができる。

【００２３】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、電圧検知手段の出力により電動機
の速度を検知する速度検知手段を有し、制御手段は、前
記速度検知手段と前記電圧検知手段の出力に応じて、ス
イッチング手段のオンオフタイミングを所定位相変化さ
せるようにしたものである。回転子に永久磁石を備える
電動機においては電機子巻線に流れる電流が一定である
ならば、前記電動機の回転速度により前記電機子巻線に
発生する逆起電力の位相と前記回転子の永久磁石の位相
が変動する特性を有している。基本的には前記永久磁石
の位相と比べた場合、前記電動機の回転速度が低速であ
るほど進み位相になる。

【００２４】また一般に電機子巻線に発生する逆起電力
の大きさおよび周波数は電動機の回転速度に比例してお
り、低速になるほど逆起電力は小さくなり周波数も低く
なる。従って前記電圧検知手段がローパスフィルタやハ
イパスフィルタを有する構成になっていると、その周波
数特性により前記電動機の回転速度により前記電圧検知
手段の出力信号の位相が前記回転子の永久磁石の位置と
同期しなくなる。

【００２５】また、前記電圧検知手段が前記電機子巻線
に発生する逆起電力と所定の基準電圧を比較するもので
ある場合だと、前記電機子巻線に生じる逆起電力の大き
さにより検知する位相が変動する。

【００２６】従って前記速度検知手段により前記電動機
の回転速度を検知し、前記制御手段が前記速度検知手段
の検知速度に応じて前記スイッチング手段のオンオフタ
イミングを所定位相変化させることで、広範囲の速度領
域で前記電動機を回転駆動することが可能になる。これ
により、複数の回転数条件を有する電気洗濯機において
も確実に電動機を回転駆動でき、洗濯脱水性能を満足す
ることができる。

【００２７】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、電圧検知手段の出力により電動機
の速度を検知する速度検知手段と、前記電動機の電機子
巻線に流れる電流に相当する電流を検知する電流検知手
段を有し、制御手段は、前記速度検知手段と前記電流検
知手段と前記電圧検知手段の出力に応じて、スイッチン
グ手段のオンオフタイミングを所定位相変化させるよう
にしたものである。

【００２８】そのため、前記電動機の回転速度や前記電
機子巻線に流れる電流が変化することにより前記電機子
巻線に生じる逆起電力の位相が変化しても、前記回転子
の永久磁石の位相にほぼ同期して前記スイッチング手段
をオンオフすることができるので、前記電動機の動作可
能領域を広げることができる。

【００２９】これにより、複数の洗濯条件を有する電気
洗濯機においても確実に電動機を回転駆動でき、洗濯脱
水性能を満足することができる。また、洗濯物の量が増
加しても前記電動機の動作可能領域を広げることができ
るので、十分に対応できる電気洗濯機を実現できる。

【００３０】請求項５に記載の発明は、上記請求項１か
ら４いずれか１項に記載の発明において、前記制御手段
は前記スイッチング手段のスイッチング期間の前半１／
２において導通比を制御するようにしたものであり、前
記スイッチング手段をオフしたときに生じる回生電流期
間を前記スイッチング手段が高電位側にあっても低電位
側にあっても一定することができ、前記電圧検知手段は
前記スイッチング手段の影響を受けずに前記電機子巻線
に生じる逆起電力を検知することが可能になり、前記制
御手段が前記スイッチング手段のオンオフタイミングを
制御するのを容易にすることができ、低コストのインバ
ータ装置を実現できる。

【００３１】また、前記回生電流の期間を長くすること
になるので前記電機子巻線に流れる電流の変化を小さく
することができ、前記電動機を低騒音で回転駆動するこ
とができる。従って、低騒音または低コストまたはコン
パクトな電気洗濯機を実現できる。

【００３２】請求項６に記載の発明は、上記請求項１か
ら４いずれか１項に記載の発明において、前記制御手段
は前記スイッチング手段のスイッチング期間の後半１／
２において導通比を制御するようにしたものであり、上
記請求項５と同様に前記スイッチング手段のオフ時に生
じる回生電流期間を前記スイッチング手段が高電位側で
も低電位側でも一定にすることができる。また、前記回
生電流期間を短くすることになるので前記電機子巻線に
発生する逆起電力を検知する期間を長くすることがで
き、前記電圧検知手段が確実に逆起電力を検知すること
ができる。

【００３３】従って、前記制御手段が前記スイッチング
手段のオンオフタイミングを制御することを容易にする
ことができ、低コストで信頼性の高い電気洗濯機を実現
できる。

【００３４】請求項７に記載の発明は、上記請求項１か
ら６いずれか１項に記載の発明において、前記電圧検知
手段は前記電動機を構成する電機子巻線の端子電圧を分
圧する分圧回路を有し、前記分圧回路は前記速度検知手
段の出力に応じて分圧比を切り替える構成にしたもので
あり、前記電動機の回転速度に応じて分圧比を調整でき
るので前記電動機の回転数が低く前記電機子巻線に生じ
る逆起電力が小さくてもダイナミックレンジを大きくと
ることができるので、前記電圧検知手段の検知精度をよ
くすることができ、信頼性の高い電気洗濯機を実現でき
る。

【００３５】

【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。

【００３６】（実施例１）図１は本実施例における電気
洗濯機に備えられたインバータ装置の回路図を示してい
る。１は交流電源で、整流回路２が接続している。整流
回路２はダイオードブリッジ２ａ、二つの平滑用の電解
コンデンサ２ｂ、２ｃによる直列回路により構成されて
おり、交流電源１の倍の電圧の直流電源をインバータ回
路３に供給する。従って、交流電源１の実効電圧が１０
０Ｖの時は、約２８０Ｖの直流電源を出力するものにな
る。

【００３７】インバータ回路３は三つの高電位側のスイ
ッチング手段３ａ、３ｂ、３ｃと三つの低電位側のスイ
ッチング手段３ｄ、３ｅ、３ｆにより三相六石の構成と
しており、電動機４に三相全波の交流電源を供給する。
スイッチング手段３ａから３ｆは高周波スイッチングと
大電流容量に対応可能なＩＧＢＴと逆接続ダイオードの
並列回路で構成されている。なお、スイッチング手段３
ａから３ｆはこれに限定するものではなく、例えばトラ
イアックと逆接続ダイオードの並列回路などでもよいも
のである。

【００３８】電動機４は特に図示していないが回転子と
固定子で構成されている。前記固定子は電機子巻線４
ａ、４ｂ、４ｃを有しており、電機子巻線４ａから４ｃ
は三相のスター結線の構成になっている。前記回転子は
永久磁石４ｄを有した構成になっている。なお具体的な
構成については図３、４で示す。

【００３９】電圧検知手段５は前記電動機の各端子の電
圧を検知するものである。本実施例では各端子毎に設け
られた積分回路５ａ、５ｂ、５ｃとコンパレータ５ｄ、
５ｅ、５ｃで構成されている。積分回路５ａ、５ｂ、５
ｃは少なくとも二つの抵抗とコンデンサで構成され、コ
ンパレータ５ｄ、５ｅ、５ｆは積分回路５ａ、５ｂ、５
ｃの内の二つの出力電圧の合成電圧と残りの一つの積分
回路の出力電圧を比較し、その結果に応じてハイまたは
ローを出力する。

【００４０】ただし、この電圧検知手段５の回路構成は
特にこれに限定するものではない。例えば、積分回路５
ａから５ｃの出力にＤＣカット用のコンデンサを接続し
てもよい。また、電機子巻線４ａから４ｃで構成された
三相巻線の中性点の電圧を検知し、この中性点の電圧と
電動機４の端子電圧を比較する方法などを用いても良
い。ようするに前記回転子が回転することにより電機子
巻線４ａから４ｃに鎖交する磁束が変化し、これにより
電機子巻線４ａに逆起電力が発生するのだが、電圧検知
手段５の構成はこの逆起電力を検知して、前記固定子に
対する前記回転子が有する永久磁石４ｂの相対的な位置
を示す信号を出力すればよいものである。

【００４１】制御手段６はマイクロコンピュータや複数
の論理回路で構成されており、電圧検知手段５が出力す
る三つの論理信号の組み合わせにおうじて、スイッチン
グ手段５ａから５ｆのオンオフ信号を駆動回路７に出力
する。本実施例では電圧検知手段５の出力信号の組み合
わせとスイッチング手段のオンオフ状態は予め前記マイ
クロコンピュータ内のメモリにテーブルとして記憶され
ており、電圧検知手段５の出力信号が切り替えられるご
とに、それに応じたスイッチング手段５ａから５ｆのオ
ンオフ信号を駆動回路７に出力する。

【００４２】本実施例の電気洗濯機においては電動機４
の回転方向に正逆があり本実施例の電圧検知手段５にお
いては回転方向ごとに出力される論理の順番が変化す
る。従って回転方向ごとに前記テーブルを設ける必要が
ある。ただし、このテーブルは一例であり、これに限定
するものではない。また、制御手段６はスイッチング手
段３ａから３ｆのオンオフ状態を設定するとともに、ス
イッチング手段３ａから３ｆの導通比を設定し、約１６
ｋＨｚでオンオフ信号を駆動回路７に出力する。なお本
実施例においては、前記マイクロコンピュータは、８ビ
ット並列処理ができるものを使用し、かつ内部のＲＯＭ
（リード・オンリー・メモリ）には、インバータ回路３
の制御の他にも、本実施例の電気洗濯機として動作する
のに必要な洗濯脱水のシーケンスが、プログラムされて
いる。

【００４３】駆動回路７は本実施例ではＮＰＮトランジ
スタとＰＮＰトランジスタによるプッシュプル回路で構
成されており、オンの場合はスイッチング手段３ａから
３ｆを構成するＩＧＢＴのゲート端子に１５Ｖの電源を
供給し、オフの場合は前記ゲート端子の電圧を０Ｖにす
るものである。なお、駆動回路７の構成はこれに限定す
るものではなく、専用のＩＣや電気的に絶縁されたＩＣ
などを用いても構わないものである。

【００４４】なお、本実施例においてはインバータ回路
３と駆動回路７を一つのモジュールにパッケージングし
たインテリジェントパワーモジュールを採用し実装面積
の小型化を実現しているが、特にインテリジェントパワ
ーモジュールに限定するものではなく、インバータ回路
３と駆動回路７を有するものであれば構わない。

【００４５】以上のように、電圧検知手段５を設けるこ
とで電動機４の回転子を構成する永久磁石４ｂと電動機
４の固定子の相対的な位置を検知することができ、電動
機４にホールＩＣまたはホール素子で構成される位置検
知手段を設ける必要がなくなるものである。

【００４６】図２は本実施例における電気洗濯機のブロ
ック図である。図２に示すように、水受け槽１１は、内
底部に撹拌翼１２を回転自在に設けた洗濯兼脱水槽１３
を回転自在に設け、サスペンション１４により洗濯機本
体１５に吊り下げている。減速機構１６は、水受け槽１
１の底部に設け、撹拌翼１２および洗濯兼脱水槽１３に
動力を伝達するもので、この減速機構１６の下部に電動
機４を設けている。給水弁１７は洗濯兼脱水槽１３内に
給水するものであり、排水弁１８は洗濯兼脱水槽１３内
の洗濯水などを排水するものである。電動機４の制御装
置１９は、図１に示したものと同様の構成のインバータ
装置を備えたものであり、前記インバータ装置の他に給
水弁１７，排水弁１８の駆動回路や使用者が操作したり
するための操作表示部などで構成されている。

【００４７】減速機構１６は、遊星ギアを有し、撹拌翼
１２を回転駆動する際には、太陽歯車を電動機４の出力
軸で駆動し、遊星ギアの回転を撹拌翼１２に伝達する構
成により、１／６に減速するとともに電動機４の出力ト
ルクを６倍に変換する。脱水など洗濯兼脱水槽１３を回
転駆動する場合においては、特に図示してないが、クラ
ッチ機構により減速機構１６を電動機４の出力軸より切
り離し、洗濯兼脱水槽１３を電動機４で直接駆動する。
しかしながら、特にこのような電動機の構成に限定する
ものではなく、例えばベルトにより電動機４の動力を減
速機構１６に伝える構成や、減速機構１６を設けずに電
動機４の動力を直接、撹拌翼１２に伝えるダイレクトド
ライブの構成でもよい。

【００４８】図３は電動機４の機構的な構成を示してい
る。図３に示すように、固定子２１と回転子２２で構成
されており、固定子２１は薄い珪素鋼板を積層して構成
した鉄心２１ａのティース（歯）部分に巻線２１ｂ、２
１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１
ｉ、２１ｊ、２１ｋ、２１ｌ、２１ｍを巻き付けること
で構成されている。

【００４９】回転子２２は、バックヨークとして動作す
るカップ状の鉄心２２ａと鉄心２２ａの表面に接着した
永久磁石２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２
２ｇ、２２ｈ、２２ｉおよび出力軸２２ｊを有してい
る。ここで永久磁石２２ｂから２２ｉはパラレル配向の
フェライト磁石を使用している。また、永久磁石２２
ｃ、２２ｅ、２２ｇ、２２ｊは、外側にＮ極がくるよう
に着磁がなされており、永久磁石２２ｂ、２２ｄ、２２
ｆ、２２ｈは、外側にＳ極がくるように着磁がなされて
いる。

【００５０】また、本実施例においては、固定子２１を
外側に配し、回転子２２を内側に配した構成にしている
が、特にこのような構成に限定するものではなく、反対
に回転子を固定子の外側に設けた構成にしてもよい。

【００５１】以上のように本実施例の電動機４には、ホ
ールＩＣまたはホール素子などで構成された位置検知手
段により永久磁石２２ｂから２２ｉの固定子２１に対す
る相対的な位置検出を行わなくて良いことになり、前記
位置検知手段と制御装置１９を配線で接続する必要がな
くなるので、配線コストなどがなくなり低コストにする
ことができる。また、配線に電動機４のノイズなどがの
らなくなるので、耐ノイズ性の高い、信頼性のある電気
洗濯機を実現できる。また前記位置検知手段のために設
置個所を設ける必要がなくなり、電動機４を薄型にする
ことができるので、電気洗濯機の高さを低くすることが
できる。なお本実施例においては電動機４を８極１２ス
ロットの構成にしているが、特にこの構成に限定するも
のではなく、他の極数、スロット数であってもよい。

【００５２】図４は、巻線２１ｂから２１ｍの結線を示
したものである。図４に示すように、４つずつの巻線を
直列に接続することにより、電機子巻線４ａ、４ｂ、４
ｃを構成している。各巻線の黒丸印は極性を示すもので
あり、各巻線の黒丸印がついている方から電流を流した
場合に、各ティースの内側（回転子側）の面にＮ極が発
生するように巻線は巻かれている。

【００５３】以上のように、電機子巻線に発生する逆起
電力を電圧検知手段５を用いて検知することにより、電
動機４にホールＩＣなどで構成される位置検知手段を設
ける必要がなくなるので、電気洗濯機の制御装置１９と
前記位置検知手段を接続する配線が不要になり、低コス
ト化、耐ノイズ性の向上を実現できる。また、前記位置
検知手段の高さ分、電動機４の高さを低くすることがで
き、電気洗濯機の小型化または大容量化を実現できる。

【００５４】（実施例２）図５は回転子に永久磁石を有
する電動機の特性をｄ−ｑ座標軸上で示したものであ
る。Ｅｏは電機子巻線に発生する逆起電力、Φａは前記
永久磁石の磁束、Ｉは電機子巻線に流れる電流、Ｌは永
久磁石と電機子巻線間の相互インダクタンス、ΦｏはΦ
ａとＬＩのベクトル和、Ｒは電機子巻線の抵抗である。
Ｖａは電機子巻線４ａから４ｃの端子間に印加される電
圧である。ＥｏおよびＥａは電気角速度ωを用いると次
の式で表すことができる。

【００５５】Ｅｏ＝ωΦｏ Ｅａ＝ωΦａ 図５により電機子巻線に発生する逆起電力Ｅｏの位相は
電機子巻線に流れる電流Ｉが大になるほど永久磁石の磁
束により発生する逆起電力Ｅａの位相に対し進み位相に
なることがわかる。つまり、逆起電力Ｅｏを検知してい
る電圧検知手段５の出力信号の位相が進み位相になり、
そのままのタイミングでスイッチング手段をオンオフ制
御すると電動機４のトルクが本来に比べ減少したり、電
機子巻線に流れる電流が過大になるなどの不安定動作に
なる。筆者らの実験ではこの進み位相が３０度を超える
と動作が特に不安定になり動作を停止することを確認し
ている。

【００５６】また、図５より逆起電力Ｅｏの位相はイン
ダクタンスＬが大になるほど永久磁石の磁束Φａより発
生する逆起電力Ｅａの位相より進み位相になることもわ
かる。

【００５７】図６に本発明の第二の実施例である電気洗
濯機が備えるインバータ装置の構成を示す。電流検知手
段３１は電流検知抵抗３１ａと第一のピークホールド回
路３１ｂと増幅回路３１ｃと第二のピークホールド回路
３１ｄで構成されている。電流検知抵抗３１ａはインバ
ータ回路３の入力電流のピーク値を検知する。

【００５８】本実施例において、インバータ回路３の入
力電流のピーク値を検知するということは、電機子巻線
４ａ、４ｂ、４ｃ全てに流れる電流のピーク値を検知す
ることである。従って、例えば三つのカレントトランス
を用いて電機子巻線４ａ、４ｂ、４ｃに流れる電流を検
知するよりも簡単な構成で確実に電機子巻線４ａ、４
ｂ、４ｃに流れる電流を検知できる。

【００５９】第一のピークホールド回路３１ｂは電流検
知抵抗３１ａが出力する１６ｋＨｚの電圧波形をピーク
ホールドし、増幅回路３１ｃに出力する。このときの電
圧波形は、電流検知抵抗３１ａの出力する電圧波形の包
絡線に近い波形となる。増幅回路３１ｃはオペアンプＯ
Ｐ１を用いることにより第一のピークホールド回路３１
ｂの出力を反転増幅し、第二のピークホールド回路３１
ｄに出力する。

【００６０】第二のピークホールド回路３１ｄは増幅回
路３１ｃのピーク値を保持し、直流電圧にして制御手段
３３に出力する。電流検知手段３１の出力電圧Ｖｉｎは
電流検知抵抗３１ａに流れる電流の大きさにほぼ比例す
る。つまり、電流が増えるほど出力電圧Ｖｉｎは大にな
る。

【００６１】なお、電流検知手段３１の構成はこれに限
定するものではなく、高速のオペアンプを用いて、第一
のピークホールド回路３１ｂを用いない構成にしても構
わないし、直接、電流検知抵抗３１ａの出力を検知して
も構わない。

【００６２】速度検知手段３２は電圧検知手段５を構成
するコンパレータ５ａの出力信号の周期Ｔｉｎをマイク
ロコンピュータ内のカウンタにより測定することで検知
している。コンパレータ５ａの出力信号の周波数は電機
子巻線４ａから４ｃに発生する逆起電力の周波数と同じ
である。つまり、電動機４の回転速度に比例した周波数
となる。

【００６３】制御手段３３はマイクロコンピュータや複
数の論理回路などにより構成されている。前記マイクロ
コンピュータは前述したように電動機４の速度検知も行
っている。また、電流検知手段３１の出力電圧を前記マ
イクロコンピュータのＡＤ入力端子で検知するものであ
る。前記マイクロコンピュータには予め電流検知手段３
１の出力電圧Ｖｉｎに応じた遅れ位相θｄがデータテー
ブルとしてメモリ上に設定されている。（このデータテ
ーブルをＶｉｎ−θｄテーブルということにする。） 制御手段３３が電流検知手段３１の出力電圧Ｖｉｎを検
知し遅れ位相θｄを設定すると、制御手段３３は速度検
知手段３２の検知した電圧検知手段５の出力信号の周期
Ｔｉｎを用いて、遅れ時間Ｔｄを設定する。Ｔｄ、Ｔｉ
ｎ、θｄの関係式は次のようになる。

【００６４】Ｔｄ＝Ｔｉｎ＊θｄ／３６０ 制御手段３３の有するマイクロコンピュータ内のタイマ
を用いて電圧検知手段５の出力信号の論理が切り替わっ
てから遅れ時間Ｔｄでスイッチング手段３ａから３ｆの
オンオフ信号を駆動回路７に出力する。

【００６５】図７は前記マイクロコンピュータ内に設定
されたＶｉｎ−θｄテーブルを示している。図７に示し
ているようにθｄは５つのレベルに分けられている。こ
れにより、前記マイクロコンピュータは電流検知手段３
１の出力電圧Ｖｉｎが図７に示したＶｉｎ−θｄテーブ
ルのどのランクにあるかを判定するだけで簡単に遅れ位
相θｄを決定できるので、制御時間を短縮することがで
きる。また、制御手段３３はθｄのレベルが最高レベル
を超えるようなＶｉｎが入力された場合は、スイッチン
グ手段３ａから３ｆを全てオフにするようにしている。

【００６６】なお、本実施例においては図７に示したデ
ータテーブルを設けているが、本発明はこれに限定する
ものではなく、例えば出力電圧Ｖｉｎと遅れ位相θｄの
関係式をマイクロコンピュータ内に設けておき、電圧検
知手段５の出力信号の論理が切り替わるごとに、この式
もとづいてθｄを設定してもよい。

【００６７】以上のように、電流検知手段３１により電
機子巻線に流れる電流を検知し、検知電流値に応じてス
イッチング手段３ａから３ｆのオンオフタイミングを遅
らせることで、電機子巻線４ａから４ｃに流れる電流に
よる磁束を永久磁石４ｄの磁束に対し殆ど９０度にする
ことができるので、電動機４の出力トルクを十分なもの
にすることができる。

【００６８】次に、本実施例における図２に示した電気
洗濯機の動作について説明する。洗濯兼脱水槽１３内に
洗濯物と洗剤を使用者が投入した状態で、運転を開始す
ると、給水弁１７を開き、水道水を水受け槽１１内に入
れ、水受け槽１１内の水を所定水位まで上昇させる。

【００６９】本実施例においては、クラッチ機構により
洗濯兼脱水槽１３と電動機４の出力軸を直結させ、洗濯
兼脱水槽１３の回転駆動を１５０ｒｐｍ程度で行う。洗
濯兼脱水槽１３を１５０ｒｐｍで回転駆動することによ
り、洗濯物は洗濯兼脱水槽１３の内側に遠心力によって
張り付いた状態となり、水受け槽１１内の水は、中心部
の水位が低下すると同時に洗濯兼脱水槽１３の外側の水
位が上昇し、水受け槽１１の上部から再び洗濯兼脱水槽
１３内に落ちるという循環経路で水流を発生させる。

【００７０】この水流により、洗濯物に洗浄液を通過さ
せ、洗濯物を洗浄する。この洗浄方式を本発明では通過
洗浄と呼ぶものとする。ここで、洗濯物を通過する洗浄
液は、特に遠心力により洗濯兼脱水槽１３の外側に向い
た力が強力に作用することから、通過洗浄の効果が非常
に大きく、その効果は洗濯兼脱水槽１３の回転速度が大
きいほど大となり、洗濯兼脱水槽１３の周囲の穴の数が
多いほど大となる。

【００７１】なお、通過洗浄を行う場合は、洗浄液とこ
の洗浄液を含んだ洗濯物を洗濯兼脱水槽１３に入れた状
態で、洗濯兼脱水槽１３を回転駆動することから、６Ｎ
ｍ程度の高トルクが必要となるが、電動機４に回転子に
永久磁石を有するブラシレスＤＣモータを採用し、低速
時の高トルク出力を確保しているので通過洗浄を実現可
能なものにしている。

【００７２】本実施例においては、通過洗浄を行った
後、撹拌翼１２による洗浄を行う。この洗浄において
は、クラッチ機構により洗濯兼脱水槽１３と電動機４の
出力軸を切り離すとともに、減速機構１６と電動機４の
出力軸を接続し、電動機４の回転数を１／６に減速して
撹拌翼１２を回転駆動する。このとき、制御装置１９は
電動機４が正転、反転を繰り返すように制御する。この
撹拌翼１２による洗浄は洗濯物がからまることが多く電
動機４にかかるトルクは１から５Ｎｍと変動しやすい。

【００７３】撹拌翼１２による洗浄が終了すると、排水
弁１８を開き、水受け槽１１内の洗浄液を排水する。そ
の後、通過洗浄時と同様にクラッチ機構により、電動機
４の出力軸と洗濯兼脱水槽１３を直結させ、洗濯兼脱水
槽１３を電動機４により通過洗浄時よりも高い回転数で
回転駆動することにより、洗濯物に含まれた洗浄液を遠
心力脱水する。

【００７４】つぎに、すすぎが行われるが、ここでは撹
拌翼１２による洗浄と同様の動作により、撹拌翼１２を
減速機構１６を介して電動機４により回転駆動する。

【００７５】最後の脱水行程では、排水弁１８を開い
て、水受け槽１１内の洗浄液を排水し、通過洗浄と同様
に、クラッチ機構により洗濯兼脱水槽１３と電動機４を
直結させ、洗濯兼脱水槽１３を電動機４により９００ｒ
ｐｍで回転駆動し、この洗濯兼脱水槽１３の回転数によ
る遠心力で洗濯物の脱水を行う。このとき、トルクは約
１Ｎｍ必要である。

【００７６】以上のように、電気洗濯機においては洗濯
脱水の行程により電動機４に必要とされるトルクが異な
る。また、洗濯物の量によってもこのトルクは変動す
る。従って、図６に示したインバータ装置を備えること
により、トルクが変動し、電機子巻線に流れる電流が変
化しても図５に示したｄ−ｑ座標において永久磁石４ｄ
の磁束とほぼ直交するように電機子巻線に電流が流れる
ようにスイッチング手段３ａから３ｆを制御すること
で、電動機４を確実に駆動し、洗濯脱水を行うことがで
きる信頼性の高い電気洗濯機を実現できる。

【００７７】（実施例３）図６に示す制御手段３３が有
するマイクロコンピュータ内のメモリには、予め速度検
知手段３２が検知した電圧検知手段５の出力信号の周期
Ｔｉｎに応じた遅れ位相θｄのデータテーブルが設定さ
れている。（このテーブルをＴｉｎ−θｄテーブルとい
うことにする。）制御手段３３はこれにより、速度検知
手段３２の出力に応じてスイッチング手段３ａから３ｆ
のオンオフタイミングを電圧検知手段５の出力信号が切
り替わった時点から所定位相θｄ遅らせるようにしてい
る。その他については実施例２と同様である。

【００７８】なお、本実施例においてはテーブルを設け
ているが、これに限定するものではなく、例えば速度検
知手段の出力Ｔｉｎと遅れ位相θｄの関係式をマイクロ
コンピュータ内に設けておき、電圧検知手段５の出力信
号の論理が切り替わるごとに、この式もとづいてθｄを
設定してもよい。制御手段３３は実施例２と同様に遅れ
位相θｄが決定するとスイッチング手段３ａから３ｆの
オンオフタイミングの遅れ時間Ｔｄを計算し、これに基
づいてスイッチング手段３ａから３ｆのオンオフ信号を
駆動回路７に出力する。

【００７９】図８はＴｉｎと電圧検知手段３１の出力信
号の永久磁石４ｄの磁束の位相に対する進み位相θの関
係の一例を示すグラフである。図６に示す電圧検知手段
５は電動機４の端子にローパスフィルタ５ａから５ｃを
接続している。ローパスフィルタ５ａから５ｃは電動機
４の回転数９００ｒｐｍにおいて端子電圧波形に対し９
０度遅れ位相になるように設定しているが、電動機４の
回転数が変化するとローパスフィルタ５ａから５ｃの周
波数特性によりこの遅れ位相が小さくなっていく。

【００８０】すなわち、電圧検知手段５の出力信号の切
り替わりタイミングが電動機４の回転速度が低くなるほ
ど進み位相になる。しかしながら、制御手段３３の有す
るマイクロコンピュータ内に設けたＴｉｎ−θｄテーブ
ルでこの進み位相を補償することにより電動機４の速度
に応じてスイッチング手段３ａから３ｆのオンオフタイ
ミングを電圧検知手段５の出力信号が切り替わった時点
から所定位相θｄ遅らせることになる。従って、図５に
示したｄ−ｑ座標において永久磁石４ｄの磁束とほぼ直
交するように電機子巻線に電流が流れるようにスイッチ
ング手段３ａから３ｆを制御することになるので、電動
機４を確実に駆動でき、実施例２で述べた電気洗濯機に
必要とされる洗濯脱水行程の動作条件を実現できる。

【００８１】（実施例４）図６に示す制御手段３３が有
するマイクロコンピュータ内のメモリには、予め電流検
知手段３１の出力電圧Ｖｉｎと速度検知手段３２の検知
周期Ｔｉｎに対応する遅れ位相θｄのデータテーブルが
設けられている。その他の構成については実施例２と同
様である。

【００８２】図９は本実施例において前記マイクロコン
ピュータ内に設定されたθｄのデータテーブルを示して
いる。図９に示したようにθｄは五つのランクに分類さ
れている。各設定値θｄ１、θｄ２、θｄ３、θｄ４、
θｄ５の大小関係は次の式の通りである。

【００８３】θｄ１＜θｄ２＜θｄ３＜θｄ４＜θｄ５ このように、本実施例においてはデータテーブルを設け
ることで前記マイクロコンピュータが電流検知手段３１
の出力電圧Ｖｉｎ、速度検知手段３２の検知周期Ｔｉｎ
を検知するだけで容易にθｄを設定することができる。
従って計算処理時間を短縮できるので高速制御が可能に
なる。しかしながら、これに限定するものではなく、前
記マイクロコンピュータが高速なものであるならば、Ｖ
ｉｎとＴｉｎとθｄの関係式を設けておき、ＶｉｎとＴ
ｉｎが確定したところでθｄを計算により導出するなど
してもよい。

【００８４】以上のように、電機子巻線４ａから４ｃ流
れる電流と電動機４の回転速度に対応して、電圧検知手
段５の出力信号の切り替わり時点から所定位相θｄ遅ら
せてスイッチング手段３ａから３ｆをオンオフ制御する
ことで、実施例２、実施例３で述べた電機子巻線４ａか
ら４ｃに流れる電流と電動機４の回転速度による電圧検
知手段５の出力信号の位相進みを修正することができる
ので、図５に示したｄ−ｑ座標において永久磁石４ｄの
磁束とほぼ直交するように電機子巻線に電流が流れるよ
うにスイッチング手段３ａから３ｆを制御することにな
るので、電動機４の動作可能領域を広範囲にでき、その
結果、実施例２で述べた電気洗濯機に必要とされる洗濯
脱水行程の動作条件を実現できる。

【００８５】（実施例５）図１０は図６に示すインバー
タ装置の各部の動作波形を示している。（ａ）はコンパ
レータ５ａの出力波形、（ｂ）はコンパレータ５ｂの出
力波形、（ｃ）はコンパレータ５ｃの出力波形を示して
いる。（ｄ）はスイッチング手段３ａのオンオフ波形、
（ｅ）はスイッチング手段３ｂのオンオフ波形、（ｆ）
はスイッチング手段３ｃのオンオフ波形、（ｇ）はスイ
ッチング手段３ｄのオンオフ波形、（ｈ）はスイッチン
グ手段３ｅのオンオフ波形、（ｉ）はスイッチング手段
３ｆのオンオフ波形を示している。（ｊ）はＵ端子の電
圧波形、（ｋ）はＷ端子の電圧波形、（ｌ）はＶ端子の
電圧波形を示している。

【００８６】図８に示したように制御手段３３はスイッ
チング手段３ａから３ｆを構成するＩＧＢＴのオン期間
の前半１／２の期間において、約１６ｋＨｚで所定の導
通比になるようにオンオフ制御するようにしているもの
である。その他については実施例４と同様である。

【００８７】図８のＴｄは電流検知手段３１、速度検知
手段３２の出力値に基づいて制御手段３１が備えるマイ
クロコンピュータが設定したスイッチング手段３ａから
３ｆのスイッチングタイミングの遅れ時間である。ま
た、図８のｔ１はスイッチング手段３ｃを構成する逆接
続ダイオードの通電期間、ｔ２はスイッチング手段３ｆ
を構成する逆接続ダイオードの通電期間を示している。

【００８８】図８に示したようにスイッチング手段３ａ
から３ｆはそれぞれオン期間の前半１／２の期間におい
ては約１６ｋＨｚで所定の導通比になるようにオンオフ
制御されている。これによりスイッチング手段３ａから
３ｆのいずれがオフになってもオープンとなった端子を
有する電機子巻線にかかる電圧が小になるとともにほぼ
一定になるので、逆接続ダイオードを通じて流れる回生
電流の立ち下がりのｄｉ／ｄｔも小なるとともにほぼ一
定になる。その結果、逆接続ダイオードの通電期間ｔ
１、ｔ２は殆ど一定になるとともに長くなる。これによ
り逆接続ダイオードの通電期間による電圧検知手段５の
ローパスフィルタへの影響が一定になるので、電圧検知
手段５の出力の安定性を確保するできる。

【００８９】また、前述したようにスイッチング手段３
ａから３ｆのオン期間の前半１／２の期間を１６ｋＨｚ
でオンオフ制御することで電機子巻線に流れる回生電流
の立ち下がりのｄｉ／ｄｔを小さくすることができるの
で、このｄｉ／ｄｔが大であることにより生じる電磁騒
音を低減できるので、低騒音の電気洗濯機を実現でき
る。

【００９０】（実施例６）図１１は図６に示すインバー
タ装置の動作波形を示している。（ａ）はコンパレータ
５ｄの出力波形、（ｂ）はコンパレータ５ｅの出力波
形、（ｃ）はコンパレータ５ｆの出力波形を示してい
る。（ｄ）はスイッチング手段３ａのオンオフ波形、
（ｅ）はスイッチング手段３ｂのオンオフ波形、（ｆ）
はスイッチング手段３ｃのオンオフ波形、（ｇ）はスイ
ッチング手段３ｄのオンオフ波形、（ｈ）はスイッチン
グ手段３ｅのオンオフ波形、（ｉ）はスイッチング手段
３ｆのオンオフ波形を示している。（ｊ）はＵ端子の電
圧波形、（ｋ）はＷ端子の電圧波形、（ｌ）はＶ端子の
電圧波形を示している。

【００９１】図９に示したように、制御手段３３は各ス
イッチング手段３ａから３ｆのオン期間の後半１／２の
期間において約１６ｋＨｚで所定の導通比になるように
オンオフ制御するようにしている。その他については実
施例４と同様である。

【００９２】図９のＴｄは電流検知手段３１、速度検知
手段３２の出力値に基づいて制御手段３１が備えるマイ
クロコンピュータが設定したスイッチング手段３ａから
３ｆのスイッチングタイミングの遅れ時間である。ま
た、図９のｔ１はスイッチング手段３ｃを構成する逆接
続ダイオードの通電期間、ｔ２はスイッチング手段３ｆ
を構成する逆接続ダイオードの通電期間を示している。

【００９３】図９に示したようにスイッチング手段３ａ
から３ｆはそれぞれオン期間の後半１／２の期間におい
ては約１６ｋＨｚで所定の導通比になるようにオンオフ
制御されている。これによりスイッチング手段３ａから
３ｆのいずれがオフになってもオープンとなった端子を
有する電機子巻線にかかる電圧が大になるとともにほぼ
一定になるので、逆接続ダイオードを通じて流れる回生
電流の立ち下がりのｄｉ／ｄｔも大になるとともにほぼ
一定になる。その結果、逆接続ダイオードの通電期間ｔ
１、ｔ２は短くなるとともに殆ど一定になる。これによ
り逆接続ダイオードの通電期間による電圧検知手段５の
ローパスフィルタへの影響が一定になるとともに逆接続
ダイオードの通電期間が短くなるので電圧検知手段５へ
の影響も小さくなるので、出力特性の安定した電圧検知
手段を実現できる。

【００９４】（実施例７）図１２は電圧検知手段の構成
を示している。図１０に示すように分圧回路５１は抵抗
Ｒ１と抵抗Ｒ２の直列回路と、抵抗Ｒ２に並列接続した
コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ５１ａとトランジスタｔｒ１
の直列回路と抵抗Ｒ５１ｂとトランジスタｔｒ２の直列
回路により構成されている。トランジスタｔｒ１とｔｒ
２は図１０には示していないが制御手段の出力端子に接
続しており前記制御手段によりオンオフ制御されてい
る。

【００９５】本実施例ではｔｒ１のベース端子は制御手
段のａ端子に接続しているものとする。また、ｔｒ２の
ベース端子は制御手段のｂ端子に接続しているものとす
る。分圧回路５２、５３についても同様の構成になって
いる。なお、ｔｒ３およびｔｒ５のベース端子は制御手
段のａ端子に接続している。またｔｒ４およびｔｒ６の
ベース端子は制御手段のｂ端子に接続している。なお、
電圧検知手段以外の構成については実施例４と同様であ
る。なお、分圧回路５１、５２、５３は電動機４の端子
電圧を分圧するとともに積分回路としてもはたらくもの
である。

【００９６】図１０の電圧検知手段を有するインバータ
装置を備えた電気洗濯機の動作について説明する。実施
例２でも述べたように本発明の電気洗濯機の動作条件は
大きく三つに分けられる。第一の動作条件は洗濯兼脱水
槽１３を約１５０ｒｐｍで回転駆動し、その時生じる遠
心力を利用して水を洗濯物に通過させて洗浄する通過洗
浄行程である。第二の動作条件は洗濯兼脱水槽１３を約
９００ｒｐｍで回転駆動し、その時に生じる遠心力を利
用して洗濯物を脱水する脱水行程である。第三の動作条
件は撹拌翼１２を減速機構１６を介して回転駆動する撹
拌洗浄行程である。撹拌洗浄行程では電動機４の回転数
は７２０ｒｐｍである。

【００９７】通過洗浄行程では前記制御手段はａ端子、
ｂ端子をともにオフに保持する。これにより分圧回路５
１の出力電圧は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により分圧されたも
のになる。

【００９８】撹拌洗浄行程では前記制御手段はａ端子を
オン保持し、ｂ端子をオフに保持する。これにより分圧
回路５１が出力する電圧は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ５１ａの合
成抵抗と抵抗Ｒ１により分圧されたものになる。

【００９９】脱水行程では前記制御手段はａ端子、ｂ端
子をともにオンに保持する。これにより分圧回路５１の
出力電圧は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ５１ａと抵抗Ｒ５１ｂの合
成抵抗と抵抗Ｒ１により分圧されたものになる。

【０１００】以上のように、電動機４の回転数が異なる
行程ごとに分圧回路５１、５２、５３を構成する抵抗値
の大きさを変えることで、抵抗による直列回路の分圧比
を変化させ、電動機４の回転数が低いときにおいても確
実に電機子巻線に発生する逆起電力を検知することがで
きる。従って、本実施例の電気洗濯機のように５から６
倍も回転数に差がある動作条件を有するものでも、確実
に逆起電力を検知し、電動機を回転駆動することができ
る。特に電動機の回転数が低いときでも精度良く逆起電
力を検知できるので精度良く電動機を回転駆動でき、電
気洗濯機の洗浄性能を高めることができる。

【０１０１】

【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、本発明の電気洗濯機は回転子に永久磁石
を有し、固定子に電機子巻線を有する電動機と、前記電
動機に接続したインバータ回路と前記インバータ回路を
構成するスイッチング手段のオンオフを制御する制御手
段と、前記回転子の回転駆動中に電動機の電機子巻線に
発生する逆起電力を検知する電圧検知手段を有し、前記
制御手段は前記電動機の回転方向に応じて前記電圧検知
手段の出力により前記スイッチング手段をオンオフ制御
するインバータ装置を備えた、前記電機子巻線に生じる
逆起電力の一部は前記電動機の端子電圧により検知する
ことができるので、前記電動機にホールＩＣにより構成
された位置検知手段を備えることなく前記電動機の回転
子と固定子の相対的な位置を検知することができ、前記
位置検知手段と前記制御手段間の配線をなくしたり、前
記電動機の高さを低くすることができるので、電気洗濯
機を低コストでコンパクトにすることができる。

【０１０２】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記請求項１に記載の発明において、前記電動機の電機子
巻線に流れる電流に相当する電流を検知する電流検知手
段を有し、前記制御手段は前記電流検知手段と前記電圧
検知手段の出力に応じて、スイッチング手段のオンオフ
タイミングを所定位相遅らせるようにしたものであり、
これにより、前記電機子巻線に電流が流れることにより
前記電機子巻線に生じる逆起電力波形の位相が前記回転
子が有する永久磁石の位置よりも進み位相になっても、
前記回転子の有する永久磁石の現在位置を推定し前記回
転子の永久磁石の位置とほぼ同期して前記スイッチング
手段をオンオフすることができる。

【０１０３】これにより、前記電動機の電流あたりの出
力トルクの割合が最大になるようにスイッチングタイミ
ングを調整できるので、前記電動機の動作可能領域を広
げることができ、前記電気洗濯機で様々な洗濯方法を実
現することができる。また、前記電気洗濯機を高効率に
することができる。

【０１０４】また、請求項３に記載の発明によれば、上
記請求項１に記載の発明において、前記電圧検知手段の
出力により前記電動機の速度を検知する速度検知手段を
有し、前記制御手段は前記速度検知手段と前記電圧検知
手段の出力に応じて、スイッチング手段のオンオフタイ
ミングを所定位相変化させるようにしたものである。前
記回転子に永久磁石を備える電動機においては前記電機
子巻線に流れる電流が一定であるならば、前記電動機の
回転速度により前記電機子巻線に発生する逆起電力の位
相と前記回転子の永久磁石の位相が変動する特性を有し
ている。基本的には前記永久磁石の位相と比べた場合、
前記電動機の回転速度が低速であるほど進み位相にな
る。

【０１０５】また一般に前記電機子巻線に発生する逆起
電力の大きさおよび周波数は前記電動機の回転速度に比
例しており、低速になるほど逆起電力は小さくなり周波
数も低くなる。従って前記電圧検知手段がローパスフィ
ルタやハイパスフィルタを有する構成になっていると、
その周波数特性により前記電動機の回転速度により前記
電圧検知手段の出力信号の位相が前記回転子の永久磁石
の位置と同期しなくなる。

【０１０６】また、前記電圧検知手段が前記電機子巻線
に発生する逆起電力と所定の基準電圧を比較するもので
ある場合だと、前記電機子巻線に生じる逆起電力の大き
さにより検知する位相が変動する。従って前記速度検知
手段により前記電動機の回転速度を検知し、前記制御手
段が前記速度検知手段の検知速度に応じて前記スイッチ
ング手段のオンオフタイミングを所定位相変化させるこ
とで、広範囲の速度領域で前記電動機を回転駆動するこ
とが可能になる。これにより、複数の回転数条件を有す
る電気洗濯機においても確実に電動機を回転駆動でき、
洗濯脱水性能を満足することができる。

【０１０７】また、請求項４に記載の発明によれば、上
記請求項１に記載の発明において、前記電圧検知手段の
出力により前記電動機の速度を検知する速度検知手段
と、前記電動機の電機子巻線に流れる電流に相当する電
流を検知する電流検知手段を有し、前記制御手段は前記
速度検知手段と前記電流検知手段と前記電圧検知手段の
出力に応じて、スイッチング手段のオンオフタイミング
を所定位相変化させるようにしたものであり、前記電動
機の回転速度や前記電機子巻線に流れる電流が変化する
ことにより前記電機子巻線に生じる逆起電力の位相が変
化しても、前記回転子の永久磁石の位相にほぼ同期して
前記スイッチング手段をオンオフすることができるの
で、前記電動機の動作可能領域を広げることができる。

【０１０８】これにより、複数の洗濯条件を有する電気
洗濯機においても確実に電動機を回転駆動でき、洗濯脱
水性能を満足することができる。また、洗濯物の量が増
加しても前記電動機の動作可能領域を広げることができ
るので、十分に対応できる電気洗濯機を実現できる。

【０１０９】また、請求項５に記載の発明よれば、上記
請求項１から４いずれか１項に記載の発明において、前
記制御手段は前記スイッチング手段のスイッチング期間
の前半１／２において導通比を制御するようにしたもの
であり、前記スイッチング手段をオフしたときに生じる
回生電流期間を前記スイッチング手段が高電位側にあっ
ても低電位側にあっても一定することができ、前記電圧
検知手段は前記スイッチング手段の影響を受けずに前記
電機子巻線に生じる逆起電力を検知することが可能にな
り、前記制御手段が前記スイッチング手段のオンオフタ
イミングを制御するのを容易にすることができ、低コス
トのインバータ装置を実現できる。

【０１１０】また、前記回生電流の期間を長くすること
になるので前記電機子巻線に流れる電流の変化を小さく
することができ、前記電動機を低騒音で回転駆動するこ
とができる。従って、低騒音または低コストまたはコン
パクトな電気洗濯機を実現できる。

【０１１１】また、請求項６に記載の発明によれば、上
記請求項１から４いずれか１項に記載の発明において、
前記制御手段は前記スイッチング手段のスイッチング期
間の後半１／２において導通比を制御するようにしたも
のであり、上記請求項５と同様に前記スイッチング手段
のオフ時に生じる回生電流期間を前記スイッチング手段
が高電位側でも低電位側でも一定にすることができる。
また、前記回生電流期間を短くすることになるので前記
電機子巻線に発生する逆起電力を検知する期間を長くす
ることができ、前記電圧検知手段が確実に逆起電力を検
知することができる。従って、前記制御手段が前記スイ
ッチング手段のオンオフタイミングを制御することを容
易にすることができ、低コストで信頼性の高い電気洗濯
機を実現できる。

【０１１２】また、請求項７に記載の発明によれば、上
記請求項１から６いずれか１項に記載の発明において、
前記電圧検知手段は前記電動機を構成する電機子巻線の
端子電圧を分圧する分圧回路を有し、前記分圧回路は前
記速度検知手段の出力に応じて分圧比を切り替える構成
にしたものであり、前記電動機の回転速度に応じて分圧
比を調整できるので前記電動機の回転数が低く前記電機
子巻線に生じる逆起電力が小さくてもダイナミックレン
ジを大きくとることができるので、前記電圧検知手段の
検知精度をよくすることができ、信頼性の高い電気洗濯
機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電気洗濯機が備えるイ
ンバータ装置のブロック図

【図２】同電気洗濯機のシステム構成図

【図３】同電気洗濯機が備える電動機の要部上面図

【図４】同電気洗濯機の電動機の電機子巻線の結線図

【図５】同電気洗濯機の電動機のｄ−ｑ座標におけるベ
クトル図

【図６】本発明の第２から７の実施例の電気洗濯機が備
えるインバータ装置の一例を示すブロック図

【図７】本発明の第２の実施例の電気洗濯機の制御手段
に設けたデータテーブルを示す図

【図８】本発明の第３の実施例の電圧検知手段の周波数
特性を示す図

【図９】本発明の第４の実施例の電気洗濯機の制御手段
に設けたデータテーブルを示す図

【図１０】本発明の第５の実施例の電気洗濯機が備える
インバータ装置の要部動作波形を示す図

【図１１】本発明の第６の実施例の電気洗濯機が備える
インバータ装置の要部動作波形を示す図

【図１２】本発明の第７の実施例の電気洗濯機が備える
電圧検知手段のブロック回路図

【図１３】従来の電気洗濯機が備えるインバータ装置の
ブロック図

【図１４】同電気洗濯機のシステム構成図

【符号の説明】

３ インバータ回路 ３ａ〜３ｆ スイッチング手段 ４ 電動機 ４ａ〜４ｃ 電機子巻線 ４ｄ 永久磁石 ５ 制御手段 ３１ 電流検知手段 ３２ 速度検知手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤濤 知也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小林 保道 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3B155 AA06 AA10 BA03 BA23 BB05 BB19 CA16 CB06 GC06 HB10 HC06 HC07 KA33 KB08 LA04 LB18 LC02 LC15 LC28 MA01 MA02 MA05 MA07 MA09 5H560 AA10 BB04 BB07 BB15 DA13 EB01 EC02 EC10 GG03 RR03 TT07 TT12 TT15 XA12 5H621 BB10 GA01 GA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子に永久磁石を有し、固定子に電機
   子巻線を有する電動機と、前記電動機に接続したインバ
   ータ回路と前記インバータ回路を構成するスイッチング
   手段のオンオフを制御する制御手段と、前記回転子の回
   転駆動中に電動機の電機子巻線に発生する逆起電力を検
   知する電圧検知手段を有し、前記制御手段は、前記電動
   機の回転方向に応じて前記電圧検知手段の出力により前
   記スイッチング手段をオンオフ制御するインバータ装置
   を備えた電気洗濯機。
2. 【請求項２】 電動機の電機子巻線に流れる電流を検知
   する電流検知手段を有し、制御手段は、前記電流検知手
   段と電圧検知手段の出力に応じて、スイッチング手段の
   オンオフタイミングを所定位相変化させる請求項１記載
   の電気洗濯機。
3. 【請求項３】 電圧検知手段の出力により電動機の速度
   を検知する速度検知手段を有し、制御手段は、前記速度
   検知手段と前記電圧検知手段の出力に応じて、スイッチ
   ング手段のオンオフタイミングを所定位相変化させる請
   求項１記載の電気洗濯機。
4. 【請求項４】 電圧検知手段の出力により電動機の速度
   を検知する速度検知手段と、電動機の電機子巻線に流れ
   る電流に相当する電流を検知する電流検知手段を有し、
   制御手段は、前記速度検知手段と前記電流検知手段と前
   記電圧検知手段の出力に応じて、スイッチング手段のオ
   ンオフタイミングを所定位相変化させる請求項１記載の
   電気洗濯機。
5. 【請求項５】 制御手段は、前記スイッチング手段のス
   イッチング期間の前半１／２において導通比を制御する
   請求項１から４いずれか１項記載の電気洗濯機。
6. 【請求項６】 制御手段は前記スイッチング手段のスイ
   ッチング期間の後半１／２において導通比を制御する請
   求項１から４いずれか１項記載の電気洗濯機。
7. 【請求項７】 電圧検知手段は電動機を構成する電機子
   巻線の端子電圧を分圧する分圧回路を有し、前記分圧回
   路は前記速度検知手段の出力に応じて分圧比を切り替え
   る請求項３から６いずれか１項記載の電気洗濯機。