JP2003219676A - モータ駆動装置および洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ回路によりモータを駆動するモー
タ駆動装置において、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、モータ駆動
時における安全性と信頼性を向上する。 【解決手段】 交流電源１に接続した整流回路２の直流
電力をインバータ回路３により交流電力に変換してモー
タ４を駆動し、ロータ位置検出手段５によりモータのロ
ータ位置を検出し、逆起電力検出手段７によりロータの
回転を検出し、制御手段６によりインバータ回路３を制
御する。制御手段６はロータ位置検出手段５と逆起電力
検出手段７によりモータ４の駆動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路に
よりモータを駆動するモータ駆動装置および洗濯機に関
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１１−２
７５８８９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、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と位相指令を制
御することにより脱水ブレーキ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、脱水ブレーキ中にロータ位置検出手段が
故障した場合、ブレーキ制御不可能となり慣性により脱
水槽が停止しないので不安全となる課題があった。

【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、モータ駆動時における安全性と信
頼性を向上したモータ駆動装置を提供することを第１の
目的としている。

【０００６】また、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で、洗濯兼脱水槽を開閉自在に
覆う蓋をロック状態とし、信頼性と安全性を向上した洗
濯機を提供することを第２の目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
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、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ロータの回転を検
出し、制御手段によりインバータ回路を制御するよう構
成し、制御手段はロータ位置検出手段と逆起電力検出手
段によりモータの駆動を制御するようにしたモータ駆動
装置である。

【０００８】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、モータ駆動時における安全性と信
頼性を向上することができ、制動運転時の不安全動作を
防ぐことができるモータ駆動装置を提供することができ
る。

【０００９】また、第２の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に加え、モータにより撹
拌翼あるいは洗濯兼脱水槽を駆動し、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
段によりロータの回転を検出し、制御手段によりインバ
ータ回路を制御し、蓋により開閉自在に覆う洗濯兼脱水
槽の回転中に、蓋ロック装置により蓋の開閉を禁止する
よう構成し、ロータ位置検出手段と逆起電力検出手段の
信号により蓋ロック装置をロック状態とするようにした
洗濯機である。

【００１０】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することで、洗濯兼脱水槽を開閉
自在に覆う蓋をロック状態とすることができ、信頼性と
安全性を向上した洗濯機を提供することができる。

【００１１】

【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により駆動されるモータ
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を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記ロータ位置検出手段と前記逆
起電力検出手段の信号により前記モータの駆動を制御す
るようにしたモータ駆動装置であり、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、モータ駆動時における安全性と信頼性を向上
することができ、制動運転時の不安全動作を防ぐことが
できるモータ駆動装置を提供することができる。

【００１２】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モータの端子
電圧より逆起電力を検出するようにしたモータ駆動装置
であり、安価でかつ単純な構成でモータの回転状態を検
出することができ、回転異常検出が容易となり、安全性
と信頼性の高いモータ駆動装置を実現できる。

【００１３】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、制御手段は、モータ駆動時にロー
タ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検
知した場合、逆起電力検出手段の信号よりモータの回転
を検出するようにしたモータ駆動装置であり、逆起電力
検出手段の信号よりモータの回転を検出でき、ロータ位
置検出手段が異常の場合でもモータ回転を検出できるの
で、モータを制動運転して緊急停止でき安全性を高める
ことができる。

【００１４】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、インバータ回路は３相フルブリッ
ジインバータ回路より構成し、制御手段は、モータ駆動
時にロータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転
停止を検知した場合、逆起電力検出手段の信号よりモー
タの回転を検出し、前記逆起電力検出手段の信号よりモ
ータの回転を検出した場合、前記３相フルブリッジイン
バータの下アームまたは上アームトランジスタを同時に
導通させて制動運転させるようにしたモータ駆動装置で
あり、ロータ位置検出手段が異常の場合にはアーム短絡
による制動運転することにより単純で安価な構成により
回転を停止させることができ、信頼性と安全性を高める
ことができる。

【００１５】請求項５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モータ電流よ
りモータ逆起電力を検出するようにしたモータ駆動装置
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モー
タ駆動装置を実現できる。

【００１６】請求項６に記載の発明は、上記請求項５に
記載の発明において、インバータ回路は３相フルブリッ
ジインバータ回路より構成し、前記３相フルブリッジイ
ンバータの下アームまたは上アームトランジスタを同時
に導通させてモータ電流よりモータ逆起電力を検出する
ようにしたモータ駆動装置であり、アーム短絡の短絡制
動運転時に回転を検出できるので、制動運転と回転検知
が同時に可能となり、異常時の信頼性を高めることがで
きる。

【００１７】請求項７に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、インバータ回路の直流電源電圧の
異常を検出する直流電圧検出手段を備え、制御手段は、
異常電圧を検出した場合、３相フルブリッジインバータ
の下アームまたは上アームトランジスタを同時に導通さ
せてモータ電流よりモータ逆起電力を検出するようにし
たモータ駆動装置であり、脱水運転中にモータ逆起電力
が直流電源に回生して直流電源電圧が異常上昇した場合
には短絡ブレーキにより逆起電力が回生しないようにで
きるので、異常電圧上昇によるインバータ回路の故障を
防ぐことができる。

【００１８】請求項８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を制御す
る制御手段と、洗濯兼脱水槽を開閉自在に覆う蓋と、前
記洗濯兼脱水槽の回転中に前記蓋の開閉を禁止する蓋ロ
ック装置とを備え、前記ロータ位置検出手段と逆起電力
検出手段の信号により前記蓋ロック装置をロック状態と
するようにした洗濯機であり、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蓋をロック状態とするこ
とができ、信頼性と安全性を向上した洗濯機を提供する
ことができる。

【００１９】請求項９に記載の発明は、上記請求項８に
記載の発明において、制御手段は、モータ駆動時にロー
タ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検
知した場合、逆起電力検出手段の信号よりモータの回転
を検出し、モータ回転が停止するまで前記蓋ロック装置
をロック状態とするようにした洗濯機であり、ロータ位
置検出手段に異常が発生した場合でもモータ回転を検出
して蓋をロック状態にできるので、脱水回転中に異常が
発生しても安全性を確保することができる。

【００２０】請求項１０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、前記インバータ回路により駆動
されるポンプモータと、前記モータまたは前記ポンプモ
ータへのインバータ出力を切り換える切換手段と、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、
前記モータおよび前記ポンプ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を制御する
制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ロータ位置検
出手段と前記逆起電力検出手段の信号により前記モータ
の駆動を制御するようにした洗濯機であり、１つの逆起
電力検出手段によりモータとポンプモータの回転を検知
することができるので、モータのロータ位置検出手段に
異常が生じた場合でも逆起電力検出手段によりモータの
回転を検出することができ、モータの制動運転が可能と
なり異常時にはモータを緊急停止させることが可能とな
り、信頼性と安全性を高めることができる。

【００２１】

【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。

【００２２】（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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。シャン
ト抵抗８はインバータ回路３の電流を検出するもので、
インバータ回路電流に対応した電圧信号を過電流検知回
路６２に加える。

【００２７】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。

【００２８】クラッチ１２は、モータ４のモータ軸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１
８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。

【００２９】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１２をそれぞれ制御するものである。

【００３０】インバータ回路３は、図３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。

【００３１】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３１
ａ’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３
２ａ、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３
１ａ’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。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。

【００３２】上アーム駆動回路３３ａの入力信号はＵ
ｐ、下アーム駆動回路３３ａ’の入力信号はＵｎで、Ｂ
３は上アーム駆動回路３３ａと下アーム駆動回路３３
ａ’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。

【００３３】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。

【００３４】図４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。

【００３５】図４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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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逆起電力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。

【００３９】図５は、制動運転時の各部波形を示し、誘
起電圧Ｅｃに対して逆位相の電流を流すことによりモー
タ４にブレーキをかけるタイミングチャートを示す。正
弦波駆動の場合には、モータ電流と誘起電圧との位相を
制御することによりトルクを制御することができるの
で、トルクリップルを減らして振動を減らせるだけでは
なく、トルク制御でも方形波駆動に比べて有利である。

【００４０】電流位相を制御するブレーキ方式において
は、ロータ位置検出手段５が正常に動作すれば問題ない
が、ロータ位置検出手段５が故障した場合には制動運転
不可能となる課題がある。

【００４１】また、モータ電流Ｉとモータ印加電圧Ｖの
位相φが９０度以上になると、Ｐ＝ＩＶｃｏｓφにおい
てｃｏｓφが負となり、インバータ回路からの電力Ｐが
負となりモータ側からインバータ回路側に電力回生が生
じ、インバータ回路直流電源電圧の異常電圧上昇が起こ
る。

【００４２】上記構成において図６を参照しながら脱水
行程の動作を説明する。ステップ１００より脱水行程が
開始し、ステップ１０１にて蓋ロック装置１０を駆動し
て蓋１５が脱水行程中には開かないようにする。つぎ
に、ステップ１０２に進んでロータ位置検出手段５の位
置センサ信号を入力し、ステップ１０３に進んでロータ
位置信号がすべてハイまたはローの場合には異常判定
し、ステップ１０４に進んで後ほど詳細に述べる異常処
理サブルーチンを実行する。

【００４３】位置センサ信号が正常ならば、ステップ１
０５に進んで回転数検出を行い、つぎに、ステップ１０
６に進んで正弦波駆動による回転数制御を行う。つぎ
に、ステップ１０７にて脱水終了かどうか判定し、終了
でなければステップ１０２に戻り、脱水終了ならば制動
運転に移行し、ステップ１０８に進んで位置センサ信号
を入力し、ステップ１０９に進みステップ１０３と同じ
く位置センサ信号の異常判定を行う。

【００４４】ステップ１０９にて位置センサ信号が異常
ならばステップ１１０に進んでステップ１０４と同じく
位置センサ異常処理サブルーチンを実行する。異常がな
ければステップ１１１に進んで回転数検出を行い、つぎ
に、ステップ１１２に進んで図５で説明したブレーキ動
作を行う。

【００４５】つぎに、ステップ１１３に進んでモータ回
転数がほぼ零になったかどうか判定し、零でなければ制
動運転を続行し、零になればステップ１１４に進んでイ
ンバータ回路３の駆動を停止させる。つぎに、ステップ
１１５に進んでモータ逆起電力を検出し、ステップ１１
６にて逆起電力を検出すればステップ１１７に進んで位
置センサ異常処理サブルーチンを実行する。逆起電力が
発生しなければモータは回転停止したものと判断して蓋
ロックを解除し、ステップ１１９に進んで脱水行程を終
了する。

【００４６】つぎに、位置センサ異常処理サブルーチン
について、図７を参照しながら説明する。ステップ２０
０よりサブルーチンが開始し、ステップ２０１にてイン
バータ回路３の駆動を停止させる。つぎに、ステップ２
０２に進んで下アームトランジスタをすべて導通させて
短絡ブレーキ動作を行う。

【００４７】図３にて述べたように、上アームトランジ
スタを導通させる場合には、ブートストラップ動作が必
要となるが、下アームトランジスタを導通させる場合に
は下アーム駆動信号Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎを加えるだけでよ
い。また、下アームトランジスタを導通させることは、
ブートストラップ動作と同じなので、下アームトランジ
スタを導通させてから上アームトランジスタを導通させ
る手順が不必要である。しかし、下アームトランジスタ
をすべて導通させてから上アームトランジスタを駆動さ
せても動作は同じであり、モータ逆起電力によりモータ
電流がモータコイルに流れて制動運転となる。

【００４８】ステップ２０３にて、下アームトランジス
タを所定時間駆動したかどうか判定し、所定時間経過す
るとステップ２０４に進んで一旦上アームと下アームの
すべてのトランジスタをオフさせて、ステップ２０５に
進んで逆起電力を検出し、つぎに、ステップ２０６に進
んで逆起電力の有無を判定する。

【００４９】逆起電力が検出されるとステップ２０２に
戻って下アームトランジスタを導通させて短絡ブレーキ
を行う。逆起電力が検出できなければ、ステップ２０７
に進んで異常報知を行い、位置センサ信号が異常、ある
いは、故障したことを報知し、つぎに、ステップ２０８
に進んで蓋ロックを解除し、ステップ２０９に進んでサ
ブルーチンをリターンする。

【００５０】図８は、モータ端子の誘起電圧波形と逆起
電力検知信号の関係を示す。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。

【００５１】図８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。

【００５２】（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。

【００５３】図９に示すように、ロータ位置検出手段
５’は、モータ４の相電流を検出する電流検出手段７０
ａ、７０ｂ、７０ｃの電流信号よりロータ位置を検出す
るよう構成している。埋め込み磁石モータの場合、モー
タ回転によりインダクタンスが大きく変化するので、モ
ータ４のインダクタンスが予めわかっておれば電流変化
よりインダクタンス変化が逆算でき、インダクタンス変
化よりロータ位置が検出でき、いわゆる、センサレス駆
動が可能となる。

【００５４】逆起電力検出手段７’は、モータ電流を検
出するもので、下アーム、あるいは上アームトランジス
タをすべて導通させる短絡ブレーキにおいて、電流を検
出することにより逆起電力を検出でき、短絡ブレーキ中
に回転数を検出できる。

【００５５】なお、図示していないが、短絡ブレーキの
他の方法として、インバータ回路３と直流電源間にリレ
ーを設け、常閉接点は直流電源側に接続し、常開接点は
インバータ回路３の負電源側（Ｂ２）に接続し、短絡ブ
レーキを行う場合には、常開接点を閉じてモータ誘起電
流がインバータ回路３の逆並列ダイオード３２を介して
流れるようにしてもよい。

【００５６】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ことを目的とする。

【００５７】異常電圧を検出すると、インバータ制御回
路６０’に異常信号が伝えられ、図１０に示す異常処理
サブルーチンが実行される。図１においては、ロータ位
置検出手段の異常のみ検出する実施例であったが、図１
０は異常電圧を検出した場合を示すもので、脱水行程に
て異常電圧を検出した場合の異常処理のフローチャート
を説明し、脱水行程のフローチャートは省略する。

【００５８】図９において、電流検出手段７０ａ、７０
ｂ、７０ｃをＵＶＷ各相に設けているが、２相に設けて
残りの１相はキルヒホッフの法則より演算で求めても問
題はない。また、位置検出のためのモータ電流検出方法
としては、インバータ回路３にシャント抵抗を設けて検
出しても可能である。

【００５９】脱水運転中に直流電圧検出手段６３が異常
電圧を検出した場合、ステップ３００より異常処理サブ
ルーチンが開始する。

【００６０】ステップ３０１においてインバータ回路３
をオフした後、ステップ３０２に進んで下アームトラン
ジスタをすべて同時に導通させる短絡ブレーキを行う。
つぎに、ステップ３０３に進んで逆起電力検出手段７’
によりモータ誘起電流を検出し、ステップ３０４に進ん
で誘起電流が所定値以上かどうか判定する。

【００６１】所定値以上ならばステップ３０２に戻って
短絡ブレーキ動作を実行し、所定値以下ならばステップ
３０５に進んでトランジスタをすべてオフさせてインバ
ータ回路３を停止させる。つぎに、ステップ３０６に進
んで異常報知を行い、ステップ３０７に進んで蓋ロック
を解除して、ステップ３０８に進んでサブルーチンをリ
ターンする。

【００６２】図１０は、異常電圧を検出した場合の例と
して説明したが、何らかの理由により位置検出が不可能
となった場合、あるいは、瞬時停電を検出して緊急に脱
水停止動作をさせる場合の異常動作処理としても同様の
処理が可能であることは容易に推定できる。

【００６３】（実施例３）つぎに、本発明の実施例３に
ついて説明する。

【００６４】図１に示す制御手段６は、ロータ位置検出
手段５と逆起電力検出手段７の信号により蓋ロック装置
１０をロック状態とするようにしている。他の構成は上
記実施例１と同じであり、同一符号を付して説明を省略
する。

【００６５】上記構成において脱水行程の動作につい
て、図１１を参照しながら説明する。ステップ４００よ
り脱水行程を開始し、ステップ４０１にて蓋ロック装置
１０を駆動して洗濯兼脱水槽１６の蓋１５が開かないよ
うに、蓋ロック状態に設定する。このとき、同時にクラ
ッチ１２を駆動してモータ４の出力軸を洗濯兼脱水槽１
６の駆動軸に接続する。洗濯兼脱水槽１６が回転中にク
ラッチ１２を動作させると撹拌翼１７あるいは洗濯兼脱
水槽１６へ回転を伝達する切換機構が破壊するので、蓋
ロック装置１０と同様にモータ４の回転中にはクラッチ
１２の動作は禁止状態にする。

【００６６】ステップ４０２にてロータ位置検出手段５
の位置センサ信号を入力し、つぎに、ステップ４０３に
進んで位置センサ信号が正常か異常かを判定する。位置
センサ信号が異常ならばステップ４０４に進んで位置セ
ンサ信号の異常フラグを設定し、ステップ４１２以降の
逆起電力検知フローにジャンプする。

【００６７】位置センサ信号が正常ならば、ステップ４
０５に進み位置センサ信号よりモータ４の回転数を検出
する回転数検出サブルーチンを実行し、つぎに、ステッ
プ４０６に進んで制動運転かどうかのフラグを判定す
る。脱水回転行程の初期には回転数制御フラグが設定さ
れ、通常はステップ４０７の回転数制御サブルーチンを
実行し、図４に示すような波形関係でモータ４を駆動す
る。

【００６８】制動運転フラグが設定された場合には、ス
テップ４０８のブレーキ制御サブルーチンが実行され、
図５に示すような波形関係でモータ４に負のトルクが加
えられる。ステップ４０９は脱水時間が所定時間経過し
たかどうか判定するもので、所定時間経過するとステッ
プ４０９に進んで制動運転フラグを設定し、洗濯兼脱水
槽１６の回転を停止させるブレーキ運転が実行される。
なお、図示していないが、一時停止等の運転停止操作に
よっても制動運転フラグが設定される。

【００６９】つぎに、ステップ４１１に進んでモータ４
の回転数が零かどうか判定し、零でなければステップ４
０１に戻って蓋ロック状態は継続し、制動運転が続行さ
れる。

【００７０】ステップ４１１にて回転数が零と判定され
た場合には、ステップ４１２以降、逆起電力検知フロー
に進み、ステップ４１２にて蓋ロック状態は継続し、ス
テップ４１３に進んでインバータ回路３をオフし、つぎ
にステップ４１４に進んで逆起電力検出手段７によりモ
ータ逆起電力を検出する。ステップ４１５にて逆起電力
の有無を判定し、逆起電力が発生しているならばステッ
プ４１６に進んで下アームトランジスタをすべて導通さ
せて短絡ブレーキ運転を行う。

【００７１】つぎに、ステップ４１７に進んで短絡ブレ
ーキ運転が１分程度の所定時間経過したかどうか判定
し、所定時間経過するとステップ４１２に戻って同様の
逆起電力検知フローを実行する。

【００７２】ステップ４１５にて逆起電力がないと判定
した場合には、洗濯兼脱水槽１６の回転が停止したもの
と判定し、ステップ４１８に進んで蓋ロックを解除す
る。なお、図示していないが、同様にクラッチ動作の禁
止も解除する。

【００７３】つぎに、ステップ４１９に進んで異常フラ
グの設定の有無を判定し、位置信号異常などの異常フラ
グが設定されていた場合には、ステップ４２０に進んで
異常報知を行う。異常フラグがなければステップ４２１
に進んで脱水行程を終了する。

【００７４】以上説明したようにロータ位置検出手段５
からの位置センサ信号と、逆起電力検出手段７からの信
号により蓋ロック装置１０を駆動してロック状態にする
ので、ロータ位置検出手段５と逆起電力検出手段７の両
方の信号がモータ回転零を検知して蓋ロックとクラッチ
動作が解除となる信頼性と安全性の高い洗濯機を実現す
ることができる。

【００７５】（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。

【００７６】図１２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２
２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。

【００７７】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、所謂、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。

【００７８】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。

【００７９】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。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。

【００８０】脱水運転を行う場合にはリレー２１をモー
タ４に接続し、図６に示したフローチャートをそのまま
実行するものであり、ロータ位置検出手段５の異常を検
出した場合、逆起電力検出手段７”によりモータ４の回
転を検知してモータ４の短絡ブレーキを制御し、蓋ロッ
ク装置１０を制御することにより安全性を高めることが
できる。

【００８１】

【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により駆動さ
れるモータと、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を制御する制御
手段とを備え、前記制御手段は、前記ロータ位置検出手
段と前記逆起電力検出手段の信号により前記モータの駆
動を制御するようにしたモータ駆動装置であるから、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、モータ駆
動時における安全性と信頼性を向上することができる。

【００８２】また、請求項２に記載の発明によれば、逆
起電力検出手段はモータの端子電圧より逆起電力を検出
するようにしたモータ駆動装置であるから、安価でかつ
単純な構成でモータの回転状態を検出することができ、
回転異常検出が容易となり、安全性と信頼性の高いモー
タ駆動装置を実現できる。

【００８３】また、請求項３に記載の発明によれば、制
御手段は、モータ駆動時にロータ位置検出手段により回
転異常、あるいは回転停止を検知した場合、逆起電力検
出手段の信号よりモータの回転を検出するようにしたモ
ータ駆動装置であるから、逆起電力検出手段の信号より
モータの回転を検出でき、ロータ位置検出手段が異常の
場合でもモータ回転を検出できるので、モータを制動運
転して緊急停止でき安全性を高めることができる。

【００８４】また、請求項４に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路は３相フルブリッジインバータ回路より構
成し、制御手段は、モータ駆動時にロータ位置検出手段
により回転異常、あるいは回転停止を検知した場合、逆
起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出し、前記
逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出した場
合、前記３相フルブリッジインバータの下アームまたは
上アームトランジスタを同時に導通させて制動運転させ
るようにしたモータ駆動装置であるから、ロータ位置検
出手段が異常の場合にはアーム短絡による制動運転する
ことにより単純で安価な構成により回転を停止させるこ
とができ、信頼性と安全性を高めることができる。

【００８５】また、請求項５に記載の発明によれば、逆
起電力検出手段はモータ電流よりモータ逆起電力を検出
するようにしたモータ駆動装置であるから、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モータ駆動装置を実現で
きる。

【００８６】また、請求項６に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路は３相フルブリッジインバータ回路より構
成し、前記３相フルブリッジインバータの下アームまた
は上アームトランジスタを同時に導通させてモータ電流
よりモータ逆起電力を検出するようにしたモータ駆動装
置であるから、アーム短絡の短絡制動運転時に回転を検
出できるので、制動運転と回転検知が同時に可能とな
り、異常時の信頼性を高めることができる。

【００８７】また、請求項７に記載の発明によれば、イ
ンバータ回路の直流電源電圧の異常を検出する直流電圧
検出手段を備え、制御手段は、異常電圧を検出した場
合、３相フルブリッジインバータの下アームまたは上ア
ームトランジスタを同時に導通させてモータ電流よりモ
ータ逆起電力を検出するようにしたモータ駆動装置であ
るから、脱水運転中にモータ逆起電力が直流電源に回生
して直流電源電圧が異常上昇した場合には短絡ブレーキ
により逆起電力が回生しないようにできるので、異常電
圧上昇によるインバータ回路の故障を防ぐことができ
る。

【００８８】また、請求項８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
回路を制御する制御手段と、洗濯兼脱水槽を開閉自在に
覆う蓋と、前記洗濯兼脱水槽の回転中に前記蓋の開閉を
禁止する蓋ロック装置とを備え、前記ロータ位置検出手
段と逆起電力検出手段の信号により前記蓋ロック装置を
ロック状態とするようにした洗濯機であるから、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蓋をロ
ック状態とすることができ、信頼性と安全性を向上した
洗濯機を提供することができる。

【００８９】また、請求項９に記載の発明によれば、制
御手段は、モータ駆動時にロータ位置検出手段により回
転異常、あるいは回転停止を検知した場合、逆起電力検
出手段の信号よりモータの回転を検出し、モータ回転が
停止するまで前記蓋ロック装置をロック状態とするよう
にした洗濯機であるから、ロータ位置検出手段に異常が
発生した場合でもモータ回転を検出して蓋をロック状態
にできるので、脱水回転中に異常が発生しても安全性を
確保することができる。

【００９０】また、請求項１０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、前記インバータ回
路により駆動されるポンプモータと、前記モータまたは
前記ポンプモータへのインバータ出力を切り換える切換
手段と、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、前記モータおよび前記ポンプモータの逆起
電力を検出する逆起電力検出手段と、前記インバータ回
路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記
ロータ位置検出手段と前記逆起電力検出手段の信号によ
り前記モータの駆動を制御するようにした洗濯機である
から、１つの逆起電力検出手段によりモータとポンプモ
ータの回転を検知することができるので、モータのロー
タ位置検出手段に異常が生じた場合でも逆起電力検出手
段によりモータの回転を検出することができ、モータの
制動運転が可能となり異常時にはモータを緊急停止させ
ることが可能となり、信頼性と安全性を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のモータ駆動装置を備え
た洗濯機のブロック図

【図２】同モータ駆動装置を備えた洗濯機の断面図

【図３】同モータ駆動装置のインバータ回路の回路図

【図４】同モータ駆動装置のモータ駆動時の各部波形図

【図５】同モータ駆動装置のモータ制動時の各部波形図

【図６】同モータ駆動装置を備えた洗濯機の脱水行程の
フローチャート

【図７】同モータ駆動装置を備えた洗濯機の異常処理サ
ブルーチンのフローチャート

【図８】同モータ駆動装置の誘起電圧波形と逆起電力検
知手段の出力信号波形図

【図９】本発明の第２の実施例のモータ駆動装置を備え
た洗濯機のブロック図

【図１０】同モータ駆動装置を備えた洗濯機の異常処理
サブルーチンのフローチャート

【図１１】本発明の第３の実施例の洗濯機の脱水行程の
フローチャート

【図１２】本発明の第４の実施例の洗濯機のブロック図

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 典正 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 AA01 AA03 AA06 BA01 BA11 BB19 CB06 DA09 HB10 KA33 KA36 KB08 KB11 LA01 LA11 LC15 MA02 MA06 MA07 MA08 5H560 AA10 BB04 BB12 DA03 DA14 DB14 DC12 DC13 EB01 EC01 GG04 HB05 HB07 JJ03 RR10 SS07 TT15 UA06 XA03 XA12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【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により駆動さ
   れるモータと、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を制御する制御
   手段とを備え、前記制御手段は、前記ロータ位置検出手
   段と前記逆起電力検出手段の信号により前記モータの駆
   動を制御するようにしたモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 逆起電力検出手段はモータの端子電圧よ
   り逆起電力を検出するようにした請求項１記載のモータ
   駆動装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、モータ駆動時にロータ位置
   検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した
   場合、逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出
   するようにした請求項１記載のモータ駆動装置。
4. 【請求項４】 インバータ回路は３相フルブリッジイン
   バータ回路より構成し、制御手段は、モータ駆動時にロ
   ータ位置検出手段により回転異常、あるいは回転停止を
   検知した場合、逆起電力検出手段の信号よりモータの回
   転を検出し、前記逆起電力検出手段の信号よりモータの
   回転を検出した場合、前記３相フルブリッジインバータ
   の下アームまたは上アームトランジスタを同時に導通さ
   せて制動運転させるようにした請求項１記載のモータ駆
   動装置。
5. 【請求項５】 逆起電力検出手段はモータ電流よりモー
   タ逆起電力を検出するようにした請求項１記載のモータ
   駆動装置。
6. 【請求項６】 インバータ回路は３相フルブリッジイン
   バータ回路より構成し、前記３相フルブリッジインバー
   タの下アームまたは上アームトランジスタを同時に導通
   させてモータ電流よりモータ逆起電力を検出するように
   した請求項５記載のモータ駆動装置。
7. 【請求項７】 インバータ回路の直流電源電圧の異常を
   検出する直流電圧検出手段を備え、制御手段は、異常電
   圧を検出した場合、３相フルブリッジインバータの下ア
   ームまたは上アームトランジスタを同時に導通させてモ
   ータ電流よりモータ逆起電力を検出するようにした請求
   項１記載のモータ駆動装置。
8. 【請求項８】 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を制御する制御手段と、洗濯兼
   脱水槽を開閉自在に覆う蓋と、前記洗濯兼脱水槽の回転
   中に前記蓋の開閉を禁止する蓋ロック装置とを備え、前
   記ロータ位置検出手段と逆起電力検出手段の信号により
   前記蓋ロック装置をロック状態とするようにした洗濯
   機。
9. 【請求項９】 制御手段は、モータ駆動時にロータ位置
   検出手段により回転異常、あるいは回転停止を検知した
   場合、逆起電力検出手段の信号よりモータの回転を検出
   し、モータ回転が停止するまで前記蓋ロック装置をロッ
   ク状態とするようにした請求項８記載の洗濯機。
10. 【請求項１０】 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、
    前記インバータ回路により駆動されるポンプモータと、
    前記モータまたは前記ポンプモータへのインバータ出力
    を切り換える切換手段と、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、前記モータおよび前記ポ
    ンプ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を制御する制御手段とを備え、前記
    制御手段は、前記ロータ位置検出手段と前記逆起電力検
    出手段の信号により前記モータの駆動を制御するように
    した洗濯機。