JP5462222B2 - ロータ位置検出装置 - Google Patents
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Description
ホールセンサは永久磁石の磁束を検出し、その磁束はロータ位置によって変化するから、ロータ位置に応じて3つの2値信号が異なる位相(60度間隔)で変化し(図13(b)参照)、これらの信号からロータ位置及び回転速度が検出できる。
この場合、2つの永久磁石102が隣り合う間で、磁束密度が0になる境界は直線状(3次元的には平面状)をなすが、永久磁石101と、その両隣の永久磁石102との間では、上記境界が両側から押される形となり、永久磁石101側に曲がり込んだ曲線状(3次元的には、境界面は上端側,下端側が曲面をなす)となる。
複数の磁気検出センサを用いて前記永久磁石モータの回転速度を検出すると、その回転速度に基づいて前記ロータの位置を検出する速度・位置検出手段と、
前記磁気検出センサにより出力されるセンサ信号の変化状態から、前記速度・位置検出手段により検出される前記回転速度又は前記ロータ位置を補正する際に、前記永久磁石モータの回転方向に応じて、補正対象とする磁気検出センサを替える補正手段とを備えたことを特徴とする。
尚、ネオジム磁石9aが高保磁力であり、アルニコ磁石9bが低保磁力であるというのは、後述するようにステータ2を介して着磁電流を通電した場合に、アルニコ磁石9bの着磁量を変化させることができる程度の電流ではネオジム磁石9aの着磁量が変化しないという基準において、前者を高保磁力,後者を低保磁力と称している。
通風ダクト33内部の前端側には蒸発器37が配置されており、後端側には凝縮器38が配置されている。これら蒸発器37および凝縮器38は、コンプレッサ39および絞り弁40とともにヒートポンプ41を構成しており(図11参照)、通風ダクト33内を流れる空気は、蒸発器37により除湿され凝縮器38により加熱されて、水槽25内に循環される。絞り弁40は膨張弁から成り、開度調整機能を有している。
Id_com2は、増磁の場合は正、減磁の場合は負の値をとる。そして、ロータ3が回転している場合の通電指令位置θref(内部にて設定されている)に基づいて電気角360毎に2回、各々数ms〜数10msの期間通電指令を出力する。すなわち、アルニコ磁石9bを3個ずつ2回に分けて着磁する。
Vd=R・Id−ω_est・Lq・Iq …(1)
更に、角速度ω_estを積分器67で積分し、その積分結果が回転位置推定値θ_estとして出力される。
なお、以上の構成において、モータ制御装置50に永久磁石モータ1を加えたものが、モータ制御システム70を構成している。また、速度・位置検出部55,ホールセンサ68, 速度・位置補正部80は、ロータ位置検出装置82を構成している。また、インバータ回路52,電力変換部66を除く部分は、モータ制御装置50を構成するマイクロコンピュータのソフトウエアにより実現されている機能である。
洗濯運転では、制御回路部は、給水弁30を開放して水槽25内に給水を行い、続いてドラム27を回転させて洗濯を行う。この場合、アルニコ磁石9bの磁化状態を増磁させる。これにより、ステータ巻線5に作用する磁束量が多く(磁力が強く)なるので、ドラム27を高トルク低速度で回転させるのに適した特性となる。
尚、永久磁石モータ1を駆動制御する場合、モータ1を強制転流により起動すると、回転数が例えば30rpmまでは、速度・位置検出部55により検知される回転位置及び速度を用い、それ以降は速度・位置推定部54により推定される回転位置及び速度を用いて位置センサレス制御を行うようにスイッチ56及び57が切り替えられる。
本実施例の永久磁石モータ1の構成では、電気角360度が、機械角で(360/24=)15度に相当するので、電気角60度は更にその1/6である機械角2.5度に対応する。したがって、その値を累積すれば機械角を得ることができる。
すると、負荷が重くモータ電流が大きくなる洗い運転時には判定済みの補正位置において補正が行われるので、大きな電流が通電される際に電流が急激に変化して騒音が発生することがなく、安定した運転が可能となる。また、速度検出と角度検出の誤差が低減されるので、モータ速度制御の追従性が良好となり、洗濯機としての洗浄性能も向上する。
したがって、ネオジム磁石9aとアルニコ磁石9bとの磁力差によって、ホールセンサ68により出力されるセンサ信号にずれが生じている場合でも、補正により正確なロータ位置を得ることができる。そして、そのロータ位置に基づき、インバータ回路52を介し永久磁石モータ1を駆動制御する場合に、通電電流の急変による騒音の発生を回避すると共に永久磁石モータ1が脱調することを防止できる。
加えて、速度・位置補正部80は、3つのホールセンサ68より出力される各センサ信号のレベル変化の組み合わせが、異常なパターンの組み合わせとなった場合にも補正を行うので、異なる種類の磁石の磁力差が大きく、センサ信号パルスのずれ幅が大きくなった場合でも、補正を行うことができる。
また、洗濯乾燥機21は、モータ制御システム70を備え、永久磁石モータ1が発生させる回転駆動力によりドラム27を回転させて洗濯運転を行うので、運転制御を安定させることができる。そして、永久磁石モータ1の特性を上記のように変化させることで、洗い運転に適した特性,脱水運転に適した特性に適応させて高い効率で運転を行い、消費電力を低減できる。
例えば、同一の永久磁石であっても、その製造過程において特性(磁力)が異なるものが形成されることがある。このような製造上のばらつきが発生した場合でも、本発明の補正を行うことで位置検出を正確に行うことが可能となる。
ネオジム磁石9a,アルニコ磁石9bの配置個数比は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
低保磁力の永久磁石は、アルニコ磁石に限ることなく、その他例えばサマリウム・コバルト磁石を用いても良い。また、高保磁力の永久磁石もネオジム磁石に限ることはない。
速度・位置推定部54,着磁制御部58は、必要に応じて設ければ良い。
補正については、回転速度を補正せずに、ロータ位置だけを補正しても良い。
ホールセンサ68の配置数は、2個でも、4個以上であっても良い。
磁気検出センサは、ホールセンサに限ることなく、磁気を検出した結果に応じて信号を出力するセンサであれば良い。
洗濯機に限ることなく、永久磁石モータを検出対象,若しくは制御対象とするものであれば適用が可能である。
Claims (6)
- ロータに複数の永久磁石を備える永久磁石モータを検出対象とするもので、
複数の磁気検出センサを用いて前記永久磁石モータの回転速度を検出すると、その回転速度に基づいて前記ロータの位置を検出する速度・位置検出手段と、
前記磁気検出センサにより出力されるセンサ信号の変化状態から、前記速度・位置検出手段により検出される前記回転速度又は前記ロータ位置を補正する際に、前記永久磁石モータの回転方向に応じて、補正対象とする磁気検出センサを替える補正手段とを備えたことを特徴とするロータ位置検出装置。 - ロータに複数の永久磁石を備える永久磁石モータを検出対象とするもので、
複数の磁気検出センサを用いて前記永久磁石モータの回転速度を検出すると、その回転速度に基づいて前記ロータの位置を検出する速度・位置検出手段と、
前記磁気検出センサにより出力されるセンサ信号の変化状態から、前記速度・位置検出手段により検出される前記回転速度又は前記ロータ位置を補正し、前記複数の磁気検出センサより出力される各センサ信号のレベル変化の組み合わせが、異常なパターンの組み合わせとなった場合にも補正を行う補正手段とを備えたことを特徴とするロータ位置検出装置。 - 前記補正手段は、前記磁気検出センサにより出力されるセンサ信号のパルス間隔が変化する時間を監視し、その変化時間が許容範囲を超えると補正を行うことを特徴とする請求項1又は2記載のロータ位置検出装置。
- 前記補正手段は、前記永久磁石モータの回転方向に応じて、補正対象とする磁気検出センサを替えることを特徴とする請求項2記載のロータ位置検出装置。
- 前記補正手段は、前記永久磁石モータの回転中に検出した前記センサ信号が変化するタイミングが通常のケースと異なる位置を記憶し、以降は記憶した位置を越える場合に補正を行うことを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載のロータ位置検出装置。
- ロータに複数の永久磁石を備える永久磁石モータを検出対象とするもので、
複数の磁気検出センサを用いて前記永久磁石モータの回転速度を検出すると、その回転速度に基づいて前記ロータの位置を検出する速度・位置検出手段と、
前記永久磁石モータの回転速度を保存する手段と、
前記磁気検出センサにより出力されるセンサ信号の変化状態から、前記速度・位置検出手段により検出される前記回転速度又は前記ロータ位置を、前記保存した回転速度に基づき補正する補正手段とを備え、
前記回転速度を保存する手段は、前記複数の磁気検出センサより出力されるセンサ信号の組み合わせが変化したタイミングで回転速度を保存し、
前記補正手段は、前記保存した回転速度に基づき積分を行うことで補正することを特徴とするロータ位置検出装置。
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