JP6229160B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、衣類を収納し、垂直または水平の回転軸を有するドラムを持ち、ブレーキを作用させながら停止させる洗濯機に関するものである。

従来、洗濯機に用いられるインバータ装置は、モータのロータ位置検出手段により検出するとともに、モータの回転をモータ回転検出手段または逆起電力検出手段により検出し、モータの駆動時以外にロータ位置検出手段または逆起電力検出手段により、モータの回転を検知した場合、短絡ブレーキを行う。（例えば、特許文献１参照）。
また、モータに回転子位置検出回路を設け、作業者のトリガ操作により前記モータのＯＮとＯＦＦを指示するトリガスイッチを設け、ブレーキ動作中の回転数を前記回転子位置検出回路により検出し、それが所定回転数以下となった場合はブレーキ動作を終了させる時間を算出し、該時間経過後に前記ブレーキ動作を解除するものもある（例えば、特許文献２参照）。

また、モータの巻線を三相以上短絡させ、その状態で電流検知手段によって検知される巻線電流が三相以上一致した場合に前記モータの回転停止を判定する停止判定手段を備えたものもある（例えば、特許文献３参照）。

図１０は、特許文献１に記載された従来の洗濯機を示すものである。図１０に示すように、交流電源１、整流回路２、インバータ回路３、モータ４と、ホールＩＣ等で構成され、モータ４のロータ位置を検出するロータ位置検出手段５、６、７、モータ４の逆起電力を検知する逆起電力検出手段８を備え、ロータ位置検出手段５、６、７または逆起電力検出手段８は、回転を検出するモータ回転検出手段として使用され、制御手段１０は、モータ４の駆動時以外に、モータ回転検出手段によりモータが回転していることを検知した場合、インバータ駆動回路１１を通じて、インバータ回路３の下アームトランジスタをすべてオンさせ、モータ４は短絡ブレーキを行い、モータ４の停止については、ロータ位置検出手段５、６、７と逆起電力検出手段８の両者によるモータ回転検出手段の出力から判定がなされる。

図１１は、特許文献２に記載された従来の装置の回路図を示すものである。
図１１に示すように、モータ１６は１４．４Ｖの電池パック１７からインバータ回路部１８を通じて３相電流が供給されるものとなっており、ホールＩＣ２０、２１、２２がモータ１６の回転に応じて信号を順次出力する。

制御部２３は、スイッチトリガ２４、正逆切替レバー２５が接続されており、ホールＩＣ２０、２１、２２からの信号が回転子位置検出回路２７を通じて入力され、さらに回転量検出回路２８からも入力される。

制御部２３は、さらにインバータ回路図１８の電流検知を行う電流検出回路３１、スイッチトリガ２４の信号を受けるスイッチ操作検出回路３２と印加電圧設定回路３３、また正逆切替レバー２５からは回転方向設定回路３４を通じて信号が取り込まれ、制御部２３は、インバータ回路部１８内の３個の負電源側のスイッチング素子をオンし、３個の正電源側のスイッチング素子をオフすることにより、モータ１６の３相の巻線を短絡することによりブレーキ時の電流が流れる経路を構成し、短絡制動によるブレーキ動作を行う。

図１２は、特許文献２に記載された従来の装置のブレーキ動作時の動作波形図を示すも
のである。

ブレーキ動作中のモータ１６の回転３０度毎にホールＩＣ２０、２１、２２からのエッジが発生するため、時間間隔からモータ回転数が逆算でき、ブレーキ開始時点ｔ０から、ブレーキ動作による速度低下によりエッジの時間間隔が徐々に長くなり、所定速度Ｎｔｈに達したｔ１の段階で、速度変化の大きさから時間Ｔｃを決定し、Ｔｃ時間後にブレーキを解除することにより、ほぼ回転が零となるｔ２でブレーキが解除され、その後の使用者の操作に対して応答性が良いドライバドリルを実現する。

図１３は、特許文献３に記載された従来の装置の回路図を示すものである。
モータ４０の巻線に電流を供給するインバータ回路４１は、スイッチング素子４２〜４７を有しており、制御部４８によってオンオフが制御される。

モータ４０の巻線に流れる電流を検知するため、シャント抵抗５０、５１、およびオペアンプなどを含む増幅・バイアス回路５２、５３を設け、その出力信号が制御部４８に入力され、Ｕ相とＶ相の電流値が検知され、Ｗ相についてもＵ相とＶ相の電流から計算され、三相すべての電流が検知されるものとなる。

また過電流時にダイオード５４、５５を介して過電流検知部５６からの過電流検出信号も、制御部４８に入力されるものとなっている。

図１４は、起動時のフローチャートを示しており、起動スタート６０から短絡６１に移り、モータ４０の巻線を三相とも短絡させる動作となる。
続く回転子停止６２では、電流検知手段によって検知される巻線電流が三相以上一致したかどうかの判断がなされ、一致した場合にはモータ４０が停止したものと判定される。
その後は、位置決め６３、強制転流６４、定常運転６５へと進め、起動から定常運転に移るものとなる。

図１５は、回転中である場合の短絡ブレーキ中の巻線電流波形図を示している。
回転中においては、３相の電流の内の２相分の電流の瞬時値が一致することはあるが、３相分が一致することはなく、３相分の電流値が一致した時点で停止と判断するものとなる。

また、図示していないが、一相の電流検出値を電流波形の１周期より短い間隔で２回以上参照し、それが一致した場合に停止と判断する構成も記載されている。

特開２００３−２７５４９４号公報 特開２０１１−５５８８号公報 特開２００５−６４５３号公報

しかしながら、第１の従来の構成では、モータ４が停止しているかどうかの判定は、モータ回転検出手段を構成するロータ位置検出手段５、６、７、または逆起電力検出手段８の出力によるものとなり、コストが高いものとなる。

特に、特許文献１の構成とは異なるが、位置センサレスと呼ばれ、駆動にロータ位置検出手段５、６、７が不要である構成を用いた場合には、短絡ブレーキで停止したかどうか
の判定を行うためだけにロータ位置検出手段を設ける必要が生ずるものとなり、コストアップが発生するものとなる。

また、逆起電力検出手段８についても、位置センサレスの構成としても必ずしも必要なものではないことから、やはりコストアップの要素となる。

また第２の従来の構成では、ホールＩＣと回転子位置検出回路によるモータの回転の位置検知を設ける構成であり、コストが高いものになるという課題を有していた。

また第３の従来の構成では、電流検出値にノイズが入った場合、回転中にも関わらず３相分の電流検出値が一致することがあり、１相の２回分の電流検出値が一致することがあり、また増幅・バイアス回路の故障により、制御部に例えば０Ｖや５Ｖなどの固定された信号電圧が入力された場合には、停止判定となる条件が成立することになり、その状態でドラムの蓋を開くことができる状態となると、不安全性が発生するものとなる。

本発明は、前記第１〜３の従来の課題を解決するもので、ホールＩＣなどによる位置検知器を設けることなく、短絡ブレーキでの停止の判定による安全性の確保が行える電気洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、衣類を収納するドラムと、永久磁石と巻線を有し前記ドラムを駆動する電動機と、前記ドラムの開口部を開閉する蓋と、前記蓋をロックする蓋ロック手段と、複数のスイッチング素子を有し、前記電動機に電流を供給するインバータ回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の出力を受けて前記電動機の速度を算出する速度算出手段とを有し、前記制御手段は、前記ドラムの制動期間に、前記電動機の入力電圧を略零に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記速度が所定値以下となった後、前記蓋ロック手段を使用者が前記蓋を開くことが可能な状態とする洗濯機であって、前記制御手段は、前記制動期間の前に、前記電動機の入力電圧の絶対値を低下させるように前記スイッチング素子を制御する電圧低減期間を有するものである。

これによって、例えばホールＩＣなどの位置検知器を持たない簡単で低コストの構成でありながら、安全性が十分に高い状態で、使用者による蓋を開く動作を許すものとなり、速度という物理量を算出することから、慣性モーメントによる速度の連続性の存在を有効に利用した応答性の調整も可能となるため、電流検知手段出力のノイズの影響を極力排除し、かつ電流検知手段の故障により実際の電流値と無関係に一定値に固定された場合においても、誤った停止判定が行われない、安全性の高い洗濯機を実現することができるものとなる。

本発明の洗濯機は、例えばホールＩＣなどの位置検知器に頼らなくても、電動機の停止を適切に判定することができる。

実施の形態１のインバータ装置のブロック図 実施の形態１におけるインバータ装置の中央制御部１３５内の詳細構成を示すブロック図 実施の形態１におけるインバータ装置のＢ９９ＲＱによって短絡ブレーキとなる場合の波形図 実施の形態１におけるインバータ装置のドラム１０６が停止する前後の動作波形図 実施の形態１におけるインバータ装置のシーケンス発生手段１６７からのブレーキ要求信号Ｂ４ＲＱによって短絡制動期間に入る場合の動作波形図の波形図 実施の形態１におけるインバータ装置のＢ４ＲＱによって短絡制動期間に移った後、ドラム１０６が停止する前後の速度算出手段１２０を中心とした動作波形図 実施の形態１におけるインバータ装置を備えたドラム式洗濯機の断面図 実施の形態１において、インバータ装置の電源が投入された直後のフローチャート図 実施の形態２におけるインバータ装置の主要部分を示すブロック図 特許文献１に記載された従来の洗濯機 特許文献２に記載された従来の装置の回路図 特許文献２に記載された従来の装置のブレーキ動作時の動作波形図 特許文献３に記載された従来の装置の回路図 特許文献３に記載された従来の装置の起動時のフローチャート 特許文献３に記載された従来の装置の電流波形図

第１の発明は、衣類を収納するドラムと、永久磁石と巻線を有し前記ドラムを駆動する電動機と、前記ドラムの開口部を開閉する蓋と、前記蓋をロックする蓋ロック手段と、複数のスイッチング素子を有し、前記電動機に電流を供給するインバータ回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の出力を受けて前記電動機の速度を算出する速度算出手段とを有し、前記制御手段は、前記ドラムの制動期間に、前記電動機の入力電圧を略零に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記速度が所定値以下となった後、前記蓋ロック手段を使用者が前記蓋を開くことが可能な状態とする洗濯機であって、前記制御手段は、前記制動期間の前に、前記電動機の入力電圧の絶対値を低下させるように前記スイッチング素子を制御する電圧低減期間を有することにより、簡単な構成でありながら、電動機の停止を適切に判定することができるものとなる。
また、前記電動機への過渡的な過電流の発生を抑え、スイッチング素子の電流容量が小さくても、十分な信頼性を実現することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の電動機は３相の巻線を有し、前記電流検知手段は、３相の内の２相以上の電流を検知し、前記速度算出手段は、この３相の内の２相以上の電流の値に基づいて速度を算出することにより、前記電動機の回転に同期した速度を算出することができるものとなることから、停止となる直前の低速状態を、極めて高い安定性で算出することができ、停止の判定による安定性が高い洗濯機を実現することが可能となる。

第３の発明は、特に第２の発明の電動機は３相の巻線を有し、速度の時間積分値を含む前記永久磁石の位相を出力する可変周波数発振手段と、位相誤差検知手段と、座標変換手段とを備え、前記電流検知手段は、３相の内の２相以上の電流を検知し、前記座標変換手段は、前記位相を用いて前記電流検知手段の出力を静止座標から回転座標へ変換して出力し、前記速度算出手段は前記回転座標での電流値信号を受けて速度を算出することにより、前記電動機の回転に同期した速度を確実に算出することができるものとなることから、停止となる直前の低速状態を、極めて高い安定性で算出することができ、停止の判定による安定性が高い洗濯機を実現することが可能となる。

第４の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明の電源投入後、前記蓋ロック手段を使用者が前記蓋を開くことが可能な状態となる前に、前記制動期間を有することにより、電源投入時点に前回の運転による惰性回転が残っている場合などにも、安全性の確保が可能となる。

第５の発明は、特に第１〜第４のいずれかの発明の電動機に位置検知器を持たないセンサレス方式としたことにより、電動機の停止を適切に判定することができるうえ、低コストな洗濯機を提供できる。

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。なお、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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ装置のブロック図を示すものである。

図１において、永久磁石１００、１０１と３相の巻線１０２、１０３、１０４を有し、衣類１０５を収納するドラム１０６を、プーリ１０７およびベルト１０８を介して回転駆動する電動機１０９と、６石のスイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６を有し、電動機１０９に交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを供給するインバータ回路１１７と、スイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６をオンオフ制御する制御手段１１８を有し、制御手段１１８は、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検知する電流検知手段１１９、電流検知手段１１９の出力を受けて電動機１０９の速度を算出する速度算出手段１２０を有しており、本実施の形態においては、電流検知手段１１９は、３相それぞれの電流を電圧に変換するシャント抵抗１２１、１２２、１２３、および低電位側のスイッチング素子１１４、１１５、１１６のオン期間に、Ａ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器１２４により構成されており、速度算出手段１２０は、位相誤差検知手段１２６、可変周波数発振手段１２７として、増幅器１２８と積分器１２９を用いたものを備えている。

本実施の形態においては、電流検知手段１１９として３相の各相に対応する３個の抵抗シャント抵抗１２１、１２２、１２３を用いる３シャントなどと呼ばれる構成を用いており、低電位側のスイッチング素子が１１４、１１５、１１６がオンしている期間での各シャント抵抗両端に発生する電圧から検出するものとしているが、１シャントと呼ばれるような１個のシャント抵抗で、検知タイミングから３相の各電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを分離する構成、あるいはＤＣＣＴと呼ばれるような直流電流成分から検出が可能な電流センサを２個〜３個使用するものであってもかまわない。

ここで増幅器１２８は、入力に対してＰ成分（比例成分）とＩ成分（時間積分成分）の２つの利得成分を有したものとなっており、増幅器１２８への入力、すなわち位相誤差検知手段１２６の出力が、定常的に零となる制御ループとして動作するものとなる。

さらに制御手段１１８は、可変周波数発振手段１２７の出力信号ωが十分な低速となったことを判定する低速判定手段１３０を有しており、閾値発生器１３１、比較手段１３２により構成されたものとなっている。

さらに制御手段１１８は、中央制御部１３５を有し、インバータ回路１１７の制御のための信号生成や、電流検知手段１１９からの出力信号Ｉｕａ、Ｉｖａ、Ｉｗａ信号受付、速度算出手段１２０からの信号ω、θの受付、低速判定手段１３０のＪ信号受付などの各種信号処理をすべてデジタル式にて行うものとなっている。

ＰＷＭ回路１３６は、中央制御部１３５からＤｕｔｙ信号を受けて、Ｄｕｔｙ信号に対して６４マイクロ秒周期の三角波でのパルス幅変調（ＰＷＭ）を行った信号Ｂを出力するものであり、中央制御部１３５の信号Ｓ１〜Ｓ６は、インバータ回路１１７との間に設け
た、切り替え手段１３７、駆動回路１３８を経てスイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６のゲート信号を与えるものとなっているが、切り替え手段１３７が、中央制御部１３５のＫ信号がハイである場合には、図１に表示されている状態となって、Ｓ１〜Ｓ６が採用されるのに対し、Ｋ信号がローとなっている場合には、切り替え手段１３７内の各スイッチが下側に接続された状態となる。

インバータ回路１１７は、ＡＣ２３０Ｖ５０Ｈｚの交流電源１４１、全波の整流器１４２、コンデンサ１４３により構成した直流電件１４４から、直流電圧ＶＤＣが供給されており、抵抗１４６、１４７によって構成した直流電圧検知回路１４８の出力Ａが、中央制御部１３５にアナログ電圧信号として入力される形となっており、中央制御部１３５の内部では、これもＡ／Ｄ変換されたデジタル値として処理されていくものとなっている。

図２は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ装置の中央制御部１３５内の詳細構成を示すブロック図である。

なお、中央制御部１３５を実現する実際の部品としては、１チップ式のマイクロコンピュータなどが用いられるものとなるが、図１の中央制御部１３５の外側の部分も含めて、１台のマイクロコンピュータのソフトウェアで処理することで実現しても良いし、逆に中央制御部１３５内の構成をハードウェアで実現しても良く、１チップとしても多チップの部品で実現してもよく、またＤＳＰなどと呼ばれるような各種プロセッサを部品として用いたものであっても良い。

図２において、３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに対応した信号Ｉｕａ、Ｉｖａ、Ｉｗａと算出された位相θ信号を用いて、数式１を用いてＩｄとＩｑへの変換、すなわち静止座標から回転座標への変換を行って出力する第1の座標変換手段１５０、設定値ＩｄｒとＩｄの誤差を計算する減算手段１５１、設定値ＩｑｒとＩｑの誤差を計算する減算手段１５２、減算手段１５１、１５２の出力に対して、ＰＩ（比例、積分）のゲインを作用させる誤差増幅手段１５３、１５４を設けており、その出力Ｖｄ１とＶｑ１は、切り替え手段１５６を経て、θ信号と共にｄｑ座標から、数式２を用いて３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの値に変換する第２の座標変換手段１５８が設けられており、ＰＷＭ手段１５９において、Ａ信号に対する３相の電圧指令値の比率で、６４ｕｓ周期の三角波のキャリア波を作用させ、そのキャリア波との瞬時値比較、およびデッドタイムを付して、上下の駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を生成するものとなる。

なお、本実施の形態においては、電流検知手段１１９は、３相すべての電流を検知できる構成としているが、電動機１０９の三相の巻線１０２、１０３、１０４の内の２相以上の電流を検知すれば、残りの１相はキルヒホッフの法則によって計算できるものとなるため、２相のみの検知としてもかまわない。

本実施の形態は、さらに速度設定値ωｒとωとの差を計算する減算手段１６０、減算手段１６０の出力に対して、ＰＩ（比例、積分）のゲインを作用させる誤差増幅手段１６１、算出速度ωからＩｄｒを決めるＩｄｒ設定手段１６２、短絡ブレーキ制御手段１６３、異常検出手段１６５、Ｊ信号から０．３秒の遅延時間でＺ信号を出力する遅延手段１６６、電動機１０９の駆動時の設定速度ωｒ、ブレーキ要求信号Ｂ４ＲＱの信号発生を行うシーケンス発生手段１６７、Ｂ４ＲＱ信号を受けて、短絡ブレーキへの移行開始時のＶｄ１とＶｑ１を入力し、零に近づける値を出力する電圧指令絞り手段１６８が設けられている。

シーケンス制御部１６７は、電気洗濯機として動作を行うため、外部の構成要素との各種信号（停止ボタン信号Ｓｓｔｏｐ、給水弁信号Ｓｋｂ、排水弁信号Ｓｈｂ、蓋ロック信号Ｓｒｋ、蓋閉信号Ｓｃｌなど）を送受信しながら、電動機１０９の運転に関わる各種の信号も送受信するものである。

短絡電流判定手段１７０は、短絡状態での３相分の電流信号Ｉｕａ、Ｉｖａ、Ｉｗａの瞬時値の絶対値のいずれかが１．７Ａを超えている場合にＣｌ信号をハイとし、瞬時値の絶対値のすべてが０．６Ａを下回った場合にＣｓ信号をハイとするものとなっている。

Ｉｄｒ設定手段１６２は、ω値がドラム１０６の速度換算で４００ｒ／ｍｉｎ以下の場合には、Ｉｄｒとして０Ａを出力し、ドラム１０６の速度換算で４００ｒ／ｍｉｎを超える場合には、Ｉｄｒ＜０Ａとしつつ、絶対値としてはωの増大に伴い徐々に増加させることにより、ドラム１０６の速度換算で１２００ｒ／ｍｉｎではＩｄｒ＝−５Ａとするものとなっており、高速での弱メ界磁制御がかかるものとなっている。

短絡ブレーキ制御手段１６３は、電気洗濯機に何らかの異常が発生した場合、および動作の区切りの時点で、電動機１０９をブレーキ状態として停止させた場合の制御を行うものであり、各部の過電流や過電圧、また過剰な振動などがあった場合、異常検出手段１６５からのＢ９９ＲＱ信号、およびシーケンス発生手段１６７からのブレーキ要求信号Ｂ４ＲＱを受けた場合に電動機１０９の入力を徐々に短絡状態、すなわち３相の入力端子間の電圧がほぼ零となるように、インバータ回路１１７内のスイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６に対するゲート制御を実現するものとなり、特に本実施の形態においては、Ｂ９９ＲＱを受けた場合と、Ｂ４ＲＱを受けた場合では、どちらも短絡ブレーキ状態ではあるが、具体的なインバータ回路１１７への信号はかなり異なったものとしている。

図３は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ装置のＢ９９ＲＱによって短絡ブレーキとなる場合の波形図であり、（ア）はＢ９９ＲＱ信号、（イ）はＫ信号、（ウ）はＤｕｔｙ信号である。

力行期間から、中央制御部１３５の内部信号ＢＲＱは時刻ｔ１でハイとなり、同時にＫ信号がハイからローになるが、この時点ではＤｕｔｙ値は零であるため、スイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６のＩＧＢＴ部分は、すべてオフとなる５ｍｓのオールオフ期間に移る。

なお、オールオフ期間中には、電動機１０９が低速である場合には、ほとんど電流が零の状態となるが、高速である場合（誘導起電力が高い状態）では、スイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６のダイオード部分を通じて、直流電源への回生電流が流れる。

（ウ）に示される低電位側スイッチング素子１１４、１１５、１１６のオン時間の比率
（Ｄｕｔｙ）は、短絡時間比率となり、オールオフ期間に続いて、Ｔ２からＴ５はＤｕｔｙが増加する短絡時間比率拡大期間となり、一方高電位側スイッチング素子１１１、１１２、１１３については、切り替え手段１３７の作用によりオフ状態が保たれるものとなる。

その後、Ｔ３、Ｔ４を経る毎に、時間に対する傾き、すなわち短絡時間比率（Ｄｕｔｙ）の拡大速度は、時間経過と共に低下、また短絡時間比率が１００％に近づくほど、低下するものとなっている。

電動機１０９の入力電圧の観点では、回転により発生する誘導起電力が瞬時値として正／負を繰り返すが、それが短絡時間中には強制的に零となるものとなり、絶対値が抑えられるものとなる。

よって本実施の形態は、Ｔ２〜Ｔ５の短絡時間比率拡大期間は、短絡時間の増加により、電圧の絶対値が低下させるようにスイッチング素子１１４、１１５、１１６が制御される電圧低減期間となる。

Ｔ５において、Ｄｕｔｙが１００％に達した時点で、電動機１０９は、制御手段１１８が、インバータ回路１１７内の低電位側スイッチング素子１１４、１１５、１１６のオンオフ制御により、３相巻線の入力端子ＵＶＷを短絡する短絡時間比率（Ｄｕｔｙ）を拡大する短絡時間比率拡大期間の後、短絡時間比率Ｄｕｔｙを最大限、すなわち１００％に保ち、負荷の運動エネルギーを吸収する短絡制動期間を有するものとなっている。

Ｄｕｔｙが１００％となった時点では、低電位側スイッチング素子１１４、１１５、１１６内のＩＧＢＴやダイオードの電圧降下分、およびインバータ回路１１７から電動機１０９までの配線による電圧降下分は、電動機１０９の入力電圧として例えば２〜３Ｖ程度残るものとなるが、このような電圧は略零の範疇である。

このように、短絡時間比率となるＤｕｔｙを徐々に増大させることにより、短絡制動期間に移る過程での過渡的な電流の跳ね上がりを防ぐことができ、過電流が防止できるものとなり、インバータ回路１１７の各構成要素の破壊、および電動機１０９の過電流故障を防ぐことができる。

特に、本実施の形態においては、短絡時間比率の拡大速度を徐々に低下させたものとしていることにより、短絡制動期間に入る時点での電動機１０９の速度条件が広範囲に振られても、過渡的な電流の跳ね上がりを防ぐことができるという効果があり、速度が高い条件下ではＴ２〜Ｔ３付近のＤｕｔｙの拡大速度の設計、また速度が低い条件下ではＴ４〜Ｔ５付近のＤｕｔｙの拡大速度の設計で対応可能となる。

なお、特に高速における直流電源１４４への回生による過電圧を抑える面からは、短絡時間比率拡大期間の後半となるＴ３〜Ｔ５における短絡時間比率（Ｄｕｔｙ）拡大速度を、中速〜低速条件下での過渡的な電流の跳ね上がりが許容できる範囲で高める設計とすることにより、最小限に抑えることができるものとなる。

そして、電動機１０９が広範囲の速度条件にて短絡制動期間に入る場合の線電流の過電流の防止とともに、直流電源１４４の回生による過電圧発生も抑えることができ、速度情報が不要であることから、センサレスと呼ばれるような電動機１０９に位置検知用のセンサ、および速度検知用のセンサを持たず低コストとした構成にも対応することができる。

さらに、電気洗濯機のように電動機１０９の回転方向が、一方向ではなく、右に回った
り左に回ったりするインバータ装置であっても、相順に関係なく短絡ブレーキ（短絡制動）期間に移行する制御が可能であることから、有効なものとなる。

図４は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ装置のＢ９９ＲＱによって短絡ブレーキとなり、図３に示した期間から、さらに時間が経過し、電動機１０９および負荷であるドラム１０６が停止する前後の動作波形図を示している。

図４において、（ア）はドラム１０６の速度、（イ）はＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗの電流波形、（ウ）は短絡電流判定手段１７０のＣｓ出力信号を示している。

短絡ブレーキ状態となった電動機１０９は、次第に速度が低下し、同時に線電流については周波数がほぼ速度に比例して低下し、線電流の振幅も最終的には低下し、速度が零となる時点で零に収束していく。

本実施の形態においては、零電流である場合の電流検知手段１１９の出力は、５Ｖ電源のほぼ中間となる２．５Ｖ程度となるが、運転開始前のスイッチング素子１１４、１１５、１１６がオフの状態での値を零電流に相当するオフセット値として記憶しておいて使用し、各相の線電流の絶対的な値で扱うものとなる。

短絡ブレーキに入った時点から停止に至るまで時間については、短絡ブレーキに入った時点での電動機１０９の速度、負荷の慣性モーメント、電動機１０９のインダクタンスや抵抗値、スイッチング素子１１４、１１５、１１６のオン状態での電圧（ＶＣＥ（ＳＡＴ））などによって左右されるものとなり、一定時間ではないため、速度の低下によって現れる物理現象である電流値を、本実施の形態で用いることにより、十分な低速にまで速度が低下した状態を検知するものとしている。

具体的には、本実施の形態においては、３つの線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの瞬時値の絶対値のすべてが０．６Ａを下回った時点ＴｊａでＣｓ信号をハイとするものとなり、ドラム１０６の速度として７ｒ／ｍｉｎ程度に低下した段階となる。

短絡ブレーキ制御手段１６３はハイとなったＣｓ信号を受け、上記７ｒ／ｍｉｎから短絡ブレーキの継続により停止となる、例えば０．１５秒間の遅延時間を経過した時点で、停止と判断するものとなり、シーケンス発生手段１６７からの指示などにより、電気洗濯機として必要な次の工程に移るものとなる。

なお、万全を期すために、短絡電流判定手段１７０の判断について、Ｔｊａ以降にも再度線電流が十分に低下していることを確認した後にＣｓをハイ出力する構成、あるいは線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの瞬時値の絶対値のすべてが０．６Ａを下回った状態が所定時間以上継続した場合にＣｓ信号をハイ出力するようにしても良い。

以上のように、位置センサや速度センサを用いない低コストと簡単な構成でありながら、短絡ブレーキを用い、かつその期間の電流からの適切な停止の判定により、安全性の確保を行うことができるものとなる。

図５は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ装置のシーケンス発生手段１６７からのブレーキ要求信号Ｂ４ＲＱによって短絡制動期間に入る場合の動作波形図の波形図であり、（ア）はＢ４ＲＱ信号、（イ）は第２の座標変換手段１５８の入力値Ｖｑ（実線）とＶｄ（破線）の値、（ウ）は算出された速度ω（実線）と実角速度（破線）を示している。

Ｂ４ＲＱ信号が立ち上がるＴ１時点以前の力行期間については、切り替え手段１５６は下側の接点に接触するため、誤差増幅手段１５３、１５４の出力Ｖｄ１とＶｑ１が、ＶｄとＶｑに接続されてＩｄとＩｑの電流制御が機能した状態となっている。

Ｔ１において、Ｂ４ＲＱがハイになった時点で、電圧指令絞り手段１６８はＶｄ１とＶｑ１を内部にホールドし、Ｔ１以降は時間に対して一定の電圧変化速度（ｄＶ／ｄｔ）で絶対値を低下させていくという動作に入り、切り替え手段１５６は上側の接点に接触し、電圧指令絞り手段１６８からの信号がＶｄおよびＶｑとして用いられる。

図５に示している例では、Ｔ１において、Ｖｑ１は正であるのに対しＶｄ１は負の値となっているため、電圧指令絞り手段１６８はＶｑについてはＶｑ１から減じることによって零に近づけ、ＶｄについてはＶｄ１から増すことによって零に近づけていく動作となり、絶対値を小とする方向に変化を起こすものとなる。

図５では、Ｖｄ１の絶対値がＶｑ１の絶対値よりも小であった場合を示しており、Ｔ１以降の電圧指令絞り手段１６８による絞り動作が、絶対値を一定の時間的割合で低下させていくものとなるため、（イ）ではＴ１以降の傾きの絶対値がＶｄとＶｑで等しくなり、結果Ｔ２にてＶｄが零となり、さらにＴ３にてＶｄもＶｑも零となって電動機１０９の入力電圧の絶対値はほぼ零にまで低下し、電動機１０９は運動エネルギーを吸収する短絡制動期間に入る。

電動機１０９の入力電圧については、第２の座標変換手段１５８の出力となる電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗで決定されるものとなるが、Ｔ１からＴ３の期間には、線間電圧で見ても電圧は減少するようにスイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６が制御されることになるため、電圧低減期間となる。

なお、本実施の形態においては、ＶｄとＶｑは同時には零とならないものとなるが、電圧低減期間Ｔ１〜Ｔ３は、数十ｍｓ程度の比較的短い時間内に行われるものとなるため、ＶｄとＶｑのカーブの違いによる悪影響は顕著に表れることはなく、過渡的な線電流の跳ね上がりによる過電流の発生や、直流電源１４４への回生電力による直流電圧の過電圧の発生には至らず、問題とはならない。

また本実施の形態では、（ウ）に示すωに関して、電圧低減期間においてのみ増幅器１２８の出力ωを、Ｂ４ＲＱ信号が開始となるＴ１時点での算出速度ω１に固定した状態とし、フィードバックの安定性を確保するものとしている。

電圧低減期間におけるＶｄとＶｑの変化のカーブについては、他のものであっても良く、例えばＶｄとＶｑが同時に零となるように傾きを調整したものなどであっても良い。 また、ＶｄとＶｑの時間変化の大きさ（傾きの絶対値）を、短絡制動期間に入る時の電動機１０９の速度に応じて変化させてもよく、傾きについて、低速では小、高速では大とすると、いずれの速度でも電圧低減期間中の過渡的な電流の跳ね上がり（過電流）を抑えつつ、特に高速での直流電源への回生電流による過電圧発生を極力抑えたものとすることもできる。

また電圧低減期間中の傾きａを変化させ、初期は傾き大で後に傾き小として広範囲の速度に対応させたものであっても良い。

いずれにしても、Ｂ４ＲＱ信号がハイとなった場合には、電圧指令値ＶｄとＶｑが時間とともに零に絞られていくため、電動機１０９の入力は徐々に短絡状態、すなわち３相の入力端子間の電圧がほぼ零となる方向に、インバータ回路１１７内のスイッチング素子１
１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６に対するゲート制御がなされた電圧低減期間を有し、その後にＶｄとＶｑが零で電動機１０９の入力電圧が略零となる短絡制動期間に入るものとなる。

ただし、電圧指令値ＶｄとＶｑが共に零となった状態であっても、電動機１０９の入力電圧は完全な零Ｖとはならない場合があり、特に３相変調を行った場合には、ＶＤＣの半分の電位を中心として、瞬時の各相の線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ極性に応じてデッドタイム時間内の電位の上下が発生し、またＩＧＢＴやダイオードによる電圧降下分も２〜３Ｖ以下ではあるが、発生する要因もある。

これらの電圧はデッドタイム補償と呼ばれる構成を用いて、軽減される場合もあるが、特に電気洗濯機に応用する場合には、騒音防止の面からキャリア周波数は１０数キロヘルツ程度とかなり高いため、数Ｖ程度の電動機１０９入力電圧が残る場合もあるが、これらは入力電圧が略零の範疇である。

図６は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ装置のＢ４ＲＱによって短絡制動期間に移った後、時間が経過し、電動機１０９および負荷であるドラム１０６が停止する前後の速度算出手段１２０を中心とした動作波形図を示しており、（ア）はＩｕ、（イ）はω、（ウ）はθ、（エ）はＪ信号の波形を示している。

短絡制動期間には、電動機の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗがかなり流れることから、本実施の形態においては、電流検知手段１１９を経た信号の内のＵ相分となるＩｕａを位相誤差検知手段１２６に取り込み、Ｕ相電流Ｉｕ波形と、可変周波数発振手段１２７の出力θとの位相差に応じた信号を発生するものとしている。

具体的には零点のタイミングからの位相差の比較、あるいは２つの入力信号の乗算などが用いられ、その出力が増幅器１２８と積分器１２９による制御ループで構成された、一種の位相同期ループ（ＰＬＬ）が構成されることにより、短絡制動期間中においては、Ｉｕの位相に同期したθが生じ、角周波数ωは電動機１０９の速度に応じた値、すなわち算出速度（または角速度の算出値）が得られるものとなる。

このように増幅器１２８のω出力は、短絡制動期間中の速度として使用することができることから、ωが閾値発生器１３１の値ωｔｈを下回ったＴ１において、比較手段１３２のＪ信号が出力されるものとなり、本実施の形態においては、Ｔ１をドラム１０６の速度として３５ｒ／ｍｉｎとなった時点としており、Ｊ信号はωｔｈにてハイとなる。

単純に電動機１０９の各線電流の瞬時値のみから停止に近い低速の状態に達したかどうかを判定する場合には、突発的なノイズによる影響を受けやすい傾向があり、例えばかなり高速で回転している場合でも、３相分の電流検知手段１１９の出力値が偶然一致することも多々あり、また１つの相の電流検出値を電気角１周期よりも短い間隔で２回以上の参照した場合でも、ノイズによって一致する可能性は時間が長くなる程に高まるものとなり、十分な低速であると誤って判定することがある。

またノイズの影響を防ぐために参照する回数を増しても、ノイズの影響を効果的に低減することができない場合が多く、逆に停止状態であってもノイズの影響で、十分低速となっている状態の判定に非常に長い時間がかかるなどの不具合も発生する。

それに対し、本実施の形態においては、速度あるいはそれに一対一で対応する周波数という物理量を介在させた判定となるため、特にドラム式洗濯機の場合などは、ドラム１０６の慣性モーメントが０．３ｋｇ平米程度以上あることによる速度変動（加速度）の限界
が生じる点を有効に活用し、ω値の応答性を十分に実現できる範囲で、ローパス要素を用いるなどすることも可能となり、結果電流検知手段１１９出力のノイズによる影響を格段に低いものに抑えることが可能となる効果があり、停止直前まで信頼性の高いω信号が得られるものとなる。

Ｊ信号が、中央制御部１３５に入った後、遅延手段１６６にて、０．３秒の遅延時間の後、Ｚ信号がハイとなるが、この０．３秒は、上記ドラム１０６の速度として、３５ｒ／ｍｉｎから短絡ブレーキの継続により停止となる所要時間に相当する。

なおＣｌ信号に関しては、絶対値のいずれかが１．７Ａを超えており、電流からの周波数を検知するのに十分な振幅がある場合にハイとなるので、Ｃｌ信号の条件を掛け合わせることにより、速度の検知に十分な信頼性が加わるものとなる。

このように、本実施の形態においては、シーケンス発生手段１６７からのＢ４ＲＱ信号により短絡制動となる場合においては、速度算出手段１２０を用いたものとすることにより、電流Ｉｕなどに多少の一時的なノイズが乗った場合であっても、位相誤差検知手段１２６が正常に働く範囲であれば、ノイズの影響は全く受けることがなく、また位相同期ループとしての動作に影響がない範囲であれば、瞬間的な位相誤差検知手段１２６の誤動作があっても、増幅器１２８内の積分ゲイン要素により、速度算出手段１２０としての影響は抑えられる方向となり、信頼性の高い停止の判定による安全性の確保がなされるものとなる。

なお上述したデッドタイムの影響で、電動機１０９の入力電圧が零からずれると、場合によっては、直流電源１４４への回生電流が発生し、コンデンサ１４３の充電によってＶＤＣの上昇が問題となることもあるが、デッドタイム補償によって抑えられる場合がある。
したがって、ＶＤＣの過電圧を防止する面、および電動機１０９の速度の算出を極力低速まで精度良く行おうとする面からも、適切なデッドタイム補償は有効に作用するものとなる。

以上のように、本実施の形態においては、制御手段１１８は、ドラムからの運動エネルギーを吸収する短絡制動期間に、電動機１０９の入力電圧を略零に保つようにスイッチング素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６の制御を行い、算出速度ωが所定値ωｔｈ以下となった後、停止の判定を行うものとなる。
これにより、例えばホールＩＣなどの位置検知器を持たない簡単な構成でありながら、電動機１０９の停止を適切に判定できるものとなり、安全性の確保が可能となる。

なお、本実施の形態においては、Ｂ４ＲＱ信号時には、Ｃｓ信号は停止の判定には使用しないものとしたが、併用してもよく、例えばＺ信号が発生してから０．３秒後に再度Ｃｓ信号の状態を確認して、停止の判定を行っても良い。

また、万一非常に急速な減速がかかった場合など、３５ｒ／ｍｉｎの判断がなされるまでに、電流が小となりＣｌ信号がローとなった場合などは、いつまでも停止の判定がなされず、インバータ装置が閉じこもってしまうことも考えられるが、Ｃｓ信号との併用や適宜タイマーを併用するなどして、停止していることの判定を行い、十分な時間経過の後に、停止の判定することにより、安全性やインバータ装置の利便性を両立させた形で、次のシーケンスに進むことができるものとなる。

図７は、本実施の形態における一般にドラム式洗濯機と呼ばれるインバータ装置の断面図である。

図７において、衣類１０５を収納するドラム１０６、プーリ１８２およびベルト１０８を介して回転駆動する電動機１０９が設けられ、電動機１０９に３相の交流電流を供給するインバータ回路１１７を有している。

インバータ回路１１７は、制御手段１１８からの６石分の制御信号により、運転がなされるものとなっており、実施の形態１で説明した、Ｂ９９ＲＱ信号とＢ４ＲＱに対応し、それぞれ図３に示したＢ９９ＲＱ信号での電圧低減期間と、図５に示したＢ４ＲＱでの電圧低減期間を経た後、短絡制動期間に移るものとなる。

停止の判定に関しても、実施の形態１で説明した、Ｂ９９ＲＱとＢ４ＲＱのそれぞれの構成でいずれも短絡制動期間中の停止の判定による、安全性の確保が行われるものとなっている。

本実施の形態においては、ドラム１０６は樹脂製の受け筒１９０の内部で回転するものとなっており、給水弁１９３、排水弁１９４の開閉を制御手段１１８からのＳｋｂ信号、Ｓｈｂ信号により開閉することによって、受け筒１９０内に水が給排水され、別に投入される洗剤と共に、洗濯と脱水がなされるものとなっている。

ここで、ドラム１０６の前方には開閉可能な蓋１９６が設けられており、使用者が蓋１９６を開閉するための蓋ハンドル１９７が設けられており、洗濯および脱水中にドラム１０６が回転する際には、蓋１９６が閉じられ、使用者の安全確保や、水の飛散の防止するものとなっている。

蓋１９６がハンドル１９７の操作で開かれた状態は、破線で示している。

本実施の形態においては、蓋１９６は本体に繋がる蝶番部分を中心として開閉するものとしているが、引き戸構成のものや、折りたたみする構成のもの、シャッタ構成のもの、また取り外しができるものなどであってもかまわない。

蓋ロック手段２００は、蓋１９６が閉じられた状態に保持するものであり、ソレノイド２０１、プランジャ２０２、バネ２０３およびロック制御回路２０４からなっており、ソレノイド２０１に通電がなされていない図示している状態では、蓋１９６はロック状態となるため、使用者がハンドル１９７を引いても、その他いかなる操作を行っても、蓋１９６を開くことはできない状態となる。

ロック制御回路２０４は、制御手段１１８からのＳｒｋ信号により、ソレノイド２０１への通電を行い、ロックの解除を行われると、使用者はハンドル１９７を引いて蓋１９６を開くことができる状態となる。

なお、蓋検知スイッチ２０６は、蓋１９６の開閉状態を検知するものであり、開閉検知信号Ｓｃｌを制御手段１１８に伝え、蓋１９６が開かれている場合には、Ｓｃｌはローとなり安全確保の面から、インバータ回路１１７への信号としては、電動機１０９への交流電流の供給は行わず、ドラム１０６を回転する運転はなされないものとなっている。

なお、この状態で直流電流を電動機１０９に供給しても良く、ドラム１０６はより確実に回転方向に固定された状態とすることで、十分な安全性の確保を行うことができる。
そして、脱水運転などが終了した場合には、制御手段１１８が停止の判定がなされた後に、Ｓｒｋ信号が送られ、蓋ロック手段２００は、ソレノイド２０１への通電を行うことによってロック状態が解除され、使用者が蓋１９６を開くことができる状態となる。

脱水運転が停止する場合としては、所定の脱水時間に達した場合の他、使用者が停止ボタン２０８を操作し、Ｓｓｔｏｐ信号が発生した場合、またインバータ回路１１７において過負荷などの異常が発生した際にも、制御手段１１８内の異常信号が発生し、いずれも電動機１０９の制動がかかり、ドラム１０６が停止された時点で、制御手段１１８でのＢ４ＲＱ信号での停止の判定がなされ、蓋ロック手段２００がロック状態を解除された状態となり、使用者がハンドル１９７を引くことによって、蓋１９６が開けることができるので安全性が確保されるものとなる。

図８は、本実施の形態において、インバータ装置の電源が投入された直後のフローチャート図を示している。

図８において、インバータ装置の電源スイッチが入った場合など、制御手段１１８が活性化した段階で、構成しているマイクロコンピュータのプログラムがスタートすると、スタート２１０から短絡ブレーキ（Ｂ９９ＲＱ）２１１に移り、実施の形態１の説明で図３に示したＢ９９ＲＱ信号が発生した場合の動作を行い、電圧低減期間に続いて短絡制動期間に入る。

そして図４に示す停止の判定となる信号Ｃｓがハイとなった時点で、ロック解除２１３に移り、ここでソレノイド２０１の通電が行われ、使用者は蓋１９６を開くことができる状態となり、安全性が確保される。

電源が投入された段階で、例えば前回の運転の制動が完了していない状態であった場合などは、蓋１９６が使用者の操作で開くことができる状態である場合には、残っている回転により、使用者に危険が発生するものとなる。

本実施の形態においては、電源投入後に、短絡制動期間を経るものとし、かつ停止の判定による安全性の確保の信号Ｃｓがハイになった後にロックを解除することにより、その危険を無くすることができるものとなり、安全性の高い洗濯機を実現することができるものとなる。

このように、本実施の形態においては、電動機の停止を適切に判定した後に、蓋のロック解除を行い、使用者は蓋１９６を開くことができるものとなるため、安全性の高い洗濯機を実現することができるものとなる。

特に、短絡ブレーキ（Ｂ９９ＲＱ）２１１にて、Ｂ９９ＲＱ信号による制動を行うことから、速度センサや位置センサを用いないセンサレスと呼ばれる構成であっても、電源投入直後にドラム１０６の回転が残っていた場合であっても、その速度、および位置（位相）に関係なく、インバータ回路１１７の過電流や過電圧の発生を抑えることができるため、極めて有効なものとなる。

また、本実施の形態においては、正しい零電流状態における電流検知手段１１９の出力値をオフセット値として使用して絶対的な電流値を扱うものとしているため、例えば短絡ブレーキ中に電流検知手段１１９に故障が発生した場合、０Ｖや５Ｖなどの実際の電流値とは無関係に出力信号が固定される可能性が高いことを発明者らは把握しているが、その場合にはＣｓ信号はハイとなる可能性は極めて低くなり、高い安全性が確保されるものとなる。

なお、本実施の形態においては、ドラム１０６の回転軸は、水平としたものを示したが、特に水平にこだわるものであるというものでもなく、垂直、あるいは斜めの回転軸を有
するものとしても良い。

ドラム１０６の回転駆動のための動力伝達経路についても、プーリ１８２、ベルト１０８を用いたものを示したが、これについてもこの構成に限定するものでもなく、ギア（歯車）を用いたものや、ダイレクト駆動と呼ばれるように、ドラム１０６の軸に直接に電動機を備えて同一の速度で回転するものなどであってもかまわない。

また、蓋ロック手段２００の構成に関しても、本実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、例えば複数の蓋ロック手段を設け、使用者のハンドル操作によっていつでもロック解除が可能な第１の蓋ロック手段と、制御手段からの信号によってロック状態が解除される第２の蓋ロック手段とを併用する構成、あるいは蓋を閉じた状態で常にロック状態となるが、ロック解除は制御手段からの信号によって阻止／許可が働くもの、制御手段からの信号によってハンドル操作ができなくなるものなど、様々な構成を用いることができ、いずれの場合でも使用者が蓋を開くことができるかどうかを制御手段からの信号によって変化させることができるものであれば良く、具体的な構成は自由に設計できるものである。

（実施の形態２）
図９は、本発明の第２の実施の形態におけるインバータ装置の主要部分を示すブロック図である。

本実施の形態においては、特に速度と位相を算出する構成が、第1の実施の形態と異なるが、その他は同等であるため、特に第1の実施の形態から異なるブロックのみを説明する。

図９にて、制御手段２２０は、速度算出手段２２１を、中央制御部１３５でのＶｄ、Ｖｑ、Ｉｄ、Ｉｑ信号を受ける位相誤差検知手段２２３、可変周波数発振手段１２７を有しており、可変周波数発振手段１２７は第1の実施の形態と同様に、Ｐ成分とＩ成分を有し算出速度ωを出力する増幅器１２８と、算出速度ωの時間積分を行って算出位相θを出力する積分器１２９を用いている。

本実施の形態においては、算出速度ωは、位相誤差検知手段２２３にも入力されており、電動機１０９のパラメータ（抵抗値、最大インダクタンス、最小インダクタンス）を記憶しておき、電圧指令値および検出した電流値から、位相誤差εが算出され、算出位相θが実位相に対して進んでいる場合にはε＞０、算出位相θが実位相に対して遅れている場合には、ε＜０となる。

定常状態においては、増幅器１２８の入力、すなわち位相誤差検知手段２２３の出力εが零となるように制御ループが動作するものとなり、速度算出手段２２１としては、回転座標での電流値信号ＩｄとＩｑ、および回転座標での電圧値信号ＶｄとＶｑを受けて、速度ω、および位相θを算出して出力するものとなっている。

なお、算出速度ωに関しては、例えば６４ｕｓ等のインバータ回路１１７のキャリア周波数毎に周期的に計算された前回のωを使用して計算を行うことにより、図９に示された制御ループについての堂々巡りは、回避されたものとなっている。

その他の部分の構成に関しては、第1の実施の形態と同等であり、Ｂ９ＲＱ信号が発生した場合の動作についても、第１の実施の形態と同等である。
以上の構成により、本実施の形態のインバータ装置では、Ｒ４ＲＱ信号が発生した場合には、第１の実施の形態と同様にＶｄとＶｑを電圧低減期間中に絶対値を小として零とした
後、短絡制動期間中にＶｄとＶｑが共に零とする。

この段階で、ＩｄとＩｑはかなりの大きさのものが存在するため、これらが位相誤差検知手段２２３で計算要素に加わり、短絡制動期間中の算出位相θが実位相、すなわち永久磁石１００、１０１の位相と等しく保たれ、短絡制動期間中のωも極めて精度の高いものが得られるものとなる。

ドラム１０６の速度で３５ｒ／ｍｉｎ相当の速度となった時点で、算出ω＜ωｔｈとなり、Ｊ信号がハイに立ち上がるなど、その後の停止の判定に至る期間の動作に関しては、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態においては、位相誤差検知手段２２３の構成として、やや複雑な計算を伴うものとなる分、それを実現するマイクロコンピュータなどのプロセッサについては、計算力が高いものが必要となるが、実位相に対する算出位相θの誤差、および実速度と算出速度ωとの誤差を非常に小さく抑えることができるという傾向があり、算出された速度ωに対する信頼性が極めて高いものとなるため、停止の判定としても信頼性が高いものが実現でき、安全性が極めて高いインバータ装置を実現することができるものとなる。

また、短絡制動期間以外の力行期間においても、電動機１０９に位置センサや速度センサを持たない「センサレス」と呼ばれる動作中においても、算出した速度ωと位相θの応答性が優れた高性能の洗濯機として動作させることができるものとなり、力行動作中の速度計算、位相計算と共用することもでき、合理的となる。

なお、短絡制動期間には電動機１０９の入力電圧はほぼ零となり、Ｖｄ、Ｖｑは共に零に固定された条件であるため、力行時とは若干制御構成が異なるものとなり、より低速まで速度の計算を対応させるなどの目的で、位相の誤差をフィードバックするための誤差増幅器に用いる利得（比例成分用、積分成分用など）を、力行時とは異なる値に切り替えるなどしても良い。

もちろん、ホールＩＣなどの位置センサを用いるインバータ装置を使用することも可能であり、従来から停止の判定に用いられる位置センサが万一故障した場合を考慮した、多重の安全性確保も行うことができるものとなり、抜群の安全性の確保ができるものとなる。

なお、本実施の形態においては、位相誤差検知手段２２３での位相誤差ε、すなわち角度の次元となる物理量を算出するものとしているが、例えば算出した磁束の方向の電圧成分のみを用いても十分な特性が得られることが多く、加減乗除、三角関数、指数関数、複素数演算などの各種計算の回数が削減できることから、より簡単な計算で済ませることができるものとなる。

また、一般にベクトル制御と呼ばれる直交２軸は、一方が永久磁石１００、１０１によって生じる磁束の向きに合致させる構成とされることが多いが、特に磁束軸であるｄ軸にピッタリと合わせる構成に限定されるものでもなく、例えば電動機１０９が有している実際のインダクタンス値とは異なった値を用いて、ｄ軸より幾分位相が進んだ軸を基準としても良く、永久磁石１００、１０１が回転子内の奥深くに埋め込まれた構成の電動機１０９においては、電流の削減が合理的に行えるなどの利点もある。

一般的な永久磁石電動機の電圧方程式をベースとし、誤差εを電圧の誤差、電流の誤差、速度の誤差、インダクタンス値の誤差、抵抗の誤差などに照らし合わせて計算し、誤差εが零に収束するようにする構成などとした上で、実働時の性能に影響が小さい項を省く
などした簡略化した数式を用いてもよく、いずれにしても、計算の仕事が減る分、使用するマイクロコンピュータの能力として低く、低コスト、また電力消費を抑えたものでも構成できるという利点がある。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、ホールＩＣなどの位置検知器を用いない（いわるる「センサレス」と呼ばれる方式、構成）簡単で低コストでありながら、安全性が十分に高い状態で、使用者による蓋を開く動作を許すものとなり、安全性の高い洗濯機を実現することができるものとなる。

また、衣類等の被脱水物を入れるドラムが水平もしくは垂直、または角度を有する回転軸としたドラムを負荷として有するもので、脱水機、洗濯乾燥機などと呼ばれるものに適用できる。

１００、１０１ 永久磁石
１０５ 衣類
１０６ ドラム
１０９ 電動機
１９６ 蓋
２００ 蓋ロック手段
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６ スイッチング素子
１１７ インバータ回路
１１８、１７０ 制御手段
１１９ 電流検知手段
１２０、１７１ 速度算出手段
１０２、１０３、１０４ 巻線
１２７ 可変周波数発振手段
１２６、２１３ 位相誤差検知手段
１５０、１５８ 座標変換手段

Claims (5)

1. 衣類を収納するドラムと、永久磁石と巻線を有し前記ドラムを駆動する電動機と、前記ドラムの開口部を開閉する蓋と、前記蓋をロックする蓋ロック手段と、複数のスイッチング素子を有し、前記電動機に電流を供給するインバータ回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の出力を受けて前記電動機の速度を算出する速度算出手段とを有し、前記制御手段は、前記ドラムの制動期間に、前記電動機の入力電圧を略零に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記速度が所定値以下となった後、前記蓋ロック手段を使用者が前記蓋を開くことが可能な状態とする洗濯機であって、
   前記制御手段は、前記制動期間の前に、前記電動機の入力電圧の絶対値を低下させるように前記スイッチング素子を制御する電圧低減期間を有する洗濯機。
2. 前記電動機は３相の巻線を有し、前記電流検知手段は、３相の内の２相以上の電流を検知し、前記速度算出手段は、この３相の内の２相以上の電流の値に基づいて速度を算出する請求項１に記載の洗濯機。
3. 速度の時間積分値を含む前記永久磁石の位相を出力する可変周波数発振手段と、位相誤差検知手段と、座標変換手段とを備え、前記電流検知手段は、３相の内の２相以上の電流を検知し、前記座標変換手段は、前記位相を用いて前記電流検知手段の出力を静止座標から回転座標へ変換して出力し、前記速度算出手段は前記回転座標での電流値信号を受けて速度を算出する請求項２に記載の洗濯機。
4. 電源投入後、前記蓋ロック手段を使用者が前記蓋を開くことが可能な状態となる前に、前記制動期間を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
5. 電動機に位置検知器を持たないセンサレス方式とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。