JP7352770B2 - How to start an electric washing machine and the electric motor of an electric washing machine - Google Patents

How to start an electric washing machine and the electric motor of an electric washing machine Download PDF

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本発明は、電動機を用いて衣類等の洗濯を行う電気洗濯機、および電気洗濯機等に使用される電動機の起動方法に関するものである。 The present invention relates to an electric washing machine that uses an electric motor to wash clothes, etc., and a method for starting the electric motor used in the electric washing machine.

従来、この種の電気洗濯機などに用いられるモータ駆動制御装置は、ロック通電期間を開始してから第１の所定時間が経過した時に、ロック電流の大きさが第１の所定値になるように制御する。そして、第１の所定時間が経過して、ロック通電期間の終了時にロック電流の大きさが第１の所定値よりも小さい第２の所定値になるように制御する（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a motor drive control device used in this type of electric washing machine etc. is configured such that the magnitude of the lock current reaches a first predetermined value when a first predetermined time has elapsed after starting the lock energization period. to control. Then, after the first predetermined time has elapsed, the lock current is controlled so that it becomes a second predetermined value smaller than the first predetermined value at the end of the lock energization period (for example, see Patent Document 1). ).

図１３は、特許文献１に記載された従来のモータ駆動制御装置のブロック回路図である。図１４（ａ）は、特許文献１に記載されたモータ駆動制御装置の制御回路部６の出力Ｒ１～Ｒ６の信号波形図を、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）においてＲ１のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）におけるＨＩＧＨ期間とＬＯＷ期間の時間比率（Ｄｕｔｙ）の変化を示す波形図である。 FIG. 13 is a block circuit diagram of a conventional motor drive control device described in Patent Document 1. 14(a) is a signal waveform diagram of outputs R1 to R6 of the control circuit section 6 of the motor drive control device described in Patent Document 1, and FIG. 14(b) is a PWM diagram of R1 in FIG. 14(a). FIG. 3 is a waveform diagram showing a change in the time ratio (Duty) between a HIGH period and a LOW period in (Pulse Width Modulation).

図１３に示すように、直流電源１と、インバータ回路２と、制御回路部３と、モータ４と、誘起電圧検出回路５とを備える。インバータ回路２は、６石のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を有する。制御回路部３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６へオンオフ信号（Ｒ１～Ｒ６）を供給する。インバータ回路２の出力は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）であるモータ４に接続される。誘起電圧検出回路５は、モータ４の各相の電圧値から誘導起電力を検出して制御回路部３に出力する。 As shown in FIG. 13, it includes a DC power supply 1, an inverter circuit 2, a control circuit section 3, a motor 4, and an induced voltage detection circuit 5. The inverter circuit 2 has six switching elements Q1 to Q6. The control circuit section 3 supplies on/off signals (R1 to R6) to each of the switching elements Q1 to Q6. The output of the inverter circuit 2 is connected to a three-phase motor 4 (U phase, V phase, W phase). The induced voltage detection circuit 5 detects induced electromotive force from the voltage value of each phase of the motor 4 and outputs it to the control circuit section 3.

制御回路部３は、プリドライブ回路６と、ロック通電制御回路７と、モータ駆動制御回路８と、回転位置推定部９とを有する。モータ４の起動時には、ロック通電制御回路７からプリドライブ回路６に信号が出力され、その後にモータ駆動制御回路８からプリドライブ回路６へ信号に出力される。このとき、モータ駆動制御回路８は、誘起電圧検出回路５の出力に応じた信号をプリドライブ回路６に出力する。 The control circuit section 3 includes a predrive circuit 6 , a lock energization control circuit 7 , a motor drive control circuit 8 , and a rotational position estimation section 9 . When starting the motor 4, a signal is output from the lock energization control circuit 7 to the predrive circuit 6, and then from the motor drive control circuit 8 to the predrive circuit 6. At this time, the motor drive control circuit 8 outputs a signal corresponding to the output of the induced voltage detection circuit 5 to the predrive circuit 6.

制御回路部３はロック通電制御回路７を制御し、図１４（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１～Ｔ２の期間（第１の所定期間）にてＤｕｔｙを０からＤ２に増加させる。次に、制御回路部３は、時刻Ｔ２～Ｔ３の期間（第２の所定期間）にてＤｕｔｙをＤ２に保つ。そして、制御回路部３は、Ｔ３～Ｔｅの期間（第３の所定期間）にてＤｕｔｙをＤ１に保つ。ここでＤ２＞Ｄ１とする。第３の所定期間を第２の所定期間よりも長くすることで、第２の所定期間でモータ４に供給される電流値は、第２の所定期間よりも小となる。これにより、ロック通電工程での終了時刻Ｔｅ時点において、被駆動体のふらつきを抑えたロータ位置に固着される。また、モータ４に供給される電流による発熱が抑えられる。 The control circuit section 3 controls the lock energization control circuit 7, and increases the Duty from 0 to D2 during the period from time T1 to T2 (first predetermined period), as shown in FIG. 14(b). Next, the control circuit unit 3 maintains the Duty at D2 during the period from time T2 to T3 (second predetermined period). Then, the control circuit unit 3 maintains the Duty at D1 during the period from T3 to Te (third predetermined period). Here, it is assumed that D2>D1. By making the third predetermined period longer than the second predetermined period, the current value supplied to the motor 4 during the second predetermined period becomes smaller than the second predetermined period. As a result, at the end time Te of the lock energization process, the driven body is fixed at a rotor position where wobbling is suppressed. Furthermore, heat generation due to the current supplied to the motor 4 is suppressed.

モータ４が起動した後、強制転流工程において、モータ駆動制御手段８からの信号によってモータ４の三相に駆動電流が順次、供給される。ロータの回転速度が一定値に達した時点で、センサレス駆動工程に移る。その後、回転位置推定部９は、モータ４の各相の誘起電圧の変化からのゼロクロス点の検出を行い、通電タイミングの推定を行う。 After the motor 4 is started, drive current is sequentially supplied to the three phases of the motor 4 in response to a signal from the motor drive control means 8 in a forced commutation step. When the rotational speed of the rotor reaches a certain value, the process moves to a sensorless drive process. Thereafter, the rotational position estimating unit 9 detects zero cross points from changes in the induced voltage of each phase of the motor 4, and estimates the energization timing.

特開２０１８－０９３６６５号公報JP2018-093665A

前記従来の構成では、ロック通電工程および強制転流工程において、モータ４は負荷の慣性モーメントを加速するトルクを発生しながら駆動することになる。したがって、電気洗濯機のように負荷の慣性モーメントが大きい場合には、センサレス駆動工程に移るまでの時間がかかるという課題を有していた。これにより、回転停止から短時間で起動を行なうような運転速度パターンが実現困難となり、洗濯性能を向上することができない。 In the conventional configuration, the motor 4 is driven while generating torque that accelerates the moment of inertia of the load during the lock energization process and the forced commutation process. Therefore, when the moment of inertia of the load is large, such as in an electric washing machine, there is a problem in that it takes time to move to the sensorless drive process. As a result, it becomes difficult to realize an operating speed pattern in which the rotation is started in a short period of time after stopping, and washing performance cannot be improved.

また、ロック通電工程および強制転流工程において、モータの電流による損失が大きく、発熱と消費電力量が増大する。 Furthermore, in the lock energization step and the forced commutation step, loss due to motor current is large, increasing heat generation and power consumption.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電気洗濯機のような慣性モーメントの大きい回転物体を有していても、電動機の起動を短時間とすることを可能とする。これにより、電動機の起動に要する時間を短縮することができ、高い洗濯性能を実現する電気洗濯機、および電気洗濯機等に使用される電動機の起動方法を提供することを目的とする。また、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制する電気洗濯機、および電気洗濯機等に使用される電動機の起動方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and makes it possible to start the electric motor in a short time even if the rotating object has a large moment of inertia, such as an electric washing machine. It is therefore an object of the present invention to provide an electric washing machine that can shorten the time required to start the electric motor and achieve high washing performance, and a method of starting the electric motor used in the electric washing machine and the like. Another object of the present invention is to provide an electric washing machine that suppresses heat generation of the electric motor to reduce power consumption, and a method of starting the electric motor used in the electric washing machine and the like.

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気洗濯機は、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、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを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、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の駆動手段とを有し、制御部は、電源回路を制御し、電動機の起動時に第１の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第２の駆動手段を用いて電動機に電流を供給するものである。 In order to solve the conventional problems, the electric washing machine of the present invention includes a rotating object that comes into contact with the laundry, an electric motor having a permanent magnet and a winding, a power supply circuit that supplies current to the electric motor, and a torque control circuit for the electric motor. a transmission mechanism that transmits the information to a rotating object, and a control unit that executes a washing operation, the transmission mechanism having an invalid angular region in which transmittable torque at the shaft of the electric motor is smaller than the maximum torque of the electric motor, The power supply circuit includes a first driving means that applies current regardless of the position of the permanent magnet with respect to the winding, and a second driving means that applies current depending on the position of the permanent magnet with respect to the winding. , controls the power supply circuit, supplies current to the motor using the first drive means when starting the motor, drives the motor within the invalid angle region, and then supplies current to the motor using the second drive means. It is something to do.

この構成によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第１の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第２の駆動手段に移行させることができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第２の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機を実現することができる。 With this configuration, even if the moment of inertia of the rotating object acting as a load is large, the first drive means can supply current to the motor while reducing the influence of the moment of inertia of the rotating object within the invalid angle region. By rotating the electric motor, it is possible to shift to the second driving means in a short time, and the time required for starting the electric motor can be shortened. Variations in the phase of the current at the time when the second driving means starts operating can be suppressed. In this way, it is possible to realize an electric washing machine that has high washing performance, suppresses heat generation of the electric motor, and suppresses power consumption.

また、前記従来の課題を解決するために、本発明の電動機の起動方法は、回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを回転物体に伝える伝達機構と、電源回路を制御する制御部とを備え、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の駆動手段とを有し、制御部は、電動機の起動時に第１の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第２の駆動手段を用いて電動機に電流を供給するものである。 In addition, in order to solve the conventional problems, the method for starting an electric motor of the present invention includes a rotating object, an electric motor having a permanent magnet and a winding, a power supply circuit that supplies current to the electric motor, and a rotating object that rotates the torque of the electric motor. The transmission mechanism includes a transmission mechanism that transmits information to an object, and a control unit that controls a power supply circuit. , the control unit has a first driving means that conducts current regardless of the position of the permanent magnet with respect to the winding, and a second driving means that conducts current according to the position of the permanent magnet with respect to the winding. At startup, the first drive means is used to supply current to the motor and after driving the motor within the invalid angle region, the second drive means is used to supply current to the motor.

この方法によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第１の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第２の駆動手段に移行させるこ
とができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第２の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機の電動機の起動方法を実現することができる。 With this method, even if the moment of inertia of the rotating object acting as a load is large, the first drive means can supply current to the motor while reducing the influence of the moment of inertia of the rotating object within the invalid angular region. By rotating the electric motor, it is possible to shift to the second driving means in a short time, and the time required for starting the electric motor can be shortened. Variations in the phase of the current at the time when the second driving means starts operating can be suppressed. In this way, it is possible to realize a method for starting the motor of an electric washing machine that has high washing performance, suppresses heat generation of the motor, and suppresses power consumption.

本発明の電気洗濯機および電動機の起動方法は、電動機の起動に要する時間を短縮することができ、高い洗濯性能を実現するとともに、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる。 The electric washing machine and motor starting method of the present invention can shorten the time required to start the motor, achieve high washing performance, and suppress heat generation of the motor to reduce power consumption.

本発明の実施の形態１における電気洗濯機のブロック図Block diagram of an electric washing machine in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における第１の駆動手段５６の詳細ブロック図Detailed block diagram of the first driving means 56 in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における第２の駆動手段５７の詳細ブロック図Detailed block diagram of second driving means 57 in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における速度位相推定手段９４の詳細ブロック図Detailed block diagram of velocity phase estimating means 94 in Embodiment 1 of the present invention （ａ）本発明の実施の形態１における第２の駆動手段５７の運転中のベクトル図（ｂ）本発明の実施の形態１における第２の駆動手段５７の運転中のベクトル図(a) Vector diagram during operation of the second drive means 57 in Embodiment 1 of the present invention (b) Vector diagram during operation of the second drive means 57 in Embodiment 1 of the present invention （ａ）本発明の実施の形態１における伝達機構１５の無効角度領域の模式説明図（ｂ）本発明の実施の形態１における伝達機構１５の無効角度領域の模式説明図（ｃ）本発明の実施の形態１における伝達機構１５の無効角度領域の模式説明図(a) Schematic explanatory diagram of the invalid angular region of the transmission mechanism 15 in Embodiment 1 of the present invention (b) Schematic explanatory diagram of the invalid angular region of the transmission mechanism 15 in Embodiment 1 of the present invention (c) A schematic explanatory diagram of the invalid angle region of the transmission mechanism 15 in the first embodiment 本発明の実施の形態１における第１の駆動手段５６の動作説明図An explanatory diagram of the operation of the first driving means 56 in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における第１の駆動手段５６の、実電気角の初期値が０度での動作説明図An explanatory diagram of the operation of the first driving means 56 in the first embodiment of the present invention when the initial value of the actual electrical angle is 0 degrees 本発明の実施の形態１における第１の駆動手段５６の、実電気角の初期値が９０度での動作説明図An explanatory diagram of the operation of the first driving means 56 in the first embodiment of the present invention when the initial value of the actual electrical angle is 90 degrees 本発明の実施の形態１における第１の駆動手段５６の、実電気角の初期値が１８０度での動作説明図An explanatory diagram of the operation of the first driving means 56 in the first embodiment of the present invention when the initial value of the actual electrical angle is 180 degrees 本発明の実施の形態１における第１の駆動手段５６の、実電気角の初期値が２７０度での動作説明図An explanatory diagram of the operation of the first driving means 56 in the first embodiment of the present invention when the initial value of the actual electrical angle is 270 degrees 本発明の実施の形態１における制御部６８の脱水時のフローチャートFlowchart during dehydration of the control unit 68 in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における電源回路５５の脱水時の波形図Waveform diagram of power supply circuit 55 during dehydration in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における制御部６８の攪拌時のフローチャートFlowchart during stirring of the control unit 68 in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における電源回路５５の攪拌時の波形図Waveform diagram of power supply circuit 55 during stirring in Embodiment 1 of the present invention 従来のモータ駆動制御装置のブロック図Block diagram of conventional motor drive control device （ａ）従来のモータ駆動制御装置の制御回路部６の出力波形図（ｂ）従来のモータ駆動制御装置のＰＷＭの波形図(a) Output waveform diagram of the control circuit section 6 of the conventional motor drive control device (b) PWM waveform diagram of the conventional motor drive control device

第１の発明は、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、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを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、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の駆動手段とを有し、制御部は、電源回路を制御し、電動機の起動時に第１の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第２の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し、無効角度領域は、電動機の電気角で半回転より大きくなるように構成されるとともに、第１の駆動手段の電流角で１回転半より小さくなるように構成される、電気洗濯機である。 The first invention comprises a rotating object that comes into contact with laundry, an electric motor having a permanent magnet and a winding, a power supply circuit that supplies current to the motor, a transmission mechanism that transmits the torque of the electric motor to the rotating object, and a washing operation. a control section for executing the transmission mechanism, the transmission mechanism has an invalid angular region in which the transmittable torque at the shaft of the electric motor is smaller than the maximum torque of the electric motor, and the power supply circuit has a position of the permanent magnet with respect to the winding. It has a first drive means that carries out unrelated energization and a second drive means that energizes according to the position of the permanent magnet with respect to the winding. After supplying current to the electric motor using the first driving means and driving the electric motor in the range of the invalid angle region, supplying current to the electric motor using the second driving means, and driving the electric motor in the invalid angle region. The electric washing machine is configured such that the current angle of the first driving means is larger than half a rotation, and the current angle of the first driving means is smaller than one and a half rotations.

この構成によって、無効角度領域による第１の駆動手段から第２の駆動手段に移行する際の位相が効果的に抑えられるとともに、第１の駆動手段での電動機の無駄な動きを低減することができ、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第１の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機
に電流を供給して回転させることにより、短時間で第２の駆動手段に移行させることができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第２の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機を実現することができる。 With this configuration, the phase at the time of transition from the first drive means to the second drive means due to the invalid angle region can be effectively suppressed, and unnecessary movement of the electric motor in the first drive means can be reduced. Even if the moment of inertia of the rotating object serving as a load is large, the first driving means supplies current to the electric motor and rotates it while reducing the influence of the moment of inertia of the rotating object within the invalid angular region. By doing so, it is possible to shift to the second drive means in a short time, and the time required to start the electric motor can be shortened. Variations in the phase of the current at the time when the second driving means starts operating can be suppressed. In this way, it is possible to realize an electric washing machine that has high washing performance, suppresses heat generation of the electric motor, and suppresses power consumption.

第２の発明は、第１の発明において、第２の駆動手段は、電動機に供給される電圧および電動機のパラメータを用いて計算した位相に基づいた電流を電動機に供給する電気洗濯機である。 A second invention is an electric washing machine based on the first invention, wherein the second driving means supplies the motor with a current based on a phase calculated using the voltage supplied to the motor and the parameters of the motor.

これによって、第２の駆動手段に移行した後の永久磁石の位相に対する電流位相を最適な値に制御することができる。 Thereby, the current phase relative to the phase of the permanent magnet after shifting to the second driving means can be controlled to an optimal value.

第３の発明は、第１または第２の発明において、回転物体を構成し洗濯物を収納するドラムと、ドラムを内包する水槽とを備え、第１の駆動手段は、第１の相順の通電により電動機を駆動する期間を有し、第２の駆動手段は、第１の相順と逆となる第２の相順の電流を供給して電動機を駆動するように構成され、伝達機構は、第１の相順に対する無効角度領域が、第２の相順に対する無効角度領域よりも大きくなるように構成される電気洗濯機である。 A third invention is based on the first or second invention, and includes a drum constituting a rotating object and storing laundry, and a water tank containing the drum, and the first driving means is configured to drive the first phase sequentially. The transmission mechanism has a period in which the electric motor is driven by energization, and the second driving means is configured to supply current in a second phase order that is opposite to the first phase order to drive the electric motor. , an electric washing machine configured such that an invalid angle area for a first phase sequence is larger than an invalid angle area for a second phase sequence.

これによって、大きい慣性モーメントを有するドラムを回転させる電動機の起動時に、第１の駆動手段により、無効角度領域を利用して電動機を駆動することによって、洗濯運転においてドラムを回転させる電動機を短時間で起動させることができる。 As a result, when the electric motor that rotates the drum having a large moment of inertia is started, the first drive means drives the electric motor by utilizing the invalid angle region, so that the electric motor that rotates the drum during the washing operation can be activated in a short time. It can be activated.

第４の発明は、第１または第２の発明において、洗濯物および洗濯水が収容される水槽と、回転物体を構成し洗濯物および洗濯水を攪拌する攪拌翼とを備え、伝達機構は、遊星歯車を有し、遊星歯車によって減速した回転を攪拌翼に伝えるように構成される電気洗濯機である。 A fourth invention is based on the first or second invention, and includes a water tank in which laundry and washing water are stored, and an agitation blade that constitutes a rotating object and stirs the laundry and washing water, and the transmission mechanism includes: This electric washing machine has a planetary gear and is configured to transmit rotation reduced by the planetary gear to an agitation blade.

これによって、洗い工程およびすすぎ工程において攪拌翼を回転させる電動機を短時間で起動させることができる。 Thereby, the electric motor that rotates the stirring blades in the washing process and the rinsing process can be started in a short time.

第６の発明は、回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを回転物体に伝える伝達機構と、電源回路を制御する制御部とを備え、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の駆動手段とを有し、制御部は、電動機の起動時に第１の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し、電動機の電気角で半回転より大きくなるように構成されるとともに、第１の駆動手段の電流角で１回転半より小さくなるように構成される無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第２の駆動手段を用いて電動機に電流を供給する、電気洗濯機の電動機の起動方法である。 A sixth invention provides a rotating object, a motor having a permanent magnet and a winding, a power supply circuit that supplies current to the motor, a transmission mechanism that transmits the torque of the motor to the rotating object, and a control unit that controls the power supply circuit. , the transmission mechanism has an invalid angular region in which the transmittable torque at the shaft of the electric motor is smaller than the maximum torque of the electric motor, and the power supply circuit has a first angular region for energizing independent of the position of the permanent magnet with respect to the winding. The controller has a first driving means and a second driving means that applies current according to the position of the permanent magnet with respect to the winding, and the control unit supplies current to the electric motor using the first driving means when starting the electric motor. and after driving the motor within an invalid angle region configured such that the electrical angle of the motor is larger than half a rotation and the current angle of the first driving means is smaller than one and a half rotations. , a method for starting an electric motor of an electric washing machine, in which a second drive means is used to supply current to the electric motor.

この方法によって、無効角度領域による第１の駆動手段から第２の駆動手段に移行する際の位相が効果的に抑えられるとともに、第１の駆動手段での電動機の無駄な動きを低減することができ、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第１の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第２の駆動手段に移行させることができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第２の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機等の電動機の起動方法を実現することができる。 With this method, it is possible to effectively suppress the phase at the time of transition from the first drive means to the second drive means due to the invalid angle region, and to reduce unnecessary movement of the electric motor in the first drive means. Even if the moment of inertia of the rotating object serving as a load is large, the first driving means supplies current to the electric motor and rotates it while reducing the influence of the moment of inertia of the rotating object within the invalid angular region. By doing so, it is possible to shift to the second drive means in a short time, and the time required to start the electric motor can be shortened. Variations in the phase of the current at the time when the second driving means starts operating can be suppressed. In this way, it is possible to realize a method for starting an electric motor such as an electric washing machine, which has high washing performance, suppresses heat generation of the electric motor, and suppresses power consumption.

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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における電気洗濯機のブロック図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an electric washing machine according to an embodiment of the present invention.

図１において、電気洗濯機１０は、縦型洗濯機である。回転物体１２は洗濯物１１と接触し、脱水工程において回転するドラム１３を有する。また、回転物体１２は、洗濯運転の洗い工程およびすすぎ工程において、洗濯物１１および洗濯水を攪拌するように回転する攪拌翼１４を有する。 In FIG. 1, electric washing machine 10 is a vertical washing machine. The rotating object 12 has a drum 13 that is in contact with the laundry 11 and rotates during the dewatering process. Further, the rotating object 12 has an agitating blade 14 that rotates to agitate the laundry 11 and washing water during the washing process and the rinsing process of the washing operation.

電動機１６は、永久磁石４０～４７と巻線５０～５２とを有する同期電動機であり、ドラム１３および攪拌翼１４を回転させる。永久磁石４０～４７と巻線５０～５２とは、いずれがステータまたはロータになってもよく、また、インナーロータ型でもアウターロータ型でもよい。 The electric motor 16 is a synchronous electric motor having permanent magnets 40 to 47 and windings 50 to 52, and rotates the drum 13 and the stirring blade 14. Either of the permanent magnets 40 to 47 and the windings 50 to 52 may be a stator or a rotor, and may be of an inner rotor type or an outer rotor type.

伝達機構１５は、電動機１６のトルクを回転物体１２であるドラム１３または攪拌翼１４伝える。伝達機構１５は、電動機１６のモータ回転軸３８に設けられた第１プーリ１８と、第１プーリ１８より直径の大きい第２プーリ１９と、第１プーリ１８と第２プーリ１９とを結ぶゴム製のベルト２０と、第２プーリ１９に連結される遊星歯車機構２３と、遊星歯車機構２３を結合状態とするか、乖離状態とするかを切り替えるクラッチ３２、とを備える。 The transmission mechanism 15 transmits the torque of the electric motor 16 to the drum 13 or stirring blade 14, which is the rotating object 12. The transmission mechanism 15 is made of rubber and connects a first pulley 18 provided on the motor rotation shaft 38 of the electric motor 16, a second pulley 19 having a larger diameter than the first pulley 18, and the first pulley 18 and the second pulley 19. , a planetary gear mechanism 23 connected to the second pulley 19, and a clutch 32 that switches the planetary gear mechanism 23 between a connected state and a disengaged state.

遊星歯車機構２３は、中心に太陽歯車２４を有する。太陽歯車２４は、ギア回転軸２１の一端に設けられ、ギア回転軸２１の他端には第２プーリ１９が設けられる。さらに、遊星歯車機構２３は、太陽歯車２４と同軸に回転自在に設けられる内歯車２５と、太陽歯車２４と内歯車２５の両者に噛み合う３つの遊星歯車２７、２８、２９と、遊星歯車２７、２８、２９の中心同士を結ぶ遊星キャリア３０、とを有する。 The planetary gear mechanism 23 has a sun gear 24 at the center. The sun gear 24 is provided at one end of the gear rotation shaft 21, and the second pulley 19 is provided at the other end of the gear rotation shaft 21. Furthermore, the planetary gear mechanism 23 includes an internal gear 25 that is rotatably provided coaxially with the sun gear 24, three planetary gears 27, 28, and 29 that mesh with both the sun gear 24 and the internal gear 25, and the planetary gear 27, 28 and 29, and a planet carrier 30 connecting the centers of the planet carriers 28 and 29.

内歯車２５は、ドラム１３にトルクを伝達するように接続される。遊星キャリア３０は、攪拌翼１４にトルクを伝達するように接続される。 Internal gear 25 is connected to transmit torque to drum 13 . The planetary carrier 30 is connected to the stirring blade 14 to transmit torque.

クラッチ３２は、ギア回転軸２１と内歯車２５とを結合状態にするか、乖離状態にするかを切り替える。クラッチ３２は、内歯車２５に結合されたクラッチスプリング３３がギア回転軸２１の外側に設けられ、クラッチスプリング３３がギア回転軸２１と絡まった状態とすることで、ギア回転軸２１と内歯車２５とが結合状態になる。 The clutch 32 switches between bringing the gear rotation shaft 21 and the internal gear 25 into a connected state and into a disengaged state. In the clutch 32, a clutch spring 33 coupled to the internal gear 25 is provided outside the gear rotation shaft 21, and the clutch spring 33 is entangled with the gear rotation shaft 21, so that the gear rotation shaft 21 and the internal gear 25 are connected to each other. and become connected.

クラッチスプリング３３は、鶴巻バネの状態でギア回転軸２１に絡み付く構成である。これにより、内歯車２５への有効なトルク伝達が可能な向きは一方向に限定される。例えば、本実施の形態においては、トルク伝達が有効となる向きは、脱水時は電気洗濯機を上から見た時にドラム１３が時計回りに回転する向きである。 The clutch spring 33 is configured to wrap around the gear rotating shaft 21 in the form of a hexagonal spring. As a result, the direction in which torque can be effectively transmitted to the internal gear 25 is limited to one direction. For example, in the present embodiment, the direction in which torque transmission is effective is the direction in which the drum 13 rotates clockwise when the electric washing machine is viewed from above during dewatering.

クラッチ３２によりギア回転軸２１と内歯車２５とを結合させた状態では、遊星歯車機構２３は作用せず、ギア回転軸２１の回転が内歯車２５に直接伝達される。すなわち、太
陽歯車２４と内歯車２５と遊星キァリア３０とが一緒に回転する。これによって、攪拌翼１４とドラム１３とが一緒に回転し、ドラム１３に収容された洗濯物１１も共に回転する。したがって、例えば、洗濯運転の脱水工程において、クラッチ３２によりギア回転軸２１と内歯車２５とを結合させ、ドラム１３を高速で回転させることにより洗濯物１１に遠心力が作用し、脱水運転が行われる。 When the gear rotation shaft 21 and the internal gear 25 are connected by the clutch 32, the planetary gear mechanism 23 does not operate, and the rotation of the gear rotation shaft 21 is directly transmitted to the internal gear 25. That is, the sun gear 24, the internal gear 25, and the planetary carrier 30 rotate together. As a result, the stirring blade 14 and the drum 13 rotate together, and the laundry 11 accommodated in the drum 13 also rotates together. Therefore, for example, in the dewatering process of washing operation, the clutch 32 connects the gear rotation shaft 21 and the internal gear 25, and the drum 13 is rotated at high speed, so that centrifugal force acts on the laundry 11, and the dehydration operation is performed. be exposed.

一方、クラッチ３２によりギア回転軸２１と内歯車２５とを乖離させた状態は、上記の結合状態時とは逆向きのトルクを電動機１６から伝達される。この場合、クラッチスプリング３３は鶴巻バネの絡みが解かれ、ギア回転軸２１に固着しない状態となるため、内歯車２５にトルクは伝わらない。 On the other hand, when the gear rotation shaft 21 and the internal gear 25 are separated by the clutch 32, torque is transmitted from the electric motor 16 in the opposite direction to that in the above-mentioned coupled state. In this case, the clutch spring 33 is disentangled from the crane coil spring and is not fixed to the gear rotating shaft 21, so that no torque is transmitted to the internal gear 25.

クラッチ３２が乖離した状態では、遊星歯車機構２３が作用し、ギア回転軸２１の回転が太陽歯車２４および遊星歯車２７～２９を介して遊星キャリア３０に伝達される。このとき、内歯車２５は、その外周に設けられたブレーキシュー７０によって回転が制動される。これによって、ドラム１３は回転せずに攪拌翼１４のみが回転し、ドラム１３に収容された洗濯水と共に洗濯物１１が回転する。したがって、例えば、洗濯運転の洗い工程またはすすぎ工程において、クラッチ３２によりギア回転軸２１と内歯車２５とを乖離させ、攪拌翼１４を回転させることにより洗濯物１１は洗濯水と共に攪拌され、洗い運転またはすすぎ運転が行われる。 When the clutch 32 is disengaged, the planetary gear mechanism 23 operates, and the rotation of the gear rotating shaft 21 is transmitted to the planetary carrier 30 via the sun gear 24 and the planetary gears 27 to 29. At this time, the rotation of the internal gear 25 is braked by a brake shoe 70 provided on its outer periphery. As a result, only the stirring blades 14 rotate without rotating the drum 13, and the laundry 11 rotates together with the washing water contained in the drum 13. Therefore, for example, in the washing step or rinsing step of the washing operation, the gear rotation shaft 21 and the internal gear 25 are separated by the clutch 32 and the stirring blades 14 are rotated, so that the laundry 11 is agitated together with the washing water, and the laundry 11 is agitated together with the washing water. Or a rinse operation is performed.

以上のように、脱水工程のようなクラッチ３２の結合状態では、ドラム１３の駆動に必要となる最大トルクは、洗濯物１１の量に応じて相応に大きくなる。一方、クラッチ３２の乖離状態では、脱水工程とは逆向きである、伝達機構１５の伝達可能トルクは、ごくわずかな値となり、無効角度領域を有する。特に、クラッチスプリング３３は何回転でもスリップが起こるため、逆トルクに対する無効角度領域は無限大の回転角となる。 As described above, when the clutch 32 is engaged, such as during the dewatering process, the maximum torque required to drive the drum 13 increases accordingly depending on the amount of laundry 11. On the other hand, when the clutch 32 is in a disengaged state, the transmittable torque of the transmission mechanism 15, which is in the opposite direction to the dehydration process, has a very small value and has an invalid angle region. In particular, since the clutch spring 33 slips no matter how many times it rotates, the invalid angle region for reverse torque becomes an infinite rotation angle.

また、脱水工程のようなクラッチ３２の結合状態では、電動機１６を逆回転する際に必要となるトルクは、上記のクラッチスプリング３３をスリップさせるトルクの他に、攪拌翼１４に与える分のトルクがある。これについては後述する攪拌時の攪拌翼１４の駆動と同等であり、有限な無効角度領域が存在する。 Furthermore, when the clutch 32 is engaged, such as during a dewatering process, the torque required to reversely rotate the electric motor 16 is the torque applied to the stirring blades 14 in addition to the torque that causes the clutch spring 33 to slip. be. This is equivalent to driving the stirring blade 14 during stirring, which will be described later, and there is a finite invalid angle region.

なお、鶴巻バネの状態となったクラッチスプリング３３の終端部分を保持状態とするか、解除状態とするかを切り替えることにより、ギア回転軸２１への絡み付きを禁止し、内歯車２５への有効なトルク伝達が可能な向きであるか否かに関わらず、ギア回転軸２１からのトルク伝達を遮断するような機構も設ける。 In addition, by switching the terminal part of the clutch spring 33, which is in the state of a crane-wound spring, between a holding state and a releasing state, entanglement with the gear rotation shaft 21 is prohibited, and effective contact with the internal gear 25 is prevented. A mechanism is also provided to cut off torque transmission from the gear rotating shaft 21, regardless of whether the direction is such that torque transmission is possible.

電動機１６の最大トルクは、電源回路５５内の電流制限値の設定によって変化させることができる。また、仕様書などに記載された、電動機が瞬時に出しうるトルクの最大定格値を用いて電動機１６の最大トルクを計算することができる。あるいはまた、仕様書などに記載された、減磁を起こさない最大電流の保証値を用いて計算することができる。 The maximum torque of the electric motor 16 can be changed by setting the current limit value in the power supply circuit 55. Furthermore, the maximum torque of the electric motor 16 can be calculated using the maximum rated value of the torque that the electric motor can instantaneously produce, which is written in the specifications or the like. Alternatively, calculation can be performed using the guaranteed value of the maximum current that does not cause demagnetization, which is stated in the specifications.

例えば三相の永久磁石電動機において、各線電流の最大値Ｉｐｅａｋ１または実効値Ｉｒｍｓ１があれば、誘導起電力定数Ｋｅ［Ｖｒｍｓ／１０００ｒｐｍ］のパラメータから計算が可能である。あるいは、１端子を開放としたときの他の２線間に流せる電流の最大値Ｉｐｅａｋ２または実効値Ｉｒｍｓ２があれば、誘導起電力定数Ｋｅ［Ｖｒｍｓ／１０００ｒｐｍ］のパラメータからの計算可能である。 For example, in a three-phase permanent magnet motor, if there is a maximum value Ipeak1 or an effective value Irms1 of each line current, calculation is possible from the parameter of the induced electromotive force constant Ke [Vrms/1000 rpm]. Alternatively, if there is a maximum value Ipeak2 or an effective value Irms2 of the current that can flow between the other two wires when one terminal is open, it can be calculated from the parameter of the induced electromotive force constant Ke [Vrms/1000 rpm].

なお、誘導起電力は永久磁石の磁束と巻線の鎖交の積が変化して発生し、誘起電圧、逆起電力、バックイーエムエフ（ＢＥＭＦ）などと呼ばれることもある。 Note that the induced electromotive force is generated by a change in the product of the magnetic flux of the permanent magnet and the interlinkage of the windings, and is sometimes called an induced voltage, a back electromotive force, or a back emf (BEMF).

電動機の最大トルクは、例えば、Ｋｅ＝５３［Ｖｒｍｓ／１０００ｒｐｍ］、Ｉｐｅａｋ２＝４［Ａ］である場合、トルク定数（下記（式１））とｄｑ面上での電流ベクトルＩａの最大値（下記（式２））との積によって、モータ回転軸３８にて２．４８［Ｎｍ］となる。 The maximum torque of the electric motor is, for example, when Ke=53 [Vrms/1000 rpm] and Ipeak2=4 [A], the torque constant (the following (Equation 1)) and the maximum value of the current vector Ia on the dq plane (the following (Formula 2)) gives 2.48 [Nm] at the motor rotation shaft 38.

また、電動機がＬｄ≠Ｌｑのときは、リラクタンストルクの発生があるので、それを考慮したトルク値を計算して最大トルクとしても良い。 Further, when Ld≠Lq of the electric motor, reluctance torque is generated, so a torque value that takes this into consideration may be calculated and used as the maximum torque.

これよりも小さいトルクの伝達しかできない領域は、無効角度範囲となる。 A region where only a smaller torque can be transmitted becomes an invalid angle range.

一般に伝達機構の構成要素は弾性を有するので、トルクに対するネジリ角は自然と存在するが、非線形成分が特に大きな材料を用いた場合でも、無効角度範囲が実現できる。 Since the components of the transmission mechanism generally have elasticity, a torsion angle with respect to torque naturally exists, but even when a material with a particularly large nonlinear component is used, an invalid angle range can be realized.

なお、図示されていないが、円筒状のドラム１３の壁面には多数の穴が開けられて、脱水時はそれらの穴からドラム１３の外に脱水された水が飛び散る。ポリプロピレン製の水槽３５をドラム１３の外側に設け、脱水時に飛び散った水を遮断し床への水の到達を避ける。ドラム１３の壁面に多数の穴を設けることは必ずしも必要ではない。穴無しのドラム１３として、ドラム１３の上部から脱水の水が抜けていくようにしても良い。 Although not shown, a large number of holes are formed in the wall surface of the cylindrical drum 13, and during dewatering, the dehydrated water splashes out of the drum 13 through these holes. A water tank 35 made of polypropylene is provided outside the drum 13 to block water splashed during dewatering and prevent water from reaching the floor. It is not necessarily necessary to provide a large number of holes in the wall of the drum 13. The drum 13 may have no holes so that the dewatered water can drain from the top of the drum 13.

なお、電動機１６は、本実施の形態ではインナーロータ構造とし、ロータ３６をステータ３７の内側に軸３８の周りに回転自在となるように設けているが、インナーロータ構造に限らない。ロータ３６をステータ３７の外側に配置したり、軸方向の空隙（ギャップ）を有して設ける面対向構造などとしても構わない。 In this embodiment, the electric motor 16 has an inner rotor structure, and the rotor 36 is provided inside the stator 37 so as to be rotatable around the shaft 38, but the structure is not limited to the inner rotor structure. The rotor 36 may be disposed outside the stator 37, or may have a face-to-face structure with an axial gap.

本実施の形態においては、ロータ３６には８枚の永久磁石４０～４７を設けている。永久磁石４０、４２、４４、４６は外側をＮ極とし、永久磁石４１、４３、４５、４７は外側をＳ極として交互に配置し、珪素鋼板を積層したロータコア４８の表面に張り付けた表面磁石構造（ＳＰＭ）とする。 In this embodiment, the rotor 36 is provided with eight permanent magnets 40 to 47. Permanent magnets 40, 42, 44, and 46 are arranged alternately with the outside as the N pole, and permanent magnets 41, 43, 45, and 47 are arranged alternately with the outside as the S pole, and are surface magnets attached to the surface of the rotor core 48 made of laminated silicon steel plates. Structure (SPM).

ここで、本実施の形態の様な表面磁石構造以外として、ロータコア４８の内部に永久磁石を埋め込んだ構成でもよい。この場合は、ｄｑ軸でのインダクタンス差を用いたリラクタンストルクと呼ばれるトルクを有効活用できる。 Here, instead of the surface magnet structure as in this embodiment, a structure in which permanent magnets are embedded inside the rotor core 48 may be used. In this case, it is possible to effectively utilize a torque called reluctance torque that uses the inductance difference in the d and q axes.

三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線５０、５１、５２はステータ３７に設ける。巻線５０、５１、５２には各々に電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを供給する電源回路５５を接続し、電動機１６の駆動を行う。電動機１６は伝達機構１５を介して回転物体１２に力（トルク）を加え、洗濯物１１に力を及ぼす。 Three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) windings 50, 51, and 52 are provided on the stator 37. A power supply circuit 55 that supplies currents Iu, Iv, and Iw is connected to the windings 50, 51, and 52, respectively, to drive the motor 16. The electric motor 16 applies force (torque) to the rotating object 12 via the transmission mechanism 15 and exerts force on the laundry 11 .

なお、本実施の形態において、電動機１６および電源回路５５の構成に関して、三相以外の相数であってもよく、巻線、永久磁石の数も自由に設計することができる。また、３相の巻線の接続をスター（星形）接続としているが、デルタ接続でも良い。 In this embodiment, the configuration of the electric motor 16 and the power supply circuit 55 may have a number of phases other than three phases, and the number of windings and permanent magnets can be freely designed. In addition, although the three-phase windings are connected in a star connection, a delta connection may also be used.

本実施の形態の電動機１６は、三相の構成を用いていることから、第１の相順であるＵＷＶ、および第２の相順であるＵＶＷの２つ相順が存在する。ＵＶＷの相順では電動機１６と太陽歯車２４とが電気洗濯機の上から見て時計方向に回転する。脱水時には内歯車２５も時計方向に回転して脱水が行われる。 Since the electric motor 16 of this embodiment uses a three-phase configuration, there are two phase sequences: a first phase sequence, UWV, and a second phase sequence, UVW. In the UVW phase sequence, the electric motor 16 and the sun gear 24 rotate clockwise when viewed from above the electric washing machine. During dehydration, the internal gear 25 also rotates clockwise to perform dehydration.

電源回路５５は、第１の駆動手段５６、第２の駆動手段５７、切替器５８、３相６石構成のインバータ回路５９、電流検知回路６１、位相推定手段９４を有し、電流検知回路６１は、インバータ回路５９から電動機１６に供給される電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを各々検知する。 The power supply circuit 55 includes a first drive means 56 , a second drive means 57 , a switch 58 , an inverter circuit 59 having a three-phase six-stone configuration, a current detection circuit 61 , and a phase estimation means 94 . detect the currents Iu, Iv, and Iw supplied from the inverter circuit 59 to the motor 16, respectively.

本実施の形態において、電流検知手段６１は、３相の各線に設けたＤＣＣＴと呼ばれる３個の電流検知素子６３、６４、６５で構成するが、インバータ回路５９の構成において、低電位側のスイッチング素子のエミッタ端子側にシャント抵抗を設け、その低電位側のスイッチング素子がオンとなっている期間中に、そこに発生する電圧を増幅回路（ＯＰアンプなどで構成する）でアナログ電圧に変換する構成でも構わない。電動機１６が３相である場合、３個のシャント抵抗を用いる構成のほかに、２相のみにシャント抵抗を設け、他の１相については、３線の電流の総和が０となる（ΣＩ＝０）というキルヒホッフの法則から電流値を計算することも可能である。また、１個のシャント抵抗のみを用いる構成とし、そこに発生する電圧を読み込むタイミングにより、各相のスイッチング素子のオンまたはオフのタイミングとの関係から、３相の電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを分離して検知する構成でもよい。 In this embodiment, the current detection means 61 is composed of three current detection elements 63, 64, and 65 called DCCT provided in each line of three phases. A shunt resistor is provided on the emitter terminal side of the element, and while the switching element on the low potential side is on, the voltage generated there is converted into an analog voltage by an amplifier circuit (consisting of an OP amplifier, etc.) It doesn't matter what the configuration is. When the electric motor 16 has three phases, in addition to the configuration using three shunt resistors, shunt resistors are provided only for two phases, and for the other one phase, the sum of the currents in the three wires becomes 0 (ΣI= It is also possible to calculate the current value from Kirchhoff's law, which is 0). In addition, the configuration uses only one shunt resistor, and the three-phase current values Iu, Iv, and Iw can be determined based on the timing of reading the voltage generated therein and the relationship with the on/off timing of the switching elements of each phase. A configuration in which the detection is performed separately may also be used.

制御部６８は、電気洗濯機として順序よく動作することができるように、各構成要素に適切なタイミングで種々の信号を出力する。制御部６８は、第１の駆動手段５６に速度指令信号Ｎ１ｒｅｆを出力し、第２の駆動手段５７に速度指令信号Ｎ２ｒｅｆを出力し、第１の駆動手段５６と第２の駆動手段５７とのいずれをインバータ回路５９へ接続するかを切り替える信号Ｓを切替器５８に出力する。 The control unit 68 outputs various signals to each component at appropriate timing so that the electric washing machine can operate in an orderly manner. The control unit 68 outputs a speed command signal N1ref to the first drive means 56 and a speed command signal N2ref to the second drive means 57, thereby controlling the speed between the first drive means 56 and the second drive means 57. A signal S for switching which one is connected to the inverter circuit 59 is output to the switch 58.

制御部６８は、伝達機構１５に対し、クラッチ３２の切替命令Ｃを出力する。また、制御部６８は、ブレーキシュー７０（制輪子、制動靴等）を内歯車２５に接触させるか否かを切り替える信号Ｂを出力して、ドラム１３の回転の制動を行う。 The control unit 68 outputs a clutch 32 switching command C to the transmission mechanism 15. Further, the control unit 68 outputs a signal B for switching whether or not to bring the brake shoes 70 (brake shoes, brake shoes, etc.) into contact with the internal gear 25, thereby braking the rotation of the drum 13.

なお、ここでブレーキシュー７０は、小さい力でブレーキが有効にかかるようにベルト形を使用する。ここで、ブレーキ力（トルク）が有効となる回転の向きが存在し、それを脱水時の回転方向、すなわち電気洗濯機の上から見て時計回りとなる方向とする。 Note that the brake shoe 70 is of a belt type so that the brake can be effectively applied with a small force. Here, there is a direction of rotation in which the braking force (torque) is effective, and this direction is defined as the direction of rotation during dehydration, that is, the clockwise direction when viewed from above the electric washing machine.

一方、逆方向の回転に対してはブレーキシュー７０によるブレーキ力が小となる。逆方向の回転を抑えるため、図示しないが、電気洗濯機の上から見て反時計回りとなる回転を拒絶するワンウェイ式クラッチと呼ばれる軸受けをギア回転軸２１に備える。これにより、洗濯時は制御部６８からの出力信号Ｂによってブレーキシュー７０の作用が有効となる。 On the other hand, the braking force exerted by the brake shoe 70 becomes small for rotation in the opposite direction. To suppress rotation in the opposite direction, although not shown, the gear rotation shaft 21 is equipped with a bearing called a one-way clutch that rejects rotation counterclockwise when viewed from above the electric washing machine. As a result, during washing, the action of the brake shoe 70 is enabled by the output signal B from the control section 68.

また、制御部６８は、電気洗濯機として必要な構成要素である給水弁７１の開閉を切り替える信号Ｆ、および排水弁７２の開閉を切り替える信号Ｄを出力する。給水弁７１が信号Ｆによって開状態になると、水道管７３から圧力を持った水が水槽３５内に流れ込む。排水弁７２が信号Ｄによって開状態になると、水槽３５内の水は下水管７４に排水される。制御部６８がこれらの信号を順序良く出力することにより、洗濯、脱水、すすぎなどのコースが進み電気洗濯機として成り立っている。 Further, the control unit 68 outputs a signal F that switches the opening and closing of the water supply valve 71, which is a necessary component of the electric washing machine, and a signal D that switches the opening and closing of the drain valve 72. When the water supply valve 71 is opened by the signal F, water under pressure flows into the water tank 35 from the water pipe 73. When the drain valve 72 is opened by the signal D, the water in the water tank 35 is drained into the sewer pipe 74. By outputting these signals in order by the control section 68, courses such as washing, spin-drying, and rinsing proceed, thereby establishing an electric washing machine.

なお、図１では、電源回路５５内の構成要素と制御部６８とを別々の回路部品として図示するが、これはあくまでもブロック図であり、例えばワンチップのマイクロコンピュータ等で、これらの動作をすべて行ってもよい。また、切替器５８は接点を持ったリレーで構成してもよいし、マイクロコンピュータ内に書かれるプログラム上のＩＦ文などのソフトウェアを書くことにより実現してもよい。これらにより低コストで信頼性の高いものとなる。 Note that in FIG. 1, the components in the power supply circuit 55 and the control unit 68 are illustrated as separate circuit components, but this is just a block diagram, and all these operations can be performed by, for example, a one-chip microcomputer. You may go. Further, the switch 58 may be configured with a relay having contacts, or may be realized by writing software such as an IF statement on a program written in a microcomputer. These make it low cost and highly reliable.

図２は、本発明の実施の形態における第１の駆動手段５６の詳細ブロック図を示す。 FIG. 2 shows a detailed block diagram of the first drive means 56 in an embodiment of the invention.

速度換算器８０は、制御部６８からの指令速度信号Ｎ１ｒｅｆに所定の定数を乗じて電気角速度ω１ｒｅｆに換算し、積分器８１は電気角の位相θ１を出力する。 The speed converter 80 multiplies the command speed signal N1ref from the control unit 68 by a predetermined constant to convert it into an electrical angular velocity ω1ref, and the integrator 81 outputs the electrical angle phase θ1.

本実施の形態においては、指令速度信号Ｎ１ｒｅｆは回転物体１２の機械速度（単位はｒ／ｍｉｎ）として、脱水時と攪拌時の各々において有効となる機構減速比に加え、電動機１６の極対数（極数の１／２）である４と、６０［秒／分］と、２π［ｒａｄ］の定数の要素となる。 In this embodiment, the command speed signal N1ref is the mechanical speed (in r/min) of the rotating object 12, in addition to the mechanical reduction ratio that is effective during dewatering and stirring, and the number of pole pairs of the electric motor 16 ( The constant elements are 4 which is 1/2 of the number of poles, 60 [seconds/minute], and 2π [rad].

２相３相変換器８２と３相２相変換器８３は、電源回路５５内での推定ｄｑ座標となるγδ座標を用いる。入力されたθによって、２相３相変換器８２は下記（式３）により電圧に関してγδ座標からＵＶＷへの変換を行う。３相２相変換器８３は下記（式４）により電流に関してＵＶＷからγδ座標への変換を行う。 The two-phase three-phase converter 82 and the three-phase two-phase converter 83 use γδ coordinates that are estimated dq coordinates within the power supply circuit 55. Based on the input θ, the two-phase three-phase converter 82 converts the voltage from the γδ coordinate to UVW using the following (Equation 3). The three-phase two-phase converter 83 converts the current from UVW to γδ coordinates using the following (Equation 4).

ただし、（式３）、（式４）は一例であり、ｃｏｓとｓｉｎ、またθに関する零点の取り方の変更、係数の違いや符号の正負の取り方などにより各種の表現の違いが存在する。いずれも３相の物理量を直交座標で表現し、設計に応じて適宜数式を選択すれば良い。 However, (Formula 3) and (Formula 4) are just examples, and there are various expression differences due to changes in the way the zero point is taken for cos and sin, θ, differences in coefficients, and how to take the sign positive or negative. . In either case, the physical quantities of the three phases are expressed in orthogonal coordinates, and the appropriate mathematical expressions may be selected according to the design.

減算器８５に３相２相変換器８３の出力Ｉγを入力し、γ軸電流誤差増幅器８６にγ軸電流の指令値Ｉγｒｅｆに対する誤差値を入力し、その比例成分と積分成分の和であるＶ
γを２相３相変換器８２に出力する。 The output Iγ of the three-phase two-phase converter 83 is input to the subtracter 85, the error value for the command value Iγref of the γ-axis current is input to the γ-axis current error amplifier 86, and V, which is the sum of its proportional component and integral component, is input.
γ is output to the two-phase to three-phase converter 82.

一方、減算器８７に３相２相変換器８３の出力Ｉδを入力し、δ軸電流誤差増幅器８８にδ軸電流の指令値Ｉδｒｅｆに対する誤差値を入力し、その比例成分と積分成分の和であるＶδを２相３相変換器８２に出力する。 On the other hand, the output Iδ of the three-phase two-phase converter 83 is input to the subtracter 87, and the error value for the command value Iδref of the δ-axis current is input to the δ-axis current error amplifier 88. A certain Vδ is output to the two-phase to three-phase converter 82.

ＰＷＭ変調回路９０は、２相３相変換器８２の出力であるＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗを受け、インバータ回路５９が用いる直流電圧ＶＤＣを１００％とした３相それぞれのＤｕｔｙを三角波と比較することでオン／オフのデジタル信号に変換し、各相上下のスイッチング素子のオン期間の切り替わりにデッドタイムを設ける処理を行って、６石分のゲート信号となるＱ１～Ｑ６を生成する。 The PWM modulation circuit 90 receives the outputs Vu, Vv, and Vw of the two-phase three-phase converter 82 and compares the duty of each of the three phases with the DC voltage VDC used by the inverter circuit 59 as 100% with a triangular wave. It is converted into an on/off digital signal, and processing is performed to provide a dead time between the on periods of the upper and lower switching elements of each phase to generate gate signals Q1 to Q6 for six stones.

このように、電流ベクトルを直交座標（γδ座標）に変換して、電動機１６への供給電流値を制御する構成は、一般にベクトル制御と呼ばれる。 The configuration in which the current vector is converted into orthogonal coordinates (γδ coordinates) to control the current value supplied to the electric motor 16 in this way is generally called vector control.

ただし、構成を特に３相に限定するものではなく、複数の相を有するものも構成可能で、より多相においても簡単な構成で済む。 However, the configuration is not particularly limited to three phases, and it is also possible to configure one having a plurality of phases, and a simple configuration may be sufficient even in the case of a larger number of phases.

図３は、本発明の実施の形態における第２の駆動手段５７の詳細ブロック図を示す。図３において、２相３相変換器８２、３相２相変換器８３、減算器８５と８７、γ軸電流誤差増幅器８６、δ軸電流誤差増幅器８８、ＰＷＭ変調回路９０の各構成要素については、図２で説明した第１の駆動手段５６の説明と同等であるので詳細な説明を省く。なお、図３において、減算器８５に入力されるＩγｒｅｆの値は０とする。 FIG. 3 shows a detailed block diagram of the second driving means 57 in an embodiment of the invention. In FIG. 3, each component of the two-phase three-phase converter 82, three-phase two-phase converter 83, subtracters 85 and 87, γ-axis current error amplifier 86, δ-axis current error amplifier 88, and PWM modulation circuit 90 is as follows. Since this is the same as the description of the first driving means 56 explained in FIG. 2, detailed explanation will be omitted. Note that in FIG. 3, the value of Iγref input to the subtracter 85 is 0.

速度換算器９１は、制御部６８からの指令速度信号Ｎ２ｒｅｆに所定の定数を乗じて電気角速度ω２ｒｅｆに換算し、減算器９２は、電気角速度の推定値ω２との誤差に相当する値を速度誤差増幅器９３に出力する。 The speed converter 91 multiplies the command speed signal N2ref from the control unit 68 by a predetermined constant to convert it into an electrical angular velocity ω2ref, and the subtracter 92 converts a value corresponding to the error from the estimated value ω2 of the electrical angular velocity into a speed error. Output to amplifier 93.

速度誤差増幅器９３は、比例成分と積分成分の和を、トルクに比例するδ軸電流値として指令値Ｉδｒｅｆを出力する。 The speed error amplifier 93 outputs the command value Iδref, which is the sum of the proportional component and the integral component, as a δ-axis current value proportional to the torque.

速度位相推定手段９４は、Ｉγ、Ｉδ、Ｖγを入力し、推定速度（電気角速度）ω２と推定位相θ２を出力する。電動機１６のパラメータである巻線５０、５１、５２の抵抗値Ｒａとインダクタンス値Ｌを用いて推定位相θ２を算出する。 The velocity phase estimation means 94 inputs Iγ, Iδ, and Vγ, and outputs estimated velocity (electrical angular velocity) ω2 and estimated phase θ2. Estimated phase θ2 is calculated using resistance value Ra and inductance value L of windings 50, 51, and 52, which are parameters of electric motor 16.

これによって、電動機１６の永久磁石４０～４７の位相（位置）に応じた電流を電動機１６の各々の巻線５０、５１、５２に供給するための要素として機能する。 This functions as an element for supplying current to each winding 50, 51, 52 of the motor 16 in accordance with the phase (position) of the permanent magnets 40 to 47 of the motor 16.

図４は、本発明の実施の形態における速度位相推定手段９４の詳細ブロック図を示す。図４において、速度位相推定手段９４は、誤差電圧計算器９６、誤差電圧増幅器９７、積分器９８、および減算器９９を備える。 FIG. 4 shows a detailed block diagram of the velocity phase estimating means 94 in the embodiment of the present invention. In FIG. 4, the speed phase estimation means 94 includes an error voltage calculator 96, an error voltage amplifier 97, an integrator 98, and a subtracter 99.

誤差電圧計算器９６は、インダクタンス値Ｌを乗じる変換器１００、抵抗値Ｒａを乗じる変換器１０１、推定速度ωを一方の入力とする乗算器１０２、減算器１０３、および減算器１０４とを有する。減算器９９は、下記（式５）の計算結果であるεγと、誤差電圧設定値εγｒｅｆ＝０Ｖとを入力し、その結果である－εγを誤差電圧増幅器９７に出力する。 The error voltage calculator 96 includes a converter 100 that multiplies by an inductance value L, a converter 101 that multiplies by a resistance value Ra, a multiplier 102 that receives the estimated speed ω as one input, a subtracter 103, and a subtracter 104. The subtracter 99 inputs εγ, which is the calculation result of the following (Equation 5), and the error voltage setting value εγref=0V, and outputs -εγ, which is the result, to the error voltage amplifier 97.

誤差電圧増幅器９７は、ゲインＫＰの比例器１０８、ゲインＫＩの積分器１０９、および加算器１１０を有したＰＩ形の誤差増幅器を備える。誤差電圧増幅器９７からの出力は、積分器９８で時間積分され推定位相θとして出力される。また積分器１０９からの出力は推定速度ωとして出力される。 The error voltage amplifier 97 includes a PI type error amplifier having a proportional device 108 with a gain KP, an integrator 109 with a gain KI, and an adder 110. The output from the error voltage amplifier 97 is time-integrated by an integrator 98 and output as an estimated phase θ. Further, the output from the integrator 109 is output as the estimated speed ω.

ただし、誤差電圧計算器９６は必ずしも上記の計算式に限定されるものではなく、時間微分項も加えた（式６）等を使用してもよい。 However, the error voltage calculator 96 is not necessarily limited to the above calculation formula, and may also use a formula (formula 6) that also includes a time differential term.

また、（式７）のように、 Also, as in (Equation 7),

εθ＝ｔａｎ－１（Ｖγ－（Ｒａ・Ｉγ－ω・Ｌ・Ｉδ）／Ｖδ－（Ｒａ・Ｉδ＋ω・Ｌ・Ｉγ））［ｒａｄ］ （７） εθ=tan-1(Vγ-(Ra・Iγ-ω・L・Iδ)/Vδ-(Ra・Iδ+ω・L・Iγ)) [rad] (7)

とした逆正接関数、または４象限対応の直交座標から極座標への変換関数の計算結果としてもよい。誤差電圧増幅器９７の構成はＰＩ形以外にもＰＩＤやファジィ式などであってもかまわない。 It may also be a calculation result of an arctangent function, or a conversion function from orthogonal coordinates to polar coordinates corresponding to four quadrants. The configuration of the error voltage amplifier 97 may be a PID type, a fuzzy type, or the like in addition to the PI type.

なお、上記した各数式でのインダクタンスＬは、Ｌｄ＝Ｌｑとなる特性の電動機１６においては同一のＬ値が使用できる。Ｌｄ≠Ｌｑとなる電動機においては、εθの推定を行う計算式は、一定のＬ値（＝Ｌｑ）を使用できる。 Note that the same L value can be used for the inductance L in each of the above formulas in the electric motor 16 having the characteristic that Ld=Lq. In an electric motor where Ld≠Lq, a constant L value (=Lq) can be used as a calculation formula for estimating εθ.

図５は、本実施の形態の第２の駆動手段５７において、運転中の電動機１６のベクトル図を示す。電動機１６の実際のｄｑ座標に対して、図５（ａ）は推定ｄｑ座標（γδ座標）がやや遅れている状態を、図５（ｂ）は推定ｄｑ座標（γδ座標）がやや進んでいる状態を示す。 FIG. 5 shows a vector diagram of the electric motor 16 in operation in the second drive means 57 of this embodiment. 5(a) shows a state in which the estimated dq coordinates (γδ coordinates) are slightly behind the actual dq coordinates of the electric motor 16, and FIG. 5(b) shows a state in which the estimated dq coordinates (γδ coordinates) are slightly ahead. Indicates the condition.

誤差電圧εγは、ベクトル図上では、電動機１６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誘導起電力ベクトルω・Ψａのγ軸成分となる。ω・Ψａが常にｑ軸上にあることと考慮すると、推定位相誤差Δθ＝０の状態はｑ軸がδ軸と一致した状態となる。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と、図５（ａ）のように推定位相が遅れている（Δθ＜０）状態では誤差電圧εγは負となる。一方、図５（ｂ）のように、推定位相が進んでいる（Δθ＞０）状態では誤差電圧εγは正となる。 On the vector diagram, the error voltage εγ becomes the γ-axis component of the estimated induced electromotive force vector ω·Ψa obtained by subtracting the drop of the current flowing through Ra and ωL from the input voltage Va of the motor 16. Considering that ω·Ψa is always on the q-axis, a state in which the estimated phase error Δθ=0 is a state in which the q-axis coincides with the δ-axis. If the state in which the γδ coordinates come counterclockwise with respect to the dq coordinates is positive, the error voltage εγ becomes negative in a state where the estimated phase is delayed (Δθ<0) as shown in FIG. 5(a). On the other hand, as shown in FIG. 5B, in a state where the estimated phase is advanced (Δθ>0), the error voltage εγ becomes positive.

誤差電圧増幅器９７は、図５（ａ）の場合には推定速度ωを増加させてθを進め、図５（ｂ）の場合には推定速度ωを減少させてθを遅らせる。このようにして、誤差電圧εγ＝０となる方向にフィードバック制御を行いながら、第２の駆動手段５７は電動機１６を駆動する。 The error voltage amplifier 97 increases the estimated speed ω and advances θ in the case of FIG. 5(a), and decreases the estimated speed ω and delays θ in the case of FIG. 5(b). In this way, the second drive means 57 drives the electric motor 16 while performing feedback control in the direction in which the error voltage εγ=0.

図６は、本実施の形態における伝達機構１５の無効角度領域の模式説明図を示す。図１の電動機１６は８極であるが、ここでは説明を簡単にするため、電気角＝機械角となる２
極構成に相当する模式的な機構の構成図を図６に示す。 FIG. 6 shows a schematic explanatory diagram of the invalid angle region of the transmission mechanism 15 in this embodiment. The electric motor 16 in FIG. 1 has eight poles, but for the sake of simplicity, we will explain here that the electric angle = mechanical angle is 2.
A schematic configuration diagram of a mechanism corresponding to the pole configuration is shown in FIG.

図６において、模式電動機軸１１５および模式負荷軸１１６は共に中心となる軸１１７の周りを回転する。模式負荷軸１１６には大きな慣性モーメントを有した回転物体１２が繋がっている一方、模式電動機軸１１５には電動機１６のみが有する微小な慣性モーメントのみである。 In FIG. 6, a schematic electric motor shaft 115 and a schematic load shaft 116 both rotate around a central axis 117. The rotating object 12 having a large moment of inertia is connected to the schematic load shaft 116, while the schematic electric motor shaft 115 has only a minute moment of inertia that only the electric motor 16 has.

図６（ａ）は、伝達機構１５の無効角度範囲（バックラッシュ、遊び、クリアランスとも言える）を、半回転（１８０度）とし、そのちょうど中心に電動機１６の位置がある場合を示す。 FIG. 6A shows a case where the invalid angular range (also referred to as backlash, play, and clearance) of the transmission mechanism 15 is half a rotation (180 degrees), and the electric motor 16 is located exactly at the center thereof.

図６（ｂ）は、模式電動機軸１１５が反時計回りに９０度回転してＸ部で接触が行われた場合で、模式負荷軸１１６へのトルク伝達が開始される位置を示す。 FIG. 6B shows the position where torque transmission to the schematic load shaft 116 starts when the schematic motor shaft 115 rotates 90 degrees counterclockwise and makes contact at the X portion.

図６（ｃ）は、模式電動機軸１１５が時計回りに９０度回転してＹ部で接触が行われた場合で、模式負荷軸１１６へのトルク伝達が開始される位置を示す。 FIG. 6C shows the position where torque transmission to the schematic load shaft 116 starts when the schematic motor shaft 115 rotates 90 degrees clockwise and makes contact at the Y portion.

すなわち、模式電動機軸１１５が、図６（ｂ）と図６（ｃ）の間にある位置（図６（ａ）を含む）でトルクの伝達されずに無効角度範囲となる。 That is, the schematic electric motor shaft 115 is in an invalid angle range at a position between FIG. 6(b) and FIG. 6(c) (including FIG. 6(a)), where no torque is transmitted.

実際には、図１の電動機１６の極数が８極であることから、電動機１６の軸３８での遊びは電気角での表現の１／４倍である。また、その遊びが発生する要因として、攪拌時において、遊星歯車２７、２８、２９による遊びが、プーリ１８、１９による減速要素によって大きくなる。 In reality, since the number of poles of the electric motor 16 in FIG. 1 is eight, the play on the shaft 38 of the electric motor 16 is 1/4 times the amount expressed in electrical angle. Further, the cause of the play is that during stirring, the play caused by the planetary gears 27, 28, 29 becomes large due to the deceleration elements formed by the pulleys 18, 19.

また、遊星キャリア３０と攪拌翼１４との間に、例えばセレーションと呼ばれるような歯を噛み合わせることによって、トルクの伝達を行う機構を設けることがある。その場合には歯と歯の噛み合わせ部分にも遊びが存在するものとなり、その分に相当する角度は遊星歯車２７、２８、２９の遊びと合わせて電気角に変換した無効角度範囲となる。 Further, a mechanism for transmitting torque may be provided between the planetary carrier 30 and the stirring blade 14 by, for example, meshing teeth called serrations. In that case, there will also be play in the meshing portions of the teeth, and the angle corresponding to that amount will become an invalid angle range converted into electrical angles together with the play of the planetary gears 27, 28, and 29.

なお、実際に電気洗濯機の無効角度範囲を確認する方法として、ドラム１３および攪拌翼１４が回転しないように固定した状態で、電動機１６の軸３８を手で捻る。この攪拌翼時に、例えば、９０度（１／４回転＝π／２）の範囲でがたつきがあれば、これに電動機１６の極対数である４を乗じて、電気角の３６０度が無効角度範囲として確認できる。 Note that as a method of actually checking the invalid angle range of the electric washing machine, the shaft 38 of the electric motor 16 is twisted by hand while the drum 13 and stirring blade 14 are fixed so as not to rotate. For example, if there is wobbling in the range of 90 degrees (1/4 rotation = π/2) during this stirring blade, multiply this by 4, which is the number of pole pairs of the electric motor 16, and 360 degrees of electrical angle will be invalidated. It can be confirmed as an angular range.

図７は、本発明の実施の形態における第１の駆動手段５６の動作説明図を示し、横軸は電動機１６への供給電流の電気角、縦軸は実電気角である。どちらも直角（９０度）を１単位とする。無効角度範囲として、半回転（１８０度）よりも若干大きい値（αとする）とした場合を示す。 FIG. 7 shows an explanatory diagram of the operation of the first drive means 56 in the embodiment of the present invention, where the horizontal axis represents the electrical angle of the current supplied to the motor 16, and the vertical axis represents the actual electrical angle. In both cases, one unit is a right angle (90 degrees). A case is shown in which the invalid angle range is set to a value (α) that is slightly larger than half a rotation (180 degrees).

本実施の形態においては、第１の駆動手段５６によって電動機１６に供給される電流は比較的小さな値とし、回転物体１２が有する慣性モーメント、および剛体摩擦的な負荷トルクに対しては、第１の駆動手段５６からの電流供給では電動機１６は回転しないものとする。 In this embodiment, the current supplied to the electric motor 16 by the first driving means 56 is set to a relatively small value, and the first It is assumed that the electric motor 16 does not rotate when the current is supplied from the driving means 56.

もちろん、第１の駆動手段５６は、電動機１６が回転するような大きな電流値を供給してもかまわない。しかし、本実施の形態の効果である、回転物体１２が有する、それらの要素を回転させるために必要な電流値よりも少ない電流値、かつ、電動機１６のみを回転するのに十分な電流値で動作可能とさせることから、以下の説明は上記条件にて行なう。 Of course, the first drive means 56 may supply a large current value that causes the electric motor 16 to rotate. However, the effect of this embodiment is that the rotating object 12 has a current value smaller than the current value required to rotate those elements, and a current value sufficient to rotate only the electric motor 16. In order to enable operation, the following explanation will be made under the above conditions.

図６（ａ）に示すように、電動機１６が無通電状態における無効角度範囲（遊び）を持つ状態の実角度（初期電気角）は、無効角度範囲のほぼ中央となる状態での位置を代表値として縦軸値をとする。 As shown in FIG. 6(a), the actual angle (initial electrical angle) in a state where the electric motor 16 has an invalid angle range (play) in a non-energized state is representative of the position approximately in the center of the invalid angle range. Let the vertical axis value be the value.

一般に、永久磁石を用いた電動機を起動する場合は、ホールＩＣなどによる位置検知が無い状態では、起動時点での位相が不明であり、位置決め（ロック）動作、強制同期（強制転流、同期駆動、同期運転などとも呼ばれる）を用いるが、これらはいずれも永久磁石の位置に関係しないで電動機へ電圧もしくは電流を供給する。本実施の形態では、第１の駆動手段５６が電動機１６に電流ベクトルを供給するとき、電動機１６のｄ軸がその電流ベクトルと同じ向きとなるように、回転トルクが発生する。慣性モーメントが大きいとき、電流供給があっても直ちに回転物体の回転はなされないが、無効角度範囲内の場合は比較的小さな電流で、ｄ軸が供給された電流ベクトルと同じ向きになる特性がある。 Generally, when starting a motor using permanent magnets, the phase at the time of startup is unknown unless there is position detection using a Hall IC, etc., and positioning (locking) operation, forced synchronization (forced commutation, synchronous drive) , synchronous operation, etc.), but all of these supply voltage or current to the motor regardless of the position of the permanent magnets. In this embodiment, when the first drive means 56 supplies a current vector to the electric motor 16, rotational torque is generated such that the d-axis of the electric motor 16 is in the same direction as the current vector. When the moment of inertia is large, the rotating object will not immediately rotate even if current is supplied, but if it is within the invalid angle range, a relatively small current will cause the d-axis to be in the same direction as the supplied current vector. be.

供給電流の電気角を固定した例として、図７の横軸値０において説明する。太実線において縦軸値も０となり、供給した電流によって図６（ａ）に示した位置にて、実電気角が供給電流と同じ電気角値０であるＡ点となる。なお、図７中に、２つのＡ点があるが実電気角差が４直角であるから２つのＡ点は同一である。これはＣ点についても同様である。 An example in which the electrical angle of the supplied current is fixed will be described with the horizontal axis value 0 in FIG. In the thick solid line, the vertical axis value also becomes 0, and the supplied current causes a point A at the position shown in FIG. 6(a) where the actual electrical angle is the same electrical angle value as the supplied current to be 0. In addition, although there are two A points in FIG. 7, since the actual electrical angle difference is four right angles, the two A points are the same. This also applies to point C.

供給電流の電気角が０の状態において、初期電気角がＰの範囲では、供給された電流に向きにｄ軸が揃う状態となり、位相は永久磁石が巻線に固着したＡ点に移る。 When the electrical angle of the supplied current is 0 and the initial electrical angle is in the range P, the d-axis is aligned in the direction of the supplied current, and the phase shifts to point A where the permanent magnet is fixed to the winding.

一方、Ｑの範囲に初期位置が存在する場合は、無効角度範囲内で電動機１６が回転する場合もあるがＡ点に移ることはできず、Ｂ点またはＣ点のいずれかに留まり、結果的にＲの範囲に収まる。 On the other hand, if the initial position exists in the range of Q, the electric motor 16 may rotate within the invalid angle range, but it cannot move to point A and remains at either point B or point C, resulting in falls within the range of R.

ここで、α（＞０）の存在によって、２Ｒ－αであるＳは半回転（１８０度）より小となる。これは、無効角度範囲を電気角の半回転よりも大とすることで、電流供給により無効角度範囲内での電動機の回転が発生した後の位相ばらつき範囲は、半回転ｋ（１８０度）よりも小さな範囲に収まることを示す。 Here, due to the existence of α (>0), S, which is 2R−α, is smaller than half a rotation (180 degrees). This means that by making the invalid angle range larger than half a rotation of the electrical angle, the phase variation range after the motor rotates within the invalid angle range due to current supply is smaller than half a rotation k (180 degrees). shows that it also falls within a small range.

第１の駆動手段５６による運転が終了した時点での供給電流の位相が０でない場合、その時点での位相ばらつきは平行移動すると考え、起動からの電流位相変化を増やした場合でも、半回転ｋ（１８０度）よりも小さな範囲に収まる。 If the phase of the supplied current is not 0 at the time when the operation by the first driving means 56 ends, the phase variation at that point is considered to be a parallel shift, and even if the current phase change from startup is increased, half a rotation k (180 degrees).

第２の駆動手段５７において、電動機１６の誘導起電力を用いた推定位相の計算を行う場合、第２の駆動手段５７の運転が開始される時点で、電動機１６の速度がある程度上昇することが望ましく、位相は推定位相の誤差の絶対値を９０度未満に抑えることが重要となる。 When the second drive means 57 calculates the estimated phase using the induced electromotive force of the electric motor 16, the speed of the electric motor 16 may increase to some extent at the time when the second drive means 57 starts operating. Desirably, it is important to suppress the absolute value of the error in the estimated phase to less than 90 degrees.

これは、ベクトル制御の特徴であるトルクに対応する物理量（主にＩδ等）を速度誤差増幅器９３の出力で行うことに関する。推定位相が実位相に対して９０度以上ずれると、δ軸に正の電流を流すような電流制御を行ってもｑ軸は負となるためベクトル制御ができない。例えば、推定速度が指令速度より低い状況において、トルクを増加させるためにＩδを正方向に変化させても、発生トルクは低下または負となり電動機１６は減速し、速度制御が成立しない。 This relates to using the output of the speed error amplifier 93 to generate physical quantities (mainly Iδ, etc.) corresponding to torque, which is a feature of vector control. If the estimated phase deviates from the actual phase by 90 degrees or more, vector control cannot be performed because the q-axis becomes negative even if current control is performed such that a positive current flows in the δ-axis. For example, in a situation where the estimated speed is lower than the command speed, even if Iδ is changed in the positive direction to increase torque, the generated torque decreases or becomes negative, the motor 16 decelerates, and speed control is not established.

よって、第２の駆動手段５７の駆動期間においては、推定位相は電動機１６の実際の位相との誤差の絶対値が９０度未満とする必要がある。そのため、第２の駆動手段５７による運転に移行した段階において、電動機１６の実際の位相ばらつきは１８０度未満とする必要がある。その上で、その位相ばらつきの中心を推定位相のγ軸とすることにより、推
定位相誤差（＝推定位相－電動機１６の位相）は±９０度の範囲となり上記条件を成立させることができる。 Therefore, during the driving period of the second driving means 57, the absolute value of the error between the estimated phase and the actual phase of the electric motor 16 needs to be less than 90 degrees. Therefore, at the stage when operation is shifted to the second driving means 57, the actual phase variation of the electric motor 16 needs to be less than 180 degrees. Furthermore, by setting the center of the phase variation to be the γ axis of the estimated phase, the estimated phase error (=estimated phase−phase of the motor 16) becomes within a range of ±90 degrees, and the above condition can be satisfied.

図８Ａ～図８Ｄは、本発明の実施の形態における第１の駆動手段５６の動作説明図を示す。横軸は起動からの電流位相変化を、縦軸は電動機１６の実際の位相を実電気角として示す。 FIGS. 8A to 8D show operation explanatory diagrams of the first driving means 56 in the embodiment of the present invention. The horizontal axis shows the current phase change from startup, and the vertical axis shows the actual phase of the motor 16 as an actual electrical angle.

電動機１６の起動（横軸値０）において、第１の駆動手段５６からの電流は位相値０から電流供給を開始する。その時点における電動機１６の実際の位相は一般的には確定されず０～３６０度（４直角）の範囲にばらつきをもって存在する。例えば、実電気角の初期値が０度のときを図８Ａに、実電気角の初期値が９０度（＝１直角）のときを図８Ｂに、実電気角の初期値が１８０度（＝２直角）のときを図８Ｃに、実電気角の初期値が２７０度（＝３直角）のときを図８Ｄに示す。 When starting the electric motor 16 (horizontal axis value 0), the current from the first drive means 56 starts supplying current from a phase value 0. The actual phase of the motor 16 at that point is generally not determined and varies within a range of 0 to 360 degrees (4 right angles). For example, FIG. 8A shows when the initial value of the actual electrical angle is 0 degrees, FIG. 8B shows when the initial value of the actual electrical angle is 90 degrees (=1 right angle), and FIG. 8B shows when the initial value of the actual electrical angle is 180 degrees (= FIG. 8C shows the case when the actual electrical angle is 270 degrees (=3 right angles), and FIG. 8D shows the case when the initial value of the actual electrical angle is 270 degrees (=3 right angles).

電動機１６の起動（横軸値０）からの電流位相変化を増加する（グラフ上を右方向へ移動する）と、１８０度（＝２直角分）上昇する点が発生する。実電気角の初期値が０度においてはａ点（図８Ａ）、実電気角の初期値が９０度においてはｂ点とｃ点（図８Ｂ）、実電気角の初期値が１８０度においてはｄ点（図８Ｃ）、実電気角の初期値が２７０度においてはｅ点とｆ点である（図８Ｄ）。 When the current phase change from the start of the motor 16 (horizontal axis value 0) is increased (moves to the right on the graph), a point occurs where the current phase increases by 180 degrees (=2 right angles). When the initial value of the actual electrical angle is 0 degrees, point a (Figure 8A), when the initial value of the actual electrical angle is 90 degrees, points b and c (Figure 8B), and when the initial value of the actual electrical angle is 180 degrees, the points are When the initial value of the actual electrical angle is 270 degrees, the points are point d (FIG. 8C) and point e and f (FIG. 8D).

これらの点では電気角１８０度の逆回転が発生する。その直前までは実電気角が一定値に固定された状態（ｄ軸が無効角度範囲の中の最も回転した位置に留まる状態）で、発生トルクは９０度に達するまで増加し最大となる。その後、発生トルクは減少し、無効角度範囲の端から１８０度回ったところで発生トルクの符号が逆となる。 At these points, a reverse rotation of 180 electrical degrees occurs. Immediately before that, the actual electrical angle is fixed at a constant value (the d-axis remains at the most rotated position within the invalid angle range), and the generated torque increases until it reaches 90 degrees and reaches its maximum. Thereafter, the generated torque decreases, and the sign of the generated torque becomes reversed when the angle turns 180 degrees from the end of the invalid angle range.

したがって、このときに電動機１６の慣性モーメントが十分に小さければ、すみやかに無効角度範囲内での逆回転が発生する。無効角度範囲を電気角１８０度よりも大とした伝達機構１５においては、推定位相誤差が０、すなわち供給される電流位相が電動機１６のｄ軸と同じ向きになる。 Therefore, if the moment of inertia of the electric motor 16 is sufficiently small at this time, reverse rotation within the invalid angle range will occur immediately. In the transmission mechanism 15 in which the invalid angle range is larger than 180 electrical degrees, the estimated phase error is 0, that is, the supplied current phase is in the same direction as the d-axis of the electric motor 16.

ここで、電動機１６の起動（横軸値０）からの電気位相変化を６［直角］（＝１回転半）よりも小となる範囲にとどめることで、初期の電動機１６の位相がいずれの場合でも、第１の駆動手段５６での運転期間において、上記逆回転の発生を１回以下とすることができる。 Here, by keeping the electrical phase change from the start of the electric motor 16 (horizontal axis value 0) to a range smaller than 6 [right angles] (= 1 and a half rotations), it is possible to determine whether the initial phase of the electric motor 16 is However, during the operation period of the first drive means 56, the occurrence of the above-mentioned reverse rotation can be reduced to one time or less.

図９は、本発明の実施の形態における制御部６８の脱水時のフローチャートである。図９のフローチャートには図示しないが、経過時間ｔは時間の経過とともに増加し、第１の駆動過程であるステップ１２２、第２の駆動過程であるステップ１２３を経て、ステップ１２５である脱水終了に至る。ステップ１２０にて、脱水を開始し、ステップ１２１にて経過時間ｔをリセットする（ｔ＝０［ｓ］）。 FIG. 9 is a flowchart of the control unit 68 during dehydration in the embodiment of the present invention. Although not shown in the flowchart of FIG. 9, the elapsed time t increases with the passage of time, and after passing through step 122, which is the first driving process, and step 123, which is the second driving process, it reaches the end of dehydration, which is step 125. reach. In step 120, dehydration is started, and in step 121, the elapsed time t is reset (t=0 [s]).

まず、第１の駆動過程であるステップ１２２を説明する。 First, step 122, which is the first driving process, will be explained.

ステップ１３０にて、制御部６８は第１の駆動手段５６を選択する信号Ｓを切替器５８に出力する。 At step 130, the control unit 68 outputs a signal S for selecting the first driving means 56 to the switch 58.

脱水時においては、遊星歯車２７、２８、２９による減速機能が働かず、ドラム１３が攪拌翼１４と同一の速度で回転する速度としてＮ１ｒｅｆの値を示す。ステップ１３１にて、速度指令信号Ｎ１ｒｅｆ＝０［ｒ／ｍｉｎ］とし停止状態（一般に、位置決め、あるいはロックなどと呼ばれる）にする。本実施の形態ではその後、第１の駆動手段５６から
の電動機１６へ電流供給を行う。 During dewatering, the speed reduction function by the planetary gears 27, 28, and 29 does not work, and the value of N1ref is expressed as the speed at which the drum 13 rotates at the same speed as the stirring blade 14. At step 131, the speed command signal N1ref is set to 0 [r/min] to bring it to a stopped state (generally called positioning or locking). In this embodiment, current is then supplied from the first drive means 56 to the electric motor 16.

ステップ１３３にて、ｔ＞Ｔ１ａの時間待ちを行う。例えば、Ｔ１ａ＝０．２［ｓ］とする。ステップ１３５にて、Ｔ１ａ時間が経過した時点で、Ｎ１ｒｅｆ＝－０．１３［ｒ／ｍｉｎ］とする。本実施の形態では、電気洗濯機の上から見て時計回りであるＵＶＷ相順を正とするので、負のＮ１ｒｅｆは、反時計まわりであるＵＷＶ相順での運転を意味する。 In step 133, the process waits for a time period of t>T1a. For example, it is assumed that T1a=0.2 [s]. At step 135, when time T1a has elapsed, N1ref is set to -0.13 [r/min]. In this embodiment, since the UVW phase order that is clockwise when viewed from above of the electric washing machine is positive, a negative N1ref means operation in the UWV phase order that is counterclockwise.

ステップ１３７にて、ｔ＞Ｔ１ｂの時間待ち制御を行う。例えば、Ｔ１ｂ＝１．２［ｓ］とする。第１の駆動手段５６による逆向き（ＵＷＶ相順）の回転はＴ１ｂ－Ｔ１ａ＝１［ｓ］である。 At step 137, time waiting control for t>T1b is performed. For example, it is assumed that T1b=1.2 [s]. The rotation in the opposite direction (UWV phase order) by the first driving means 56 is T1b-T1a=1 [s].

本実施の形態においては、プーリ１８と１９による減速比を３．８程度とし、電動機１６が８極であるので、供給電流の位相の変化（回転）は、ドラム１３で１［ｓ］の回転により電気角で２回転（７２０度）となる。 In this embodiment, the reduction ratio by the pulleys 18 and 19 is approximately 3.8, and the electric motor 16 has eight poles, so the change (rotation) in the phase of the supplied current is the rotation of the drum 13 for 1 [s]. This results in two rotations (720 degrees) in electrical angle.

しかし、この期間にはクラッチスプリング３３についてはトルク伝達ができないことから、ドラム１３は回転せず、攪拌翼１４のみが回転する。遊星歯車２７、２８、２９が噛んだものとなることから、攪拌翼１４の逆回転の角度は最大８度程度となる。実際には、その時点での電動機１６の位相、遊星歯車２７、２８、２９などでのがたつきの存在により、攪拌翼１４の逆方向についても無効角度範囲が作用し、攪拌翼１４は８度よりも小さな角度で攪拌翼逆回転する。 However, during this period, the clutch spring 33 cannot transmit torque, so the drum 13 does not rotate and only the stirring blades 14 rotate. Since the planetary gears 27, 28, and 29 are meshed, the angle of reverse rotation of the stirring blade 14 is about 8 degrees at maximum. In reality, due to the phase of the electric motor 16 at that time, the presence of rattling in the planetary gears 27, 28, 29, etc., the invalid angle range also acts in the opposite direction of the stirring blade 14, and the stirring blade 14 is 8 degrees. The stirring blade rotates in the opposite direction at an angle smaller than

ここで、攪拌翼１４を逆回転させるために若干のトルクが必要となる。本実施の形態においては、Ｔ１ａ～Ｔ１ｂの期間で第１の駆動手段５６を動作させる電流値はＩａ＝２［Ａ］に設定する。これは、Ｔ１ｂ後のドラム１３の回転を可能とするトルクである。 Here, some torque is required to reversely rotate the stirring blades 14. In this embodiment, the current value for operating the first driving means 56 during the period T1a to T1b is set to Ia=2 [A]. This is the torque that allows the drum 13 to rotate after T1b.

ステップ１３９にて、Ｎ１ｒｅｆ＝０［ｒ／ｍｉｎ］として第１の駆動手段５６を再び停止状態にする。そして、ステップ１４１にて、ｔ＞Ｔ１ｃの時間待ち制御を行った後、ステップ１４４にてＮ１ｒｅｆ＝Ｎ１ｒｅｆ＋ΔＮ［ｒ／ｍｉｎ］とする。ステップ１４６にて、ｔ＞Ｔ１ｄの時間待ち制御を行う間、ΔＮは加速度［ｒ／ｍｉｎ／ｓ］を乗じる。 In step 139, N1ref=0 [r/min] and the first drive means 56 is brought to a stopped state again. Then, in step 141, a time waiting control for t>T1c is performed, and then in step 144, N1ref=N1ref+ΔN [r/min] is set. At step 146, ΔN is multiplied by acceleration [r/min/s] while performing time waiting control for t>T1d.

ｔ＝Ｔ１ｄ時点のＮ１ｒｅｆ＝３５［ｒ／ｍｉｎ］に達した状態で、第２の駆動手段過程（ステップ１２３）に移る。第１の駆動手段５６により、電気角は２６．６［回転］することになり、強制同期での加速運転となる。 When N1ref=35 [r/min] at time t=T1d is reached, the process moves to the second driving means process (step 123). The first driving means 56 causes the electrical angle to rotate by 26.6 [rotations], resulting in forced synchronized accelerated operation.

特に本実施の形態において、トルク伝達は、クラッチ３２内のクラッチスプリング３３の構成によって生ずる一方向（電気洗濯機の上から見て時計回り）のみが可能で、逆回りにはドラム１３へはトルクが伝わらない。これを利用して、ステップ１３５にて、Ｎ１ｒｅｆを負の値に設定することで、電動機１６で必要とするトルクが小さい条件において位置決め、強制同期を行うことができる。 In particular, in this embodiment, torque transmission is possible only in one direction (clockwise when viewed from the top of the electric washing machine) due to the configuration of the clutch spring 33 in the clutch 32, and in the opposite direction, torque is transmitted to the drum 13. is not conveyed. By utilizing this and setting N1ref to a negative value in step 135, positioning and forced synchronization can be performed under conditions where the torque required by the electric motor 16 is small.

次に、第２の駆動過程であるステップ１２３を説明する。 Next, step 123, which is the second driving process, will be explained.

ステップ１４９にて、制御部６８は、第２の駆動手段５７を選択する信号Ｓを切替器５８に出力する。ステップ１５０にて、第２の駆動手段５７の初期指令速度をＮ２ｒｅｆ＝３５［ｒ／ｍｉｎ］に設定する。本実施の形態においては、Ｔ１ｄにおける第１の駆動手段５６の指令速度と等しくして連続値とする
ステップ１５１にて、Ｎ２ｒｅｆ＝Ｍｉｎ（Ｎ２ｒｅｆ＋ΔＮ，７４０）［ｒ／ｍｉｎ
］とする。ここで関数「Ｍｉｎ（）」はカッコ内の複数値の絶対値の最小値を出力する。 At step 149, the control unit 68 outputs a signal S for selecting the second drive means 57 to the switch 58. In step 150, the initial command speed of the second drive means 57 is set to N2ref=35 [r/min]. In this embodiment, in step 151, N2ref=Min(N2ref+ΔN, 740) [r/min
]. Here, the function "Min()" outputs the minimum absolute value of the plurality of values in parentheses.

ステップ１５３にて、ｔ＞Ｔ２の時間待ち制御を行う間、ΔＮにドラム１３の加速度［ｒ／ｍｉｎ／ｓ］を乗じた値とする。これにより指令速度が上昇し、速度制御となる。Ｎ２ｒｅｆ＝７４０［ｒ／ｍｉｎ］に達した後、７４０［ｒ／ｍｉｎ］の一定値が指令速度に設定される。 In step 153, while performing the time waiting control for t>T2, the value is set to ΔN multiplied by the acceleration [r/min/s] of the drum 13. As a result, the command speed increases, resulting in speed control. After reaching N2ref=740 [r/min], a constant value of 740 [r/min] is set as the command speed.

図１０は、本発明の実施の形態における電源回路の脱水時の波形図を示す。図１０の上図に電気角速度を、図１０の下図に電流を示す。Ｔ１ａ～Ｔ１ｂが逆の相順を出力する期間であり、Ｔ１ｄにて第１の駆動手段５６による運転から第２の駆動手段５７による運転に移行する。 FIG. 10 shows a waveform diagram during dehydration of the power supply circuit in the embodiment of the present invention. The upper diagram in FIG. 10 shows the electrical angular velocity, and the lower diagram in FIG. 10 shows the current. T1a to T1b is a period in which the reverse phase order is output, and at T1d the operation by the first drive means 56 shifts to the operation by the second drive means 57.

Ｔ１ｄ以降は速度制御が有効となり、回転物体１２の有する摩擦損および慣性モーメントなどの要素によって必要な電流Ｉａが変化する。図１０の下図において、実線、一点鎖線、および、破線で示すように、速度制御を成立させるように電流値は変化する。なお、Ｔ１ａ～Ｔ１ｄは電流値一定としているが、時間と共にＩγｒｅｆおよびＩδｒｅｆの設定値を変化させても良い。 After T1d, speed control becomes effective, and the required current Ia changes depending on factors such as friction loss and moment of inertia of the rotating object 12. In the lower diagram of FIG. 10, as shown by a solid line, a dashed-dotted line, and a broken line, the current value changes so as to establish speed control. Note that although the current values of T1a to T1d are constant, the set values of Iγref and Iδref may be changed over time.

図１１は、本発明の実施の形態における制御部６８の攪拌時のフローチャートを示す。脱水時と同様に、図１１のフローチャートには図示しないが、経過時間ｔは時間の経過とともに増加し、第１の駆動過程であるステップ１５８、および、第２の駆動過程であるステップ１５９を経て攪拌終了であるステップ１６１へと移る。 FIG. 11 shows a flowchart of the control unit 68 during stirring in the embodiment of the present invention. As in the case of dehydration, although not shown in the flowchart of FIG. 11, the elapsed time t increases with the passage of time, and after passing through step 158, which is the first driving process, and step 159, which is the second driving process. The process moves to step 161, which is the end of stirring.

ステップ１５６にて、攪拌を開始し、ステップ１５７にて経過時間ｔをリセットする（ｔ＝０［ｓ］）。 In step 156, stirring is started, and in step 157, the elapsed time t is reset (t=0 [s]).

まず、第１の駆動過程であるステップ１５８を説明する。 First, step 158, which is the first driving process, will be explained.

ステップ１６３にて、制御部６８は第１の駆動手段５６を選択する信号Ｓを切替器５８に出力し、ステップ１６４にて、第１の駆動手段５６の指令速度をＮ１ｒｅｆ＝４．３９［ｒ／ｍｉｎ］とする。本実施の形態において、攪拌時は遊星歯車２７、２８、２９による減速機能が働き、攪拌翼１４の回転速度としてＮ１ｒｅｆを示す。攪拌時においてＮ１ｒｅｆはすべて正の値とし、電気洗濯機の上から見て時計回りであるＵＶＷ相順となる。 In step 163, the control unit 68 outputs a signal S for selecting the first drive means 56 to the switch 58, and in step 164, the command speed of the first drive means 56 is set to N1ref=4.39[r /min]. In this embodiment, during stirring, the planetary gears 27, 28, and 29 act to reduce the speed, and the rotational speed of the stirring blade 14 is expressed as N1ref. During stirring, all N1ref values are positive, and the UVW phase sequence is clockwise when viewed from above the electric washing machine.

そのため、左右の回転を交互に行うような攪拌を行うには、図１１の動作がフローチャートを一通り終了した後、再び図１１の動作フローチャートを、すべての速度に関する符号を逆として、反対回り（電気洗濯機の上からみて反時計回り）で運転を行う。これを複数回行うことで正回転、逆回転を含めて洗い、すすぎなどの運転を行うことができる。 Therefore, in order to perform stirring in which left and right rotations are alternately performed, after completing the operation flowchart of FIG. 11, repeat the operation flowchart of FIG. Operate the electric washing machine (counterclockwise when viewed from above). By doing this multiple times, you can perform washing, rinsing, and other operations including forward and reverse rotation.

ステップ１６６にて、ｔ＞Ｔ１の時間待ち制御を行う。Ｔ１は、例えば０．１［ｓ］とする。Ｎ１ｒｅｆ＝４．３９［ｒ／ｍｉｎ］で０．１［ｓ］の時間運転することにより、２４０度の電気角で回転を行う。 At step 166, time waiting control for t>T1 is performed. T1 is, for example, 0.1 [s]. By operating at N1ref=4.39 [r/min] for a time of 0.1 [s], rotation is performed at an electrical angle of 240 degrees.

次に、第２の駆動過程であるステップ１５９を説明する。 Next, step 159, which is the second driving process, will be explained.

ステップ１６９にて、制御部６８は第２の駆動手段５７を選択する信号Ｓを切替器５８に出力する。ステップ１７０にて、第２の駆動手段５７の初期指令速度を設定する。本実施の形態においては、Ｎ２ｒｅｆ＝Ｎ１ｒｅｆ［ｒ／ｍｉｎ］とし、直前のＮ１ｒｅｆの値を継続する。 At step 169, the control unit 68 outputs a signal S for selecting the second driving means 57 to the switch 58. At step 170, an initial command speed for the second drive means 57 is set. In this embodiment, N2ref=N1ref [r/min], and the previous value of N1ref is continued.

ステップ１７１にて、Ｎ２ｒｅｆ＝Ｍｉｎ（Ｎ２ｒｅｆ＋ΔＮ，１１５）［ｒ／ｍｉｎ］とする。ここで関数「Ｍｉｎ（）」はカッコ内の複数値の絶対値の最小値を出力する。 In step 171, N2ref=Min(N2ref+ΔN, 115) [r/min] is set. Here, the function "Min()" outputs the minimum absolute value of the plurality of values in parentheses.

ステップ１７３にて、ｔ＞Ｔ２の時間待ち制御を行う間のあいだ、ΔＮに攪拌翼１４の加速度［ｒ／ｍｉｎ／ｓ］を乗じた値とする。これにより指令速度が上昇し、速度制御となる。Ｎ２ｒｅｆ＝１１５［ｒ／ｍｉｎ］に達した後、１１５［ｒ／ｍｉｎ］の一定値が指令速度に設定される。 In step 173, during the time waiting control for t>T2, the value is set to ΔN multiplied by the acceleration [r/min/s] of the stirring blade 14. As a result, the command speed increases, resulting in speed control. After reaching N2ref=115 [r/min], a constant value of 115 [r/min] is set as the command speed.

攪拌時においては、第１の駆動手段５６において、指令速度Ｎ１ｒｅｆ＝０とするような位置決め動作は行っておらず、また速度を０から時間とともに立ち上げていく動作がない。シンプルな構成とする。 During stirring, the first driving means 56 does not perform a positioning operation to set the command speed N1ref=0, and there is no operation to increase the speed from 0 over time. Keep the configuration simple.

攪拌時の動作は、攪拌翼１４の起動から停止までを短時間（１～２秒間）で行うことが洗いやすすぎの性能を確保する上で重要となる。したがって、第１の駆動手段５６から第２の駆動手段５７への移行を可能な限り短時間で行うことが必要である。本実施の形態は、位置決め動作（Ｎ１ｒｅｆ＝０）を省き、強制同期の期間を０．１［ｓ］程度とし、その間の速度を一定値（電気角２４０度相当）とすることで、無効角度範囲での電動機１６の回転運動を速やかに行うことができる。その結果、第１の駆動手段５６から第２の駆動手段５７への移行時の電動機１６の位相ばらつきを電気角１８０度内に抑えることができる。また、攪拌時においては、電動機１６の軸３８に換算した慣性モーメントが脱水時と比較して小さくなる特性と相まって、脱調の無い運転が可能となる。 Regarding the stirring operation, it is important to perform the stirring blade 14 from start to stop in a short time (1 to 2 seconds) in order to ensure washing and rinsing performance. Therefore, it is necessary to perform the transition from the first drive means 56 to the second drive means 57 in as short a time as possible. In this embodiment, the positioning operation (N1ref=0) is omitted, the period of forced synchronization is set to about 0.1 [s], and the speed during that period is set to a constant value (equivalent to 240 electrical degrees), so that the invalid angle Rotational movement of the electric motor 16 within the range can be performed quickly. As a result, the phase variation of the electric motor 16 at the time of transition from the first drive means 56 to the second drive means 57 can be suppressed to within 180 electrical degrees. Further, during stirring, the moment of inertia converted to the shaft 38 of the electric motor 16 is smaller than during dehydration, and this makes it possible to operate without step-out.

図１２は、本発明の実施の形態における攪拌時の電源回路の波形図を示す。図１２の上図は電気角速度を、図１２の下図は電流を示す。 FIG. 12 shows a waveform diagram of the power supply circuit during stirring in the embodiment of the present invention. The upper diagram in FIG. 12 shows the electrical angular velocity, and the lower diagram in FIG. 12 shows the current.

Ｔ１以前の期間は電流値一定としているが、時間と共にＩγｒｅｆおよびＩδｒｅｆの設定値を変化させても良い。 Although the current value is constant during the period before T1, the set values of Iγref and Iδref may be changed over time.

時間Ｔ１にて第１の駆動手段５６から第２の駆動手段５７に移行する。Ｔ１において、電気角速度は実線で示すような特性であるが、破線で示すように速度＝０から立ち上げていくものでも良い。攪拌翼１４の動きや、電動機１６の動きを確認しながら最適な設計を行うことができる。 A transition is made from the first drive means 56 to the second drive means 57 at time T1. At T1, the electrical angular velocity has a characteristic as shown by a solid line, but it may also start up from velocity = 0 as shown by a broken line. Optimal design can be performed while checking the movement of the stirring blade 14 and the movement of the electric motor 16.

Ｔ１以降は速度制御が有効となり、回転物体１２の有する摩擦損および慣性モーメントなどの要素によって必要な電流Ｉａが変化する。図１２の下図において、実線、一点鎖線、および、破線で示すように、速度制御を成立させるように電流値は変化する。 After T1, speed control becomes effective, and the required current Ia changes depending on factors such as friction loss and moment of inertia of the rotating object 12. In the lower diagram of FIG. 12, as shown by a solid line, a dashed line, and a broken line, the current value changes so as to establish speed control.

また、脱水時と同じように攪拌時においても、Ｎ１ｒｅｆをＮ２ｒｅｆと逆回転方向としてもよい。双方の回転方向ともに無効角度範囲が有限である条件下で、第１の駆動手段５６で逆向きに運転することで、正の向きでの無効角度範囲の終端からテイクバックした余裕を設けた状態が可能となる。その状態から正の向きの第２の駆動手段５７に移行すること、あるいはその状態で正の向きの第１の駆動手段５６の動作を継続し、電流、周波数の設定を変化させること、などの動作に対して有効な構成としてもよい。 Further, during stirring as well as during dehydration, N1ref may be rotated in the opposite direction to N2ref. Under the condition that the invalid angle range is limited in both rotational directions, by driving in the opposite direction with the first drive means 56, a margin is provided for taking back from the end of the invalid angle range in the positive direction. becomes possible. Shifting from that state to the second driving means 57 in the positive direction, or continuing the operation of the first driving means 56 in the positive direction in that state and changing the current and frequency settings, etc. It may be a configuration that is effective for operation.

なお本実施の形態において、第１の駆動手段５６は、減算器８５、８７、γ軸電流誤差増幅器８６、δ軸電流誤差増幅器８８などを用いて電流制御を行っているが、特に電流制御に限定するものではない。電動機１６の巻線５０、５１、５２の抵抗Ｒａによる減衰振動作用が活用できるＶγ、ＶδのＶ電圧制御でも良く、内部にデッドタイム補償、あるいはインピーダンス補償分を内蔵した構成や、予め決められたＤｕｔｙでＰＷＭを行う構成等であってもよい。実際の電動機１６が起動する時点での電気位相０～３６０度に対し、
供給される電圧、電流のいずれかが概ね１割以下の差異で計測されるものであれば、第１の駆動手段５６の要素として有効である。 In this embodiment, the first driving means 56 performs current control using subtracters 85 and 87, a γ-axis current error amplifier 86, a δ-axis current error amplifier 88, etc. It is not limited. V voltage control of Vγ and Vδ that can utilize the damped oscillation effect by the resistance Ra of the windings 50, 51, and 52 of the electric motor 16 may be used, and a configuration with built-in dead time compensation or impedance compensation, or a predetermined A configuration in which PWM is performed by duty may also be used. Regarding the electrical phase of 0 to 360 degrees at the time when the actual electric motor 16 starts,
If either the supplied voltage or current is measured with a difference of approximately 10% or less, it is effective as an element of the first driving means 56.

以上のように、本実施の形態によれば、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、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを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、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の駆動手段とを有し、制御部は、電源回路を制御し、電動機の起動時に第１の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第２の駆動手段を用いて電動機に電流を供給する電気洗濯機である。 As described above, according to the present embodiment, there is provided a rotating object that comes into contact with laundry, a motor having a permanent magnet and a winding, a power supply circuit that supplies current to the motor, and a motor that transmits torque of the motor to the rotating object. A transmission mechanism and a control unit that executes a washing operation, the transmission mechanism has an invalid angle region in which the transmittable torque at the shaft of the electric motor is smaller than the maximum torque of the electric motor, and the power supply circuit has a winding The controller has a first driving means that conducts energization regardless of the position of the permanent magnet with respect to the wire, and a second driving means that conducts energization according to the position of the permanent magnet with respect to the winding, and the control unit controls the power supply circuit. In an electric washing machine, the electric washing machine supplies current to the electric motor using the first driving means to drive the electric motor within an invalid angle region when starting the electric motor, and then supplies current to the electric motor using the second driving means. be.

この構成によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第１の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第２の駆動手段に移行させることができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第２の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機を実現することができる。 With this configuration, even if the moment of inertia of the rotating object acting as a load is large, the first drive means can supply current to the motor while reducing the influence of the moment of inertia of the rotating object within the invalid angle region. By rotating the electric motor, it is possible to shift to the second driving means in a short time, and the time required for starting the electric motor can be shortened. Variations in the phase of the current at the time when the second driving means starts operating can be suppressed. In this way, it is possible to realize an electric washing machine that has high washing performance, suppresses heat generation of the electric motor, and suppresses power consumption.

また、第２の駆動手段は、電動機に供給される電圧および電動機のパラメータを用いて計算した位相に基づいた電流を電動機に供給する電気洗濯機である。 Further, the second driving means is an electric washing machine that supplies the electric motor with a current based on the voltage supplied to the electric motor and the phase calculated using the parameters of the electric motor.

これによって、第２の駆動手段に移行した後の永久磁石の位相に対する電流位相を最適な値に制御することができる。 Thereby, the current phase relative to the phase of the permanent magnet after shifting to the second driving means can be controlled to an optimal value.

また、回転物体を構成し洗濯物を収納するドラムと、ドラムを内包する水槽とを備え、第１の駆動手段は、第１の相順の通電により電動機を駆動する期間を有し、第２の駆動手段は、第１の相順と逆となる第２の相順の電流を供給して電動機を駆動するように構成され、伝達機構は、第１の相順に対する無効角度領域が、第２の相順に対する無効角度領域よりも大きくなるように構成される電気洗濯機である。 The first driving means has a period in which the electric motor is driven by energization in the first phase sequence, and the first driving means has a period in which the electric motor is driven by energization in the first phase sequence. The driving means is configured to drive the electric motor by supplying a current in a second phase order that is opposite to the first phase order, and the transmission mechanism is configured such that an invalid angular region with respect to the first phase order is The electric washing machine is configured such that the invalid angle area is larger than the invalid angle area for the second phase sequence.

これによって、大きい慣性モーメントを有するドラムを回転させる電動機の起動時に、第１の駆動手段により、無効角度領域を利用して電動機を駆動することによって、洗濯運転においてドラムを回転させる電動機を短時間で起動させることができる。 As a result, when the electric motor that rotates the drum having a large moment of inertia is started, the first drive means drives the electric motor by utilizing the invalid angle region, so that the electric motor that rotates the drum during the washing operation can be activated in a short time. It can be activated.

また、洗濯物および洗濯水が収容される水槽と、回転物体を構成し洗濯物および洗濯水を攪拌する攪拌翼とを備え、伝達機構は、遊星歯車を有し、遊星歯車によって減速した回転を攪拌翼に伝えるように構成される電気洗濯機である。 The transmission mechanism also includes a water tank in which laundry and washing water are stored, and an agitation blade that constitutes a rotating object and stirs the laundry and washing water. This is an electric washing machine configured to transmit electricity to stirring blades.

これによって、洗い工程およびすすぎ工程において攪拌翼を回転させる電動機を短時間で起動させることができる。 Thereby, the electric motor that rotates the stirring blades in the washing process and the rinsing process can be started in a short time.

また、無効角度領域は、電動機の電気角で半回転より大きくなるように構成されるとともに、第１の駆動手段の電流角で１回転半より小さくなるように構成される電気洗濯機である。 Further, the invalid angle region is an electric washing machine configured such that the electrical angle of the motor is larger than half a rotation, and the current angle of the first driving means is smaller than one and a half rotations.

これにより、無効角度領域による第１の駆動手段から第２の駆動手段に移行する際の位相が効果的に抑えられるとともに、第１の駆動手段での電動機の無駄な動きを低減することができる。 This effectively suppresses the phase at the time of transition from the first drive means to the second drive means due to the invalid angle region, and also reduces wasteful movement of the electric motor in the first drive means. .

また、本実施の形態によれば、回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを回転物体に伝える伝達機構と、電源回路を制御する制御部とを備え、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第１の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第２の駆動手段とを有し、制御部は、電動機の起動時に第１の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第２の駆動手段を用いて電動機に電流を供給する電動機の起動方法である。 Further, according to the present embodiment, a rotating object, a motor having a permanent magnet and a winding, a power supply circuit that supplies current to the motor, a transmission mechanism that transmits the torque of the motor to the rotating object, and a power supply circuit are controlled. the transmission mechanism has an invalid angular region in which the transmittable torque at the shaft of the electric motor is smaller than the maximum torque of the electric motor, and the power supply circuit is independent of the position of the permanent magnet with respect to the winding. The controller has a first drive means for energizing and a second drive means for energizing according to the position of the permanent magnet with respect to the winding. In this method, the motor is started by supplying current to the motor to drive the motor within the invalid angle region, and then supplying current to the motor using the second driving means.

この方法によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第１の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第２の駆動手段に移行させることができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第２の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機等の電動機の起動方法を実現することができる。 With this method, even if the moment of inertia of the rotating object acting as a load is large, the first drive means can supply current to the motor while reducing the influence of the moment of inertia of the rotating object within the invalid angular region. By rotating the electric motor, it is possible to shift to the second driving means in a short time, and the time required for starting the electric motor can be shortened. Variations in the phase of the current at the time when the second driving means starts operating can be suppressed. In this way, it is possible to realize a method for starting an electric motor such as an electric washing machine, which has high washing performance, suppresses heat generation of the electric motor, and suppresses power consumption.

以上のように、本発明にかかる電気洗濯機および電動機の起動方法は、慣性モーメントが大きい回転物体を用いながら、第１の駆動手段で無効角度領域での電動機の回転を行うことで、第２の駆動手段の動作を安定とすることが可能となるので、短時間の起動の繰り返しが有効となる電気洗濯機等で高性能が得られる。例えば、パルセータ式、アジテータ式等の攪拌翼を持つ構成、回転軸を垂直および垂直に対して傾斜を持つドラムを持つ縦型の電気洗濯機、また回転軸を水平、および水平に対して傾斜を持つドラム式等の用途にも適用できる。また、各種の業務用や家庭用の装置にも適用できる。 As described above, the method for starting an electric washing machine and electric motor according to the present invention uses a rotating object with a large moment of inertia, and rotates the electric motor in the invalid angle region with the first driving means, thereby allowing the second driving means to rotate the electric motor in the invalid angle region. Since it is possible to stabilize the operation of the driving means, high performance can be obtained in electric washing machines and the like where repeated activation in a short period of time is effective. For example, there are configurations with stirring blades such as pulsator type and agitator type, vertical electric washing machines with drums with rotating shafts that are vertical and inclined with respect to the vertical, and vertical electric washing machines with rotating shafts that are horizontal and with drums that are inclined with respect to the horizontal. It can also be applied to applications such as a holding drum type. It can also be applied to various types of commercial and household devices.

１０ 電気洗濯機
１１ 洗濯物
１２ 回転物体
１３ ドラム
１４ 攪拌翼
１５ 伝達機構
１６ 電動機
２３ 遊星歯車機構
２７、２８、２９ 遊星歯車
３５ 水槽
４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７ 永久磁石
５０、５１、５２ 巻線
５５ 電源回路
５６ 第１の駆動手段
５７ 第２の駆動手段
６８ 制御部 10 Electric washing machine 11 Laundry 12 Rotating object 13 Drum 14 Stirring blade 15 Transmission mechanism 16 Electric motor 23 Planetary gear mechanism 27, 28, 29 Planetary gear 35 Water tank 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 Permanent magnet 50, 51, 52 winding 55 power supply circuit 56 first driving means 57 second driving means 68 control section

Claims (5)

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、
前記伝達機構は、前記電動機の軸での伝達可能トルクが前記電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、
前記電源回路は、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の駆動手段と、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の駆動手段とを有し、
前記制御部は、前記電源回路を制御し、前記電動機の起動時に前記第１の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給し前記無効角度領域の範囲で前記電動機を駆動した後、前記第２の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給し、
前記無効角度領域は、前記電動機の電気角で半回転より大きくなるように構成されるとともに、前記第１の駆動手段の電流角で１回転半より小さくなるように構成される、
電気洗濯機。 A rotating object that comes into contact with laundry, an electric motor having a permanent magnet and a winding, a power supply circuit that supplies current to the electric motor, a transmission mechanism that transmits the torque of the electric motor to the rotating object, and a control that executes a washing operation. and,
The transmission mechanism has an invalid angle region in which a transmittable torque at the shaft of the electric motor is smaller than a maximum torque of the electric motor,
The power supply circuit includes a first driving means that applies current regardless of the position of the permanent magnet with respect to the winding, and a second driving means that applies current depending on the position of the permanent magnet with respect to the winding. death,
The control unit controls the power supply circuit, supplies current to the electric motor using the first driving means when starting the electric motor, drives the electric motor within the invalid angle region, and then supplies the electric current to the electric motor within the invalid angle region. supplying current to the electric motor using a driving means;
The invalid angular region is configured such that the electrical angle of the electric motor is larger than half a rotation, and is configured such that the current angle of the first drive means is smaller than one and a half rotations.
Electric washing machine. 前記第２の駆動手段は、前記電動機に供給される電圧および前記電動機のパラメータを用いて計算した位相に基づいた電流を前記電動機に供給する、
請求項１に記載の電気洗濯機。 The second driving means supplies the electric motor with a current based on a voltage supplied to the electric motor and a phase calculated using parameters of the electric motor.
The electric washing machine according to claim 1. 前記回転物体を構成し前記洗濯物を収納するドラムと、前記ドラムを内包する水槽とを備え、
前記第１の駆動手段は、第１の相順の通電により前記電動機を駆動する期間を有し、
前記第２の駆動手段は、前記第１の相順と逆となる第２の相順の電流を供給して前記電動
機を駆動するように構成され、
前記伝達機構は、前記第１の相順に対する無効角度領域が、前記第２の相順に対する無効角度領域よりも大きくなるように構成される、
請求項１または２に記載の電気洗濯機。 comprising a drum constituting the rotating object and storing the laundry, and a water tank containing the drum,
The first driving means has a period in which the electric motor is driven by energization in a first phase sequence,
The second driving means is configured to drive the electric motor by supplying current in a second phase order that is opposite to the first phase order,
The transmission mechanism is configured such that an invalid angular area for the first phase sequence is larger than an invalid angular area for the second phase sequence.
The electric washing machine according to claim 1 or 2. 洗濯物および洗濯水が収容される水槽と、前記回転物体を構成し前記洗濯物および前記洗濯水を攪拌する攪拌翼とを備え、
前記伝達機構は、遊星歯車を有し、前記遊星歯車によって減速した回転を前記攪拌翼に伝えるように構成される、
請求項１または２に記載の電気洗濯機。 comprising a water tank in which laundry and washing water are stored, and an agitation blade that constitutes the rotating object and stirs the laundry and the washing water,
The transmission mechanism includes a planetary gear, and is configured to transmit rotation reduced by the planetary gear to the stirring blade.
The electric washing machine according to claim 1 or 2. 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、前記電源回路を制御する制御部とを備え、
前記伝達機構は、前記電動機の軸での伝達可能トルクが前記電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、
前記電源回路は、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の駆動手段と、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の駆動手段とを有する電気洗濯機であって、
前記制御部は、前記電動機の起動時に前記第１の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給し、前記電動機の電気角で半回転より大きくなるように構成されるとともに、前記第１の駆動手段の電流角で１回転半より小さくなるように構成される前記無効角度領域の範囲で前記電動機を駆動した後、前記第２の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給する、電気洗濯機の電動機の起動方法。 A rotating object, a motor having a permanent magnet and a winding, a power circuit supplying current to the motor, a transmission mechanism transmitting torque of the motor to the rotating object, and a control unit controlling the power circuit. ,
The transmission mechanism has an invalid angle region in which a transmittable torque at the shaft of the electric motor is smaller than a maximum torque of the electric motor,
The power supply circuit includes a first driving means that applies current regardless of the position of the permanent magnet with respect to the winding, and a second driving means that applies current depending on the position of the permanent magnet with respect to the winding. An electric washing machine that
The control unit is configured to supply current to the electric motor using the first driving means when starting the electric motor so that the electrical angle of the electric motor is larger than half a rotation, and An electric washing machine , wherein the second driving means is used to supply current to the electric motor after driving the electric motor in the range of the invalid angle region configured to be smaller than one and a half rotations with a current angle of the means. How to start an electric motor.
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