JP2017205286A - 洗濯機モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な構成要素を用いることなく、且つ断線をより確実に検知できる洗濯機モータの制御装置を提供する。【解決手段】洗濯運転を行うための３相の永久磁石型モータ１４の制御装置３９は、モータを駆動するインバータ回路２１の下側スイッチング素子とグランドとの間に挿入される電流検出抵抗２４と、モータのロータ回転位置を検出する位置センサ４４の出力信号にと基づいてモータの回転異常を検出する処理を実行する。即ち電流検出抵抗２４の端子電圧（コンパレータ２９の出力信号）をＡ／Ｄ変換して基準値と比較することで断線異常を検出する際に、電流検出抵抗で検出される電流がモータの何れか１相の巻線に集中して通電される電流となるようにインバータ回路のスイッチング状態を制御するが、かかる制御をモータの全ての相で行うことで断線異常を検出する。その際、断線のみならず過電流についても、コンパレータ２８で検出される。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる３相の永久磁石型モータを制御する装置に関する。

従来より、洗濯機に使用されているモータの断線異常を検知するための構成については様々なものが提案されている。例えば特許文献１では、（１）温度により検知，（２）インバータ回路の入力電流の最大値と平均値を比較し判定，（３）ＯＮしているスイッチング素子の電流を検出，（４）モータの回転数とリップル電流とを比較する，といった様々な手法が開示されている。

しかしながら、これらの手法には以下のような問題がある。（１）は確実性がなく、洗濯物を多量に投入した際に誤検出するおそれがあり、（２）もやはり確実性がなく、負荷変動が大きい場合は正常でも平均値と最大値の差が大きく誤検出する可能性が高い。（３）は電流検出素子が多数必要となり、制御回路が高速でＯＮ／ＯＦＦする電流検出素子の信号を読み込むには、高速なアンプやＡ／Ｄ変換器も必要となり高価である。（４）も電流検出器が高価であり、回転負荷の変動時に誤検知するおそれがある。
また、その他の構成として、特許文献２，３に開示されているものがある。

特開平１０−１４５９６０号公報 特開平６−２０５５９９号公報 特開２００９−６１１６４号公報

特許文献２では、空気調和器に適用されるモータ用インバータにおいて、スイッチング素子を順次オンさせて断線相を確定させているが、交流側にカレントトランスを配置してモータ電流を検出しており、高価な構成である。また、特許文献３も、ベクトル制御演算を行うための高速なマイクロコンピュータや３つの電流センサを用いており、やはり高価な構成である。

そこで、高価な構成要素を用いることなく、且つ断線をより確実に検知できる洗濯機モータの制御装置を提供する。

実施形態の洗濯機モータの制御装置は、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる３相の永久磁石型モータと、このモータを駆動するインバータ回路と、このインバータ回路を構成する下側スイッチング素子とグランドとの間に挿入される電流検出抵抗と、前記モータのロータ回転位置を検出し、センサ信号を出力する位置センサと、前記センサ信号に基づいて前記モータの回転異常を検出する処理において、前記電流検出抵抗の端子電圧をＡ／Ｄ変換して基準値と比較することで断線異常を検出する際に、前記電流検出抵抗で検出される電流が前記モータの何れか１相の巻線に集中して通電される電流となるように前記インバータ回路のスイッチング状態を制御し、そのスイッチング状態を１回以上変化させて前記電流検出抵抗で検出される電流の相を変化させ、全ての相の電流発生状態を参照する異常検出部とを備える。

また、実施形態の洗濯機モータの制御装置は、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる３相の永久磁石型モータと、このモータを駆動するインバータ回路と、このインバータ回路を構成する下側スイッチング素子とグランドとの間に挿入される電流検出抵抗と、この電流検出抵抗の端子電圧をＡ／Ｄ変換して基準値と比較することで過電流を検出する処理において断線異常を検出する際に、前記電流検出抵抗で検出される電流が前記モータの何れか１相の巻線に集中して通電される電流となるように前記インバータ回路のスイッチング状態を制御し、そのスイッチング状態を１回以上変化させて前記電流検出抵抗で検出される電流の相を変化させ、全ての相の電流発生状態を参照する異常検出部とを備える。

第１実施形態であり、過電流異常と断線異常とを検出する処理を示すフローチャート 断線検知を行うためのスイッチングパターンを示す図（その１） 断線検知を行うためのスイッチングパターンを示す図（その２） 断線検知を行うためのスイッチングパターンを示す図（その３） ２相変調における各スイッチングパターンを示す波形図 電圧・位相制御における電圧の決定処理を示すフローチャート 電流のオーバー値に応じて電圧指令DUTYを決定するテーブルを示す図 電圧指令の一例を説明する図 モータの駆動制御系を示す図 全自動洗濯機の全体構成を示す縦断側面図 第２実施形態であり、過電流異常と断線異常とを検出する処理を示すフローチャート 断線検知を行うためのスイッチングパターンを示す図 断線検知の有無に応じた電流Ａ／Ｄ変換値変化の一例を示す図 第３実施形態であり、過電流異常と断線異常とを検出する処理を示すフローチャート

（第１実施形態）
以下、縦軸形の全自動洗濯機に適用した第１実施形態につき、図１から図１０を参照して説明する。図１０は、全自動洗濯機１の全体構成を示す縦断面図である。全体として矩形状をなす外箱２内には、水受槽３が、４組のうち１組のみ図示する防振機構４を介して弾性支持されている。この場合、防振機構４は、上端が外箱２内において上方に係止された吊り棒４ａと、その吊り棒４ａの他端側に取り付けられた振動減衰用のダンパー４ｂとを含んで構成されている。これらの防振機構４を介して水受槽３が弾性支持されることにより、洗濯運転時に発生する振動の外箱２への伝達を防止している。

上記水受槽３内には、洗濯槽兼脱水槽用の回転槽５が配設されており、この回転槽５の内底部には、撹拌体６が配設されている。上記回転槽５は、槽本体５ａと、この槽本体５ａの内側に設けられた内筒５ｂと、これらの上端部に設けられたバランスリング５ｃとから構成されている。そして、この回転槽５が回転されると、内部の水を回転遠心力により揚水して槽本体５ａの上部の脱水孔５ｄから水受槽３内に放出する。

また、回転槽５の底部には、通水口７が形成されており、この通水口７は、排水通路７ａを通して排水口８に連通されている。そして、排水口８には、排水弁９を備えた排水路１０が接続されている。従って、排水弁９を閉塞した状態で回転槽５内に給水すると、回転槽５内に水が貯溜され、排水弁９を開放すると、回転槽５内の水は排水通路７ａ、排水口８および排水路１０を通じて排出される。水受槽３の底部には、補助排水口８ａが形成されており、この補助排水口８ａは、図示しない連結ホースを介し前記排水弁９をバイパスして前記排水路１０に接続され、前記回転槽５が回転したときに、その上部から水受槽３内に放出された水を排出する。

また、前記水受槽３の外底部には、機構部ハウジング１１が取付けられており、この機構部ハウジング１１には、中空の槽軸１２が回転自在に設けられ、この槽軸１２には、回転槽５が連結されている。また、槽軸１２の内部には、撹拌軸１３が回転自在に設けられており、この撹拌軸１３の上端部には、撹拌体６が連結されている。そして、撹拌軸１３の下端部は、アウタロータ形のＤＣブラシレスモータ１４のロータ１４ａに連結されている。このモータ１４は、洗い時には、撹拌体６を直接正逆回転駆動する。ＤＣブラシレスモータ１４は永久磁石型モータであり、以下、単にモータと称す。

また、モータ１４は、脱水時には、図示しないクラッチにより槽軸２と撹拌軸１３とが連結された状態で、回転槽５および撹拌体６を一方向に直接回転駆動する。従って、本実施形態では、モータ１４の回転速度は、洗い時には撹拌体６のそれと同一になり、脱水時には回転槽５および撹拌体６のそれと同一になる、いわゆる、ダイレクトドライブ方式が採用されている。モータ１４は、低速領域での出力トルクが大きくなるように構成されている。

図９は、モータ１４の駆動制御系を示す機能ブロック図である。インバータ回路２１は、６個のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆを３相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆのコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード２３ａ〜２３ｆが接続されている。ＩＧＢＴ２２は半導体スイッチング素子に相当する。下アーム側のＩＧＢＴ２２ｄ、２２ｅ、２２ｆのエミッタは、シャント抵抗２４を介してグランドに接続されている。シャント抵抗２４は、電流検出抵抗に相当する。また、ＩＧＢＴ２２ｄ、２２ｅ、２２ｆのエミッタとシャント抵抗２４との共通接続点は、抵抗素子２５及びコンデンサ２６を介してグランドに接続されている。そして、抵抗素子２５及びコンデンサ２６の共通接続点は、ピークホールド回路２７の入力端子及びコンパレータ２８の反転入力端子に接続されている。

ピークホールド回路２７は、コンパレータ２９を用いて構成されているが、このコンパレータ２９は、コンパレータ２８と共にＩＣ３０に内蔵されている。すなわち、ＩＣ３０はコンパレータ２回路入りである。尚、これらのコンパレータ２８，２９の出力は、オープンコレクタタイプである。

コンパレータ２９の非反転入力端子は、抵抗素子２５＋を介して抵抗素子２５及びコンデンサ２６の共通接続点に接続されていると共に、コンデンサ３２を介してグランドに接続されている。これらはＲＣフィルタを構成している。また、コンパレータ２９の反転入力端子は、抵抗素子３３及び３４を介してグランドに接続されている。コンパレータ２９の出力端子は、抵抗素子３５を介して５Ｖ電源にプルアップされていると共に、ダイオード３６及びコンデンサ３７を介してグランドに接続されている。そして、ダイオード３６のカソードは、抵抗素子３８を介して抵抗素子３３及び３４の共通接続点に接続されていると共に、制御回路３９の入力端子に接続されている。

５Ｖ電源とグランドとの間には、抵抗素子４０及び４１の直列回路が接続されており、両者の共通接続点は、コンパレータ２８の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ２８の出力端子は、抵抗素子４２を介して５Ｖ電源にプルアップされていると共に、コンデンサ４３を介してグランドに接続され、更に制御回路３９の入力端子に接続されている。コンパレータ２８の出力信号は過電流検出に基づく緊急停止信号となり、制御回路３９は、緊急停止信号の入力があるとインバータ回路２１に対するＰＷＭ信号の出力を停止する。制御回路３９は、異常検知部及びＰＷＭ制御部に相当する。

モータ１４には、ロータの回転位置を検出する位置センサ４４（Ａ，Ｂ）が配置されている。位置センサ４４は例えばホールＩＣで構成され、位相が９０度異なる２相信号を出力する。位置センサ４４Ａが出力するセンサ信号，つまり位置信号の立ち上がりエッジがロータ１４ａの電気角０度に対応している。センサ信号の出力端子は、夫々ＮＯＴゲート４５Ａ，４５Ｂを介して制御回路３９の入力端子に接続され、ＮＯＴゲート４５Ａ，４５Ｂの出力端子は、コンデンサ４６Ａ，４６Ｂを介してグランドに接続されている。

インバータ回路２１の入力側には駆動用電源回路４７が接続されている。駆動用電源回路４７は、１００Ｖの交流電源４８を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路４９及び直列接続された２個のコンデンサ５０ａ，５０ｂにより倍電圧全波整流し、約２８０Ｖの直流電圧をインバータ回路２１に供給する。インバータ回路２１の各相出力端子は、モータ１４の各相巻線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗに接続されている。

第１電源回路５１は、インバータ回路２１に供給される約２８０Ｖの駆動用電源を降圧して１５Ｖ電源を生成すると、制御回路３９及び駆動回路５２に供給する。また、第２電源回路５３は、上記駆動用電源を降圧して５Ｖの制御用電源を生成し、制御回路３９に供給する三端子レギュレータである。高圧ドライバ回路５４は、インバータ回路２１における上アーム側のＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｃを駆動するために配置されている。

また、駆動用電源回路４７の出力端子，つまりインバータ回路２１の正側直流母線とグランドとの間には、抵抗素子５５ａ，５５ｂの直列回路が接続されており、両者の共通接続点は、制御回路３９の入力端子に接続されている。制御回路３９は、例えば８ビットのマイクロコンピュータで構成され、電圧・位相制御を行うことで電圧率が正弦波状に変化する三相上下分のＰＷＭ信号を生成する。そして、それらのＰＷＷ信号を、駆動回路５２及び上側については高圧ドライバ回路５４を介して、インバータ回路２１を構成する各ＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆのゲートに出力する。正弦波駆動方式の詳細については、例えば特開２０１４−３９７２４号公報等に開示されている。

次に、本実施形態の作用について図１から図８を参照して説明する。制御回路３９は、モータ１４のロータ回転位置に同期した位置センサ４４Ａ及び４４Ｂのセンサ信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する。インバータ回路２１は、約１８０Ｖ〜３００ＶのＤＣ電源から、前記ＰＷＭ信号により電圧及び周波数が制御された３相交流電圧を生成する。その際に制御回路３９は、ＤＣ電源電圧のリップルによる出力変動の影響を排除するため、抵抗素子５５ａ及び５５ｂで分圧された電圧を検出し、リップルを打ち消す電圧分を加えて出力を行う。

制御回路３９は、洗い運転時にモータ１４を約１秒程度で正反転動作させ、その回転数を１００ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍ程度とするように固定デューティのＰＷＭ信号を出力する。この際にモータ１４の回転負荷が重く回転数が制御目標値よりも低下したり、モータ１４がロック状態になると電流が非常に大きく上昇する。これにより、モータ１４の減磁やＩＧＢＴ２２の発熱などの不具合が発生することがある。そのような事態を防止するため、制御回路３９は、１ｍ秒毎にピークホールド回路２７の出力を検出し、７．５Ａ以上の電流値を検出するとＰＷＭデューティを比例制御で一時的に低下させる。

ピークホールド時間は、ピークホールド回路２７の出力側コンデンサ３７と放電用の抵抗素子３８及び３４とで調節する。モータ１４の１回転において、電流ピークは例えば１４４回発生する。そこで、電流ピーク間でレベルを保持できるようにピークホールド時間を調節し、制御回路３９がＡ／Ｄ変換した電流値を確実に読み取れるようにする。また、電流値とＡ／Ｄ変換部の入力レンジとを考慮した上で、ピークホールド回路２７の増幅率を極力大きくするように帰還抵抗の比率を調整する。これにより、ノイズの影響を低減する。

図２から図５は、モータ１４の駆動中に過負荷や電力線又は位置センサ線の断線，ＩＧＢＴ２２の故障などの異常によりモータ１４の回転が停止した後に、断線検知を行うためのスイッチングパターンを示す。図２に示すパターン（Ａ）は、Ｕ相及びＶ相の上側ＩＧＢＴ２２ａ及び２２ｂを同じＰＷＭデューティでＯＮさせて同じ電圧を発生させる。Ｗ相は下側のＩＧＢＴ２２ｆをＯＮさせるのでモータ１４のＵ相及びＶ相巻線１４ｕ及び１４ｖには同じ電流が通電され、それらの合成電流がＷ相巻線１４ｗを通ってシャント抵抗２４に流れる。図３に示すパターン（Ｂ）では、上側のＵ相及びＷ相から下側のＶ相に電流が通電され、図４に示すパターン（Ｃ）では上側のＶ相及びＷ相から下側のＵ相に電流が通電される。したがって、電流が１相に集中する巻線は、パターン（Ａ）ではＷ相，パターン（Ｂ）ではＶ相，パターン（Ｃ）ではＵ相となり、シャント抵抗２４に流れる電流と等価になる。

モータ１４の電力線のうち例えばＷ相が断線すると、パターン（Ａ）による通電時にシャント抵抗２４に電流が流れず、制御回路３９はピークホールド回路２７の出力電圧を検知できない。つまり、パターン（Ａ）〜（Ｃ）を切り替えた際に、ピークホールド回路２７の出力電圧が所定の閾値未満となったパターンがあれば、断線が発生した相を特定できる。インバータ回路２１のＩＧＢＴ２２が故障した場合も上記と同様になるが、モータ１４の過負荷や位置センサ４４の信号線の断線異常は区別できる。

図５は、２相変調によりモータ１４の巻線に正弦波電流を発生させる際のＵ，Ｖ，Ｗ相の出力電圧波形であり、横軸はロータ角度，縦軸は出力電圧を示す。実際の制御では、位置センサ４４のセンサ信号及びそのデータを時間的に補完して得られたロータ角度に基づいて、指示されたＰＷＭデューティと波形振幅とを乗算した出力電圧をＰＷＭ信号として出力する。断線検知の際には、図中に示す破線のロータ位置で通電することでパターン（Ａ）〜（Ｃ）を実現する。尚、図中に示す（Ａ）’及び（Ｂ）’については、第２実施形態において説明する。

図１は、モータ１４の過電流異常と断線異常とを検出する処理を示すフローチャートである。制御回路３９は、モータ１４の回転中にこの処理を１ｍ秒毎に実行する。先ず、過電流異常を検知しているか否かを判断し（Ｓ１）、検知していなければ（ＮＯ）その時点で過電流が発生しているか否かを判断する（Ｓ２）。ここでは、例えば１５Ａ以上の電流が２μ秒以上流れ続けた際に過電流が発生したと判定する。過電流が発生していれば（ＹＥＳ）、「過電流異常検知中」及び「Ｕ相検知中」のステータスをセットし（Ｓ３，Ｓ４），ロータ位置２７０°の通電角で、且つ電圧５０Ｖ相当のＰＷＭデューティで出力を行う（Ｓ５）。これは、図５に示すスイッチングパターン（Ｃ）に対応する。

一方、ステップＳ１で「ＹＥＳ」又はステップＳ２で「ＮＯ」と判断すると、「Ｕ相検知中」か否かを判断する（Ｓ６）。「Ｕ相検知中」であれば（ＹＥＳ）０．５秒の経過待ちをする（Ｓ７）。０．５秒が経過するまでは（ＮＯ）検知中の電流の平均値を計算してから（Ｓ２２）リターンする。ステップＳ７において０．５秒が経過すると（ＹＥＳ）、Ｕ相の平均電流が２Ａ未満か否かを判断する（Ｓ８）。２Ａ以上であれば（ＮＯ）「Ｖ相検知中」のステータスをセットし（Ｓ９），ロータ位置１５０°の通電角で、且つ電圧５０Ｖ相当のＰＷＭデューティで出力を行う（Ｓ１０）。これは、図５に示すスイッチングパターン（Ｂ）に対応する。ステップＳ８において、Ｕ相の平均電流が２Ａ未満であれば（ＹＥＳ）Ｕ相の断線が確定する（Ｓ２０）。断線異常と判定された場合はモータ１４の電力線が切れている状態が想定されるので、洗濯機１の図示しない操作パネルにおけるユーザの操作を永久ロック状態とし、且つ「異常表示」を行う（Ｓ２１）。

ステップＳ６において「Ｕ相検知中」でなければ（ＮＯ）、「Ｖ相検知中」か否かを判断する（Ｓ１１）。これに続くステップＳ１２〜Ｓ１５は、「Ｖ相検知中」の場合についてステップＳ７〜Ｓ１０に対応する処理である。ステップＳ１４では「Ｗ相検知中」のステータスをセットし、ステップＳ１５ではロータ位置３０°の通電角で、且つ電圧５０Ｖ相当のＰＷＭデューティで出力を行う。これは、図５に示すスイッチングパターン（Ａ）に対応する。

また、ステップＳ１１において「Ｖ相検知中」でなければ（ＮＯ）ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６及びＳ１７は、「Ｗ相検知中」の場合についてステップＳ７及びＳ８に対応する処理である。そして、ステップＳ１７で「ＮＯ」と判断すると「過電流異常」が確定し（Ｓ１８）、操作パネルで対応する異常表示を行う（Ｓ１９）。すなわち、３相のうち電流平均値が２Ａ以下のものが１つ以上あればステップＳ２０で断線異常を確定させ、そうでなければステップＳ１９で過電流異常と判定する。

次に、電圧制御について図６ないし図８を参照して説明する。図６は、電圧・位相制御における電圧，つまりＰＷＭデューティを決定する処理を示すフローチャートであり、この処理は、例えば１ｍ秒周期で実行される。尚、図中ではＰＷＭデューティをDUTYとしている。また、位相制御の詳細についても特開２０１４−３９７２４号公報に開示されている。制御回路３９は、ピークホールド回路２７の出力信号をＡ／Ｄ変換して読み込むと（Ｓ４１）、そのピークホールド値（以下、検出電流値と称す）を電流制御用の閾値（例えば、電流７．５Ａに相当する値）と比較する（Ｓ４２）。そして、検出電流値が閾値以上であれば「過電流フラグ」を「Ｈ」にセットする（Ｓ４３）。すなわちここでは、検出電流値が閾値以上となった状態を「過電流」と称している。

この場合、ＰＷＭ制御におけるDUTYの設定が過大であると判断されるので、続くステップＳ４４においてDUTYを減少させるように制御する。つまり、検出電流値と閾値との差であるオーバー値を求め、オーバー値の大きさに応じて減少させる度合いを変化させる。尚、オーバー値はステップＳ４２で求めておいても良い。すなわち、図７（ａ）に示すように、オーバー値が０．４Ａ以下であればDUTYは減少させず、現状の値を維持する。また、１．６Ａ以下であれば８％，２．４Ａ以下であれば１２％，３．２Ａ以下であれば１６％，３．６Ａ以下であれば２４％，４．０Ａ以下であれば３９％，４．０Ａを超えると４７％といったように、減少幅を複数段階にする。

続くステップＳ４５において、上記のようにDUTYを減少させた結果、DUTYが予め定めた最小値を下回る場合は（ＹＥＳ）、DUTYを最小値に固定する（Ｓ４６）。最小値を下回らなければ（ＮＯ）処理を終了する。

一方、ステップＳ４２において、検出電流値が閾値未満であれば「過電流フラグ」が「Ｈ，Ｌ」の何れかを判断する（Ｓ４７）。「過電流フラグ」が「Ｌ（リセット）」であれば、特に処理を行う必要はないのでそのまま終了する。「過電流フラグ」が「Ｈ」であればDUTYを増加させるが（Ｓ４８）、増加については、減少の場合のように増加値が複数段階に設定されておらず、図７（ｂ）に示すように常に１６％とする。

それから、この段階で、ステップＳ４８で増加させた実際のDUTYが、図６に示す処理で決定された指令DUTY以上となったか否かを判断し（Ｓ４９）、指令DUTY未満であれば（ＮＯ）そのまま処理を終了する。また、指令DUTY以上であれば（ＹＥＳ）、実際に出力するDUTYを指令DUTYに固定，つまり一致させる。そして、「過電流フラグ」を「Ｌ」にすると（Ｓ５０）処理を終了する。

図８は、図６に示す処理に対応する検出電流値及びDUTYの変化の一例を示すものである。図中に示す丸数字は、図６に示す同じ丸数字の処理部分に対応している。検出電流値が閾値を超えることなく、指令DUTYと実DUTYとが一致している期間は（３）「過電流検出なし」であり、検出電流値が閾値を超えたことで実DUTYを減少させている期間は（１）「DUTY減少処理部」である。また、実DUTYを増加させている期間は（２）「DUTY復帰処理部」である。

図８（ａ）に示すように、検出電流値が閾値を超えることで指令DUTYに対して実際のDUTYが低下し、両者が乖離すると、検出電流値が閾値を超えないように抑制を図りつつ両者を一致させるように制御が行われる。

以上のように本実施形態によれば、制御回路３９は、シャント抵抗２４の端子電圧をピークホールド回路２７を介して読み込み、Ａ／Ｄ変換して基準値と比較することで過電流を検出する処理において断線異常も検出する。その際に、シャント抵抗２４で検出される電流がモータ１４の何れか１相の巻線に集中して通電される電流となるようにインバータ回路２１のスイッチング状態を制御し、そのスイッチング状態を１回以上変化させてシャント抵抗２４で検出される電流の相を変化させ、全ての相の電流発生状態を参照する。具体的には、インバータ回路２１を構成する上側ＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｃのうち２相とこれら２相を除く下側ＩＧＢＴ２２ｄ〜２２ｆの１相とを同時にオンするスイッチング状態を３回変化させるようにした。

このように、過電流を検出する処理に断線異常の検出処理も併せて行うことで、モータ１４の過負荷や位置センサ４４の信号線の断線異常と、電力線の断線異常やＩＧＢＴ２２の故障とを区別でき、これらの異常対応処理を一括して行うことができる。また３相の断線を個別に検出するので動作が確実である。また、電流の検出には高価なカレントトランスなどを使用せず、シャント抵抗２４を用いる。シャント抵抗２４やピークホールド回路２７等の部品は、モータ１４の過電流異常や過大電流制御と共通化されているので安価に構成でき、回路基板のサイズも小さくできる。

尚、上記のスイッチング状態に替えて、上側ＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｃのうち１相とこの１相を除く下側ＩＧＢＴ２２ｄ〜２２ｆの２相とを同時にオンさせても良い。
また、制御回路３９は、センサ信号Ａ，Ｂの出力間隔を補間して得られるタイミングに基づいて、通電パターンにより正弦波状の電圧をモータ１４に出力する。したがって、低コストで簡単な構成においても制御精度を高めることでモータ１４を正弦波駆動できる。

（第２実施形態）
図１１から図１３は第２実施形態を示すものであり、第１実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図１１に示すように、第２実施形態では、過電流異常の検知に替えて、モータ１４の回転異常を検知する。回転異常が未検出であれば（Ｓ２３：ＮＯ）、例えば位置センサ信号が０．１秒以上変化がないことを異常と認識すると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、「回転異常検知中」及び「１回目検知中」のステータスをセットする（Ｓ２５，Ｓ２６）。そして、ロータ位置６０°の通電角で、且つ電圧５０Ｖ相当のＰＷＭデューティで出力を行う（Ｓ２７）。これは、図５に示すスイッチングパターン（Ａ）’に対応する。

一方、ステップＳ２３で「ＹＥＳ」又はステップＳ２４で「ＮＯ」と判断すると、「１回目検知中」か否かを判断する（Ｓ２８）。「１回目検知中」であれば（ＹＥＳ）ステップＳ７及びＳ８を実行した後、「２回目検知中」のステータスをセットする（Ｓ２９）。そして、ロータ位置１２０°の通電角で、且つ電圧５０Ｖ相当のＰＷＭデューティで出力を行う（Ｓ３０）。これは、図５に示すスイッチングパターン（Ｂ）’に対応する。

また、ステップＳ２８において「１回目検知中」でなければ（ＮＯ）、ステップＳ１２及びＳ１３を実行し、ステップＳ１３にて「ＮＯ」と判断すると「回転異常」の検知を確定させる（Ｓ３１）。そして、操作パネルで対応する異常表示を行う（Ｓ３２）。

図１２に示すように、スイッチングパターン（Ａ）’では、第１相であるＵ相電圧を「大」，第３相であるＷ相電圧を「０」とし、第２相であるＶ相電圧を「中」，つまり「大」の１／２程度とする。この時、図中に実線で示す電流は上側Ｕ相から下側Ｖ，Ｗ相に分岐して流れ、破線で示す電流は上側Ｖ相から下側Ｗ相に流れる。したがって、Ｖ相巻線１４ｖには、互いに等しい電流が逆方に流れて電流値は「０」になる。また、Ｗ相巻線１４ｗでは、Ｕ相電流の１／２と破線で示す電流とが合成されるので、Ｕ相電流と等しい電流が流れることになる。これにより、シャント抵抗２４ではＵ相電流が検出される。

また、スイッチングパターン（Ｂ）’では、Ｕ相電圧を「大」，Ｖ相電圧を「０」とし、Ｗ相電圧を「中」とする。この時、図中に実線で示す電流はパターン（Ａ）’と同様に流れ、破線で示す電流は上側Ｗ相から下側Ｖ相に流れる。したがって、Ｗ相巻線１４ｗでは、互いに等しい電流が逆方に流れて電流値は「０」になり、Ｖ相巻線１４ｖでは、Ｕ相電流の１／２と破線で示す電流とが合成されてＵ相電流と等しい電流が流れる。すなわち、スイッチングパターン（Ｂ）’では、第２相と第３相とがパターン（Ａ）’より入れ替わった状態になる。

図１３に示すように、断線が検知されない場合の電流のＡ／Ｄ変換値は、例えばフルスケールの８％〜９％程度の値が得られる。これに対して、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の何れかに断線が発生した場合のＡ／Ｄ変換値は、例えばフルスケールの４％〜６％程度の値になる。したがって、判定閾値を例えばフルスケールの７％程度に設定することで、断線故障の発生有無を峻別できる。

以上のように第２実施形態によれば、制御回路３９は、Ｕ相巻線１４ｕに電流が集中して通電されている状態でＷ相巻線１４ｗに逆方向で同じ値の電流を通電させ、且つＶ相巻線１４ｖには実質的に電流が通電されないスイッチングパターン（Ａ）’を実行した後に、Ｖ相とＷ相とを入れ替えたスイッチングパターン（Ｂ）’により再度通電を行うようにした。すなわち、２つのスイッチングパターンを実行することで断線を迅速に検出できる。但し、何れの相に断線が発生しているかの特定はできない。

また、第２実施形態によれば、２相変調出力におけるスイッチングパターンをそのまま流用して断線検知を行うことができるので、各ＩＧＢＴ２２を連続的にオン状態にする場合のように過電流が発生することが無い。

（第３実施形態）
図１４に示す第３実施形態は、第２実施形態で行っている回転異常の検知を、第１実施形態の過電流異常検知に置き換えたものである。

本発明のいくつか実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

第１実施形態において、過電流検知に替えて回転異常を検知しても良い。
３相変調に適用しても良い。
検出電流に対する閾値の電流値や、DUTYの減少値，増加値については適宜変更して良い。また、増加値を複数設定しても良い。
電流の平均を取る時間についても、適宜変更して良い。
必ずしもＩＣ３０を用いる必要はない。

ピークホールド回路は、オペアンプを用いて構成しても良い。
また、電流の検出に、必ずしもピークホールド回路を用いる必要はない。
位置センサの数は、３つ以上でも良い。
モータ１４の構成は、４８極／３６スロットに限ることはない。
制御回路３９は、必ずしも８ビットのマイクロコンピュータで構成する必要はない。
図７に示すオーバー値とデューティの増減値との関係は一例であり、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
ドラム式洗濯機に適用しても良い。

図面中、１は全自動洗濯機、５は回転槽、６は撹拌翼、１４はＤＣブラシレスモータ、１４ａはロータ、２１はインバータ回路、２４はシャント抵抗、２７はピークホールド回路、３０はＩＣ、３９は制御回路、４４は位置センサを示す。

Claims (6)

1. 洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる３相の永久磁石型モータと、
   このモータを駆動するインバータ回路と、
   このインバータ回路を構成する下側スイッチング素子とグランドとの間に挿入される電流検出抵抗と、
   前記モータのロータ回転位置を検出し、センサ信号を出力する位置センサと、
   前記センサ信号に基づいて前記モータの回転異常を検出する処理において、前記電流検出抵抗の端子電圧をＡ／Ｄ変換して基準値と比較することで断線異常を検出する際に、
   前記電流検出抵抗で検出される電流が前記モータの何れか１相の巻線に集中して通電される電流となるように前記インバータ回路のスイッチング状態を制御し、そのスイッチング状態を１回以上変化させて前記電流検出抵抗で検出される電流の相を変化させ、全ての相の電流発生状態を参照する異常検出部とを備える洗濯機モータの制御装置。
2. 洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる３相の永久磁石型モータと、
   このモータを駆動するインバータ回路と、
   このインバータ回路を構成する下側スイッチング素子とグランドとの間に挿入される電流検出抵抗と、
   この電流検出抵抗の端子電圧をＡ／Ｄ変換して基準値と比較することで過電流を検出する処理において断線異常を検出する際に、
   前記電流検出抵抗で検出される電流が前記モータの何れか１相の巻線に集中して通電される電流となるように前記インバータ回路のスイッチング状態を制御し、そのスイッチング状態を１回以上変化させて前記電流検出抵抗で検出される電流の相を変化させ、全ての相の電流発生状態を参照する異常検出部とを備える洗濯機モータの制御装置。
3. 前記異常検出部は、第１相の巻線に電流が集中して通電されている状態で第２相の巻線に逆方向で同じ値の電流を通電させ、且つ第３相の巻線には電流が通電されない状態とした後に、
   前記第２相と前記第３相とを入れ替えて再度通電を行う請求項１又は２記載の洗濯機モータの制御装置。
4. 前記異常検出部は、前記インバータ回路を構成する上側スイッチング素子の２相とこれら２相を除く下側スイッチング素子の１相とを同時にオンするスイッチング状態を３回変化させる請求項１又は２記載の洗濯機モータの制御装置。
5. 前記異常検出部は、前記インバータ回路を構成する上側スイッチング素子の１相とこの１相を除く下側スイッチング素子の２相とを同時にオンするスイッチング状態を３回変化させる請求項１又は２記載の洗濯機モータの制御装置。
6. 前記モータのロータ回転位置を検出し、センサ信号を出力する位置センサと、
   前記センサ信号に基づいて前記インバータ回路をＰＷＭ制御し、正弦波状の電圧を前記モータに出力するＰＷＭ制御部とを備える請求項１ないし５の何れか一項に記載の洗濯機モータの制御装置。

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