JPH1190088A

JPH1190088A - 誘導電動機を用いた洗濯機

Info

Publication number: JPH1190088A
Application number: JP9257296A
Authority: JP
Inventors: Sadahiro Matsuura; 貞裕松浦; Shigeru Sato; 繁佐藤; Toru Tazawa; 徹田澤; Katsuyuki Nagai; 克幸永井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-04-06
Anticipated expiration: 2017-09-22
Also published as: JP4009352B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで、大量の洗濯を可能とする三相誘
導電動機を用いた洗濯機を提供する。【解決手段】洗濯脱水槽１０４に取り付けられた回転
翼１０２を回転させる三相誘導電動機の回転速度指令値
と前記三相誘導電動機の回転速度に応じて、前記三相誘
導電動機の固定子に供給する一次交流電流群のトルク電
流成分と励磁電流成分の各成分を独立に指令することに
より、前記一次交流電流群のそれぞれの大きさと周波数
を変化させて前記三相誘導電動機の回転速度を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三相誘導電動機を
用いた洗濯機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の洗濯機の回転翼を駆動するモータ
は単相の誘導電動機がほとんどである。単相誘導電動機
は電源周波数と、ギヤやベルト等の減速機の減速比とで
決まる一定の回転速度で回転して回転翼を駆動してい
る。単相誘導電動機は低速回転域でのトルクが小さいた
め、一度に洗濯できる洗濯物の量や洗濯方式が限られて
いた。

【０００３】この問題を解決する手段として、例えば、
特開平７−２５５９８８号公報に、ＤＣブラシレスモー
タとインバータ回路を用いることで、回転翼の回転を可
変速にする方法が提案されている。

【０００４】また、特開平６−３５１２９２号公報に、
三相誘導電動機の回転を、インバータ回路を用いるＶ／
ｆ制御で可変速にする方法が提案されている。

【０００５】また、洗濯槽内の洗濯物の量を推定するも
のとしては、例えば、特開昭６１−８０９４号公報に
は、回転翼を駆動するモータへ通電して所定回転数に達
した時点で通電を止め、その時点から惰性で回転するモ
ータが自然に停止するまでの時間で洗濯物の量の推定す
る方式が提案されている。また、特開平６−７１０８５
号公報には、モータに取り付けた速度センサの情報から
洗濯物の量を推定する方式が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のＤＣブラシレス
モータを用いた方式では、誘導電動機に比べてＤＣブラ
シレスモータのコストが高いといった問題点を有してい
た。

【０００７】従来の、モータの印加電圧と周波数の比Ｖ
／ｆを一定にして制御するインバータ制御で三相誘導電
動機の速度制御を行おうとすると、制御性が直流電動機
に比べると非常に悪く、特に低速域で大きなトルクを得
るのが容易ではない。そのため一度に大量の洗濯物を洗
濯することが容易ではないといった問題点を有してい
た。

【０００８】洗濯物の重量などの洗濯物の量の推定方法
では、前記の駆動モータが惰性で回転する時間で推定す
るものは推定精度が悪いという問題点がある。またモー
タの回転速度に基づいて推定する方法では、速度センサ
を取り付けなければならないといった問題点を有してい
た。

【０００９】本発明は、三相誘導電動機を用いる洗濯機
において、ＤＣブラシレスモータと同等の性能の発揮を
可能とするインバータ駆動を行い、低コストで大量の洗
濯物の洗濯を可能にする洗濯機を提供することを目的と
する。更に、センサを用いることなく、精度良く洗濯物
の量を推定できる洗濯機を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の洗濯機は、洗濯
と脱水を行う洗濯脱水槽と、洗濯脱水槽に取り付けられ
た回転翼を回転させる三相誘導電動機と、三相誘導電動
機の固定子に供給する一次交流電流値と一次交流電圧値
の少なくとも一方と三相誘導電動機固有の定数から回転
速度を推定する速度推定器とを有する。三相誘導電動機
の回転速度指令値と前記速度推定器の出力値に応じて、
三相誘導電動機の固定子に供給する各相の一次交流電流
のトルク電流成分と励磁電流成分を相互に独立して指令
して、前記各相の一次交流電流のそれぞれの大きさと周
波数を変化させて前記三相誘導電動機の回転速度を制御
することを特徴とするものである。

【００１１】更に、三相誘導電動機の回転速度指令値と
前記速度推定器の出力値との差に予め定めた試験運転定
数を乗算したものを前記のトルク電流成分として求め、
これを指令値として前記三相誘導電動機に与えてを試験
運転させる試験運転手段を有している。この試験運転中
の前記速度推定器の出力に応じて、洗濯物の量を推定す
る洗濯物量推定手段を有していることを特徴とするもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】

《第１実施例》以下本発明の第１の実施例の洗濯機につ
いて、図１を参照しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の第１の実施例における洗濯
機の構成を示すブロック図である。

【００１４】図１において、三相誘導電動機１００の回
転軸１００Ａは伝達機構１０６を介して、洗濯と脱水を
行う洗濯脱水槽１０４内に設けられた回転翼１０２の回
転軸１０２Ａに連結されている。三相誘導電動機の回転
速度を指示する回転速度指令値ω_m ^*が入力される速度制
御器１１０の出力端は、すべり周波数演算器１１２と回
転／静止座標変換器１１８の一方の入力端に接続されて
いる。すべり周波数演算器１１２と回転／静止座標変換
器１１８の他方の入力端には励磁電流指令値Ｉ_1d ^*が入
力される。回転／静止座標変換器１１８の２つの出力端
は２相／３相変換器１２０の２つの入力端にそれぞれ接
続され、２相／３相変換器１２０の３つの出力端は電流
制御器１２２の３つの入力端にそれぞれ接続されてい
る。電流制御器１２２の３つの出力端はＰＷＭインバー
タ１２４の３つの入力端にそれぞれ接続され、ＰＷＭイ
ンバータ１２４の３つの出力端は三相誘導電動機１００
に接続されている。ＰＷＭインバータ１２４の２つの入
力端はコンバータ１３０を介して単相１００ＶのＡＣ電
源に接続されている。ＰＷＭインバータ１２４と三相誘
導電動機１００との間の３本の接続線にはそれぞれ電流
検出器１２６ａ、１２６ｂ、及び１２６ｃが設けられて
おり、電流検出器１２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃの出
力端は電流制御器１２２の３つの制御入力端にそれぞれ
接続されている。三相誘導電動機１００には回転速度を
検出する速度検出器１２８が設けられており、速度検出
器１２８の出力端は、前記速度制御器１１０の制御入力
端と増幅器１１５の入力端とに接続されている。増幅器
１１５の出力端は加算器１１４の入力端に接続されてい
る。加算器１１４の他の入力端にはすべり周波数演算器
１１２の出力端が接続され、加算器１１４の出力端は積
分器１１６の入力端に接続されている。積分器１１６の
出力端は回転／静止座標変換器１１８の他の入力端に接
続されている。

【００１５】以上のように構成された洗濯機について、
以下図１を用いてその動作を説明する。

【００１６】洗濯脱水槽１０４内に取り付けられた回転
翼１０２を、伝達機構１０６を介して三相誘導電動機１
００で回転させることで、洗濯物を洗濯する。

【００１７】一般に、三相誘導電動機について考察する
とき、三相／二相変換を行って二相誘導電動機として二
相モデルで考察することができる。二相誘導電動機の基
礎式を式１に示す。

【００１８】

【数１】

【００１９】ここで，ｉ_1d，ｉ_1qはそれぞれ一次側であ
る固定子に流れるｄ軸電流及びｄ軸と位相差が９０度で
あるｑ軸電流を表し、ｖ_1d，ｖ_1qはそれぞれｄ軸電圧及
びｄ軸と位相差が９０度のｑ軸電圧を表す。ψ_2d，ψ_2q
はそれぞれ二次側である回転子のｄ軸及びｑ軸の二次磁
束を表す。また，Ｒ_j，Ｌ_j（ｊは１又は２）はそれぞれ
ｊ次側の抵抗及びインダクタンスを表す。またＭは相互
インダクタンス，ω_mはモータの回転角速度，ｐはモー
タのＮ極とＳ極の対の数である極対数を表す。

【００２０】直流モータの速度制御と同様に、速度制御
器１１０は、回転速度指令値ω_m ^*と速度検出器１２８に
よって検出された回転速度の値ω_mから、トルクを発生
させるトルク電流を指示するトルク電流指令値Ｉ
_1q ^*を、例えば次の式２により求める。

【００２１】

【数２】

【００２２】ここで、Ｋ_ps、Ｋ_isは速度制御ゲインで、
望みの応答特性になるように設定する定数である。

【００２３】誘導電動機には永久磁石がないので、永久
磁石が作る磁界に相当する磁界を作るために予め定めた
励磁電流を励磁電流指令値Ｉ_1d ^*に基づいて与える。そ
してすべり周波数演算器１１２は、励磁電流指令値Ｉ_1d
^*とトルク電流指令値Ｉ_1q ^*とを用いて、すべり速度ω_s
を式３で計算する。

【００２４】

【数３】

【００２５】三相誘導電動機の回転速度ω_mと極対数ｐ
との積を増幅器１１５で求め、この積と上記のすべり速
度ω_s とを加算器１１４で加算する。加算結果を積分器
１１６で積分することにより、式４に示す電気的位相角
θ₀ が求められる。

【００２６】

【数４】

【００２７】更に、回転／静止座標変換器１１８におい
て、あたかも永久磁石があるかのように、前記の励磁電
流指令値Ｉ_1d ^*とトルク電流指令値Ｉ_1q ^*と電気的位相角
θ₀とを用いて、式５に示す演算を行う。

【００２８】

【数５】

【００２９】その結果、励磁電流指令値Ｉ_1d ^*とトルク
電流指令値Ｉ_1q ^*は、位相差が９０度の二相の電流を指
示する一次交流電流指令値ｉ_1d ^*、ｉ_2q ^*に変換される。
次に一次交流電流指令値ｉ_1d ^*、ｉ_1q ^*は二相／三相変換
器１２０により、式６に従って三相の電流を指示する一
次交流電流指令値ｉ_1a ^*，ｉ_1b ^*，ｉ_1c ^*に変換される。

【００３０】

【数６】

【００３１】これらの電流指令値通りの電流を流すこと
ができれば、直流電動機と同等の性能の三相誘導電動機
を実現することが可能となる。

【００３２】次に、電流制御器１２２の動作について説
明する。実際の一次交流電流ｉ_1a，ｉ_1b，ｉ_1cがそれ
ぞれ一次交流電流指令値ｉ_1a ^*，ｉ_1b ^*，ｉ_1c ^*に追従す
る様に電流フィードバック制御を行う。これは、例え
ば、実際の一次交流電流をそれぞれ電流検出器１２６
ａ，１２６ｂ，１２６ｃで検出し、式７に示す計算を行
って電圧指令値ｖ_1z（ｚはａ，ｂ又はｃ）を出力する。

【００３３】

【数７】

【００３４】ここで、Ｋ_pc、Ｋ_icは電流制御ゲインで、
指令値に追従するために設定する定数である。ＰＷＭイ
ンバータ１２４は、電流制御器１２２からの制御信号で
ある電圧指令値Ｖ_1Zに従うパルス幅の信号に従って、コ
ンバータ１３０によって商用電源から作られた直流電圧
を内部のトランジスタでオンオフさせる。これによって
三相誘導電動機１００に望みの電圧を加えて電流を流
す。

【００３５】なお、三相誘導電動機１００に供給される
三相の、それぞれの一次交流電流ｉ_la, ｉ_lb,ｉ_1cを加
算すると式８に示すように零になる。

【００３６】

【数８】

【００３７】一次交流電流の検出においては、三相のう
ちのいずれか２相の電流を検出し、残りの１相の電流は
検出した２相の電流値から計算してもよい。以上の動作
により、三相誘導電動機に供給される一次交流電流が望
みの指令値になるように制御でき、三相誘導電動機の回
転速度を望みの速度に制御することができる。

【００３８】以上の制御方式により、三相誘導電動機の
起動時のトルク特性も含めた制御性が改善され、直流電
動機と同様の優れた制御性を得ることができ、望みの回
転速度で一度に大量の洗濯物を洗濯できる洗濯機を容易
に実現することが可能となる。

【００３９】なお、第１の実施例では、電流を検出し、
電流制御を行う例について説明したが、三相誘導電動機
固有の定数や式１の基礎式を用いて、電流を推定し、電
圧制御で行っても良い。

【００４０】また、三相誘導電動機で回転翼を回して洗
濯する方式の洗濯機の例を示したが、回転翼を用いずに
洗濯脱水槽を直接回転させるといった例えばドラム式の
洗濯機にも適用できる。

【００４１】なお、第１の実施例では、三相誘導電動機
の回転速度を検出するエンコーダ等の速度検出器が必要
であるので、大きさの面でもコストの面でも他の電動機
との優位性が損なわれる。そこで、以下に本発明の第２
の実施例として、速度検出器を用いずに直流電動機と同
等の制御性を有する三相誘導電動機の制御装置を用いた
洗濯機について説明する。

【００４２】≪第２実施例≫以下本発明の第２の実施例
の洗濯機について、図２を参照しながら説明する。

【００４３】図２は本発明の第２の実施例における洗濯
機の構成を示すブロック図である。

【００４４】図２において、三相誘導電動機１００の回
転軸１００Ａは洗濯脱水槽１０４内に設けられた回転翼
１０２の回転軸１０２Ａを駆動する伝達機構１０６に連
結されている。回転速度指令値ω_m ^*が入力される速度制
御器１１０の出力端はすべり周波数演算器１１２と回転
／静止座標変換器１１８の一方の入力端に接続されてい
る。すべり周波数演算器１１２と回転／静止座標変換器
１１８の他方の入力端には励磁電流指令値Ｉ_1d ^*が入力
される。回転／静止座標変換器１１８の２つの出力端は
２相／３相変換器１２０の入力端に接続され、２相／３
相変換器１２０の３つの出力端は電流制御器１２２の３
つの入力端にそれぞれ接続されている。電流制御器１２
２の３つの出力端はＰＷＭインバータ１２４の３つの入
力端にそれぞれ接続され、ＰＷＭインバータ１２４の３
つの出力端は三相誘導電動機１００に接続されている。
ＰＷＭインバータ１２４の２つの入力端はコンバータ１
３０を介して単相１００ＶのＡＣ電源に接続されてい
る。

【００４５】ＰＷＭインバータ１２４と三相誘導電動機
１００との間の３本の接続線にはそれぞれ電流検出器１
２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃが設けられており、電流
検出器１２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃの出力端は電流
制御器１２２の３つの制御入力端にそれぞれ接続されて
いる。電流検出器１２６ａ、１２６ｂ、及び１２６ｃの
出力端は三相／二相変換器２２０の３つの入力端にも接
続されている。三相／二相変換器２２０の２つの出力端
は二次磁束推定器２２４の２つの入力端にそれぞれ接続
され、さらに前記２つの出力端の一方は第１速度推定器
２２６の入力端に接続され、他方は第２速度推定器２２
８の入力端に接続されている。電流制御器１２２の３つ
の出力端は三相／二相変換器２２２の３つの入力端にそ
れぞれ接続され、三相／二相変換器２２２の２つの出力
端は二次磁束推定器２２４の他の２つの入力端にそれぞ
れ接続されている。二次磁束推定器２２４の２つの出力
端は第１速度推定器２２６の他の２つの入力端に接続さ
れている。二次磁束推定器２２４の他の２つの出力端は
第２速度推定器２２８の他の２つの入力端に接続されて
いる。第１速度推定器２２６及び第２速度推定器２２８
の出力端は推定速度切換器２３０の２つの切換接点にそ
れぞれ接続されている。推定速度切換器２３０の共通接
点は増幅器１１５と速度制御器１１５の入力端に接続さ
れている。

【００４６】増幅器１１５の出力端は加算器１１４の一
方の入力端に接続されている。加算器１１４の他方の入
力端にはすべり周波数演算器１１２の出力端が接続さ
れ、加算器１１４の出力端は積分器１１６の入力端に接
続されている。積分器１１６の出力端は回転／静止座標
変換器１１８の他の入力端に接続されている。

【００４７】以上のように構成された洗濯機について、
以下図２を用いてその動作を説明する。

【００４８】洗濯脱水槽１０４内に取り付けられた回転
翼１０２を、三相誘導電動機１００で伝達機構１０６を
介して回転させることで、洗濯物を洗濯する。

【００４９】すべり周波数演算器１１２、加算器１１
４、増幅器１１５、積分器１１６、回転／静止座標変換
器１１８、二相／三相変換器１２０、電流制御器１２
２、ＰＷＭインバータ１２４及びコンバータ１３０の動
作は第１の実施例と同じであるのでその説明を省略す
る。速度制御器１１０は、三相誘導電動機の回転速度指
令値ω_m ^*と速度推定器２００の出力の速度推定値ω_meか
ら、トルク電流指令値Ｉ_1q ^*を、例えば次の式９によっ
て求める。

【００５０】

【数９】

【００５１】Ｋ_ps、Ｋ_isは速度制御ゲインで、望みの応
答特性になるように設定する定数である。速度推定が正
しく行われれば、第１の実施例と同様、直流電動機と同
等の制御性を実現することができる。

【００５２】以下に三相誘導電動機の回転速度を推定す
る動作の一例について説明する。

【００５３】三相／二相変換器２２０で、電流検出器１
２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃのそれぞれの検出出力
ｉ_1a、ｉ_1b、ｉ_1cを式１０を用いて二相の交流電流
ｉ_1d，ｉ_1qに変換する。

【００５４】

【数１０】

【００５５】次にもう一つの三相／二相変換器２２２
で、三相の電圧指令値ｖ_1z（ｚはａ，ｂ又はｃ）を式１
１を用いて二相の交流電圧ｖ_1d，ｖ_1qに変換する。

【００５６】

【数１１】

【００５７】これらの二相交流電流及び二相交流電圧か
ら、二次磁束推定器２２４により、式１２及び１３を用
いて二次磁束ψ_2d，ψ_2qを推定できる。

【００５８】

【数１２】

【００５９】

【数１３】

【００６０】ここで、二相モデルにおける三相誘導電動
機の基礎式の式１から、三相誘導電動機の回転速度ω_me
を推定する次の２つの式が得られる。

【００６１】

【数１４】

【００６２】

【数１５】

【００６３】これらの２つの式はともに、分母が０とな
る場合があり、その近傍で推定精度が悪くなる。しか
し、三相誘導電動機が駆動されている状態では、式１４
の分母である二次磁束ψ_2qの変化と式１５の分母である
二次磁束ψ_2dの変化は、互いに位相が９０度ずれた正弦
波状になるため、両方とも０になることはない。

【００６４】第１の速度推定器２２６が式１４に従っ
て、まず分子に当たる推定速度分子部を算出し、これを
分母である二次磁束ψ_2qで除算して三相誘導電動機の回
転速度を推定する。次に第２の速度推定器２２８が式１
５に従って、まず分子に当たる推定速度分子部を算出
し、これを分母である二次磁束ψ_2dで除算して三相誘導
電動機の回転速度を推定する。次に推定速度切換器２３
０により二次磁束ψ_2d，ψ_2qの大きさを測定し、これら
が０近傍の値でない方、即ち、分母が０近傍の値でない
方を選択する。これによって常に精度よく三相誘導電動
機の回転速度を推定できることになる。

【００６５】以上の方法により、第１実施例で用いた速
度検出器１２８を用いなくても、低速回転から高速回転
まで大きなトルクを得ることができ、大量の洗濯物の洗
濯を可能とする洗濯機を容易に実現できる。

【００６６】第２実施例では二相／三相変換器１２０
で、三相の一次交流電流指令値を形成して、三相の一次
交流電流と比較して、電流制御器１２２で、三相の一次
交流電流をそれぞれ制御した。他の方法として電流検出
器１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃで検出した三相一次交
流電流を三相／二相変換器２２０で二相の一次交流電流
とし、この二相電流を二相／三相変換器１２０に入る前
の二相の一次交流電流指令値と比較する。比較結果に基
づいて電流制御を行い、二相の電圧指令値を二相／三相
変換器で三相の電圧指令値として形成してもよい。

【００６７】また、第２実施例でも実際の電圧の代わり
に電圧指令値を用いているが、これにより電圧を検出す
る電圧検出器が不要となる利点がある。この場合、ＰＷ
Ｍインバータ１２４がオンする時の時間遅れ等の影響を
補正すれば、電圧指令値の精度がさらに向上する。

【００６８】なお、本実施例でも、三相誘導電動機で回
転翼を回して洗濯する洗濯機の例を示したが、回転翼を
用いずに洗濯脱水槽を直接回転させるといった例えばド
ラム式の洗濯機にも適用できる。

【００６９】≪第３実施例≫第１及び第２の実施例で
は、あたかも三相誘導電動機に永久磁石があるように、
磁界を作る励磁電流が一定になるように制御している。
しかし、高速回転領域で大きいトルクを得るためには、
励磁電流を増加させる必要がありそのために高い直流電
圧が必要となる。コンバータ１３０の出力の直流電圧は
商用電源の電圧で決まるため電圧値には限界がある。そ
のため、高速回転領域で大きなトルクを得ることが困難
であった。

【００７０】以下に本発明の第３の実施例として、脱水
時等の高速回転領域でも比的大きなトルクが得られる三
相誘導電動機の制御装置を有する洗濯機について説明す
る。

【００７１】以下本発明の第３の実施例の洗濯機につい
て、図３を参照しながら説明する。

【００７２】図３は本発明の第３の実施例における洗濯
機の構成を示すブロック図である。

【００７３】図３において、三相誘導電動機１００の回
転軸１００Ａは伝達機構１０６を介して、洗濯脱水槽１
０４内に設けられた回転翼１０２の回転軸１０２Ａに連
結されている。回転速度指令値ω_m ^*が入力される速度制
御器１１０の出力端は、すべり周波数演算器１１２と回
転／静止座標変換器１１８の一方の入力端に接続されて
いる。励磁電流変換器３００の入力端は速度制御器１１
０の入力端に接続されている。

【００７４】すべり周波数演算器１１２及び回転／静止
座標変換器１１８の他の入力端には、励磁電流変換器３
００の出力端が接続されている。回転／静止座標変換器
１１８の２つの出力端は２相／３相変換器１２０の２つ
の入力端に接続され、２相／３相変換器１２０の３つの
出力端は電流制御器１２２の３つの入力端にそれぞれ接
続されている。電流制御器１２２の３つの出力端はＰＷ
Ｍインバータ１２４の３つの入力端にそれぞれ接続され
るとともに、ＰＷＭインバータ１２４の３つの出力端は
三相誘導電動機１００に接続されている。ＰＷＭインバ
ータ１２４の２つの入力端はコンバータ１３０を介して
単相１００ＶのＡＣ電源に接続されている。ＰＷＭイン
バータ１２４と三相誘導電動機１００との間の３本の接
続線にはそれぞれ電流検出器１２６ａ、１２６ｂ、及び
１２６ｃが設けられており、電流検出器１２６ａ、１２
６ｂ及び１２６ｃの出力端は電流制御器１２２の３つの
制御入力端にそれぞれ接続されるとともに、速度推定器
２００の他の３つの入力端に接続されている。

【００７５】速度推定器２００の出力端は増幅器１１５
の入力端と速度制御器１１０の他の入力端に接続されて
いる。増幅器１１５の出力端は加算器１１４の一方の入
力端に接続されている。加算器１１４の他の入力端には
すべり周波数演算器１１２の出力端が接続され、加算器
１１４の出力端は積分器１１６の入力端に接続されてい
る。積分器１１６の出力端は回転／静止座標変換器１１
８の他の入力端に接続されている。

【００７６】以上のように構成された洗濯機について、
以下図３を用いてその動作を説明する。

【００７７】第３の実施例においても、洗濯脱水槽１０
４に取り付けられた回転翼１０２を、三相誘導電動機１
００で伝達機構１０６を介して回転させることで、洗濯
物を洗濯する。

【００７８】速度制御器１１０、すべり周波数演算器１
１２、加算器１１４、増幅器１１５、積分器１１６、回
転／静止座標変換器１１８、二相／三相変換器１２０、
電流制御器１２２、ＰＷＭインバータ１２４、コンバー
タ１３０及び速度推定器２００の動作は第２の実施例と
同じであるのでその説明を省略する。

【００７９】本実施例では、回転速度指令値ω_m ^*を入力
とし、励磁電流指令値Ｉ_1d ^*を出力する励磁電流変換器
３００を備えている。脱水時などの三相誘導電動機を高
速で回転させる場合、電流制御器１２２からの出力であ
る一次交流電圧の制御値の最大値が、電源電圧で決まる
コンバータ１３０の出力である直流出力電圧よりも大き
くなる。このため望みのトルクを発生させることができ
ず、電動機の回転速度が低下する。

【００８０】そこで、脱水時には、励磁電流指令値Ｉ_1d
^*を洗濯時などの低速回転時より小さくする。これによ
り、高速回転でも比較的大きなトルクを出すことができ
脱水能力を上げることができる。

【００８１】なお、本実施例では、三相誘導電動機で回
転翼を回して洗濯する洗濯機の例を示したが、回転翼を
用いずに洗濯脱水槽を直接回転させる例えばドラム式の
洗濯機にも適用できる。

【００８２】≪第４実施例≫電源の周波数で決まる一定
速度でしか運転できない単相誘導電動機は回転速度の立
ち上がり特性を変えることができず、回転翼の回転の始
動時や反転動作時のショックを和らげることができな
い。そのために振動や騒音が大きいといった問題点があ
った。

【００８３】そこで、本発明の第４の実施例として、回
転の始動時や反転動作時のショックを和らげ、低振動か
つ低騒音の動作を実現する洗濯機について以下に説明す
る。

【００８４】以下本発明の第４の実施例の洗濯機につい
て、図４を参照しながら説明する。

【００８５】図４は本発明の第４の実施例における洗濯
機の構成を示すブロック図である。

【００８６】図４において、三相誘導電動機１００の回
転軸１００Ａは伝達機構１０６を介して選択脱水槽１０
４内に設けられた回転翼１０２の回転軸１０２Ａに連結
されている。速度指令値発生器３２０の出力端は速度制
御器１１０の入力端に接続され回転速度指令値ω_m ^*が入
力される。速度制御器１１０の出力端はすべり周波数演
算器１１２と回転／静止座標変換器１１８の一方の入力
端に接続されている。すべり周波数演算器１１２と回転
／静止座標変換器１１８の他方の入力端には励磁電流指
令値Ｉ_1d ^*が入力される。回転／静止座標変換器１１８
の２つの出力端は２相／３相変換器１２０の２つの入力
端にそれぞれ接続され、２相／３相変換器１２０の３つ
の出力端は電流制御器１２２の３つの入力端にそれぞれ
接続されている。電流制御器１２２の３つの出力端はＰ
ＷＭインバータ１２４の３つの入力端にそれぞれ接続さ
れるとともに速度推定器２００の３つの入力端に接続さ
れている。ＰＷＭインバータ１２４の３つの出力端は三
相誘導電動機１００に接続されている。ＰＷＭインバー
タ１２４の２つの入力端はコンバータ１３０を介して単
相１００ＶのＡＣ電源に接続されている。

【００８７】ＰＷＭインバータ１２４と三相誘導電動機
１００との間の３本の接続線にはそれぞれ電流検出器１
２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃが設けられており、電流
検出器１２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃの出力端は電流
制御器１２２の３つの制御入力端にそれぞれ接続される
とともに速度推定器２００の他の３つの入力端に接続さ
れている。

【００８８】速度推定器２００の出力端は増幅器１１５
の入力端と速度制御器１１０の他の入力端に接続されて
いる。増幅器１１５の出力端は加算器１１４の一方の入
力端に接続されている。加算器１１４の他方の入力端に
はすべり周波数演算器１１２の出力端が接続され、加算
器１１４の出力端は積分器１１６の入力端に接続されて
いる。積分器１１６の出力端は回転／静止座標変換器１
１８の他の入力端に接続されている。

【００８９】以上のように構成された洗濯機について、
以下図４，図５を用いてその動作を説明する。

【００９０】第４の実施例においても、洗濯脱水槽１０
４に取り付けられた回転翼１０２を、三相誘導電動機１
００で伝達機構１０６を介して回転させることで、洗濯
物を洗濯する。

【００９１】速度制御器１１０、すべり周波数演算器１
１２、加算器１１４、増幅器１１５、積分器１１６、回
転／静止座標変換器１１８、二相／三相変換器１２０、
電流制御器１２２、ＰＷＭインバータ１２４、コンバー
タ１３０、速度推定器２００の動作は第３の実施例と同
じであるので説明を省略する。

【００９２】従来の一定速度で回転翼１０２が回転する
洗濯機と同様に、三相誘導電動機にステップ状に変化す
る回転速度指令値ω_m ^*を加えると、速度制御ゲインで決
まる過渡応答によるショックをともなう動作しか実現で
きない。したがって、ショックがない様にゆっくりなめ
らかに回転速度を立ち上げるためには速度制御ゲインを
小さく設定する必要がある。しかし速度制御ゲインを小
さくすると、洗濯物が回転翼に引っかかった場合などの
特性を改善する外乱抑制特性が悪くなる。また洗濯物の
量によって、立ち上がりの時間が変わるといった問題が
ある。そこで、回転速度指令値ω_m ^*(t)を、例えば、図
５の曲線を表す式１６のような３次の時間関数とする。

【００９３】

【数１６】

【００９４】ここで、Ｔは立ち上がり時間で、ω_mTは最
終の目標回転速度である。トルク電流指令値Ｉ_1q ^*を速
度推定値ω_meを用いて、例えば次の式１７のように与え
る。

【００９５】

【数１７】

【００９６】これにより、望みの過渡応答特性を実現す
ることができ、始動時や反転動作時のショックを和ら
げ、低振動かつ低騒音の洗濯機を実現することができ
る。

【００９７】なお、本実施例では、回転速度指令値ω_m ^*
(t) を３次関数として与えたが、正弦波状の関数や複数
の関数を組み合わせた関数などの連続関数でも良い。

【００９８】また、本実施例でも、三相誘導電動機で回
転翼を回して洗濯する洗濯機の例を示したが、回転翼を
用いずに洗濯脱水槽を直接回転させるといった例えばド
ラム式の洗濯機にも適用できる。

【００９９】≪第５実施例≫洗濯をするとき洗濯物の量
に応じた給水を行えば、洗い不足の問題の解消や水の節
約が可能となる。そのためには、給水を行う前に、洗濯
物の量（例えば重量）を精度良く推定する必要がある。

【０１００】そこで、本発明の第５の実施例として、給
水を行う前に、回転翼を試験的に回転させて、洗濯物の
量を精度良く推定できる洗濯機について説明する。

【０１０１】図６は本発明の第５の実施例における洗濯
機の構成を示すブロック図である。

【０１０２】図６において、三相誘導電動機１００の回
転軸１００Ａは伝達機構１０６を介して洗濯脱水槽１０
４内に設けられた回転翼１０２の回転軸１０２Ａに連結
されている。回転速度指令値ω_m ^*が入力される速度制御
器１１０と試験運転制御器４００の出力端はそれぞれ切
換器４０４の２個の切換接点に接続されている。切換器
４０４の共通接点はすべり周波数演算器１１２と回転／
静止座標変換器１１８の入力端に接続されている。すべ
り周波数演算器１１２と回転／静止座標変換器１１８の
他方の入力端には励磁電流指令値Ｉ_1d ^*が入力される。
回転／静止座標変換器１１８の２つの出力端は２相／３
相変換器１２０の入力端に接続され、２相／３相変換器
１２０の３つの出力端は電流制御器１２２の３つの入力
端にそれぞれ接続されている。電流制御器１２２の３つ
の出力端はＰＷＭインバータ１２４の３つの入力端にそ
れぞれ接続され、ＰＷＭインバータ１２４の３つの出力
端は三相誘導電動機１００に接続されている。ＰＷＭイ
ンバータ１２４の２つの入力端はコンバータ１３０を介
して単相１００ＶのＡＣ電源に接続されている。

【０１０３】ＰＷＭインバータ１２４と三相誘導電動機
１００との間の３本の接続線にはそれぞれ電流検出器１
２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃが設けられており、電流
検出器１２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃの出力端は電流
制御器１２２の３つの制御入力端にそれぞれ接続される
とともに速度推定器２００の他の３つの入力端に接続さ
れている。

【０１０４】速度推定器２００の出力端は増幅器１１
５、速度制御器１１０、試験運転制御器４００、洗濯物
量推定器４０２の入力端に接続されている。増幅器１１
５の出力端は加算器１１４の一方の入力端に接続されて
いる。加算器１１４の他の入力端にはすべり周波数演算
器１１２の出力端が接続され、加算器１１４の出力端は
積分器１１６の入力端に接続されている。積分器１１６
の出力端は回転／静止座標変換器１１８の他の入力端に
接続されている。洗濯物量推定器４０２の出力端は洗濯
脱水槽１０４の水量を調節する水量調節器４１２の入力
端に接続されている。

【０１０５】以上のように構成された洗濯機について、
以下図６を用いてその動作を説明する。

【０１０６】洗濯物量を推定する場合、洗濯物を洗濯す
る場合と同様に、洗濯脱水槽１０４に取り付けられた回
転翼１０２を、三相誘導電動機１００で伝達機構１０６
を介して試験運転させる。例えば特開平３−１９８８９
９号公報に示される様に、洗濯脱水槽１０４に給水後に
推定する方法も考えられるが、使用者が給水が終わるま
で待たなければならないという欠点があるため、給水前
に推定するのが望ましい。しかし、給水前に、洗濯する
場合と同様に回転翼１０２を回転させると、洗濯物が浮
き上がったり、丸まったり、回転翼にひっかかったりす
るため推定精度が悪い。特に、過渡応答時は、洗濯物の
ひっかかりなどの影響が多く出るため、推定精度が悪
い。

【０１０７】そこで、洗濯物量を推定するために試験運
転をする場合、まず、切換器４０４を試験運転制御器４
００側に切り換える。そして、洗濯物の量が容易に推定
できるように、三相誘導電動機の回転速度指令値ω_m ^*と
速度推定器２００の出力値である速度推定値ω_meから、
試験運転制御器４００が、トルク電流指令値Ｉ_1q ^*を、
次の式１８のように与える。

【０１０８】

【数１８】

【０１０９】ここで、Ｋ_psは速度制御ゲインを表す。す
べり周波数演算器１１２、加算器１１４、増幅器１１
５、積分器１１６、回転／静止座標変換器１１８、二相
／三相変換器１２０、電流制御器１２２、ＰＷＭインバ
ータ１２４、コンバータ１３０及び速度推定器２００の
動作は第２の実施例と同じであるので説明を省略する。

【０１１０】トルク電流指令値Ｉ_1q ^*を式１８で与えた
場合、洗濯時の動作と異なり、積分項が含まれていない
ため、負荷となる洗濯物の量が増えるほど、三相誘導電
動機の回転速度が遅くなる。このため速度推定器２００
の出力である速度推定値の大きさから洗濯物量を容易に
推定できる。

【０１１１】例えば、洗濯物量を５段階に分ける場合、
洗濯物量推定器４０２は、速度推定値ω_meと予め試験し
て定めたしきい値ω１ないしω４とを式１９、２０、２
１、２２及び２３に示すように比較して分ける。

【０１１２】

【数１９】

【０１１３】

【数２０】

【０１１４】

【数２１】

【０１１５】

【数２２】

【０１１６】

【数２３】

【０１１７】なお、式１８の制御ゲインＫ_psは、洗濯で
きうる最大の洗濯物を入れた場合に、十分に三相誘導電
動機の回転速度が遅くなるように、低く設定する方が望
ましい。また、回転速度指令値ω_m ^*は、大きく設定する
と、回転速度が速くなり洗濯物が丸まる可能性が増える
ため、洗濯時よりも早い速度に設定するのは望ましくな
い。

【０１１８】そして、洗濯物量が推定された後、水量調
節器４１２はこの洗濯物量に応じて給水量を定める。次
に、切換器４０４は速度制御器１１０側に切り換えら
れ、第２の実施例で説明した洗濯を実行する。

【０１１９】なお、本実施例では、速度推定値の大きさ
で洗濯物量を推定したが、洗濯物量が多いほど、速度推
定値のばらつきが大きくなる。そこで、複数回、試験運
転を行い、その時の速度推定値のばらつきで洗濯物量を
推定してもよい。

【０１２０】また、本実施例では、速度推定値の大きさ
で洗濯物量を推定したが、以下に説明する様にトルク電
流成分で推定しても良い。次にこの方法について説明す
る。

【０１２１】まず、洗濯物量を推定する場合の試験運転
では、洗濯物の量が容易に推定できるように、試験運転
制御器４００が、三相誘導電動機の回転速度指令値ω_m ^*
と速度推定器２００の出力値である速度推定値ω_meか
ら、速度制御器１１０と同様に、トルク電流指令値Ｉ_1q
^*を、次の式２４のように与える。

【０１２２】

【数２４】

【０１２３】ここで、Ｋ_pL，Ｋ_ILは速度制御ゲインであ
る。トルク電流指令値Ｉ_1q ^*を式２４で与えた場合、速
度誤差の積分項が含まれているため、洗濯物の量の大小
に関わらず速度推定値が回転速度指令値に追従するまで
トルク電流指令値が増加する。つまり、洗濯物の量が増
えるとトルク電流指令値も増加する。したがって、速度
推定値の大きさではなく、トルク電流指令値で洗濯物の
量が容易に推定できる。

【０１２４】なお、トルク電流指令値が変化すると、式
３によりすべり速度が増加するため、一次交流電流及び
一次交流電圧の周波数が増加する。したがって、これら
の周波数の大小により洗濯物量を推定しても良い。

【０１２５】更に、試験運転を開始した時刻から、速度
推定値が回転速度指令値近傍に達するまでの応答時間、
即ち、速度推定値と回転速度指令値との偏差が予め定め
た偏差幅に入るまでの応答時間は、洗濯物量が増えるに
したがって増加する。したがって、この応答時間を測定
し、その応答時間により洗濯物量を推定しても良い。こ
の場合、洗濯物量の推定精度を上げるため、速度制御ゲ
インＫ_pL，Ｋ_ILを洗濯動作時よりも小さくしても良い。

【０１２６】また、トルク電流指令値を予め定めた一定
の値に設定し、試験運転を開始する時刻から、速度推定
値が規定の値になるまでの時間を測定し、この時間によ
り洗濯物量を推定しても良い。この場合も、洗濯物量の
推定精度を上げるため、通常の洗濯時に発生するトルク
よりも小さなトルクとなるトルク電流指令値に設定して
も良い。

【０１２７】≪第６実施例≫三相誘導電動機の回転速度
を推定する式１２ないし式１５の演算式や、すべり速度
を計算する式３では、三相誘導電動機固有の定数である
ｊ（ｊは１又は２）次側の抵抗Ｒ_j，ｊ次側のインダク
タンスＬ_j，相互インダクタンスＭなどを用いる。

【０１２８】しかし、これらの三相誘導電動機固有の定
数は、電動機の製造時のばらつき等の影響で個々の値が
異なるため、速度推定の精度が悪くなり、制御性能やモ
ータ効率が悪化する恐れがある。

【０１２９】そこで、本発明の第６の実施例として、三
相誘導電動機固有の定数を測定して、常に最適な洗濯を
実行することができる洗濯機について説明する。

【０１３０】以下本発明の第６実施例の洗濯機につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０１３１】図７は本発明の第６の実施例における洗濯
機の構成を示すブロック図である。

【０１３２】図７において、三相誘導電動機１００の回
転軸１００Ａは伝達機構１０６を介して洗濯脱水槽１０
４内に設けられた回転翼１０２の回転軸１０２Ａに連結
されている。回転速度指令値ω_m ^*が入力される速度制御
器１１０の出力端は、すべり周波数演算器１１２と回転
／静止座標変換器１１８の一方の入力端に接続されてい
る。すべり周波数演算器１１２と回転／静止座標変換器
１１８の他方の入力端には励磁電流指令値Ｉ_1d ^*が入力
される。回転／静止座標変換器１１８の２つの出力端は
２相／３相変換器１２０の入力端に接続され、２相／３
相変換器１２０の３つの出力端は３回路の切換器４５２
の３つの切換接点にそれぞれ接続されている。切換器４
５２の他の３つの切換接点には定数測定用電流指令器４
５０の３つの出力端が接続されている。切換器４５２の
３つの共通接点は電流制御器１２２の３つの入力端にそ
れぞれ接続されている。電流制御器１２２の３つの出力
端はＰＷＭインバータ１２４の３つの入力端にそれぞれ
接続され、ＰＷＭインバータ１２４の３つの出力端は三
相誘導電動機１００に接続されている。

【０１３３】ＰＷＭインバータ１２４の２つの入力端は
コンバータ１３０を介して単相１００ＶのＡＣ電源に接
続されている。電流制御器１２２の前記３つの出力端
は、３回路の切換器４５６の３つの共通接点に接続され
ている。ＰＷＭインバータ１２４と三相誘導電動機１０
０との間の３本の接続線にはそれぞれ電流検出器１２６
ａ、１２６ｂ及び１２６ｃが設けられており、電流検出
器１２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃの出力端は電流制御
器１２２の３つの制御入力端にそれぞれ接続されるとと
もに、３回路の切換器４５８の３つの共通端子にそれぞ
れ接続されている。切換器４５６及び４５８の一方のそ
れぞれ３つの切換接点は速度推定器２００の入力端に接
続され、他方のそれぞれ３つの切換接点は電導規定数測
定器４５４の入力端に接続されている。

【０１３４】速度推定器２００の出力端は速度制御器１
１０と増幅器１１５の入力端に接続されている。電導規
定数測定器４５４の出力端はすべり周波数演算器１１２
と速度推定器２００の入力の入力端に接続されている。
増幅器１１５の出力端は加算器１１４の一方の入力端に
接続されている。加算器１１４の他の入力端にはすべり
周波数演算器１１２の出力端が接続され、加算器１１４
の出力端は積分器１１６の入力端に接続されている。積
分器１１６の出力端は回転／静止座標変換器１１８の他
の入力端に接続されている。

【０１３５】以上のように構成された洗濯機について、
以下図７を用いてその動作を説明する。

【０１３６】本実施例においても、洗濯脱水槽１０４に
取り付けられた回転翼１０２を、三相誘導電動機１００
で伝達機構１０６を介して回転させることで、洗濯物を
洗濯する。

【０１３７】速度制御器１１０、すべり周波数演算器１
１２、加算器１１４、増幅器１１５、積分器１１６、回
転／静止座標変換器１１８、二相／三相変換器１２０、
電流制御器１２２、ＰＷＭインバータ１２４、コンバー
タ１３０及び速度推定器２００の動作は第５の実施例と
同じであるのでその説明を省略する。

【０１３８】以下に、三相誘導電動機固有の定数を測定
について説明する。

【０１３９】三相誘導電動機固有の定数を測定する方法
として、例えば、平成８年電気学会産業応用部門全国大
会講演論文集（１）、の３７５−３７８頁（誘導電動機
のモータ定数測定方法、田澤、松浦、佐藤）に、電動機
を停止させたままで測定する方法が示されている。この
方法等で三相誘導電動機固有の定数を測定する場合、電
動機が停止した状態で定数測定用電流指令器４５０から
測定のため短時間（例えば数秒）電流を流す。そのた
め、電動機の動作中には測定できない。

【０１４０】そこで第６の実施例では、洗濯機の電源投
入時か、給水時及び脱水時等の電動機が動作していない
期間に、切換器４５２で電流制御器１２２の入力を二相
／三相変換器１２０から定数測定用電流指令器４５０に
切り換える。さらに切換器４５６，４５８で電流制御器
１２２とＰＷＭコンバータ１２４の出力を速度推定器２
００から電動機定数測定器４５４に切り換えて、三相誘
導電動機固有の定数を測定する。そして、すべり周波数
演算器１１２及び速度推定器２００で用いる三相誘導電
動機固有の定数を変更する。

【０１４１】これにより、個々の電動機の製造上のばら
つきが補償される。電動機の動作中の温度上昇による抵
抗値の変動も、給水あるいは脱水の動作毎に測定するこ
とにより、三相誘導電動機固有の定数の変動の影響を抑
えることが可能となり、常に最適な洗濯を行うことがで
きる。

【０１４２】≪第７実施例≫三相誘導電動機固有の定数
の巻数の抵抗値、自己インダクタンス及び相互インダク
タンスの内、抵抗値以外は使用中に変化しない。従って
一度測定した値を記憶する電動機定数記憶器を設けて記
憶し、この電動機定数記憶器に記憶された値を用いて制
御すれば良い。

【０１４３】三相誘導電動機固有の定数が予め分かって
いたとしても、三相誘導電動機を動作させると、電動機
の温度が上昇し、それに伴い抵抗Ｒ_jが変化する。従っ
て速度推定の精度が悪くなり、制御性能やモータ効率が
悪化する恐れがある。

【０１４４】上記の問題を解決するために本発明の第７
の実施例として、電動機の温度上昇に伴う抵抗値の変化
を補正して、常に最適な洗濯を実行することができる洗
濯機について説明する。

【０１４５】以下本発明の第７の実施例の洗濯機につい
て、図８を参照しながら説明する。

【０１４６】図８は本発明の第７の実施例における洗濯
機の構成を示すブロック図である。

【０１４７】図８において、三相誘導電動機１００の回
転軸１００Ａは伝達機構１０６を介して洗濯脱水槽１０
４内に設けられた回転翼１０２の回転軸１０２Ａに連結
されている。回転速度指令値ω_m ^*が入力される速度制御
器１１０の出力端は、切換器４０４の一方の切換接点に
接続されている。切換器４０４の他方の切換接点には回
転速度指令値ω_m ^*が入力される試験運転制御器４００の
出力端が接続されている。切換器４０４の共通接点はす
べり周波数演算器１１２と回転／静止座標変換器１１８
の一方の入力端に接続されている。すべり周波数演算器
１１２と回転／静止座標変換器１１８の他方の入力端に
は励磁電流指令値Ｉ_1d ^*が入力される。

【０１４８】回転／静止座標変換器１１８の２つの出力
端は２相／３相変換器１２０の入力端に接続され、２相
／３相変換器１２０の３つの出力端は電流制御器１２２
の３つの入力端にそれぞれ接続されている。電流制御器
１２２の３つの出力端はＰＷＭインバータ１２４の３つ
の入力端にそれぞれ接続されるとともに速度推定器２０
０の３つの入力端にそれぞれ接続されている。ＰＷＭイ
ンバータ１２４の３つの出力端は三相誘導電動機１００
に接続されている。ＰＷＭインバータ１２４の２つの入
力端はコンバータ１３０を介して単相１００ＶのＡＣ電
源に接続されている。ＰＷＭインバータ１２４と三相誘
導電動機１００との間の３本の接続線にはそれぞれ電流
検出器１２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃが設けられてお
り、電流検出器１２６ａ、１２６ｂ及び１２６ｃの出力
端は電流制御器１２２の３つの制御入力端にそれぞれ接
続されるとともに速度推定器２００の他の３つの入力端
に接続されている。

【０１４９】速度推定器２００の出力端は切換器１５、
速度制御器１１０、試験運転制御器４００、洗濯物量推
定器４０２及び増幅器１１５の各入力端に接続されてい
る。増幅器１１５の出力端は加算器１１４の一方の入力
端に接続されている。加算器１１４の他方の入力端には
すべり周波数演算器１１２の出力端が接続され、加算器
１１４の出力端は積分器１１６の入力端に接続されてい
る。積分器１１６の出力端は回転／静止座標変換器１１
８の他の入力端に接続されている。洗濯物量推定器４０
２の出力端は抵抗値曲線選択器５００の入力端に接続さ
れている。抵抗値曲線選択器５００の出力端は抵抗値補
正器５０４の入力端に接続されている。また抵抗値補正
器５０４にはタイマ５０２が接続されている。抵抗値補
正器５０４の２つの出力端は、それぞれすべり周波数演
算器１１２と速度推定器２００の入力端に接続されてい
る。

【０１５０】図９は本発明の三相誘導電動機の洗濯物量
をパラメータとした動作時間と温度を示すグラフであ
る。

【０１５１】以上のように構成された洗濯機について、
以下図８、図９を用いてその動作を説明する。

【０１５２】本実施例においても、洗濯脱水槽１０４に
取り付けられた回転翼１０２を、三相誘導電動機１００
で伝達機構１０６を介して回転させることで、洗濯物を
洗濯する。

【０１５３】速度制御器１１０、すべり周波数演算器１
１２、加算器１１４、増幅器１１５、積分器１１６、回
転／静止座標変換器１１８、二相／三相変換器１２０、
電流制御器１２２、ＰＷＭインバータ１２４、コンバー
タ１３０、速度推定器２００、試験運転制御器４００、
洗濯物量推定器４０２及び切換器４０４の動作は第５の
実施例と同じであるので説明を省略する。

【０１５４】実際に、洗濯、すすぎ及び脱水をした場
合、図９に示す様に、三相誘導電動機は洗濯物量及び動
作時間に応じて、温度が上昇する。温度の上昇によって
一次抵抗Ｒ₁（固定子巻線の抵抗）及び二次抵抗Ｒ
₂（回転子巻線の抵抗）が変化し、その度合いが温度で
決まる。そこで、洗濯物量推定器４０２によって推定さ
れた洗濯物量に応じて、抵抗値曲線選択器５００によっ
て、予め計測して設定し、ＲＯＭに記憶してある抵抗値
上昇曲線を選択する。そしてタイマー５０２により電動
機の動作時間を計測し、抵抗値補正器５０４によりその
時点での一次抵抗Ｒ_{1及び二次抵抗Ｒ} ₂を求め、すべり
周波数演算器１１２及び速度推定器２００で用いる定数
を変更する。これにより、動作中の温度上昇による一次
及び二次抵抗値の変動の影響を抑えることが可能とな
り、常に最適な洗濯を行うことができる。

【０１５５】なお、温度の変動は洗濯物量によるものよ
りも動作時間によるものの方が大きいため、洗濯物量を
考慮に入れず三相誘導電動機の動作時間にのみ基づいて
一次抵抗Ｒ₁及び二次抵抗Ｒ₂を変化させても効果があ
る。

【０１５６】

【発明の効果】本発明によれば、洗濯脱水槽あるいは洗
濯脱水槽に取り付けられた回転翼を回転させる三相誘導
電動機の回転速度を、固定子に供給する一次交流電流値
と一次交流電圧値の少なくとも一方と、前記三相誘導電
動機固有の定数とから推定する速度推定器を有し、前記
三相誘導電動機の回転速度指令値と、前記速度推定器の
出力値とに応じて速度を推定する。この速度推定値に基
づいて前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流
電流群のトルク電流成分と励磁電流成分を独立に指令し
て、前記一次交流電流群のそれぞれの大きさと周波数を
変化させることにより前記三相誘導電動機の回転速度を
制御して、安価に高機能の洗濯機を実現することができ
る。

【０１５７】更に、三相誘導電動機の回転速度指令と前
記速度推定器の出力との差に、予め定めた試験運転定数
を乗算したものを前記トルク電流成分として指令して前
記三相誘導電動機を試験運転させる試験運転制御器を有
しており、試験運転中の速度推定器の出力に応じて、洗
濯物の量を推定する洗濯物量推定器を有することで、洗
濯物の量を正確に推定できる洗濯機を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における洗濯機の構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施例における洗濯機の構成を
示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施例における洗濯機の構成を
示すブロック図である。

【図４】本発明の第４の実施例における洗濯機の構成を
示すブロック図である。

【図５】本発明の第４の実施例における回転速度指令値
と時間の関係を示すグラフである。

【図６】本発明の第５の実施例における洗濯機の構成を
示すブロック図である。

【図７】本発明の第６の実施例における洗濯機の構成を
示すブロック図である。

【図８】本発明の第７の実施例における洗濯機の構成を
示すブロック図である。

【図９】本発明の三相誘導電動機の温度上昇の一例を示
す動作時間と温度との関係を表すグラフ。

【符号の説明】

１００三相誘導電動機１０２回転翼１０４洗濯脱水槽１０６伝達機構１１０速度制御器１１２すべり周波数演算器１１４加算器１１５増幅器１１６積分器１１８回転／静止座標変換器１２０二相／三相変換器１２２電流制御器１２４ＰＷＭインバータ１２６ａ電流検出器１２６ｂ電流検出器１２６ｃ電流検出器１２８速度検出器１３０コンバータ２００速度推定器２２０三相／二相変換器２２２三相／二相変換器２２４二次磁束推定器２２６速度推定器２２８速度推定器２３０推定速度切換器３００励磁電流変換器３２０速度指令値発生器４００試験運転制御器４０２洗濯物量推定器４０４切換器４１２水量調節器４５０定数測定用電流指令器４５２切換器４５４電動機定数測定器４５６切換器４５８切換器５００抵抗値曲線選択器５０２タイマー５０４抵抗値補正器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永井克幸大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り付
けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記三相誘導電
動機の回転速度値に応じて、前記三相誘導電動機の固定
子に供給する一次交流電流群を変化させて前記三相誘導
電動機の回転速度を制御するとともに、前記一次交流電
流群のトルク電流成分と励磁電流成分を独立に指令し
て、前記一次交流電流群のそれぞれの大きさと周波数を
変化させる制御装置とを有する洗濯機。
【請求項２】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り付
けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記三相誘導電
動機の回転速度値に応じて、前記三相誘導電動機の固定
子に供給する一次交流電流群のトルク電流成分と励磁電
流成分を独立に指令して、前記一次交流電流群のそれぞ
れの大きさと周波数を変化させて前記三相誘導電動機の
回転速度を制御するとともに、脱水運転時には、前記励
磁電流成分の指令値を洗濯運転時より小さく設定する制
御装置と、を有する洗濯機。
【請求項３】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り付
けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記三相誘導電
動機の回転速度値に応じて、前記三相誘導電動機の固定
子に供給する一次交流電流群のトルク電流成分と励磁電
流成分の値をそれぞれ独立に指令して、前記一次交流電
流のそれぞれの大きさと周波数を変化させて前記三相誘
導電動機の回転速度を制御するとともに、前記回転速度
指令値を、滑らかに変化する連続時間関数で与える制御
装置とを有する洗濯機。
【請求項４】前記回転速度指令値が、時間の三次関数
で表される請求項３記載の洗濯機。
【請求項５】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り付
けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記三相誘導電
動機の回転速度値に応じて、前記三相誘導電動機の固定
子に供給する一次交流電流群のトルク電流成分と励磁電
流成分を独立に指令して、前記一次交流電流群のそれぞ
れの大きさと周波数を変化させて前記三相誘導電動機の
回転速度を制御する制御装置と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流電流値
と一次交流電圧値の少なくとも一方と、前記三相誘導電
動機固有の定数から前記三相誘導電動機の回転速度を推
定する速度推定器とを有する洗濯機。
【請求項６】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り付
けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流電流群
のそれぞれを測定する電流検出器群と、前記電流検出器
群の出力がそれぞれ対応する電流指令値に一致するよう
に前記一次交流電流群を制御する電流制御器と、前記一
次交流電流群のトルク電流成分と励磁電流成分を独立に
指令して、前記一次交流電流群のそれぞれの大きさと周
波数を指令する電流指令値を出力する電流指令器とを有
し、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記三相誘
導電動機の回転速度値に応じて前記一次交流電流群を変
化させて前記三相誘導電動機の回転速度を制御する制御
装置と、前記電流検出器群の出力と前記三相誘導電動機固有の定
数から三相誘導電動機の回転速度を推定する速度推定器
とを有する洗濯機。
【請求項７】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り付
けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流電流群
のそれぞれを測定する電流検出器群と、前記電流検出器
群の出力がそれぞれ対応する電流指令値に一致するよう
に制御する電流制御器と、前記一次交流電流群のトルク
電流成分と励磁電流成分を独立に指令して、前記一次交
流電流群のそれぞれの大きさと周波数を指令する電流指
令値を出力する電流指令器と、前記電流検出器群の出力
と前記三相誘導電動機固有の定数から前記三相誘導電動
機の回転速度を推定する速度推定器とを有しており、前
記三相誘導電動機の回転速度指令と前記速度推定器の出
力に応じて前記一次交流電流群を変化させて前記三相誘
導電動機の回転速度を制御する制御装置と、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記速度推定器
の出力値との差に予め定めた試験運転定数を乗算したも
のを前記トルク電流成分として指令して前記三相誘導電
動機を試験運転させる試験運転制御器と、前記試験運転中の前記速度推定器の出力値に基づいて洗
濯物の量を推定する洗濯物量推定器と、を有する洗濯機。
【請求項８】洗濯物量推定器は、試験運転中の速度推
定器の出力の大きさに基づいて、洗濯物の量を推定する
ことを特徴とする請求項７記載の洗濯機。
【請求項９】試験運転制御器は複数回の試験運転を行
い、洗濯物量推定器は、複数の試験運転中の速度推定器
の出力値の変動幅に基づいて、洗濯物の量を推定するこ
とを特徴とする請求項７記載の洗濯機。
【請求項１０】試験運転制御器は、洗濯機の最大許容
量の洗濯物を洗濯脱水槽に入れて試験運転した場合に、
速度推定器の出力値が三相誘導電動機の回転速度指令値
に比べて十分に小さくなる試験運転定数を用いることを
特徴とする請求項７記載の洗濯機。
【請求項１１】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り
付けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流電流群
のそれぞれを測定する電流検出器群と、前記電流検出器
群の出力がそれぞれ対応する電流指令値に一致するよう
に制御する電流制御器と、前記一次交流電流群のトルク
電流成分と励磁電流成分を独立に指令して、前記一次交
流電流群のそれぞれの大きさと周波数を指令する電流指
令値を出力する電流指令器と、前記電流検出器群の出力
と前記三相誘導電動機固有の定数から前記三相誘導電動
機の回転速度を推定する速度推定器とを有しており、前
記三相誘導電動機の回転速度指令と前記速度推定器の出
力値に応じて前記一次交流電流群を変化させて前記三相
誘導電動機の回転速度を制御する制御装置と、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記速度推定器
の出力値に応じて前記三相誘導電動機を試験運転させる
試験運転制御器と、前記試験運転中の前記トルク電流成分に基づいて、洗濯
物の量を推定する洗濯物量推定器と、を有する洗濯機。
【請求項１２】洗濯物量推定器は、試験運転中の一次
交流電流群あるいは一次交流電圧群の周波数に基づい
て、洗濯物の量を推定することを特徴とする請求項１１
記載の洗濯機。
【請求項１３】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り
付けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流電流群
のそれぞれを測定する電流検出器群と、前記電流検出器
群の出力がそれぞれ対応する電流指令値に一致するよう
に制御する電流制御器と、前記一次交流電流群のトルク
電流成分と励磁電流成分を独立に指令して、前記一次交
流電流群のそれぞれの大きさと周波数を指令する電流指
令値を出力する電流指令器と、前記電流検出器群の出力
と前記三相誘導電動機固有の定数から前記三相誘導電動
機の回転速度を推定する速度推定器とを有しており、前
記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記速度推定器の
出力値に応じて前記一次交流電流群を変化させて前記三
相誘導電動機の回転速度を制御する制御装置と、前記三相誘導電動機の回転速度指令値と前記速度推定器
の出力値に応じて前記三相誘導電動機を試験運転させる
試験運転制御器と、試験運転開始時刻から速度推定器の出力値が規定回転速
度値に到達するまでの時間に基づいて、洗濯物の量を推
定する洗濯物量推定器とを有する洗濯機。
【請求項１４】前記試験運転制御器は、少なくとも、
三相誘導電動機の回転速度指令値と速度推定器の出力値
との差を積分演算した結果の値に予め定めた試験運転定
数を乗算したものをトルク電流成分として指令値に用い
て前記三相誘導電動機を試験運転させることを特徴とす
る請求項１１あるいは請求項１３記載の洗濯機。
【請求項１５】試験運転制御器は、洗濯機の最大許容
量の洗濯物を洗濯脱水槽に入れて試験運転した場合に、
試験運転開始時刻から速度推定器の出力が規定回転速度
に到達するまでの時間が、洗濯物がない状態で運転した
時に比べて十分に長くなるように試験運転定数を選定す
ることを特徴とする請求項１４記載の洗濯機。
【請求項１６】試験運転制御器は、予め定めた一定の
トルク電流成分値を指令して三相誘導電動機を試験運転
させることを特徴とする請求項１３記載の洗濯機。
【請求項１７】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り
付けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流電流群
のそれぞれを測定する電流検出器群と、前記電流検出器
群の出力がそれぞれ対応する電流指令値に一致するよう
に制御する電流制御器と、前記一次交流電流群のトルク
電流成分と励磁電流成分を独立に指令して、前記一次交
流電流群のそれぞれの大きさと周波数を指令する電流指
令値を出力する電流指令器と、前記電流検出器群の出力
と前記三相誘導電動機固有の定数から前記三相誘導電動
機の回転速度を推定する速度推定器とを有しており、前
記三相誘導電動機の回転速度指令と前記速度推定器の出
力に応じて前記一次交流電流群を変化させて前記三相誘
導電動機の回転速度を制御する制御装置と、前記三相誘導電動機固有の定数の内の少なくとも１つを
測定する電動機定数測定器と、を有する洗濯機。
【請求項１８】電動機定数測定器は、電源投入時、給
水時及び排水時の少なくとも１つの時点に、三相誘導電
動機固有の定数の固定子巻線及び回転子巻線の電気抵
抗、自己インダクタンス及び相互インダクタンスの内の
少なくとも１つを測定することを特徴とする請求項１７
記載の洗濯機。
【請求項１９】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り
付けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する３相の一次交流
電流群のそれぞれを測定する電流検出器群と、前記電流
検出器群の出力がそれぞれ対応する電流指令値に一致す
るように制御する電流制御器と、前記一次交流電流群の
トルク電流成分と励磁電流成分を独立に指令して、前記
一次交流電流群のそれぞれの大きさと周波数を指令する
電流指令値を出力する電流指令器と、前記電流検出器群
の出力と前記三相誘導電動機固有の定数から前記三相誘
導電動機の回転速度を推定する速度推定器とを有し、前
記三相誘導電動機の回転速度指令と前記速度推定器の出
力に応じて前記一次交流電流群を変化させて前記三相誘
導電動機の回転速度を制御する制御装置と、前記三相誘導電動機が動作している時間に応じて、前記
三相誘導電動機の固定子の電気抵抗値と回転子の電気抵
抗値の少なくとも一方を補正する抵抗値補正器と、を有する洗濯機。
【請求項２０】洗濯脱水槽あるいは洗濯脱水槽に取り
付けられた回転翼を駆動する三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機の固定子に供給する一次交流電流群
のそれぞれを測定あるいは推定する電流検出器群と、前
記電流検出器群の出力がそれぞれ対応する電流指令値に
一致するように制御する電流制御器と、前記一次交流電
流群のトルク電流成分と励磁電流成分を独立に指令し
て、前記一次交流電流群のそれぞれの大きさと周波数を
指令する電流指令値を出力する電流指令器と、前記電流
検出器群の出力と前記三相誘導電動機固有の定数から前
記三相誘導電動機の回転速度を推定する速度推定器と、
洗濯物の量を推定する洗濯物量推定器とを有しており、
前記三相誘導電動機の回転速度指令と前記速度推定器の
出力に応じて前記一次交流電流群を変化させて前記三相
誘導電動機の回転速度を制御する制御装置と、前記洗濯物量推定器の出力と前記三相誘導電動機が動作
している時間に応じて、前記三相誘導電動機の固定子の
電気抵抗値と回転子の電気抵抗値の少なくとも一方を補
正する抵抗値補正器と、を有する洗濯機。