JP2010141994A - モータ制御装置及びドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの運転中に永久磁石が意図せずに減磁した場合でも、着磁状態の復帰を図ることができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】着磁制御部５９は、減磁検出部５８が、モータ１の運転中にアルニコ磁石が着磁された状態から減磁したことを検出すると、アルニコ磁石を再度増磁することで磁力を復帰させる。減磁検出部５８は、誘起電圧指令決定部５７がモータ１の運転状態に応じて決定すると誘起電圧指令Ｅｑ＿refと、誘起電圧検出部５６により検出された誘起電圧Ｅｑとを比較し、前者に対して後者が所定の割合若しくは所定値だけ低下した場合に、アルニコ磁石９ｂの減磁を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、モータに流れる電流を検出してベクトル制御するモータ制御装置，及びそのモータ制御装置を備え、永久磁石モータによりドラムを回転させて洗濯運転を行うドラム式洗濯機に関する。

近年、洗濯機においては、モータをベクトル制御してダイレクトドライブ方式でドラム等を回転駆動することで回転精度を向上させて、洗濯性能の向上を図ると共に、運転中の振動及び騒音低減などの効果を得る構成が採用されている。そして、斯様な構成では、脱水運転のようにドラムを高速に回転させる場合、モータのトルク出力に寄与しないｄ軸電流を通電することで、固定子巻線に発生する誘起電圧を減少させる弱め界磁制御を行っている。しかしながら、弱め界磁制御では、ｄ軸電流を通電することで銅損が増加するため、駆動効率の低下が避けられない。

これに対して、出願人は、特願２００８−２６６３８６号において、４８極／３６スロット構成のモータのロータ側に保持力が弱い永久磁石を配置し、固定子巻線に大きな電流を一瞬通電することで永久磁石を減磁し、永久磁石の磁束を減少させてモータに発生する誘起電圧を減少させることで、弱め界磁制御を行うことなく高速運転を可能とする技術を提案した。尚、上記のような構造を有する永久磁石モータの一例は、特許文献１に開示されている。
特開２００６−２８０１９５号公報

しかしながら、上記出願のように永久磁石の着磁量を変更しようとすると、モータの構造によっては、トルクを発生させるためにｑ軸電流を通電しても永久磁石が増減磁する場合があることが判った。図１０は実測結果を示すもので、洗濯機で洗い運転を行うために永久磁石を増磁し、誘起電圧が４３Ｖまで発生する状態にする。この状態から運転を開始して運転中に巻線電流を１０Ａ程度まで通電すると、モータが発生する誘起電圧が３８Ｖまで低下するように減磁した。図中の±１０Ａの範囲では、３４Ｖ〜４２Ｖの範囲で変化している。

つまり、トルク出力時に１０Ａ程度の電流を通電すると、等価的に永久磁石を増減するための電流が±１０Ａ程度流れるような状態になっており、永久磁石が増磁された状態からは誘起電圧３４Ｖ相当まで減磁され、永久磁石が減磁された状態からは誘起電圧４２Ｖ相当まで増磁されることになる。ｑ軸電流を通電している場合はこれが交互に起きるため、結果的には上述したように、中間の電圧３８Ｖ程度の着磁状態で安定する。

洗濯機の洗い運転時には高トルク出力が要求されるため、発生する誘起電圧が大きい方が望ましいが、ｑ軸電流を通電することで永久磁石が減磁すると、ｑ軸電流をより多く通電しなければ所望のトルク出力が得られなくなり、結果として消費電流が増加することになってしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの運転中に永久磁石が意図せずに減磁した場合でも、着磁状態の復帰を図ることができるモータ制御装置，及びその装置を備えたドラム式洗濯機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のモータ制御装置は、着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御するものにおいて、
前記モータの回転速度及び回転位置を検出する速度・位置検出手段と、
前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁又は減磁させる着磁手段と、
前記モータの運転中に、前記永久磁石が、前記着磁手段によって着磁された状態から減磁したことを検出する減磁検出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明のドラム式洗濯機は、前記永久磁石モータと、請求項１乃至６の何れかに記載のモータ制御装置とを備え、前記モータが発生する回転駆動力により、洗濯物を収容するドラムを回転させて洗濯運転を行うことを特徴とする。

本発明のモータ制御装置によれば、着磁手段は、減磁検出手段が、モータの運転中に低保持力永久磁石が着磁手段によって着磁された状態から減磁したことを検出すると、永久磁石を再度増磁することで、永久磁石の磁力を復帰させることができる。

また、本発明のドラム式洗濯機によれば、洗濯運転中などにモータの永久磁石が減磁した場合でも、本発明のモータ制御装置の作用により永久磁石の磁力を復帰させて洗濯運転等を継続することができ、効率の低下を防止できる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図８を参照して説明する。図２（ａ）は、永久磁石モータ１（アウタロータ型ブラシレスモータ）のロータの構成を示す平面図、図２（ｂ）は一部の斜視図である。尚、この永久磁石モータ１は、特許文献１に開示されているものと同様の特徴を有するモータを、アウタロータ型として構成したものである。
永久磁石モータ１は、ステータ２と、これの外周に設けたロータ３とから構成されている。ステータ２は、ステータコア４とステータ巻線５とから構成されている。ステータコア４は、打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、環状のヨーク部４ａと、当該ヨーク部４ａの外周部から放射状に突出する多数のティース部４ｂとを有している。ステータコア４の表面は、ロータ３の内周面との間に空隙を形成する外周面（各ティース部４ｂの先端面）を除き、ＰＥＴ樹脂（モールド樹脂）により覆われている。

また、このＰＥＴ樹脂から成る複数の取付部６が、ステータ２の内周部に一体的に成形されている。これら取付部６には複数のねじ穴６ａが設けられており、これら取付部６をねじ止めすることで、ステータ２が、この場合、ドラム式洗濯乾燥機２１の水槽２５（図３参照）の背面に固着されるようになっている。ステータ巻線５は三相からなり、各ティース部４ｂに巻装されている。

ロータ３は、フレーム７とロータコア８と複数の永久磁石９とを図示しないモールド樹脂により一体化した構成となっている。フレーム７は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することにより扁平な有底円筒状に形成したものである。ロータコア８は、ほぼ環状に打ち抜き形成した軟磁性体であるケイ素鋼板を多数枚積層してかしめることにより構成したもので、フレーム７の内周部に配置されている。このロータコア８の内周面（ステータ２の外周面（ステータコア４の外周面）と対向し当該ステータ２との間に空隙を形成する面）は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部８ａを有した凹凸状に形成されている。

これら複数の凸部８ａの内部には、ロータコア８を軸方向（ケイ素鋼板の積層方向）に貫通する矩形状の挿入穴１３が形成されており、これら複数の挿入穴１３がロータコア８において環状に配置された構成となっている。また、これら複数の挿入穴１３は、短辺の長さが異なる２種類の挿入穴１３ａ，１３ｂから構成されており、これら挿入穴１３ａ，１３ｂは、ロータコア８の周方向に沿って１つずつ交互に配置されている。

永久磁石９は、挿入穴１３ａに挿入された矩形状のネオジム磁石９ａ（高保磁力永久磁石）と、挿入穴１３ｂに挿入された矩形状のアルニコ磁石９ｂ（低保磁力永久磁石）とから構成されている。この場合、ネオジム磁石９ａの保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、アルニコ磁石９ｂの保磁力は約１００ｋＡ／ｍであり、保磁力が９倍程度異なっている。すなわち、永久磁石９は保磁力が異なる２種類の永久磁石９ａ，９ｂから構成され、これら永久磁石９ａ，９ｂは、ロータコア８内部においてほぼ環状に且つ１つずつ交互に配置されている。
尚、ネオジム磁石９ａが高保磁力であり、アルニコ磁石９ｂが低保磁力であるというのは、後述するようにステータ２を介して着磁電流を通電した場合に、アルニコ磁石９ｂの着磁量を変化させることができる程度の電流ではネオジム磁石９ａの着磁量が変化しないという基準において、前者を高保磁力，後者を低保磁力と称している。

また、これら２種類の永久磁石９ａ，９ｂは、それぞれ１種類で１磁極を形成しており、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向（永久磁石モータ１の外周部からステータ２とロータ３間の空隙に向かう方向）に沿うように配設されている。このように２種類の永久磁石９ａ，９ｂを、交互に且つその磁化方向が径方向に沿うように配置することにより、隣同士に配置された永久磁石９ａ，９ｂが互いに反対方向に磁極を有する状態（一方のＮ極が内側、他方のＮ極が外側となる状態）となり、これらネオジム磁石９ａとアルニコ磁石９ｂとの間に例えば矢印Ｂで示す方向に磁気経路（磁束）が生ずる。尚、上方の破線で示す矢印は、ロータコア８を経由する磁束である。すなわち、保磁力が大きいネオジム磁石９ａと保磁力が小さいアルニコ磁石９ｂの双方を通過する磁気経路が形成されるようになっている。
そして、永久磁石モータ１は、４８極／３６スロット構成となっており、３スロット当たりでは４極が対応する（４極／３スロット）。

次に、上記のように構成された永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機２１の構成について説明する。図３は、ドラム式洗濯乾燥機２１の内部構成を概略的に示す縦断側面図である。ドラム式洗濯乾燥機２１の外殻を形成する外箱２２は、前面に円形状に開口する洗濯物出入口２３を有しており、この洗濯物出入口２３は、ドア２４により開閉されるようになっている。外箱２２の内部には、背面が閉鎖された有底円筒状の水槽２５が配置されており、この水槽２５の背面中央部には上述の永久磁石モータ１（ステータ２）がねじ止めにより固着されている。

永久磁石モータ１の回転軸２６は、後端部（図３では右側の端部）が永久磁石モータ１（ロータ３）の軸取付部１０に固定されており、前端部（図３では左側の端部）が水槽２５内に突出している。回転軸２６の前端部には、背面が閉鎖された有底円筒状のドラム２７が水槽２５に対して同軸状となるように固定されており、このドラム２７は、永久磁石モータ１の駆動によりロータ３および回転軸２６と一体的に回転する。なお、ドラム２７には、空気および水を流通可能な複数の流通孔２８と、ドラム２７内の洗濯物の掻き上げやほぐしを行うための複数のバッフル２９が設けられている。
水槽２５には給水弁３０が接続されており、当該給水弁３０が開放されると、水槽２５内に給水されるようになっている。また、水槽２５には排水弁３１を有する排水ホース３２が接続されており、当該排水弁３１が開放されると、水槽２５内の水が排出されるようになっている。

水槽２５の下方には、前後方向へ延びる通風ダクト３３が設けられている。この通風ダクト３３の前端部は前部ダクト３４を介して水槽２５内に接続されており、後端部は後部ダクト３５を介して水槽２５内に接続されている。通風ダクト３３の後端部には、送風ファン３６が設けられており、この送風ファン３６の送風作用により、水槽２５内の空気が、矢印で示すように、前部ダクト３４から通風ダクト３３内に送られ、後部ダクト３５を通して水槽２５内に戻されるようになっている。
通風ダクト３３内部の前端側には蒸発器３７が配置されており、後端側には凝縮器３８が配置されている。これら蒸発器３７および凝縮器３８は、コンプレッサ３９および絞り弁４０とともにヒートポンプ４１を構成しており（図４参照）、通風ダクト３３内を流れる空気は、蒸発器３７により除湿され凝縮器３８により加熱されて、水槽２５内に循環される。絞り弁４０は膨張弁から成り、開度調整機能を有している。

外箱２２の前面にはドア２４の上方に位置して操作パネル４２が設けられており、この操作パネル４２には運転コースなどを設定するための複数の操作スイッチ（図示せず）が設けられている。操作パネル４２は、マイクロコンピュータを主体として構成されドラム式洗濯乾燥機２１の運転全般を制御する制御回路部（図示せず）に接続されており、当該制御回路部は、操作パネル４２を介して設定された内容に従って、永久磁石モータ１、給水弁３０、排水弁３１、コンプレッサ３９、絞り弁４０などの駆動を制御しながら各種の運転コースを実行する。また、図示しないが、コンプレッサ３９を構成するコンプレッサモータも、永久磁石モータ１と同様の構成を採用している。

図１は、永久磁石モータ１の回転をベクトル制御するモータ制御装置５０の構成をブロック図で示したものである。尚、上記コンプレッサモータも同様の構成によって制御される。ベクトル制御では、電機子巻線に流れる電流を、界磁である永久磁石の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し、磁束と発生トルクとを制御する。電流制御には、モータ１のロータと共に回転する座標系、いわゆるｄ−ｑ座標系で表わした電流値が用いられるが、ｄ軸はロータに取り付けた永久磁石の作る磁束方向であり、ｑ軸はｄ軸に直交する方向である。巻線に流れる電流のｑ軸成分であるｑ軸電流Ｉｑは回転トルクを発生させる成分であり（トルク成分電流）、同ｄ軸成分であるｄ軸電流Ｉｄは磁束を作る成分である（励磁または磁化成分電流）。

電流センサ５１（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、モータ１の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するセンサである。尚、電流センサ５１（電流検出手段）に替えて、インバータ回路５２（駆動手段）を構成する下アーム側のスイッチング素子とグランドとの間に３個のシャント抵抗を配置し、それらの端子電圧に基づいて電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する構成としても良い。

電流センサ５１により検出された電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、図示しないＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換されるとｕｖｗ／ｄｑ座標変換器５３により２相電流Ｉα，Ｉβに変換された後、更にｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑに変換される。α，βは、モータ１のステータに固定された２軸座標系の座標軸である。ここでの座標変換の計算には、速度・位置推定部（速度・位置検出手段，速度・位置推定手段）５４により推定されるロータの回転位置推定値（α軸とｄ軸との位相差の推定値）θが用いられる。また、速度・位置推定部５４により推定されるモータ１の回転速度（角速度）ωが出力される。

速度・位置推定部５４は、上述のようにモータ１の角速度ω，ロータの回転位置θをそれぞれ推定するもので、モータ１の回路定数（モータ定数）である電機子巻線のｄ軸インダクタンスＬｄ，ｑ軸インダクタンスＬｑ，巻線抵抗値Ｒの各値が記憶されていると共に、ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸出力電圧指令値Ｖｄが入力されている。
速度・位置推定部５４は、（１）式のｄ軸モータ電圧方程式を用いて、モータ１の回転速度ωを推定する。
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ＋ω・Ｌｑ・Ｉｑ …（１）
更に、角速度ωを積分器５５で積分し、その積分結果が回転位置推定値θとして出力される。

誘起電圧検出部（誘起電圧検出手段）５６は、（２）式のｑ軸モータ電圧方程式を用いて、モータの誘起電圧Ｅｑを推定演算する。
Ｖｑ＝Ｒ・Ｉｑ−ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋Ｅｑ …（２）
すなわち、ｕｖｗ／ｄｑ座標変換器５３から算出されるｄｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと、後述する電流制御器６１の出力であるｑ軸出力電圧指令Ｖｑと、速度・位置推定部５４で演算した推定回転速度ωとモータ１によって決定される巻線抵抗Ｒ、ｄ軸インダクタンスＬｄを用いてＥｑを演算する。

誘起電圧指令決定部（誘起電圧指令決定手段）５７は、洗濯機の洗い運転および脱水運転に対して、最適な誘起電圧指令Ｅｑ＿refを出力する。Ｅｑ＿refは、例えば図１０のような増減磁特性を持つモータ１の場合、洗い運転時は誘起電圧を最大にすると効率が良くなるためＥｑ＿ref＝４３Ｖとし、脱水運転時は、誘起電圧を最小にすると効率が良くなるためＥｑ＿ref＝３３Ｖとするように決定する。
減磁検出部（減磁検出手段）５８は、誘起電圧指令決定部５７で決定されたＥｑ＿refと、誘起電圧演算部５６で検出した現在の誘起電圧Ｅｑとを比較し、Ｅｑ＿ref＞Ｅｑであれば、減磁していると判断する。

着磁制御部（着磁手段）５９は、モータの運転状態に応じて増減磁を行うために、（１）洗濯機の運転動作に応じて増減磁をする場合、（２）減磁検出部５８で減磁を検出した場合、（３）モータ電流（ｑ軸電流Ｉｑ）の大きさによって減磁をしたと判断した場合、以上の３つの場合に応じて着磁電流指令Id_com2を出力する。Id_com2は増磁の場合は正，減磁の場合は負の値をとる。また、ロータが回転している場合の通電指令位置θに基づいて，電気角３６０毎に２回、それぞれ数ｍｓ〜数１０ｍｓの期間通電指令を出力する。

着磁制御部５９は、上記位相θ及び回転速度ωに基づいて決定した、アルニコ磁石９ｂを着磁するための着磁電流指令Ｉd＿com2を加算器６０に出力し、加算器６０は、その着磁電流指令Ｉd＿com2に弱め界磁電流指令Ｉd＿com1を加算した結果を、ｄ軸電流指令値Ｉd＿refとして電流制御部６１に出力する。また、外部より与えられる回転数指令値ω＿refは、減算器６２において回転速度ωとの差が求められると、その差が比例積分（ＰＩ）器６３で比例積分演算され、ｑ軸電流指令値Ｉq＿refとして電流制御部６１に出力される。

電流制御部６１では、減算器６４ｄ，６４ｑにおいてｄ軸電流指令値Ｉd＿ref，ｑ軸電流指令値Ｉq＿refとｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑとの差がそれぞれ求められ、その差が比例積分器６５ｄ，６５ｑで比例積分演算される。そして、比例積分演算の結果は、ｄ−ｑ座標系で表わされた出力電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑとして、ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６６に出力される。ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６６では、電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑは、α−β座標系で表わした値に変換された後、更に各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換される。尚、ｄｑ／ｕｖｗ座標変換器６６における座標変換の計算にも、後述する磁極位置θが用いられる。

各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは電力変換部６７に入力され、指令値に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。インバータ回路５２は、例えばＩＧＢＴなどのスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成され、図示しない直流電源回路より直流電圧の供給を受けるようになっている。電力変換部６７で形成されたゲート駆動信号は、インバータ回路５２を構成する各スイッチング素子のゲートに与えられ、それにより各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに一致するＰＷＭ変調された三相交流電圧が生成されてモータ１の巻線５に印加される。

上記の構成において、電流制御器６１では比例積分（ＰＩ）演算によるフィードバック制御が行なわれ、ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑはそれぞれｄ軸電流指令値Ｉd＿ref，ｑ軸電流指令値Ｉq＿refに一致するように制御される。その制御結果としての角速度推定値ωが減算器６２にフィードバックされ、比例積分器６３は、比例積分演算により偏差Δωをゼロに収束させる。その結果、回転速度ωは指令値ωrefに一致するようになる。
なお、以上の構成において、モータ制御装置５０に永久磁石モータ１を加えたものが、モータ制御システム７０を構成している。また、インバータ回路５２，ＰＷＭ形成部６２を除く部分は、モータ制御装置５０を構成するマイクロコンピュータのソフトウエアにより実現されている機能である。

次に、永久磁石モータ１を備えたドラム式洗濯乾燥機（以下、単に洗濯機と称す）２１の作用について説明する。モータ制御装置５０がインバータ回路５２を介してステータ巻線５に通電すると、電機子反作用による外部磁界（ステータ巻線５を流れる電流により発生する磁界）が、ロータ３の永久磁石９ａ，９ｂに作用するようになる。そして、これら永久磁石９ａ，９ｂのうち、保磁力が小さいアルニコ磁石９ｂの磁化状態が、この電機子反作用による外部磁界により減磁または増磁され、これにより、ステータ巻線５に鎖交する磁束量（鎖交磁束量）を増減できる。そこで、本実施例では、モータ制御装置５０は、ステータ巻線５の通電を制御することにより、アルニコ磁石９ｂの磁化状態を運転工程（洗濯工程、脱水工程、乾燥工程）ごとに切り換えて実行する。ここで、各運転工程における動作内容について順に説明する。

まず、洗濯工程では、洗濯機２１の制御回路部は、給水弁３０を開放して水槽２５内に給水を行い、続いてドラム２７を回転させて洗濯を行う。この洗濯工程では、水を含んだ洗濯物をバッフル２９によって掻き上げるため、ドラム２７を高トルクで回転させる必要があるが、回転速度は低速で良い。そこで、モータ制御装置５０は、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路５２によるステータ巻線５の通電を制御する。これにより、ステータ巻線５に作用する磁束量が多く（磁力が強く）なることから、ドラム２７を高トルク低速度で回転させることができる。

次に、脱水工程では、制御回路部は、排水弁３１を開放して水槽２５内の水を排出し、続いてドラム２７を高速回転させることにより洗濯物に含まれる水分を脱水する。この脱水工程では、脱水効率を向上するためにドラム２７を高速で回転させる必要があるが、トルクは小さくても良い。そこで、モータ制御装置５０は、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が減磁されるように、インバータ回路５２によるステータ巻線５の通電を制御する。これにより、ステータ巻線５に作用する磁束量が少なく（磁力が弱く）なることから、ドラム２７を低トルク高速度で回転させることができる。

最後に、乾燥工程では、制御回路部は、送風ファン３６およびヒートポンプ４１を駆動させるとともにドラム２７を回転させることにより洗濯物の乾燥を行う。この乾燥工程において、モータ制御装置５０は、次回の洗濯工程に備えて、アルニコ磁石９ｂの磁化状態が増磁されるように、インバータ回路５２によるステータ巻線５の通電を制御する。これにより、ステータ巻線５に作用する磁束量を増加させた状態にでき、次回の洗濯工程において、ドラム２７を高トルク・低速度で回転させ易くすることができる。

上記のように洗い運転では、水を含んだ衣類を回転させるために大きなトルクが必要となる。図５は、洗濯運転時において、ドラム２７に収容された衣類の位置が変化する状態を模式的に示している。ドラム２７を回転させる場合、内部の衣類が図５（ａ）に示す最低の位置にある状態からスタートし、バッフル２９により持ち上げられて図５（ｂ）に示す状態になった場合に最も大きなトルクが必要となる。また、ドラム２７の回転数が定常回転数（仮に５０ｒｐｍとする）に達すると、その回転数のまま一定時間運転を継続するが、定常回転数では継続して衣類が回り続けるため、負荷トルクは起動時に比べると小さい。つまり、洗い運転において最も大きなトルクが発生するのは、モータ１が停止している状態から動き始めて図５（ｂ）の状態になったときである。

図６に、（ａ）洗い運転時の回転数及びトルク，（ｂ）トルク電流Ｉｑ，（ｃ）モータ１の磁束量：誘起電圧定数（単位回転数あたりの誘起電圧値）の関係を示す。図６（ａ）に破線で示すように、正転方向の起動時と反転方向の起動時とに大きなトルクが発生するため、それに対応してトルク電流Ｉｑの通電量が増える。ここで、起動時にトルク電流Ｉｑが１０Ａ程度流れたとすると、図１０の増減磁特性に従いアルニコ磁石９ｂが減磁するため、モータ１の誘起電圧が低下する（図６（ｃ）参照）。

次に、図６のように洗い運転時に減磁が発生した場合の対応について説明する。減磁検出部５８は、モータ１が減磁したか否かを以下の２つの方法により判定する。１つは（１）誘起電圧演算部５６で検出した現在の誘起電圧Ｅｑが、洗い運転前に指令された誘起電圧指令値Ｅｑ＿refよりも所定の割合，若しくは所定値だけ低下した場合，もう１つは（２）電流検出器５１で検出されｄｑ変換されたトルク電流Ｉｑが、一定値（例えば６Ａ）よりも大きくなった場合である。この場合、図１０のようなモータ毎の増減磁特性のように、流れた電流に応じて減磁した誘起電圧をテーブル化する等して保持し、そのテーブルを参照することで判定する。

そして、減磁検出部５８は、減磁状態を検出すると、更に以下の５つの条件の内、何れか１つ以上が満たされた場合に、着磁制御部５９に着磁指令を出力する。
条件（１）：検出したトルク電流Ｉｑが一定値（例えば６Ａ）を上回った後、その一定値を下回った場合
すなわち、一定値を上回った時点で減磁を判定し、起動時に高トルクを出力する期間を過ぎてトルク電流Ｉｑが低下するのを待つ。高トルクを出力する前に再増磁をしても、その後に直ぐまた減磁する可能性があるので、この条件（１）により、起動負荷に対応したトルクを出力する以前に再増磁することを回避する。

条件（２）：洗い又は濯ぎ運転中のモータ１の回転数が一定速度の場合
すなわち、定常回転数である５０ｒｐｍに達してから再増磁を行うことで、条件（１）と同様に起動負荷に対応したトルクを出力する以前に再増磁することを回避する。
条件（３）：トルク電流Ｉｑの振幅値の変動割合もしくは変動幅が一定値以下の場合
すなわち、定常回転数に達した後トルク電流Ｉｑの値が大きな変動をしていない場合に再増磁を行う。この条件は、Ｉｑが大きく変動している場合は（例：３Ａ〜１０Ａ）起動負荷への対応期間を過ぎてから再増磁しても、減磁する可能性があるためである。

条件（４）：トルク電流Ｉｑの振幅値の一定期間の平均値が、一定値以下の場合
例えば、Ｉｑ平均値が６Ａで継続中のときは、非常に重い負荷がかかっている状態が継続しているため、最増磁してもすぐに減磁してしまうため可能性があるためである。
条件（５）：洗い又は濯ぎ運転中のドラム回転時間が所定時間（例えば１０秒）以上の場合
すなわち、ドラム２７の正反転回転時間が短すぎる場合、起動負荷への対応期間を過ぎて再増磁をしても、その後すぐに停止してしまうような場合に再増磁を行わないためである。

これらの条件が成立した場合に再増磁を行う理由は２つであり、その１つは、洗い運転中に再増磁による通電を頻繁に行うとその度に騒音が発生し、洗濯機としての製品性を損なうからである。もう１つは、着磁時にはインバータ回路５２のスイッチング素子に大きな電流が流れるため、スイッチング素子の耐久性を低下させず、寿命を維持するためである。本実施例では、モータ１を駆動するために流れる電流値は最大８Ａ程度、アルニコ磁石９ｂを着磁するために流れる電流は２０Ａ程度を想定している。
これらの条件に基づき、再増磁を行った場合の減磁のリカバリシーケンス、および効果を図７に示す。減磁検出部５８が、起動時に出力したトルク電流Ｉｑによりアルニコ磁石９ｂが減磁したことを検出すると、着磁制御部５９が各種条件に基づき図７（ｂ）に示すタイミングで再増磁して復帰させ（ｃ）、その後の運転中の消費電力を低減させている。

また、図８は、永久磁石９の再着磁をどのようなケースで許可するかを示す一例であり、（ａ）は洗濯物量が４ｋｇの場合、（ｂ）は洗濯物量が９ｋｇの場合を示す。ここでは、上述した５つの条件の内、条件（５）に基づいて判定している。すなわち、図８（ａ）に示す４ｋｇの場合は、（ｂ）の９ｋｇの場合に比較してドラム２７の正転，反転動作時間が短くなっており、「洗い（前半）」が２０秒である以外は、「給水・撹拌」の５．２秒が最高である。そして、「洗い（前半）」の場合だけ再着磁を許可し、その他の工程はドラム２７の回転時間が短く、何れも不許可となっている。一方、図８（ｂ）に示す９ｋｇの場合は、「排水」が５秒である以外は何れも１０秒以上であり、「排水」が不許可である以外は何れも許可となっている。

以上のように本実施例によれば、着磁制御部５９は、減磁検出部５８が、モータ１の運転中にアルニコ磁石９ｂが着磁された状態から減磁したことを検出すると、アルニコ磁石９ｂを再度増磁することで磁力を復帰させることができる。そして、減磁検出部５８は、誘起電圧指令決定部５７がモータ１の運転状態に応じて決定すると誘起電圧指令Ｅｑ＿refと、誘起電圧検出部５６により検出された誘起電圧Ｅｑとを比較し、誘起電圧指令Ｅｑ＿refに対して、検出された誘起電圧Ｅｑが所定の割合若しくは所定値だけ低下した場合に、アルニコ磁石９ｂの減磁を検出するので、減磁状態を確実に検出できる。
また、着磁制御部５９は、減磁検出部５８によりアルニコ磁石９ｂの減磁が検出されると、モータ１のｑ軸電流Ｉｑが一定値を上回った後、その一定値を下回った場合にアルニコ磁石９ｂを増磁するので、モータ１が起動時に高トルクを出力した後に、減磁が発生する可能性が低下した時点で、増磁を行うことができる。

また、着磁制御部５９は、減磁検出部５８によりアルニコ磁石９ｂの減磁が検出されると、モータ１のｑ軸電流Ｉｑ振幅の変動割合又は変動幅が一定値以下となった場合，若しくはｑ軸電流Ｉｑ振幅の一定期間に亘る平均値が一定値以下となった場合にアルニコ磁石９ｂを増磁するので、ｑ軸電流Ｉｑの変動が小さくなり、減磁が発生する可能性が低下した時点で、増磁を行うことができる。

そして、ドラム式洗濯乾燥機２１を、永久磁石モータ１及びモータ制御装置５０よりなるモータ制御システム７０を備え、永久磁石モータ１によりドラム２７を回転駆動して洗濯運転を行うように構成したので、運転中等にモータ１のアルニコ磁石９ｂが減磁した場合でも、アルニコ磁石９ｂの磁力を復帰させて洗濯運転等を継続することができ、効率の低下を防止できる。この場合、減磁検出部５８は、洗い又は濯ぎ運転を開始する場合に、モータ１起動時のｑ軸電流Ｉｑの最大値が所定値を超えるとアルニコ磁石９ｂの減磁を検出するので、洗濯運転の負荷が大きくなり、アルニコ磁石９ｂの減磁が発生する確率が高い期間に検出を行うことができる。

加えて、着磁制御部５９は、減磁検出部５８によりアルニコ磁石９ｂの減磁が検出されると、洗い又は濯ぎ運転中において、モータ１の回転速度が一定となった場合，若しくはモータ１の一方向に対する回転時間が所定時間以上となる場合に、アルニコ磁石９ｂを増磁するので、負荷変動が小さくなりモータ１の回転が安定し、再度の減磁が発生する可能性が低い期間に増磁を行うことができる。

（第２実施例）
図９は本発明の第２実施例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例におけるモータ制御装置７１は、モータ１に例えばホールＩＣを備えてなる位置センサ（位置検出手段）７２（ｕ，ｖ，ｗ）を配置しており、第１実施例の構成における速度・位置推定部５４を、速度位置検出部（速度位置検出手段）７３に置き換えたものである。そして、モータ１とモータ制御装置７１とが、モータ制御システム７４を構成している。
速度位置検出部７３は、位置センサ７２より与えられる位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、モータ１の回転数ω及び回転位置θを検出する。その他の作用効果については、第１実施例と全く同様である。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
高保持力永久磁石，低保持力永久磁石は、それぞれネオジム磁石９ａ，アルニコ磁石９ｂに限ることなく、適切な保持力が得られる材質の磁石を適宜選択すれば良い。また、低保持力永久磁石を増減磁させることで所望の出力特性を満たすことができる場合、高保持力永久磁石は必ずしも必要ではない。
特許文献１に開示されている構造の永久磁石モータに適用しても良い。
洗濯乾燥機２１，又は乾燥機能がない洗濯機に限ることなく、ロータに低保持力永久磁石を備えてなる永久磁石モータを使用し、且つ負荷の変動状態に応じてモータの出力特性を変化させるのが望ましい機器であれば適用が可能である。

本発明の第１実施例であり、モータ制御装置の電気的構成を示す機能ブロック図 （ａ）は、永久磁石モータのロータの構成を示す平面図、（ｂ）は同一部を示す斜視図 ドラム式洗濯乾燥機の内部構成を概略的に示す縦断側面図 ヒートポンプの構成を示す図 洗濯運転時に、ドラムに収容された衣類の位置が変化する状態を模式的に示す図 （ａ）洗い運転時の回転数及びトルク，（ｂ）トルク電流Ｉｑ，（ｃ）モータの磁束量を示す図 永久磁石を再増磁した場合のリカバリシーケンスを示す図 永久磁石の再着磁をどのようなケースで許可するか一例を示す図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 従来技術の課題を説明する図

符号の説明

図面中、１は永久磁石モータ、３はロータ、９ａはネオジム磁石（高保磁力永久磁石）、９ｂはアルニコ磁石（低保磁力永久磁石）、２１はドラム式洗濯乾燥機、２７はドラム、５０はモータ制御装置、５１は電流センサ（電流検出手段）、５４は速度・位置推定部（速度・位置検出手段）、５６は誘起電圧検出部（誘起電圧検出手段）、５７は誘起電圧指令決定部（誘起電圧指令決定手段）、５８は減磁検出部（減磁検出手段）、５９は着磁制御部（着磁手段）、７０はモータ制御システム、７１はモータ制御装置、７３は速度位置検出部（速度位置検出手段）、７４はモータ制御システムを示す。

Claims (10)

1. 着磁量が変更可能な程度に低保磁力である永久磁石をロータに配置してなる永久磁石モータを制御対象とし、前記モータに流れる電流を検出してベクトル制御するモータ制御装置において、
   前記モータの回転速度及び回転位置を検出する速度・位置検出手段と、
   前記永久磁石の磁化状態を電機子反作用磁界により調整することで、前記モータの回転位置に応じて前記永久磁石を増磁又は減磁させる着磁手段と、
   前記モータの運転中に、前記永久磁石が、前記着磁手段によって着磁された状態から減磁したことを検出する減磁検出手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記モータの運転状態に応じて、最適な誘起電圧指令を決定する誘起電圧指令決定手段と、
   前記モータが発生する誘起電圧を演算により検出する誘起電圧検出手段とを備え、
   前記減磁検出手段は、前記誘起電圧指令と、前記検出された誘起電圧とを比較することで、前記永久磁石の減磁を検出することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記減磁検出手段は、前記誘起電圧指令に対して、前記検出された誘起電圧が所定の割合若しくは所定値だけ低下した場合に、前記永久磁石の減磁を検出することを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
4. 前記着磁手段は、前記減磁検出手段により前記永久磁石の減磁が検出されると、前記モータのｑ軸電流が一定値を上回った後、前記一定値を下回った場合に前記永久磁石を増磁することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータ制御装置。
5. 前記着磁手段は、前記減磁検出手段により前記永久磁石の減磁が検出されると、前記モータのｑ軸電流振幅の変動割合又は変動幅が一定値以下となった場合に前記永久磁石を増磁することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ制御装置。
6. 前記着磁手段は、前記減磁検出手段により前記永久磁石の減磁が検出されると、前記モータのｑ軸電流振幅の一定期間に亘る平均値が一定値以下となった場合に前記永久磁石を増磁することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ制御装置。
7. 前記永久磁石モータと、
   請求項１乃至６の何れかに記載のモータ制御装置とを備え、前記モータが発生する回転駆動力により、洗濯物を収容するドラムを回転させて洗濯運転を行うことを特徴とするドラム式洗濯機。
8. 前記モータ制御装置の減磁検出手段は、洗い又は濯ぎ運転を開始する場合における前記モータ起動時のｑ軸電流の最大値が、所定値を超えた場合に、前記永久磁石の減磁を検出することを特徴とする請求項７記載のドラム式洗濯機。
9. 前記モータ制御装置の着磁手段は、前記減磁検出手段により前記永久磁石の減磁が検出されると、洗い又は濯ぎ運転中における前記モータの回転速度が一定となった場合に、前記永久磁石を増磁することを特徴とする請求項７又は８記載のドラム式洗濯機。
10. 前記モータ制御装置の着磁手段は、前記減磁検出手段により前記永久磁石の減磁が検出されると、洗い又は濯ぎ運転中における前記モータの一方向に対する回転時間が所定時間以上となる場合に、前記永久磁石を増磁することを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載のドラム式洗濯機。

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