WO2014038144A1 - モータ制御装置とそれを備えた洗濯機および洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

ブラシレスモータ（２）の巻線に流す巻線電流を制御し、巻線電流が作る電流ベクトルをゆっくりと回転させ、位置検出器（３）の位置検出信号の変化時の電流ベクトルの方向を検出し、電流ベクトルの検出値をブラシレスモータ（２）の位置検出信号の補正値として記憶部（５）に保存する。そして、ブラシレスモータ（２）の運転時に、ブラシレスモータ（２）の位置検出信号と位置検出信号の補正値を用いてブラシレスモータ（２）の制御を行う。これにより、精度のよいブラシレスモータ（２）の位置検出器（３）の検出位置補正機能を持たせて、低速から高速まで効率よくブラシレスモータ（２）を駆動できる。

Description

モータ制御装置とそれを備えた洗濯機および洗濯乾燥機

　本発明は、ブラシレスモータの制御を行うモータ制御装置とそれを備えた洗濯機および洗濯乾燥機に関する。

　従来から、一般的に、洗濯機などに用いられる位置検出器を備えたブラシレスモータをインバータ制御するモータ制御装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。これにより、ブラシレスモータを、低速から高速まで効率よく制御している。

　以下に、特許文献１に記載のモータ制御装置の構成について、図７を用いて説明する。

　図７は、従来の洗濯機のモータ制御装置の構成図である。

　図７に示すように、従来のモータ制御装置は、ブラシレスモータ２と、位置検出器３ａ、３ｂ、３ｃと、インバータ１１と、制御回路６およびドライブ回路６２と、ダイオードブリッジ５５などを備え、交流電源５３に接続されている。位置検出器３ａ、３ｂ、３ｃは、ブラシレスモータ２のロータの位置を検出する。インバータ１１は、ブラシレスモータ２を駆動する。制御回路６およびドライブ回路６２は、位置検出器３ａ、３ｂ、３ｃの信号を利用してブラシレスモータ２を駆動するインバータ１１の制御を行う。

　また、位置検出器３ａ、３ｂ、３ｃは、例えばロータのマグネットの磁束の向きを信号として出力するホールＩＣなどから構成され、ブラシレスモータ２に内蔵されている。

　そして、図７に示すように、交流電源５３をダイオードブリッジ５５で整流した後、コンデンサ５６ａ、５６ｂで平滑した電圧がインバータ１１に供給される。インバータ１１は、６個のスイッチング素子ＳＷＵ、ＳＷＶ、ＳＷＷ、ＳＷＸ、ＳＷＹ、ＳＷＺおよび６個のダイオード６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃから構成されている。

　つぎに、従来のモータ制御装置によるブラシレスモータ２の制御動作について、説明する。

　まず、ブラシレスモータ２に内蔵された位置検出器３ａ、３ｂ、３ｃで検出したロータの位置信号を用いて、制御回路６はブラシレスモータ２の速度および位置を検出する。そして、制御回路６は、インバータ１１のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号を生成する。

　ドライブ回路６２は、ＰＭＷ信号に基づいて、スイッチング素子ＳＷＵ、ＳＷＶ、ＳＷＷ、ＳＷＸ、ＳＷＹ、ＳＷＺを駆動できる電圧に、増幅および変換を行う。これにより、インバータ１１を駆動して、ブラシレスモータ２を制御している。

　このとき、例えばホールＩＣなどで構成された位置検出器３ａ、３ｂ、３ｃで、ブラシレスモータ２のロータの磁束を検出する場合、以下に示す要因により、ロータの位置と位置検出器で検出した信号の位置との位相のずれが発生するという課題がある。

　具体的には、ホールＩＣの取り付け精度、例えばプリント配線板への実装の位置精度、プリント配線板のブラシレスモータへの固定位置精度、ブラシレスモータのロータの機械的精度、着磁の精度などにより、位相ずれが発生する。これにより、位置検出器の出力信号は、本来検出すべきロータの位置すなわちロータの誘起電圧に対して、位置検出器の信号の位相ずれが発生する。このとき、位相ずれは、例えば電気角で１０度程度まで大きくなる場合がある。

　そして、位置検出器の信号、すなわちブラシレスモータ２のロータの位置の検出値のずれは、ブラシレスモータ２の駆動時の効率の低下を招き、ブラシレスモータ２の発熱が増加する。また、効率低下や発熱は、ブラシレスモータ２の回転数が高いほど大きくなる傾向がある。特に、電源電圧に対して、ブラシレスモータ２の誘起電圧が無視できなくなり、進角制御を行うときには、効率低下や発熱が顕著になるとともに、場合によっては脱調、制御不能状態に陥ることもある。

　そこで、従来のモータ制御装置は、まず、予め設定された電圧、周波数の正弦波状の電圧をブラシレスモータ２に供給してオープンループ駆動する。このとき、発生する正弦波状の電圧の位相と、位置検出器の出力信号との位相のずれ量を検出して、記憶部５に記憶する。

　つぎに、位置検出器から出力される位置信号に基づいて、フィードバック制御でブラシレスモータ２を駆動する。このとき、位置ずれ量に基づいて、ブラシレスモータ２に供給する正弦波状の電圧を補正する。これにより、位置検出器の位相ずれの影響を低減して、ブラシレスモータ２の効率低下や発熱を抑制している。

　上記のように、従来のモータ制御装置は、ブラシレスモータ２をオープンループ駆動したときに生ずる正弦波状の電圧の位相と、位置検出器の出力信号との位相の差を記憶して、制御に用いる。これにより、位置検出器の誘起電圧に対する信号の位相差を、ある程度補正して制御する。

　しかし、従来のモータ制御装置は、実際のブラシレスモータ２の誘起電圧と、位置検出器の信号との関係を検出して制御する構成ではない。そのため、負荷のばらつきなどに対応して、位置検出器の信号の位相差を検出し、ブラシレスモータ２を制御することが困難である。

　また、低速から高速までブラシレスモータ２をベクトル制御で駆動する場合、特に高速で進角制御を行う場合、無効電流の制御に与える影響が大きく、制御性が低下するなどの課題があった。

特開２００２－３２５４８０号公報

　上記課題を解決するために、本発明のモータ制御装置は、ブラシレスモータと、ブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出器と、ブラシレスモータを駆動するインバータと、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出器と、位置検出器の出力信号と電流検出器の出力信号に基づいてインバータの制御を行う制御部と、を備える。制御部は、記憶部を有し、ブラシレスモータの巻線に流す巻線電流を制御し、ブラシレスモータの巻線電流の合成である電流ベクトルを回転させて、位置検出器の出力信号の変化時の電流ベクトルの方向を検出し、電流ベクトルの方向の検出値をブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶部に記憶する。そして、ブラシレスモータの運転時に、位置検出器の出力信号と位置検出信号の補正値を用いて、ブラシレスモータの制御を行う構成を有する。

　これにより、ロータに位置に対応して発生する誘起電圧に対する位置検出器の信号が、本来あるべき（理想的な）ロータの位置に対して、位相ずれを含んでいる場合でも、位相ずれの量を的確に補正して制御することができる。つまり、ブラシレスモータの位置検出器に、精度のよい検出位置補正機能を持たせることができる。その結果、低速から高速まで、効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現できる。

　また、本発明の洗濯機は、上記モータ制御装置を備えている。

　さらに、本発明の洗濯乾燥機は、上記モータ制御装置を備えている。

　これらにより、省エネルギーで、信頼性に優れた洗濯機および洗濯乾燥機を実現できる。

図１は、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置の主要部の構成図である。 図２は、同実施の形態におけるブラシレスモータの誘起電圧と位置検出器の検出する位置検出信号との関係を示す図である。 図３は、同実施の形態における線間誘起電圧と位置検出器の位置検出信号に位相ずれがない場合を説明する図である。 図４は、同実施の形態における線間誘起電圧と位置検出器の位置検出信号に位相ずれがある場合を説明する図である。 図５は、同実施の形態における線間誘起電圧と位置検出器の位置検出信号に別の位相ずれがある場合を説明する図である。 図６は、同実施の形態におけるブラシレスモータの模式図である。 図７は、従来の洗濯機のモータ制御装置の構成図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成要素には同一符号を付して説明を省略する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

　（実施の形態）
　以下、本発明の実施の形態のモータ制御装置について、図１を用いて説明する。

　図１は、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置の主要部の構成図である。

　図１に示すように、本実施の形態のモータ制御装置は、少なくともＲＡＭなどのメモリからなる記憶部５を有する制御部１と、ブラシレスモータ２と、位置検出器３と、電流検出回路４を備える電流検出器１２と、インバータ１１などから構成されている。

　そして、ブラシレスモータ２を駆動するインバータ１１は、スイッチング素子ＳＷＵとＳＷＸ、ＳＷＶとＳＷＹ、ＳＷＷとＳＷＺからなる２個の各スイッチング素子を直列に接続した１組を、並列に３組接続した、合計６個のスイッチング素子から構成されている。なお、図１では、スイッチング素子にＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ－Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）を使用した例で示している。

　このとき、インバータ１１を構成する１組のスイッチング素子は、接続点１１ａである、例えばスイッチング素子ＳＷＵの下側（エミッタ側）とスイッチング素子ＳＷＸの上側（コレクタ側）で接続される。なお、他の接続点１１ｂ、１１ｃも同様に、各対応するスイッチング素子の下側（エミッタ側）とスイッチング素子の上側（コレクタ側）で接続される。そして、接続点１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ブラシレスモータ２のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線に接続されている。

　さらに、インバータ１１を構成する、直列に接続された下側のスイッチング素子ＳＷＸ、ＳＷＹ、ＳＷＺのエミッタ側は、それぞれ電流検出用の低抵抗値の抵抗ＲＵ、ＲＶ、ＲＷの一端側が接続されている。一方、抵抗ＲＵ、ＲＶ、ＲＷの他端側は、インバータ１１の電源の負側に接続されている。

　そして、図１に示すように、抵抗ＲＵ、ＲＶ、ＲＷおよび電流検出回路４により、ブラシレスモータ２の電流を検出する電流検出器１２を構成している。

　このとき、電流検出用の抵抗ＲＵ、ＲＶ、ＲＷの両端は、電流検出回路４に入力され、電流検出回路４は、抵抗ＲＵ、ＲＶ、ＲＷの両端の電圧を増幅し、アナログの信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗとして、制御部１に出力する。

　出力された信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される制御部１に入力され、Ａ／Ｄ変換される。そして、Ａ／Ｄ変換された信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、電流検出値として、ブラシレスモータ２の速度制御やトルク制御などに使用される。

　また、ブラシレスモータ２は、ブラシレスモータ２のロータの位置を検出する位置検出器３を搭載している。そして、位置検出器３は、ロータの位置に対応する出力信号ＣＳを制御部１に出力する。

　位置検出器３から出力された出力信号ＣＳは、制御部１に入力される。そして、出力信号ＣＳは、上述した電流検出値と、同様にブラシレスモータ２の速度制御やトルク制御などに使用される。

　なお、上記実施の形態では、スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いた例で説明したが、これに限られない。例えば、スイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタなどを用いてもよい。

　また、上記実施の形態では、電流検出器１２を構成する電流検出用の抵抗を３本用いて電流を検知する例で説明したが、これに限られない。例えば、電流検出用の抵抗を１本で構成し、電流検出回路４で、インバータ１１を構成する３組のスイッチング素子を切り換えて電流を検出してもよい。これにより、電流検出器１２の構成を簡略化できる。

　以下に、本実施の形態のモータ制御装置において、ブラシレスモータの誘起電圧と位置検出器で検出される位置検出信号との関係について、図２を用いて説明する。

　図２は、同実施の形態におけるブラシレスモータの誘起電圧と位置検出器の検出する位置検出信号との関係を示す図である。

　ここで、上述したように、ブラシレスモータ２の巻線を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相として説明する。

　また、図２に示す誘起電圧Ｅｕは、ブラシレスモータ２のロータを外部より回転させたときに中性点２ａよりＵ相の巻線端子に発生する電圧である。同様に、誘起電圧ＥｖはＶ相の巻線に発生する電圧で、誘起電圧ＥｗはＷ相の巻線に発生する電圧である。

　さらに、図２に示す巻線構成からなるブラシレスモータ２の巻線の中性点２ａは、ブラシレスモータ２の外部に端子として現れない。そのため、通常、誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗを、線間誘起電圧で表す場合が多い。つまり、図２に示す線間誘起電圧Ｅｕｗは、Ｗ相の巻線端子を基準として、Ｕ相の巻線端子に発生する電圧である。同様に、線間誘起電圧ＥｖｕはＵ相の巻線端子を基準としてＶ相の巻線端子に発生する電圧で、線間誘起電圧ＥｗｖはＶ相の巻線端子を基準としてＷ相の巻線端子に発生する電圧である。

　なお、図１では、位置検出器３の出力信号ＣＳを１本で示しているが、図７で説明したように３相のブラシレスモータ２では３本の位置検出器３の出力信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３が出る構成が一般的である。そのため、図２には、３つの位置検出器３の出力信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を一例として示している。つまり、出力信号ＣＳ１は、上述の線間誘起電圧Ｅｕｗに同期した信号、すなわち図２に示すように線間誘起電圧Ｅｕｗが０Ｖ（ゼロボルト）時に論理値（ブール値）が変化する信号である。同様に、出力信号ＣＳ２は線間誘起電圧Ｅｖｕ、出力信号ＣＳ３は線間誘起電圧Ｅｗｖに同期した信号、すなわち線間誘起電圧Ｅｖｕ、Ｅｗｖが０Ｖ（ゼロボルト）時に論理値が変化する信号である。

　また、図２では、位置検出器の出力信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３は、対応する線間誘起電圧Ｅｕｗ、Ｅｖｕ、Ｅｗｖと同期して論理値が変化する例で示している。しかし、これに限られず、位置検出器の出力信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応する誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗと同期して論理値が変化する信号としてもよい。

　また、位置検出器３は、例えばホール素子やホールＩＣなどで構成され、ブラシレスモータ２のロータのマグネットの磁束またはロータと同軸上に取り付けられた位置検出用のマグネットの磁束を検出する。これにより、位置検出器３は、ロータの位置を検出する。

　このとき、ロータの位置を検出する位置検出器３の検出精度は、ロータの着磁の精度、ホール素子やホールＩＣのプリント配線板への取り付け精度、プリント配線板のモータ内部への組み込み精度、ホール素子やホールＩＣの磁束の検出感度などの要因によりばらつく。

　そこで、以下に、本実施の形態のモータ制御装置において、位置検出器の検出精度がばらついた場合の影響について、図２を参照しながら、図３から図５を用いて説明する。具体的には、図２で説明したブラシレスモータ２の線間誘起電圧Ｅｕｗと位置検出器３の出力信号ＣＳ１を、一例として説明する。

　図３は、同実施の形態における線間誘起電圧と位置検出器の位置検出信号に位相ずれがない場合を説明する図である。図４は、同実施の形態における線間誘起電圧と位置検出器の位置検出信号に位相ずれがある場合を説明する図である。図５は、同実施の形態における線間誘起電圧と位置検出器の位置検出信号に別の位相ずれがある場合を説明する図である。

　図３に示すように、位置検出信号ＣＳ１は線間誘起電圧Ｅｕｗに同期している。すなわち、線間誘起電圧Ｅｕｗの０Ｖ（ゼロボルト）となる位置、ゼロクロスで位置検出信号ＣＳ１の論理値（ブール値）が変化している。

　一方、図４は、位置検出器３の位置検出信号ＣＳ１が線間誘起電圧Ｅｕｗに対して位相が進む場合の位相ずれを示している。すなわち、線間誘起電圧Ｅｕｗの０Ｖ（ゼロボルト）となる位置であるゼロクロスより前で、位置検出信号ＣＳ１の論理値（ブール値）が変化している。

　さらに、図５は、位置検出器３の位置検出信号ＣＳ１が線間誘起電圧Ｅｕｗに対して位相が遅れる場合の位相ずれを示している。すなわち、線間誘起電圧Ｅｕｗの０Ｖ（ゼロボルト）となる位置であるゼロクロスより後で、位置検出信号ＣＳ１の論理値（ブール値）が変化している。

　通常、ブラシレスモータ２を制御する場合、ブラシレスモータ２のロータの位置を、上述の位置検出器の位置検出信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３を用いて、制御する。具体的には、ロータの位置を、制御周期（制御部１のクロック周期に応じた周期、例えば６４μｓｅｃ）ごとに補間演算して求め、ブラシレスモータ２を制御している。

　そのため、図４や図５を用いて説明したように、位置検出信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３と、線間誘起電圧Ｅｕｗ、Ｅｖｕ、Ｅｗｖに位相ずれがあると、出力電流波形の歪やブラシレスモータ２のロータの位置に対して電流の位相の進みや遅れなどの影響が生じる。その結果、ブラシレスモータ２の効率の低下や騒音の発生などが発生する。

　また、電源電圧に対して、ブラシレスモータ２の誘起電圧が比較的高くなる場合、通常、進角制御を行う。しかし、進角制御は、位置検出信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３の位相ずれによって、よりモータ性能、例えば効率低下や発熱などに悪影響を与える可能性がある。

　そこで、位置検出信号と、線間誘起電圧との位相ずれを補正することが重要となる。

　以下、本実施の形態のモータ制御装置において、位置検出器の検出位置の補正方法について、図６を用いて説明する。

　図６は、同実施の形態におけるブラシレスモータの模式図である。ここで、図６のブラシレスモータ２を時計回りに回転させたときの誘起電圧と位置検出器の位置検出信号との関係は、すでに説明した図２で同じあるとする。

　なお、図６は、説明を簡単にするために、２極構成のブラシレスモータ２で示している。この場合、２極構成のブラシレスモータ２では、電気角と機械角が同一の値となる。また、ブラシレスモータ２のステータにはＵ相の巻線Ｕ、Ｖ相の巻線Ｖ、Ｗ相の巻線Ｗの３つの巻線を備えている。さらに、ブラシレスモータ２のロータにはマグネットが配置されている。

　はじめに、図６に示すように、Ｕ相の巻線Ｕの向きを原点とし、時計回り方向に角度θの回転座標を考える。そして、任意の角度θの向きにａ軸を、ａ軸と直交する向きにｂ軸を座標軸とする。さらに、ステータの巻線Ｕ、巻線Ｖ、巻線Ｗから電流を流し込んだときに、ステータの内側に発生する磁極をＮ極とする。

　そして、各巻線の合成電流である電流ベクトルを角度θの方向とする、すなわち図６に示すａ軸の正の方向より合成電流を流し込んだとき、図６のステータのａ軸の正方向にＮ極が、ａ軸の負方向にＳ極が発生する。これにより、ブラシレスモータ２のロータは、ステータに発生した磁極の吸引・反発作用により、ａ軸の正方向にＳ極、負方向にＮ極となる向きに引き寄せられる。

　この状態で、各巻線の合成電流である電流ベクトルの方向の角度θをゆっくりと回転させる。この場合、ブラシレスモータ２のロータも、ａ軸の正方向にＳ極、負方向にＮ極を保った状態でゆっくりと回転する。具体的には、例えばベルト駆動タイプのドラム式洗濯機で、モータが４極構成で減速比が１０程度の場合、０．１ｒｐｍでゆっくり回転させる。

　このとき、角度θの回転にともなって、ブラシレスモータ２のロータの回転とともに位置検出器の位置検出信号も変化する。そして、位置検出器の位置検出信号の論理値（ブール値）が変化したときの角度θと、本来あるべき理想のロータの位置との差を、補正値として記憶部５に記憶する。

　つまり、ブラシレスモータの位置検出信号の補正値を検出する場合、ａ軸方向に一定の合成電流を流し、角度θをゆっくりと回転させることにより、位置検出器の位置検出信号の変化点（論理値が変化する点）を検出する。

　以下に、位置検出器で変化点を検出したときの電流の制御方法および電流ベクトルの方向θの検出方法について、詳細に説明する。

　まず、ブラシレスモータ２の位置検出信号の補正値の検出時における電流の制御方法について説明する。

　はじめに、検出するａ軸およびｂ軸の電流指令を考える。このとき、ａ軸の電流指令をＩａ＊、ｂ軸の電流指令をＩｂ＊とすると、各電流指令は次式で表すことができる。

　　Ｉａ＊＝Ｉ
　　Ｉｂ＊＝０
　なお、ＩはＩ＞０とする。また、巻線Ｕとａ軸との角度θは任意の値とする。

　つぎに、Ｕ相の巻線Ｕの電流ｉｕ、Ｖ相の巻線Ｖの電流ｉｖ、Ｗ相の巻線Ｗの電流ｉｗを、ａ軸およびｂ軸上の電流に、（数１）を用いて変換する。

　つぎに、ａ軸およびｂ軸上の電流指令ｉａ＊とｉｂ＊および（数１）で求めた電流ｉａとｉｂとの間で電流制御を行う。このとき、例えばＰＩ制御（比例積分制御）により電流制御を行う。

　つぎに、ａ軸およびｂ軸上のブラシレスモータ２への印加電圧ｖａ、ｖｂを、（数２）を用いて決定する。このとき、ａ軸上の電流指令Ｉａ＊と電流検出値ｉａとの差をΔｉａ、比例定数をＫｐａ、積分定数をＫｉａ、ｂ軸上の電流指令Ｉｂ＊と電流検出値ｉｂとの差をΔｉｂ、比例定数をＫｐｂ、積分定数をＫｉｂとする。

　つぎに、（数２）式を用いて求めた、ａ軸およびｂ軸上のブラシレスモータ２への印加電圧ｖａ、ｖｂを三相巻線の電圧に、（数３）を用いて変換する。

　そして、位置検出信号の補正値を検出する場合、上記により求めた３相巻線の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをインバータ１１を介してブラシレスモータ２に印加して、電流制御を行う。これにより、巻線電流の合成である電流ベクトルの方向は、ａ軸の正の方向に制御され、角度θは電流ベクトルの方向となる。

　つぎに、電流ベクトルの方向θの検出方法について、図２を参照しながら、詳細に説明する。

　なお、図２に示すブラシレスモータの誘起電圧と位置検出器の位置検出信号において、ロータが時計方向に回転するときの、位置検出信号ＣＳ１のＨからＬへの変化点（論理値の変化点）の検出を例に、説明する。

　まず、図２に示すように、電気角３０度のロータの位置が、時計方向に回転するときの、位置検出信号ＣＳ１のＨからＬへの変化点の理想的な位置である。そこで、理想的なロータの位置をθｃｓ１＊とする。

　つぎに、上記で説明した電流制御を行いながら、電流ベクトルをゆっくりと回転させる。具体的には、電流ベクトルの方向θを徐々に増加させると、ブラシレスモータ２のロータは時計周りに回転し、３０°近辺で位置検出器の位置検出信号ＣＳ１の論理値がＨからＬになる。そして、論理値が変化したときの電流ベクトルの方向を、θｃｓ１とする。

　このとき、例えば図３に示すように位置検出信号ＣＳ１が、ほとんど線間誘起電圧Ｅｕｗの０Ｖ（ゼロボルト）と一致する場合、θｃｓ１は３０°位となる。

　一方、図４に示すように位置検出信号ＣＳ１が、線間誘起電圧Ｅｕｗよりも進んでいる場合、θｃｓ１は３０°よりも小さい値となる。また、図５に示すように位置検出信号ＣＳ１が、線間誘起電圧Ｅｕｗよりも遅れている場合、θｃｓ１は３０°よりも大きい値となる。

　つぎに、位置検出器で検出した電流ベクトルの方向θｃｓ１を、位置検出信号の補正値として、図１に示す記憶部５に記憶する。

　以上により、位置検出信号の補正値を検出できる。

　そして、実際のブラシレスモータ駆動時において、例えばブラシレスモータ２を時計回り方向に駆動する場合、位置検出信号ＣＳ１がＨからＬに変化したときに、理想的な位置であるθｃｓ１＊である３０°を使用せず、予め記憶部５に記憶した位置検出信号の補正値θｃｓ１を角度情報として使用して制御する。これにより、ブラシレスモータを効率よく駆動できる。

　なお、上記では、ブラシレスモータ２のロータの時計回り時の位置検出器の位置検出信号ＣＳ１のＨからＬへの変化点について説明した。しかし、他の位置検出信号ＣＳ２、ＣＳ３およびＬからＨへの変化点についても、同様の方法により位置検出信号の補正値を検出できる。

　なお、上記実施の形態では、位置検出信号の補正値を検出する場合において、ブラシレスモータに負荷が接続されていない例で説明したが、これに限られない。例えば、ブラシレスモータが負荷に接続された状態で、位置検出信号の補正値を検出してもよい。

　以下に、ブラシレスモータに負荷が接続されている場合において、位置検出信号の補正値を検出する方法について、具体的に説明する。

　つまり、ブラシレスモータに負荷が接続されている場合、負荷による摩擦の影響を受けるため、ブラシレスモータのロータは電流ベクトルの方向θよりも少し遅れて追従すると考えられる。

　この場合、まず、ブラシレスモータを時計回りおよび反時計回りに回転させる。

　つぎに、時計回りおよび反時計回りの回転方向において、位置検出器の位置検出信号の変化時の電流ベクトルの方向を検出する。

　つぎに、時計回りおよび反時計回りの位置検出信号の検出値の平均値を算出する。

　そして、平均値を、ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶部に記憶して保存する。これにより、ブラシレスモータに接続された負荷による摩擦の影響を抑制、または受けずに、位置検出信号を検出できる。その結果、ブラシレスモータをより効率よく駆動できる。

　なお、上記実施の形態では、２極構成のブラシレスモータを例に説明したが、これに限られない。例えば、４極構成のブラシレスモータでもよい。この場合、上記実施の形態で説明したロータが時計回り時の位置検出信号の論理値がＨからＬに変化する変化点は、ブラシレスモータの機械角で１８０°離れた２箇所、存在する。このとき、２箇所の位置検出信号ＣＳ１の論理値がＨからＬへ変化する変化点の位置が異なる場合に１箇所だけで位置検出信号ＣＳ１を検出すると、位置検出信号の補正値の誤差が大きくなる可能性がある。

　そこで、この場合、機械角で１８０°離れた２箇所の位置検出信号ＣＳ１の論理値がＨからＬへ変化する変化点を検出する。

　つぎに、検出した２箇所の位置検出信号ＣＳ１の検出値の平均値を算出する。

　そして、平均値を、ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶部に保存する。これにより、４極構成のブラシレスモータでも、駆動時に効率よく駆動できる。

　さらに、４極を超える極数構成のブラシレスモータでも、同様に極数分の位置検出信号の変化点の電流ベクトルの方向θを検出して、記憶部に保存する。これにより、４極構成のブラシレスモータと、同様に、ブラシレスモータを効率よく駆動できる。

　また、上記実施の形態では、電流ベクトルの方向をゆっくりと変化させ、ブラシレスモータをゆっくりと回転させて、位置検出器の補正値を検出する例で説明したが、これに限られない。例えば、位置検出器の補正値を取得する近傍では電流ベクトルの方向θをゆっくりと変化させ、ブラシレスモータをゆっくりと回転させる。一方、位置検出器の補正値を取得しない部分では、電流ベクトルの方向θを比較的速く変化させ、ブラシレスモータを速く回転させて、位置検出器の補正値を検出してもよい。具体的には、例えばベルト駆動タイプのドラム式洗濯機で、モータが４極構成で減速比が１０程度の場合、１ｒｐｍの比較的速い速度で回転させる。

　これにより、位置検出器の補正値の取得にかかる時間を短縮できる。

　この理由は、補正したい位置検出信号の変化点が多数ある場合や、４極以上のブラシレスモータで複数の位置検出信号の変化点の平均値を補正値として検出したい場合、ブラシレスモータを補正値の検出の最初から最後まで電流ベクトルをゆっくりと回転させると、位置検出器の補正にかかる時間が長くなるためである。

　また、上記実施の形態では、位置検出信号の補正値を記憶する記憶部を、ＲＡＭなどの揮発メモリを例に説明したが、これに限られない。例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリで記憶部を構成してもよい。この場合、例えばモータ制御装置を工場出荷時に位置検出信号の補正を実施して、位置検出信号の補正値を記憶部である不揮発性メモリに記憶させておくことが好ましい。これにより結果、モータ制御装置の電源を切断しても、位置検出信号の補正値を記憶させておくことができる。その結果、モータ制御装置の電源の再投入後に、位置検出信号の補正値を取得する必要がなく、即座に効率よくブラシレスモータを駆動できる。

　また、上記実施の形態では、モータ制御装置を搭載する機器などを、特に限定せずに説明したが、洗濯機、特にドラム式の洗濯機またはドラム式の洗濯乾燥機にモータ制御装置を搭載してもよい。

　この場合、洗濯機または洗濯乾燥機において、洗濯時には低速・大トルク、脱水時には高速・低トルクでドラムを駆動する必要がある。このとき、ドラム式の洗濯機または洗濯乾燥機のドラム駆動用モータとしてブラシレスモータを使用する場合、洗濯時や脱水時の効率を確保するために、誘起電圧をある程度上げておくことが好ましい。

　そのため、脱水時には、電源電圧に対してブラシレスモータの誘起電圧が比較的高くなるので、一般的に、進角制御によりブラシレスモータを制御している。

　そこで、ドラム式の洗濯機または洗濯乾燥機に、本実施の形態のモータ制御装置を搭載する。これにより、効率よくドラムを駆動することができる。その結果、効率のよいドラム式の洗濯機または洗濯乾燥機を実現できる。

　以上で説明したように、本発明のモータ制御装置によれば、ブラシレスモータと、ブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出器と、ブラシレスモータを駆動するインバータと、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出器と、位置検出器の出力信号と電流検出器の出力信号に基づいてインバータの制御を行う制御部と、を備える。制御部は、記憶部を有し、ブラシレスモータの巻線に流す巻線電流を制御し、ブラシレスモータの巻線電流の合成である電流ベクトルを回転させて、位置検出器の出力信号の変化時の電流ベクトルの方向を検出し、電流ベクトルの方向の検出値をブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶部に記憶する。そして、ブラシレスモータの運転時に、位置検出器の出力信号と位置検出信号の補正値を用いて、ブラシレスモータの制御を行う構成を有してもよい。

　この構成によれば、予め位置検出信号の補正を行うために、ブラシレスモータの試運転を行う。このとき、検出した電流ベクトルの方向の検出値を、位置検出信号の補正値として記憶部に記憶する。そして、制御部は、位置検出器の出力信号と位置検出信号の補正値を用いて、ブラシレスモータの制御を行う。これにより、ブラシレスモータに搭載した位置検出器の位置検出信号を精度よく補正することができる。その結果、低速から高速まで、効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現できる。

　また、本発明のモータ制御装置によれば、ブラシレスモータを時計回りおよび反時計回りそれぞれに回転させ、時計回りおよび反時計回りの回転方向において、位置検出器の出力信号の変化時の電流ベクトルの方向の検出を行う。そして、時計回りおよび反時計回りの電流ベクトルの方向の検出値の平均値を、ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶部に記憶してもよい。

　この構成によれば、ブラシレスモータの軸あるいは負荷の摩擦の影響などを受けにくくできる。これにより、ブラシレスモータに搭載した位置検出器の位置検出信号を、より精度よく補正できる。その結果、低速から高速まで、より効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現できる。

　また、本発明のモータ制御装置によれば、ブラシレスモータの極対数と同じ周期分で、電流ベクトルの方向を検出する、そして、極対数に対応して検出した電流ベクトルの検出値の平均値を、ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として、記憶部に記憶する。

　この構成によれば、ブラシレスモータの極対ごとの位置検出信号のばらつきの影響を受けにくくできる。これにより、ブラシレスモータに搭載した位置検出器の位置検出信号を、さらに精度よく補正できる。その結果、低速から高速まで、さらに効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現できる。

　また、本発明のモータ制御装置によれば、電流ベクトルの方向の検出時において、位置検出信号の補正値を検出する近傍の電流ベクトルの回転速度を、位置検出信号の補正値を検出しない範囲は電流ベクトルの回転速度を速くしてもよい。

　これにより、予め行う位置検出信号の補正のための時間を短縮できる。

　また、本発明のモータ制御装置によれば、記憶部は不揮発性メモリでもよい。

　この構成によれば、ブラシレスモータのモータ制御装置の電源を切った場合でも位置検出信号の補正値を記憶できる。これにより、モータ制御装置の電源の再投入時に、再度試運転を行って、ブラシレスモータの位置検出信号の補正値を求める必要がない。その結果、すぐに、ブラシレスモータを高効率で駆動できる。

　また、本発明の洗濯機は、上記モータ制御装置を備えてもよい。さらに、本発明の洗濯乾燥機は、上記モータ制御装置を備えてもよい。

　これらにより、ドラムをブラシレスモータで低速駆動して回転させる洗濯時あるいは乾燥時から高速駆動する脱水時まで、効率よくブラシレスモータを駆動することができる。その結果、信頼性に優れ、効率のよい洗濯機および洗濯乾燥機を実現できる。

　本発明は、位置検出器の検出位置のばらつきの影響を受けずに、低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動することが要望される洗濯機などに搭載されるモータ制御装置に有用である。

　１　　制御部
　２　　ブラシレスモータ
　２ａ　　中性点
　３，３ａ，３ｂ，３ｃ　　位置検出器
　４　　電流検出回路
　５　　記憶部
　６　　制御回路
　１１　　インバータ
　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　　接続点
　１２　　電流検出器
　５３　　交流電源
　５５　　ダイオードブリッジ
　５６ａ，５６ｂ　　コンデンサ
　６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ　　ダイオード
　６２　　ドライブ回路

Claims (7)

1. ブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出器と、
   前記ブラシレスモータを駆動するインバータと、
   前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出器と、
   前記位置検出器の出力信号と前記電流検出器の出力信号に基づいて前記インバータの制御を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、記憶部を有し、
   前記ブラシレスモータの巻線に流す巻線電流を制御し、
   前記ブラシレスモータの前記巻線電流の合成である電流ベクトルを回転させて前記位置検出器の出力信号の変化時の前記電流ベクトルの方向を検出し、
   前記電流ベクトルの方向の検出値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として前記記憶部に記憶し、
   前記ブラシレスモータの運転時に、前記位置検出器の出力信号と前記位置検出信号の補正値を用いて、前記ブラシレスモータの制御を行うモータ制御装置。
2. 前記ブラシレスモータを時計回りおよび反時計回りに回転させ、
   前記時計回りおよび前記反時計回りの回転方向において、前記位置検出器の出力信号の変化時の前記電流ベクトルの方向を検出し、
   前記時計回りおよび前記反時計回りの前記電流ベクトルの方向の検出値の平均値を、前記ブラシレスモータの前記位置検出信号の補正値として前記記憶部に記憶する請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記ブラシレスモータの極対数と同じ周期分で、前記電流ベクトルの方向を検出し、
   前記極対数に対応して検出した前記電流ベクトルの検出値の平均値を、前記ブラシレスモータの前記位置検出信号の補正値として、前記記憶部に記憶する請求項１記載のモータ制御装置。
4. 前記電流ベクトルの方向の検出時において、
   前記位置検出信号の補正値を検出する近傍の前記電流ベクトルの回転速度を、前記位置検出信号の補正値を検出しない範囲の前記電流ベクトルの回転速度より速くした請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記記憶部は、不揮発性メモリである請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 請求項１に記載のモータ制御装置を備えた洗濯機。
7. 請求項１に記載のモータ制御装置を備えた洗濯乾燥機。

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