JP2008154314A - モータ駆動装置およびこれを備えた洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、モータの製造ばらつきがあっても、モータの振動を高精度に検知することができるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置は、回転駆動力を発生する駆動モータ１と、駆動モータ１に取り付けられていると共に、駆動モータ１の回転駆動力を受けて回転する容器１２と、駆動モータ１の磁極を検出する磁極検出部２と、駆動モータ１の磁極の特定位置を検出するための特定位置検出部と、磁極検出部２の出力に基づいて求められて駆動モータ１の磁極間隔分の回転に要する時間である磁極間隔時間を保存するＲＡＭ８と、磁極間隔時間を補正するための磁極間隔補正時間を保存するＲＯＭ９とを備え、磁極間隔時間と磁極間隔補正時間とを用いて、容器１２に投入された内容物の偏りによって発生する駆動モータ１の振動を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば洗濯機等に使用されるモータ駆動装置に関する。

従来、モータ駆動装置としては、容器と、この容器を回転させるモータとを備えたものがある。このモータ駆動装置は、容器に投入した内容物が容器内壁に張り付く回転数で容器を回転させる。この際、上記内容物が容器内壁に偏った状態で張り付くと、モータの負荷トルクは一回転ごとの周期性をもつ。この結果、上記内容物の偏心重量の周期運動によってモータの回転数が変動し、モータが振動してしまう。このため、上記モータ駆動装置がモータの振動によって異常動作しないように、その振動を検知する装置が必要である。

上記回転数の変動からモータの振動を検知する技術は既に多数公開されている。例えば特開平１１−２４４５９２号公報では、モータの磁極をホールセンサで検知し、ホールセンサが出力するパルスの立ち上がり間隔に基づいてモータの回転数を演算し、この回転数から、容器内に投入された内容物の偏心重量の大きさと、その偏心重量の位置とを推定している。この技術では、上記モータを一回転させる毎に発生するモータの回転数の変動の周期に基づいて内容物の偏心重量の位置を推定し、この位置と回転数変動の振幅とに基づいて異常振動となる偏心重量を有しているか否かを判定している。

しかし、上記技術では、モータの製造ばらつきについては考慮されていない。このため、上記ホールセンサによって測定した回転数に誤差が含まれていた場合、推定した偏心重量の大きさや位置は実際のものとは異なってしまうので、異常振動となる偏心重量を誤判定により検知できない可能性がある。

また、上記モータの回転数の変動の検知精度を向上させるためにホールセンサ３本を電気角１２０°間隔で配置すると、ホールセンサで検知される信号の組み合わせは６通りとなる。この場合、ホールセンサ１本に比べてモータの回転角度はさらに細かく分割して測定できるため回転数変動を測定しやすくなる。

ところが、上記ホールセンサを複数にすると、ホールセンサの取り付け位置にばらつきが発生するという新しいばらつき要因が存在することとなり、逆に回転数の検知精度を悪くしてしまう可能性がある。

仮に、上記ホールセンサの取り付け位置にばらつきが無いとしても、モータの製造ばらつきに起因する磁極間隔の誤差が発生する可能性は残る。例えば、上記モータに使用する永久磁石は同一磁力・長さであるものを均等に配置することが望ましい。製造ばらつきが無く、一定回転数で動作するモータであればホールセンサで検知される磁極間隔は、モータが一回転する間において全て同じ間隔となる。

しかし、実際には、磁石の着磁・長さ・磁力などにばらつきが存在するため、モータの回転数が全く同一であってもホールセンサで検知される磁極間隔には誤差が発生する。

また、上記モータの回転数が高速になるほど慣性力が大きくなり現状態を維持しようとするため、モータの急激な回転数の変動は生じにくくなる。

これに対して、上記モータの製造ばらつきによる磁極間隔の誤差は、モータ組み立て以降変化することはなくモータの回転毎に同じ磁極をホールセンサが通過するたびに製造ばらつき度合いによる検知誤差を発生する。このため、上記モータの回転数を変えたとしても、製造ばらつきによる磁極間隔の誤差の回転数に対する発生割合は変わらない。

つまり、上記容器を高速回転させる場合、測定した磁極間隔における製造ばらつきによる誤差の割合が大きくなるため、本来測定したい偏心重量による回転数変動の検知精度が落ちてしまう。

図１４に、同じ偏心重量に対して回転数が異なる場合におけるモータの回転数変動を示す。上記モータの基準回転数に対する回転数のずれを回転数変動率とすると、容器を１１０ｒｐｍで回転させた場合の回転数変動率は製造ばらつきを含んでいても、モータが一回転する毎の周期的な回転数変動を有することが読み取れるので、偏心重量が存在することが読み取れる。

しかし、上記容器を９００ｒｐｍで回転させた場合では、製造ばらつきの影響が大きく、偏心重量によって発生するモータ一周期ごとの回転数変動が読み取れなくなっている。

このように、上記モータの回転数の変動からモータの振動を検知する際には、製造ばらつきによる検知誤差を含むという問題があり、この誤差によって本来の測定したい偏心重量による振動検知の精度が悪くなり、本来なら異常振動と判断しなければならない振動を検知できず、モータ駆動装置を危険な状態が陥る可能性がある問題があるためモータの製造ばらつきに対する補正を行った上で振動検知を行う必要がある。

上記モータの製造ばらつきに対する補正は、モータの製造ばらつきによって発生する回転数変動のみを補正し、その以外の条件によって発生した回転数変動に悪影響を与えてはならない。

特に、上記モータ駆動装置を使用する毎に内容物が変更される条件では、内容物に依存しない補正値を決定しておくことが必要である。

また、ある回転数でモータの製造ばらつきに対する補正動作を実施し、補正量を測定したとする。しかし、異なる回転数で補正量を測定した結果と比較すると、回転数が異なるため回転数変動が無いとされる基準が異なる。つまり、上記補正量も回転数によって変化する。このため、上記振動検知を実施したい回転数が幾通りもあるならば、それぞれの回転数に応じた補正量を必要となるが、指令回転数が多いほど記憶しておく補正値も多くなる問題がある。

また、上記内容物を投入された状態でモータ駆動装置の振動検知を行うには、モータの製造ばらつきによって発生した回転数変動と同位置に対する補正を実施する必要がある。

また、上記振動検知を実施したい回転数が幾通りもある場合、実施したい回転数での磁極検知間隔時間（磁極間隔分の回転に要する時間）は高速になるほど短くなり、基準とする一定回転数での磁極検知間隔時間との差は小さくなる。この結果、上記振動が大きくても観測される結果値は小さくなくなっていくため、振動検知を実施する回転数の数だけ異常振動と判定する閾値が必要となる。

また、上記振動検知に補正を実施しても、容器内の内容物がモータ回転に伴って変化する場合は、振動を周期性が存在しないため検知できない。このため使用範囲の限定が必要である。

また、上記モータ駆動装置を洗濯機もしくは洗濯乾燥機に適応する際に、製造ばらつきによる振動検知の誤判定が発生すると、本来異常振動としなければならない振動を抑えることができないため、洗濯機もしくは洗濯乾燥機の破損や、機体の移動による周辺との接触といった問題が発生する。
特開平１１−２４４５９２号公報

そこで、本発明の課題は、モータの製造ばらつきがあっても、モータの振動を高精度に検知することができるモータ駆動装置を提供することにある。

モータに搭載された磁石の磁界を例えばホールセンサで検出する場合、その磁石の着磁・組立時の磁石配置・長さといったばらつきが存在すると、一定回転数で動作していたとしても、ホールセンサの信号検知間隔は磁極間隔ごとに異なって測定される。

ただし、これらの製造ばらつきはモータ組み立て以降変化することはなく、モータが回転することにより、同じ磁極がホールセンサの前を通過するたびに製造ばらつき度合いによる検知間隔誤差を発生する。このため、上記モータの回転数を変えたとしてもホールセンサでの磁極検知間隔の製造ばらつき度合いは変わらない。

このため、振動検知のために測定したホールセンサの信号検知間隔時間には、内容物が一部偏心重量となった状態によるホールセンサ検知間隔変動と、製造ばらつきによりホールセンサ検知間隔変動とが同時に発生しており、偏心重量によるホールセンサ検知間隔変動のみを取得することができず、精度の高い振動検知を行うことができない。

そこで、製造ばらつきによるホールセンサ検知間隔の誤差は、偏心重量が無い場合でも常に発生していることに着目し、内容物を投入されるよりも前もって製造ばらつきによる検知間隔の誤差を測定しておき、製造ばらつきを補正するための値を演算しておく。

そして、上記容器に内容物を投入し回転による磁極検知間隔を測定する際に製造ばらつきに対する補正を行うことで、磁極検知間隔を内容物の偏心重量によって発生した回転数変動の検出精度を向上できる。

つまり、本発明のモータ駆動装置は、
回転駆動力を発生するモータと、
上記モータに取り付けられていると共に、上記モータの回転駆動力を受けて回転する容器と、
上記モータの磁極を検出する磁極検出部と、
上記モータの磁極の特定位置を検出するための特定位置検出部と、
上記磁極検出部の出力に基づいて求められて上記モータの磁極間隔分の回転に要する時間である磁極間隔時間を保存する磁極間隔時間保存部と、
上記磁極間隔時間を補正するための磁極間隔補正時間を保存する磁極間隔補正時間保存部と
を備え、
上記磁極間隔時間と上記磁極間隔補正時間とを用いて、上記容器に投入された内容物の偏りによって発生する上記モータの振動を検知するようにしたことを特徴としている。

上記構成のモータ駆動装置によれば、上記磁極間隔補正時間を用いることにより、磁極間隔時間における製造ばらつきによる誤差を補正することができる。

したがって、上記容器に投入された内容物の偏心重量によって発生するモータの回転数変動のみを観測することができるので、その回転数変動に基づいてモータの振動を高精度に検知することができる。

一実施形態のモータ駆動装置では、
上記モータが一回転する間に取得した複数の上記磁極間隔時間を上記磁極間隔補正時間で補正することによって複数の値を取得して、上記複数の値中の最大値と上記複数の値中の最小値との差に基づいて、上記モータの振動を検知するモータ振動検知部を備える。

一実施形態のモータ駆動装置では、
上記磁極間隔時間保存部には、上記内容物が投入されていない状態の上記容器を所定の無負荷基準回転数で回転させたときに、上記モータが一回転する間に測定した複数の上記磁極間隔時間が保存される。

上記実施形態のモータ駆動装置によれば、上記内容物が投入されていない状態で測定した複数の磁極間隔時間を用いることにより、磁極間隔時間における製造ばらつきによる誤差のみを補正することができる。

一実施形態のモータ駆動装置では、
上記磁極間隔補正時間は、上記無負荷基準回転数と上記モータの実際の回転数とに基づいて演算された補正値である。

上記実施形態のモータ駆動装置によれば、上記磁極間隔補正時間が、無負荷基準回転数とモータの実際の回転数とを用いて演算された補正値であるので、磁極間隔補正時間保存部に保存する磁極間隔補正時間の数を少なくすることができる。

例えば、上記モータの振動を検知するために、モータの回転数変動を検知する動作を複数の回転数で行う場合、その検知を行う回転数と既に指定された回転数とで測定した極検知間隔補正時間の比率を求めることで、その検知を行う回転数で補正に使用すべき値を演算することができ、記憶領域を削減しながら振動検知の精度を向上することができる。

一実施形態のモータ駆動装置では、
上記モータが上記実際の回転数で一回転する間に複数の上記磁極間隔時間を取得して、この複数の上記磁極間隔時間を上記磁極間隔補正時間で補正することによって複数の値を取得して、上記複数の値中の最大値と上記複数の値中の最小値との差に基づいて、上記モータの振動を検知するようにした。

上記実施形態のモータ駆動装置によれば、上記磁極検知間隔時間をモータの一回転連続で測定し、磁極検知間隔時間に対して製造ばらつきの補正を行った後、補正後の磁極検知間隔時間から得た回転数変動は、容器に投入された内容物による変動のみとすることができる。

さらに、上記モータの一回転を極対数の個数に分割して測定したことにより、各磁極検知間隔時間のうち最高速と最低速の磁極間隔が判定できる。この変動振幅を求めることで振動の判定を行うことが可能である。

すなわち、上記モータが実際の回転数で一回転する間に複数の磁極間隔時間を取得して、この複数の磁極間隔時間を磁極間隔補正時間で補正することによって複数の値を取得して、複数の値中の最大値と複数の値中の最小値との差に基づいて、モータの振動を検知することにより、モータの振動の大きさの検知精度を高めることができる。

一実施形態のモータ駆動装置では、
上記モータが上記実際の回転数で一回転する間に複数の上記磁極間隔時間を取得して、この複数の上記磁極間隔時間を上記磁極間隔補正時間で補正することによって複数の値を取得して、上記複数の値中の最大値と上記複数の値中の最小値との差と、上記無負荷基準回転数に対する上記実際の回転数の比率とに基づいて、上記モータの振動の検知するようにした。

上記実施形態のモータ駆動装置によれば、上記モータの振動を検知するために、モータの回転数変動を検知する動作を複数の回転数で行う場合、回転数が高いほど磁極検知間隔は短くなる。このため、上記内容物によって発生する回転数変動の振幅も相対的に小さくなるので、測定を行う回転数と基準とする回転数の比率を乗算し回転数変動率として演算した値を用いることで振動の判定を行うことが可能である。

すなわち、上記モータが実際の回転数で一回転する間に複数の磁極間隔時間を取得して、この複数の磁極間隔時間を磁極間隔補正時間で補正することによって複数の値を取得して、複数の値中の最大値と複数の値中の最小値との差と、無負荷基準回転数に対する実際の回転数の比率とに基づいて、モータの振動の検知することにより、モータの振動の大きさの検知精度を高めることができる。

一実施形態のモータ駆動装置では、
上記実際の回転数は上記容器内の内容物が遠心力により容器内部で張り付く回転数である。

上記実施形態のモータ駆動装置によれば、上記モータの振動の検知に使用する振動検知回転数が容器内の内容物が容器内壁に張り付く回転数であるので、モータの一回転毎の回転数変動を周期的にすることができる。

一実施形態のモータ駆動装置では、
上記特定位置検出部は、上記容器の特定部の位置を検出する容器特定位置検出部である。

本発明の洗濯機は、本発明のモータ駆動装置を備えたことを特徴としている。

上記構成の洗濯機によれば、上記モータ駆動装置を備えるので、例えば脱水動作時におけるモータの振動を検知することにより、洗濯物の偏心重量による異常振動の検知精度を向上することができる。

この結果、上記洗濯機の異常振動を防ぐことができ、また、脱水動作時間の短縮も期待できるため、消費電力量の低減も図れることが期待できる。

一実施形態の洗濯機では、
上記容器に投入された内容物を乾燥させる乾燥装置を備える。

本発明のモータ駆動装置によれば、磁極間隔補正時間を用いることにより、磁極間隔時間における製造ばらつきによる誤差を補正することができる。

したがって、上記容器に投入された内容物の偏心重量によって発生するモータの回転数変動のみを観測することができるので、その回転数変動に基づいてモータの振動を高精度に検知することができる。

以下、本発明のモータ駆動装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置を示す。

上記モータ駆動装置は、３相ブラシレスＤＣモータである駆動モータ１と、磁極検出部２と、マイクロコンピュータ３と、インバータ回路４と、位置検出部１１と、容器１２とを備え、駆動モータ１をインバータ回路４によるインバータ制御によって駆動制御する。なお、上記モータ駆動装置は、回転軸がほぼ水平である容器１２を駆動モータ１に直接取り付けたダイレクトドライブ方式を採用している。なお、上記駆動モータ１はモータの一例であり、位置検出部１１は特定位置検出部の一例である。

上記駆動モータ１は、図２に示すように、Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石とを交互に周方向に配列してなるマグネットロータ１３を有している。この駆動モータ１の対極数は１０となっている。

上記インバータ回路４は、制御装置の一例としてのマイクロコンピュータ３（以下、「マイコン３」と言う。）から印加電圧信号が供給され、この信号に基づいて駆動モータ１に印加電圧を出力する。

上記磁極検出部２は、マグネットロータ１３に対して径方向外側から対向するホールセンサ１４を１個有している。このホールセンサ１４は、永久磁石のＮ極とＳ極との入れ替わりの瞬間を検出する。上記磁極検出部２は、ホールセンサ１４によって、極対数が１０の駆動モータ１の機械角３６°の回転毎を検出して、磁極位置信号をマイコン３に出力できる。

上記位置検出部１１は、容器１２が回転して容器１２の特定部が特定位置にくると、モータ出力電圧演算部１０へ信号を出力する。この信号は駆動モータ１の一回転毎に出力される。また、上記信号の検知位置に対応する駆動モータ１の位置を駆動モータ１の基準位置とする。

より詳しくは、上記位置検出部１１は、図１５に示すように、上記特定部の一例としての反射材１７を検知する光電式非接触型回転検知器であって、支持台１５に固定されている。上記反射材１７は容器１２の底部の外面の一箇所に設置されている。ここで、上記容器１２の回転軸方向から見て、反射材１７は容器１２の回転時に位置検出部１１と重なる軌道を描く。これにより、上記位置検出部１１は、容器１２が一回転する毎に、反射材１７を一度検知する。この反射材１７を検知した瞬間の駆動モータ１の回転位置を基準位置とする。

また、上記反射材１７は、磁極検出部２で磁極の切り替わりが検出されないよう設置角度に注意して設置する。つまり、上記位置検出部１１が反射材１７を検知した時に、ホールセンサ１４が永久磁石のＮ極とＳ極との入れ替わりを検出しないように、位置検出部１１を設置している。また、上記反射材１７により容器１２の重量の偏りが発生しないよう容器１２の回転軸に対する対照位置に同じ重量の非反射材を設置しても構わない。

なお、図１５において、１６はステータ、１８はモータケースである。

また、図示しないが、上記位置検出部１１は、反射材１７に照射すべき光を出射する発光素子と、反射材１７で反射された光を受光する受光素子とを有している。

上記マイコン３は、モータ駆動装置に行われた操作によって入力された指令モータ回転数に基づいて駆動モータ１を駆動制御する。これらの制御は、プログラムに従ってソフト的に行われる。

また、上記マイコンは、磁極検出部２で検出された磁極位置から駆動モータ１の回転角度（以下、「モータ回転角」と言う。）を演算する角度演算部５と、磁極検出部２で検出された磁極位置から駆動モータ１の回転数（以下、「モータ回転数」と言う。）を演算する回転数演算部６と、インバータ回路４に出力する印加電圧信号を駆動モータ１の回転角度および回転数に基づいて演算するモータ出力電圧演算部１０と、時間測定を行うタイマ７と、データを記憶するメモリであるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）８およびＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）９とを有している。なお、上記ＲＡＭ８は磁極間隔時間保存部の一例であり、ＲＯＭ９は磁極間隔補正時間保存部の一例である。

上記回転数演算部６は、磁極検出部２から出力された磁極位置信号の検出間隔を計測し、計測された時間から駆動モータ１の回転数を演算する。上記磁極検出部２のホールセンサ１４により、磁石のＮ極からＳ極への磁極の切り替わりを検知し、駆動モータ１の一回転３６０°を極対数の個数で均等に分割した角度ごとに検知できる。つまり、本第１実施形態では極対数が１０であるので駆動モータ１の回転角度３６°毎に検知できる。ここで、３６°以外の角度を得るためには、上記ホールセンサ１４の磁極検知間隔を計測することにより、磁極位置信号の無い時間でのモータ回転数およびモータ回転角度を演算する。つまり、上記駆動モータ１が機械角３６°回転するのに経過した時間を測定することにより回転数を演算できる。

上記角度演算部５は、磁極検出部２から入力された磁極位置信号と、回転数演算部６によって演算されたモータ回転数とに基づいてモータ回転角度を演算する。より詳しくは、上記駆動モータ１に配設されたホールセンサ１４によって直前に検出された磁極切り替わり位置から現在検出された磁極切り替わり位置までの経過時間と、演算されたモータ回転数とに基づいてモータ回転角度を演算する。

本第１実施形態のマイコン３では、Ｎ極からＳ極への磁極の切り替わった時点から、Ｓ極からＮ極への磁極の切り替わった時点までの時間を信号検知間隔時間としてタイマ７により測定する。この時、上記タイマ７で計測する時間の分解能はマイコン３の動作クロック１６ＭＨｚの３２分周機能を使用し、２μsecと設定されている。このホールセンサ１４で検出した信号検知間隔時間を用いてモータ回転数が演算される。

上記モータ出力電圧演算部１０は、モータ駆動装置に行われた操作によって入力された指令モータ回転数と、回転数演算部６で演算されたモータ回転数と、角度演算部５で演算されたモータ回転角度とに基づいて印加電圧信号を演算し、演算した印加電圧信号をインバータ回路４に出力する。

上記位置検出部１１は駆動モータ１の一回転中に容器１２の特定位置で一箇所の信号を検知する。この位置を基準位置とする。上記基準位置を検知した時にホールセンサ１４の前を通過している磁極間隔を第１検知間隔と定義し、その次にホールセンサ１４の前を通過する磁極間隔を第２検知間隔、その次にホールセンサ１４の前を通過する磁極間隔を第３検知間隔というように、ホールセンサ１４で検知する磁極間隔を定義する。これにより、上記駆動モータ１の一回転を１０等分割したモータ位置が各検知間隔として判別できる。

以下、上記モータ駆動装置における振動検知の概要を説明する。

回転軸がほぼ水平である容器１２に内容物が入っている状態で、駆動モータ１によって容器１２を回転させる。この場合、回転による遠心力が内容物の重力に勝っていると、内容物は容器１２の内壁に張り付いたまま回転動作を行う。

上記内容物は容器１２の内壁に張り付いたまま回転動作を行う際、駆動モータ１が発生する出力トルクが一定もしくは変動が僅かであって、内容物の一部が偏心重量を有する場合、偏心重量が下部から上部に持ち上げる回転位置にある時は、重力成分により負荷トルクが増加し減速が発生する一方、偏心重量が上部から下部に下ろそうとする回転位置にある時は負荷トルクが減少するので加速される。

つまり、偏心重量の存在する場所によって回転数の最高速・最低速となる回転位置は決定され、駆動モータ１は一回転毎の周期性をもつ回転数変動を有する。この回転数変動が大きいとモータ駆動装置の振動も大きくなる。

そこで、上記ホールセンサ１４で検出した信号検知間隔時間（以下、「ホールセンサ検知間隔時間」と言う。）を駆動モータ１の一回転となる１０極対数間連続して測定すると、偏心重量の上昇により減速するホールセンサ信号検知範囲の検知時間が最も長く、下降により加速する範囲での検知時間が最も短い結果を有する正弦波状の離散値を測定できる。この駆動モータ１の一回転での検知時間の最大値と最小値の差が偏心重量によって発生した回転数変動の値となる。

この回転数変動の値がモータ駆動装置の安全な動作に支障をきたすと判断した場合に異常振動が発生したと判定する。この後駆動モータ１をどのように制御し、異常振動に対する処理を行う必要があるが、停止もしくは減速、回転数をこれ以上加速させない、一旦回転数を減速させる等様々な手法がある。

以下、図３のフローチャートにしたがって、ホールセンサ１４で検出した第１〜第１０検知間隔の補正方法について説明する。

まず、上記容器１２を内容物の入っていない無負荷状態にしておき、振動検知を行うモータ指令回転数で動作させる（Ｓ３０１）。

上記位置検出部１１によって駆動モータ１の特定位置を検知しつつ、ホールセンサ検知間隔時間を同時に測定する。

上記モータ指令回転数には、内容物が入っている際に容器１２内の外壁に張り付く以上の回転数を設定する。さらに、上記モータ駆動装置の固有振動数や共振などによって振動が増幅される回転数は避け、振動が最も小さくなることが既知である回転数で動作させる。

本第１実施形態のモータ駆動装置においては、無負荷での振動は４００ｒｐｍで最も小さくなった。

よって、４００ｒｐｍを基準モータ指令回転数ω＊として駆動モータ１を加速させる。この駆動モータ１の回転数が４００ｒｐｍに到達すると、製造ばらつきによって発生したホールセンサ検知間隔時間の測定に移る（Ｓ３０２）。

製造ばらつきを観測するには、第１〜第１０検知間隔の全てに対する補正値を求める必要があるので、位置検出部１１でモータの基準位置と定めた磁極間隔つまり第１検知間隔から測定を開始する（Ｓ３０３）。

次に、実際にホールセンサ検知間隔時間を測定する（Ｓ３０４）。このホールセンサ検知間隔時間はＲＡＭ８に保存される。

もし、駆動モータ１に製造ばらつきがなく、基準モータ指令回転数４００ｒｐｍ一定で回転しているとすると、ホールセンサ検知間隔時間は、
１／｛（４００［ｒｐｍ］／６０［ｓｅｃ］）×１０［極対数］｝＝１５［ｍｓｅｃ］
となる。

上記ホールセンサ検知間隔時間をタイマ７で測定した基準回転数カウンタ値Ｈ＊にすると、
Ｈ＊＝１５［ｍｓｅｃ］／２［μｓｅｃ］＝７５００
となり、７５００となるはずである。

しかし、上記駆動モータ１に製造ばらつきがあるならば、基準回転数カウンタ値Ｈ＊と、実際に測定したホールセンサ検知間隔時間のカウンタ値Ｈｎとの差分を取ることで、下記のように、構造ばらつきに対するホールセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値Ｈｆｎを取得できる（Ｓ３０５）。
Ｈｆｎ＝Ｈ＊−Ｈｎ
Ｈｆｎ：第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数まで）検知間隔におけるホー
ルセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値
Ｈｎ：第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数まで）検知間隔で測定されたホ
ールセンサ検知間隔時間のカウンタ値

演算したホールセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値は装置の電源を切っても値が記憶されるＲＯＭ９に検知順に記憶する（Ｓ３０６）。

次に、上記駆動モータ１が一回転したか否かを判定する。ここで、上記駆動モータ１が一回転していないと判定するとステップＳ３０４に戻る一方、駆動モータ１が一回転したと判定するとホールセンサ検知間隔補正時間Ｈｆｎの取得を終了する（Ｓ３０７）。

つまり、上記Ｓ３０４〜Ｓ３０６を、駆動モータ１が一回転する間の極対数１０区間連続で実施することで、ＲＯＭ９にモータ角度３６°毎のホールセンサ検知間隔補正時間Ｈｆｎを設定する。

本実施形態での測定の結果、各検知間隔のホールセンサ検知間隔時間は図４のような結果であり、一定回転数で動作していない。これが製品ばらつきによって発生する検知間隔時間の誤差である。よって、ホールセンサ検知間隔補正時間は図５のように設定される。

なお、このホールセンサ検知間隔補正時間を決定する動作を行う無負荷動作はモータ駆動装置の生産現場で行っても良い。もちろん、装置を実際に使用する環境で行っても構わない。ただし、内容物を投入するよりも以前に完了している必要はある。また、ホールセンサ検知間隔補正時間を複数回測定し、磁極間隔ごとのホールセンサ検知間隔補正時間の平均化を施してもよい。

続いて、容器１２に内容物が投入された状態での回転数変動の測定動作について述べる。

以下、上記測定動作における第１〜第１０検知間隔の補正方法について、図６のフローチャートにしたがって説明する。

本第１実施形態では容器１２に内容物が投入された状態での振動を検知するため、振動検知を実施するモータ回転数はホールセンサ検知間隔補正時間を測定した基準モータ指令回転数４００ｒｐｍと同じ回転数まで加速する（Ｓ６０１）。

この時、モータ出力トルクは一定出力にしても、制御ゲインを弱くした速度制御によって出力トルクが若干変動する方式でも構わない。速度制御を実施しモータの回転数を一定に制御しようとすると、一定出力時よりもホールセンサ検知間隔時間は制御による若干の増減を行う。この結果、振動を検知する精度は悪くなるが、負荷が入ったことにより出力トルクを一定にすると偏心重量の位置次第では、急激な振動が発生する恐れがあるため、偏心重量による回転数変動を打ち消さない性能の速度制御であれば実施しても構わない。

上記駆動モータ１の回転数が４００ｒｐｍで回転した状態で、位置検出部１１でモータの基準位置と定めた磁極間隔つまり第１検知間隔から測定を開始する（Ｓ６０２）。

次に、実際にホールセンサ検知間隔時間を測定する（Ｓ６０３）。この値は内容物によるホールセンサ検知間隔時間の変動と、駆動モータ１の製造ばらつきとの両方を含んだ測定値である。

そこで、先に測定しＲＯＭ９に保存しておいたホールセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値を使用し、駆動モータ１の製造ばらつきに対する補正を行う。

つまり、上記ステップＳ６０３で測定した磁極間隔の、ステップＳ３０５で取得したホールセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値ＨｆｎをＲＯＭ９から読み出し、このカウンタ値Ｈｆｎと、上記ステップＳ６０３で測定した測定したホールセンサ検知間隔時間のカウンタ値Ｈｎ’とを下記のように加算する（Ｓ６０４，Ｓ６０５）。この動作を駆動モータ１の一回転するまで連続で行い、演算結果はＲＡＭ８に記憶する（Ｓ６０６）。
Ｈｖｎ＝Ｈｎ’＋Ｈｆｎ
Ｈｖｎ：第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数まで）検知間隔における製造
ばらつきを補正したホールセンサ検知間隔時間のカウンタ値
Ｈｎ’：第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数まで）検知間隔で測定された
ホールセンサ検知間隔時間のカウンタ値

上記ステップＳ６０３〜Ｓ６０５を１０検知間隔連続で実施することでＲＡＭ８にモータ角度３６°毎の製造ばらつきによる誤差を補正したホールセンサ検知間隔時間が演算できる。

本第１実施形態における磁極間隔時間補正動作を図７に示す。補正前のＨｎ’はＳ６０１〜Ｓ６０６までの補正動作を実施することで、ホールセンサ検知間隔時間Ｈｖｎに補正され、製造ばらつきによって発生した検知間隔の誤差を除去し、内容物によって発生した回転数変動のみを取得することが可能となる。この結果、内容物の偏心重量によって発生する振動は回転数変動を観測することで精度の高い検知を行うことができる。

続けて、振動検知の実施を行う。振動検知手法の一例として演算したＨｖｎからＲＡＭ８に保存したＨｖｎと基準回転数カウンタ値Ｈ＊との差分を演算し、この演算結果に基づいて回転数変動の大きさを判定する。
Ｈｄｎ＝Ｈｖｎ−Ｈ＊
Ｈｄｎ：第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数まで）検知間隔における内容
物による検知間隔差のカウンタ値

この結果、製造ばらつきを補正した振動の原因となる回転数の偏差に相当する値を演算できた（図８，図９参照）。

さらに、Ｈｄの最大値と最小値の差を第１振動検知量とする。この第１振動検知量が大きいほど回転数変動が大きく振動が大きいと言える（Ｓ６０７）。なお、上記ステップＳ６０７がモータ振動検知部の一例である。
Ｈｄ＝Ｈｄｍａｘ−Ｈｄｍｉｎ
Ｈｄ：第１振動検知量
Ｈｄｍａｘ：Ｈｄのカウンタ最大値
Ｈｄｍｉｎ：Ｈｄのカウンタ最大値の最小値
本第１実施形態では、Ｈｄ＝３８−（−３９）＝７７である。

この第１振動検知量決定した後の動作に関しては、振動対策をどのように設定するかには様々な方法が考えられる。例えばある閾値を越えると危険と判断して駆動モータ１の回転を停止する方法や、それ以上の加速を行わない方法などがある。もちろんこれ以外の方法で振動対策を行ってもよい。

上記第１実施形態では、回転軸がほぼ水平である容器１を用いていたが、回転軸が水平方向に対して傾斜する容器を用いてもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態のモータ駆動装置は、上記第１実施形態と同様の構成を有している。

つまり、本第２実施形態のモータ駆動装置も、図１に示した駆動モータ１、磁極検出部２、マイクロコンピュータ３、インバータ回路４、位置検出部１１および容器１２を備えている。

上記第１実施形態では振動検知を行う回転数は基準モータ指令回転数と同一であったが、本第２実施形態では振動検知を行う回転数は基準モータ指令回転数と異なる。

より詳しくは、ホールセンサ検知間隔補正時間を決定する動作は上記第１実施形態と同じ手法を使用し、基準モータ指令回転数４００ｒｐｍで行う。本第２実施形態で使用するホールセンサ検知間隔補正時間は第１実施形態と同じであるとし図４で設定されたとする。

続いて、図１０のフローチャートにしたがって、本第２実施形態の回転数変動の測定動作の方式について説明する。

本第２実施形態では振動検知を実施したい回転数が１０００ｒｐｍの場合について説明する。

まず、１０００ｒｐｍをモータ指令回転数ωとしてモータを加速させる。回転数が１０００ｒｐｍに到達すると製造ばらつきによって発生したホールセンサ検知間隔時間の測定に移る（Ｓ１００１）。

製造ばらつきを観測するには、第１〜第１０検知間隔の全てに対する補正値が必要となるので、位置検出部１１でモータの基準位置と定めた磁極間隔つまり第１検知間隔から測定を開始する（Ｓ１００２）。

次に、実際にホールセンサ検知間隔時間を測定する（Ｓ１００３）。

上記駆動モータ１の回転数が１０００ｒｐｍ一定で、ホールセンサ検知間隔時間は、
１／｛（１０００［ｒｐｍ］／６０［ｓｅｃ］）×１０［極対数］｝＝６ｍｓｅｃ
となる。

このホールセンサ検知間隔時間をタイマ７で測定した基準回転数カウンタ値をＨｓとすると、以下のようになる。
Ｈｓ＝６ｍｓｅｃ／２μｓｅｃ＝３０００

上記ステップＳ１００３で測定した磁極間隔の、ステップＳ３０５で取得したホールセンサ検知間隔補正時間をＲＯＭ９から読み出す（Ｓ１００４）。

しかし、上記ＲＯＭ９に保存しておいたホールセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値を利用してばらつきを補正するには、上記第１実施形態とは動作回転数が異なるため回転数の変動に対する度合いが異なってしまう。

この問題を解決する最も単純な方法は基準モータ指令回転数を１０００ｒｐｍとしたホールセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値を準備しておくことである。

しかし、振動検知を実施する回転数の範囲が広範囲であるとＲＯＭ９に保存しておくホールセンサ検知間隔補正時間のカウンタ値の個数が増え、ＲＯＭ容量が大きくなる。

また、ホールセンサ検知間隔補正時間を設定するために必要な無負荷での動作の回数も増えるという問題が発生する。

この問題を解決するため、ＲＯＭ９に記憶された１種類の基準モータ指令回転数のホールセンサ検知間隔補正時間を使用し、振動検知を実施する指令回転数に対応させる。

製造ばらつきは駆動モータ１の回転数に関係なく、駆動モータ１の回転角度で発生する箇所が固定されている。よって、上記駆動モータ１の回転数が変更されると、基準モータ指令回転数と測定の基準回転数との比を用いて様々な回転数での製造ばらつきを求めることが可能である。

上記位置検出部１１から検知位置が同一であるホールセンサ検知間隔補正時間をＲＯＭ９から読み出し、駆動モータ１の回転数に対応したホールセンサ検知間隔補正時間を下記の式で求めることで、振動検知を実施する回転数毎にホールセンサ検知間隔補正時間をＲＯＭに記憶する必要が無くなり、ＲＯＭ容量の削減が図れる（Ｓ１００５）。
Ｈｆｅｎ＝Ｈｆｎ×（ω＊／ω）
Ｈｆｅｎ：振動検知を実施する回転数に対応した第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１
から極対数まで）検知間隔におけるホールセンサ検知間隔補正時間のカウン
タ値

この指令回転数に対応したホールセンサ検知間隔補正時間ＨｆｅｎをＳ１００３で測定したホールセンサ検知間隔時間と加算し製造ばらつきに対する補正を行いＲＡＭ８に記憶する（Ｓ１００６）。
Ｈｖｅｎ＝Ｈｎ”＋Ｈｆｅｎ
Ｈｖｅｎ：指令回転数ωにおける第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数ま
で）検知間隔の補正後のホールセンサ検知時間間隔のカウンタ値
Ｈｎ”：第ｎ（ｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数まで）検知間隔で測定さ
れたホールセンサ検知間隔時間のカウンタ値

上記ステップＳ１００３〜Ｓ１００６を駆動モータ１の一回転するまで連続で実施することでＲＡＭ８にモータ角度３６°毎の製造ばらつきによる誤差を補正したホールセンサ検知間隔時間が演算できる（Ｓ１００７）。

本第２実施形態での磁極間隔時間補正動作を図１１に示す。補正前のＨｎ”は対してＳ１００１〜Ｓ１００７までの補正動作を実施することで、ホールセンサ検知間隔時間Ｈｖｅｎに補正され、製造ばらつきによって発生した検知間隔の誤差を除去し、内容物によって発生した回転数変動のみを取得することが可能となる。この結果、内容物の偏心重量によって発生する振動は回転数変動を観測することで精度の高い振動検知を行うことが可能となる。また、補正量としてＲＯＭ９に記憶するホールセンサ検知間隔補正時間を基準モータ指令回転数のみにできる。

続けて、偏心重量によって発生した検知間隔時間の差分のみを出力する。
Ｈｄｎ＝Ｈｖｅｎ−Ｈｓ
Ｈｄｎ：第ｎｎは１〜１０、つまり、ｎは１から極対数まで）検知間隔における内容物
による検知間隔時間のカウンタ値

この結果、指令回転数を変化させても振動の原因となる回転数の偏差に相当する値を演算できる（図１２，図１３）。

ただし、振動検知を実施する回転数を上昇させると、ホールセンサ検知間隔時間は全体に短くなるため、回転数が早いほどＨｄｎの値も相対的に小さくなる。これでは上記第１実施形態のように第１振動検知量を演算するだけでは高速動作での検知がほとんど検知できなくなるため、指令回転数ωと基準モータ指令回転数ω＊を演算し第２振動検知量として振動によって発生する変動量の値の大きさを確保する。その第２振動検知量が大きいほど回転数変動が大きく振動が大きいと言える（Ｓ１００８）。なお、上記ステップＳ１００８がモータ振動検知部の一例である。
Ｈｅ＝（Ｈｄｍａｘ−Ｈｄｍｉｎ）×（ω／ω＊）
Ｈｅ：第２振動検知量
Ｈｄｍａｘ：内容物による検知間隔差の最大値
Ｈｄｍｉｎ：内容物による検知間隔差の最小値
本実施形態では、Ｈｅ＝｛１７−（−１６）｝×（１０００／４００）＝８２．５である。

この第２振動検知量決定した後の動作に関しては、振動対策をどのように設定するかには様々な方法が考えられる。例えばある閾値を越えると危険と判断して駆動モータ１の回転を停止する方法や、それ以上の加速を行わない方法などがある。もちろんこれ以外の方法で振動対策を行ってもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の洗濯機は、上記第１実施形態または第２実施形態のモータ駆動装置を備えている。なお、以下では、上記第１実施形態または第２実施形態で説明した構成部と同一構成部には、上記第１実施形態または第２実施形態における構成部と同一参照番号を用いて説明する。

本第３実施形態においては、容器１２に投入される内容物は洗濯布であり、脱水工程時などに容器１２を高速回転させる際の振動検知を行う。この振動検知によって、洗濯物の偏心重量による異常振動の検知精度を向上することができる。この結果、異常振動を防ぐことができる。また、脱水動作時間の短縮も期待できるため、消費電力量の低減も図れることが期待できる。

上記洗濯機は、洗濯物を乾燥させる乾燥装置を備えていても、そのような乾燥装置を備えていなくてもよい。

なお、本発明は上記第１〜第３実施形態のみに限定されるものではない。

また、上記第１〜第３実施形態を適宜組み合わせてものを本発明としてもよい。

図１は本発明の第１実施形態のモータ駆動装置のブロック図である。 図２は駆動モータの要部の概略斜視図である。 図３は磁極間隔補正時間設定動作のフローチャートである。 図４はホールセンサ検知位置とホールセンサ検知間隔時間との関係を示すグラフである。 図５は磁極間隔補正時間設定動作により決定された検知間隔補正時間の表である。 図６は振動検知動作のフローチャートである。 図７はホールセンサ検知位置とホールセンサ検知間隔時間との関係を示すグラフである。 図８は磁極間隔補正動作により演算された補正後の検知時間の表である。 図９は磁極間隔補正動作により演算された補正後の検知時間の偏差のグラフである。 図１０は検知回転数範囲を拡大する磁極間隔補正動作のフローチャートである。 図１１は検知回転数範囲を拡大する磁極間隔補正動作の磁極検知間隔のグラフである。 図１２は検知回転数範囲を拡大する磁極間隔補正動作により演算された補正後の検知時間を示す表である。 図１３は検知回転数範囲を拡大する磁極間隔補正動作により演算された補正後の検知時間の偏差のグラフである。 図１４は同一偏心重量が存在した場合での基準回転数に対する駆動モータの一回転毎の回転数変動状態のグラフである。 図１５は図１のモータ駆動装置の要部の概略構成図である。

符号の説明

１ 駆動モータ
２ 磁極検出部
３ マイクロコンピュータ
４ インバータ回路
５ 角度演算部
６ 回転数演算部
７ タイマ
８ ＲＡＭ
９ ＲＯＭ
１０ モータ出力電圧演算部
１１ 位置検出部
１２ 容器
１３ マグネットロータ
１４ ホールセンサ

Claims (9)

1. 回転駆動力を発生するモータと、
   上記モータに取り付けられていると共に、上記モータの回転駆動力を受けて回転する容器と、
   上記モータの磁極を検出する磁極検出部と、
   上記モータの磁極の特定位置を検出するための特定位置検出部と、
   上記磁極検出部の出力に基づいて求められて上記モータの磁極間隔分の回転に要する時間である磁極間隔時間を保存する磁極間隔時間保存部と、
   上記磁極間隔時間を補正するための磁極間隔補正時間を保存する磁極間隔補正時間保存部と
   を備え、
   上記磁極間隔時間と上記磁極間隔補正時間とを用いて、上記容器に投入された内容物の偏りによって発生する上記モータの振動を検知するようにしたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   上記磁極間隔時間保存部には、上記内容物が投入されていない状態の上記容器を所定の無負荷基準回転数で回転させたときに、上記モータが一回転する間に測定した複数の上記磁極間隔時間が保存されることを特徴とするモータ駆動装置。
3. 請求項２に記載のモータ駆動装置において、
   上記磁極間隔補正時間は、上記無負荷基準回転数と上記モータの実際の回転数とに基づいて演算された補正値であることを特徴とするモータ駆動装置。
4. 請求項３に記載のモータ駆動装置において、
   上記モータが上記実際の回転数で一回転する間に複数の上記磁極間隔時間を取得して、この複数の上記磁極間隔時間を上記磁極間隔補正時間で補正することによって複数の値を取得して、上記複数の値中の最大値と上記複数の値中の最小値との差に基づいて、上記モータの振動を検知するようにしたことを特徴とするモータ駆動装置。
5. 請求項３に記載のモータ駆動装置において、
   上記モータが上記実際の回転数で一回転する間に複数の上記磁極間隔時間を取得して、この複数の上記磁極間隔時間を上記磁極間隔補正時間で補正することによって複数の値を取得して、上記複数の値中の最大値と上記複数の値中の最小値との差と、上記無負荷基準回転数に対する上記実際の回転数の比率とに基づいて、上記モータの振動の検知するようにしたことを特徴とするモータ駆動装置。
6. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   上記実際の回転数は上記容器内の内容物が遠心力により容器内部で張り付く回転数であることを特徴とするモータ駆動装置。
7. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   上記特定位置検出部は、上記容器の特定部の位置を検出する容器特定位置検出部であることを特徴とするモータ駆動装置。
8. 請求項１のモータ駆動装置を備えたことを特徴とする洗濯機。
9. 請求項８に記載の洗濯機において、
   上記容器に投入された内容物を乾燥させる乾燥装置を備えたことを特徴とする洗濯機。

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