JP4194312B2

JP4194312B2 - ドラム式洗濯機

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Publication number: JP4194312B2
Application number: JP2002212788A
Authority: JP
Inventors: 洋二岡崎; 強志細糸; 真一郎川端
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP2004049631A; TWI278547B; TW200403373A; EP1548169A4; KR100690118B1; EP1548169A1; EP1548169B1; DE60331566D1; CN1671907B; WO2004009899A1; KR20050027121A; CN1671907A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯物がドラム内周面に張り付くドラム回転速度と洗濯物がドラム内周面から落下する回転速度との間で、ドラム回転速度減少方向又は増加方向に徐々に変化させるバランス調整運転手段を備えたドラム式洗濯機に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ドラム式洗濯機においては、脱水運転する場合に、ドラム内の洗濯物がアンバランス状態のまま脱水回転されることがないように、バランス調整運転を行う。すなわち、バランス調整運転について述べると、図１２、図１３に示すように、ドラム１０１の内周面に洗濯物１０２が張り付くような回転速度Naとなるようにモータ制御し、この回転速度Naから、洗濯物の一部若しくは全部がドラム内面から剥がれる（落ちる）ような回転速度Nbまで順次低くするようにモータ制御する。
【０００３】
この場合、洗濯物１０２に作用する遠心力は、洗濯物１０２の回転半径をRiとし、回転速度である角速度をωとすると、Ri・ω^２で示される。この遠心力が重力ｇと等しいかこれよりも大きいときに洗濯物１０２がドラム１０１内周面に張り付いた状態となる（図１２（ａ）参照）。上記ドラム１０１の角速度を小さくしていくと（モータの回転速度を小さくしていくと）、ドラム内周面側に位置する洗濯物（回転半径Ri１）よりもドラム中心に近い洗濯物群Ｃ（回転半径Ri２）が短い洗濯物群Ｃが、角速度の低下に伴って、先に落下する（図１２（ｂ）参照）。つまり、アンバランス要因であった洗濯物群Ｃが落下することによりアンバランスが解消されてバランスが適正となる。なお、ドラム１０１の回転速度を、洗濯物が張り付く回転速度としたときに既にバランス適正状態であることもある。
【０００４】
従来では、このバランス調整運転の後、図１３に示すようにドラム１０１の回転を立ち上げた後、所定期間Ｔａにおいてドラム１０１の回転速度の変動を測定して実際にバランスが適正であるか否か（アンバランスか）を判定する。そして、適正バランスであると判定されたときには、そのまま回転を立ち上げ、アンバランスであると判定されたときには回転を止めて、再度バランス調整運転及びバランス適正判定を行う。
【０００５】
ところで、ドラム１０１を回転駆動するモータはブラシレスＤＣモータを使用し、そのブラシレスＤＣモータをインバータ回路によって駆動する方式が広く採用されている。そして、モータの駆動条件に応じてトルクを制御する場合は、モータの印加電圧を増減させるようにしている。
【０００６】
図１４は、ドラム式洗濯機用のモータの制御系の一構成例を示すものである。制御系は例えばマイクロコンピュータなどで構成されており、機能ブロックとしては、ＰＩ制御部２０１、洗いパターン出力制御部２０２、ＵＶＷ変換部２０３、初期パターン出力部２０４、ＰＷＭ形成部２０５及び位置検知部２０６等を備えている。
【０００７】
ＰＷＭ形成部２０５により出力される各相のＰＷＭ信号は、モータ２０７を駆動するインバータ回路２０８に出力される。また、モータ２０７にはロータの位置検出を行うためのホールセンサ２０９が組み込まれており、ホールセンサ２０９は三相のうち二相（Ｕ、Ｖ）分の位置検出を行って位置検出信号を位置検知部２０６に出力するようになっている。
【０００８】
ＰＩ制御部２０１は、洗濯機の運転制御を行う制御部（図示せず）より出力される脱水運転時の目標速度指令ωrefと、位置検知部２０６より出力されるモータ２０７の検出速度ωとに基づいてモータ２０７の回転速度をＰＩ制御し、ＰＷＭ信号のデューティー指令と位相指令とをＵＶＷ変換部２０３に出力する。また、洗いパターン出力部２０２は、洗い運転時におけるデューティー指令と位相指令とを、ＰＩ制御部２０１に代わってＵＶＷ変換部に出力するようになっている。
【０００９】
ＵＶＷ変換部３は、ＰＩ制御部２０１または洗いパターン出力部２０２より出力される指令をＵ、Ｖ、Ｗ各相の電圧指令に変換してＰＷＭ形成部２０５に出力する。また、初期パターン出力部２０４は、モータ２０７を停止状態から起動する場合に例えば１２０度通電パターンをＵＶＷ変換部２０３に代わってインバータ回路２０８に出力するようになっている。
【００１０】
しかしながら、このような従来の方式では以下のような問題があった。すなわち、モータ２０７の回転速度は発生トルクに比例するが、上記構成のような印加電圧で制御を行うと発生トルクは電圧に比例しないため、目標速度指令ωrefとモータ２０７の検出速度ωとに差が生じやすく制御が不安定（回転速度変動）になりがちである。また、フィードバック制御周期が数百ミリ秒であるため、速度制御速度も遅いものであった。
【００１１】
このような事情にあるため、前述したバランス調整運転において、ドラム１０１の回転速度、従ってモータ２０７の回転速度を順次低くする場合、図９の特性線Ｊ（二点鎖線）で示すように、全体には回転速度が順次低下してゆくが、モータ２０７の回転速度に変動があり、ドラム１０１内面で洗濯物に作用する遠心力Ri・ω^２と重力ｇとが近接する角速度範囲ω０を通過する時間範囲Ｔ１が短い。このため、上述したバランス調整作用が発揮される時間が短くなり、バランス調整効果が低いという問題があった。
【００１２】
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、バランス調整運転によるバランス調整効果を高め得るドラム式洗濯機を提供するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１の発明は、ほぼ水平軸にて回転するドラムと、
このドラムを回転させるブラシレスＤＣモータからなるモータと、
前記ドラム内の洗濯物がドラム内周面に張り付くドラム回転速度から洗濯物がドラム内周面から落下する回転速度に向けて、ドラム回転速度をほぼ直線的に漸減させるように前記モータの回転速度制御を行い、そのドラム回転速度漸減運転におけるモータの回転制御を、モータのベクトル制御によりドラム１回転中での回転変動が少なくなるように制御するバランス調整運転手段と、
このバランス調整運転手段によるドラム回転速度漸減中に洗濯物の適正バランスを判定する適正バランス判定手段と
を備え、
この適正バランス判定手段により適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始するところに特徴を有する。
【００１４】
この請求項１の発明においては、ドラムの回転速度漸減運転をドラム1回転中での回転変動が少なくなるように制御するから、ドラムの回転速度変化がほぼ直線的となり、ドラムの回転速度が、ドラム内面で洗濯物に作用する遠心力と重力とが近接する回転速度範囲を通過する時間範囲が長くとれるようになり、これにより、上述したバランス調整作用が発揮される時間が長くなり、バランス調整効果が向上する。
また、バランス調整運転手段は、モータの回転速度制御をモータのベクトル制御により行うから、ｑ軸電流に比例させてモータのトルクを直接制御することができ、従って、従来のモータの回転速度制御よりも応答性を高めることができ、バランス調整運転におけるモータの回転速度の変更を変動なく直線的に行うことができ、ドラム1回転中での回転変動の減少を実現できるものである。
ここで、バランス調整運転を所定期間（ドラム内周面に洗濯物が張り付く回転速度から洗濯物が落下する回転速度まであるいはその逆の期間）一義的に行った後に適正バランス判定を行うと不具合が予測される。すなわち、バランス調整運転では、上記所定期間のうちどこかで適正バランスとなることが予測されるが、その適正バランス直後もドラムの回転が継続すると、せっかく適正なバランス状態が崩れてしまうことがある。この場合、再度バランス調整運転を行う必要がある。従って、スムーズに脱水行程に以降しないことが懸念される。
しかるに請求項１の発明においては、バランス調整運転手段によるドラム回転漸減中に洗濯物の適正バランスを判定する適正バランス判定手段を設け、この適正バランス判定手段により適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始するようにしたから、適正バランスとなったときにそのまま脱水行程に移行できて、適正バランス状態を保持したまま脱水を行うことができるようになる。
【００１５】
請求項２の発明は、ほぼ水平軸にて回転するドラムと、
このドラムを回転させるブラシレスＤＣモータからなるモータと、
前記ドラム内の洗濯物がドラム内周面に張り付くドラム回転速度に向けて、ドラム回転速度をほぼ直線的に漸増させるように前記モータの回転速度制御を行い、そのドラム回転速度漸増運転におけるモータの回転制御を、モータのベクトル制御によりドラム1回転中での回転変動が少なくなるように制御するバランス調整運転手段と、
このバランス調整運転手段によるドラム回転速度漸増中に洗濯物の適正バランスを判定する適正バランス判定手段と
を備え、
この適正バランス判定手段により適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始するところに特徴を有する。
【００１６】
この請求項２の発明においては、ドラムの回転速度漸増運転をドラム1回転中での回転変動が少なくなるように制御するから、ドラムの回転速度変化がほぼ直線的となり、ドラムの回転速度が、ドラム内面で洗濯物に作用する遠心力と重力とが近接する回転速度範囲を通過する時間範囲が長くとれるようになり、これにより、上述したバランス調整作用が発揮される時間が長くなり、バランス調整効果が向上する。
また、バランス調整運転手段は、モータの回転速度制御をモータのベクトル制御により行うから、ｑ軸電流に比例させてモータのトルクを直接制御することができ、従って、従来のモータの回転速度制御よりも応答性を高めることができ、ドラム回転速度漸増運転におけるモータの回転速度の変更を変動なく直線的に行うことができ、ドラム1回転中での回転変動の減少を実現できるものである。
また、バランス調整運転手段によるドラム回転漸減中に洗濯物の適正バランスを判定する適正バランス判定手段を設け、この適正バランス判定手段により適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始するようにしたから、適正バランスとなったときにそのまま脱水行程に移行できて、適正バランス状態を保持したまま脱水を行うことができるようになる。
特にこの請求項２の発明においては、ドラムの回転速度を順次上げてゆくから、回転速度を上げてゆく脱水行程に移行しやすい。
【００１７】
ここで、バランス調整運転を所定期間（ドラム内周面に洗濯物が張り付く回転速度から洗濯物が落下する回転速度まであるいはその逆の期間）一義的に行った後に適正バランス判定を行うと不具合が予測される。すなわち、バランス調整運転では、上記所定期間のうちどこかで適正バランスとなることが予測されるが、その適正バランス直後もドラムの回転が継続すると、せっかく適正なバランス状態が崩れてしまうことがある。この場合、再度バランス調整運転を行う必要がある。従って、スムーズに脱水行程に以降しないことが懸念される。
【００１８】
しかるに請求項３の発明においては、バランス調整運転手段によるドラム回転速度変更中に洗濯物の適正バランスを判定する適正バランス判定手段を設け、この適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始するようにしたから、適正バランスとなったときにそのまま脱水行程に移行できて、適正バランス状態を保持したまま脱水を行うことができるようになる。
【００１９】
この場合、適正バランス判定手段を、モータに流れる電流の変動幅が小さくなったことをもって適正バランスと判定するように構成しても良い（請求項４の発明）。このようにすると、モータの回転速度を検出してその回転変動により適正バランスを判定する方式に比して、適正バランス判定精度を高めることができるようになる。つまり、ドラムのアンバランス状態は、ドラムの回転速度の変動ひいてはモータの回転速度の変動も影響を与えるが、モータの負荷トルクと結びつきの強いモータ電流に直接的に影響を与える。従って、モータに流れる電流の変動幅が小さくなったことをもって適正バランスと判定することは適正バランス判定精度を向上させ得るものである。
【００２１】
この場合、さらに、適正バランス判定手段を、そのベクトル制御のｑ軸電流の変動幅が小さくなったことをもって適正バランスと判定するようにすると良く（請求項４の発明）、これによると、判定要素が、モータの負荷トルクに応じたｑ軸電流であるから、アンバランス状態と適正バランス状態とを精度良く判定することができる。
また、ｑ軸電流の変動幅は、デジタルフィル多機能の演算により検出するようにしても良い（請求項５の発明）。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例につき図１ないし図９を参照して説明する。まず、ドラム式洗濯機の全体構成を示す図２において、ドラム式洗濯機の外殻をなす外箱１の前面部には、中央部に扉２が設けられ、上部に、多数のスイッチや表示部（いずれも図示せず）を備えた操作パネル３が設けられている。このうち扉２は、外箱１の前面部中央部に形成された洗濯物出入れ口４を開閉するためのものである。
【００２３】
外箱１の内部には、円筒状をなす水槽５が配設されている。この水槽５は、その軸方向が前後方向（図２では左右方向）となる横軸状で、しかも前上がりの傾斜状に配設されていて、弾性支持装置６により弾性的に支持されている。水槽５の内部には、円筒状をなすドラム７が水槽５と同軸状に配設されている。このドラム７は、洗濯のほか、脱水及び乾燥に共用の槽として機能するものであり、胴部のほぼ全域に小孔８が多数形成され（図３に一部のみ図示）、胴部の内周部にはバッフル９が複数設けられている（図３に一つのみ図示）。
【００２４】
水槽５及びドラム７は、それぞれ前面部に洗濯物出入れ用の開口部１０，１１を有しており、このうち水槽５の開口部１０は、前記洗濯物出入れ口４にベロー１２によって水密に連ねられ、ドラム７の開口部１１は、その水槽５の開口部１０に臨んでいる。ドラム７の開口部１１の周囲部にはバランスリング１３が設けられている。
【００２５】
上記水槽５の背面部には、ドラム７を回転駆動するモータ１４が配設されている。このモータ１４は、この場合アウタロータ形のＤＣブラシレスモータであり、そのステータ１５が、水槽５の背部中央部に取り付けられた軸受ハウジング１６の外周部に取り付けられている。ロータ１７は、ステータ１５を外側から覆うように配置されていて、中心部に取り付けられた回転軸１８が、上記軸受ハウジング１６に軸受１９を介して回転可能に支承されている。軸受ハウジング１６から突出した回転軸１８の前端部が、ドラム７の背部の中央部に連結されている。従ってこの場合、モータ１４のロータ１７が回転すると、当該ロータ１７と一体にドラム７も回転する構成となっている。
【００２６】
水槽５の下面部には水溜部２０が設けられており、この水溜部２０の内部に洗濯水加熱用のヒータ２１が配設され、水溜部２０の後部に、排水弁２２を介して排水ホース２３が接続されている。
【００２７】
水槽５の上部には温風生成装置２４が設けられ、水槽５の背部には熱交換器２５が設けられている。このうち温風生成装置２４は、ケース２６内に配設された温風用ヒータ２７と、ケーシング２８内に配設されたファン２９と、このファン２９をベルト伝動機構３０を介して回転駆動するファンモータ３１とから構成されていて、ケース２６とケーシング２８とは連通されている。また、ケース２６の前部にはダクト３２が接続されていて、このダクト３２の先端部が、水槽５内の前部に突出していて、ドラム７の開口部１２に臨んでいる。
【００２８】
ここで、温風用ヒータ２７とファン２９とによって温風が生成され、その温風は、ダクト３２を通してドラム７内に供給される。ドラム７内に供給された温風は、ドラム７内の洗濯物を加熱する共に水分を奪い、熱交換器２５側へ排出される。
【００２９】
上記熱交換器２５は、上部が上記ケーシング２８内と連通し、下部が水槽５内と連通している。この熱交換器２５は、水が上部から注ぎ入れられて流下することにより、内部を通る空気中の水蒸気を冷却し凝縮させて除湿する水冷式のものである。この熱交換器２５を通った空気は、再び温風生成装置２４に戻され、温風化されて循環する。
【００３０】
図１は、ドラム式洗濯機の制御系の構成を示す機能ブロック図である。尚、図１において、（α，β）は、三相ブラシレスモータ１４の各相に対応する電機角１２０度間隔の三相（ＵＶＷ）座標系を直交変換した直交座標径を示し、（ｄ，ｑ）は、ブラシレスモータ１４のロータ１７の回転に伴って回転している２次磁束の座標系を示すものである。
【００３１】
減算器２５には、目標速度指令ωref が被減算値として、エスティメータ(Estimator) ３４によって検出されたブラシレスモータ１４の回転速度である検出速度ωが減算値として与えられている。目標速度指令ωref は、洗濯機１１の運転全般を制御する制御用のマイクロコンピュータ５４より出力されるものである。そして、減算器２５の減算結果は、速度ＰＩ制御部（速度制御手段）３５に与えられている。
【００３２】
速度ＰＩ制御部３５は、目標速度指令ωref と検出速度ωとの差分量に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとを生成して減算器３６，３７に被減算値として夫々出力する。尚、洗いまたはすすぎ運転時におけるｄ軸電流指令値Ｉdrefは“０”に設定され、脱水運転時には、弱め界磁制御を行うためｄ軸電流指令値Ｉdrefは所定値に設定される。減算器３６，３７には、αβ／ｄｑ変換部３８より出力されるｑ軸電流値Ｉｑ，ｄ軸電流値Ｉｄが減算値として夫々与えられており、減算結果は、電流ＰＩ制御部３９ｑ，３９ｄに夫々与えられている。さらに、上記ｑ軸電流値Ｉｑは制御用マイコン５４にも与えられる。
【００３３】
電流ＰＩ制御部３９ｑ，３９ｄは、ｑ軸電流指令値Ｉqrefとｄ軸電流指令値Ｉdrefとの差分量に基づいてＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電圧指令値Ｖｄを生成してｄｑ／αβ変換部４０に出力する。ｄｑ／αβ変換部４０には、エスティメータ３４によって検出されたブラシレスモータ１４における２次磁束の回転位相角（ロータ位置角）θが与えられており、その回転位相角θに基づいて電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを電圧指令値Ｖα，Ｖβに変換するようになっている。
【００３４】
ｄｑ／αβ変換部４０が出力する電圧指令値Ｖα，Ｖβは、αβ／ＵＶＷ変換部４１に与えられている。αβ／ＵＶＷ変換部４１は、電圧指令値Ｖα，Ｖβを三相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して出力する。電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、切換えスイッチ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの一方の各固定接点に与えられており、他方の各固定接点には、初期パターン出力部４３によって出力される起動用の電圧指令値Ｖus，Ｖvs，Ｖwsが与えられている。そして、切換えスイッチ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの各可動接点は、ＰＷＭ形成部４４の入力端子に接続されている。
【００３５】
ＰＷＭ形成部４４は、電圧指令値Ｖus，Ｖvs，Ｖwsに基づいて１６ｋＨｚの搬送波（三角波）を変調した各相のＰＷＭ信号Ｖup(+,-) ，Ｖvp(+,-) ，Ｖwp(+,-) をインバータ回路４５に出力するようになっている。ＰＷＭ信号Ｖup〜Ｖwpは、例えばモータ１４の各相巻線に正弦波状の電流が通電されるように正弦波に基づいた電圧振幅に対応するパルス幅の信号として出力される。
【００３６】
インバータ回路４５は、実際には、６個のＩＧＢＴ（スイッチング素子）４６を三相ブリッジ接続して構成されており、下アーム側Ｕ，Ｖ相のＩＧＢＴ４６のエミッタは、夫々電流検出用のシャント抵抗（電流検出手段）４７（ｕ，ｖ）を介してグランドに接続されている。また、両者の共通接続点は、図示しない増幅・バイアス回路を介してＡ／Ｄ変換部４９に接続されている。尚、シャント抵抗４７の抵抗値は０．１Ω程度である。
【００３７】
増幅・バイアス回路はオペアンプなどを含んで構成されており、シャント抵抗４７の端子電圧を増幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収まるように（例えば、０〜＋５Ｖ）バイアスを与えるようになっている。尚、Ｗ相の電流に関しては、Ｕ，Ｖ相の電流に基づいて間接的に推定を行うことができる。また、インバータ回路４５には、１００Ｖの交流電源を倍電圧全波整流した約２８０Ｖの直流電圧が印加されるようになっている。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部４９は、増幅・バイアス回路の出力信号をＡ／Ｄ変換した電流データＩｕ，ＩｖをＵＶＷ／αβ変換部５２に出力する。ＵＶＷ／αβ変換部５２は、電流データＩｕ，ＩｖからＷ相の電流データＩｗを推定し、三相の電流データＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗを（１）式に従って直交座標系の２軸電流データＩα，Ｉβに変換する。
【数１】

そして、２軸電流データＩα，Ｉβをαβ／ｄｑ変換部３８に出力する。
【００３９】
αβ／ｄｑ変換部３８は、ベクトル制御時にはエスティメータ３４よりモータ１４のロータ位置角θを得ることで、（２）式に従って２軸電流データＩα，Ｉβを回転座標系（ｄ，ｑ）上のｄ軸電流値Ｉｄ，ｑ軸電流値Ｉｑに変換する。
【数２】

そして、ｄ軸電流値Ｉｄ，ｑ軸電流値Ｉｑを例えば１２８μ秒ごとに前述したようにエスティメータ３４及び減算器３６，３７に出力するようになっている。
【００４０】
エスティメータ３４は、ｄ軸電流値Ｉｄ，ｑ軸電流値Ｉｑに基づいてロータ１７位置角θ及び回転速度ωを推定し、各部に出力する。ここで、モータ１４は、起動時には初期パターン出力部４３によって直流励磁が行われてロータ１７の回転位置が初期化された後、起動パターンが印加され強制転流が行われる。この起動パターンの印加による強制転流時においては、位置角θは推定するまでもなく明らかである。そして、αβ／ｄｑ変換部３８は、ベクトル制御が開始される直前において初期パターン出力部４３より得られる位置角θinitを初期値として、電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算して出力する。
【００４１】
ベクトル制御の開始以降は、エスティメータ３４が起動されてロータ１７位置角θ及び回転速度ωが推定される。この場合、エスティメータ３４がαβ／ｄｑ変換部３８に出力するロータ位置角θn とすると、エスティメータ３４は、電流値Ｉｄ，Ｉｑに基づいてベクトル演算により推定したロータ位置角θn-1 とその一周期前に推定したロータ位置角θn-2 との相関に基づいてロータ位置角θn を推定するようになっている。
【００４２】
尚、以上の構成において、インバータ回路４５を除く構成は、主にＤＳＰ（Digital Signal Processer，トルク制御手段）５３のソフトウエアによって実現されている機能である。そして、速度ＰＩ制御部３５における速度制御周期（フィードバック制御周期）は例えば１２８マイクロ秒（数ミリ秒）になるように設定されている。また、ＤＳＰ５３にベクトル制御を開始させたり目標速度指令ωref を与えることは、制御用マイコン５４によって行われる。
【００４３】
また、本実施例では、モータ１４を起動する場合、後述するように、ベクトル制御の開始前にＰＩ制御を一時的に行うようになっている。そのため、具体的には図示しないが、図１４に示す構成のＰＩ制御部２０１、ＵＶＷ変換部２０３を並列に備えており、実際には、ＵＶＷ変換部２０３より出力される電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗについても切換えスイッチ４２ｕ、４２ｖ、４２ｗ部分で切り替えてＰＷＭ形成部４４に出力することができるようになっている。
【００４４】
次に、本実施例の作用について図３乃至図９をも参照して説明する。図３は、「脱水」の全行程を概略的に示すフローチャートであり、また、図4はモータ制御に関するフローチャートであり、いずれも制御用マイコン５４により実行される。制御用マイコン５４は、バランス調整運転手段及び適正バランス判定手段として機能するものである。制御用マイコン５４は、脱水運転に先立ち、図3のステップＳ１で示すようにモータ１４の回転速度（角速度）を上側基準速度Ｎａまで上げる。この上側基準速度Ｎａはドラム７の内周面に洗濯物が張り付く速度であり、ただし、４０ｒｐｍ以上である。例えば７５ｒｐｍに設定されている。この回転速度制御及び後述の回転速度制御においては、図4のフローチャートに示すように、前述した起動処理を行う（ステップＴ１）。即ち、切替えスイッチ４２ｕ〜４２ｗを初期パターン出力部４３がＰＷＭ形成部４４に接続されるように切替えて、初期パターン出力部４３により直流励磁を行わせ、ロータ１７の回転位置を初期化させてから電圧指令値Ｖu〜Ｖwをインバータ回路４５に与えてモータ１４を強制転流させる（ステップＴ２）。すると、モータ１４は回転を開始し、回転速度は上昇する。
【００４５】
それから、制御用マイコン５４は、例えば、初期パターン出力部４３によって与えられる検知信号によりモータ１４の回転数が２０ｒｐｍに達したと判断すると（ステップＴ３，「ＹＥＳ」）、切替えスイッチ４２ｕ〜４２ｗを、αβ／ＵＶＷ変換部４１とＰＷＭ形成部４４とが接続されるように切替えると共に目標速度指令ωref の出力を開始し、従来と同様の構成による電圧制御（ＰＩ制御）を行う（ステップＴ４）。即ち、回転速度が比較的低い領域では、ベクトル制御を高精度で行うことが困難となるからである。
【００４６】
続いて、制御用マイコン５４は、エスティメータ３４より与えられる回転速度ωを参照してモータ１４の回転数が４０ｒｐｍに達したと判断すると（ステップＴ５，「ＹＥＳ」）、ベクトル制御を開始させる（ステップＴ６）。その後は、運転停止の指示があるまで運転を継続する（ステップＴ７）。
【００４７】
図3のステップＳ１においてモータ１４の回転速度が上側基準速度Ｎａまで上げられると、ステップＳ２に移行して、回転速度漸減運転を実行する。これは時間Ｔ０の間に下側基準速度Ｎｂまで下げるように、つまり、（Ｎａ−Ｎｂ）／Ｔｋの減速度で回転速度を順次下げてゆく。この下側基準速度Ｎｂは、ドラム７の内周面から洗濯物が落下する回転速度例えば５５ｒｐｍに設定されている。ただし４０ｒｐｍ以上である。従って、この回転速度漸減運転はモータ１４をベクトル制御することによって行われるものであり、その回転制御はαβ／ｄｑ変換部３８によるｑ軸電流値の出力が１２８μ秒の時間間隔でなされるから、ドラム７の１回転（７５〜５５ｒｐｍ、１回転０．８秒〜１．０９秒）のうち１２８μ秒のタイミングで回転速度制御がなされる。これにより、ドラム７の１回転中での回転変動が少なくなるように制御されるのである。
【００４８】
ステップＳ３では、ｑ軸電流（ｑ軸電流値Ｉｑ）を１２８μｓｅｃごとに読み込む。このとき、ｑ軸電流は図５に示すような波形を示す。次のステップＳ４においては、ｑ軸電流変動幅検出処理を行う。この処理は、まず、検出されたｑ軸電流（図５参照）を、デジタルフィルタ機能のローパスフィルタにより高周波分をカットし、ついで、所定間引き率で検出数を間引きし（図６（ａ）参照）、これを二乗演算し（図６（ｂ）参照）、さらにローパスフィルタによりさらに高周波分をカットする（図６（ｃ）参照）これにより、ｑ軸電流の変動幅Ｈが検出される。
【００４９】
次のステップＳ５においては、変動幅Ｈが予め定められた基準値Ｈｋより小であるか否かを判断し、小であれば、ステップＳ６に移行して適正バランス状態であることを判定し、そして、ステップＳ７に移行して、直ちに、脱水回転制御を実行する。すなわち、所定の脱水回転速度Ｎｄまでモータ１４の回転速度を高める。この後、ステップＳ８に移行して脱水終了条件が予め設定された条件に合致したか否か、例えば図７の時点ｔ１から脱水回転制御実行時間が予め設定された時間を経過したか否かを判断し、経過したことが判断されると（図7のタイミングｔe）、ステップＳ９に移行して、モータ１４を停止して、脱水回転制御を終了する。
【００５０】
なお、前記ステップＳ５において、変動値Ｈが基準値Hkより大きいときにはステップＳ１０に移行し、現在の回転速度（図７の期間Ｔｋ中での回転速度）が下側回転速度Ｎｂ以下であるか否かを判断し、以下でなければ、ステップＳ２に戻って回転速度漸減運転を継続する。以下であればモータ１４の運転を停止し、再度ステップＳ１に移行する。つまりバランス調整運転を再度行う（図８参照）。
【００５１】
このように本実施例によれば、回転速度漸減運転はモータ１４をベクトル制御することにより行い、ベクトル制御による回転制御をドラム７の１回転（０．８秒〜１．０９秒）のうち１２８マイクロ秒（数ミリ秒）のタイミングで行うようにした。これにより、ドラム７の１回転中での回転変動が少なくなるように制御されるのである。この結果、図９の特性線Ｈで示すように、ドラム７の回転速度変化がほぼ直線的となり、ドラム７の回転速度が、ドラム７内面で洗濯物に作用する遠心力と重力とが近接する回転速度範囲を通過する時間範囲Ｔ２が長くとれるようになり、これにより、上述したバランス調整作用が発揮される時間が長くなり、バランス調整効果が向上する。
【００５２】
また、本実施例によれば、バランス調整運転での回転速度変更中に洗濯物の適正バランスを判定するようにし、この適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始するようにしたから、適正バランスとなったときにそのまま脱水行程に移行できて、適正バランス状態を保持したまま脱水を行うことができるようになる。
【００５３】
さらにまた、適正バランスの判定を行うについて、そのベクトル制御のｑ軸電流の変動幅が小さくなったことをもって適正バランスと判定するようにしたから、判定要素が、モータ１４の負荷トルクに応じたｑ軸電流であり、アンバランス状態と適正バランス状態とを精度良く判定することができる。
【００５４】
なお、適正バランスを判定するについて、モータに流れる電流（モータ電流）の変動幅が小さくなったことをもって適正バランスと判定するように構成しても良い。このようにすると、モータの回転速度を検出してその回転変動により適正バランスを判定する方式に比して、適正バランス判定精度を高めることができるようになる。
【００５５】
また、バランス調整運転でのモータ１４の回転速度制御をモータのベクトル制御により行うようにしたから、モータ１４の回転速度制御をモータ１４のベクトル制御により行うことで、ドラム１８の1回転中での回転変動の減少を実現できるものである。
【００５６】
図１０及び図１１は本発明の第２の実施例を示しており、この第２の実施例においては、ドラム７内の洗濯物が該ドラム７内周面に張り付く上側基準速度Naに向けて、ドラム回転速度を漸増させ（最大期間Tk１）、その後下側基準速度Nbに向けてドラム回転速度を漸減させる(最大期間Tk)ようにしたところに特徴がある。そして、この回転速度漸増運転において、ドラム７の回転速度が４０ｒｐｍからベクトル制御が開始され、そして、多くの場合、下側基準速度Nbから上側基準速度Naに達するまでに、洗濯物のバランスが調整され、これが制御用マイコン５４により判定される（図１０の時点ｔ２）。そして、この後脱水運転に移行する。なお、この期間Tk１及び次の期間Tkにおいてバランス調整が判定されないときには、再度、回転速度漸増運転（あるいは回転速度漸減運転も）実行されることとなる（図１１参照）。
【００５７】
この第２の実施例によれば、ドラム７の回転速度漸増運転をモータ７のベクトル制御により行うことによりドラム７の1回転中での回転変動が少なくなるように制御するから、ドラム７の回転速度変化（漸増）がほぼ直線的となり、ドラム７の回転速度が、ドラム７内面で洗濯物に作用する遠心力と重力とが近接する回転速度範囲を通過する時間範囲が長くとれるようになり、これにより、上述したバランス調整作用が発揮される時間が長くなり、バランス調整効果が向上する。特に、ドラム７の回転速度を順次上げてゆくから、回転速度を上げてゆく脱水行程に移行しやすい。なお、回転速度漸増運転後の回転速度漸減運転は無くても良い。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、バランス調整運転によるバランス調整効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であり、制御系の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】ドラム式洗濯機の縦断側面図
【図３】制御内容を示すフローチャート
【図４】回転速度を上げていくときの制御内容を示すフローチャート
【図５】 q軸電流の変動を示す波形図
【図６】（ａ）はｑ軸電流のサンプリング数を間引きした波形図、（ｂ）は二乗演算した波形図、（ｃ）はローパスフィルタをかけた波形図
【図７】回転速度の変化の一例を示す図
【図８】回転速度の変化の別の例を示す図
【図９】ドラムの回転速度変動を示す図
【図１０】本発明の第２の実施例を示す図８相当図
【図１１】図９相当図
【図１２】従来におけるバランス調整の様子を示す図
【図１３】ドラム回転速度の変化の様子を示す図
【図１４】図１相当図
【符号の説明】
７はドラム、１４はモータ、３８はαβ／ｄｑ変換部、４５はインバータ回路、４７はシャント抵抗、５３はＤＳＰ、５４は制御用マイコン（バランス調整運転手段、適正バランス判定手段）を示す。

Claims

ほぼ水平軸にて回転するドラムと、
このドラムを回転させるブラシレスＤＣモータからなるモータと、
前記ドラム内の洗濯物がドラム内周面に張り付くドラム回転速度から洗濯物がドラム内周面から落下する回転速度に向けて、ドラム回転速度をほぼ直線的に漸減させるように前記モータの回転速度制御を行い、そのドラム回転速度漸減運転におけるモータの回転制御を、モータのベクトル制御によりドラム１回転中での回転変動が少なくなるように制御するバランス調整運転手段と、
このバランス調整運転手段によるドラム回転速度漸減中に洗濯物の適正バランスを判定する適正バランス判定手段と
を備え、
この適正バランス判定手段により適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始することを特徴とするドラム式洗濯機。
ほぼ水平軸にて回転するドラムと、
このドラムを回転させるブラシレスＤＣモータからなるモータと、
前記ドラム内の洗濯物がドラム内周面に張り付くドラム回転速度に向けて、ドラム回転速度をほぼ直線的に漸増させるように前記モータの回転速度制御を行い、そのドラム回転速度漸増運転におけるモータの回転制御を、モータのベクトル制御によりドラム１回転中での回転変動が少なくなるように制御するバランス調整運転手段と、
このバランス調整運転手段によるドラム回転速度漸増中に洗濯物の適正バランスを判定する適正バランス判定手段と
を備え、
この適正バランス判定手段により適正バランスが判定されたときには脱水行程を開始することを特徴とするドラム式洗濯機。
適正バランス判定手段は、モータに流れる電流の変動幅が小さくなったことをもって適正バランスと判定することを特徴とする請求項１又は２記載のドラム式洗濯機。
バランス調整運転手段は、モータの回転速度制御をモータのベクトル制御により行い、且つ適正バランス判定手段はそのベクトル制御のｑ軸電流の変動幅が小さくなったことをもって適正バランスと判定することを特徴とする請求項１又は２記載のドラム式洗濯機。
ｑ軸電流の変動幅は、デジタルフィル多機能の演算により検出することを特徴とする請求項４記載のドラム式洗濯機。