專利名稱：電動機控制裝置及滾筒式洗衣機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機控制裝置，以永磁電動機為控制對象，檢測在電動機中流 動的電流而進行矢量控制，該永磁電動機是以磁化量可變更的程度將低頑磁力的永久磁鐵 配置在轉(zhuǎn)子上而成的；和一種滾筒式洗衣機，具備該電動機控制裝置，通過永磁電動機使?jié)L 筒旋轉(zhuǎn)而進行洗衣運轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
近年，在洗衣機中采用如下構(gòu)成通過對電動機進行矢量控制而以直接驅(qū)動方式 對滾筒等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，由此提高旋轉(zhuǎn)精度，而在實現(xiàn)洗衣性能的提高的同時，得到運轉(zhuǎn)中的振 動及噪音降低等的效果。并且，在這種構(gòu)成中，在脫水運轉(zhuǎn)那樣使?jié)L筒高速旋轉(zhuǎn)的情況下， 通過通電對電動機的轉(zhuǎn)矩輸出無貢獻的d軸電流，來進行使在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓 減少的弱勵磁控制。但是，在弱勵磁控制中，由于通電d軸電流而銅損增加，因此無法避免 驅(qū)動效率的降低。 對此，申請人在日本特愿2008-266386號中提出如下技術(shù)在48極/36槽構(gòu)成的 電動機的轉(zhuǎn)子側(cè)配置頑磁力較弱的永久磁鐵，通過對定子繞組瞬間通電較大電流來將永久 磁鐵減磁，使永久磁鐵的磁通減少而使在電動機中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓減少，而不進行上述弱 勵磁控制就能夠進行高速運轉(zhuǎn)。另外，在專利文獻l(日本特開2006-280195號公報)中公 開了具有上述那種構(gòu)成的永磁電動機的一個例子。 但是，已知當(dāng)要如上述申請那樣變更永久磁鐵的磁化量時，根據(jù)電動機的構(gòu)造，在 為了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而通電了 q軸電流時，有時永久磁鐵進行增減磁。圖IO表示實測結(jié)果，是為 了通過洗衣機進行洗衣運轉(zhuǎn)而將永久磁鐵增磁，并產(chǎn)生到43V的感應(yīng)電壓的狀態(tài)(圖的A 部分)。當(dāng)從該狀態(tài)開始運轉(zhuǎn)而在運轉(zhuǎn)中通電到IOA程度的電繞組電流時，以電動機產(chǎn)生 的感應(yīng)電流降低到38V的方式進行了減磁(圖的B部分)。在圖中的士10A的范圍中，在 34V 42V的范圍中變化。 S卩，如果在轉(zhuǎn)矩輸出時通電IOA程度的電流，則等價地用于增減永久磁鐵的電流 成為以士10A程度流動的狀態(tài)，從永久磁鐵被增磁的狀態(tài)開始減磁到感應(yīng)電壓相當(dāng)于34V 為止，并從永久磁鐵被減磁的狀態(tài)開始增磁到感應(yīng)電壓相當(dāng)于42V為止。在通電有q軸電 流的情況下該情況交替產(chǎn)生，因此在結(jié)果上如上述那樣，穩(wěn)定在中間電壓38V程度的磁化 狀態(tài)。另外，圖的C部分表示在脫水運轉(zhuǎn)時被最大減磁的狀態(tài)。 由于在洗衣機的洗衣運轉(zhuǎn)時要求高轉(zhuǎn)矩輸出，因此優(yōu)選產(chǎn)生的感應(yīng)電壓較大，但 當(dāng)通過通電q軸電流而永久磁鐵減磁時，必須通電更多的q軸電流才能得到期望的轉(zhuǎn)矩輸 出，結(jié)果消耗電流增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電動機控制裝置及具備該裝置的滾筒式洗衣機，即 使在電動機的運轉(zhuǎn)中永久磁鐵意外地減磁了的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)磁化狀態(tài)的恢復(fù)。
第一發(fā)明的電動機控制裝置的特征在于，具備 矢量控制構(gòu)件，將永磁電動機作為控制對象，檢測在上述電動機中流動的電流而 進行矢量控制，該永磁電動機是以可變更磁化量的程度將低頑磁力的永久磁鐵配置在轉(zhuǎn)子 上而成的； 速度位置檢測構(gòu)件，檢測上述電動機的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)位置； 磁化構(gòu)件，通過由電樞反作用磁場來調(diào)整上述永久磁鐵的磁化狀態(tài)，由此根據(jù)上 述電動機的旋轉(zhuǎn)位置使上述永久磁鐵增磁或減磁；以及 減磁檢測構(gòu)件，在上述電動機的運轉(zhuǎn)中，檢測上述永久磁鐵從被上述磁化構(gòu)件磁 化的狀態(tài)減磁了的情況。 根據(jù)第一發(fā)明的電動機控制裝置，當(dāng)減磁檢測構(gòu)件在電動機的運轉(zhuǎn)中檢測出低頑 磁力永久磁鐵從被磁化構(gòu)件磁化的狀態(tài)減磁了的情況時，通過再次由磁化構(gòu)件將永久磁鐵 增磁，由此能夠恢復(fù)永久磁鐵的磁力。 第七發(fā)明的滾筒式洗衣機的特征在于，具備上述永磁電動機及第一至第六發(fā)明的 任一項所記載的電動機控制裝置，通過上述電動機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，使收容洗衣物的滾 筒旋轉(zhuǎn)來進行洗衣運轉(zhuǎn)。 根據(jù)第七發(fā)明的滾筒式洗衣機，即使在洗衣運轉(zhuǎn)中等電動機的永久磁鐵減磁了的 情況下，也能夠通過本發(fā)明的電動機控制裝置的作用來恢復(fù)永久磁鐵的磁力，而繼續(xù)洗衣 運轉(zhuǎn)等，能夠防止效率降低。


圖1是第一實施例、是表示電動機控制裝置的電氣構(gòu)成的功能框圖。 圖2(a)是表示永磁電動機的轉(zhuǎn)子的構(gòu)成的俯視圖、(b)是表示同一部分的立體圖。 圖3是概略表示滾筒式洗衣干燥機的內(nèi)部構(gòu)成的縱剖側(cè)視圖。 圖4是表示熱泵的構(gòu)成的圖。 圖5是模式地表示在洗衣運轉(zhuǎn)時滾筒所收容的衣物的位置進行變化的狀態(tài)的圖。 圖6(a)是表示洗衣運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩的圖、(b)是表示轉(zhuǎn)矩電流Iq的圖、(c) 是表示電動機的磁通量的圖。 圖7是表示將永久磁鐵再增磁的情況的恢復(fù)時序的圖。 圖8是表示在何種情況下許可永久磁鐵的再磁化的一個例子的圖。 圖9是表示第二實施例的相當(dāng)于圖1的圖。 圖10是說明現(xiàn)有技術(shù)的問題的圖。
具體實施例方式(第一實施例) 以下，參照圖1至圖8說明第一實施例。圖2(a)是表示永磁電動機1 (外傳子式 無刷電動機)的構(gòu)成的俯視圖，圖2(b)是表示轉(zhuǎn)子的一部分的立體圖。另外，該永磁電動 機1是將具有與專利文獻1所公開的電動機相同特征的電動機構(gòu)成為外傳子式。
永磁電動機1由定子2和在其外周設(shè)置的轉(zhuǎn)子3構(gòu)成。定子2由定子磁芯4和定
5子繞組5構(gòu)成。定子磁芯4是通過將多個沖裁形成的作為軟磁體的硅鋼板層疊并鑿密而構(gòu) 成的，具有環(huán)狀的磁軛部4a、和從該磁軛部4a的外周部放射狀突出的多個齒部4b。定子磁 芯4的表面，除了與定子3的內(nèi)周面之間形成空隙的外周面(各齒部4b的前端面)之外， 被PET樹脂(模壓樹脂)覆蓋。 并且，由該PET樹脂形成的多個安裝部6，與定子2的內(nèi)周部一體地成形。在這些 安裝部6上設(shè)置有多個螺紋孔6a，通過將這些安裝部6螺紋固定，由此定子2此時固定在滾 筒式洗衣干燥機21的水槽25(參照圖3)的背面。定子繞組5由三相構(gòu)成，巻繞在各齒部 4b上。 轉(zhuǎn)子3的構(gòu)成為，通過未圖示的模壓樹脂將框架7、轉(zhuǎn)子磁芯8和多個永久磁鐵9 一體化?？蚣?是通過對作為磁性體的例如鐵板進行沖壓加工而形成為扁平的有底圓筒 狀。轉(zhuǎn)子磁芯8是通過層疊多個沖裁形成為大致環(huán)狀的作為軟磁體的硅鋼板并鑿密而構(gòu)成 的，并配置在框架7的內(nèi)周部。該轉(zhuǎn)子磁芯8的內(nèi)周面(與定子2的外周面(定子磁芯4 的外周面)相對并與該定子2之間形成空隙的面)，形成為具有向內(nèi)側(cè)圓弧狀地突出的多個 凸部8a的凹凸狀。 在該多個凸部8a的內(nèi)部，形成有沿軸向(硅鋼板的層疊方向)貫通轉(zhuǎn)子磁芯8的
矩形狀的插入孔13，該多個插入孔13在轉(zhuǎn)子磁芯8中配置為環(huán)狀。并且，該多個插入孔13
由短邊的長度不同的2種插入孔13a、13b構(gòu)成，這些插入孔13a、13b沿著轉(zhuǎn)子磁芯8的周 向一個一個地交替配置。 永久磁鐵9由插入在插入孔13a中的矩形狀的釹磁鐵9a (高頑磁力永久磁鐵)、 和插入在插入孔13b中的矩形狀的鋁鎳鈷磁鐵9b (低頑磁力永久磁鐵)構(gòu)成。此時，釹磁 鐵9a的頑磁力為大約900kA/m，鋁鎳鈷磁鐵9b的頑磁力為大約100kA/m，頑磁力有9倍程 度的不同。即，永久磁鐵9由頑磁力不同的2種永久磁鐵9a、9b構(gòu)成，這些永久磁鐵9a、9b 在轉(zhuǎn)子磁芯8內(nèi)部以大致環(huán)狀且一個一個地交替配置。 另外，釹磁鐵9a為高頑磁力、鋁鎳鈷磁鐵9b為低頑磁力這種情況如下定義。艮卩， 如后所述，在經(jīng)由定子2通電磁化電流的情況下，在能夠使鋁鎳鈷磁鐵9b的磁化量變化的 程度的電流時、釹磁鐵9a的磁化量不變化這種基準下，將前者稱為高頑磁力，將后者稱為 低頑磁力。 并且，這2種永久磁鐵9a、9b分別以1種形成1個磁極，其磁化方向被配設(shè)為沿著 永磁電動機1的徑向(從永磁電動機1的外周部朝向定子2與轉(zhuǎn)子3之間的空隙的方向)。 通過如此地將2種永久磁鐵9a、9b配置為交替且其磁化方向沿著徑向，由此成為彼此相鄰 配置的永久磁鐵9a、9b在相互相反方向上具有磁極的狀態(tài)( 一方的N極為內(nèi)側(cè)、另一方的 N極為外側(cè)的狀態(tài))，在這些釹磁鐵9a與鋁鎳鈷磁鐵9b之間例如在由箭頭B表示的方向上 產(chǎn)生磁路(磁通)。 另外，由上方的虛線表示的箭頭是經(jīng)由轉(zhuǎn)子磁芯8的磁通。即，形成有通過頑磁力 較大的釹磁鐵9a和頑磁力較小的鋁鎳鈷磁鐵9b雙方的磁路。并且，永磁電動機1成為48 極/36槽構(gòu)成，每3個槽對應(yīng)4極(4極/3槽)。 接著，說明具備如上構(gòu)成的永磁電動機l的滾筒式洗衣干燥機21的構(gòu)成。圖3是 概略表示滾筒式洗衣干燥機21的內(nèi)部構(gòu)成的縱剖側(cè)視圖。形成滾筒式洗衣干燥機21的外 殼的外箱22，在前面具有開口為圓形狀的洗衣物出入口 23，該洗衣物出入口 23通過門24開閉。在外箱22的內(nèi)部配置有背面被封閉的有底圓筒狀的水槽25，在該水槽25的背面中 央部，通過螺紋固定而固定有上述的永磁電動機1 (定子2)。 永磁電動機1的旋轉(zhuǎn)軸26的后端部(圖3中為右側(cè)的端部)固定在永磁電動機 1(轉(zhuǎn)子3)的軸安裝部IO上，前端部(圖3中為左側(cè)的端部)在水槽25內(nèi)突出。在旋轉(zhuǎn)軸 26的前端部，相對于水槽25為同軸狀地固定有背面被封閉的有底圓筒狀的滾筒27，該滾筒 27通過永磁電動機1的驅(qū)動而與轉(zhuǎn)子3及旋轉(zhuǎn)軸26 —體地旋轉(zhuǎn)。另外，在滾筒27上設(shè)有 能夠流通空氣及水的多個流通孔28、和用于進行滾筒27內(nèi)的洗衣物的抬起或散開的多個 擋板29。 在水槽25上連接有供水閥30，當(dāng)該供水閥30開放時，向水槽25內(nèi)供水。并且，在 水槽25上連接有具有排水閥31的排水管32，當(dāng)該排水閥31開放時，水槽25內(nèi)的水被排出。 在水槽25的下方設(shè)有向前后方向延伸的通風(fēng)管道33。該通風(fēng)管道33的前端部經(jīng) 由前部管道34與水槽25內(nèi)連接，后端部經(jīng)由后部管道35與水槽25內(nèi)連接。在通風(fēng)管道 33的后端部設(shè)有送風(fēng)扇36，通過該送風(fēng)扇36的送風(fēng)作用，水槽25內(nèi)的空氣如箭頭所示從 前部管道34送到通風(fēng)管道33內(nèi)，并通過后部管道35返回到水槽25內(nèi)。
在通風(fēng)管道33內(nèi)部的前端側(cè)配置有蒸發(fā)器37，在通風(fēng)管道33內(nèi)部的后端側(cè)配置 有冷凝器38。該蒸發(fā)器37及冷凝器38與壓縮機39及節(jié)流閥40 —起構(gòu)成熱泵41 (參照圖 4)，在通風(fēng)管道33內(nèi)流動的空氣，通過蒸發(fā)器37被除濕并通過冷凝器38被加熱，而在水槽 25內(nèi)循環(huán)。節(jié)流閥40由膨脹閥構(gòu)成，具有開度調(diào)節(jié)功能。 在外箱22的前面、且位于門24上方地設(shè)有操作面板42，在該操作面板42上設(shè)有 用于設(shè)定運轉(zhuǎn)過程等的多個操作開關(guān)(未圖示)。操作面板42與控制電路部(未圖示)連 接，該控制電路部以微型計算機為主體地構(gòu)成，并控制滾筒式洗衣干燥機21的全部運轉(zhuǎn)。 上述控制電路部根據(jù)經(jīng)由操作面板42所設(shè)定的內(nèi)容，一邊控制永磁電動機1、供水閥30、排 水閥31、壓縮機39、節(jié)流閥40等的驅(qū)動，一邊執(zhí)行各種運轉(zhuǎn)過程。并且，雖然未圖示，但對 于構(gòu)成壓縮機39的壓縮機電動機，也采用了與永磁電動機1相同的構(gòu)成。
圖1是用框圖表示對永磁電動機1的旋轉(zhuǎn)進行矢量控制的電動機控制裝置50的 構(gòu)成的圖。另外，上述壓縮機電動機也通過同樣的構(gòu)成來控制。在矢量控制中，將在電樞繞 組中流動的電流分離為磁場即永久磁鐵的磁通方向、以及與其正交的方向，而獨立地對其 進行調(diào)整，并控制磁通和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在電流控制中，使用由與電動機l的轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的坐 標系、所謂的d-q坐標系表示的電流值，其中d軸是安裝在轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵所形成的磁通 方向，q軸是與d軸正交的方向。在繞組中流動的電流的q軸成分即q軸電流Iq是產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩的成分(轉(zhuǎn)矩成分電流)，其d軸成分即d軸電流Id是形成磁通的成分(勵磁或磁化成 分電流)。 電流傳感器51(U、V、W)是檢測在電動機1的各相(U相、V相、W相)中流動的電流 Iu、Iv、Iw的傳感器。另外，也可以代替電流傳感器51，而構(gòu)成為在構(gòu)成變換器電路52(驅(qū) 動構(gòu)件)的下臂側(cè)的開關(guān)元件與地之間配置3個分流電阻，并根據(jù)其端子電壓來檢測電流 Iu、 Iv、 Iw。 由電流傳感器51檢測出的電流Iu、 Iv、 Iw，當(dāng)通過未圖示的A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D 轉(zhuǎn)換時，在通過uvw/dq坐標轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為2相電流I a 、 I |3之后，進一步轉(zhuǎn)換為d軸電流Id、q軸電流Iq。 a、 P是固定在電動機1的定子上的2軸坐標系的坐標軸。在這里的坐 標轉(zhuǎn)換的計算中，使用由速度位置推測部(速度位置檢測構(gòu)件、速度位置推測構(gòu)件)54推測 的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置推測值(a軸與d軸的相位差的推測值)e 。并且，輸出由速度位置推測 部54推測的電動機1的轉(zhuǎn)速(角速度)"。 速度位置推測部54為，如上述那樣分別推測電動機1的角速度"、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位 置e，將電動機l的電路常數(shù)(電動機常數(shù))即電樞繞組的d軸電感Ld、q軸電感Lq、繞組 電阻值R的各值存儲于此，并且輸入d軸電流Id、q軸電流Iq以及d軸輸出電壓指令值Vd。
速度位置推測部54利用(1)式的d軸電動機電壓方程式，推測電動機l的轉(zhuǎn)速
CO o Vd = R Id-w Lq Iq ... (1) 并且，通過積分器55對角速度"進行積分，并將其積分結(jié)果作為旋轉(zhuǎn)位置推測值 9而輸出。 感應(yīng)電壓檢測部(感應(yīng)電壓檢測構(gòu)件)56利用(2)式的q軸電動機電壓方程式，
推測運算電動機的感應(yīng)電壓Eq。 Vq = R Iq+w Ld Id+Eq ...(2) g卩，利用由uvw/dq坐標轉(zhuǎn)換器53計算出的dq軸的電流Id、 Iq、后述的電流控制 器61的輸出即q軸輸出電壓指令Vq、由速度位置推測部54運算的推測轉(zhuǎn)速"以及由電動 機1決定的繞組電阻R、 d軸電感Ld，來運算電動機的感應(yīng)電壓Eq。 感應(yīng)電壓指令決定部(感應(yīng)電壓指令決定構(gòu)件)57，對于洗衣機的洗衣運轉(zhuǎn)以及 脫水運轉(zhuǎn)輸出最佳的感應(yīng)電壓指令E(Lref。該EcLref，例如在圖10那樣的具有增減磁特 性的電動機l的情況下在洗衣運轉(zhuǎn)時，當(dāng)使感應(yīng)電壓為最大時、效率良好，因此決定為E(L ref = 43V ;在脫水運轉(zhuǎn)時，當(dāng)使感應(yīng)電壓為最小時、效率良好，因此決定為Eq_ref = 33V。
減磁檢測部(減磁檢測構(gòu)件)58，將由感應(yīng)電壓指令決定部57決定的Eq—ref與由 感應(yīng)電壓運算部56檢測出的當(dāng)前的感應(yīng)電壓Eq進行比較，如果Eq_ref > Eq，則判斷為正 在減磁。 磁化控制部(磁化構(gòu)件)59，為了與電動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)地進行增減磁，而根 據(jù)如下這3種情況來輸出磁化電流指令I(lǐng)cLcom2 :(l)對應(yīng)于洗衣機的運轉(zhuǎn)動作而進行增減 磁的情況；(2)由減磁檢測部58檢測出減磁的情況；(3)根據(jù)電動機電流(q軸電流Iq)的 大小判斷為減磁了的情況。IcLcom2在增磁的情況下取正值、在減磁的情況下取負值。并 且，根據(jù)轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)位置推測值9 ，在每360度的電角中，輸出2次、分別為數(shù) ms 數(shù)10ms的期間通電指令。 磁化控制部59，將基于上述相位e及轉(zhuǎn)速"決定的、用于磁化鋁鎳鈷磁鐵9b的 磁化電流指令I(lǐng)d_com2輸出到加法器60，加法器60將對該磁化電流指令I(lǐng)d_com2相加了 弱勵磁電流指令I(lǐng)cLcoml的結(jié)果，作為d軸電流指令值IcLref輸出到電流控制部61。并 且，從外部賦予的轉(zhuǎn)速指令值"—ref，當(dāng)在減法器62中求出了與轉(zhuǎn)速"的差時，由比例積 分(PI)器63對該差進行比例積分運算，并作為q軸電流指令值I(Lref輸出到電流控制部 61。 在電流控制部61中，在減法器64d、64q中分別求出d軸電流指令值Id_ref、 q軸 電流指令值Iq_ref與d軸電流Id、q軸電流Iq的差，并由比例積分器65d、65q對該差進行
8比例積分運算。然后，比例積分運算的結(jié)果作為由d-q坐標系表示的輸出電壓指令值Vd、 Vq，輸出到dq/uvw坐標轉(zhuǎn)換器66。在dq/uvw坐標轉(zhuǎn)換器66中，在電壓指令值Vd、Vq轉(zhuǎn)換 為由a-l3坐標系表示的值之后，進一步轉(zhuǎn)換為各相電壓指令值Vu、 Vv、Vw。另外，在dq/ uvw坐標轉(zhuǎn)換器66的坐標轉(zhuǎn)換的計算中，也使用旋轉(zhuǎn)位置推測值9 。 各相電壓指令值Vu、 Vv、 Vw被輸入到電力轉(zhuǎn)換部67，并形成用于供給與指令值一 致的電壓的、被脈沖寬度調(diào)制的柵極驅(qū)動信號。變換器電路52例如是將IGBT等開關(guān)元件 三相橋接而構(gòu)成，通過未圖示的直流電源電路接受直流電壓的供給。由電力轉(zhuǎn)換部67形成 的柵極驅(qū)動信號賦予構(gòu)成變換器電路52的各開關(guān)元件的柵極，由此生成與各相電壓指令 值Vu、 Vv、 Vw —致的、被P麗調(diào)制的三相交流電壓，并施加到電動機1的繞組5。
在上述構(gòu)成中，在電流控制器61中進行基于比例積分(PI)運算的反饋控制，并控 制為d軸電流Id、 q軸電流Iq分別與d軸電流指令值Id_ref、 q軸電流指令值Iq_ref — 致。作為其控制結(jié)果的角速度推測值"被反饋至減法器62，比例積分器63通過比例積分 運算而使偏差A(yù) "收斂于零。結(jié)果，轉(zhuǎn)速"與指令值wref—致。 另外，在以上的構(gòu)成中，對電動機控制裝置50增加永磁電動機l，而構(gòu)成電動機控 制系統(tǒng)70。并且，除了變換器電路52、P麗形成部62以外的部分，是由構(gòu)成電動機控制裝 置50的微型計算機的軟件實現(xiàn)的功能。并且，通過由該軟件實現(xiàn)的功能，除了成為感應(yīng)電 壓運算部56、感應(yīng)電壓指令決定部57、減磁檢測部58、磁化控制部59的部分以外，與矢量控 制構(gòu)件相對應(yīng)。 接著，說明具備永磁電動機1的滾筒式洗衣干燥機(以下簡稱為洗衣機)21的作 用。當(dāng)電動機控制裝置50經(jīng)由變換器電路52對定子繞組5通電時，基于電樞反作用的外 部磁場(由在定子繞組5中流動的電流產(chǎn)生的磁場)作用于轉(zhuǎn)子3的永久磁鐵9a、9b。然 后，這些永久磁鐵9a、9b之中，頑磁力較小的鋁鎳鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)，通過基于該電樞 反作用的外部磁場而被減磁或增磁，由此能夠增減與定子繞組5交鏈的磁通量(交鏈磁通 量)。因此，在本實施方式中，電動機控制電路50通過控制定子繞組5的通電，而對于每個 運轉(zhuǎn)過程(洗衣過程、脫水過程、干燥過程)切換鋁鎳鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)地執(zhí)行。在此， 依次說明各運轉(zhuǎn)過程中的動作內(nèi)容。 首先，在洗衣過程中，洗衣機21的控制電路部將供水閥30開放而向水槽25內(nèi)進 行供水，接著使?jié)L筒27旋轉(zhuǎn)而進行洗衣。在該洗衣過程中，為了通過擋板29抬起含有水的 洗衣物，需要以高轉(zhuǎn)矩使?jié)L筒27旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速為低速即可。因此，電動機控制裝置50控制 變換器電路52對定子繞組5的通電，以使鋁鎳鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)被增磁。由此，作用于 定子繞組5的磁通量增多(磁力增強)，因此能夠使?jié)L筒27以高轉(zhuǎn)矩、低速度旋轉(zhuǎn)。
接著，在脫水過程中，控制電路部將排水閥31開放而排出水槽25內(nèi)的水，接著通 過使?jié)L筒27高速旋轉(zhuǎn)而將洗衣物所含的水分脫水。在該脫水過程中，為了提高脫水效率， 需要使?jié)L筒27高速旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)矩也可以較小。因此，電動機控制裝置50控制變換器電路52 對定子繞組5的通電，以使鋁鎳鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)被減磁。由此，作用于定子繞組5的 磁通量減少(磁力減少)，因此能夠使?jié)L筒27以低轉(zhuǎn)矩、高速度旋轉(zhuǎn)。 最后，在干燥過程中，控制電路部在使送風(fēng)扇36及熱泵41驅(qū)動的同時使?jié)L筒27 旋轉(zhuǎn)，由此進行洗衣物的干燥。在該干燥過程中，電動機控制裝置50，準備下次的洗衣過程， 而控制變換器電路52對定子繞組5的通電，以使鋁鎳鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)被增磁。由此，能夠成為使作用于定子繞組5的磁通量增加的狀態(tài)，并在下次洗衣過程中，能夠容易地使 滾筒27以高轉(zhuǎn)矩、低速度旋轉(zhuǎn)。 如上所述，在洗衣運轉(zhuǎn)中，為了使含水的衣物旋轉(zhuǎn)而需要較大的轉(zhuǎn)矩。圖5示意地 表示在洗衣運轉(zhuǎn)時收容在滾筒27中的衣物的位置進行變化的狀態(tài)。在使?jié)L筒27旋轉(zhuǎn)時，在 內(nèi)部的衣物從處于圖5(a)所示的最低位置的狀態(tài)開始、由擋板29抬起而成為圖5(b)所示 的狀態(tài)的情況下，需要最大的轉(zhuǎn)矩。并且，當(dāng)滾筒27的轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(假設(shè)為50rpm) 時，保持該轉(zhuǎn)速持續(xù)運轉(zhuǎn)一定時間，但由于以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速持續(xù)而衣物持續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此負荷轉(zhuǎn)矩 比啟動時小。即，在洗衣運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)矩，是在從電動機l停止的狀態(tài)開始動作而成 為圖5(b)的狀態(tài)時。 在圖6中，表示(a)洗衣運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩、(b)轉(zhuǎn)矩電流Iq、 (c)電動機1的 磁通量感應(yīng)電壓常數(shù)(每單位轉(zhuǎn)速的感應(yīng)電壓值)的關(guān)系。如圖6(a)的虛線所示，在正 轉(zhuǎn)方向的啟動時和反轉(zhuǎn)方向的啟動時產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，因此與此相對應(yīng)、轉(zhuǎn)矩電流Iq的通 電量增加。在此，當(dāng)在啟動時流動10A程度的轉(zhuǎn)矩電流Iq時，根據(jù)圖10的增減磁特性、鋁 鎳鈷磁鐵9b進行減磁，因此從圖6(b)所示的超過轉(zhuǎn)矩電流Iq二6A(減磁極限電流)的時 刻開始，電動機1的感應(yīng)電壓降低(參照圖6(c))。 接下來，說明如圖6那樣在洗衣運轉(zhuǎn)時發(fā)生減磁的情況下的應(yīng)對。減磁檢測部58 通過以下2種方法檢測電動機1是否減磁。 一個方法是，(1)檢測由感應(yīng)電壓運算部56檢 測的當(dāng)前的感應(yīng)電壓Eq，比洗衣運轉(zhuǎn)前所指令的感應(yīng)電壓指令值Eq_ref僅降低了規(guī)定的 比例、或規(guī)定值；另一個方法是，(2)檢測由電流檢測器51檢測出并被dq轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)矩電流 Iq，變得比一定值(例如6A)大。此時，如圖IO所示的每個電動機的增減磁特性那樣，能夠 將與流動的電流相對應(yīng)地減磁了的感應(yīng)電壓進行表格化等而進行保持，并通過參照該表格 來進行判斷。 并且，當(dāng)減磁檢測部58檢測出減磁狀態(tài)時，并且在滿足以下5個條件內(nèi)的任意一 個的情況下，對磁化控制部59輸出磁化指令。 條件(1):在檢測出的轉(zhuǎn)矩電流Iq超過了一定值(例如6A)之后，減小到該一定 值以下的情況。 S卩，在超過了一定值的時刻判斷為減磁，并等待在啟動時輸出高轉(zhuǎn)矩的期間經(jīng)過
而轉(zhuǎn)矩電流Iq降低。即使在輸出高轉(zhuǎn)矩之前進行再增磁，之后也可能立即又減磁，因此通
過該條件(1)，避免在輸出與啟動負荷相對應(yīng)的高轉(zhuǎn)矩以前進行再增磁。
條件(2):洗衣或沖洗運轉(zhuǎn)中的電動機1的轉(zhuǎn)速為一定速度的情況。 S卩，通過在達到了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速即50rpm之后進行再增磁，由此與條件(1) 一樣地避免
在輸出與啟動負荷相對應(yīng)的高轉(zhuǎn)矩以前進行再增磁。
條件(3):轉(zhuǎn)矩電流Iq的振幅值的變動比例或變動幅度為一定值以下的情況。
S卩，在達到了規(guī)定轉(zhuǎn)速之后轉(zhuǎn)矩電流Iq的值不進行較大變動的情況下進行再增 磁。該條件是因為Iq較大地變動時(例如3A IOA)，即使在啟動負荷的對應(yīng)期間經(jīng)過之 后進行再增磁，也可能減磁。
條件(4):轉(zhuǎn)矩電流Iq的振幅值的一定期間平均值為一定值以下的情況。 這是因為，例如在Iq平均值持續(xù)為6A時，是施加有非常重的負荷的狀態(tài)正在持
續(xù)，因此即使進行再增磁也可能立即減磁。
10
條件(5):洗衣或沖洗運轉(zhuǎn)中的一個方向的連續(xù)滾筒旋轉(zhuǎn)時間為規(guī)定時間(例如 10秒)以上的情況。 S卩，這是因為，在滾筒27的正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時間過短時，即使在啟動負荷的對應(yīng)期間 經(jīng)過之后進行再增磁，在之后立即停止那樣的情況下也不進行再增磁。 在這些條件成立的情況下進行再增磁的理由有2個，一理由是由于當(dāng)在洗衣運 轉(zhuǎn)中頻繁進行再增磁的通電時，每次都產(chǎn)生噪音，損害作為洗衣機的產(chǎn)品性。另一個理由是 由于在磁化時在變換器電路52的開關(guān)元件中流動較大電流，因此為了使開關(guān)元件的耐久 性不下降而維持壽命。在本實施例中，假設(shè)為了驅(qū)動電動機1而流動的電流值最大為8A程 度，為了將鋁鎳鈷磁鐵9b磁化而流動的電流為20A程度。 根據(jù)這些條件，進行了再增磁時的減磁的恢復(fù)時序及效果如圖7所示。圖7表示 在圖6中說明了的減磁狀態(tài)之后的動作。減磁檢測部58，當(dāng)檢測到在圖7(c)所示的時刻 Al鋁鎳鈷磁鐵9b由于在啟動時輸出的轉(zhuǎn)矩電流Iq而減磁了的情況時，磁化控制部59根據(jù) 上述的各種條件，在圖7(b)所示的時刻B1進行再增磁而使其恢復(fù)，并降低之后運轉(zhuǎn)中的消 耗電力。在電動機1反轉(zhuǎn)時也同樣，在時刻A2檢測到減磁，在時刻B2進行再增磁而使其恢 復(fù)。另外，在圖7(b)中圖示了用于上述條件(3)或(4)的判斷的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時的電流的變動 幅度W。 并且，圖8是表示在何種情況下許可永久磁鐵9的再磁化的一個例子，(a)表示洗 衣物量為4kg的情況，(b)表示洗衣物量為9kg的情況。在此，在上述5個條件內(nèi)，根據(jù)條 件(5)來判斷。S卩，圖8(a)所示的4kg的情況，與(b)的9kg的情況相比較，滾筒27的正 轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)動作時間縮短，除了 "洗衣(前半)"為20秒以外，"供水、攪拌"的5. 2秒為最高。 并且，僅在"洗衣(前半)"的情況下許可再磁化，其他行程中的滾筒27的旋轉(zhuǎn)時間較短，都 成為不許可。另一方面，在圖8(b)所示的9kg的情況下，除了"排水"為5秒以外，都為10 秒以上，除了 "排水"為不許可以外都成為許可。 根據(jù)上述的本實施例，磁化控制部59為，當(dāng)減磁檢測部58檢測出在電動機1的運 轉(zhuǎn)中鋁鎳鈷磁鐵9b從被磁化的狀態(tài)減磁了的情況時，能夠通過對鋁鎳鈷磁鐵9b進行再增 磁而使磁力恢復(fù)。并且，減磁檢測部58，將感應(yīng)電壓指令決定部57根據(jù)電動機1的運轉(zhuǎn)狀 態(tài)而決定的感應(yīng)電壓指令Eq_ref 、與由感應(yīng)電壓檢測部56所檢測的感應(yīng)電壓Eq進行比較， 在相對于感應(yīng)電壓指令E(Lref、檢測出的感應(yīng)電壓Eq降低了規(guī)定的比例或規(guī)定值的情況 下，檢測為鋁鎳鈷磁鐵9b的減磁，因此能夠可靠地檢測出減磁狀態(tài)。 并且，磁化控制部59為，當(dāng)由減磁檢測部58檢測出鋁鎳鈷磁鐵9b的減磁時，在電 動機1的q軸電流Iq超過了一定值之后，降低到該一定值以下的情況下，對鋁鎳鈷磁鐵9B 進行增磁，因此能夠在電動機1啟動時輸出了高轉(zhuǎn)矩之后，在發(fā)生減磁的可能性減低的時 刻進行增磁。 并且，磁化控制部59為，當(dāng)由減磁檢測部58檢測出鋁鎳鈷磁鐵9b的減磁時，在電 動機1的q軸電流Iq的振幅的變動比例或變動幅度為一定值以下的情況下，或者q軸電流 Iq的振幅的在一定期間中的平均值為一定值以下的情況下，對鋁鎳鈷磁鐵9b進行增磁，因 此能夠在q軸電流Iq的變動變小、發(fā)生減磁的可能性降低的時刻進行增磁。
并且，將滾筒式洗衣干燥機21構(gòu)成為，具備由永磁電動機1及電動機控制裝置50 構(gòu)成的電動機控制系統(tǒng)70，并通過永磁電動機1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動滾筒27來進行洗衣運轉(zhuǎn)，因此即
11使在運轉(zhuǎn)中等電動機1的鋁鎳鈷磁鐵9b減磁的情況下，也能夠使鋁鎳鈷磁鐵9b的磁力恢 復(fù)而繼續(xù)進行洗衣運轉(zhuǎn)等，能夠防止效率降低。此時，減磁檢測部58在開始洗衣或沖洗運 轉(zhuǎn)時，當(dāng)電動機1啟動時的q軸電流Iq的最大值超過規(guī)定值時，檢測為鋁鎳鈷磁鐵9b的減 磁，因此能夠在洗衣運轉(zhuǎn)的負荷變大、鋁鎳鈷磁鐵9b發(fā)生減磁的概率較高的期間中進行檢 此外，磁化控制部59為，當(dāng)由減磁檢測部58檢測出鋁鎳鈷磁鐵9b的減磁時，在洗 衣或沖洗運轉(zhuǎn)中，在電動機1的轉(zhuǎn)速為一定的情況下，或者在電動機1的一個方向的連續(xù)旋 轉(zhuǎn)時間成為規(guī)定時間以上時，對鋁鎳鈷磁鐵9b進行增磁，因此能夠在負荷變動變小而電動 機1的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，發(fā)生再次減磁的可能性較低的期間進行增磁。
(第二實施例) 圖9是第二實施例的相對于圖1的圖，對于與第一實施例相同的部分附加相同符 號并省略說明，以下對不同的部分進行說明。第二實施例的電動機控制裝置71為，在電動 機1上配置有例如具備霍爾IC而成的位置傳感器(位置檢測構(gòu)件)72 (u、 v、 w)，并將第一 實施例的構(gòu)成中的速度位置推測部54置換為速度位置檢測部(速度位置檢測構(gòu)件)73。并 且，電動機1和電動機控制裝置71構(gòu)成電動機控制系統(tǒng)74。 速度位置檢測部73根據(jù)由位置傳感器72賦予的位置信號Hu、Hv、Hw，來檢測電動
機1的轉(zhuǎn)速"以及旋轉(zhuǎn)位置e 。其他的作用效果與第一實施例完全相同。 本發(fā)明不僅限定于上述以及附圖所記載的實施例，能夠進行如下的變形或擴展。 高頑磁力永久磁鐵、低頑磁力永久磁鐵分別不限于釹磁鐵9a、鋁鎳鈷磁鐵9b，適
當(dāng)選擇能夠得到合適的頑磁力的材質(zhì)的磁鐵即可。并且，在通過使低頑磁力永久磁鐵增減
磁而能夠滿足期望的輸出特性的情況下，不一定需要高頑磁力永久磁鐵。 也可以適用于專利文獻1所公開的構(gòu)造的永磁電動機。 不限于洗衣干燥機21或沒有干燥功能的洗衣機，只要是使用在轉(zhuǎn)子上具備低頑 磁力永久磁鐵而成的永磁電動機、且希望根據(jù)負荷的變動狀態(tài)來使電動機的輸出特性變化 的設(shè)備，都可以適用。
權(quán)利要求
一種電動機控制裝置，其特征在于，具備矢量控制構(gòu)件，將永磁電動機作為控制對象，檢測在上述電動機中流動的電流而進行矢量控制，該永磁電動機是以可變更磁化量的程度將低頑磁力的永久磁鐵配置在轉(zhuǎn)子上而成的；速度位置檢測構(gòu)件，檢測上述電動機的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)位置；磁化構(gòu)件，通過由電樞反作用磁場來調(diào)整上述永久磁鐵的磁化狀態(tài)，由此根據(jù)上述電動機的旋轉(zhuǎn)位置使上述永久磁鐵增磁或減磁；以及減磁檢測構(gòu)件，在上述電動機的運轉(zhuǎn)中，檢測上述永久磁鐵從被上述磁化構(gòu)件磁化的狀態(tài)減磁了的情況。
2. 如權(quán)利要求1記載的電動機控制裝置，其特征在于，具備感應(yīng)電壓指令決定構(gòu)件，根據(jù)上述電動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，決定最佳的感應(yīng)電壓指令；禾口 感應(yīng)電壓檢測構(gòu)件，通過運算來檢測上述電動機產(chǎn)生的感應(yīng)電壓；上述減磁檢測構(gòu)件，通過對上述感應(yīng)電壓指令與上述所檢測的感應(yīng)電壓進行比較，來 檢測上述永久磁鐵的減磁。
3. 如權(quán)利要求2記載的電動機控制裝置，其特征在于，上述減磁檢測構(gòu)件為，在相對于上述感應(yīng)電壓指令、上述所檢測的感應(yīng)電壓降低了規(guī) 定比例或者規(guī)定值的情況下，檢測為上述永久磁鐵的減磁。
4. 如權(quán)利要求1記載的電動機控制裝置，其特征在于，上述磁化構(gòu)件為，當(dāng)由上述減磁檢測構(gòu)件檢測出上述永久磁鐵的減磁時，在上述電動 機的q軸電流超過了一定值之后、減小到上述一定值以下的情況下，對上述永久磁鐵進行 增磁。
5. 如權(quán)利要求1記載的電動機控制裝置，其特征在于，上述磁化構(gòu)件為，當(dāng)由上述減磁檢測構(gòu)件檢測出上述永久磁鐵的減磁時，在上述電動 機的q軸電流振幅的變動比例或者變動幅度為一定值以下的情況下，對上述永久磁鐵進行 增磁。
6. 如權(quán)利要求1記載的電動機控制裝置，其特征在于，上述磁化構(gòu)件為，當(dāng)由上述減磁檢測構(gòu)件檢測出上述永久磁鐵的減磁時，在上述電動 機的q軸電流振幅的在一定期間內(nèi)的平均值為一定值以下的情況下，對上述永久磁鐵進行 增磁。
7. —種滾筒式洗衣機，其特征在于，具備矢量控制構(gòu)件，將永磁電動機作為控制對象，檢測在上述電動機中流動的電流而進行 矢量控制，該永磁電動機是以可變更磁化量的程度將低頑磁力的永久磁鐵配置在轉(zhuǎn)子上而 成的；速度位置檢測構(gòu)件，檢測上述電動機的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)位置；磁化構(gòu)件，通過由電樞反作用磁場來調(diào)整上述永久磁鐵的磁化狀態(tài)，由此根據(jù)上述電 動機的旋轉(zhuǎn)位置使上述永久磁鐵增磁或減磁；以及減磁檢測構(gòu)件，在上述電動機的運轉(zhuǎn)中，檢測上述永久磁鐵從被上述磁化構(gòu)件磁化的 狀態(tài)減磁了的情況；通過上述電動機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，使收容洗衣物的滾筒旋轉(zhuǎn)來進行洗衣運轉(zhuǎn)。
8. 如權(quán)利要求7記載的滾筒式洗衣機，其特征在于，上述減磁檢測構(gòu)件為，在開始洗衣或沖洗運轉(zhuǎn)時的上述電動機啟動時的q軸電流的最 大值超過規(guī)定值的情況下，檢測為上述永久磁鐵的減磁。
9. 如權(quán)利要求7記載的滾筒式洗衣機，其特征在于，上述磁化構(gòu)件為，當(dāng)由上述減磁檢測構(gòu)件檢測出上述永久磁鐵的減磁時，在洗衣或沖 洗運轉(zhuǎn)中上述電動機的轉(zhuǎn)速為一定的情況下，對上述永久磁鐵進行增磁。
10. 如權(quán)利要求7記載的滾筒式洗衣機，其特征在于，上述磁化構(gòu)件為，當(dāng)由上述減磁檢測構(gòu)件檢測出上述永久磁鐵的減磁時，在洗衣或沖 洗運轉(zhuǎn)中上述電動機的一個方向的連續(xù)旋轉(zhuǎn)時間成為規(guī)定時間以上的情況下，對上述永久 磁鐵(9b)進行增磁。
全文摘要
一種電動機控制裝置(50)，具備矢量控制構(gòu)件(50)，將永磁電動機(1)作為控制對象，對上述電動機(1)中流動的電流進行檢測而進行矢量控制，該永磁電動機(1)是以可變更磁化量的程度將低頑磁力的永久磁鐵(1)配置在轉(zhuǎn)子(3)上而成的；速度位置檢測構(gòu)件(54)，檢測上述電動機(1)的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)位置；磁化構(gòu)件(59)，通過電樞反作用磁場來調(diào)整上述永久磁鐵(9b)的磁化狀態(tài)，由此根據(jù)上述電動機(1)的旋轉(zhuǎn)位置使上述永久磁鐵(9b)增磁或減磁；以及減磁檢測構(gòu)件(58)，檢測在上述電動機(1)的運轉(zhuǎn)中上述永久磁鐵(9b)從被上述磁化構(gòu)件(59)磁化的狀態(tài)減磁。
文檔編號H02P6/16GK101783645SQ20091025417
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者前川佐理, 細系強志 申請人:株式會社東芝;東芝家用電器控股株式會社;東芝家用電器株式會社