电动机控制装置及滚筒式洗衣机的制作方法

专利名称：电动机控制装置及滚筒式洗衣机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机控制装置，以永磁电动机为控制对象，检测在电动机中流 动的电流而进行矢量控制，该永磁电动机是以磁化量可变更的程度将低顽磁力的永久磁铁 配置在转子上而成的；和一种滚筒式洗衣机，具备该电动机控制装置，通过永磁电动机使滚 筒旋转而进行洗衣运转。
背景技术：
近年，在洗衣机中采用如下构成通过对电动机进行矢量控制而以直接驱动方式 对滚筒等旋转驱动，由此提高旋转精度，而在实现洗衣性能的提高的同时，得到运转中的振 动及噪音降低等的效果。并且，在这种构成中，在脱水运转那样使滚筒高速旋转的情况下， 通过通电对电动机的转矩输出无贡献的d轴电流，来进行使在定子绕组中产生的感应电压 减少的弱励磁控制。但是，在弱励磁控制中，由于通电d轴电流而铜损增加，因此无法避免 驱动效率的降低。 对此，申请人在日本特愿2008-266386号中提出如下技术在48极/36槽构成的 电动机的转子侧配置顽磁力较弱的永久磁铁，通过对定子绕组瞬间通电较大电流来将永久 磁铁减磁，使永久磁铁的磁通减少而使在电动机中产生的感应电压减少，而不进行上述弱 励磁控制就能够进行高速运转。另外，在专利文献l(日本特开2006-280195号公报)中公 开了具有上述那种构成的永磁电动机的一个例子。 但是，已知当要如上述申请那样变更永久磁铁的磁化量时，根据电动机的构造，在 为了产生转矩而通电了 q轴电流时，有时永久磁铁进行增减磁。图IO表示实测结果，是为 了通过洗衣机进行洗衣运转而将永久磁铁增磁，并产生到43V的感应电压的状态(图的A 部分)。当从该状态开始运转而在运转中通电到IOA程度的电绕组电流时，以电动机产生 的感应电流降低到38V的方式进行了减磁(图的B部分)。在图中的士10A的范围中，在 34V 42V的范围中变化。 S卩，如果在转矩输出时通电IOA程度的电流，则等价地用于增减永久磁铁的电流 成为以士10A程度流动的状态，从永久磁铁被增磁的状态开始减磁到感应电压相当于34V 为止，并从永久磁铁被减磁的状态开始增磁到感应电压相当于42V为止。在通电有q轴电 流的情况下该情况交替产生，因此在结果上如上述那样，稳定在中间电压38V程度的磁化 状态。另外，图的C部分表示在脱水运转时被最大减磁的状态。 由于在洗衣机的洗衣运转时要求高转矩输出，因此优选产生的感应电压较大，但 当通过通电q轴电流而永久磁铁减磁时，必须通电更多的q轴电流才能得到期望的转矩输 出，结果消耗电流增加。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种电动机控制装置及具备该装置的滚筒式洗衣机，即 使在电动机的运转中永久磁铁意外地减磁了的情况下，也能够实现磁化状态的恢复。
第一发明的电动机控制装置的特征在于，具备 矢量控制构件，将永磁电动机作为控制对象，检测在上述电动机中流动的电流而 进行矢量控制，该永磁电动机是以可变更磁化量的程度将低顽磁力的永久磁铁配置在转子 上而成的； 速度位置检测构件，检测上述电动机的转速及旋转位置； 磁化构件，通过由电枢反作用磁场来调整上述永久磁铁的磁化状态，由此根据上 述电动机的旋转位置使上述永久磁铁增磁或减磁；以及 减磁检测构件，在上述电动机的运转中，检测上述永久磁铁从被上述磁化构件磁 化的状态减磁了的情况。 根据第一发明的电动机控制装置，当减磁检测构件在电动机的运转中检测出低顽 磁力永久磁铁从被磁化构件磁化的状态减磁了的情况时，通过再次由磁化构件将永久磁铁 增磁，由此能够恢复永久磁铁的磁力。 第七发明的滚筒式洗衣机的特征在于，具备上述永磁电动机及第一至第六发明的 任一项所记载的电动机控制装置，通过上述电动机产生的旋转驱动力，使收容洗衣物的滚 筒旋转来进行洗衣运转。 根据第七发明的滚筒式洗衣机，即使在洗衣运转中等电动机的永久磁铁减磁了的 情况下，也能够通过本发明的电动机控制装置的作用来恢复永久磁铁的磁力，而继续洗衣 运转等，能够防止效率降低。


图1是第一实施例、是表示电动机控制装置的电气构成的功能框图。 图2(a)是表示永磁电动机的转子的构成的俯视图、(b)是表示同一部分的立体图。 图3是概略表示滚筒式洗衣干燥机的内部构成的纵剖侧视图。 图4是表示热泵的构成的图。 图5是模式地表示在洗衣运转时滚筒所收容的衣物的位置进行变化的状态的图。 图6(a)是表示洗衣运转时的转速以及转矩的图、(b)是表示转矩电流Iq的图、(c) 是表示电动机的磁通量的图。 图7是表示将永久磁铁再增磁的情况的恢复时序的图。 图8是表示在何种情况下许可永久磁铁的再磁化的一个例子的图。 图9是表示第二实施例的相当于图1的图。 图10是说明现有技术的问题的图。
具体实施例方式(第一实施例) 以下，参照图1至图8说明第一实施例。图2(a)是表示永磁电动机1 (外传子式 无刷电动机)的构成的俯视图，图2(b)是表示转子的一部分的立体图。另外，该永磁电动 机1是将具有与专利文献1所公开的电动机相同特征的电动机构成为外传子式。
永磁电动机1由定子2和在其外周设置的转子3构成。定子2由定子磁芯4和定
5子绕组5构成。定子磁芯4是通过将多个冲裁形成的作为软磁体的硅钢板层叠并凿密而构 成的，具有环状的磁轭部4a、和从该磁轭部4a的外周部放射状突出的多个齿部4b。定子磁 芯4的表面，除了与定子3的内周面之间形成空隙的外周面(各齿部4b的前端面)之外， 被PET树脂(模压树脂)覆盖。 并且，由该PET树脂形成的多个安装部6，与定子2的内周部一体地成形。在这些 安装部6上设置有多个螺纹孔6a，通过将这些安装部6螺纹固定，由此定子2此时固定在滚 筒式洗衣干燥机21的水槽25(参照图3)的背面。定子绕组5由三相构成，巻绕在各齿部 4b上。 转子3的构成为，通过未图示的模压树脂将框架7、转子磁芯8和多个永久磁铁9 一体化。框架7是通过对作为磁性体的例如铁板进行冲压加工而形成为扁平的有底圆筒 状。转子磁芯8是通过层叠多个冲裁形成为大致环状的作为软磁体的硅钢板并凿密而构成 的，并配置在框架7的内周部。该转子磁芯8的内周面(与定子2的外周面(定子磁芯4 的外周面)相对并与该定子2之间形成空隙的面)，形成为具有向内侧圆弧状地突出的多个 凸部8a的凹凸状。 在该多个凸部8a的内部，形成有沿轴向(硅钢板的层叠方向)贯通转子磁芯8的
矩形状的插入孔13，该多个插入孔13在转子磁芯8中配置为环状。并且，该多个插入孔13
由短边的长度不同的2种插入孔13a、13b构成，这些插入孔13a、13b沿着转子磁芯8的周 向一个一个地交替配置。 永久磁铁9由插入在插入孔13a中的矩形状的钕磁铁9a (高顽磁力永久磁铁)、 和插入在插入孔13b中的矩形状的铝镍钴磁铁9b (低顽磁力永久磁铁)构成。此时，钕磁 铁9a的顽磁力为大约900kA/m，铝镍钴磁铁9b的顽磁力为大约100kA/m，顽磁力有9倍程 度的不同。即，永久磁铁9由顽磁力不同的2种永久磁铁9a、9b构成，这些永久磁铁9a、9b 在转子磁芯8内部以大致环状且一个一个地交替配置。 另外，钕磁铁9a为高顽磁力、铝镍钴磁铁9b为低顽磁力这种情况如下定义。艮卩， 如后所述，在经由定子2通电磁化电流的情况下，在能够使铝镍钴磁铁9b的磁化量变化的 程度的电流时、钕磁铁9a的磁化量不变化这种基准下，将前者称为高顽磁力，将后者称为 低顽磁力。 并且，这2种永久磁铁9a、9b分别以1种形成1个磁极，其磁化方向被配设为沿着 永磁电动机1的径向(从永磁电动机1的外周部朝向定子2与转子3之间的空隙的方向)。 通过如此地将2种永久磁铁9a、9b配置为交替且其磁化方向沿着径向，由此成为彼此相邻 配置的永久磁铁9a、9b在相互相反方向上具有磁极的状态( 一方的N极为内侧、另一方的 N极为外侧的状态)，在这些钕磁铁9a与铝镍钴磁铁9b之间例如在由箭头B表示的方向上 产生磁路(磁通)。 另外，由上方的虚线表示的箭头是经由转子磁芯8的磁通。即，形成有通过顽磁力 较大的钕磁铁9a和顽磁力较小的铝镍钴磁铁9b双方的磁路。并且，永磁电动机1成为48 极/36槽构成，每3个槽对应4极(4极/3槽)。 接着，说明具备如上构成的永磁电动机l的滚筒式洗衣干燥机21的构成。图3是 概略表示滚筒式洗衣干燥机21的内部构成的纵剖侧视图。形成滚筒式洗衣干燥机21的外 壳的外箱22，在前面具有开口为圆形状的洗衣物出入口 23，该洗衣物出入口 23通过门24开闭。在外箱22的内部配置有背面被封闭的有底圆筒状的水槽25，在该水槽25的背面中 央部，通过螺纹固定而固定有上述的永磁电动机1 (定子2)。 永磁电动机1的旋转轴26的后端部(图3中为右侧的端部)固定在永磁电动机 1(转子3)的轴安装部IO上，前端部(图3中为左侧的端部)在水槽25内突出。在旋转轴 26的前端部，相对于水槽25为同轴状地固定有背面被封闭的有底圆筒状的滚筒27，该滚筒 27通过永磁电动机1的驱动而与转子3及旋转轴26 —体地旋转。另外，在滚筒27上设有 能够流通空气及水的多个流通孔28、和用于进行滚筒27内的洗衣物的抬起或散开的多个 挡板29。 在水槽25上连接有供水阀30，当该供水阀30开放时，向水槽25内供水。并且，在 水槽25上连接有具有排水阀31的排水管32，当该排水阀31开放时，水槽25内的水被排出。 在水槽25的下方设有向前后方向延伸的通风管道33。该通风管道33的前端部经 由前部管道34与水槽25内连接，后端部经由后部管道35与水槽25内连接。在通风管道 33的后端部设有送风扇36，通过该送风扇36的送风作用，水槽25内的空气如箭头所示从 前部管道34送到通风管道33内，并通过后部管道35返回到水槽25内。
在通风管道33内部的前端侧配置有蒸发器37，在通风管道33内部的后端侧配置 有冷凝器38。该蒸发器37及冷凝器38与压縮机39及节流阀40 —起构成热泵41 (参照图 4)，在通风管道33内流动的空气，通过蒸发器37被除湿并通过冷凝器38被加热，而在水槽 25内循环。节流阀40由膨胀阀构成，具有开度调节功能。 在外箱22的前面、且位于门24上方地设有操作面板42，在该操作面板42上设有 用于设定运转过程等的多个操作开关(未图示)。操作面板42与控制电路部(未图示)连 接，该控制电路部以微型计算机为主体地构成，并控制滚筒式洗衣干燥机21的全部运转。 上述控制电路部根据经由操作面板42所设定的内容，一边控制永磁电动机1、供水阀30、排 水阀31、压縮机39、节流阀40等的驱动，一边执行各种运转过程。并且，虽然未图示，但对 于构成压縮机39的压縮机电动机，也采用了与永磁电动机1相同的构成。
图1是用框图表示对永磁电动机1的旋转进行矢量控制的电动机控制装置50的 构成的图。另外，上述压縮机电动机也通过同样的构成来控制。在矢量控制中，将在电枢绕 组中流动的电流分离为磁场即永久磁铁的磁通方向、以及与其正交的方向，而独立地对其 进行调整，并控制磁通和产生转矩。在电流控制中，使用由与电动机l的转子一起旋转的坐 标系、所谓的d-q坐标系表示的电流值，其中d轴是安装在转子上的永久磁铁所形成的磁通 方向，q轴是与d轴正交的方向。在绕组中流动的电流的q轴成分即q轴电流Iq是产生转 矩的成分(转矩成分电流)，其d轴成分即d轴电流Id是形成磁通的成分(励磁或磁化成 分电流)。 电流传感器51(U、V、W)是检测在电动机1的各相(U相、V相、W相)中流动的电流 Iu、Iv、Iw的传感器。另外，也可以代替电流传感器51，而构成为在构成变换器电路52(驱 动构件)的下臂侧的开关元件与地之间配置3个分流电阻，并根据其端子电压来检测电流 Iu、 Iv、 Iw。 由电流传感器51检测出的电流Iu、 Iv、 Iw，当通过未图示的A/D转换器进行A/D 转换时，在通过uvw/dq坐标转换器转换为2相电流I a 、 I |3之后，进一步转换为d轴电流Id、q轴电流Iq。 a、 P是固定在电动机1的定子上的2轴坐标系的坐标轴。在这里的坐 标转换的计算中，使用由速度位置推测部(速度位置检测构件、速度位置推测构件)54推测 的转子的旋转位置推测值(a轴与d轴的相位差的推测值)e 。并且，输出由速度位置推测 部54推测的电动机1的转速(角速度)"。 速度位置推测部54为，如上述那样分别推测电动机1的角速度"、转子的旋转位 置e，将电动机l的电路常数(电动机常数)即电枢绕组的d轴电感Ld、q轴电感Lq、绕组 电阻值R的各值存储于此，并且输入d轴电流Id、q轴电流Iq以及d轴输出电压指令值Vd。
速度位置推测部54利用(1)式的d轴电动机电压方程式，推测电动机l的转速
CO o Vd = R Id-w Lq Iq ... (1) 并且，通过积分器55对角速度"进行积分，并将其积分结果作为旋转位置推测值 9而输出。 感应电压检测部(感应电压检测构件)56利用(2)式的q轴电动机电压方程式，
推测运算电动机的感应电压Eq。 Vq = R Iq+w Ld Id+Eq ...(2) g卩，利用由uvw/dq坐标转换器53计算出的dq轴的电流Id、 Iq、后述的电流控制 器61的输出即q轴输出电压指令Vq、由速度位置推测部54运算的推测转速"以及由电动 机1决定的绕组电阻R、 d轴电感Ld，来运算电动机的感应电压Eq。 感应电压指令决定部(感应电压指令决定构件)57，对于洗衣机的洗衣运转以及 脱水运转输出最佳的感应电压指令E(Lref。该EcLref，例如在图10那样的具有增减磁特 性的电动机l的情况下在洗衣运转时，当使感应电压为最大时、效率良好，因此决定为E(L ref = 43V ;在脱水运转时，当使感应电压为最小时、效率良好，因此决定为Eq_ref = 33V。
减磁检测部(减磁检测构件)58，将由感应电压指令决定部57决定的Eq—ref与由 感应电压运算部56检测出的当前的感应电压Eq进行比较，如果Eq_ref > Eq，则判断为正 在减磁。 磁化控制部(磁化构件)59，为了与电动机的运转状态相对应地进行增减磁，而根 据如下这3种情况来输出磁化电流指令IcLcom2 :(l)对应于洗衣机的运转动作而进行增减 磁的情况；(2)由减磁检测部58检测出减磁的情况；(3)根据电动机电流(q轴电流Iq)的 大小判断为减磁了的情况。IcLcom2在增磁的情况下取正值、在减磁的情况下取负值。并 且，根据转子正在旋转时的旋转位置推测值9 ，在每360度的电角中，输出2次、分别为数 ms 数10ms的期间通电指令。 磁化控制部59，将基于上述相位e及转速"决定的、用于磁化铝镍钴磁铁9b的 磁化电流指令Id_com2输出到加法器60，加法器60将对该磁化电流指令Id_com2相加了 弱励磁电流指令IcLcoml的结果，作为d轴电流指令值IcLref输出到电流控制部61。并 且，从外部赋予的转速指令值"—ref，当在减法器62中求出了与转速"的差时，由比例积 分(PI)器63对该差进行比例积分运算，并作为q轴电流指令值I(Lref输出到电流控制部 61。 在电流控制部61中，在减法器64d、64q中分别求出d轴电流指令值Id_ref、 q轴 电流指令值Iq_ref与d轴电流Id、q轴电流Iq的差，并由比例积分器65d、65q对该差进行
8比例积分运算。然后，比例积分运算的结果作为由d-q坐标系表示的输出电压指令值Vd、 Vq，输出到dq/uvw坐标转换器66。在dq/uvw坐标转换器66中，在电压指令值Vd、Vq转换 为由a-l3坐标系表示的值之后，进一步转换为各相电压指令值Vu、 Vv、Vw。另外，在dq/ uvw坐标转换器66的坐标转换的计算中，也使用旋转位置推测值9 。 各相电压指令值Vu、 Vv、 Vw被输入到电力转换部67，并形成用于供给与指令值一 致的电压的、被脉冲宽度调制的栅极驱动信号。变换器电路52例如是将IGBT等开关元件 三相桥接而构成，通过未图示的直流电源电路接受直流电压的供给。由电力转换部67形成 的栅极驱动信号赋予构成变换器电路52的各开关元件的栅极，由此生成与各相电压指令 值Vu、 Vv、 Vw —致的、被P丽调制的三相交流电压，并施加到电动机1的绕组5。
在上述构成中，在电流控制器61中进行基于比例积分(PI)运算的反馈控制，并控 制为d轴电流Id、 q轴电流Iq分别与d轴电流指令值Id_ref、 q轴电流指令值Iq_ref — 致。作为其控制结果的角速度推测值"被反馈至减法器62，比例积分器63通过比例积分 运算而使偏差A "收敛于零。结果，转速"与指令值wref—致。 另外，在以上的构成中，对电动机控制装置50增加永磁电动机l，而构成电动机控 制系统70。并且，除了变换器电路52、P丽形成部62以外的部分，是由构成电动机控制装 置50的微型计算机的软件实现的功能。并且，通过由该软件实现的功能，除了成为感应电 压运算部56、感应电压指令决定部57、减磁检测部58、磁化控制部59的部分以外，与矢量控 制构件相对应。 接着，说明具备永磁电动机1的滚筒式洗衣干燥机(以下简称为洗衣机)21的作 用。当电动机控制装置50经由变换器电路52对定子绕组5通电时，基于电枢反作用的外 部磁场(由在定子绕组5中流动的电流产生的磁场)作用于转子3的永久磁铁9a、9b。然 后，这些永久磁铁9a、9b之中，顽磁力较小的铝镍钴磁铁9b的磁化状态，通过基于该电枢 反作用的外部磁场而被减磁或增磁，由此能够增减与定子绕组5交链的磁通量(交链磁通 量)。因此，在本实施方式中，电动机控制电路50通过控制定子绕组5的通电，而对于每个 运转过程(洗衣过程、脱水过程、干燥过程)切换铝镍钴磁铁9b的磁化状态地执行。在此， 依次说明各运转过程中的动作内容。 首先，在洗衣过程中，洗衣机21的控制电路部将供水阀30开放而向水槽25内进 行供水，接着使滚筒27旋转而进行洗衣。在该洗衣过程中，为了通过挡板29抬起含有水的 洗衣物，需要以高转矩使滚筒27旋转，但转速为低速即可。因此，电动机控制装置50控制 变换器电路52对定子绕组5的通电，以使铝镍钴磁铁9b的磁化状态被增磁。由此，作用于 定子绕组5的磁通量增多(磁力增强)，因此能够使滚筒27以高转矩、低速度旋转。
接着，在脱水过程中，控制电路部将排水阀31开放而排出水槽25内的水，接着通 过使滚筒27高速旋转而将洗衣物所含的水分脱水。在该脱水过程中，为了提高脱水效率， 需要使滚筒27高速旋转，但转矩也可以较小。因此，电动机控制装置50控制变换器电路52 对定子绕组5的通电，以使铝镍钴磁铁9b的磁化状态被减磁。由此，作用于定子绕组5的 磁通量减少(磁力减少)，因此能够使滚筒27以低转矩、高速度旋转。 最后，在干燥过程中，控制电路部在使送风扇36及热泵41驱动的同时使滚筒27 旋转，由此进行洗衣物的干燥。在该干燥过程中，电动机控制装置50，准备下次的洗衣过程， 而控制变换器电路52对定子绕组5的通电，以使铝镍钴磁铁9b的磁化状态被增磁。由此，能够成为使作用于定子绕组5的磁通量增加的状态，并在下次洗衣过程中，能够容易地使 滚筒27以高转矩、低速度旋转。 如上所述，在洗衣运转中，为了使含水的衣物旋转而需要较大的转矩。图5示意地 表示在洗衣运转时收容在滚筒27中的衣物的位置进行变化的状态。在使滚筒27旋转时，在 内部的衣物从处于图5(a)所示的最低位置的状态开始、由挡板29抬起而成为图5(b)所示 的状态的情况下，需要最大的转矩。并且，当滚筒27的转速达到稳定转速(假设为50rpm) 时，保持该转速持续运转一定时间，但由于以稳定转速持续而衣物持续旋转，因此负荷转矩 比启动时小。即，在洗衣运转中产生最大的转矩，是在从电动机l停止的状态开始动作而成 为图5(b)的状态时。 在图6中，表示(a)洗衣运转时的转速及转矩、(b)转矩电流Iq、 (c)电动机1的 磁通量感应电压常数(每单位转速的感应电压值)的关系。如图6(a)的虚线所示，在正 转方向的启动时和反转方向的启动时产生较大的转矩，因此与此相对应、转矩电流Iq的通 电量增加。在此，当在启动时流动10A程度的转矩电流Iq时，根据图10的增减磁特性、铝 镍钴磁铁9b进行减磁，因此从图6(b)所示的超过转矩电流Iq二6A(减磁极限电流)的时 刻开始，电动机1的感应电压降低(参照图6(c))。 接下来，说明如图6那样在洗衣运转时发生减磁的情况下的应对。减磁检测部58 通过以下2种方法检测电动机1是否减磁。 一个方法是，(1)检测由感应电压运算部56检 测的当前的感应电压Eq，比洗衣运转前所指令的感应电压指令值Eq_ref仅降低了规定的 比例、或规定值；另一个方法是，(2)检测由电流检测器51检测出并被dq转换的转矩电流 Iq，变得比一定值(例如6A)大。此时，如图IO所示的每个电动机的增减磁特性那样，能够 将与流动的电流相对应地减磁了的感应电压进行表格化等而进行保持，并通过参照该表格 来进行判断。 并且，当减磁检测部58检测出减磁状态时，并且在满足以下5个条件内的任意一 个的情况下，对磁化控制部59输出磁化指令。 条件(1):在检测出的转矩电流Iq超过了一定值(例如6A)之后，减小到该一定 值以下的情况。 S卩，在超过了一定值的时刻判断为减磁，并等待在启动时输出高转矩的期间经过
而转矩电流Iq降低。即使在输出高转矩之前进行再增磁，之后也可能立即又减磁，因此通
过该条件(1)，避免在输出与启动负荷相对应的高转矩以前进行再增磁。
条件(2):洗衣或冲洗运转中的电动机1的转速为一定速度的情况。 S卩，通过在达到了稳定转速即50rpm之后进行再增磁，由此与条件(1) 一样地避免
在输出与启动负荷相对应的高转矩以前进行再增磁。
条件(3):转矩电流Iq的振幅值的变动比例或变动幅度为一定值以下的情况。
S卩，在达到了规定转速之后转矩电流Iq的值不进行较大变动的情况下进行再增 磁。该条件是因为Iq较大地变动时(例如3A IOA)，即使在启动负荷的对应期间经过之 后进行再增磁，也可能减磁。
条件(4):转矩电流Iq的振幅值的一定期间平均值为一定值以下的情况。 这是因为，例如在Iq平均值持续为6A时，是施加有非常重的负荷的状态正在持
续，因此即使进行再增磁也可能立即减磁。
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条件(5):洗衣或冲洗运转中的一个方向的连续滚筒旋转时间为规定时间(例如 10秒)以上的情况。 S卩，这是因为，在滚筒27的正反转旋转时间过短时，即使在启动负荷的对应期间 经过之后进行再增磁，在之后立即停止那样的情况下也不进行再增磁。 在这些条件成立的情况下进行再增磁的理由有2个，一理由是由于当在洗衣运 转中频繁进行再增磁的通电时，每次都产生噪音，损害作为洗衣机的产品性。另一个理由是 由于在磁化时在变换器电路52的开关元件中流动较大电流，因此为了使开关元件的耐久 性不下降而维持寿命。在本实施例中，假设为了驱动电动机1而流动的电流值最大为8A程 度，为了将铝镍钴磁铁9b磁化而流动的电流为20A程度。 根据这些条件，进行了再增磁时的减磁的恢复时序及效果如图7所示。图7表示 在图6中说明了的减磁状态之后的动作。减磁检测部58，当检测到在图7(c)所示的时刻 Al铝镍钴磁铁9b由于在启动时输出的转矩电流Iq而减磁了的情况时，磁化控制部59根据 上述的各种条件，在图7(b)所示的时刻B1进行再增磁而使其恢复，并降低之后运转中的消 耗电力。在电动机1反转时也同样，在时刻A2检测到减磁，在时刻B2进行再增磁而使其恢 复。另外，在图7(b)中图示了用于上述条件(3)或(4)的判断的稳定运转时的电流的变动 幅度W。 并且，图8是表示在何种情况下许可永久磁铁9的再磁化的一个例子，(a)表示洗 衣物量为4kg的情况，(b)表示洗衣物量为9kg的情况。在此，在上述5个条件内，根据条 件(5)来判断。S卩，图8(a)所示的4kg的情况，与(b)的9kg的情况相比较，滚筒27的正 转、反转动作时间縮短，除了 "洗衣(前半)"为20秒以外，"供水、搅拌"的5. 2秒为最高。 并且，仅在"洗衣(前半)"的情况下许可再磁化，其他行程中的滚筒27的旋转时间较短，都 成为不许可。另一方面，在图8(b)所示的9kg的情况下，除了"排水"为5秒以外，都为10 秒以上，除了 "排水"为不许可以外都成为许可。 根据上述的本实施例，磁化控制部59为，当减磁检测部58检测出在电动机1的运 转中铝镍钴磁铁9b从被磁化的状态减磁了的情况时，能够通过对铝镍钴磁铁9b进行再增 磁而使磁力恢复。并且，减磁检测部58，将感应电压指令决定部57根据电动机1的运转状 态而决定的感应电压指令Eq_ref 、与由感应电压检测部56所检测的感应电压Eq进行比较， 在相对于感应电压指令E(Lref、检测出的感应电压Eq降低了规定的比例或规定值的情况 下，检测为铝镍钴磁铁9b的减磁，因此能够可靠地检测出减磁状态。 并且，磁化控制部59为，当由减磁检测部58检测出铝镍钴磁铁9b的减磁时，在电 动机1的q轴电流Iq超过了一定值之后，降低到该一定值以下的情况下，对铝镍钴磁铁9B 进行增磁，因此能够在电动机1启动时输出了高转矩之后，在发生减磁的可能性减低的时 刻进行增磁。 并且，磁化控制部59为，当由减磁检测部58检测出铝镍钴磁铁9b的减磁时，在电 动机1的q轴电流Iq的振幅的变动比例或变动幅度为一定值以下的情况下，或者q轴电流 Iq的振幅的在一定期间中的平均值为一定值以下的情况下，对铝镍钴磁铁9b进行增磁，因 此能够在q轴电流Iq的变动变小、发生减磁的可能性降低的时刻进行增磁。
并且，将滚筒式洗衣干燥机21构成为，具备由永磁电动机1及电动机控制装置50 构成的电动机控制系统70，并通过永磁电动机1旋转驱动滚筒27来进行洗衣运转，因此即
11使在运转中等电动机1的铝镍钴磁铁9b减磁的情况下，也能够使铝镍钴磁铁9b的磁力恢 复而继续进行洗衣运转等，能够防止效率降低。此时，减磁检测部58在开始洗衣或冲洗运 转时，当电动机1启动时的q轴电流Iq的最大值超过规定值时，检测为铝镍钴磁铁9b的减 磁，因此能够在洗衣运转的负荷变大、铝镍钴磁铁9b发生减磁的概率较高的期间中进行检 此外，磁化控制部59为，当由减磁检测部58检测出铝镍钴磁铁9b的减磁时，在洗 衣或冲洗运转中，在电动机1的转速为一定的情况下，或者在电动机1的一个方向的连续旋 转时间成为规定时间以上时，对铝镍钴磁铁9b进行增磁，因此能够在负荷变动变小而电动 机1的旋转稳定，发生再次减磁的可能性较低的期间进行增磁。
(第二实施例) 图9是第二实施例的相对于图1的图，对于与第一实施例相同的部分附加相同符 号并省略说明，以下对不同的部分进行说明。第二实施例的电动机控制装置71为，在电动 机1上配置有例如具备霍尔IC而成的位置传感器(位置检测构件)72 (u、 v、 w)，并将第一 实施例的构成中的速度位置推测部54置换为速度位置检测部(速度位置检测构件)73。并 且，电动机1和电动机控制装置71构成电动机控制系统74。 速度位置检测部73根据由位置传感器72赋予的位置信号Hu、Hv、Hw，来检测电动
机1的转速"以及旋转位置e 。其他的作用效果与第一实施例完全相同。 本发明不仅限定于上述以及附图所记载的实施例，能够进行如下的变形或扩展。 高顽磁力永久磁铁、低顽磁力永久磁铁分别不限于钕磁铁9a、铝镍钴磁铁9b，适
当选择能够得到合适的顽磁力的材质的磁铁即可。并且，在通过使低顽磁力永久磁铁增减
磁而能够满足期望的输出特性的情况下，不一定需要高顽磁力永久磁铁。 也可以适用于专利文献1所公开的构造的永磁电动机。 不限于洗衣干燥机21或没有干燥功能的洗衣机，只要是使用在转子上具备低顽 磁力永久磁铁而成的永磁电动机、且希望根据负荷的变动状态来使电动机的输出特性变化 的设备，都可以适用。
权利要求
一种电动机控制装置，其特征在于，具备矢量控制构件，将永磁电动机作为控制对象，检测在上述电动机中流动的电流而进行矢量控制，该永磁电动机是以可变更磁化量的程度将低顽磁力的永久磁铁配置在转子上而成的；速度位置检测构件，检测上述电动机的转速及旋转位置；磁化构件，通过由电枢反作用磁场来调整上述永久磁铁的磁化状态，由此根据上述电动机的旋转位置使上述永久磁铁增磁或减磁；以及减磁检测构件，在上述电动机的运转中，检测上述永久磁铁从被上述磁化构件磁化的状态减磁了的情况。
2. 如权利要求1记载的电动机控制装置，其特征在于，具备感应电压指令决定构件，根据上述电动机的运转状态，决定最佳的感应电压指令；禾口 感应电压检测构件，通过运算来检测上述电动机产生的感应电压；上述减磁检测构件，通过对上述感应电压指令与上述所检测的感应电压进行比较，来 检测上述永久磁铁的减磁。
3. 如权利要求2记载的电动机控制装置，其特征在于，上述减磁检测构件为，在相对于上述感应电压指令、上述所检测的感应电压降低了规 定比例或者规定值的情况下，检测为上述永久磁铁的减磁。
4. 如权利要求1记载的电动机控制装置，其特征在于，上述磁化构件为，当由上述减磁检测构件检测出上述永久磁铁的减磁时，在上述电动 机的q轴电流超过了一定值之后、减小到上述一定值以下的情况下，对上述永久磁铁进行 增磁。
5. 如权利要求1记载的电动机控制装置，其特征在于，上述磁化构件为，当由上述减磁检测构件检测出上述永久磁铁的减磁时，在上述电动 机的q轴电流振幅的变动比例或者变动幅度为一定值以下的情况下，对上述永久磁铁进行 增磁。
6. 如权利要求1记载的电动机控制装置，其特征在于，上述磁化构件为，当由上述减磁检测构件检测出上述永久磁铁的减磁时，在上述电动 机的q轴电流振幅的在一定期间内的平均值为一定值以下的情况下，对上述永久磁铁进行 增磁。
7. —种滚筒式洗衣机，其特征在于，具备矢量控制构件，将永磁电动机作为控制对象，检测在上述电动机中流动的电流而进行 矢量控制，该永磁电动机是以可变更磁化量的程度将低顽磁力的永久磁铁配置在转子上而 成的；速度位置检测构件，检测上述电动机的转速及旋转位置；磁化构件，通过由电枢反作用磁场来调整上述永久磁铁的磁化状态，由此根据上述电 动机的旋转位置使上述永久磁铁增磁或减磁；以及减磁检测构件，在上述电动机的运转中，检测上述永久磁铁从被上述磁化构件磁化的 状态减磁了的情况；通过上述电动机产生的旋转驱动力，使收容洗衣物的滚筒旋转来进行洗衣运转。
8. 如权利要求7记载的滚筒式洗衣机，其特征在于，上述减磁检测构件为，在开始洗衣或冲洗运转时的上述电动机启动时的q轴电流的最 大值超过规定值的情况下，检测为上述永久磁铁的减磁。
9. 如权利要求7记载的滚筒式洗衣机，其特征在于，上述磁化构件为，当由上述减磁检测构件检测出上述永久磁铁的减磁时，在洗衣或冲 洗运转中上述电动机的转速为一定的情况下，对上述永久磁铁进行增磁。
10. 如权利要求7记载的滚筒式洗衣机，其特征在于，上述磁化构件为，当由上述减磁检测构件检测出上述永久磁铁的减磁时，在洗衣或冲 洗运转中上述电动机的一个方向的连续旋转时间成为规定时间以上的情况下，对上述永久 磁铁(9b)进行增磁。
全文摘要
一种电动机控制装置(50)，具备矢量控制构件(50)，将永磁电动机(1)作为控制对象，对上述电动机(1)中流动的电流进行检测而进行矢量控制，该永磁电动机(1)是以可变更磁化量的程度将低顽磁力的永久磁铁(1)配置在转子(3)上而成的；速度位置检测构件(54)，检测上述电动机(1)的转速及旋转位置；磁化构件(59)，通过电枢反作用磁场来调整上述永久磁铁(9b)的磁化状态，由此根据上述电动机(1)的旋转位置使上述永久磁铁(9b)增磁或减磁；以及减磁检测构件(58)，检测在上述电动机(1)的运转中上述永久磁铁(9b)从被上述磁化构件(59)磁化的状态减磁。
文档编号H02P6/16GK101783645SQ20091025417
公开日2010年7月21日 申请日期2009年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者前川佐理, 细系强志 申请人:株式会社东芝;东芝家用电器控股株式会社;东芝家用电器株式会社