JP2010269070A - 洗濯機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ドラムモータを構成するロータマグネットに着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有するアルニコ磁石を備え、制御回路が、インバータ回路を介して、アルニコ磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させ、洗濯機の運転を停止させる場合に(ステップS11)アルニコ磁石を増磁状態にする(ステップS12)。
【選択図】図1
Description
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、運転の中断や停止が発生した場合でも、次回の運転開始時に、モータの出力トルクが不足することを回避できる洗濯機を提供することにある。
前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、実行している運転を中断させる場合、又は運転を停止させる場合には、前記永久磁石を増磁状態にしてから、前記中断又は前記停止を行うことを特徴とする。斯様に構成すれば、中断した運転を再開させる場合、又は次回に運転を開始する場合には、永久磁石は増磁された状態になっているので、永久磁石モータを起動させるために必要なトルクを十分に得ることができる。
前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、電源が投入された直後に、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする。斯様に構成すれば、たとえ前回の洗濯機の運転が、永久磁石が減磁された状態で中断されていたり、又は終了していたとしても、永久磁石モータを起動させるために必要なトルクを十分に得ることができる。
前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、前記永久磁石を減磁状態にする場合には、その前処理として前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする。すなわち、永久磁石を減磁させる場合、減磁量を正確に制御するのは比較的困難であるが、永久磁石を増磁させる場合、増磁量を飽和させることは容易であるから、最大増磁量を基準として減磁を行うようにすれば、減磁量を正確に制御することができる。
以下、ヒートポンプ式洗濯乾燥機(ランドリー機器)に適用した第1実施例について、図1乃至図8を参照して説明する。洗濯乾燥機の縦断側面を示す図6において、外箱1の内部には、水槽2が複数の支持装置3により弾性支持されて水平状態に配設されている。この水槽2の内部には、これと同軸状態で回転ドラム(以下、単にドラムと称す)4が回転可能に配設されている。このドラム4は、周側壁及び後壁に通風孔を兼ねる脱水孔4a(一部のみ図示)を多数有していて、洗濯槽、脱水槽及び乾燥室としても機能する。なお、ドラム4の内周面には、複数のバッフル4b(1個のみ図示)が設けられている。
水槽2の底部の後方部位には、排水口2bが形成されており、この排水口2bは、排水弁27aを介して排水ホース27に接続されている。なお、排水ホース27の一部は伸縮自在になっている。そして、ケーシング13の水受け部13cは、排水ホース28及び逆止弁28aを介して排水ホース27の途中部位に接続されている。
下アーム側のIGBT33d、33e、33fのエミッタは、シャント抵抗(電流検出手段)35u、35v、35wを介してグランドに接続されている。また、IGBT33d、33e、33fのエミッタとシャント抵抗35u、35v、35wとの共通接続点は、夫々レベルシフト回路36を介して制御回路30に接続されている。尚、モータ11の巻線11u〜11wには最大で15A程度流れるので、シャント抵抗35u〜35wの抵抗値は、例えば0.1Ωに設定されている。
インバータ回路32の入力側には駆動用電源回路39が接続されている。駆動用電源回路39は、100Vの交流電源40を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路41及び直列接続された2個のコンデンサ(電解コンデンサ)42a、42bにより倍電圧全波整流し、約280Vの直流電圧をインバータ回路32に供給する。インバータ回路32の各相出力端子は、モータ11の各相巻線11u、11v、11wに接続されている。
そして、制御回路30は外部より速度指令が与えられると、推定した位相θ及び回転角速度ω並びに電流成分Id、Iqに基づいて電流指令Idref 、Iqref を生成し、それを電圧指令Vd、Vqに変換すると直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がPWM信号として生成され、インバータ回路32を介してモータ11の巻線11u〜11wに出力される。
また、電源回路39の出力端子とグランドとの間には、抵抗素子52a,52bの直列回路が接続されており、それらの共通接続点は、制御回路30の入力端子に接続されている。制御回路30は、抵抗素子52a,52bにより分圧されたインバータ回路32の入力電圧を読み込み、PWM信号デューティを決定するための基準とする。
その他、制御回路30は、例えばドアロック制御回路や乾燥用ファンモータ等の各種電装品56を制御したり、前述した表示・操作用基板57との間で操作信号や制御信号等の入出力を行う。また、洗濯運転の進行状況に応じて扉9の施錠(ロック),解錠(アンロック)を行うためのドアロックアクチュエータ58の駆動を制御する。
PWM形成部73は、電圧指令値Vus、Vvs、Vws又はVu、Vv、Vwに基づいて15.6kHzのキャリア(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32に出力する。PWM信号Vup〜Vwpは、例えばモータ11の各相巻線11u、11v、11wに正弦波状の電流が通電されるよう、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。
αβ/dq変換部67は、ベクトル制御時にはエスティメータ63よりモータ11のロータ位置角θを得ることで、所定の演算式に従って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に変換すると、それらを前述のようにエスティメータ63及び減算器66d、66qに出力する。
そして、従来の洗濯機では、前述したように、高速回転・低出力トルク運転では弱め界磁制御を行うことで回転数をより上昇させるなどしていたが、本実施例では、モータ11のロータ92を構成するアルニコ磁石97の着磁量を変化させることで、モータ11を、洗濯機の各運転について要求される特性に適合するようにロータマグネット98の磁束をダイナミックに変化させる。
尚、以降では、アルニコ磁石97の着磁量を増減させることで、ロータマグネット98の磁束を増減させることを「モータ11を増減磁する」と表現する。
図9は第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図9は、ユーザが操作パネル部29に配置されている電源「入」スイッチをオンすることで、電源が投入された場合の処理部分を示すフローチャートである。制御回路30は、電源が投入された直後に、モータ11のロータマグネット98の着磁状態が、どのようになっているかを確認する(初期読み込み,ステップS21)。
すなわちこの場合、以降に洗濯物の重量を検知するセンシング処理や、或いは洗い運転を開始するため、モータ11を起動する場合に大きな出力トルクを得ることができるから、そのまま次の行程に進むことに全く問題はない。
図10は第3実施例を示すもので、第2実施例と同様に電源が投入された場合の処理部分を示しており、ステップS22に替えて「ドアロックは解除状態か?」の判断ステップS27が配置されている。すなわち、ステップS21で初期読み込みを行った結果、扉9のロックが解除されていれば(ステップS27:YES)、問題はないのでそのまま次の行程に進む(ステップS23)。
図11は第4実施例を示すものである。第4実施例は、洗濯機の運転中に、ユーザにより一時停止を指示する操作ボタン(一時停止ボタン,スタートボタンが兼用される場合もある)がオンされた場合の処理を示す。一時停止ボタンがオン操作されると(ステップS31:YES)、制御回路30は、第2実施例のステップS21,S22と同様にして、モータ11が増磁状態にあるか否かを判断する(ステップS33)。
図12は第5実施例を示すものである。第5実施例は、洗濯機の運転中に、ユーザにより電源「切(オフ)」を指示する操作ボタン(電源切ボタン)がオンされた場合の処理を示す。電源切ボタンがオン操作されると(ステップS41:YES)、制御回路40は、リレー47を開くことで交流電源40を遮断する。以降は、コンデンサ42に充電されている電力を使用して動作する。
すなわち、洗濯機の運転が停止された後、次に運転が開始される場合には、モータ11は停止状態から再起動されることになる。この時、ロータマグネット98が減磁された状態になっていると起動トルクが不足することが考えられるので、増磁処理を行うようにする。
図13は第6実施例を示すものである。第6実施例は、洗濯機が脱水運転中にユーザにより電源切ボタンがオンされた場合の処理を示す。脱水行程が行われている間に(ステップS51)電源切ボタンがオン操作されると(ステップS52:YES)、制御回路30は、リレー47を開くことで交流電源40を遮断する。以降は、第5実施例と同様に、コンデンサ42に充電されている電力を使用して動作する。
図14は第7実施例を示すものであり、第6実施例と異なる部分について説明する。第7実施例は、第6実施例のステップS52を、「AC入力はあるか?」の判断ステップS52Aに置き換えたものである。ここで、制御回路30は、フォトカプラ(入力状態検知手段)48が出力する交流電源周波数のパルス信号を参照し、そのパルス信号が継続して出力されていれば「AC入力あり(YES)」と判断する。
図15は第8実施例であり、第6,第7実施例と異なる部分について説明する。第8実施例では、第6,第7実施例のように脱水行程の途中でモータ11の回転を停止させるため回生ブレーキ動作を行う場合、モータ11の回転数が所定の閾値以下になった段階で(ステップS61:YES)増磁処理を行う(ステップS57)。尚、モータ11の回転数は、回転位置センサ(回転数検知手段)51が出力する位置信号の変化周期に基づいて検知する。そして、増磁処理を行うと、回生ブレーキ動作を再開させて(ステップS58)モータ11の回転を停止させるまで行うようにする(ステップS63)。
第9実施例は、例えば図4に示す行程チャートにおいて、最終脱水行程(O)を開始する前に、モータ11を減磁処理するが(6)、その減磁処理の前処理として増磁処理を行うようにする。すなわち、図2(b)の処理を実行する場合は、その前に図2(a)の処理を実行する。アルニコ磁石97を減磁させる場合、減磁量を正確に制御するのは比較的困難であるが、アルニコ磁石97を増磁させる場合、増磁量を飽和させることは容易である。したがって、最大増磁量を基準として減磁を行うようにすれば、減磁量を正確に制御することができる。
モータ11の着磁状態を判定する場合には、モータ11を一定回転数で回転させた場合に発生する誘起電圧を検出し、その誘起電圧の大きさに基づいて判定しても良い。また、この場合の誘起電圧は、エスティメータ63の内部において、モータの電圧・電流方程式に基づき行う演算で得られるものを用いても良い。
第1,第2永久磁石は、それぞれネオジム磁石,アルニコ磁石に限ることなく、保磁力の条件を満たす磁性材料であれば適宜変更して良い。
第2永久磁石の着磁変化量のみで全ての運転特性に対応させることができる場合、第1永久磁石は不要である。
ドラム4の回転軸は、水平に対して仰角方向に10度〜15度程度の傾きを持たせるようにしても良い。
第2実施例において、ステップS21,S22を削除し、電源が投入された場合は必ずステップS24〜S26を実行しても良い。また、第3実施例でも同様に、ステップS27で「NO」と判断すると、ステップS25,S26を実行しても良い。
さらに、第4実施例でも同様に、ステップS31で「YES」と判断するとステップS37を実行しても良く、第5実施例でもステップS41で「YES」と判断するとステップS45を実行しても良い。
入力状態検知手段は、その他例えば電流トランスなどでも良い。
各実施例を、適宜組み合わせて実施しても良い。
乾燥機能を持たない洗濯機に適用しても良い。また、パルセータを用いて水流を撹拌させる縦型の洗濯機に適用しても良い。
Claims (9)
- ロータ側に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石を備えて構成され、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる永久磁石モータと、
前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、実行している運転を中断させる場合、又は運転を停止させる場合には、前記永久磁石を増磁状態にしてから、前記中断又は前記停止を行うことを特徴とする洗濯機。 - ロータ側に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石を備えて構成され、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる永久磁石モータと、
前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、電源が投入された直後に、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする洗濯機。 - 前記着磁量制御手段は、電源が投入された直後に、回転槽を開閉する扉が施錠状態になっていると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項2記載の洗濯機。
- 前記着磁量制御手段は、前記永久磁石が減磁状態になっている間に、ユーザにより運転を中断するための入力操作が行われると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の洗濯機。
- 前記着磁量制御手段は、前記永久磁石が減磁状態になっている間に、ユーザにより電源を遮断するための入力操作が行われると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の洗濯機。
- 前記永久磁石が減磁された状態で前記永久磁石モータが高速回転している場合に、ユーザにより電源を遮断するための入力操作が行われると、前記永久磁石モータに対して回生ブレーキを作用させるモータ制御手段を備え、
前記着磁量制御手段は、前記回生ブレーキにより発生する回生電力を利用して、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載の洗濯機。 - 商用交流電源の入力状態を検知する入力状態検知手段と、
前記永久磁石が減磁された状態で前記永久磁石モータが高速回転している場合に、前記入力状態検知手段により前記商用交流電源の入力が検知されなくなると、前記永久磁石モータに対して回生ブレーキを作用させるモータ制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、前記回生ブレーキにより発生する回生電力を利用して、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項1ないし6の何れか1項に記載の洗濯機。 - 前記永久磁石モータの回転数を検知する回転数検知手段を備え、
前記着磁量制御手段は、前記回生ブレーキが作用している場合に、前記回転数検知手段により検知される回転数が所定の閾値以下になると、前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする請求項7又は8記載の洗濯機。 - ロータ側に着磁量を容易に変更可能なレベルの保磁力を有する永久磁石を備えて構成され、洗濯運転を行うための回転駆動力を発生させる永久磁石モータと、
前記永久磁石の着磁量を変化させるように励磁電流を発生させる着磁量制御手段とを備え、
前記着磁量制御手段は、前記永久磁石を減磁状態にする場合には、その前処理として前記永久磁石を増磁状態にすることを特徴とする洗濯機。
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