JP5575423B2 - 洗濯機のモータ駆動装置 - Google Patents
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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、モータを高速回転させる場合に必要となる昇圧電圧をより確実に発生できる洗濯機のモータ駆動装置を提供することにある。
洗濯機の横軸型ドラムに回転軸が直接固定され、洗濯運転及び脱水運転を行うモータを駆動する装置において、
交流電源にリアクトルを介して接続される整流回路と、
この整流回路の入力端子間を短絡する短絡手段と、
前記整流回路の出力側に接続されて直流電力を交流電力に変換し、前記モータを駆動するインバータ回路と、
脱水運転を行う場合の前記モータの回転数が高くなるほど、前記短絡手段により前記交流電源の電圧波形のゼロクロスタイミング間に前記入力端子間の複数回の短絡を開始させるまでの期間をより長くする短絡制御手段とを備えたことを特徴とする。
すなわち、前記ゼロクロスタイミング間に、整流回路の入力端子間の複数回の短絡を開始させるまでの期間をより長くすれば、リアクトルに蓄積された電磁エネルギを有効に利用して、整流回路より出力される直流電源電圧をより高く昇圧することが可能となる。したがって、脱水運転においてモータの回転数をより高く上昇させて、脱水効率を向上させることができる。
以下、第1実施例について図1乃至図8を参照して説明する。図2は、ドラム式洗濯乾燥機の構成を示す縦断側面図である。外箱1は前板と後板と左側板と右側板と底板と天板を有する中空状をなすものであり、外箱1の前板には貫通孔状の出入口2が形成されている。この外箱1の前板には扉3が装着されている。この扉3は使用者が前方から閉鎖状態および開放状態相互間で操作可能なもので、扉3の閉鎖状態では出入口2が閉鎖され、扉3の開放状態では出入口2が開放される。外箱1の内部には水受槽4が固定されている。この水受槽4は後面が閉鎖された円筒状をなすもので、軸心線CLが前から後に向けて下降する傾斜状態に配置されている。この水受槽4は前面が開口するものであり、扉3の閉鎖状態では扉3が水受槽4の前面を気密状態に閉鎖する。
下アーム側のIGBT35d、35e、35fのエミッタは、シャント抵抗37u、37v、37wを介してグランドに接続されている。また、IGBT35d、35e、35fのエミッタとシャント抵抗37u、37v、37wとの共通接続点は、制御回路(マイクロプロセッサ,マイクロコンピュータ)42Aの入力端子に接続されている。
そして、ファンモータ22に対しては、同様に構成されるインバータ回路38及びシャント抵抗39(u,v,w)が配置され、コンプモータ28に対しては、インバータ回路40及びシャント抵抗41(u,v,w)が配置されている。インバータ回路38及び40の制御は、もう1つの制御回路42B(マイクロプロセッサ,マイクロコンピュータ),短絡制御手段)によって行われ、制御回路42A,42Bは、シリアル通信による双方向通信が可能となっている。
インバータ回路34,38の入力端子間には、それぞれ抵抗49a及び49bの直列回路、抵抗50a及び50bの直列回路が接続されており、それぞれの共通接続点は、制御回路42A,42Bの入力端子に接続されている。制御回路42A,42Bは、上記各共通接続点の電圧を参照することで、インバータ回路34,38に入力される駆動電源電圧を検知する。
以上の構成において、インバータ回路34,制御回路42A及び42B,駆動用電源回路43,リアクトル44,整流回路47,IGBT48は、駆動装置60を構成している。
尚、本実施例では、電流センサ52により交流電流を検出することになるが、商用交流電源では電圧,電流は同相であるから、交流電流のゼロクロス点は交流電圧のゼロクロス点に一致している。
図6は、洗いから脱水までの行程を示すタイムチャートであり、図4のフローよりも行程を詳細に示している。給水を開始する前に洗濯物の重量センシングを行い、すすぎ動作を行う前には、シャワー給水及び中間脱水を2回繰り返している。
また、制御回路42Bは、脱水運転が行われると共にコンプレッサ27を駆動する場合にも、コンプレッサ27を制御するパラメータである出力電流の変化に応じて、IGBT48により整流回路45の入力端子間を短絡させる回数を変化させるようにした。したがって、コンプレッサ23に大きな電流が流れる場合に、力率を改善して高調波を低減し、直流電源電圧を上昇させて電流消費を抑制できる。
図9及び図10は第2実施例であり、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は図6相当図であり、洗濯乾燥機が最終脱水を行った後、乾燥動作まで行う場合を示している。この時、最終脱水は4段階で行うようになっており、各脱水動作におけるドラムモータ5の最高回転数は、400rpm,700rpm,950rpm,1700rpmと次第に上昇するように設定されている。
以上のように第2実施例によれば、制御回路42Bは、脱水運転を行う場合にドラムモータ5の回転数が高くなるほど、整流回路45の入力端子間を短絡させる回数を増加させるので、直流電源電圧をより上昇させてモータ5の回転数を高くすることができる。
図11は第3実施例であり、第2実施例と異なる部分について説明する。図11は図10相当図であり、ステップS21,S22に替わるステップS21A,S22Aにおける判定の内容が相違している。制御回路42Bは、電流センサ52により駆動用電源回路43の交流入力電流(制御パラメータ)を検出し、その電流の実効値が3アンペア[A]以上か否かを判断する(ステップS21A)。電流実効値が3アンペア以上であれば(YES)、更に5アンペア以上か否かを判断する(ステップS22A)。そして、5アンペア以上であれば(YES)ステップS23を実行し、5アンペア未満であれば(NO)、ステップS25を実行する。
すなわち、駆動用電源回路43における交流入力電流の大小はドラムモータ5の回転数の高低に対応するので、第3実施例による場合も、第2実施例と同様の効果が得られる。
図12は第4実施例であり、第3実施例と異なる部分について説明する。図12は図11相当図であり、ステップS21A,S22Aに替わるステップS21B,S22Bにおいて、駆動用電源回路43の交流入力電流に替えて、ドラムモータ5の入力電流(制御パラメータ)を実効値で検出する。この場合、例えばインバータ回路34の電源母線の何れか一方に電流センサを配置すれば良い。
図13は第5実施例であり、第3実施例等と異なる部分について説明する。図13は図11相当図であり、ステップS21A,S22Aに替わるステップS21C,S22Cにおいて、駆動用電源回路43の交流入力電力(制御パラメータ)を検出する。この場合、必要に応じて交流入力電圧を計測する電圧センサを配置すれば良い。そして、制御回路42Bは、駆動用電源回路43の入力電力が300ワット[W]以上か否かを判断し(ステップS21C)、入力電力が300ワット以上であれば(YES)、更に500ワット以上か否かを判断する(ステップS22C)。500ワット以上であれば(YES)ステップS23を実行し、500ワット未満であれば(NO)、ステップS25を実行する。すなわち、駆動用電源回路43の交流入力電力の大小はモータ5の回転数の高低に対応するので、第5実施例による場合も、第3実施例等と同様の効果が得られる。
尚、ステップS21C,S22Cについては、第4実施例と同様に、ドラムモータ5の入力電力について閾値を設定し、前記入力電力を検出して判定を行っても良い。
図14及び図15は第6実施例であり、第2実施例と異なる部分について説明する。図14は図10相当図であり、ステップS23,S25に替わるステップS23A,S25Aにおいて、制御回路42Bは、交流電源の半周期内で電源回路43の入力端子を短絡させる回数は何れも2回とする。そして、ステップS23A,S25Aでは、2回の短絡を行うタイミングを変化させる。図15には、対応する電圧・電流波形を示す。尚、短絡パルス幅は第1実施例と同様である。
以上のように第6実施例によれば、制御回路42Bは、脱水運転を行う場合にドラムモータ5の回転数が高くなるほど、交流電圧波形のゼロクロスタイミングから短絡を開始させるまでの期間をより長くするので、短絡開始期間を調整して昇圧電圧を制御できる。
図16乃至図18は、第7〜第9実施例であり、第6実施例の短絡処理を、第3〜第5実施例の判断処理と組み合わせたものを示す。これらの第7〜第9実施例による場合も、第6実施例と同様の効果が得られる。
制御回路42A,42Bを統合して、1つの制御回路としても良い。
交流電源半周期内における短絡回数を、4回以上に設定しても良い。
IGBT48により短絡を行う場合のパルス幅や、ゼロクロス点からの遅延時間についても、適宜変更して良い。
半導体スイッチング素子は、IGBTに限ることなく、バイポーラトランジスタやMOSFETを用いても良い。
回転数や電圧,電流,電力に関する閾値の設定は一例であり、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
乾燥機能を持たない洗濯機に適用しても良い。
Claims (5)
- 洗濯機の横軸型ドラムに回転軸が直接固定され、洗濯運転及び脱水運転を行うモータを駆動する装置において、
交流電源にリアクトルを介して接続される整流回路と、
この整流回路の入力端子間を短絡する短絡手段と、
前記整流回路の出力側に接続されて直流電力を交流電力に変換し、前記モータを駆動するインバータ回路と、
脱水運転を行う場合の前記モータの回転数が高くなるほど、前記短絡手段により前記交流電源の電圧波形のゼロクロスタイミングから前記入力端子間の複数回の短絡を開始させるまでの期間をより長くする短絡制御手段とを備えたことを特徴とする洗濯機のモータ駆動装置。 - 洗濯機の横軸型ドラムに回転軸が直接固定され、洗濯運転及び脱水運転を行うモータを駆動する装置において、
交流電源にリアクトルを介して接続される整流回路と、
この整流回路の入力端子間を短絡する短絡手段と、
前記整流回路の出力側に接続されて直流電力を交流電力に変換し、前記モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路に入力される電流を検出する入力検出手段と、
脱水運転を行う場合の前記入力電流が大きくなるほど、前記短絡手段により前記交流電源の電圧波形のゼロクロスタイミングから前記入力端子間の複数回の短絡を開始させるまでの期間をより長くする短絡制御手段とを備えたことを特徴とする洗濯機のモータ駆動装置。 - 洗濯機の横軸型ドラムに回転軸が直接固定され、洗濯運転及び脱水運転を行うモータを駆動する装置において、
交流電源にリアクトルを介して接続される整流回路と、
この整流回路の入力端子間を短絡する短絡手段と、
前記整流回路の出力側に接続されて直流電力を交流電力に変換し、前記モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路に入力される電力を検出する入力検出手段と、
脱水運転を行う場合の前記入力電力が大きくなるほど、前記短絡手段により前記交流電源の電圧波形のゼロクロスタイミングから前記入力端子間の複数回の短絡を開始させるまでの期間をより長くする短絡制御手段とを備えたことを特徴とする洗濯機のモータ駆動装置。 - 乾燥運転を行うためのヒートポンプを構成するコンプレッサを駆動するインバータ回路を備え、
前記短絡制御手段は、前記脱水運転が行われると共に前記コンプレッサを駆動する場合にも、前記コンプレッサを制御するパラメータの変化に応じて、前記短絡手段により前記入力端子間を短絡させる回数を変化させることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の洗濯機のモータ駆動装置。 - 前記短絡制御手段は、前記電圧波形のゼロクロスタイミング間に短絡を複数回行わせる際に、前記電圧波形の波高値が高いタイミングほど、短絡時間を短くすることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の洗濯機のモータ駆動装置。
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