KR20160139749A - 세탁물 처리기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세탁물 처리기기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 세탁조와, 세탁조 내에 구비되어 회전되는 펄세이터와, 세탁조 또는 펄세이터 중 적어도 하나를 회전시키는 모터와, 모터의 회전력을, 세탁조 또는 펄세이터 중 적어도 하나에 선택적으로 전달하는 클러치부와, 클러치부의 구동을 제어하는 클러치 구동부와, 클러치부의 동작 변환 이후, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 탑로드 방식의 세탁물 처리기기에서, 클러치부의 동작 변환시의 체결력을 향상시킬 수 있게 된다.
Description
본 발명은 세탁물 처리기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 탑로드 방식의 세탁물 처리기기에서, 클러치부의 동작 변환시의 체결력을 향상시킬 수 있는 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
일반적으로, 세탁물 처리기기는 세제와 세탁수 및 세탁물이 세탁조 내에 투입된 상태에서, 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 세탁조와 세탁물의 마찰력을 이용하여 세탁을 행하여, 세탁물의 손상이 거의 없고 세탁물이 서로 엉키지 않는 세탁효과를 낼 수 있다.
한편, 탑로드 방식의 세탁물 처리기기의 경우, 세탁조와 세탁조의 하부에 배치되어 회전하는 펄세이터를 구비할 수 있다. 세탁조만 회전하거나 또는 세탁조와 펄세이터가 함께 회전하기 위해, 클러치를 사용하여, 세탁조와 펄세이터의 결합을 사용하게 된다.
한편, 클러치의 구동시의, 세탁조와 펄세이터의 결합을 위한 체결력 향상을 위해, 다양한 방안이 논의되고 있다.
본 발명의 목적은, 탑로드 방식의 세탁물 처리기기에서, 클러치부의 동작 변환시의 체결력을 향상시킬 수 있는 세탁물 처리기기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 세탁조와, 세탁조 내에 구비되어 회전되는 펄세이터와, 세탁조 또는 펄세이터 중 적어도 하나를 회전시키는 모터와, 모터의 회전력을, 세탁조 또는 펄세이터(133) 중 적어도 하나에 선택적으로 전달하는 클러치부와, 클러치부의 구동을 제어하는 클러치 구동부와, 클러치부의 동작 변환 이후, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 세탁물 처리기기는, 세탁조와, 세탁조 내에 구비되어 회전되는 펄세이터와, 세탁조 또는 펄세이터 중 적어도 하나를 회전시키는 모터와, 모터의 회전력을, 세탁조 또는 펄세이터 중 적어도 하나에 선택적으로 전달하는 클러치부와, 클러치부의 구동을 제어하는 클러치 구동부와, 클러치부의 동작 변환 이후, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하는 제어부를 포함함으로써, 클러치부의 동작 변환시의 체결력을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 클러치부의 파손 위험을 저감할 수 있게 된다.
한편, 제어부는, 제1 방향 회전 이후, 제2 방향으로 모터의 회전 및 정지를 제2 횟수 반복하도록 제어함으로써, 클러치부의 동작 변환시의 체결력을 더 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 클러치부의 파손 위험을 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 내조 및 구동모터를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 동력전달장치를 상세히 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 동력전달장치를 이루는 각 구성요소를 도시한 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 제1 및 제2 클러치의 동작을 도시한 도면이다.
도 8은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10a 내지 도 10b는 도 9의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 도 8의 모터 구동부의 내부 회로도이다.
도 12는 도 11의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 내조 및 구동모터를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 동력전달장치를 상세히 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 동력전달장치를 이루는 각 구성요소를 도시한 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 제1 및 제2 클러치의 동작을 도시한 도면이다.
도 8은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10a 내지 도 10b는 도 9의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 도 8의 모터 구동부의 내부 회로도이다.
도 12는 도 11의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술되는 세탁물 처리기기는, 탑로드 방식의 세탁물 처리기기로서, 세탁조와 펄세이터, 및 클러치를 구비하는 세탁물 처리기기에 대한 것이다. 특히, 클러치의 구동시의, 세탁조와 펄세이터의 결합을 위한 체결력을 향상시킬 수 있는 세탁물 처리기기이다.
한편, 탑로드 방식의 센서리스 방식의 세탁물 처리기기는, 세탁조를 회전시키기 위한 모터의 회전자 위치를 감지하는 위치 감지부가 구비되지 않는, 센서리스(sensorless) 방식에 의해, 구동될 수 있다.
이하에서는, 탑로드 방식이며, 센서리스 방식의 세탁물 처리기기에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 측단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기(100)는, 포가 상부 방향으로 세탁조 내로 삽입되는 탑 로드(top load) 방식의 세탁물 처리기기이다. 이러한 탑로드 방식의 세탁물 처리기기는, 포가 삽입되어 세탁, 헹굼 탈수 등을 수행하는 세탁물 처리기기 또는 습포가 삽입되어 건조를 수행하는 건조기 등을 포함하는 개념으로서, 이하에서는 세탁물 처리기기를 중심으로 기술한다.
세탁물 처리기기(100)는, 외관을 형성하는 케이싱(110)과, 사용자로부터 각종 제어명령을 입력받는 조작키들과, 세탁물 처리기기(100)의 작동상태에 대한 정보를 표시하는 디스플레이 등을 구비하여 사용자 인터페이스를 제공하는 컨트롤 패널(115)과, 케이싱(110)에 회전 가능하게 구비되어 세탁물이 출입하는 출입홀을 여닫는 도어(113)를 포함한다.
케이싱(110)은, 내부에 세탁물 처리기기(100)의 각종 구성품이 수용될 수 있는 공간을 형성하는 본체(111)와, 본체(111)의 상측에 구비되고 내조(122) 내로 세탁물이 투입될 수 있도록 포출입홀을 형성하는 탑커버(112)를 포함할 수 있다.
케이싱(110)은 본체(111)와 탑커버(112)를 포함하는 것으로 설명하나, 케이싱(110)은 세탁물 처리기기(100)의 외관을 형성하는 것이면 충분하며 이에 한정되지 않는다.
한편, 지지봉(135)은, 케이싱(110)을 이루는 구성 중 하나인 탑커버(112)에 결합되는 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 케이싱(110)의 고정된 부분 어느 곳과도 결합되는 것이 가능함을 명시한다.
컨트롤패널(115)은, 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 조작하는 조작키들(117)과, 조작키들(117)의 일측에 배치되며 세탁물 처리기기(100)의 운전상태를 표시하는 디스플레이(118)를 포함한다.
도어(113)는, 탑커버(112)에 형성된 포출입홀(미표기)을 여닫는 것으로, 본체(111) 내부가 들여다보일 수 있도록 강화유리 등의 투명부재를 포함할 수 있다.
세탁물 처리기기(100)는, 세탁조(120)를 포함할 수 있다. 세탁조(120)는, 세탁수가 담기는 외조(124)와, 외조(124) 내에 회전가능하게 구비되어 세탁물을 수용하는 내조(122)를 구비할 수 있다. 세탁조(120)의 상부에는 세탁조(120)의 회전시 발생하는 편심을 보상하기 위한 밸런서(134)가 구비될 수 있다.
한편, 세탁물 처리기기(100)는, 세탁조(120)의 하부에 회전 가능하게 구비되는 펄세이터(pulsator)(133)를 포함할 수 있다.
동력전달장치(138)는, 내조(122) 및/또는 펄세이터(133)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것이다. 동력전달장치(138)의 구동력을 선택적으로 전달하여 내조(122)만이 회전되거나, 펄세이터(133)만이 회전되거나, 내조(122)와 펄세이터(133)가 동시에 회전되도록 하는 클러치(도 3 또는 도 4의 320a,320b)가 구비될 수 있다.
한편, 동력전달장치(138)는, 도 8의 모터 구동부(220)와 클러치 구동부(620)의해 동작하게 된다. 이에 대해서는 도 8 이하를 참조하여 후술한다.
한편, 탑커버(112)에는 세탁용 세제, 섬유 유연제 및/또는 표백제 등의 각종 첨가제가 수용되는 세제박스(114)가 인출가능하게 구비되고, 급수유로(123)를 통해 급수된 세탁수가 세제박스(114)를 경유한 후 내조(122) 내로 공급된다.
내조(122)에는 복수의 홀(미도시)이 형성되어 내조(122)로 공급된 세탁수가 복수의 홀을 통해 외조(124)로 유동한다. 급수유로(123)를 단속하는 급수밸브(125)가 구비될 수 있다.
배수유로(143)를 통해 외조(124)내의 세탁수가 배수되고, 배수유로(143)를 단속하는 배수밸브(145) 및 세탁수를 펌핑하는 배수펌프(141)가 구비될 수 있다.
지지봉(135)은, 외조(124)를 케이싱(110) 내에 매달기 위한 것으로, 일단이 케이싱(110)에 연결되고, 지지봉(135)의 타단은 서스펜션(150)에 의해 외조(124)와 연결된다.
서스펜션(150)은, 세탁물 처리기기(100) 작동 중에 외조(124)가 진동하는 것을 완충시킨다. 예를 들어, 내조(122)가 회전함에 따라 발생하는 진동에 의해 외조(124)가 진동할 수 있으며, 내조(122)가 회전하는 중에는 내조(122) 내에 수용된 세탁물의 편심, 내조(122)의 회전 속도 또는 공진 특성 등의 다양한 요인에 의해 진동하는 것을 완충시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 내조 및 구동모터를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 내조(122)는 도시되지 않은 외조(124)의 내부에 장착될 수 있다.
내조(122)의 바닥면에 펄세이터(133)(333)가 회전가능하게 설치될 수 있다. 그리고, 내조(122)의 하부에는 내조(122)를 회전가능하게 지지하는 베어링이 장착되는 베어링 하우징(330)이 배치되며, 베어링 하우징(330)의 하측에 모터(230)가 구비될 수 있다.
모터(230)에서 생성되는 구동력이, 전달되어 내조(122)와 펄세이터(133)를 회전시키게 될 수 있다. 구체적으로, 모터(230)는 내부에 고정자(230a)가 배치되고, 고정자(230a)의 외측에 회전자(230b)가 배치되며, 회전자(230b)와 구동부가 결합될 수 있다.
도 4는 도 2의 동력전달장치를 상세히 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 동력전달장치를 이루는 각 구성요소를 도시한 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 내조(122)는 제1 회전축(312)과 결합되어 함께 회전하고, 펄세이터(133)(333)는 제2 회전축(322)과 결합되어 함께 회전한다. 여기서, 제1 회전축(312)은 속이 비어있는 중공형태를 가지며, 제1 회전축(312)의 내부에 제2 회전축(322)이 동심으로 배치될 수 있다.
한편, 제1 회전축(312)은, 탈수축이라 명명할 수 있으며, 제2 회전축(322)은, 세탁축이라 명명할 수 있다.
한편, 제2 회전축(322)은 회전자(230b)에 결합되는데, 구체적으로는 회전자(230b)의 내면에 고정 설치되는 축 고정판(362)의 중심을 관통한 상태로 고정될 수 있다.
아울러, 제2 회전축(322)의 하측 단부에는 나사산(322a)이 형성되어 있고, 나사산에 고정너트(미도시)가 회전자(230b)의 하부면으로부터 체결되어 제2 회전축(322)이 축 고정판(362)과 함께 회전되도록 한다.
축 고정판(362)은 도 5에 도시된 바와 같이 원판 형태를 가지고 있으며, 중심부에는 보스부(364)가 형성될 수 있다.
아울러, 보스부(364)의 내측 하부에는 기어부(366)가 형성되어 제2 회전축(322)의 외주부에 형성되는 기어부와 맞물릴 수 있도록 구성될 수 있다.
기어부(366)와 제2 회전축(322) 외면의 기어부가 서로 맞물리게 되므로, 축 고정판(362)이 회전할 때, 제2 회전축(322)이 미끄러지지 않고 함께 회전할 수 있다.
도 4에서 축 고정판(362)과 보스부(364)는 서로 별도의 부품으로 형성되어 있지만, 반드시 이에 한정될 필요는 없고 양자가 일체로 형성되는 예도 고려할 수 있다.
보스부(364)의 상측에 부싱(370)이 설치될 수 있다. 부싱(370)은 중앙부에 제2 회전축(322)이 관통되도록 삽입되어 있으며, 외주면과 내주면에 각각 제1 및 제2 부싱 기어부(372, 174)가 형성될 수 있다.
제1 부싱 기어부(372)는 후술할 제1 베벨기어(380)와 기어결합되고, 제2 부싱 기어부(374)는 제2 회전축(322)의 외주부에 형성되는 기어부와 맞물리게 될 수 있다. 따라서, 부싱(370)은 보스부(364)와 함께 회전할 수 있다.
부싱(370)의 외주부에 제1 베벨기어(380)가 배치될 수 있다. 제1 베벨기어(380)는 베어링 하우징(330)의 저면에 체결되는 하부 베어링 브라켓(385)의 내주면에 베어링(385a)을 개재하여 설치되며, 내주면에 제1 부싱 기어부(372)와 결합되는 기어부(382)가 형성되어 있다.
부싱(370)과 제1 베벨기어(380)의 사이에 제2 클러치(320b)가 배치될 수 있다. 제2 클러치(320b)는 부싱(370)의 외주면에서 부싱(370)의 길이방향(도 4에서는 상하방향)을 따라서 슬라이드 가능하게 장착되어 있고, 외주부와 내주부에 각각 기어홈이 형성되어 제1 베벨기어(380) 및 부싱(370)과 각각 결합될 수 있다.
도 4에서 제2 클러치(320b)는, 하부로 이동되어 제1 베벨기어(380) 및 부싱(370)으로부터 분리된 상태에 있다.
한편, 도 4에 도시되지 않았으나 제2 클러치(320b)의 하부에는, 제2 클러치(320b)를 상방향으로 밀어 올리는 탄성수단, 예를 들어, 코일 스프링이 설치되어, 제2 클러치(320b)에 외력이 가해지지 않으면 상향으로 이동되어 제1 베벨기어(380) 및 부싱(370)과 결합된 상태를 유지하도록 구성되어 있다.
한편, 제1 베벨기어(380)의 상부에는, 제1 베벨기어(380)와 역방향으로 회전되는 제2 베벨기어(300)가, 설치될 수 있다.
제2 베벨기어(300)는, 베어링 하우징(330)의 저면에 설치되는 상부 베어링 브라켓(302)의 외주부에 베어링(302a)을 개재하여 회전 가능하게 설치되고, 제1 및 제2 베벨기어(300)의 사이에 한 쌍의 제3 베벨기어(310)가 설치될 수 있다.
제3 베벨기어(310)는 하부 베어링 브라켓(385)의 내부에서 회전 가능하게 장착되어, 제1 베벨기어(380)의 회전력을 제2 베벨기어(300)로 전달하는 역할을 할 수 있다.
그리고, 제1 회전축(312)의 외주부에는 제1 클러치(320a)가 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 장착될 수 있다. 제1 클러치(320a)의 하부에는 그 단부가 제2 클러치(320b)와 마주하도록 배치되는 슬리브(322)가 일체로 형성되어 있다.
따라서, 제1 클러치(320a)가 하향으로 이동하면 슬리브(322)의 단부가 제2 클러치(320b)의 상부를 눌러서 제2 클러치(320b)가 하향으로 이동되고, 제1 클러치(320a)가 상향으로 이동하면, 제2 클러치(320b)에 설치된 코일 스프링의 탄성력에 의해 제2 클러치(320b)는 최초의 위치로 복귀할 수 있다.
그리고, 슬리브(322)의 상부에는 레버홈(324)이 형성되어 제1 클러치(320a)를 상향 또는 하향으로 이동시키는 클러치 레버(331)의 레버부(332)와 결합될 수 있다.
클러치 레버(331)는, 도시되지 않은 액츄에이터에 의해서 제1 클러치(320a)를 상하향으로 이동시킬 수 있다.
즉, 클러치 레버(331)의 타측 단부는 액츄에이터에 연결되어 있어, 액츄에이터에 의해 타측 단부가 상향 또는 하향으로 이동하면 힌지축(334)을 중심으로 하여 레버부(332)가 상하로 움직이면서 제1 클러치(320a)를 슬라이드 이동시키게 될 수 있다.
여기서, 액츄에이터로는 임의의 것을 사용할 수 있으며, 일 예로서 임의의 지점에서 클러치 레버가 정지한 상태를 유지할 수 있도록 하기 위해 스테핑 모터를 이용할 수도 있다.
한편, 제1 클러치(320a)의 외주부 상측에는 제2 베벨기어(300)의 내주면에 형성되는 기어부(300a)와 맞물리게 되는 기어부(326)가 형성되어 있고, 기어부(326)의 대향하는 내주면에는 제1 회전축(312)의 표면에 형성되는 기어부와 맞물리는 기어부가 형성될 수 있다.
아울러, 슬리브(322)와 인접한 내주측에는 제1 클러치(320a)가 일정 거리 이상 하향으로 이동한 경우에 부싱(370)의 제1 부싱(370) 기어부(372)와 결합되는 결합홈(328)이 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 3의 제1 및 제2 클러치의 동작을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 클러치(320a)가, 최상단으로 이동하면, 제1 회전축(312)과 제2 베벨기어(300) 사이에서 결합될 수 있다. 이때, 제2 클러치(320b)는 코일 스프링의 탄성력에 의해서 제1 베벨기어(380) 및 부싱(370) 사이에서 결합될 수 있다.
이 상태에서 축 고정판(362)이 회전하면, 부싱(370)의 회전력은 제2 클러치(320b) - 제1 베벨기어(380) - 제3 베벨기어(310) - 제2 베벨기어(300) - 제1 클러치(320a) 순으로 거쳐서 제1 회전축(312)으로 전달될 수 있다.
다만, 제1 베벨기어(380)와 제2 베벨기어(300)가 서로 역방향으로 회전되므로, 부싱(370)의 회전방향과 제1 회전축(312)의 회전방향은 서로 반대가 될 수 있다. 부싱(370)은 제2 회전축(322)과 동일방향으로 회전하게 되므로, 결론적으로 내조(122)와 펄세이터(133)가 서로 반대로 회전할 수 있다.
즉, 제1 클러치(320a)가, 최상단으로 이동하면, 세탁조(120)와, 펄세이터(133)가 반대 방향으로 회전할 수 있게 된다.
이렇게 내조(122) 및 펄세이터(133)가 서로 반대로 회전하게 되므로, 이론적으로는 세탁조가 정지된 상태에서 펄세이터(133)를 2배의 속도로 회전시키는 것과 동일한 정도의 수류가 생성되고, 이로 인해 세탁력이 향상되고, 세탁시간을 단축할 수 있다.
즉, 세탁조가 정지되고 펄세이터(133)만이 회전하는 경우에 비해서, 보다 강한 수류를 얻을 수 있으므로, 물과의 마찰 에너지가 커지고, 세제의 용해도도 증가할 수 있다. 이로 인해서, 세탁력 및 세탁시간의 면에서 개선된 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 클러치 레버에 의해 제1 클러치(320a)가, 최하단으로 이동하면, 제2 베벨기어(300)와는 분리되고 결합홈(328)이 부싱(370)의 제1 부싱 기어부(372)와 결합될 수 있다. 이때, 제2 클러치(320b)는 제1 클러치(320a)의 슬리브(322)에 의해 눌려져서 하향으로 이동하고, 결국 도 6에 도시된 바와 같이 제1 베벨기어(380)와 분리된 상태에서 부싱(370)의 외주부에 머물러 있게 될 수 있다.
이때, 제1 클러치(320a)는 기어부 및 결합홈이 각각 제1 회전축(312) 및 부싱(370)에 결합되게 되므로, 축 고정판(362)과 제1 클러치(320a) 및 제1 회전축(312)이 함께 회전할 수 있다. 즉, 클러치 레버에 의해 제1 클러치(320a)가, 최하단으로 이동하면, 세탁조(120)와, 펄세이터(133)가 함께 같은 방향으로 회전할 수 있게 된다.
즉, 부싱(370)의 회전력은 제1 클러치(320a)를 거쳐서 제1 회전축(312)으로 직접 전달되고, 제1 내지 제3 베벨기어(380,300,310)는 회전하지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 제1 회전축(312)과 제2 회전축(322)이 동일 방향으로 회전하게 되고, 제1 내지 제3 베벨기어(380,300,310)의 회전에 의해 생기게 되는 소음이 없어지게 될 수 있다.
특히, 내조(122)와 펄세이터(133)가 동일 방향으로 회전하는 경우는 세탁 행정에 비해서 고속으로 회전하는 탈수 행정에 해당되므로, 이러한 소음 감소 효과가 더욱 극대화될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 클러치(320a)가 최상단과 최하단 사이의 중간부에 위치하면, 제2 베벨기어(300) 및 부싱(370)과는 분리되고, 제1 회전축(312)에만 결합된 상태에 있게 될 수 있다. 아울러, 슬리브(322)에 의해 제2 클러치(320b)는 제1 베벨기어(380)로부터 분리된 위치로 밀려나게 되므로, 제1 내지 제3 베벨기어(380,300,310), 제2 회전축(322)은, 회전하지 않고 정지하며, 오직 제1 회전축(312) 만이 회전할 수 있다. 즉, 제1 클러치(320a)가 최상단과 최하단 사이의 중간부에 위치하면, 세탁조(120)와, 펄세이터(133) 중 세탁조(120)만이 회전하게 된다.
여기서, 제1 내지 제3 베벨기어(380,300,310)의 기어비는 1:1이 되는 것이 기어의 전동효율 면에서 유리하다. 만일, 제3 베벨기어(310)의 직경이 제1 또는 제2 베벨기어(300)보다 작으면, 작동과정에서 제3 베벨기어(310)의 회전수가 제1 또는 제2 베벨기어(300) 보다 크게 되고, 이는 전동효율의 저하 및 소음의 증가로 이어지게 될 수 있다. 다만, 제3 베벨기어(310)의 크기가 커질수록 구동부의 상하 방향 길이가 커지므로 캐비넷 내에서 차지하는 공간이 처지는 문제가 있다. 따라서, 한정된 캐비넷 사이즈에 대해서 최대한 1:1에 가깝에 기어비를 설정하는 것이 바람직하다.
도 8은 도 1의 세탁물 처리기기의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 세탁물 처리기기(100)는, 제어부(210)의 제어 동작에 의해, 모터 구동부(220)와, 클러치 구동부(620)가 제어될 수 있다.
모터 구동부(220)는 모터(230)를 구동하게 된다. 이에 따라, 세탁조(120)에 모터(230)에 의해 회전하게 된다.
한편, 클러치 구동부(620)는, 클러치부(320)를 구동하게 된다. 클러치부(320)는, 제1 클러치(320a)와 제2 클러치(320b)를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 클러치 구동부(620)는, 클러치부(320) 내의 제1 클러치(320a)를 상,하 방향으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 클러치 구동부(620)는, 액츄에이터(미도시)를 구동하여, 클러치 레버(331)를 동작시킬 수 있으며, 결국, 제1 클러치(320a)를 상,하 방향으로 이동시킬 수 있다.
클러치 구동부(620)가, 제1 클러치(320a)를 도 6과 같이, 최상단으로 이동시키는 경우, 내조(122)와 펄세이터(133)가 서로 반대로 회전할 수 있다.
클러치 구동부(620)가, 제1 클러치(320a)를 도 7과 같이, 최하단으로 이동시키는 경우, 내조(122)와 펄세이터(133)가 서로 동일 방향으로 회전할 수 있다.
클러치 구동부(620)가, 제1 클러치(320a)를 도 4와 같이, 최상단과 최하단 사이인 중간부으로 위치키는 경우, 내조(122)와 펄세이터(133) 중 내조(122)만이 회전할 수 있다.
제어부(210)는, 조작키(1017)로부터 동작 신호를 입력받아 동작을 한다. 이에 따라, 세탁, 헹굼, 탈수 행정이 수행될 수 있다.
또한, 제어부(210)는, 디스플레이(118)를 제어하여, 세탁 코스, 세탁 시간, 탈수 시간, 헹굼 시간 등, 또는 현재 동작 상태 등을 표시하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 모터 구동부(220)를 제어하며, 모터 구동부(220)는, 모터(230)를 동작시키도록 제어한다. 이때, 모터(230) 내부 또는 외부에는, 모터의 회전자 위치를 감지하기 위한, 위치 감지부가 구비되지 않는다. 즉, 모터 구동부(220)는, 센서리스(sensorless) 방식에 의해 모터(230)를 제어한다.
한편, 제어부(210)는, 클러치 구동부(620)를 제어하며, 클러치 구동부(620)는, 상술한 바와 같이, 클러치부(320)를 구동할 수 있다. 즉, 제1 클러치(320a)를 최상단으로 이동시키거나, 최하단으로 이동시키거나, 최상단과 최하단 사이의 중간부에 위치시킬 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여, 제어부(210)는, 클러치부(320)의 동작 변환 이후, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하며, 제2 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제2 횟수 반복하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 제1 횟수와 제2 횟수가 동일하도록 제어할 수 있다.
또는, 제어부(210)는, 제1 횟수가 제2 횟수 보다 더 크도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 제1 기간 동안의 제1 방향으로의 회전 속도의 크기와, 제2 방향으로의 회전 속도의 크기가 동일하도록 제어할 수 있다.
또는, 제어부(210)는, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지시, 회전 속도의 크기가 순차적으로 작아지도록 제어하고, 제2 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지시, 회전 속도의 크기가 순차적으로 작아지도록 제어할 수 있다.
제어부(210)는, 클러치부(320)의 동작 변환에 의해, 제1 기간 동안, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 함께 회전하도록 제어할 수 있다.
제어부(210)는, 제1 기간 이후, 세탁조(120) 내의 포량 감지를 위해, 모터(230)의 회전 속도를 증가시키도록 제어할 수 있다.
모터 구동부(220)는, 모터(230)를 구동시키기 위한 것으로, 인버터(미도시), 및 인버터 제어부(미도시), 모터(230)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력전류 검출부(도 11의 E)와, 모터(230)에 인가되는 출력 전압(vo)을 검출하는 출력전압 검출부(도 11의 F)를 구비할 수 있다. 또한, 모터 구동부(220)는, 인버터(미도시)에 입력되는 직류 전원을 공급하는, 컨버터 등을 더 포함하는 개념일 수 있다.
예를 들어, 모터 구동부(220) 내의 인버터 제어부(도 11의 430)는, 출력 전류(io) 및 출력 전압(vo)에 기초하여, 모터(230)의 회전자 위치를 추정한다. 그리고, 추정된 회전자 위치에 기초하여, 모터(230)가 회전하도록 제어한다.
구체적으로, 인버터 제어부(도 11의 430)가, 출력 전류(io) 및 출력 전압(vo)에 기초하여, 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호(도 11의 Sic)를 생성하여, 인버터(미도시)로 출력하면, 인버터(미도시)는 고속 스위칭 동작을 하여, 소정 주파수의 교류 전원을 모터(230)에 공급한다. 그리고, 모터(230)는, 소정 주파수의 교류 전원에 의해, 회전하게 된다.
모터 구동부(220)에 대해서는 도 11을 참조하여 후술한다.
한편, 제어부(210)는, 전류 검출부(220)에서 검출된 전류(io) 등에 기초하여, 포량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 세탁조(120)가 회전하는 동안에, 모터(230)의 전류값(io)에 기초하여 포량을 감지할 수 있다.
한편, 제어부(210)는, 세탁조(120)의 편심량, 즉 세탁조(120)의 언밸런스(unbalance; UB)를 감지할 수도 있다. 이러한 편심량 감지는, 전류 검출부(220)에서 검출된 전류(io)의 리플 성분 또는 세탁조(120)의 회전 속도 변화량에 기초하여, 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 동작 방법을 나타내는 순서도이고, 도 10a 내지 도 10b는 도 9의 동작방법 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 9를 참조하면, 제어부(210)는, 클러치부(320)의 동작 변환 여부를 판단한다(S910).
예를 들어, 세탁물 처기기기가, 세탁기인 경우, 세탁 행정, 헹굼 행정, 탈수 행정 으로 구분되어 동작하며, 이 중, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 함께 회전하는 구간, 세탁조(120)만 회전하는 구간으로 구분되어 동작할 수 있다.
구체적으로, 탈수 행정시, 세탁조(120)만 회전하며, 헹굼 행정, 세탁 행정에는, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 함께 회전할 수 있다.
특히, 헹굼 행정, 세탁 행정 중, 일부 구간에서는, 세탁력, 헹굼력을 대략 2배로 증가시키기 위해, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다.
또는, 헹굼 행정, 세탁 행정 중, 일부 구간에서는, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 서로 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 함께 회전하기 위해서는, 클러치부(320)가 동작하여, 탈수축인 제1 회전축(312)에 세탁조(120)가 연결되고, 세탁축인 제2 회전축(322)에 펄세이터(133)가 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 바와 같이, 세탁조(120)만 회전하기 위해서는, 제1 회전축(312)에 세탁조(120)가 연결되고, 제2 회전축(322)에 펄세이터(133)가 연결되지 않는 것이 바람직하다.
한편, 제어부(210)는, 세탁 행정, 헹굼 행정 시작시, 제1 클러치(320a)가, 도 7과 같이, 최하단으로 이동하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(210)는, 세탁 행정, 헹굼 행정 시작시, 모터(230)의 회전력이, 세탁조(120)와 펄세이터(133)에 함께 전달되도록, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 결합되도록 클러치 구동부(620)를 제어할 수 있다.
한편, 클러치의 구동시의, 세탁조(120)와 펄세이터(133)의 결합을 위한 체결력 향상을 위해, 종래에는, 모터(230)를 정회전, 역회전을 반복하는 방안을 사용하였다. 이러한 방법에 의할 경우, 정회전과 역회전 사이의 속도 차이 등으로 인해, 소음이 발생하며, 클러치의 파손이 종종 발생하였다. 특히, 정회전과 역회전의 회전시의 회전각이 충분하지 못한 경우, 클리처의 체결 성공률이 작아지는 단점이 있었다.
본 발명에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 클러치부(320)의 동작 변환 이후, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하며, 제2 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제2 횟수 반복하는 방안을 사용한다.
제910 단계(S910)에서, 클러치부(320)의 동작이 변환된 경우, 특히, 상술한 바와 같이, 세탁조(120)와 펄세이터(133)가 결합되도록 클러치부(320)가 동작하는 경우, 보다 상세하게는, 도 4와 같이, 제1 클러치(320a)를 최상단과 최하단 사이인 중간부으로 이동시키는 경우, 제어부(210)는, 이후, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하며(S920), 제2 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제2 횟수 반복하도록 제어할 수 있다(S930).
도 10a는, 모터(230)의 회전 속도의 일예를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 클러치 동작 변환에 따른 체결력 향상을 위해, 제1 기간(T1), 예를 들어, 쉐이킹(shaking) 기간 동안, 제어부(210)는, 제1 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하할 수 있다.
본 발명과 같이, 짧은 시간 안에, 제1 방향으로 회전 및 정지를 수회 반복하는 경우, 종래의 정회전, 역회전을 반복하지 않아도 되므로, 소음 발생이 저감되며, 클러치의 파손 가능성이 낮아지게 된다. 그리고, 짧은 시간 동안, 제1 방향으로 회전 및 정지를 수회 반복함으로써, 클러치의 파손 위험도를 낮추고, 체결 성공률을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제어부(210)는, 제1 방향의 회전, 정지의 제1 횟수 반복 이후, 제2 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제2 횟수 반복하도록 제어할 수 있다.
도면에서는, 제1 방향으로 제1 속도(w1)로 회전하였다가 정지하는 것을 3회 반복한 이후, 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 제2 속도(-w1)로 회전하였다가 정지하는 것을 3회 반복하는 것을 예시한다.
한편, 도면에서는, 제1 방향의 회전, 정지의 반복 횟수를 3회로 하고, 제2 방향의 회전, 정지의 반복 횟수를 3회로 예시하나, 이와 달리 변형이 가능하다.
예를 들어, 제어부(210)는, 제1 방향의 회전, 정지의 제1 횟수 반복에 의해, 체결 가능성이 높으므로, 이후의 제2 방향의 회전, 정지시에는, 제1 횟수 보다 작은 제2 횟수 만큼 반복하도록 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제2 방향으로 제2 속도(-w1)로 회전하였다가 정지하는 것을 2회 반복하는 것이 가능하다.
한편, 도면에서는, 제1 기간(T1) 동안의 제1 방향으로의 제1 회전 속도(w1)의 크기와, 제2 방향으로의 제2 회전 속도(-w1)의 크기가 동일한 것을 예시하나, 이와 달리, 변형이 가능하다.
도 10b는, 제1 기간(T1) 동안, 제1 방향으로, Wa의 속도로 회전 및 정지, Wb의 속도로 회전 및 정지, Wc의 속도로 회전 및 정지하고, 그 이후, 제2 방향으로, -Wa의 속도로 회전 및 정지, -Wb의 속도로 회전 및 정지, -Wc의 속도로 회전 및 정지하는 것을 예시한다.
특히, 속도의 크기가, Wa>Wb>Wca 인 것을 예시한다.
최초 회전 및 정지시에 체결 가능성이 가장 높으므로, 이후의 회전, 정지시에는, 모터(230)의 회전 속도를 작게 설정할 수 있다. 즉, 회전 속도 또는 회전 각도가 순차적으로 작아지도록 설정할 수 있다. 이에 의해, 쉐이킹 기간에서의 모터(230)의 소비 전력을 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 10a 내지 도 10b의 제1 기간(T1) 이후, 클러치부(320)의 변환 동작에 따른 체결이 완료되었으므로, 제2 기간(T2) 동안, 세탁조(120) 내의 포량 감지를 위한 포량 감지 등이 수행될 수 있다.
이를 위해, 제어부(210)는, 모터(230)의 회전 속도를 증가시키도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 클러치부(320)의 동작 변환에 따른, 쉐이킹 기간(T1)을 별도로 마련하고, 제1 기간 동안, 제1 방향으로 모터(230)의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어함으로써, 체결력 향상은 물론, 클러치부(320)의 소음 저감 및 파손 가능성을 저감할 수 있게 된다.
한편, 제어부(210)는, 제1 기간(T1), 제2 기간(T2) 동안의 모터(230) 구동을 위해, 모터 구동부(220)를 제어할 수 있다. 모터 구동부(220)의 동작에 대해서는 도 11 내지 도 12를 참조하여 기술한다.
도 11은 도 8의 모터 구동부의 내부 회로도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동부(220)는, 센서리스 방식의 모터를 구동하기 위한 것으로서, 컨버터(410), 인버터(420), 인버터 제어부(430), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 출력전류 검출부(E), 출력전압 검출부(F)를 포함할 수 있다. 또한, 모터 구동부(220)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.
리액터(L)는, 상용 교류 전원(405, vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.
입력 전류 검출부(A)는, 상용 교류 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 도면에서는 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(410)의 내부 구조도 달라진다.
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
평활 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
한편, 도면에서는, 컨버터(410)의 출력단에 접속되는 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않고, 직류 전원이 바로 입력될 수도 있다., 예를 들어, 태양 전지로부터의 직류 전원이 평활 커패시터(C)에 바로 입력되거나 직류/직류 변환되어 입력될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 예시된 부분을 위주로 기술한다.
한편, 평활 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다.
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(230)에 출력되게 된다.
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)와, 출력전압 검출부(F)에서 검출되는 출력전압(vo)를 입력받을 수 있다.
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)와, 출력전압 검출부(F)에서 검출되는 출력전압(vo)을 기초로 생성되어 출력된다. 인버터 제어부(430) 내의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)의 출력에 대한 상세 동작은 도 5a 내지 도 5b를 참조하여 후술한다.
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(230) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(230) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 병행하여 기술할 수도 있다.
출력전압 검출부(F)는, 인버터(420)와 모터(230) 사이에 위치하며, 인버터(420)에서 모터(230)로 인가되는, 출력전압을 검출한다. 인버터(420)가 펄스폭 가변(PWM) 기반의 스위칭 제어 신호에 의해 동작하는 경우, 출력전압은, 펄스폭 가변(PWM) 기반의 펄스 형태의 전압일 수 있다.
펄스폭 가변(PWM) 기반의 펄스 형태의 전압 검출을 위해, 출력전압 검출부(F)는, 인버터(420)와 모터(230) 사이에 전기적으로 접속되는 저항 소자와, 저항 소자의 일단에 접속되는 비교기를 구비할 수 있다. 출력전압 검출부(F)에 대해서는, 도 8a를 참조하여, 상세히 후술한다.
한편, 검출되는 펄스폭 가변 기반의 출력 전압(Vo)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전압(vo)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전압(vo)가 삼상의 출력 전압(va,vb,vc)인 것으로 병행하여 기술할 수도 있다.
한편, 삼상 모터(230)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다.
이러한 모터(230)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.
한편, 인버터 제어부(430)는, 컨버터(410)가 스위치 소자를 구비하는 경우, 컨버터(410) 내의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 입력 전류 검출부(A)에서 검출되는 입력 전류(is)를 입력받을 수 있다. 그리고, 인버터 제어부(430)는, 컨버터(410)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)를 컨버터(410)에 출력할 수 있다. 이러한 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)는 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어신호로서, 입력 전류 검출부(A)로부터 검출되는 입력 전류(is)를 기초로 생성되어 출력될 수 있다.
도 12는 도 11의 인버터 제어부의 내부 블록도이다.
도 12를 참조하면, 인버터 제어부(430)는, 축변환부(510), 속도 연산부(520), 전류 지령 생성부(530), 전압 지령 생성부(540), 축변환부(550), 및 스위칭 제어신호 출력부(560)를 포함할 수 있다.
축변환부(510)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ), 및 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다.
한편, 축변환부(510)는, 변환된, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)와 정지좌표계의 2상 전압(vα,vβ)와, 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)와 회전좌표계의 2상 전압(vd,vq)을 외부로 출력할 수 있다.
속도 연산부(520)는, 축변환부(510)로부터, 축변환된, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)와 정지좌표계의 2상 전압(vα,vβ)을 입력받아, 모터(230)의 회전자 위치(θ)와, 속도(ω)를 연산할 수 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도()와 속도 지령치(ω* r)의 차이에 기초하여, PI 제어기(535)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
다음, 전압 지령 생성부(540)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(530) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(540)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(540)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다.
한편, 전압 지령 생성부(540)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(550)에 입력될 수 있다.
그리고, 축변환부(550)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력할 수 있다.
스위칭 제어 신호 출력부(560)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다.
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁물 처리기기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 세탁물 처리기기의 동작방법은, 세탁물 처리기기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
Claims (20)
- 세탁조;
상기 세탁조 내에 구비되어 회전되는 펄세이터;
상기 세탁조 또는 펄세이터 중 적어도 하나를 회전시키는 모터;
상기 모터의 회전력을, 상기 세탁조 또는 펄세이터 중 적어도 하나에 선택적으로 전달하는 클러치부;
상기 클러치부의 구동을 제어하는 클러치 구동부; 및
상기 클러치부의 동작 변환 이후, 제1 기간 동안, 상기 제1 방향으로 상기 모터의 회전 및 정지를 제1 횟수 반복하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 클러치부의 동작 변환 이후, 제1 기간 동안, 상기 제1 방향 회전 이후, 제2 방향으로 상기 모터의 회전 및 정지를 제2 횟수 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 횟수와 상기 제2 횟수가 동일하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 횟수가 상기 제2 횟수 보다 더 크도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 기간 동안의 상기 제1 방향으로의 회전 속도의 크기와, 상기 제2 방향으로의 회전 속도의 크기가 동일하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 기간 동안, 상기 제1 방향으로 상기 모터의 회전 및 정지시, 상기 회전 속도의 크기가 순차적으로 작아지도록 제어하고,
상기 제2 방향으로 상기 모터의 회전 및 정지시, 상기 회전 속도의 크기가 순차적으로 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 기간 이후, 상기 세탁조 내의 포량 감지를 위해, 상기 모터의 회전 속도를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제1항에 있어서,
상기 클러치부는,
제1 회전축과 함께 회전하도록 상기 제1 회전축에 결합하는 제1 클러치;
제2 회전축과 함께 회전하도록 상기 제2 회전축에 결합하는 제2 클러치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 세탁조와 상기 펄세이터가 서로 반대 방향으로 회전하도록, 상기 제1 클러치가 상기 세탁조 방향으로 최상단으로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 세탁조와 상기 펄세이터가 서로 동일 방향으로 회전하도록, 상기 제1 클러치가 상기 세탁조 방향과 반대인 최하단으로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 세탁조와 상기 펄세이터 중 상기 세탁조만 회전하도록, 상기 제1 클러치가 상기 세탁조 방향의 최상단과 상기 세탁조 방향과 반대인 최하단 사이에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제8항에 있어서,
상기 제2 클러치와 선택적으로 결합되는 제1 기어;
상기 제1 기어와 역방향으로 회전하고, 상기 제1 클러치와 선택적으로 결합되는 제2 기어;를 더 포함하고,
상기 제1 클러치가 상기 제2 기어와 맞물리는 경우, 상기 제2 클러치는 상기 제1 기어와 맞물리고, 상기 제1 클러치가 제2 클러치측으로 소정 거리 이상 이동되는 경우 상기 제2 클러치는 상기 제1 클러치에 의해 이동되어 상기 제1 기어와 분리되고, 상기 제1 클러치는 상기 제1 및 제2 회전축과 동시에 결합되는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제12항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기어와 각각 맞물리도록 설치되어 제1 기어의 회전력을 제2 기어로 전달하는 제3 기어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제12항에 있어서,
상기 제1 클러치의 저면에는 상기 제2 클러치를 상기 제2 회전축을 따라서 하향으로 미는 누름부가 형성되는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제12항에 있어서,
상기 제1 클러치의 내주면과 상기 제1 및 제2 회전축의 외주면이 서로 기어 결합되는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제15항에 있어서,
상기 제2 회전축의 외주부 및 상기 제1 클러치의 내주면이 서로 기어 결합되는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제12항에 있어서,
상기 제1 클러치의 상측 외주면과 상기 제2 기어의 내주면이 서로 기어 결합되는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제12항에 있어서,
상기 제1 클러치가 제2 클러치측으로 소정 거리 이내로 이동되는 경우 상기 제2 클러치는 상기 제1 클러치에 의해 이동되어 상기 제1 기어와 분리되고, 상기 제1 클러치는 상기 제1 회전축에만 결합되는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제12항에 있어서,
상기 제1 기어의 내주면과 상기 제2 클러치의 외주면이 기어 결합되는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기. - 제1항에 있어서,
상기 모터를 구동하는 모터 구동부;를 더 포함하고,
상기 모터 구동부는,
직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 교류 전원을 상기 모터에 출력하는 인버터;
상기 모터에 인가되는 출력 전압을 검출하는 출력전압 검출부; 및
상기 출력 전압에 기초하여, 상기 모터를 구동하도록, 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;를 포함하며,
상기 인버터 제어부는,
상기 검출된 출력 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 위치와 상기 모터의 속도를 추정하는 추정부;
상기 추정 속도와, 속도 지령치에 기초하여, 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
상기 전류 지령치와 상기 검출된 출력 전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁물 처리기기.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2017101001897; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20170420 Effective date: 20181019 |
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S901 | Examination by remand of revocation | ||
GRNO | Decision to grant (after opposition) | ||
GRNT | Written decision to grant |