CN1110594C - 洗衣机 - Google Patents
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Abstract
一种洗衣机,作为电磁制动装置包括:再生制动装置、放电制动装置、短路制动装置,可谋求构成的简化。可以直接驱动方式对旋转槽及搅拌体进行旋转驱动,可把1个或1个以上的制动装置组合起来。能够期待提高制动效果,防止进行制动时温度上升、防止电路元件损坏、还能够期待减小制动时的振动及噪声。
Description
技术领域
本发明涉及具有对搅拌体及旋转槽进行旋转驱动的无刷马达的洗衣机。
背景技术
如所周知,在洗衣机中,把作为洗涤槽兼脱水篮的旋转槽可以旋转地设置在外槽内,同时,把搅拌体可以旋转地设置在该旋转槽的内底部上。而且,构成搅拌体及旋转槽,以便利用无刷马达对其进行旋转驱动。在该构成情况下,当运行洗涤运转时,在对旋转槽制动使之停止的状态下,使无刷马达的旋转减速并传送给搅拌体,对搅拌体进行正反旋转驱动。还有,当运行脱水运转时,解除对旋转槽的制动,使无刷马达的旋转不减速地传送给旋转槽及搅拌体,以便对旋转槽及搅拌体进行高速旋转驱动。
可是,在使无刷马达停止旋转的情况下,因为使用机械制动不能谋求结构的简化,所以,可以考虑使用电气电磁制动。可是,上述无刷马达的运转状态在洗涤运转或脱水运转中不同,还有,需要制动的期间为各个运转终了的期间或者是在其运行中。因而,使用单一方式的电磁制动有时制动效果差,或者制动时间变得过长,或者产生振动及噪声。
特别是,在考虑以直接驱动方式利用无刷马达对搅拌体及旋转槽进行旋转驱动以便谋求减小振动及噪声时,这里,也存在着这样的问题:如果采用机械制动的话,产生了由其引起的振动及噪声,即使好不容易地以直接驱动方式谋求减小振动及噪声,也不能谋求减小制动中的振动及噪声,无助于减小整体的振动及噪声。
再者,直接驱动方式的方案如下。
在洗衣机中,为了进行搅拌体及旋转槽的旋转驱动,把皮带传送机构、离合器机构、装有行星齿轮的齿轮减速机构等设置在从无刷马达到旋转槽及搅拌体的转矩传送路径中。在该构成中,整个洗衣机的重量变重,同时,在上下方向上的尺寸变大,还有,在齿轮减速机构动作时产生很大的噪声。作为其对策,如果以直接驱动方式利用无刷马达对搅拌体及旋转槽进行旋转驱动的话,就能够不使用皮带传送机构及齿轮减速机构等,能够减轻整个洗衣机的重量,同时,能够减小在上下方向上的尺寸,还有,能够没有齿轮的动作噪声。
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出,其目的在于,提供这样的洗衣机:有关对无刷马达旋转的制动,通过采用电磁制动与采用机械制动装置的情况相比,能够有助于构成的简化,而且,总能够得到良好的制动效果,同时,能够期待减小制动时的振动及噪声。
本发明第1方面一种洗衣机,包括:
旋转槽;
搅拌体,可旋转地设置于上述旋转槽内底部;
无刷马达,与上述旋转槽及上述搅拌体连结,以将它们个别或一起进行旋转驱动;
驱动装置,具有直流电源电路,和与该直流电源电路连接,并与多相桥接开关元件连接的逆变器主电路,用于对所述无刷马达进行驱动;和
电磁制动装置,制动上述无刷马达;
其特征在于:上述电磁制动装置具有:
再生制动装置,用于把在所述无刷马达旋转时在其马达的绕组感应的电动势向所述直流电源电路再生;
放电制动装置,通过在连接到所述逆变器主电路输入一侧两端之间的放电元件通电而将上述电动势消耗掉;和
短路制动装置,用于把所述无刷马达的马达绕组短路。
在该构成中,作为电磁制动装置包括:再生制动装置、放电制动装置、短路制动装置,与使用机械制动装置的情况相比可谋求构成的简化。在各该制动装置中,制动效果、振动及噪声产生的程度随制动时马达的转速而不同。在洗衣机中,需要制动的期间为运转终了时或者是在运转过程中,但是,借助于包括该多个电磁制动装置与使用单一电磁制动装置的情况相比,能够期待提高制动效果,同时,还能够期待减小制动时的振动及噪声。
本发明第2方面2.一种洗衣机,包括:
旋转槽;
搅拌体,可旋转地设置于上述旋转槽内底部;
无刷马达,与上述旋转槽及上述搅拌体连结,以将它们个别或一起以直接驱动方式进行旋转驱动;
驱动装置,具有直流电源电路,和与该直流电源电路连接,并与多相桥接开关元件连接的逆变器主电路,用于对所述无刷马达进行驱动;和
电磁制动装置,制动上述无刷马达;
其特征在于:上述电磁制动装置具有:
再生制动装置,用于把在所述无刷马达旋转时在其马达的绕组感应的电动势向所述直流电源电路再生;
放电制动装置,将上述电动势在连接到所述逆变器主电路输入端之间的放电元件通电而消耗掉;和
短路制动装置,用于把所述无刷马达的马达绕组短路。
在该构成中,因为以直接驱动方式对旋转槽及搅拌体进行旋转驱动,所以,可谋求减小振动及噪声。而且,作为电磁制动装置包括:再生制动装置、放电制动装置、短路制动装置,与使用机械制动装置的情况相比可谋求构成的简化。在各该制动装置中,制动效果、振动及噪声产生的程度随制动时马达的转速而不同。在洗衣机中,需要制动的期间为运转终了时或者是在运转过程中,但是,借助于包括该多个电磁制动装置与使用单一电磁制动装置的情况相比,能够期待提高制动效果,同时,还能够期待减小制动时的振动及噪声,作为整个洗衣机可有效地谋求减小振动及噪声。
本发明第3方面的特征在于:在对无刷马达进行制动时,把1个或2个以上的制动装置组合起来。
再生制动装置是把无刷马达的电动势向上述直流电源电路再生的装置,再生制动装置在马达转速较高时提供优异的制动效果,能够适应制动的紧急性,但是,另一方面,它不适合于低转速状态下的制动,还有,如果马达电动势变成过大的话,有时还使逆变器主电路或直流电源电路的电路元件损坏。
放电制动装置是在把直流电源电路与上述逆变器主电路切断的状态下由连接到逆变器主电路输入一侧两端之间的放电元件使马达的电动势消耗掉的装置,在马达转速高时提供优异的制动效果,特别是在再生制动装置运行期间内当再生电流过大时,大多切换到该放电制动。然而,在该情况下伴有温度上升。
如果从马达转速为高转速状态开始连续地使用短路制动装置的话,则一直到低转速状态都能够期待有制动效果,其制动效果不小也不大。然而,如果在马达转速为低转速状态下紧急地使用该短路制动装置的话,则紧急地进行制动,有时产生振动及振动引起的噪声。
于是,在本发明第3方面中,因为在对无刷马达进行制动时把1个或2个以上的制动装置组合起来,所以,可以或者使制动效果优先,或者一面得到良好的制动效果一面防止进行制动时的温度上升、或防止电路元件的损坏,或者谋求减小振动及噪声。
本发明第4方面的特征在于:根据洗涤的运转内容把1个或2个以上的制动装置组合起来。
在该构成中,可以根据洗涤的运转内容,或者得到良好的制动效果,或者防止在进行制动时的温度上升、或防止电路元件的损坏,谋求减小振动及噪声。
本发明第5方面的特征在于:在使再生制动装置运行的情况下,在此以前使短路制动装置运行。
在使再生制动装置运行时,虽然存在着在马达转速高的情况下制动效果高的优点,但是,再生电流变得过大以后有使直流电源电路或逆变器主电路的电路元件损坏的可能性。然而,因为在使再生制动装置运行的情况下在此以前使短路制动装置运行了,所以,在再生制动装置运行以前,能够利用马达绕组短路把马达的电动势消耗掉,能够在未然中防止在再生制动装置运行时再生电流变得过大,能够防止损坏直流电源电路或逆变器主电路的电路元件。
本发明第6方面的特征在于:设置用来切换下列2种状态的切换装置,即,把逆变器主电路连接到直流电源电路上、并且使逆变器主电路对放电元件切断的状态,以及把逆变器主电路从直流电源电路上切断、并且使逆变器主电路对放电元件连接的状态;在使再生制动装置运行的情况下在此以前依次使短路制动装置及放电制动装置运行了,并且,在短路制动装置运行时利用上述切换装置把直流电源电路与逆变器主电路切断,把逆变器主电路与放电元件连接。
在使再生制动装置运行时,虽然存在着在马达转速高的情况下制动效果高的优点,但是,再生电流变得过大以后有使直流电源电路或逆变器主电路的电路元件损坏的可能性。然而,借助于在该再生制动运行之前依次使短路制动装置及放电制动装置运行了,能够防止损坏电路元件。可是,在使放电制动装置运行时,借助于马达电动势有时在逆变器主电路与直流电源电路之间产生电位差,在该状态下,如果利用切换装置对下列2种状态进行切换的话,即,把逆变器主电路连接到直流电源电路上、并且使逆变器主电路对放电元件切断的状态,以及把逆变器主电路从直流电源电路上切断、并且使逆变器主电路对放电元件连接的状态,当切换装置进行切换动作时,或者火花飞溅或者产生接点做替换。在该情况下的上述构成中,因为是在直流电源电路与逆变器主电路之间不产生电位差的短路制动装置运行时进行切换动作的,所以,能够防止该切换动作时产生火花或产生接点熔焊。
本发明第7方面的特征在于:在洗涤运转与脱水运转中的制动装置的组合不同。
在该构成中,可以分别根据洗涤运转及脱水运转,或者得到良好的制动效果,或者防止在进行制动时的温度上升、或防止电路元件的损坏、谋求减小振动及噪声。
本发明第8方面的特征在于:制动装置的组合随着对无刷马达进行制动时有无紧急性而不同。
当需要进行制动时,有需要紧急性的情况和不那么需要紧急性的情况。在需要紧急性的情况下,即使是温度上升或产生振动也采用制动效果高的制动装置的组合;在不需要紧急性的情况下,因为缓和的制动效果就可以了,所以,最好是把防止温度上升及防止产生振动优先的制动装置的组合。于是,在上述构成中,因为制动装置的组合是随着对无刷马达进行制动时有无紧急性而不同的,所以,当有该紧急性时,能够在短时间内进行制动;同时,当没有紧急性时,能够一面有效地谋求防止温度上升及防止产生振动、一面比较缓和地进行制动。
本发明第9方面的特征在于,设置:
放电电路,其构成为把放电元件与根据出现于逆变器主电路上的马达感应电压而动作的放电用开关元件串联连接,同时,把电容器与该串联电路并联连接,将其一端连接到上述直流电源电路的负极输出端子上;
用来切换下列2种状态的切换装置,即,把直流电源电路的正极输出端子与逆变器主电路的正极输入端子之间连接起来、并且把逆变器主电路的正极输入端子与上述放电电路的另一端之间切断的笫1状态,以及把直流电源电路的正极输出端子与逆变器主电路的正极输入端子之间切断、并且把逆变器主电路的正极输入端子与上述放电电路的另一端之间连接起来的第2状态;
当放电制动装置运行时,使上述切换装置成为第2状态。
在马达高速旋转的状态下进行制动的情况下,从防止产生振动的观点出发,最初最好使马达断电,不旋转。在该情况的马达中,产生感应电压。该马达感应电压大时,有时对逆变器主电路及直流电源电路产生不良影响。这时,最好使放电制动装置运行。于是,在上述构成中,当放电制动装置运行时,使上述切换装置成为第2状态。于是,放电用开关元件根据马达感应电压而通断,马达的电动势通过放电元件而消耗掉,进行制动。
因为该放电开关元件的通断动作以较高频率进行,所以,有产生噪声的可能性,但是,在上述构成中,因为把电容器并联连接到放电元件与放电用开关元件的串联电路上,所以,能够抑制上述噪声的产生。再者,假定即使把电容器固定地连接到逆变器主电路的输入两端子之间也能够有助于抑制产生的噪声,但是,在该情况下,因为大的充放电电流经常在该电容器中流动,所以,需要其容量大于作为噪声滤波器所需要的电容器容量的电容器。在该点的上述构成中,因为只有在切换元件成为第2状态时该电容器才被使用,即只有在放电元件被使用时该电容器才作为噪声滤波器而被使用,所以,不需要大的电容量。
本发明第10方面的特征在于:把切换装置处于第1状态时对电容器进行充电的充电电阻串联连接到该电容器上。
当切换装置处于笫1状态时,把直流电源从直流电源电路施加到逆变器主电路上,马达根据运转状况而旋转。当其运转终了对其进行制动时,切换装置进行切换动作到第2状态。在该情况下,当切换装置处于第1状态时,通过充电电阻对电容器进行充电,直流电源电路的正极输出端子与放电电路成为同电位,因而,当切换装置进行切换动作到第2状态时,没有火花飞溅或者不产生接点熔焊。
本发明第11方面的特征在于:把用于使电容器的电荷向直流电源电路一侧放电的二极管与充电电阻并联连接起来。
在切换装置处于第1状态、马达正在旋转的状况下,例如,或者一停电,或者一把电源插头拔下来,直流电源电路的输出电压就立刻减小。这时,因为把电荷充电到电容器上,所以,电容器的端子电压相对地超过了直流电源电路的输出电压,使二极管导通,电容器的电荷通过该二极管对直流电源电路放电。
这时,直流电源电路一侧与放电电路一侧大致为同电位。在该状态下即使切换装置切换到第2状态下,也或者没有火花飞溅或者也不产生接点熔焊。在该情况下,切换装置在给定的动作电压时,切换保持在第1状态;在给定的动作电压以下(包含断电)时,适合于由成为第2状态的继电器开关构成的情况,能够有助于防止在停电时或拔掉电源插头时其继电器开关中的火花或接点熔焊的产生。
本发明第12方面的特征在于,使得以无刷马达相电流幅度一致的时序运行的开关元件导通的时间区域偏移开来。
在无刷马达相电流幅度一致的时序中,有时对应于逆变器主电路各相的开关元件导通的时间时序是相同的。这时,大的火花电流在逆变器主电路中流动,产生噪声。然而,在上述构成中,因为使得以无刷马达相电流幅度一致的时序运行的开关元件导通的时间区域偏移开来,所以,能够减小大的火花电流的产生,能够有助于防止噪声的产生。
附图说明:
图1为示出本发明一实施例的全自动洗衣机的电路结构图;
图2为全自动洗衣机的纵剖侧视图;
图3为搅拌体及旋转槽的驱动机构部的纵剖侧视图;
图4为无刷马达定子的分解轴测图;
图5为无刷马达及离合器的分解轴测图;
图6为离合器及控制杆的轴测图;
图7为示出离合器不同切换状态的,相当于图3的图;
图8为无刷马达正弦波通电的时序图;
图9为示出制动方式的内容的图;
图10为示出制动方式的使用内容的图;
图11为示出洗涤运转时马达的转速变化状况的图;
图12为示出各制动方式下的脱水运转时马达的转速变化状况的图;
图13为示出另一制动方式下的脱水运转时马达的转速变化状况的图;
图14为部分地示出U相、V相通电信号的图;
图15为示出通电信号特定部分的图;
图16为示出开关元件的通断状况与DC(直流)线电流的变化的图;
图17为部分地示出表示参考例的U相、V相通电信号的图;
图18为相当于图15的图;
图19为相当于图16的图;
图20为示出伴随着开关元件通断的电流状况的图。
具体实施方式
下面,参照附图,说明有关把本发明应用于全自动洗衣机上的一实施例。首先,在示出全自动洗衣机整体构成的图2中,把接受脱水的水的外槽即受水槽2通过弹性悬挂机构3弹性支持在外箱1内。把兼用为洗涤槽及脱水篮的旋转槽4可以旋转地配置在该受水槽2的内部。把搅拌体5可以旋转地配置在该旋转槽4的内底部上。
上述旋转槽4由下列部分构成:形成大致圆筒状的槽主体4a,为了形成通水用空隙而设置在该槽主体4a内侧的内筒4b,设置在槽主体4a的上端部上的平衡环4c。当对该旋转槽4进行旋转驱动时,内部的水因离心力沿着槽主体4a的内周面上升,通过在槽主体4a的上部形成的脱水孔部(未图示)向受水槽2内喷出。
还有,在受水槽2的底部,图2中在右端部上形成排水口6,在该排水口6上设有排水阀7,同时,连接着排水管8。上述排水阀7是由作为后述排水阀驱动装置的排水阀马达9(参见图1)开闭驱动的阀,是所谓马达式排水阀。上述排水阀马达9例如可由齿轮传动马达构成。进而,在受水槽2的底部,图2中左端部上形成辅助排水口6a,把该辅助排水口6a通过未图示的连结管连接在排水管8上。当使旋转槽4进行脱水旋转时,上述辅助排水口6a用于把从其上部脱水向受水槽2内喷出的水排出。
还有,还是如图3中所示,把机构部底座10安装在受水槽2的外底部上。在该机构部底座10的中央部上,以在上下方向上延伸的方式形成轴支持筒部11。把中空状的槽轴12通过轴承13、13旋转自由地贯穿支持在该轴支持筒部11的内部。把搅拌轴14通过轴承15、15旋转自由地贯穿支持在该槽轴12的内部。该搅拌轴14的上下端部从槽轴12伸出。
进而,把机构部底座10的轴支持筒部11的上端部通过密封垫16嵌合到在受水槽2的底部中心部形成的贯穿口2a内。由该密封垫16把轴支持筒部11的上端部与受水槽2的贯穿口2a之间水密密封。进而,还把密封垫16设置到槽轴12的外周面与轴支持筒部11的上端部之间,在两者之间进行水密密封。使法兰盘部12a在槽轴12的上端部一体地形成。把旋转槽4通过槽支承板17连结固定到该法兰盘部12a。由此,把旋转槽4以一体旋转的方式安装到槽轴12上。还有,还是如图2中所示,由于把搅拌体5嵌合到、并以螺栓固定到搅拌轴14的上端部,所以,把搅拌体5以一体旋转的方式安装到搅拌轴14上。
再者,还是如图2中所示,把排水杆18安装到受水槽2的内底部上的中心部与排水口6之间的部分上。由该排水杆18形成从设置在旋转槽4的底部上的贯穿孔4d到排水口6连通的排水通路19。在该构成的情况下,当在把排水阀7闭锁的状态下向旋转槽4内给水时,水储存在旋转槽4内及上述排水通路19内。然后,当开放排水阀7时,旋转槽4内的水通过贯穿孔4d、排水通路19、排水口6、排水阀7、排水管8,排水。
那么,把例如外转子型的无刷马达20设置在受水槽2的外底部的机构部底座10上。具体地说,如图3中所示,由阶梯螺钉22以与搅拌轴14成为同心状态的方式把无刷马达20的定子21夹紧固定到机构部底座10上。如图4中所示,上述定子21由下列部分构成:层叠铁心23、上绕组骨架24、下绕组骨架25、绕组26(参照图3)。如图4中所示,把形成大致圆弧形的3个单位铁心23a以圆环形连接起来,构成上述层叠铁心23。还有,由塑料形成上、下绕组骨架24、25,将其从上、下嵌合到层叠铁心23的各T形部分上。而且,把绕组26缠绕到嵌合后的绕组骨架24、25的外周上。如图1中所示,上述绕组26由3相绕组26U、26V、26W构成。
另一方面,如图3中所示,把无刷马达20的转子27安装到搅拌轴14的下端部,以便与之一体旋转。上述转子27由转子壳28、转子轭29、转子磁铁30构成。在这里,例如通过铝压铸形成转子壳28,在其中心部形成凸起部28a,同时,在其外周部形成磁铁配置部28b。把搅拌轴14的下端部嵌合固定到上述凸起部28a内。
还有,上述磁铁配置部28b包括水平部及垂直部,使上述转子轭29连接到垂直部的内面上,同时,利用螺栓把上述转子轭29固定到水平部上。而且,例如通过粘结把多个转子磁铁30安装到该转子轭29的内面上。还有,还是如图3及图5中所示,把多条筋28c以放射状伸出设置到与在转子壳28的周缘部分的上面的定子21的绕组26相对的部分上。进而,把多个凸部28d在轴心的周围以放射状伸出设置到转子壳28中央部分的上面。该多个凸部28d构成啮合部。
另一方面,如图3中所示,作为检测转子27的转子磁铁30的旋转位置的转子位置检测装置,把例如3个的霍尔IC31a、31b、31c(在该图中,只示出31a;在图1中,示出31a、31b、31c)通过夹具32安装到机构部壳体10的外周部上。配置上述霍尔IC31a、31b、31c,以使位置传感信号Ha、Hb、Hc如图8(b)中所示偏移120°。再者,设定各霍尔IC31a、31b、31c与转子27的位置关系,以便与各相感应电压的某一相位同步地输出高电平、低电平的数字信号。
那么,把离合器32设置到槽轴12的下端部。该离合器32具有切换下列形态的功能,即:在脱水运转时,使转子27、搅拌轴14及槽轴12一体旋转的连接形态;以及在洗涤运转时,使槽轴12不与转子27及搅拌轴14一体旋转的连接解除形态。下面,具体地说明有关该离合器32。首先,如图6中所示,离合器32由形成矩形框状的切换杆33、配置到该切换杆内部中的支架34构成。
把上述支架34安装到槽轴12的下端部,以使该支架与槽轴一体旋转。具体地说,如图5中所示,在槽轴12下端部的外周面上形成一对平坦的面部12b、12b。而且,在支架34的中央部分上,形成上述槽轴12的下端部进行嵌合的嵌合孔34a。在该嵌合孔34a的内面上,形成连接到槽轴12平坦的面部12b、12b上的平坦的面部。还有,在支架34的图5中左端部的外面上,形成剖面为大致半圆形的枢支凹部34b。在上述构成的情况下,在把槽轴12的下端部插入嵌合到支架34的嵌合孔34a中的状态下,利用螺栓把支架34固定到槽轴12上。进而,例如把波纹垫片35配置到支架34与下部轴承13之间。下部轴承13被该波纹垫片35向上方加压力。
另一方面,如图5及图6中所示,构成切换杆33,以便通过把支架34嵌合到内部中,使之与支架34及槽轴12一体旋转。在上述切换杆33的基端部33a(图5中,左端部)的内面一边上,形成与支架34的枢支凹部34b嵌合的,剖面大致为半圆形的枢支凸部33b(参照图3)。在该情况下,把枢支凸部33b与枢支凹部34b的嵌合部分作为转动支点构成切换杆33,以便在上、下方向上进行转动动作。
还有,如图5及图6中所示,把肘式弹簧36设置到切换杆33与支架34之间。构成切换杆33,以便利用该肘式弹簧36的弹力使之保持在在上方转动位置上动作的状态(参照图2)下、或者,保持在在下方转动位置上动作的状态(参照图7)下。而且,把凸部33d及33e伸出设置到切换杆33前端部33c的上、下部。还有,把被操作部33f伸出设置到切换杆33前端部33c的外面上。
另一方面,如图3及图5中所示,在静止部位即机构部底座10中心一侧部分的下面,以与切换杆33上部的凸部33d对应的方式形成凹部37。在该构成的情况下,当切换杆33向上方转动动作时(参照图2,该情况为洗涤运转时),切换杆33的凸部33d嵌合到机构部底座10的凹部37中。由此,把槽轴12、进而把旋转轴4固定到静止部位即机构部底座10上。而且,在上述凹部37与凸部33d的嵌合状态下,只有槽轴12成为不与转子27及搅拌轴14一起旋转的连接解除形态。在连接解除形态的情况下,由无刷马达20对搅拌轴14及搅拌体5直接进行旋转驱动。再者,把转子27与搅拌轴14连结起来,以便同原来一样进行一体旋转。
与此相反,当切换杆33向下方转动动作时(参照图7,该情况为脱水运转时),切换杆33下部的凸部33e啮合到转子壳28上面的多个凸部28d之间。由此,槽轴12及转子27(及搅拌轴14)成为一体旋转的连接形态。在连接形态的情况下,由无刷马达20对槽轴12、旋转槽4、搅拌轴14及搅拌体5直接进行旋转驱动。结果是,无刷马达20以直接驱动方式对搅拌体5或者搅拌体5及旋转槽4进行旋转驱动。
还有,把控制杆38可以转动地轴支到机构部底座10的图3中右端部上。如图6中所示,把该控制杆38的前端部以两叉状分开,在其中一叉(图6中,右方)的前端部上形成向下的倾斜面38a,同时,在另一叉(图6中,左方)的前端部上形成向下的倾斜面38b。在该情况下,当由对排水阀7进行驱动的排水阀马达9使控制杆38向一个方向转动时,由控制杆38向下的倾斜面38a把离合器32的切换杆33的被操作部33f向下方按压,使该切换杆33向下方转动动作,成为图7中所示的状态。该图7的状态对应于脱水运转,使排水阀7开放。
另一方面,在该图7的状态下,当排水阀马达9断电时,由排水阀7复位弹簧的弹力使控制杆38向反转方向转动,由控制杆38向上的倾斜面38b把上述切换杆33的被操作部33f向上方按压,使该切换杆33向上方转动动作,成为图2中所示的状态。该图2的状态对应于洗涤运转,使排水阀7闭塞。
其次,参照图1,说明有关上述全自动洗衣机的电路构成。在该图1中,把交流电源39的两个端子(其中之一,通过扼流圈40)连接到整流电路41的输入端子上。把滤波电容器42a、42b连接到整流电路41的输出端子之间,作为倍压整流电路的直流电源电路43由该滤波电容器42a、42b及整流电路41构成。该直流电源电路43输出例如280伏的直流电压。
把直流恒压提供给下述微机63等的恒压电路45连接到该直流电源电路43的输出线即正极电源线44a、负极电源线44b之间。然后,把直流电源电路43的正极电源线44a的输出端子44A,通过作为切换装置的继电器开关46的NO端子(常开端子)及COM端子(公共端子)连接到逆变器主电路47的一条DC线47a的输入端子47A上;把另一端连接到逆变器主电路47的另一条DC线47b的输入端子47B上。
上述继电器开关46具有上述NO端子及COM端子、以及NC端子(常闭端子),由继电器驱动电路46a进行切换动作,当继电器驱动电路46a使未图示的继电器绕组通电时COM端子与NO端子之间就连接起来(成为第1状态),使之断电时COM端子与NC端子之间就自动地连接起来(成为第2状态)。再者,继电器驱动电路46a在保持第1状态的状态下一直到直流电源电路43的输出电压为50伏以下时,均保持为第1状态。在上述第1状态下,直流电源电路43的正极输出端子44A与逆变器主电路47的正极输入端子47A之间连接、并且,逆变器主电路47的正极输入端子47A与下述放电电路48的另一端之间切断,在第2状态下,直流电源电路43的正极输出端子44A与逆变器主电路47的正极输入端子47A之间切断、并且,逆变器主电路47的正极输入端子47A与放电电路48的另一端之间连接。
把作为放电装置的放电电路48连接到上述继电器开关46的NC端子与逆变器主电路47的负极输入端子47B之间。把作为放电元件的放电电阻49与放电用开关元件50串联连接,构成该放电电路48。然后,把电容器51(相当于本发明第8方面中所说的电容器)与该放电电阻49与放电用开关元件50的串联电路并联连接。把上述开关元件50的控制端子(栅极)连接到例如由光电耦合器构成的驱动电路52上。
进而,把与电容器51成为串联连接关系的充电电阻53连接到逆变器主电路47的正极输入端子47A与放电电路48之间;进而,把二极管54(相当于本发明第10方面中所说的二极管)与该充电电阻53并联连接。还有,把再生用二极管55与上述继电器开关46的COM端子与NO端子之间并列地,连接到直流电源电路43的输出端子44A与逆变器主电路47的输入端子47A之间。还有,设有作为电压检测装置的分压电路56,用于检测逆变器主电路47一条DC线47a的电压。把由该分压检测电路56检测的电压提供给下述微机63。
还有,逆变器主电路47由下列部分构成:由3相桥接的例如IGBT构成的开关元件57a~57f;分别并联连接到这些开关元件57a~57f上的续流二极管58a~58f。而且,把上述逆变器主电路47的输出端子59U、59V、59W连接到无刷马达20的3相绕组26U、26V、26W上。还有,把逆变器主电路47各开关元件57a~57f的控制端子(栅极)连接到例如由光电耦合器构成的驱动电路60上。由来自PWM电路61的信号控制该驱动电路60,以便对上述各开关元件57a~57f进行通断控制。驱动装置62由下列部分构成:直流电源电路43、逆变器主电路47、驱动电路60及PWM电路61。
上述PWM电路61包括在内部产生给定频率的三角波信号的装置,应形成正弦波的绕组电流,基于从下述微机63接受的通电信号DU、DV、DW形成驱动信号Vup、Vun、Vvp、Vvn、Vwp、Vwn,以便将其输出到驱动电路60上。再者,图8(d)中示出驱动信号Vup、Vun。
另一方面,构成从无刷马达20的霍尔IC31a、31b、31c输出的位置传感信号Ha、Hb、Hc,以便向上述微机63提供。进而,构成微机63,以对上述排水阀7进行开闭驱动的排水阀马达9、以及向旋转槽4内给水的给水阀64进行通电控制。
还有,构成微机63,以便接受下列信号:来自基于交流电源39的电压,对停电进行检测的停电检测电路65的停电检测信号;来自对旋转槽4内的水位进行检测的水位传感器66的水位检测信号;来自对设置在外箱1的上部上的盖67(参照图2)的开闭状态进行检测的盖开关68的开闭检测信号;来自设置在未图示的操作盘上的各种操作开关69的开关信号。
该微机63具有:对无刷马达20进行通电控制的驱动控制装置的功能,对全自动洗衣机的运转整体进行控制的功能,以及产生对马达20进行电磁制动功能;把用于这些的控制程序及运行这些程序中所需要的数据,存储到设置在内部的ROM中。而且,在该情况下,微机63对逆变器主电路47的开关元件57a~57f、放电用开关元件50、继电器开关46进行控制,以便除了使再生制动、放电制动、短路制动产生以外,还能够产生软制动。其次,描述有关各制动的动作。
再生制动是产生再生制动的制动,在各相中流动的电流相位对马达20的绕组26u、26v、26w中产生的感应电压的相位为滞后相位的通电模式中,通过对开关元件57a~57f进行通断控制使马达的能量通过再生用二极管55向直流电源电路43一侧再生。因而,由微机63产生的开关元件通断控制功能及再生用二极管55,构成再生制动装置。
该再生制动的特征在于:在马达20的转速较高时提供优异的制动效果,能够适应制动的紧急性,但是,另一方面,它不适合于低转速状态下的制动(因再生功率变低),还有,如果马达电动势变成过大的话,将使逆变器主电路47或直流电源电路43的电路元件损坏。
放电制动是这样产生的制动,在各相中流动的电流相位对马达20的绕组26u、26v、26w中产生的感应电压的相位为滞后相位的通电模式中,通过对开关元件57a~57f进行通断控制,同时,把继电器开关46切换到COM端子与NC端子之间连接起来,当依据分压电路56的检测电压超过上限给定电压(表示DC线47a成为400伏了的电压)时使放电用开关元件50导通由放电电阻49使马达能量消耗掉。在该情况下,当上述检测电压低于下限给定电压(表示DC线47a成为350伏了的电压)时使放电用开关元件50切断。因而,由微机63产生的开关元件57a~57f及放电用开关元件50的通断控制功能、继电器开关46、分压电路56、放电电路48,构成放电制动装置。即,该放电制动装置根据在再生制动装置运行时马达20的感应电压而动作。
该放电制动的特征是,在马达20的转速高时提供优异的制动效果,特别是在再生制动装置运行期间内当再生电流过大时,大多切换到该放电制动。然而,在该情况下伴有温度上升。
短路制动是这样进行制动的,对逆变器主电路47的开关元件57a~57f中的下侧3个开关元件57b、57d、57f同时进行导通控制,使马达20的绕组26u、26v、26w全部成为短路状态。因而,由微机63产生的开关元件57a~57f通断控制功能构成短路制动装置。
该短路制动的特征是,如果从马达20的转速为高转速状态开始连续地使用短路制动的话,则一直到低转速状态都能够得到制动效果,其制动效果不小也不大。然而,如果在马达20的转速为低转速状态下紧急地进行该短路制动的话,则紧急地进行制动,有时产生振动及振动引起的噪声。
软制动是这样进行制动的制动,缓慢地使得对加到马达20上的直流电源电路43的输出电压的输入占空比减小,一直到零。因而,由微机63产生的开关元件59a~57f通断控制功能构成软制动装置。该软制动的特征是,制动效果缓慢,但是,振动及噪声小,特别适合于在马达20的转速低时进行制动的情况。
还有,除了上述制动装置以外,作为与制动有关联的制动装置还有:起始空转装置、通常空转装置、定位装置。
起始空转装置利用微机63把开关元件57a~57f全部切断使马达20空转,这时,利用来自霍尔IC31a、31b、31c的位置传感信号Ha、Hb、Hc检测马达20的转速。
通常空转装置利用微机63把开关元件57a~57f全部切断使马达20空转,这时,不检测转速。
定位装置对开关元件57a~57f进行通断控制以使马达20以极慢的速度旋转,如图11中所示,因为该定位装置在极短时间(0.5秒)内运行,所以,可以看做:马达20在静止状态下被定位。
而且,在进行制动时,微机63把上述制动装置组合起来进行制动,作为该制动组合方式如图9所示有:“弱制动”方式、“普通制动”方式、“强制动”方式、“紧急制动”方式、“洗涤制动”方式。
“洗涤制动”方式用于运转为洗涤运转时,如图11中所示,它在正旋转及逆旋转之后运行;如图9中所示,由软制动装置运行起始给定的时间(从给定的占空比开始,一直到零);接着,由短路制动装置一直运行到停止旋转;然后,由定位装置运行给定的时间(0.5秒)。该“洗涤制动”方式在洗涤运转时使用。
“弱制动”方式用于:相当于脱水运转所设定的脱水时间已满该运转正式终了了时、操作了操作开关69中的电源切断开关或暂停开关时、盖67开放了时(这由盖开关68检测)中的任一条件,并且,使起始空转装置(包含转速检测)运行了40ms(毫秒)时马达20的转速不到300r.p.m时。
该“弱制动”方式接在上述起始空转装置的运行之后,使通常空转装置一直运行到经过了400ms;其后,使软制动装置运行给定的时间(从给定的占空比开始,一直到零);然后,使短路制动装置一直运行到停止旋转。
“普通制动”方式用于:在脱水运转所设定的脱水时间已满该运转正式终了了时,起始空转装置运行时马达20的转速超过300r.p.m时。
“普通制动”方式还用于:相当于操作了操作开关69中的电源切断开关或暂停开关时、或者,盖67开放了时(这由盖开关68检测)中的任一条件,并且,起始空转装置运行时马达20的转速超过300r.p.m~不到600r.p.m时。
该“普通制动”方式是,使起始空转装置(包含转速检测)运行40ms,接着,使短路制动装置一直运行到马达20停止。
“强制动”方式用于:相当于操作了操作开关69中的电源切断开关或暂停开关时、或者,盖67开放了时(这由盖开关68检测)中的任一条件,并且,起始空转装置运行时马达20的转速超过600r.p.m~不到1000r.p.m时。再者,把脱水运转时马达20的转速最大控制为900r.p.m,通常,不会超过900r.p.m太多。
“强制动”方式接在起始空转装置的运行之后,使短路制动装置运行400ms;接着,使包含放电制动装置的运行的再生制动装置一直运行到转速减小到480r.p.m;然后,使短路制动装置一直运行到转速为零(停止旋转)。
在脱水运转中产生了停电时与该时刻的马达转速无关地使用“紧急制动”方式,“紧急制动”方式接在起始空转装置的运行之后,使短路制动装置运行400ms;接着,使包含放电制动装置的运行的再生制动装置一直运行到转速减小到100r.p.m;然后,使短路制动装置一直运行到转速为零(停止旋转)。
与微机63的动作一起,说明有关上述构成的作用。首先,在洗涤运转或脱水运转中,旋转驱动马达20以便旋转驱动搅拌体5或者旋转驱动旋转槽4。有关使马达20旋转,微机63基于位置传感信号Ha、Hb、Hc形成通电信号Du、Dv、Dw(参照图8(c)),这些通电信号以用于得到给定转速的8位数据值表示。PWM电路61基于该通电信号Du、Dv、Dw,形成驱动信号Vup、Vun、Vvp、Vvn、Vwp、Vwn(图8(d)中,示出其中的Vup、Vun),并输出。
其中,例如U相输出电压成为该图8(e)中所示那样,U相绕组电流成为该图8(f)中所示那样的正弦波。有关其它V相、W相,也同样地以正弦波电流通电。但是,把各通电信号Du、Dv、Dw形成为在电角度中偏移121°。再者,微机63除了输出上述通电信号Du、Dv、Dw以外,还把用于输出的允许及停止的信号Do提供到PWM电路61上,该信号Do为“0”时,使驱动信号Vup、Vun、Vvp、Vvn、Vwp、Vwn为低电平,使开关元件57a~57f全部切断,使马达20断电。
于是,在洗涤剂洗涤运转或所谓漂洗的漂洗运转的洗涤运转中,为了使搅拌体5正反旋转,如图11所示,微机63重复:在使马达20沿着正方向旋转之后在洗涤制动方式下进行制动、在使之向反方向旋转之后在洗涤制动方式下进行制动。在该情况下,如已经描述的那样,在洗涤制动方式下,由软制动装置运行起始给定的时间(从给定的占空比开始,一直到零);接着,由短路制动装置一直运行到停止旋转;然后,由定位装置运行给定的时间(0.5秒)。该“洗涤制动”方式在洗涤运转时使用。在对搅拌体5进行制动的情况下,如果突然使用短路制动装置的话,则因急剧进行制动而使水冲击声变大,如本实施例那样因为在使软制动装置运行以后使短路制动装置运行,所以,能够防止产生大的水冲击声。
其次,在脱水运转中,微机63为了使旋转槽4旋转而使马达20旋转,但是,在该脱水运转所设定的脱水时间已满该运转正式终了了的情况下进行制动,但是,在该运转终了时马达20的转速不到300r.p.m时,这在起始空转装置的运行时检测到,使用也包含该起始空转装置的“弱制动”方式。在该“弱制动”方式下进行制动的情况下,在由使开关元件57a~57f全部关断的起始空转装置运行以后,继续由使开关元件57a~57f全部关断的通常空转装置运行,但是,在该通常空转装置的运行中,微机63的继电器驱动电路46a使继电器绕组断电,切换成继电器开关46的COM端子与NC端子之间连接起来,停止向逆变器主电路47的直流电源供给。
然后,使使开关元件57a~57f的导通占空比缓慢地成为零的软制动装置运行。在该情况下,由实验预测:紧接在该软制动装置运行之前的马达转速为某一转速,因而,利用该软制动装置使导通占空比从由实验确定的导通占空比缓慢成为零。然后,在导通占空比刚成为零之后,停止由该软制动装置的运行,使使开关元件57a~57f中57b、57d、57f成为导通的短路制动装置运行。这时,马达20的转速一直下降到大致100r.p.m左右。因而,即使短路制动装置运行,转速也不突然下降,制动平稳地进行,不产生振动及噪声。
再者,如已经描述的那样,该“弱制动”方式用于:相当于脱水运转中操作了电源切断开关或暂停开关时、盖67开放了时中的任一条件,并且,起始空转装置运行时马达20的转速不到300r.p.m时;在该情况下,也同样地不产生振动及噪声。图13中示出,在该“弱制动”方式下进行制动时转速变化的情况。
还有,当脱水运转在马达转速超过300r.p.m的状态下正式终了了时,使用已经描述的“普通制动”方式进行制动。在该情况下,在40ms的起始空转装置之后,接着短路制动装置运行。短路制动装置一直运行到经过400ms时,继电器驱动电路46a使继电器绕组断电,切换成继电器开关46的COM端子与NC端子之间连接起来,停止向逆变器主电路47的直流电源供给。由该短路制动装置一直运行到停止旋转时,在约20秒内停止。在该情况下,因为是从马达20的转速为高转速状态使该短路制动装置运行的,所以,制动效果虽不能说高可是很少产生振动及噪声。
这样,在脱水运转正式终了了的情况下,因为并无制动的紧急性,所以,能够以防止振动及噪声的产生为优先进行制动。
再者,该“普通制动”方式也能用于:相当于脱水运转中操作了电源切断开关或暂停开关时、或者盖67开放了时中的任一条件,并且,转速超过300r.p.m~不到600r.p.m时。在该情况下,具有较大的紧急性,但是,因为转速不到上限600r.p.m,所以,在该“普通制动”方式下,一直到马达20停止旋转也不用花那么多时间,能够充分适应该情况下的紧急性。因而,在该情况下,也能够减小振动及噪声的产生。
其次,相当于脱水运转中操作了电源切断开关或暂停开关时、或者盖67开放了时中的任一条件,并且,转速超过600r.p.m~不到1000r.p.m时,使用“强制动”方式。在该情况下,具有较大的紧急性。在这里,假定在上述“普通制动”方式下进行制动时,则因为转速高故一直到停止旋转要花时间,因此,可以使用该“强制动”方式。该“强制动”方式在起始空转装置运行之后,使短路制动装置运行400ms,在该运行中,继电器驱动电路46a使继电器绕组断电,切换成继电器开关46的COM端子与NC端子之间连接起来。即,在再生制动装置运行的不久以前,把直流电源电路43与逆变器主电路47切断,把放电电路48连接起来(即,把放电电阻49连接起来),此后,再生制动装置运行。
如已经描述的那样,在该再生制动装置中,在各相中流动的电流相位对马达20的绕组26u、26v、26w中产生的感应电压的相位为滞后相位的通电模式中,通过对开关元件57a~57f进行通断控制使马达的能量通过再生用二极管55向直流电源电路43一侧再生。在该情况下,当马达20的转速高时马达20的电动势就高,产生600伏左右的感应电压。当出现于DC线47a上的马达感应电压超过400伏时,这由分压电路56检测,借此,微机63通过驱动电路52使放电用开关元件50导通。由此,马达的能量由放电电阻49消耗掉,DC线47a的电压降低,当它成为350伏以下时放电用开关元件50被关断,但是,因为马达20还在旋转,所以,在马达感应电压超过400伏的状况持续的期间内放电用开关元件50重复通断。
于是,当马达感应电压为不超过400伏的状况时,马达的能量通过再生用二极管55向直流电源电路43一侧再生。即,成为再生制动装置运行。该再生制动装置一直运行到马达转速减小到480r.p.m。即,当减小到480r.p.m时,该放电制动装置及再生制动装置中开关元件57a~57f的通断模式切换成为使开关元件57a~57f中的下侧3个开关元件57b、57d、57f同时导通的模式,短路制动装置运行。该短路制动装置一直运行到停止旋转。
在这样的“强制动”方式下,在马达20转速高的情况下有较大紧急性时,与“普通制动”方式相比,能够得到高的制动效果,可以谋求缩短制动时间。
其次,在脱水运转中产生了停电的情况下,与该瞬间的马达20的转速无关地使用“紧急制动”方式。如已经描述的那样,在使包含放电制动装置的运行的再生制动装置一直运行到转速减小到100r.D.m之点上,这与上述“强制动”方式不同。在该情况下,通过由再生制动装置一直运行到转速为100r.p.m,来增强制动力,缩短制动时间,满足制动的紧急性。图12示出脱水运转例如在马达转速为超过600~不到1000r.p.m的状态下进行了制动的情况下各制动方式下的转速变化状况(有关制动的程度),正如从该图可知的那样,制动时间以“紧急制动”方式、“强制动”方式、“普通制动”方式的顺序而变短。
另一方面,在上述“强制动”方式及“紧急制动”方式下,在再生制动装置的运行不久以前使短路制动装置运行,由此,能够防止损坏直流电源电路43或逆变器主电路47的电路元件。即,在使再生制动装置运行时,虽然存在着在马达转速高的情况下制动效果高的优点,但是,再生电流变得过大以后有使直流电源电路43或逆变器主电路47的电路元件损坏的可能性。然而,在本实施例中,因为在再生制动装置的运行不久以前使短路制动装置运行了,所以,在再生制动装置运行以前,能够利用马达绕组短路把马达的能量消耗掉,能够在未然中防止在再生制动装置运行时再生电流变得过大,能够防止损坏电路元件。
还有,放电制动装置在产生马达电动势后逆变器主电路47一侧对直流电源电路43为高电位时运行,但是,在该放电制动的运行期间内,当使继电器开关46从把逆变器主电路47连接到直流电源电路43上、并且使逆变器主电路47对放电电阻49切断的第1状态,切换到把逆变器主电路47对直流电源电路43切断、并且把逆变器主电路47连接到放电电阻49上的第2状态时,在继电器开关46部分中或者火花飞溅或者产生接点熔焊。在该情况下的上述实施例中,国为是在直流电源电路43与逆变器主电路47之间不产生电位差的短路制动装置运行时进行切换动作的,所以,能够防止该切换动作时产生火花或产生接点熔焊。
还有,在该“强制动”方式及“紧急制动”方式下,在放电用开关元件50导通动作以后放电制动装置运行,但是,该开关元件50一直到马达感应电压不到400伏时均以较高频率进行通断动作。由于该切换,有产生噪声的可能性,但是,在本实施例中,因为把电容器51并联连接到放电电阻49与放电用开关元件50的串联电路上,所以,能够抑制上述噪声的产生。
再者,假定即使把电容器51固定地连接到逆变器主电路47的输入两端子47A、47B之间也能够有助于抑制噪声的产生,但是,在该情况下,因为大的充放电电流总在该电容器51中流动,所以,需要其容量大于作为噪声滤波器所需要的电容器容量的电容器。对此,在本实施例中,只有在切换开关46成为第2状态时,即只有在放电电阻49被使用时该电容器51才作为噪声滤波器而被使用,所以,不需要大的电容量。
还有,在洗涤运转或脱水运转中,当继电器开关46处于上述第1状态(COM端子与N0端子之间连接的状态)时,把直流电源从直流电源电路43提供到逆变器主电路47上,马达20根据运转状况而旋转。当其运转终了对其进行制动时,继电器开关46进行切换动作到第2状态(COM端子与NC端子之间连接的状态)。在该情况下,当继电器开关46处于第1状态时,通过充电电阻53对电容器51进行充电,直流电源电路43的正极输出端子44A与放电电路48成为同电位,因而,当继电器开关46切换到第2状态时,或者没有火花或者不产生接点熔焊。
在继电器开关46处于上述第1状态、马达20正在旋转的状况下,例如,或者停电,或者把电源插头拔下来时,就在“紧急制动”方式下进行制动。然后,在该情况下,直流电源电路43的输出电压就逐渐减小。这时,因为把电荷充电到电容器51上,所以,电容器51的端子电压相对地超过了直流电源电路43的输出电压,使二极管54导通,电容器51的电荷通过该二极管54对直流电源电路43放电。这时,直流电源电路43一侧与放电电路48一侧大致为同电位。在该状态下即使在“紧急制动”方式的制动中继电器开关46切换到第2状态下,也没有火花飞溅或者也不产生接点熔焊。
在该情况下,如本实施例那样,如果构成继电器开关46以便在给定的动作电压(已经描述的50伏)以下自动地成为第2状态的话,则即使在制动以外时,也能够有助于防止在停电或拔掉电源插头而进行其切换时,在其继电器开关46中的火花或接点熔焊的产生。
在这里,在通电信号Du、Dv、Dw中各相通电信号的幅度相同时(相同的数据值时),使电角度例如偏移1度。即,使通电信号Dv的相位对通电信号Du产生电角偏移121度,使通电信号Dw的相位对通电信号Dv产生电角度偏移121度。对此,例如以U相、W相为例详细加以描述。图14中,详细示出U相、V相的通电信号Du、Dv,以正弦波数据表示这些通电信号,以对其1电角度进行360分割了的电角数据及“256”级的数值数据表示该正弦波数据;由其中数值数据的大小确定对应相的正弦波形的绕组电流的幅度;该绕组电流的幅度(电流值)由对该相绕组通电的开关元件(57a~57f中的任一者)中通电的时间宽度确定。还有,由电角度数据确定通电的时序。
通常,使U相、V相通电信号波形的电角度偏移为120度。该情况下的波形如图17作为参考例示出的那样。U相、W相绕组电流的幅度相同(电流波形相交)的部分(图8(f)的P部分),如图17中所示那样,由U相、V相通电信号Du、Dv相交部分Pk的部分产生。这时,如图18中所示那样,成为在一个电角度k中相同的数值数据,当重叠时,有时产生大的火花电流、产生噪声。
即,现在,当着眼于U相时,开关元件57a及57f导通,在U相绕组26u中流动的电流幅度为2A(安培)时,在逆变器主电路47的DC线47a中流动的电流以图20的符号i1表示。在该状态下,当开关元件57a从导通向关断变化时,如该图中以符号i2表示的那样,电流在马达绕组26u、26w→开关元件57f的集电极·发射极之间→续流二极管58b→马达绕组26u、26w的路径中,流动绕组电流。当再次使开关元件57a导通时,因为续流二极管58b存储依据刚刚之前流动的电流的电荷,所以,不能阻止在反恢复时间之间流经开关元件57a的电流,如图19中所示,约7安的短路电流在DC线47a中流动。同样地,当开关元件57c的导通变化重叠时,流动9安的短路电流。
于是,在使正弦波电流在绕组26u、26v、26w中流动的情况下,各相开关元件的通电期间在其各个时期的电角度中稍有不同,可是还在转换。当考虑电流在U相及V相中流动的情况时,开关元件57a、57c、57f导通,如上述那样,在开关元件57a从关断成为导通的瞬间、开关元件57c从关断成为导通的瞬间短路电流在DC线47a中流动。在这里,在U相及V相的电流幅度一致的情况(电流波形相交的情况)下,如图18中所示那样,当在该瞬间的电角度的通电信号Du、Dv一致时,由PWM处理了的驱动信号Vup、Vvp完全一致,开关元件57a与开关元件57c的导通时序完全一致(参照图19的标号x、y)。于是,产生了短路电流同时流经续流二极管58b及58d二者的状态,为通常约2倍的15安左右的大的火花电流流动。该火花电流不但对整个控制电路的动作产生不良影响,而且对洗衣机以外家电设备的动作也产生影响。特别是使马达20的转速成为低速的状态,特别是在洗涤运转中的定位装置运行时,使电角度1度的周期变长,且使短路电流的重合时间变长,进一步增大噪声干扰。
然而,在本实施例中,如图14及图15中所示的那样,形成各通电信号Du、Dv、Dw使其在电角度中偏移121度,在相同的电角度上不会成为相同的数值数据,即,如图16中所示的那样,因为使得在马达20相电流幅度一致的瞬间上的开关元件导通的时间区域偏移开来,所以,短路电流不重叠,因此,能够减小大的火花电流的产生,能够有助于防止噪声的产生。特别是在定位装置的运行中,能够有效地防止噪声的产生。再者,从无刷马达向旋转槽及搅拌体的旋转驱动也可以不以直接方式,例如,也可以利用皮带传送机构等旋转传送装置进行旋转传送。
正如从以上的说明可知的那样,本发明能够得到下述效果。
根据本发明第1方面,作为电磁制动装置包括:再生制动装置、放电制动装置、短路制动装置,与使用机械制动装置的情况相比能够谋求构成的简化,而且,与使用单一电磁制动装置的情况相比,能够提高制动效果,同时,还能够减小制动时的振动及噪声。
根据本发明第2方面,作为电磁制动装置包括:再生制动装置、放电制动装置、短路制动装置,与使用机械制动装置的情况相比能够谋求构成的简化,而且,与使用单一电磁制动装置的情况相比,能够提高制动效果,同时,还能够减小制动时的振动及噪声,而且,与对旋转槽及搅拌体进行直接驱动相结合能够大大有助于减小振动及噪声。
根据本发明第3方面,因为在对无刷马达进行制动时把1个或2个以上的制动装置组合起来,所以,可以或者使制动效果优先,或者一面得到良好的制动效果一面防止制动时的温度上升、或防止电路元件的损坏,或者谋求减小振动及噪声。
根据本发明第4方面,因为根据洗涤的运转内容把1个或2个以上的制动装置组合起来,所以,可以根据洗涤的运转内容,或者得到良好的制动效果,或者防止在进行制动时的温度上升、或防止电路元件的损坏,谋求减小振动及噪声。
根据本发明第5方面,因为在使再生制动装置运行的情况下,在此以前使短路制动装置运行了,所以,在再生制动装置运行以前,能够利用马达绕组短路把马达的能量消耗掉,能够在未然中防止在再生制动装置运行时再生电流变得过大,能够防止损坏直流电源电路或逆变器主电路的电路元件。
根据本发明第6方面,设置用来切换下列2种状态的切换装置,即,把逆变器主电路连接到直流电源电路上、并且使逆变器主电路对放电元件切断的状态,以及把逆变器主电路从直流电源电路上切断、并且使逆变器主电路对放电元件连接的状态;因为在使再生制动装置运行的情况下在此以前依次使短路制动装置及放电制动装置运行了,并且,在短路制动装置运行时利用上述切换装置把直流电源电路与逆变器主电路切断,把逆变器主电路与放电元件连接,所以,能够防止损坏电路元件,而且,因为是在直流电源电路与逆变器主电路之间不产生电位差的短路制动装置运行时进行切换动作的,所以,能够防止该切换动作时产生火花或产生接点熔焊。
根据本发明第7方面,因为在洗涤运转与脱水运转中的制动装置的组合不同,所以,可以分别根据洗涤运转及脱水运转,或者使制动效果优先,或者一面得到良好的制动效果、一面防止在进行制动时的温度上升、或防止电路元件的损坏、谋求减小振动及噪声。
根据本发明第8方面,因为制动装置的组合随着对无刷马达进行制动时有无紧急性而不同,所以,当有制动的紧急性时,能够在短时间内进行制动;同时,当没有紧急性时,能够一面有效地谋求防止温度上升及防止产生振动、一面比较缓和地进行制动。
根据本发明第9方面,当放电制动装置运行时,能够抑制放电电路放电用开关元件动作时的噪声的产生,而且,使噪声防止用的电容器的电容量不大也能实现。
根据本发明第10方面,因为把对电容器进行充电的充电电阻串联连接到该电容器上,所以,当切换装置进行切换动作时,没有火花飞溅或者不产生接点熔焊。
根据本发明第11方面,因为把用于使电容器的电荷向直流电源电路一侧放电的二极管与充电电阻并联连接起来,所以,即使在马达还在旋转的状况下,起因于例如,停电,或者把电源插头拔下来时而引起切换装置切换动作了,也没有火花飞溅或者也不产生接点熔焊。
根据本发明第12方面,因为使得在无刷马达相电流幅度一致的瞬间上的开关元件导通的时间区域偏移开来,所以,能够减小大的火花电流的产生,能够有助于防止噪声的产生。
Claims (13)
1.一种洗衣机,包括:
旋转槽;
搅拌体,可旋转地设置于上述旋转槽内底部;
无刷马达,与上述旋转槽及上述搅拌体连结,以将它们个别或一起进行旋转驱动;
驱动装置,具有直流电源电路,和与该直流电源电路连接,并与多相桥接开关元件连接的逆变器主电路,用于对所述无刷马达进行驱动;和
电磁制动装置,制动上述无刷马达;
其特征在于:上述电磁制动装置具有:
再生制动装置,用于把在所述无刷马达旋转时在其马达的绕组感应的电动势向所述直流电源电路再生;
放电制动装置,通过在连接到所述逆变器主电路输入一侧两端之间的放电元件通电而将上述电动势消耗掉;和
短路制动装置,用于把所述无刷马达的马达绕组短路。
2.一种洗衣机,包括:
旋转槽;
搅拌体,可旋转地设置于上述旋转槽内底部;
无刷马达,与上述旋转槽及上述搅拌体连结,以将它们个别或一起以直接驱动方式进行旋转驱动;
驱动装置,具有直流电源电路,和与该直流电源电路连接,并与多相桥接开关元件连接的逆变器主电路,用于对所述无刷马达进行驱动;和
电磁制动装置,制动上述无刷马达;
其特征在于:上述电磁制动装置具有:
再生制动装置,用于把在所述无刷马达旋转时在其马达的绕组感应的电动势向所述直流电源电路再生;
放电制动装置,将上述电动势在连接到所述逆变器主电路输入端之间的放电元件通电而消耗掉;和
短路制动装置,用于把所述无刷马达的马达绕组短路。
3.根据权利要求1或2所述的洗衣机,其特征在于:
控制上述驱动装置的开关元素,使得在上述再生制动装置中的电流相位对于上述感应电压的相位延迟;
构成上述电动势的通电路径,使得在上述放电制动装置,上述马达的旋转能量在上述放电元件中消耗掉;和
控制以使得在上述短路制动装置,上述驱动装置的上述开关元素是在将上述马达绕组短路的状态。
4.根据权利要求3所述的洗衣机,其特征在于:通过上述再生制动装置、上述放电制动装置和上述短路制动装置中的1个或将2个以上的制动装置组合起来对上述无刷马达进行制动。
5.根据权利要求3所述的洗衣机,其特征在于:根据运转的状态,通过上述再生制动装置,上述放电制动装置和上述短路制动装置中的1个或将2个以上组合起来,进行对上述无刷马达的旋转制动。
6.根据权利要求3所述的洗衣机,其特征在于:将上述使再生制动装置和上述短路制动装置组合,以使得短路制动装置运行在先,而进行对上述无刷马达的旋转制动。
7.根据权利要求3所述的洗衣机,其特征在于:
还具有用来切换下列2种状态的切换装置,即,把上述逆变器主电路连接到上述直流电源电路上、并且从上述放电元件切断的状态,以及把上述逆变器主电路从上述直流电源电路上切断、并且与上述放电元件连接的状态;
将上述再生制动装置和上述短路制动装置组合,以使得短路制动装置运行在先,这时,利用所述切换装置把上述逆变器主电路从直流电源电路切断,并且与上述放电元件连接。
8.根据权利要求5所述的洗衣机,其特征在于:在洗涤运转状态与脱水运转状态中,分别以不同制动装置的组合,进行上述无刷马达的旋转制动。
9.根据权利要求4所述的洗衣机,其特征在于:在紧急时制动和平常时制动,分别以不同制动装置的组合,进行上述无刷马达的旋转制动。
10.根据权利要求3所述的洗衣机,其特征在于:
形成有放电电路,它包括与施加了由上述马达的绕组感应的电压的上述逆变器主电路的开关元件形成串联电路的上述放电元件,和与该串联电路并联连接的电容器,并将其一端连接到所述直流电源电路的负极输出端子上;
具有用来切换下列2种状态的切换装置,即,把上述直流电源电路的正极输出端子与上述逆变器主电路的正极输入端子之间连接起来、并且把上述逆变器主电路的正极输入端子与所述放电电路的另一端之间切断的第1状态,以及把上述直流电源电路的正极输出端子与上述逆变器主电路的正极输入端子之间切断、并且把上述逆变器主电路的正极输入端子与所述放电电路的另一端之间连接起来的第2状态;
上述放电制动装置,使所述切换装置处于上述第2状态而运行。
11.根据权利要求10所述的洗衣机,其特征在于:还设有串联连接到上述电容器,在上述切换装置处于上述第1状态时对上述电容器进行充电的充电电阻。
12.根据权利要求11所述的洗衣机,其特征在于:还设有与上述充电电阻并联连接,将上述电容器的电荷向上述直流电源电路一侧放电的二极管。
13.根据权利要求3所述的洗衣机,其特征在于:以使得上述无刷马达相电流幅度一致的定时,偏移构成上述各开关元件的导通时间区域。
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