CN117730176A - 洗衣机 - Google Patents
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Abstract
所公开的洗衣机包括控制单元。控制单元执行用于沿轴向方向移动操作部分以便从操作部分与转子侧固定部分和定子侧固定部分中的任何一个互锁的开始状态切换到操作部分(65)与转子侧固定部分和定子侧固定部分中的另一个互锁的结束状态的切换过程。控制单元在切换过程到达结束状态之前执行控制操作。对于控制操作,控制单元执行用于通过改变转子的旋转相位来控制互锁位置的控制操作,使得操作部分相对于转子侧固定部分和定子侧固定部分中的另一个的互锁位置变成目标互锁位置。
Description
技术领域
本公开涉及一种洗衣机。
背景技术
日本专利申请公开No.2020-124381公开了一种洗衣机专用驱动单元。驱动单元包括轴、用于旋转轴的电机、设置在轴和电机之间的离合器以及使用行星齿轮系统的减速器。离合器具有沿旋转轴方向滑动的移动部分、沿旋转轴方向分开定位的一对固定部分、以及用于通过滑动移动部分而将移动部分连接到固定部分之一来切换减速器的连接状态的驱动部分。
发明内容
技术方案
洗衣机具有可旋转桶以及被配置为驱动该可旋转桶的驱动单元。驱动单元包括:轴;电机,具有定子和转子;减速器,设置在轴和转子之间;离合器,被配置为能够在第一模式和第二模式之间切换,在第一模式下,转子的旋转经由减速器传递到轴,并且在第二模式下,转子的旋转在不经过减速器的情况下传递到轴;以及控制器。离合器具有:转子侧固定部分,被配置为能够通过与转子的旋转进行互操作而旋转;定子侧固定部分,固定到定子,并且配置为在轴的轴向方向上面对转子侧固定部分,定子侧固定部分和转子侧固定部分之间存在间隙;以及移动部分,被配置为能够在转子侧固定部分和定子侧固定部分之间沿轴向方向移动。离合器还可以被配置为:当定子侧固定部分和移动部分彼此接合时,切换到第一模式;以及当转子侧固定部分和移动部分彼此接合时,切换到第二模式。控制器还被配置为:通过使移动部分沿轴向方向移动来执行切换处理,以便将移动部分从转子侧固定部分和定子侧固定部分中的一个与移动部分接合的开始状态切换到转子侧固定部分和定子侧固定部分中的另一个与移动部分接合的结束状态。控制器还被配置为:在结束状态开始之前执行通过改变转子的旋转相位来调整接合位置的调整操作,以便使得移动部分相对于转子侧固定部分和定子侧固定部分中的另一个的接合位置变成目标接合位置。通过这样做,可以抑制离合器处出现接合误差。
附图说明
图1是根据本公开实施例的洗衣机的配置的示意图。
图2是驱动单元的实施例的示意性侧视图。
图3是驱动单元的实施例的示意性分解透视图。
图4是驱动单元的实施例的示意性截面图。
图5是定子的实施例的示意性局部剖切透视图。
图6是转子的实施例的示意性局部剖切透视图。
图7是减速器的实施例的示意性局部剖切分解透视图。
图8是减速器和离合器的实施例的示意性局部剖切分解透视图。
图9是减速器和离合器的实施例的示意性局部剖切分解透视图。
图10是离合器的实施例的示意性局部剖切透视图。
图11是用于描述离合器的切换的示意图。
图12是示出了驱动电路的实施例的电路图。
图13是用于描述第一调整操作的实施例的示意图。
图14是用于描述第一调整操作的实施例的示意图。
图15是用于描述第二调整操作的实施例的示意图。
图16是用于描述第二调整操作的实施例的示意图。
图17是示出了洗衣机的操作的实施例的流程图。
图18是执行离合器切换的处理的实施例的流程图。
图19是用于描述在脱水过程之前执行的切换处理的实施例的定时图。
图20是示出了驱动电路的实施例的电路图。
图21是用于描述第一调整操作的实施例的示意图。
图22是用于描述第一调整操作的实施例的示意图。
图23是用于描述第二调整操作的实施例的示意图。
图24是用于描述第二调整操作的实施例的示意图。
图25是用于描述转子端固定爪的间隙的示意图。
图26是用于描述定子端固定爪的间隙的示意图。
图27是用于描述在脱水过程之前执行的切换处理的实施例的定时图。
图28是示出了驱动电路的实施例的电路图。
图29是示出了当向离合器线圈供应电力时移动部分沿轴向方向移动的情况下的离合器电流的变化的示例的曲线图。
图30是示出了即使向离合器线圈供应电力但移动部分也不沿轴向方向移动的情况下的离合器电流的变化的示例的曲线图。
图31是示出了移动操作中的控制器的操作的实施例的流程图。
图32是示出了当电机的通电停止而可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置不是目标质点位置时的可旋转桶的移动的示例的示意图。
图33是示出了当电机的通电停止而可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置是目标质点位置时的可旋转桶的移动的示例的示意图。
图34是示出了可旋转桶的转速与可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置之间的关系的示例的示意图。
图35是示出了驱动部分的动子的实施例的示意图。
图36是致动器的实施例的示意性截面图。
图37示出了致动器的状态与驱动力之间的关系。
图38示出了当移动构件从第一位置位移到第二位置时经由磁场分析而获得的磁通线图的示例。
图39、图40和图41是减速器和离合器的实施例的局部剖切透视图。
图42是用于描述离合器的切换的实施例的图。
图43是制动处理的实施例的定时图。
图44是切换确定处理的实施例的流程图。
具体实施方式
尽管说明书中使用的术语是在考虑到根据本公开获得的功能时尽可能地从当前广泛使用的通用术语中选择的,但这些术语可以根据本领域普通技术人员的意图、习惯、新技术的出现等而被其他术语代替。另外,在特定情况下,术语由本公开的申请人任意选择,并且这些术语的含义将在具体实施方式的对应部分中详细描述。因此,本公开中使用的术语不仅仅是术语的指定,而是基于术语的含义和贯穿本公开的内容来定义术语。贯穿说明书,当部件“包括”或“包含”元件时,除非有相反的具体描述,否则该部件还可以包括其他元件,而不排除其他元件。
在下文中,现在将参考附图更全面地描述实施例,以使本领域普通技术人员能够毫无困难地执行本公开。然而,本公开可以以许多不同形式体现,并且不应被解释为受限于本文中所阐述的实施例。另外,为了清楚地描述本公开,附图中将省略与描述无关的部分,并且贯穿本说明书,相似的附图标记将表示相似的元件。以下描述仅用于说明性目的,并且不意在限制本公开、其应用或其目的。另外,在附图中,相同或对应的元件由相同的附图标记来表示,并且这里不提供其重复描述。
(实施例1)
图1是根据本公开实施例的洗衣机1的配置的示意图。在实施例中,洗衣机1为滚筒洗衣机。另外,洗衣机1可以是被配置为自动执行包括洗涤、漂洗、脱水等在内的一系列洗涤过程的全自动洗衣机。参考图1,洗衣机1可以包括壳体2、固定桶3、可旋转桶4、供水装置5、排水泵6、驱动单元10和控制器15。在下面的描述中,为了方便起见,可以参考与其相对应的附图来使用竖直方向。另外,在下面的描述中,旋转轴线延伸的方向被描述为“轴向方向”,围绕旋转轴线的周长方向被描述为“周长方向”,并且垂直于旋转轴线的方向(直径方向或径向方向)被描述为“直径方向”。
〔壳体〕
壳体2是包括面板、框架等在内的箱形容器,并且形成洗衣机1的外部。用于放入或取出衣物的圆形入口2a设置在壳体2的前面。具有透明窗口的门2b安装在入口2a处。入口2a通过门2b打开或关闭。具有用于用户操纵的开关的操纵部分2c设置在壳体2中的入口2a的上部处。
〔固定桶〕
固定桶3安装在壳体2中,以便与入口2a连通。固定桶3是能够储存水的具有底部的圆柱形容器,并且它的开口连接到入口2a。固定桶3由安装在壳体20中的阻尼器(未示出)来支撑,使得固定桶3在其中心线(轴线)从水平线向上倾斜的同时保持稳定。即,固定桶3以其轴线沿着与竖直方向交叉的方向的方式设置。
〔可旋转桶〕
可旋转桶4是圆柱形容器,该圆柱形容器的直径比固定桶3的直径稍小并且以其中心线(轴线)与固定桶3的中心线(轴线)对齐的这种方式被容纳在固定桶3中。在本示例中,可旋转桶4能够在其中心线(轴线)从水平线向上倾斜的同时旋转。即,可旋转桶4以其轴线沿着与竖直方向交叉的方向的这种方式设置。面向圆形入口2a的圆形开口4a形成在可旋转桶4的前部处。衣物经由圆形入口2a和圆形开口4a被放入到可旋转桶4中。多个脱水孔4b(图1中仅示出了它们中的一些)形成在可旋转桶4的所有侧部中。另外,用于搅拌的升降器4c安装在可旋转桶4内侧中的多个位置处。可旋转桶4的前部被支撑为能够相对于圆形入口2a旋转。
〔供水装置〕
供水装置5安装在固定桶3的顶部处。供水装置5具有供水管5a、供水阀5b和化学品馈送器5c。供水管5a的上游端暴露于洗衣机1的外部,并且连接到供水源(未示出)。供水管5a的下游端连接到在固定桶3的顶部中开口的供水孔3a。供水阀5b和化学品馈送器5c顺序地安装在供水管5a的中部。化学品馈送器5c容纳诸如洗涤剂、织物软化剂等的化学品。化学品与供应到化学品馈送器5c的水混合,然后被馈送到固定桶3。
〔排水泵〕
排水部分3b设置在固定桶3的下部处。排水部分3b连接到排水泵6。排水泵6经由排水管6a将固定桶3中储存的废水排放到洗衣机1的外部。
〔驱动单元〕
图2是驱动单元10的示例的示意性侧视图。参考图1和图2,驱动单元10安装在固定桶3的底部处。驱动单元10可以包括单元基座20、轴30、电机40等。轴30穿过固定桶3的底部,然后突出到固定桶3中。轴30的前端固定在可旋转桶4的底部的中心处。即,可旋转桶4的底部由轴30支撑。驱动单元10直接驱动可旋转桶4。因此,可旋转桶4通过电机40的驱动来围绕旋转轴线J的中心旋转。在本示例中,旋转轴线J与固定桶3的中心线、可旋转桶4的中心线、以及轴30的轴线对齐。另外,旋转轴线J被布置为在相对于水平方向倾斜的方向上或者在大致水平方向上延伸。现在将详细描述驱动单元10的配置。
〔控制器〕
控制器15通常控制洗衣机1的操作。详细地,控制器15控制驱动单元10。在本示例中,驱动单元10和控制器15形成驱动装置7。控制器15具有处理器16和驱动电路17。处理器16与洗衣机1的每个部分连接以能够进行通信,并且控制洗衣机1的每个部分。例如,处理器16可以包括至少一个中央处理单元、以及用于存储用于操作中央处理单元的程序和数据的存储器。从电源(未示出)向驱动电路17供应电力。另外,驱动电路17电连接到驱动单元10,并且向驱动单元10供应电力。因此,驱动单元10被驱动,然后可旋转桶4旋转。现在将详细描述驱动电路17的配置。
〔驱动单元的详情〕
现在将参考图3至图11描述驱动单元10。图3是驱动单元10的实施例的示意性分解透视图。图4是驱动单元10的实施例的示意性截面图。参考图3和图4,驱动单元10可以包括单元基座20、轴30、电机40、减速器50和离合器60。在本示例中,电机40、减速器50和离合器60在相对于旋转轴线J的竖直方向上大致对齐。
〈单元基座〉
如图3所示,单元基座20可以是安装在固定桶3的底部处的圆板形金属或树脂构件。沿旋转轴线J延伸的圆柱形轴插入孔21形成在单元基座20的中心部分中。一对滚珠轴承(主轴承22和副轴承23)安装在轴插入孔21的两端处。图3示出了轴30和副轴承23安装在电机40处的状态。电机40安装在单元基座20的后面。
〈轴〉
轴30可以是圆形金属构件,其直径小于轴插入孔21的直径。轴30以其前端从轴插入孔21突出的这种方式插入到轴插入孔21中。轴30经由滚珠轴承22和23由单元基座20来支撑。因此,轴30能够相对于旋转轴线J旋转。如图4所示,轴30的基端从副轴承23突出。下面要描述的减速器50的托架(参见图7的51)的主框架51m固定到轴30的基端。详细地,沿旋转轴线J延伸的螺纹30s形成在轴30的基端中。沿旋转轴线J延伸的锯齿(参见图7的30t)形成在轴30的基端的外周表面上。然后,在将轴30的基端插入到下面要描述的主框架51m的轴固定部分(参见图7的51b)时,经由固定装置将螺栓BT耦接到轴30的螺纹30s。
<电机>
图5是定子的实施例的示意性局部剖切透视图。图6是转子的实施例的示意性局部剖切透视图。参考图4和图5,电机40具有定子41和转子45。转子45面对定子41,预设间隙介于其间。另外,转子45能够相对于轴30旋转。在本实施例中,电机40是其中转子45位于直径方向的外侧的外转子型电机。另外,电机40是三相电机。
《定子》
如图5所示,定子41具有环形定子铁芯42。定子铁芯42的表面涂覆有绝缘的绝缘体。定子铁芯42具有环形铁芯部分42a、从铁芯部分42a朝向直径方向的外侧突出的多个齿部42b、以及安装在铁芯部分42a的内侧处的固定凸缘部分42c。定子41经由固定凸缘部分42c固定到单元基座20。导线以预设顺序缠绕在多个齿部42b中的每一个上,从而形成多个电机线圈。定子铁芯42的一部分暴露于多个齿部42b的顶面。定子铁芯42的暴露部分在直径方向上面对下面要描述的转子45的磁体47,预设间隙介于其间。
在本示例中,多个电机线圈包括三相电机线圈。详细地,如图12所示,多个电机线圈包括U相电机线圈43u、V相电机线圈43和W相电机线圈43w。在下文中,电机线圈统称为“电机线圈”(参见图12的43)。对电机线圈43的通电由控制器15来控制。当电机线圈43通电时,电机线圈43产生用于使转子45旋转的磁场。详细地,当向电机线圈43供应交流电时,在电机线圈43和转子45之间形成磁场。由于磁场的作用,转子45围绕旋转轴线J旋转。
《转子》
如图6所示,转子45具有转子壳体46和多个磁体47。转子壳体46是其中心线与旋转轴线J对齐的有底圆柱形构件。在本示例中,转子壳体46容纳定子41。转子壳体46具有圆盘形底壁46a以及围绕底壁46a的圆柱形周壁46b,该圆盘形底壁46a的中心部分具有形成在其中的圆孔。另外,底壁46a可以用多个构件形成,或者可以是单个构件。转子壳体46以底部较薄(小厚度)且周壁46b的高度小于底壁46a的半径的这种方式形成。圆孔形成在底壁46a的中心部分中。转子壳体46具有围绕底壁46a的圆孔形成的圆柱形轴支撑部分46c。轴支撑部分46c在直径方向上面对周壁46b。
多个磁体47中的每个磁体形成为方形永磁体,其弯曲成弧形。多个磁体47固定在转子壳体46的周壁46b的内表面上,以沿周长方向连续地竖立。多个磁体47被布置并磁化为以S极和N极彼此交替的这种方式配置转子45的磁极。例如,在一个磁体47处形成4个磁极。
圆柱形油浸烧结轴承48固定在轴支撑部分46c在直径方向上的内侧处。轴支撑部分46c经由油浸烧结轴承48被支撑为能够相对于轴30(更具体地,固定到轴30的主框架51m)滑动。因此,转子壳体46能够相对于轴30旋转。
<减速器>
图7是减速器的实施例的示意性局部剖切分解透视图。参考图7,减速器50设置在轴30和转子45之间。减速器50围绕轴支撑部分46c设置。减速器50容纳在转子壳体46中。减速器50是使用行星齿轮系统的减速器。减速器50具有托架51、太阳齿轮52、内齿轮53和多个(在本示例中为4个)行星齿轮54。
《托架》
托架51固定到轴30。在本示例中,托架51具有主框架51m和副框架51s。副框架51s是具有分别与多个行星齿轮54相对应的多个(在本示例中为4个)下轴承凹陷部分的环形构件。副框架51s经由环形引导板55安装在转子壳体46上。环形第一滑动构件56固定在引导板55在直径方向上的内侧处。引导板55安装在转子壳体46的底壁46a上,同时引导板55能够通过具有设置在引导板55与轴支撑部分46c之间的第一滑动构件56而旋转。
主框架51m可以具有:有底圆柱形基部51a,其具有薄底;以及圆柱形轴固定部分51b,其在基部51a的后方向上从基部51a的中心突出。基部51a的后表面面对副框架51s。多个(在本示例中为4个)上轴承凹陷部分形成在基部51a的后表面处,该多个上轴承凹陷部分分别面对形成在副框架51s处的多个下轴承凹陷部分。与轴30的基端耦接的锯齿51t形成在轴固定部分51b的内周表面中。当将轴30的基端插入到轴固定部分51b中时,主框架51m不可旋转地固定到轴30。如图4和图6所示,转子45的轴支撑部分46c围绕轴固定部分51b经由浸油烧结轴承48支撑。
《太阳齿轮》
太阳齿轮52能够与转子45一起旋转。在本示例中,太阳齿轮52形成在轴支撑部分46c的外周表面处。
《内齿轮》
内齿轮53围绕太阳齿轮52。在本示例中,内齿轮53形成有其直径比太阳齿轮52的直径大的大致圆柱形构件。齿轮部分53a安装在内齿轮53的内周表面的下部处。轮齿形成在齿轮部分53a的所有侧面中。另外,作为在旋转轴方向上延伸的线性突起的多个内滑动引导件53b等角度地形成在内齿轮53的外周表面的整个周边中。内齿轮53相对于旋转轴线J围绕太阳齿轮52设置。内齿轮53的下部设置在引导板55上。环形第二滑动构件(参见图4的57)固定在内齿轮53的上内侧面处。托架51(主框架51m)经由第二滑动构件57被支撑为能够相对于内齿轮53旋转。
《行星齿轮》
多个行星齿轮54中的每一个被支撑为能够在托架51上旋转,并且设置在太阳齿轮52和内齿轮53之间,以与太阳齿轮52和内齿轮53两者啮合。在本示例中,多个行星齿轮54中的每一个是具有小直径的齿轮构件。销孔穿过行星齿轮54的中心。插入到销孔中的销54p的两端由主框架51m的上轴承凹陷部分和副框架51s的下轴承凹陷部分来支撑。轮齿形成在行星齿轮54的外周表面的整个周边中。轮齿与太阳齿轮52和内齿轮53两者啮合。通过该配置,当太阳齿轮52以预设速度旋转而内齿轮53固定(不可旋转)时,多个行星齿轮54在围绕太阳齿轮52绕圈(环绕)的同时旋转(转动)。因此,托架51和轴30以降低的速度旋转。
<离合器>
图8和图9是减速器和离合器的实施例的示意性局部剖切透视图。图10是离合器的实施例的示意性局部剖切透视图。图11是用于描述离合器的切换的示意图。参考图8至图11,离合器60容纳在转子壳体46中,并且围绕减速器50设置。离合器60可以在第一模式和第二模式之间切换。在第一模式下,转子45的旋转经由减速器50传递到轴30。在第二模式下,转子45的旋转在不经过减速器50的情况下传递到轴30。离合器60具有转子侧固定部分61、定子侧固定部分62、移动部分65以及驱动部分66。驱动部分66具有动子67和定子68。
《转子侧固定部分》
转子侧固定部分61围绕轴30环形地形成,并且能够通过与转子45的旋转进行互操作来旋转。在本示例中,转子侧固定部分61固定到转子45。转子侧固定部分61可以设置在以与转子45相同的速度旋转的部分处。例如,转子侧固定部分61可以与转子壳体46一体地形成。在本示例中,转子侧固定部分61具有转子端基部61a和多个转子端固定爪61r。转子端基部61a围绕旋转轴线J环形地形成,并且安装在转子壳体46的底壁46a上。多个转子端固定爪61r围绕旋转轴线J环形地排列,并且在轴向方向上从转子端基部61a朝向下面要描述的移动部分65突出。如图10所示,多个转子端固定爪61r可以包括等角度地排列在整个周边上的多个突起。多个突起向上突出。
《定子侧固定部分》
定子侧固定部分62围绕轴30环形地形成,并且固定到定子41。定子侧固定部分62面对转子侧固定部分61,其间在轴30的轴向方向上具有间隙。转子侧固定部分61与定子侧固定部分62之间的间隙在轴向方向上的长度比移动部分65在轴向方向上的长度长。
在本示例中,定子侧固定部分62直接固定到定子41。定子侧固定部分62也可以间接固定到定子41。例如,与定子41类似,定子侧固定部分62可以设置在不旋转的部分处。详细地,定子侧固定部分62可以与单元基座20或定子铁芯42一体地形成。即,“固定到定子41”的状态不仅包括“直接固定到定子41”的状态,而且还包括“间接固定到定子41”的状态。“间接固定到定子41”的状态的示例可以包括与定子41类似地设置在不旋转的部分(例如,单元基座20)处的状态、与定子41类似地与不旋转的部分一体地形成的状态等。
在本示例中,定子侧固定部分62具有定子端基部62a和多个定子端固定爪62s。定子端基部62a围绕旋转轴线J环形地形成,并且安装到定子铁芯42的铁芯部分42a。多个定子端固定爪62s围绕旋转轴线J环形地布置,并且在轴向方向上从定子端基部62a朝向下面要描述的移动部分65突出。如图10所示,多个定子端固定爪62s可以包括等角度地排列在整个周边上的多个突起。多个突起向下突出。
《移动部分》
移动部分65围绕轴30环形地形成。移动部分65能够在转子侧固定部分61与定子侧固定部分62之间沿轴向方向移动。在本示例中,移动部分65安装在内齿轮53的外侧上。移动部分65能够与内齿轮53一起旋转。移动部分65是其直径比内齿轮53的直径大的圆柱形构件。另外,包括在轴向方向上延伸的线性突起在内的多个外滑动引导件(参见图8的65a)等角度地形成在移动部分65的内周表面的整个周边中。外滑动引导件65a与形成在内齿轮53的外周表面中的多个内滑动引导件(参见图11的53b)接合。移动部分65围绕内齿轮53设置,同时外滑动引导件65a分别与内齿轮53的内滑动引导件53b接合。因此,移动部分65能够在轴向方向上滑动。
移动部分65具有多个转子端移动爪(参见图8的65r)和多个定子端移动爪(参见图8的65s)。多个转子端移动爪65r围绕旋转轴线J环形地排列,并且在轴向方向上朝向转子侧固定部分61突出。参考图11,多个转子端移动爪65r可以与转子侧固定部分61的多个转子端固定爪61r接合。更详细地,多个转子端移动爪65r可以包括等角度地排列在整个周边上的多个突起。多个突起向下突出。多个定子端移动爪65s围绕旋转轴线J环形地排列,并且在轴向方向上朝向定子侧固定部分62突出。参考图11,多个定子端移动爪65s可以与定子侧固定部分62的多个定子端固定爪62s接合。详细地,多个定子端移动爪65s可以包括等角度地排列在整个周边上的多个突起。多个突起向上突出。
移动部分65具有动子容纳部分(参见图9的65b)。
动子容纳部分65b向移动部分65在直径方向上的外侧开口。动子容纳部分65b容纳动子67。
另外,转子侧固定部分61与定子侧固定部分62之间的间隙在轴向方向上的长度比移动部分65在轴向方向上的长度长。因此,当转子侧固定部分61与移动部分65接合(连接)时,定子侧固定部分62与移动部分65彼此不接合,并且定子侧固定部分62和移动部分65彼此面对,其间在轴向方向上具有间隙。当定子侧固定部分62与移动部分65接合(连接)时,转子侧固定部分61与移动部分65彼此不接合,并且转子侧固定部分61和移动部分65彼此面对,其间在轴向方向上具有间隙。
《驱动部分》
驱动部分66驱动移动部分65。如图9所示,驱动部分66的动子67具有滑块芯67a和离合器磁体67b,并且安装在移动部分65处。滑块芯67a是具有磁性的圆柱形金属构件,并且安装在动子容纳部分65b的内侧面上。离合器磁体67b包括永磁体。接触滑块芯67a的表面的离合器磁体67b安装在动子容纳部分65b的整个周边上。例如,离合器磁体67b包括由具有弧形的永磁体薄板形成的多个磁构件。多个磁构件中的每一个具有多个磁极,该多个磁极的N极和S极在轴向方向上彼此交替。例如,当在横截面方向上观察磁构件时,磁构件沿其轴向方向在其中心处具有中心磁极部分(例如,S极),并且在其两端部具有端部磁极(例如,N极)。
如图10所示,驱动部分66的定子68具有离合器线圈68a、线圈保持器68b和保持器支撑件68c。线圈保持器68b是其截面具有在直径方向上向外侧开口的大致C形状的绝缘环形构件。当将导线缠绕在线圈保持器68b上时,形成离合器线圈68a。保持器支撑件68c包括一对上环形构件和下环形构件,线圈保持器68b插入到该对上环形构件和下环形构件中。保持器支撑件68c固定到定子41。因此,离合器线圈68a(定子68)在直径方向上面对离合器磁体67b(动子67),其间具有微小间隙。对离合器线圈68a的通电由控制器15来控制。当离合器线圈68a通电时,离合器线圈68a产生用于沿轴向方向移动离合器磁体67b的磁场。详细地,由于对离合器线圈68a的通电,在离合器线圈68a和离合器磁体67b之间产生磁场。因此,移动部分65沿轴向方向移动。
《离合器的操作》
如图11所示,当移动部分65沿轴向方向移动时,离合器60在第一模式和第二模式之间切换。详细地,当定子侧固定部分62和移动部分65彼此接合时,离合器60切换到第一模式,并且当转子侧固定部分61和移动部分65彼此接合时,离合器60切换到第二模式。
在第一模式下,内齿轮53经由移动部分65支撑到定子41。因此,转子45和太阳齿轮52的旋转经由减速器50传递到轴30和托架51。因此,驱动单元10以低速旋转输出高扭矩旋转动力。
在第二模式下,内齿轮53经由移动部分65支撑到转子45。因此,转子45和太阳齿轮52的旋转在不经过减速器50的情况下传递到轴30和托架51。即,当转子45、太阳齿轮52和内齿轮53作为一体旋转时,多个行星齿轮54不旋转(转动)。因此,轴30和托架51也作为一体与它们一起旋转。因此,驱动单元10以高速旋转输出低扭矩旋转动力。
〔驱动电路〕
图12是示出了驱动电路的实施例的电路图。图12示出了实施例1的驱动电路17的配置。参考图12,驱动电路17具有电机驱动电路70和离合器驱动电路80。
〈电机驱动电路〉
电机驱动电路70通过向电机线圈43供应电力来驱动电机40。电机驱动电路70响应于处理器16的控制而操作。在本示例中,电机驱动电路70可以包括逆变器。详细地,电机驱动电路70具有三个输出线(U相输出线74u、V相输出线74和W相输出线74w)、三个臂(U相臂75u、V相臂75和W相臂75w)、以及连接到直流电源71的第一总线72和第二总线73。例如,直流电源71可以包括转换器,该转换器被配置为将从商用电源(未示出)供应的交流电转换为直流电。
U相电机线圈43u、V相电机线圈43v和W相电机线圈43w星形连接(Y连接)。U相电机线圈43u、V相电机线圈43v和W相电机线圈43w的接入点是中性点43c。
U相输出线74u、V相输出线74和W相输出线74w分别连接到U相电机线圈43u、V相电机线圈43v和W相电机线圈43w。U相输出线74u、V相输出线74和W相输出线74w并联连接在第一总线72和第二总线73之间。U相臂75u的中心点连接到U相输出线74u。V相臂75的中心点连接到V相输出线74。W相臂75w的中心点连接到W相输出线74w。
U相臂75u具有第一开关器件SW1和第二开关器件SW2。第一开关器件SW1和第二开关器件SW2串联连接在第一总线72和第二总线73之间。第一开关器件SW1连接在第一总线72和U相输出线74u之间。第二开关器件SW2连接在U相输出线74u和第二总线73之间。续流二极管以背靠背连接方式或反并联连接方式连接到第一开关器件SW1和第二开关器件SW2中的每一个。第一开关器件SW1和第二开关器件SW2的接入点构成U相臂75u的中心点。
V相臂75和W相臂75w中的每一个的配置与U相臂75u的配置相同。V相臂75具有第三开关器件SW3和第四开关器件SW4。W相臂75w具有第五开关器件SW5和第六开关器件SW6。
响应于用于切换第一开关器件SW1至第六开关器件SW6的ON(导通)或OFF(关断)的切换操作,电机驱动电路70将从直流电源71供应的直流电流变换为交流电流,并且将该交流电流供应到电机线圈43(在本示例中为U相电机线圈43u、V相电机线圈43v和W相电机线圈43w)。因此,转子45旋转。另外,电机驱动电路70的切换操作由处理器16来控制。例如,处理器16通过脉冲宽度调制(PWM)控制来控制电机驱动电路70的切换操作,以便使得转子45以预设速度旋转。
另外,“电机驱动电路70的第一开关器件SW1至第六开关器件SW6的ON和OFF的组合”与“流到电机线圈43的电机电流状态(电机电流沿哪个方向流到哪个电机线圈43)”之间的关系被唯一地确定。另外,“流到电机线圈43的电机电流状态”与“转子45的旋转相位”之间的关系被唯一地确定。因此,可以通过确定电机驱动电路70的第一开关器件SW1至第六开关器件SW6的ON和OFF的组合来唯一地确定转子45的旋转相位。
在本示例中,电机驱动电路70执行向电机线圈43供应电力的操作(电流控制操作),以便使得流到电机线圈43的电机电流状态为目标状态。目标状态被设置为转子45的旋转相位变成目标相位的状态。因此,通过将流到电机线圈43的电机电流状态切换到目标状态,转子45的旋转相位可以变成目标相位。另外,电机驱动电路70的电流控制操作由处理器16来控制。例如,处理器16控制第一开关器件SW1至第六开关器件SW6的ON和OFF,以便使得电机驱动电路70的第一开关器件SW1至第六开关器件SW6的ON和OFF的组合变成目标组合。目标组合被设置为当转子45的旋转相位变成目标相位时的组合(第一开关器件SW1至第六开关器件SW6的ON和OFF的组合)。
〈离合器驱动电路〉
离合器驱动电路80通过向离合器线圈68a供应电力来驱动离合器60。离合器驱动电路80响应于处理器16的控制而操作。在本示例中,离合器驱动电路80不使用从电机驱动电路70供应的电力,并且向离合器线圈68a供应电力。离合器驱动电路80具有第一布线85、第二布线86、切换部分800、以及连接到直流电源81的第一电源线81a和第二电源线81b。第一布线85连接到离合器线圈68a的一端。第二布线86连接到离合器线圈68a的另一端。另外,直流电源81是与直流电源71不同的电源。例如,直流电源81可以包括转换器,该转换器被配置为将从商用电源(未示出)供应的交流电转换为直流电。
切换部分800切换第一电源线81a和第二电源线81b相对于第一布线85和第二布线86的连接状态。在本示例中,切换部分800具有四个开关器件SWa、SWb、SWc和SWd。开关器件SWa连接在第一电源线81a和第一布线85之间,并且开关器件SWb连接在第一布线85和第二电源线81b之间。开关器件SWc连接在第一电源线81a和第二布线86之间,并且开关器件SWd连接在第二布线86和第二电源线81b之间。通过切换第一电源线81a和第二电源线81b相对于第一布线85和第二布线86的连接状态,可以控制流到离合器线圈68a的离合器电流的方向。
另外,在本示例中,当流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值等于或大于阈值时,由于离合器线圈68a中产生的磁场,移动部分65沿轴向方向移动。另外,当流到离合器线圈68a的离合器电流的方向改变时,移动部分65的移动方向(沿轴向方向的移动方向)改变。详细地,当离合器电流从离合器线圈68a的一端流到另一端(例如,图12中从左侧流到右侧)时,移动部分65沿轴向方向从一端移动到另一端(例如,从转子侧固定部分61移动到定子侧固定部分62)。另外,当离合器电流从离合器线圈68a的另一端流到一端(例如,图12中从右侧流到左侧)时,移动部分65沿轴向方向从另一端移动到一端(例如,从定子侧固定部分62移动到转子侧固定部分61)。
离合器驱动电路80向离合器线圈68a供应电力,使得流到离合器线圈68a的离合器电流沿目标方向(目标的方向)流动,并且流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值变得等于或大于阈值。目标方向被设置为当沿轴向方向的移动方向变成目标的方向时的离合器电流的方向。阈值被设置为产生用于使移动部分65移动的磁场所需的离合器电流的绝对值。因此,通过使得离合器电流的方向为目标方向,并且使得离合器电流的绝对值等于或大于阈值,移动部分65可以沿轴向方向向目标的方向移动。
离合器驱动电路80的操作由处理器16来控制。例如,当处理器16试图将移动部分65沿轴向方向从一端移动到另一端(例如,从转子侧固定部分61移动到定子侧固定部分62)时,处理器16在离合器驱动电路80中将开关器件SWa和SWd调至ON状态,并且将开关器件SWb和SWc调至OFF状态。因此,第一电源线81a和第一布线85彼此连接,第二电源线81b和第二布线86彼此连接,并且离合器电流从离合器线圈68a的一端流到另一端(例如,在图12中从从左侧流到右侧)。因此,移动部分65将移动部分65沿轴向方向从一端移动到另一端(例如,从转子侧固定部分61移动到定子侧固定部分62)。
〔切换处理〕
为了在第一模式和第二模式之间切换离合器60,控制器15执行切换处理。在切换处理中,控制器15使移动部分65沿轴向方向移动,以便将移动部分65从转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的一个与移动部分65接合的开始状态切换到转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的另一个与移动部分65接合的结束状态。
另外,在切换处理中,控制器15在结束状态开始之前执行调整操作。在调整操作中,控制器15通过改变转子45的旋转相位来调整接合位置,以便使得移动部分65相对于转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的另一个的接合位置变成目标接合位置。在下文中,试图与移动部分65接合的移动部分65相对于转子侧固定部分61(或者定子侧固定部分62)的接合位置(旋转相位)被简称为“接合位置”。另外,稍后将详细描述调整操作。
另外,移动部分65相对于转子侧固定部分61的目标接合位置是转子侧固定部分61的多个转子端固定爪61r之间的间隙与移动部分65的多个转子端移动爪65r在轴向方向上面对的位置。移动部分65相对于定子侧固定部分62的目标接合位置是定子侧固定部分62的多个定子端固定爪62s之间的间隙与移动部分65的多个定子端移动爪65s在轴向方向上面对的位置。
在本示例中,在切换处理中,控制器15在调整操作之后执行移动操作。在移动操作中,控制器15使移动部分65沿轴向方向移动。稍后将详细描述移动操作。
〔转子的旋转相位与接合位置的关系〕
当转子45旋转时,固定到转子45的转子侧固定部分61与转子45一起旋转。然而,即使转子45旋转,固定到定子41的定子侧固定部分62也不旋转。因此,当转子45的旋转相位改变时,转子侧固定部分61相对于定子侧固定部分62的旋转相位改变,使得“与转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的一个接合的移动部分65”相对于“转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的另一个”的旋转相位的关系改变。即,接合位置改变。以这种方式,转子45的旋转相位与接合位置之间的关系被唯一地确定。
〔调整操作的详情〕
在本示例中,在调整操作中,控制器15向电机线圈43供应电力,以便使得转子45的旋转相位为目标相位。转子45的目标相位被设置为当接合位置变成目标接合位置时的转子45的旋转相位。因此,通过使得转子45的旋转相位为目标相位,接合位置可以变成目标接合位置。
详细地,在本示例中,转子侧固定部分61、定子侧固定部分62和移动部分65被设计为使得:当转子45的旋转相位变成目标相位时,接合位置变成目标接合位置。转子45的目标相位被设置为根据电机驱动电路70的开关器件SW1至SW6的ON和OFF的组合唯一地确定的转子45的旋转相位。通过该配置,在调整操作中,可以调整转子45的旋转相位以使得接合位置变成目标接合位置,而不检测转子45的旋转相位。
另外,在本示例中,转子侧固定部分61、定子侧固定部分62和移动部分65被设计为使得:当转子45的旋转相位变成目标相位时,在转子侧固定部分61的旋转相位和定子侧固定部分62的旋转相位彼此同步的同时,接合位置变成目标接合位置。
详细地,在本示例中,转子侧固定部分61的多个转子端固定爪61r中的每一个、定子侧固定部分62的多个定子端固定爪62s中的每一个、移动部分65的多个转子端移动爪65r中的每一个、以及移动部分65的多个定子端移动爪65s中的每一个以作为电角的360°的整数倍间隔等角度地设置。
例如,当电机40的极数为“P”,并且转子端固定爪61r之间的间隙的角度(被表示为机械角的角度)为“θm”时,实现下面的等式。定子端固定爪62s之间的间隙、转子端移动爪65r之间的间隙、以及定子端移动爪65s之间的间隙均等于转子端固定爪61r之间的间隙。
θm=k×720/P
这里,“k”是等于或大于1的整数。
另外,多个转子端固定爪61r可以包括以间隙θm等角度地设置的多个第一转子端固定爪、以及等角度地设置在多个第一转子端固定爪之间的多个第二转子端固定爪。与转子端固定爪61r相同的内容适用于定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s。
另外,在本示例中,移动部分65的转子端移动爪65r的数量与转子侧固定部分61的转子端固定爪61r的数量相同。移动部分65的定子端移动爪65s的数量与定子侧固定部分62的定子端固定爪62s的数量相同。定子侧固定部分62的定子端固定爪62s的数量与转子侧固定部分61的转子端固定爪61r的数量相同。即,转子端固定爪61r、定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s各自的数量相同。
详细地,在本示例中,k为“1”,电机40的极数(P)为“48”,转子端固定爪61r、定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s各自的数量为“24”,并且转子端固定爪61r之间、定子端固定爪62s之间、转子端移动爪65r之间、以及定子端移动爪65s之间的各自间隙(θm)为“15°”。
〈调整操作的具体示例:第一调整操作〉
图13和图14是用于描述第一调整操作的实施例的示意图。首先,参考图13,现在将描述第一调整操作,该第一调整操作是在切换处理中执行的调整操作,该切换处理用于通过使移动部分65沿轴向方向移动,将移动部分65从定子侧固定部分62与移动部分65接合的开始状态切换到转子侧固定部分61与移动部分65接合的结束状态。另外,下文中所使用的角度是电角。图13示出了转子45的旋转相位从“-120°”改变到作为目标相位的“0°”的情况的示例。
当定子侧固定部分62与移动部分65接合,并且转子45旋转时,转子侧固定部分61相对于定子侧固定部分62旋转。因此,转子侧固定部分61和与定子侧固定部分62接合的移动部分65之间的旋转相位的关系改变,并且移动部分65的旋转相位相对于转子侧固定部分61的关系(接合位置)改变。
另外,当定子侧固定部分62与移动部分65接合时,转子45的旋转动力经由太阳齿轮52、行星齿轮54和内齿轮53传递到移动部分65。由于该旋转动力,移动部分65旋转,并且移动部分65的定子端移动爪65s接触定子侧固定部分62的定子端固定爪62s。在本示例中,移动部分65沿与转子45的旋转方向相反的方向旋转。
如图13所示,控制器15在电机驱动电路70中将第一开关器件SW1、第四开关器件SW4和第六开关器件SW6调至ON状态,并且将第二关器件SW2、第三关器件SW3和第五开关器件SW5调至OFF状态。因此,从第一开关器件SW1输出的电机电流经由U相电机线圈43u输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流被划分到V相电机线圈43v和W相电机线圈43w,并且输入到第四开关器件SW4和第六开关器件SW6。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“0°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位变成目标相位(在本示例中为0°)。移动部分65相对于转子侧固定部分61的接合位置变成目标接合位置。
另外,由于施加电机电流之前的转子45的位置(旋转之前的转子45的旋转相位),转子45沿正方向(图13的示例中的右方向)或沿反方向(图13的示例中的左方向)旋转,使得转子45的旋转相位变成目标相位。另外,当转子45旋转时,移动部分65沿反方向或正方向旋转。
例如,如图13所示,当旋转之前的转子45的旋转相位为“-120°”时,转子45沿正方向(图13的示例中的右方向)旋转,使得转子45的旋转相位从“-120°”变成“0°”。如图14所示,当旋转之前的转子45的旋转相位为“120°”时,转子45沿相反方向(图14的示例中的左方向)旋转,使得转子45的旋转相位从“120°”变成“0°”。
以这种方式,由于旋转之前的转子45的旋转相位,在第一调整操作中改变转子45的旋转方向。另外,在本示例中,当转子45的旋转相位是目标相位时,转子侧固定部分61的旋转相位与定子侧固定部分62的旋转相位彼此同步。另外,多个转子端固定爪61r的数量与多个定子端固定爪62s的数量相同。通过该配置,即使当在第一调整操作中转子45沿正方向和反方向中的任一方向旋转时,转子45的旋转相位也被设置为目标相位,使得移动部分65相对于转子侧固定部分61的接合位置可以被设置为目标接合位置。
〈调整操作的具体示例:第二调整操作〉
图15和图16是用于描述第二调整操作的实施例的示意图。首先,参考图15,现在将描述第二调整操作,该第一调整操作是在切换处理中执行的调整操作,该切换处理用于通过使移动部分65沿轴向方向移动,将移动部分65从转子侧固定部分61与移动部分65接合的开始状态切换到定子侧固定部分62与移动部分65接合的结束状态。另外,下文中所使用的角度是电角。图15示出了转子45的旋转相位从“-120°”改变到作为目标相位的“0°”的情况的示例。在本示例中,第二调整操作中的目标相位与第一调整操作中的目标相位相同。
当转子侧固定部分61与移动部分65接合,并且转子45旋转时,与转子侧固定部分61接合的移动部分65旋转。详细地,当转子侧固定部分61与转子45一起旋转时,转子侧固定部分61的转子端固定爪61r接触移动部分65的转子端移动爪65r,并且转子侧固定部分61的旋转动力传递到移动部分65。因此,转子侧固定部分61与移动部分65一起旋转。因此,定子侧固定部分62和与转子侧固定部分61接合的移动部分65之间的旋转相位的关系改变,并且移动部分65的旋转相位相对于定子侧固定部分62的关系(接合位置)改变。
如图15所示,控制器15在电机驱动电路70中将第一开关器件SW1、第四开关器件SW4和第六开关器件SW6调至ON状态,并且将第二关器件SW2、第三关器件SW3和第五开关器件SW5调至OFF状态。因此,从第一开关器件SW1输出的电机电流经由U相电机线圈43u输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流被划分到V相电机线圈43v和W相电机线圈43w,并且输入到第四开关器件SW4和第六开关器件SW6。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“0°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位变成目标相位(在本示例中为0°)。另外,移动部分65的旋转相位变成根据目标相位的相位。移动部分65相对于定子侧固定部分62的接合位置变成目标接合位置。
另外,由于施加电机电流之前的转子45的位置(旋转之前的转子45的旋转相位),转子45沿正方向(图15的示例中的右方向)或沿反方向(图15的示例中的左方向)旋转,使得转子45的旋转相位变成目标相位。另外,当转子45旋转时,移动部分65沿正方向或反方向旋转。
例如,如图15所示,当旋转之前的转子45的旋转相位为“-120°”时,转子45沿正方向(图15的示例中的右方向)旋转,使得转子45的旋转相位从“-120°”变成“0°”。如图16所示,当旋转之前的转子45的旋转相位为“120°”时,转子45沿相反方向(图16的示例中的左方向)旋转,使得转子45的旋转相位从“120°”变成“0°”。
以这种方式,由于旋转之前的转子45的旋转相位,在第二调整操作中改变转子45的旋转方向。另外,在本示例中,当转子45的旋转相位是目标相位时,转子侧固定部分61的旋转相位与定子侧固定部分62的旋转相位彼此同步。另外,多个转子端固定爪61r的数量与多个定子端固定爪62s的数量相同。通过该配置,即使当在第二调整操作中转子45沿正方向和反方向中的任一方向旋转时,转子45的旋转相位也被设置为目标相位,使得移动部分65相对于转子侧固定部分61的接合位置可以被设置为目标接合位置。
〔移动操作的详情〕
如上所述,在切换处理中,控制器15在调整操作之后执行使移动部分65沿轴向方向移动的移动操作。在本示例中,在移动操作中,控制器15向离合器线圈68a供应电力,使得流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值等于或大于阈值,并且流到离合器线圈68a的离合器电流的方向变成目标方向(与移动部分65试图移动的方向相对应的电流方向)。因此,移动部分65沿轴向方向移动,并且从转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的一个与移动部分65接合的开始状态切换到转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的另一个与移动部分65接合的结束状态。
另外,在移动操作中,控制器15维持(固定)转子45的旋转相位,以便使得接合位置维持在目标接合位置处。详细地,向电机线圈43供应电力,使得流到电机线圈43的电机电流状态维持在目标状态(根据转子45的目标相位的状态)。
〔转子端固定爪的间隙长度〕
另外,在本示例中,转子侧固定部分61中的多个转子端固定爪61r之间的周长方向长度(图15和图16中的L61)大于“移动部分65的转子端移动爪65r的周长方向长度(图15和图15中的L65r)”。因此,当移动部分65相对于转子侧固定部分61的接合位置是目标接合位置时,多个转子端固定爪61r之间的间隙与多个转子端移动爪65r可以在轴向方向上面对。因此,可以避免转子侧固定部分61与移动部分65之间的接合误差。
〔定子端固定爪的间隙长度〕
另外,在本示例中,定子侧固定部分62的多个定子端固定爪62s之间的周长方向长度(图13和图14中的L62)大于“移动部分65的定子端移动爪(图13和图14中的65s)的周长方向长度(L65s)”。根据该配置,当移动部分65相对于定子侧固定部分62的接合位置是目标接合位置时,多个定子端固定爪62s之间的间隙与多个定子端移动爪65s可以在轴向方向上面对。因此,可以避免定子侧固定部分62与移动部分65之间的接合误差。
〔洗衣机的操作〕
图17是洗衣机的操作的实施例的流程图。图18是执行离合器切换的处理的实施例的流程图。首先,参考图17,现在将描述洗衣机1的操作的示例。
当执行洗衣机1的操作时,首先,将衣物放入可旋转桶4(步骤S1)。在本示例中,当放入衣物时,也将洗涤剂放入到化学品馈送器5c。然后,由于对操纵部分2c的操纵,将开始洗涤的指示输入到控制器15(具体地,处理器16)(步骤S2中的“是”)。因此,控制器15自动开始包括洗涤、漂洗、脱水等在内的一系列洗涤过程。
在洗涤过程之前,控制器15测量衣物的重量以便设置供水量(步骤S3)。控制器15基于所测量的衣物的重量来设置适当的供水量(步骤S4)。
当供水量的设置结束时,控制器15开始洗涤过程(步骤S5)。当洗涤过程开始时,控制器15控制供水阀5b,并且将设置量的水供应到固定桶3中。此时,容纳在化学品馈送器5c中的洗涤剂和水被注入到固定桶3中。
之后,控制器15驱动该驱动单元10,并且开始可旋转桶4的旋转。在可旋转桶4的旋转开始之前,如图18所示(步骤S10),控制器15可以确定它是否是洗涤过程或漂洗过程。当它是洗涤过程或漂洗过程时,控制器15将离合器60设置为第一模式(步骤S11)。然而,当它不是洗涤过程或漂洗过程时(即,当它是脱水过程时),控制器15将离合器60设置为第二模式(步骤S12)。
当它是洗涤过程时(步骤S5),控制器15将离合器60设置为第一模式。因此,驱动单元10以低速输出高扭矩旋转动力。因此,相对较重的可旋转桶4可以有效地低速旋转。
当洗涤过程结束时,控制器15开始漂洗过程(步骤S6)。在漂洗过程中,由于排水泵6的驱动,聚集在固定桶3中的洗涤水被排出。之后,与在洗涤过程中一样,控制器15执行供水或搅拌的处理。在漂洗过程中,驱动单元10被驱动,同时离合器60维持在第一模式下。
当漂洗过程结束时,处理器16开始脱水过程(步骤S7)。在脱水过程中,可旋转桶4以高速旋转驱动预设时间。详细地,在脱水过程开始之前,控制器15将离合器60切换到第二模式。当离合器60被设置为第二模式时,驱动单元10以高速旋转输出低扭矩旋转动力。因此,相对较轻的可旋转桶4可以有效地高速旋转。
由于离心力,衣物粘附到可旋转桶4的内表面上。衣物中的水从可旋转桶4排出。因此,衣物被脱水。由于脱水,固定桶3中聚集的水由于排水泵6的驱动而被排出。当脱水结束时,控制器15通过使预设蜂鸣器(未示出)等发出蜂鸣声来通知洗涤的结束。然后,洗衣机1的操作完成。
〔脱水过程之前的切换处理〕
图19是用于描述在脱水过程之前执行的切换处理的实施例的定时图。参考图19,现在将描述脱水过程之前执行的切换处理。在脱水过程之前执行的切换处理中,通过使移动部分65沿轴向方向移动,执行从定子侧固定部分62与移动部分65接合的开始状态到转子侧固定部分61与移动部分65接合的结束状态的切换处理。
在实施例1的洗衣机1的脱水过程之前执行的切换处理的实施例中,控制器15可以执行调整操作、维持操作和移动操作。
在维持操作中,控制器15维持通过调整操作而调整的转子45的旋转相位。详细地,在维持操作中,控制器15向电机线圈43供应电力,以便将流到电机线圈43的电机电流状态维持为目标状态(根据转子45的目标相位的状态)。因此,转子45的旋转相位被维持为目标相位,并且可旋转桶4不旋转的状态被维持。因此,可旋转桶4中的衣物由于其重量而向下移动。
另外,在本示例中,从时间t0到时间t1的时段是执行调整操作的调整时段P11。从时间t1到时间t2的时段是执行维持操作的不平衡校正时段P12。从时间t2到时间t3的时段是执行移动操作的移动时段P13。
当为时间t0时,控制器15开始调整操作。因此,开始向电机线圈43供应电力,并且流到电机线圈43的电机电流(im)逐渐增大。在调整时段P11中,调整转子45的旋转相位,并且接合位置(X)变得更接近目标接合位置(Xt)。
当为时间t1时,接合位置(X)变成目标接合位置(Xt),并且调整操作结束。然后,控制器15开始维持操作。因此,在不平衡校正时段P12中,维持可旋转桶4不旋转的状态。在可旋转桶4中,粘附在可旋转桶4的周壁上的衣物由于其重量而向下移动。当衣物聚集在可旋转桶4的底部上时,容易地维持可旋转桶4不旋转的状态。
当为时间t2时,维持操作结束。控制器15开始移动操作。因此,开始向离合器线圈68a供应电力,并且流到离合器线圈68a的离合器电流(ic)逐渐增大。当离合器电流(ic)达到阈值(ith)时,移动部分65沿轴向方向从定子侧固定部分62移动到转子侧固定部分61。
另外,在移动时段P13中,控制器15固定转子45的旋转相位,以便使得接合位置变成目标接合位置。详细地,流到电机线圈43的电机电流状态被维持为目标状态(根据转子45的目标相位的状态)。因此,转子45的旋转相位被维持为目标相位,并且接合位置被维持为目标接合位置。
当为时间t3时,移动操作结束,停止向电机线圈43供应电力,并且停止向离合器线圈68a供应电力。
〔离合器的接合误差〕
在切换处理中,当接合位置偏离目标接合位置时,转子侧固定部分61(或定子侧固定部分62)和移动部分65之间可能出现接合误差。例如,在通过使移动部分65沿轴向方向移动而将移动部分65从定子侧固定部分62与移动部分65接合的开始状态切换到转子侧固定部分61与移动部分65接合的结束状态的切换处理中,在转子侧固定部分61的多个转子端固定爪61r之间的间隙与移动部分65的多个转子端移动爪65r在轴向方向上不面对的情况下,当移动部分65沿轴向方向朝向转子侧固定部分61移动时,移动部分65的多个转子端移动爪65r接触转子侧固定部分61的多个转子端固定爪61r。因此,当相对于离合器60出现接合误差时,在离合器60的切换中出现的碰撞声增加。
如上所述,在本公开的实施例中,控制器15在结束状态之前执行调整操作。在调整操作中,控制器15通过改变转子45的旋转相位来调整接合位置,以便使得接合位置变成目标接合位置。通过该配置,可以防止相对于离合器60出现接合误差。因此,可以减少在离合器60的切换中出现的碰撞声。此外,可以改进相对于离合器60的接合的可靠性。例如,即使在接合位置由于构成减速器50的各种齿轮的齿隙而偏离时,也可以通过调整操作来调整接合位置,从而可以防止相对于离合器60出现由于减速器50的各种齿轮的齿隙而引起的接合误差。
另外,在本公开的实施例中,在切换处理中,控制器15在调整操作之后执行使移动部分65移动的移动操作。通过该配置,在接合位置变成目标接合位置之后,控制器15可以通过使移动部分65沿轴向方向移动来开始结束状态。因此,可以明确地防止相对于离合器60出现接合误差。
另外,在本公开的实施例中,在洗衣机1的脱水过程之前执行的切换处理中,控制器15执行维持通过调整操作而调整的转子45的旋转相位的维持操作。由于维持操作,可以维持可旋转桶4不旋转的状态。因此,通过使可旋转桶4中的衣物由于其重量而向下移动,可以将衣物收集到可旋转桶4的底部上,从而可以容易地维持可旋转桶4不旋转的状态。因此,可以使接合位置稳定。
此外,调整操作不仅可以对于从洗衣机1的洗涤过程切换到脱水过程有效,而且还可以对于从洗衣机1的脱水过程切换到洗涤过程有效。例如,当执行从洗衣机1的脱水过程到洗涤过程的切换时,可能无法将衣物从可旋转桶4中取出。在这种情况下,由于接合位置可以容易地偏离目标接合位置,因此在切换过程中执行调整操作是有效的。
根据日本专利申请公开No.2020-124381,在安装到离合器的动子的磁构件之间形成具有预设尺寸的间隙(磁极之间的间隙)。多个狭缝安装在离合器的动子处,以分别在直径方向上面对磁极之间的间隙。当磁极之间的间隙分别在直径方向上面对狭缝时,在动子和定子之间沿周长方向发生不均匀的磁作用。通过检测不均匀的磁作用,可以确定动子的位置。如上所述,根据日本专利申请公开No.2020-124381,需要布置用于检测不均匀磁作用以确定动子的位置的装置。根据本公开的实施例,即使未布置用于检测不均匀磁作用的装置,接合位置也可以被设置为目标接合位置。因此,可以去除由于检测误差而引起目标位置差的风险。
在实施例中,转子45在目标接合位置的旋转相位可以是当电机40的齿槽扭矩达到稳定点时的旋转相位。齿槽扭矩的稳定点指示齿槽扭矩保持低于预设稳定值(被认为大致为零的齿槽扭矩的值)的状态。如上所述,通过使得转子45在目标接合位置的旋转相位为当电机40的齿槽扭矩达到稳定点时的旋转相位,可以抑制由于齿槽扭矩而引起的转子45的旋转。因此,可以抑制由于齿槽扭矩而引起的接合位置差。
(实施例2)
根据本公开实施例的洗衣机1中的控制器15和驱动电路17的配置与实施例1的洗衣机1不同。实施例2的其他配置与实施例1的洗衣机1相同。在根据实施例的驱动电路17中,离合器驱动电路80将电机线圈43与离合器线圈68a电连接,从而向离合器线圈68a提供从电机驱动电路70供应的电力。离合器驱动电路80响应于处理器16的控制而操作。在本实施例中,离合器线圈68a的阻抗低于电机线圈43的阻抗。
图20是示出了驱动电路的实施例的电路图。如图20所示,本实施例的离合器驱动电路80具有第一布线85、第二布线86和继电器82。第一布线85将W相电机线圈43w连接到离合器线圈68a的一端。第二布线86将V相电机线圈43v连接到离合器线圈68a的另一端。继电器82设置在第一布线85和第二布线86之一(图20的示例中为第一布线85)上。当继电器82进入ON状态时,离合器线圈68a电连接到V相电机线圈43v和W相电机线圈43w。
当电机驱动电路70执行切换操作(用于以预设速度旋转转子45的操作)时,本实施例的离合器驱动电路80将电机线圈43和离合器线圈68a电断开。详细地,处理器16将离合器驱动电路80的继电器82调至OFF状态。
另外,在不执行电机驱动电路70的切换操作时向离合器线圈68a供应电力的情况下,本实施例的离合器驱动电路80将电机线圈43和离合器线圈68a电连接。详细地,处理器16将离合器驱动电路80的继电器82调至ON状态。
另外,当电机线圈43与离合器线圈68a电连接时,处理器16改变流到电机线圈43的电机电流的绝对值,从而改变流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值。例如,可以通过改变电机驱动电路70的开关器件SW1至SW6的ON时间段的比率(在预设时段内开关器件处于ON状态的时间的比率)来改变流到电机线圈43的电机电流的绝对值,因此可以改变流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值。另外,当电机线圈43与离合器线圈68a电连接时,可以通过改变流到电机线圈43的电机电流的方向来改变流到离合器线圈68a的离合器电流的方向。
当电机线圈43和离合器线圈68a通过离合器驱动电路80而彼此电连接时,本实施例的电机驱动电路70执行第一电流控制操作。在第一电流控制操作中,电机驱动电路70向电机线圈43和离合器线圈68a供应电力,使得流到电机线圈43的电机电流状态变成目标状态,并且流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值保持低于阈值。通过执行第一电流控制操作,在没有使移动部分65沿轴向方向移动的情况下,转子45的旋转相位可以变成目标相位。
另外,当电机线圈43和离合器线圈68a通过离合器驱动电路80而彼此电连接时,本实施例的电机驱动电路70执行第二电流控制操作。在第二电流控制操作中,电机驱动电路70向电机线圈43和离合器线圈68a供应电力,使得流到电机线圈43的电机电流状态变成目标状态,流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值保持高于阈值,并且流到离合器线圈68a的离合器电流的方向变成目标方向(目标的方向)。通过执行第二电流控制操作,转子45的旋转相位可以被维持为目标相位,并且移动部分65可以被移动到目标接合位置。
电机驱动电路70的第一电流控制操作和第二电流控制操作由处理器16来控制。在切换处理期间,在调整操作中执行电机驱动电路70的第一电流控制操作。在切换处理期间,在移动操作中执行电机驱动电路70的第二电流控制操作。
〔调整操作的详情〕
与在前述实施例中一样,本实施例的控制器15向电机线圈43供应电力,以便使得转子45的旋转相位变成目标相位。转子45的目标相位被设置为当接合位置变成目标接合位置时的转子45的旋转相位。因此,通过使得转子45的旋转相位为目标相位,接合位置可以变成目标接合位置。
在本实施例中,与在实施例1中一样,执行第一调整操作(其是在切换处理中执行的调整操作,该切换处理用于通过使移动部分65沿轴向方向移动,将移动部分65从定子侧固定部分62与移动部分65接合的开始状态切换到转子侧固定部分61与移动部分65接合的结束状态)和第二调整操作(其是在切换处理中执行的调整操作,该切换处理用于通过使移动部分65沿轴向方向移动,将移动部分65从转子侧固定部分61与移动部分65接合的开始状态切换到定子侧固定部分62与移动部分65接合的结束状态)。
另外,在本实施例中,“第一调整操作中的目标相位”不同于“第二调整操作中的目标相位”。例如,“第一调整操作中的目标相位”与“第二调整操作中的目标相位”偏离180°的电角。通过该配置,容易使得“在第一调整操作之后执行的移动操作中流到离合器线圈68a的离合器电流的方向”与“在第二调整操作之后执行的移动操作中流到离合器线圈68a的离合器电流的方向”相反。
另外,在本实施例中,转子侧固定部分61、定子侧固定部分62和移动部分65被设计为使得:当转子45的旋转相位变成目标相位时,在转子侧固定部分61的旋转相位与定子侧固定部分62的旋转相位不同步的同时,接合位置可以变成目标接合位置。详细地,在本示例中,转子侧固定部分61的多个转子端固定爪61r中的每一个、定子侧固定部分62的多个定子端固定爪62s中的每一个、移动部分65的多个转子端移动爪65r中的每一个、以及移动部分65的多个定子端移动爪65s中的每一个以电角180°的整数倍间隔等角度地设置。例如,当电机40的极数为“P”,并且转子端固定爪61r之间的间隙的角度(被表示为机械角的角度)为“θm”时,实现下面的等式。定子端固定爪62s之间的间隙、转子端移动爪65r之间的间隙、以及定子端移动爪65s之间的间隙均等于转子端固定爪61r之间的间隙。
θm=k×360/P
这里,“k”是等于或大于1的整数。
另外,多个转子端固定爪61r可以包括以间隙θm等角度地设置的多个第一转子端固定爪、以及等角度地设置在多个第一转子端固定爪之间的多个第二转子端固定爪。与转子端固定爪61r相同的内容适用于定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s。
另外,与在实施例1中一样,在本示例中,移动部分65的转子端移动爪65r的数量与转子侧固定部分61的转子端固定爪61r的数量相同。移动部分65的定子端移动爪65s的数量与定子侧固定部分62的定子端固定爪62s的数量相同。定子侧固定部分62的定子端固定爪62s的数量与转子侧固定部分61的转子端固定爪61r的数量相同。即,转子端固定爪61r、定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s各自的数量相同。
详细地,在本示例中,k为“2”,电机40的极数(P)为“48”,转子端固定爪61r、定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s各自的数量为“24”,并且转子端固定爪61r之间、定子端固定爪62s之间、转子端移动爪65r之间、以及定子端移动爪65s之间的各自间隙(θm)为“15°”。另外,当k为“1”时,可以执行与实施例1的调整操作(参见图13至图16)相同的调整操作。
〈调整操作的具体示例:第一调整操作〉
图21和图22是示出了第一调整操作的实施例的示意图。现在将参考图21和图22描述第一调整操作的示例。在本实施例的第一调整操作中,顺序地执行下面的四个过程。另外,下文中所使用的角度是电角。图21和图22示出了转子45的旋转相位从“-60°”逐渐改变到作为目标相位的“120°”的情况的示例。
《第一过程》
首先,如图21所示,控制器15在电机驱动电路70中将第一开关器件SW1、第四开关器件SW4和第五开关器件SW5调至ON状态,并且将第二开关器件SW2、第三开关器件SW6和第六开关器件SW6调至OFF状态。因此,从第一开关器件SW1输出的电机电流经由U相电机线圈43u输入到中性点43c。从第五开关器件SW5输出的电机电流经由W相电机线圈43w输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流在V相电机线圈43v中流动,然后被输入到第四开关器件SW4。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“-60°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位变成初始相位(在本示例中为-60°)。
另外,在第一过程中,由于施加电机电流之前的转子45的位置(旋转相位),转子45沿正方向(图21的示例中的右方向)或反方向(图21的示例中的左方向)旋转,使得转子45的旋转相位变成初始相位。另外,当转子45旋转时,移动部分65沿反方向或正方向旋转。由于移动部分65的旋转,移动部分65的定子端移动爪65s在定子侧固定部分62的反方向(图21的示例中的左侧)或正方向(图21的示例中的右侧)上接触定子端固定爪62s。在图21的示例中,转子45沿正方向旋转,并且因此移动部分65沿反方向旋转,使得移动部分65的定子端移动爪65s在定子侧固定部分62的反方向上接触定子端固定爪62s。
《第二过程》
之后,如图21所示,控制器15在电机驱动电路70中将第一开关器件SW1、第四开关器件SW4和第六开关器件SW6调至ON状态,并且将第二关器件SW2、第三关器件SW3和第五开关器件SW5调至OFF状态。因此,从第一开关器件SW1输出的电机电流经由U相电机线圈43u输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流被划分到V相电机线圈43v和W相电机线圈43w,并且输入到第四开关器件SW4和第六开关器件SW6。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“0°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位从“-60°”改变到“0°”。
另外,在第二过程中,当转子45沿正方向(图21的示例中的右方向)旋转时,向移动部分65施加沿与转子45的旋转方向相反的方向(图21的示例中的左方向)施加的力(内齿轮53的反作用力)。因此,移动部分65的定子端移动爪65s总是在定子侧固定部分62的反方向(图21的示例中的左侧)上接触定子端固定爪62s。这同样适用于下面要描述的第三过程和第四过程。
《第三过程》
之后,如图22所示,控制器15在电机驱动电路70中将第一开关器件SW1、第三开关器件SW3和第六开关器件SW6调至ON状态,并且将第二开关器件SW2、第四开关器件SW4和第五开关器件SW5调至OFF状态。因此,从第一开关器件SW1输出的电机电流经由U相电机线圈43u输入到中性点43c。从第三开关器件SW3输出的电机电流经由V相电机线圈43v输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流经由W相电机线圈43w输入到第六开关器件SW6。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“60°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位从“0°”改变到“60°”。
《第四过程》
之后,如图22所示,控制器15在电机驱动电路70中将第二开关器件SW2、第三开关器件SW3和第六开关器件SW6调至ON状态,并且将第一开关器件SW1、第四开关器件SW4和第五开关器件SW5调至OFF状态。因此,从第三开关器件SW3输出的电机电流经由V相电机线圈43v输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流被划分到U相电机线圈43u和W相电机线圈43w,并且输入到第二开关器件SW2和第六开关器件SW6。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“120°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位变成目标相位(在本示例中为120°)。移动部分65相对于转子侧固定部分61的接合位置变成目标接合位置。
〈调整操作的具体示例:第二调整操作〉
图23和图24是用于描述第二调整操作的实施例的示意图。参考图23和图24,现在将描述第二调整操作的示例。在本实施例的第二调整操作中,顺序地执行下面的四个过程。另外,下文中所使用的角度是电角。图23和图24示出了转子45的旋转相位从“60°”逐渐改变到作为目标相位的“240°”的情况的示例。
《第一过程》
首先,如图23所示,控制器15在电机驱动电路70中将第一开关器件SW1、第三开关器件SW3和第六开关器件SW6调至ON状态,并且将第二开关器件SW2、第四开关器件SW4和第五开关器件SW5调至OFF状态。因此,从第一开关器件SW1输出的电机电流经由U相电机线圈43u输入到中性点43c。从第三开关器件SW3输出的电机电流经由V相电机线圈43v输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流经由W相电机线圈43w输入到第六开关器件SW6。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“60°”。因此,转子45和转子侧固定部分61具有初始相位(在本示例中为60°)。另外,移动部分65的旋转相位是根据转子侧固定部分61的初始相位的相位。
另外,在第一过程中,由于施加电机电流之前的转子45的位置(旋转相位),转子45沿正方向(图23的示例中的右方向)或反方向(图23的示例中的左方向)旋转,使得转子45的旋转相位变成初始相位。另外,当转子45旋转时,转子侧固定部分61沿正方向或反方向旋转。由于转子侧固定部分61的旋转,移动部分65的转子端移动爪65r在转子侧固定部分61的反方向(图23的示例中的左侧)或正方向(图23的示例中的右侧)上接触转子端固定爪61r。在图23的示例中,转子45沿正方向旋转,并且因此转子侧固定部分61沿正方向旋转,使得移动部分65的转子端移动爪65r在转子侧固定部分61的反方向上接触转子端固定爪61r。
《第二过程》
之后,如图23所示,控制器15在电机驱动电路70中将第二开关器件SW2、第三开关器件SW3和第六开关器件SW6调至ON状态,并且将第一开关器件SW1、第四开关器件SW4和第五开关器件SW5调至OFF状态。因此,从第三开关器件SW3输出的电机电流经由V相电机线圈43v输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流被划分到U相电机线圈43u和W相电机线圈43w,并且输入到第二开关器件SW2和第六开关器件SW6。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“120°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位从“60°”改变到“120°”。另外,移动部分65的旋转相位是根据“120°”的相位。
另外,在第二过程中,当转子45沿正方向(图23的示例中的右方向)旋转时,转子侧固定部分61沿正方向旋转。因此,移动部分65的转子端移动爪65r总是在转子侧固定部分61的反方向(图23的示例中的左侧)上接触转子端固定爪61r。这同样适用于下面要描述的第三过程和第四过程。
《第三过程》
之后,如图24所示,控制器15在电机驱动电路70中将第二开关器件SW2、第三开关器件SW3和第五开关器件SW5调至ON状态,并且将第一开关器件SW1、第四开关器件SW4和第六开关器件SW6调至OFF状态。因此,从第三开关器件SW3输出的电机电流经由V相电机线圈43v输入到中性点43c。从第五开关器件SW5输出的电机电流经由W相电机线圈43w输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流经由U相电机线圈43u输入到第二开关器件SW2。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“180°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位从“120°”改变到“180°”。另外,移动部分65的旋转相位是根据“180°”的相位。
《第四过程》
之后,如图24所示,控制器15在电机驱动电路70中将第二开关器件SW2、第四开关器件SW4和第五开关器件SW5调至ON状态,并且将第一开关器件SW1、第三开关器件SW3和第六开关器件SW6调至OFF状态。因此,从第五开关器件SW5输出的电机电流经由W相电机线圈43w输入到中性点43c。输入到中性点43c的电机电流被划分到U相电机线圈43u和V相电机线圈43v,并且输入到第二开关器件SW2和第四开关器件SW4。
当电机电流以前述方式流到电机线圈43时,转子45旋转,使得转子45的旋转相位变成“240°”。因此,转子45和转子侧固定部分61的旋转相位变成目标相位(在本示例中为240°)。另外,移动部分65的旋转相位变成根据目标相位的相位。移动部分65相对于定子侧固定部分62的接合位置变成目标接合位置。
〔移动操作的详情〕
本实施例的移动操作与实施例1的移动操作相同。
〔转子端固定爪的间隙长度〕
图25是用于描述转子端固定爪的间隙的示意图。如图25所示,在本示例中,转子侧固定部分61中的多个转子端固定爪61r之间的周长方向长度L61大于““ΔL”和移动部分65的转子端移动爪65r的周长方向长度L65r”之和,“ΔL”是根据目标接合位置处的转子侧固定部分61和定子侧固定部分62之间的旋转相位差的周长方向长度。
因此,当移动部分65相对于转子侧固定部分61的接合位置是目标接合位置时,多个转子端固定爪61r之间的间隙与多个转子端移动爪65r可以在轴向方向上面对。因此,可以避免转子侧固定部分61与移动部分65之间的接合误差。
〔定子端固定爪的间隙长度〕
图26是用于描述定子端固定爪的间隙的示意图。如图26所示,在本示例中,定子侧固定部分62中的多个定子端固定爪62s之间的周长方向长度L62大于““ΔL”和移动部分65的定子端移动爪65s的周长方向长度L65s”之和,“ΔL”是根据目标接合位置处的转子侧固定部分61和定子侧固定部分62之间的旋转相位差的周长方向长度。
根据该配置,当移动部分65相对于定子侧固定部分62的接合位置是目标接合位置时,多个定子端固定爪62s之间的间隙与多个定子端移动爪65s可以在轴向方向上面对。因此,可以避免定子侧固定部分62与移动部分65之间的接合误差。
〔脱水过程之前的切换处理〕
图27是用于描述在脱水过程之前执行的切换处理的实施例的定时图。参考图27,现在将描述在本实施例的洗衣机1的脱水过程之前执行的切换处理。
在本实施例的洗衣机1的脱水过程之前执行的切换处理中,控制器15执行预调整操作、维持操作、切换操作和移动操作。本实施例的预调整操作与实施例1的调整操作相同。本实施例的维持操作与实施例1的维持操作相同。执行切换操作以将离合器驱动电路80的继电器82从OFF状态切换到ON状态。
另外,在本示例中,从时间t0到时间t1的时段是执行预调整操作的预调整时段P21。从时间t1到时间t2的时段是执行维持操作的不平衡校正时段P22。从时间t2到时间t4的时段是执行切换操作的切换时段P23。从时间t4到时间t5的时段是执行调整时段的调整时段P24。从时间t5到时间t6的时段是执行移动操作的移动时段P25。
当为时间t0时,控制器15开始预调整操作。预调整时段P21与实施例1的调整时段P11相同。
当为时间t1时,接合位置(X)变成目标接合位置(Xt),并且调整操作结束。控制器15开始维持操作。不平衡校正时段P22与实施例1的不平衡校正时段P12相同。
当为时间t2时,维持操作结束。控制器15开始切换操作。在切换操作中,控制器15停止向电机线圈43供应电力。因此,在切换时段P23中,流到电机线圈43的电机电流(im)变成零。当为时间t3时,控制器15将电机线圈43与离合器线圈68a电连接。详细地,将离合器驱动电路80的继电器82从OFF状态切换到ON状态。
另外,当在切换时段P23中电机电流(im)变成零时,不维持可旋转桶4不旋转的状态。因此,可旋转桶4和转子45一起旋转,并且因此,如图27所示,存在接合位置(X)偏离目标接合位置(Xt)的可能性。
当为时间t4时,切换操作结束。控制器15开始调整操作。在本实施例的调整操作中,第一电流控制操作由电机驱动电路70来执行。因此,在调整时段P24中,调整转子45的旋转相位,并且接合位置(X)变得更接近目标接合位置(Xt)。另外,在调整时段P24中,由于第一电流控制操作,流到离合器线圈68a的离合器电流(ic)的绝对值保持低于阈值(ith)。因此,移动部分65不沿轴向方向移动。
当为时间t5时,调整操作结束。控制器15开始移动操作。在本实施例的移动操作中,第二电流控制操作由电机驱动电路70来执行。因此,在移动时段P25中,流到离合器线圈68a的离合器电流(ic)达到阈值(ith),并且移动部分65沿轴向方向从定子侧固定部分62朝向转子侧固定部分61移动。另外,在移动时段P25中,由于第二电流控制操作,转子45的旋转相位被维持为目标状态,并且接合位置被维持为目标接合位置。
通过本实施例,可以获得与实施例1的效果相同的效果。另外,在本实施例中,在调整操作中,控制器15通过逐渐将转子45的旋转相位朝向目标状态改变来逐渐调整接合位置。通过该控制,在调整操作中,可以防止转子45沿不期望方向旋转。另外,在本实施例中,离合器线圈68a的阻抗低于电机线圈43的阻抗。通过该配置,容易确保使移动部分65沿轴向方向移动所需的离合器线圈68a。
图28是示出了驱动电路17的实施例的电路图。驱动电路17的实施例中的离合器驱动电路80的配置与实施例2的驱动电路17不同。本实施例的驱动电路17的其他配置与实施例2的驱动电路17相同。在本实施例的离合器驱动电路80中,第一布线85将中性点43c(电机线圈43u、43v、43w的接入点)连接到离合器线圈68a的一端。第二布线86将直流电源71的电位点71a连接到离合器线圈68a的另一端。直流电源71的电位点71a是直流电源71的电位被分为两半的点。根据实施例,可以获得与实施例2的效果相同的效果。另外,在本实施例的离合器驱动电路80中,可以省略继电器82。
(实施例3)
本实施例的洗衣机1中的控制器15的操作与实施例1的洗衣机1不同。本实施例的洗衣机1的其他配置与实施例1的洗衣机1相同。在本实施例中,控制器15被配置为向离合器线圈68a供应电力以用于产生用于使安装在移动部分65处的离合器磁体67b沿轴向方向移动的磁场。在移动部分65沿轴向方向的移动操作中,在控制器15开始向离合器线圈68a供应电力(用于产生用于使离合器磁体67b沿轴向方向移动的磁场的电力)之后,控制器15基于电力是否畸变来确定移动部分65是否移动。
〔电力的畸变与移动部分的移动的关系〕
图29是示出了当向离合器线圈供应电力时移动部分沿轴向方向移动的情况下的离合器电流的变化的示例的曲线图。图30是示出了即使向离合器线圈供应电力但移动部分也不沿轴向方向移动的情况下的离合器电流的变化的示例的曲线图。参考图29和图30,现在将描述供应到离合器线圈68a的电力的畸变和移动部分65的移动之间的关系。在图29和图30的示例中,在从时间t1至时间t2的时段中,继续向离合器线圈68a供应电力,并且离合器电流(ic)连续流到离合器线圈68a。
如图29所示,在向离合器线圈68a供应电力,并且因此移动部分65沿轴向方向移动的情况下,通过安装在移动部分65处的离合器磁体67b的移动而在离合器线圈68a处产生感应电动势,并且由于该感应电动势,供应到离合器线圈68a的电力(图29的示例中的离合器电流(ic))发生畸变。当离合器电流(ic)发生畸变时,离合器电流(ic)交替地重复增大(正方向上的变化)和减小(负方向上的变化)。因此,如图29所示,离合器电流(ic)的微分值(di)不仅可以是正值,而且还可以是负值。
如图30所示,在向离合器线圈68a供应电力,但移动部分65不沿轴向方向移动的情况下,在离合器线圈68a处不产生感应电动势,使得供应到离合器线圈68a的电力(图30的示例中的离合器电流(ic))不发生畸变。当离合器电流(ic)不发生畸变时,离合器电流(ic)根据时间稳定地增大。因此,如图30所示,离合器电流(ic)的微分值(di)仅为正值。
〔控制器的操作〕
图31是示出了移动操作中的控制器的操作的实施例的流程图。参考图31,现在将描述移动操作中的控制器15的操作。在移动操作中,控制器15执行下面的过程。
控制器15开始向离合器线圈68a供应电力以用于产生用于使离合器磁体67b沿轴向方向移动的磁场。在本示例中,控制器15向离合器线圈68a供应电力,使得流到离合器线圈68a的离合器电流的绝对值变成阈值或更大,并且流到离合器线圈68a的离合器电流的方向变成目标方向(与移动部分65试图移动的方向相对应的电流方向)。
之后,在从开始向离合器线圈68a供应电力到电力供应结束的时段中,控制器15确定供应到离合器线圈68a的电力是否发生畸变(步骤S32)。在本示例中,控制器15接收电流传感器(未示出)的输出以检测离合器电流(ic),并且确定流到离合器线圈68a的离合器电流(ic)是否发生畸变。详细地,当离合器电流(ic)的微分值(di)保持低于比零小的阈值(dth)时(参见图29和图30),控制器15确定离合器电流(ic)已经发生畸变。
当供应到离合器线圈68a的电力发生畸变时(步骤S32中为“是”),控制器15确定在移动操作中移动部分65的移动成功,并且结束移动操作。
当供应到离合器线圈68a的电力尚未发生畸变时(步骤S322中的“否”),控制器15确定在移动操作中移动部分65的移动失败(步骤S33)。然后,控制器15重新开始向离合器线圈68a供应电力(步骤S31)。
如上所述,在本实施例中,在移动操作中,控制器15开始向离合器线圈68a供应电力,然后基于电力是否发生畸变来确定是否存在移动部分65的移动。因此,控制器15可以识别出在移动操作中移动部分65的移动成功。
(实施例4)
本实施例的洗衣机1中的切换处理之前的控制器15的操作与实施例1的洗衣机1不同。本实施例的其他配置与实施例1相同。
在本实施例中,在执行切换处理之前,控制器15执行不平衡校正操作。另外,切换处理是指如下处理:使移动部分65沿轴向方向移动,以便将移动部分65从转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的一个与移动部分65接合的开始状态切换到转子侧固定部分61和定子侧固定部分62中的另一个与移动部分65接合的结束状态。
在不平衡校正操作中,为了使得可旋转桶4中的衣物的不平衡集中质量(或不平衡质点)的位置接近目标质点位置,控制器15通过控制电机40来旋转可旋转桶4,从而校正可旋转桶4中的衣物的不平衡质点的位置。另外,在不平衡校正操作中,可旋转桶4的转速被设置为可旋转桶4中的衣物能够移动而不粘附到可旋转桶4的内壁上的转速。在下文中,可旋转桶4中的衣物的不平衡质点被简称为“不平衡质点”。
目标质点位置是当接合位置变成目标接合位置时的不平衡质点的位置,该位置是可旋转桶4中的最低位置。另外,接合位置是移动部分65相对于要与移动部分65接合的转子侧固定部分61(或定子侧固定部分62)的接合位置。
在本示例中,控制器15基于旋转的可旋转桶4的转速来测量(假设)不平衡质点的位置。稍后将详细描述不平衡质点位置的测量。
〔停止电机的通电之后的可旋转桶的移动〕
图32是示出了当对电机的通电停止而可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置不是目标质点位置时的可旋转桶的移动的示例的示意图。图33是示出了当对电机的通电停止而可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置是目标质点位置时的可旋转桶的移动的示例的示意图。参考图32和图33,现在将描述在停止对电机40的通电之后的可旋转桶4的移动。参考图32和图33,可旋转桶4内部的黑色箭头与其外部的黑色箭头对准的状态指示接合位置是目标接合位置的状态,并且可旋转桶4内部的黑色箭头与其外部的黑色箭头不对准的状态指示接合位置不是目标接合位置的状态。
如图32所示,在不平衡质点(可旋转桶4中的衣物W的不平衡质点)的位置不是目标质点位置的情况下,当停止对电机40的通电时,停止可旋转桶4的旋转,同时接合位置不是目标接合位置。因此,难以使得接合位置接近目标接合位置。
如图33所示,在不平衡质点(可旋转桶4中的衣物W的不平衡质点)的位置是目标质点位置的情况下,当停止对电机40的通电时,停止可旋转桶4的旋转,同时接合位置是目标接合位置。因此,容易使得接合位置接近目标接合位置。
〔可旋转桶中的衣物的不平衡材质点的位置的测量〕
图34是示出了可旋转桶的转速与可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置之间的关系的示例的示意图。参考图34,现在将描述基于可旋转桶4的转速来测量不平衡质点的位置。
如图34所示,在控制电机40以使得可旋转桶4的转速Vr变成目标转速Vrt的情况下,当不平衡质点(可旋转桶4中的衣物W的不平衡质点)的位置是旋转的可旋转桶4中的最上位置时,可旋转桶4的转速Vr可以变得最小,并且当不平衡质点的位置是旋转的可旋转桶4中的最低位置时,可旋转桶4的转速Vr可以变得最大。另外,“可旋转桶4的旋转相位”与“转子45的旋转相位”之间的关系被唯一地确定,并且“转子45的旋转相位”与“接合位置”之间的关系被唯一地确定。因此,通过指定当可旋转桶4的转速Vr最小时的转子45的旋转相位,可以指定不平衡质点的位置(旋转相位)。因此,可以确定不平衡质点的位置是否是目标质点位置(当接合位置变成目标接合位置时不平衡质点的位置,该位置是可旋转桶4中的最低位置)。
在本示例中,控制器15基于当可旋转桶4的转速Vr最小时的转子45的旋转相位来指定不平衡质点的位置(旋转相位)。然后,控制器15连续执行不平衡校正操作(通过旋转可旋转桶4来校正可旋转桶4中的衣物的不平衡质点的位置的操作),直到不平衡质点的位置与目标质点位置之间的差保持低于阈值,并且当不平衡质点的位置与目标质点位置之间的差保持低于阈值时,控制器15停止不平衡校正操作。
如上所述,在本实施例中,控制器15在执行切换处理之前执行不平衡校正操作。在不平衡校正操作中,控制器15通过控制电机40而旋转可旋转桶4来校正可旋转桶4中的衣物的不平衡质点的位置,以便使得可旋转桶4中的衣物的不平衡质点的位置接近目标质点位置(当接合位置变成目标接合位置时不平衡质点的位置,该位置是可旋转桶4中的最低位置)。通过该控制,接合位置可以容易地接近目标接合位置。
(其他实施例)
在上面的描述中,在执行调整操作之后执行移动操作的情况被描述为示例,但本公开不限于此。例如,考虑到在移动操作中移动部分65从开始状态到结束状态的移动时间,控制器15可以在调整操作结束之前开始移动操作。详细地,控制器15可以在结束点和开始时间之间的时间段期间开始移动操作,其中,该结束点是接合位置变成目标接合位置并且预期调整操作结束的估计结束时间,该开始时间比该估计结束时间早“移动部分65的移动时间”。
图35是移动部分的动子的实施例的示意图。在上述实施例中,驱动部分66的动子67可以具有图35所示的配置。在图35的示例中,动子67的滑块芯67a是圆柱形金属构件,其在直径方向上向外侧开口的截面具有C形状。动子67的离合器磁体67b是形成有圆柱形的永磁体,并且安装在滑块芯67a的内侧面上。在滑块芯67a的在轴向方向上的两端与离合器磁体67b之间形成间隙。例如,离合器磁体67b被磁化,使得直径方向上的外侧变成S极,并且直径方向上的内侧变成N极。因此,滑块芯67a的在轴向方向上的两端变成伪N极。即,离合器磁体67b可以被配置为交替极型。
另外,在上面的描述中,转子端固定爪61r、定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s各自的数量相同的情况被描述为示例,但本公开不限于此。例如,转子端固定爪61r的数量和定子端固定爪62s的数量可以彼此不同。转子端固定爪61r的数量和转子端移动爪65r的数量可以彼此不同。定子端固定爪62s的数量和定子端移动爪65s的数量可以彼此不同。转子端固定爪61r、定子端固定爪62s、转子端移动爪65r和定子端移动爪65s各自的数量可以不同。
另外,在上面的描述中,移动部分65由于由离合器线圈68a产生的磁场而沿轴向方向移动的情况被描述为示例,但本公开不限于此。例如,在轴向方向上操作移动部分65的驱动设备(驱动部分66)可以是使用螺线管线圈、径向线圈等的电子驱动设备,或者可以是使用弹簧、电机等的机械驱动设备。
另外,在上面的描述中,描述了如下示例:电机驱动电路70的开关器件SW1至SW6的ON和OFF的组合被设置为目标组合(根据转子45的目标相位的组合),使得转子45的旋转相位被设置为目标相位,但本公开不限于此。例如,由于PWM控制,可以控制电机驱动电路70的开关器件SW1至SW6的ON和OFF,以便使得转子45的旋转相位变成目标相位。
另外,在上面的描述中,描述了在不检测转子45的旋转相位的情况下实现调整操作的示例,但本公开不限于此。控制器15可以检测转子45的旋转相位,并且可以调整转子45的旋转相位,以便使得所检测的转子45的旋转相位变成目标相位。此外,转子45的旋转相位的检测可以基于安装在例如驱动单元10中的各种传感器(未示出)的输出来执行。
另外,在上面的描述中,流到电机线圈43的电机电流从初始值到目标值的增加可以是表示为诸如线性函数、二次函数、sigmoid函数等之类的函数的增加。这同样适用于流到离合器线圈68a的离合器电流。
另外,在上面的描述中,可旋转桶4可以被设计为使得:当接合位置是目标接合位置时,安装在可旋转桶4中的两个升降器4c(周长方向上的两个相邻升降器4c)之间的中心部分是最下部。通过该配置,可旋转桶4中可在其上收集衣物的升降器4c之间的部分可以是最下部,因此,容易地维持可旋转桶4不旋转的状态。因此,由于容易地维持转子45不旋转的状态,因此可以使接合位置稳定。
另外,在上面的描述中,脱水过程可以在固定桶3中容纳预设量的水时开始。通过该配置,在维持操作中,可旋转桶4中的衣物可以由于其重量而容易地向下移动,因此,衣物可容易地聚集到可旋转桶4的最下部上。
另外,在上面的描述中,描述了在脱水过程之前的切换处理中执行维持操作的示例,但本公开不限于此。例如,由于负载量(可旋转桶4中的衣物的重量),可以跳过维持操作。
另外,在上面的描述中,描述了电机40是三相电机的示例,但本公开不限于此。例如,电机40可以是单相电机,或者可以是与三相电机不同的多相电机。
根据日本专利申请公开No.2020-124381,在驱动单元中,移动部分和固定部分彼此接合,使得移动部分和固定部分彼此连接。当通过沿轴向方向滑动移动部分来连接移动部分和固定部分时,在移动部分相对于固定部分的接合位置偏离目标位置的情况下,在固定部分和移动部分之间可能出现接合误差。因此,本公开提供一种能够抑制离合器中出现接合误差的驱动设备以及采用该驱动设备的洗衣机。
根据实施例,一种洗衣机包括:可旋转桶;驱动单元,被配置为旋转可旋转桶。根据实施例,驱动单元可以包括:轴;电机,具有定子和转子;减速器,设置在轴和转子之间;离合器,被配置为能够在第一模式和第二模式之间切换,在第一模式下,转子的旋转经由减速器传递到轴,并且在第二模式下,转子的旋转在不经过减速器的情况下传递到轴;以及控制器。根据实施例,离合器可以具有:转子侧固定部分,被配置为能够通过与转子的旋转进行互操作而旋转;定子侧固定部分,固定到定子,并且被配置为在轴的轴向方向上面对转子侧固定部分,其中定子侧固定部分和转子侧固定部分之间具有间隙;以及移动部分,被配置为能够在转子侧固定部分和定子侧固定部分之间沿轴向方向移动。离合器还被配置为:当定子侧固定部分和移动部分彼此接合时,切换到第一模式;以及当转子侧固定部分和移动部分彼此接合时,切换到第二模式。当控制器通过使移动部分沿轴向方向移动来执行切换处理,以便将移动部分从转子侧固定部分和定子侧固定部分中的一个与移动部分接合的开始状态切换到转子侧固定部分和定子侧固定部分中的另一个与移动部分接合的结束状态时,控制器可以被配置为在结束状态开始之前执行通过改变转子的旋转相位来调整接合位置的调整操作,以便使得移动部分相对于转子侧固定部分和定子侧固定部分中的另一个的接合位置变成目标接合位置。
根据实施例,在切换处理中,控制器还可以被配置为在调整操作之后执行使移动部分沿轴向方向移动的移动操作。
根据实施例,离合器可以具有被配置为驱动移动部分的驱动部分。驱动部分可以具有安装在移动部分处的离合器磁体、以及被配置为产生用于使离合器磁体沿轴向方向移动的磁场的离合器线圈。在移动操作中,在控制器开始向离合器线圈供应用于产生磁场的电力之后,控制器还可以被配置为基于电力是否畸变来确定移动部分是否移动。
根据实施例,减速器可以具有:托架,固定到轴;太阳齿轮,被配置为能够与转子一起旋转;内齿轮,被配置为围绕太阳齿轮;以及多个行星齿轮,被支撑为能够在托架上旋转,并且被配置为与太阳齿轮和内齿轮两者啮合。移动部分可以安装在内齿轮的外侧上,并且可以被配置为能够与内齿轮一起旋转。
根据实施例,转子侧固定部分可以具有多个转子端固定爪,定子侧固定部分可以具有多个定子端固定爪,并且移动部分可以具有被配置为与多个转子端固定爪接合的多个转子端移动爪、以及被配置为与多个定子端固定爪接合的多个定子端移动爪。移动部分相对于转子侧固定部分的目标接合位置可以是多个转子端固定爪之间的间隙与多个转子端移动爪在轴向方向上面对的位置,并且移动部分相对于定子侧固定部分的目标接合位置可以是多个定子端固定爪之间的间隙与多个定子端移动爪在轴向方向上面对的位置。
根据实施例,多个转子端固定爪之间的周长方向长度可以大于以下两者之和:根据目标接合位置处的转子侧固定部分和定子侧固定部分之间的旋转相位差的周长方向长度;以及转子端移动爪的周长方向长度。多个定子端固定爪之间的周长方向长度可以大于以下两者之和:根据目标接合位置处的转子侧固定部分和定子侧固定部分之间的旋转相位差的周长方向长度;以及定子端移动爪的周长方向长度。
根据实施例,转子在目标接合位置的旋转相位可以是当电机的齿槽扭矩达到稳定点时的旋转相位。
根据实施例,定子可以具有被配置为产生用于使转子旋转的磁场的电机线圈。离合器可以具有被配置为驱动移动部分的驱动部分。驱动部分可以具有安装在移动部分处的离合器磁体、以及被配置为产生用于使离合器磁体沿轴向方向移动的磁场的离合器线圈。控制器可以具有被配置为向电机线圈供应电力的电机驱动电路、以及被配置为向离合器线圈供应电力的离合器驱动电路。离合器驱动电路还可以被配置为通过将电机线圈电连接到离合器线圈来向离合器线圈供应从电机驱动电路供应的电力,并且离合器线圈的阻抗可以低于电机线圈的阻抗。
根据实施例,在切换处理中,控制器还可以被配置为执行调整操作、以及维持通过调整操作而调整的转子的旋转相位的维持操作。
根据实施例,可旋转桶4可以以其轴线沿着与竖直方向交叉的方向的方式设置。在执行切换处理之前,控制器还可以被配置为通过控制电机旋转可旋转桶来执行校正可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置的不平衡校正操作,以便使得可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置接近目标质点位置。目标质点位置可以是当接合位置变成目标接合位置时不平衡质点的位置,该位置是可旋转桶中的最低位置。
根据上述实施例,可以抑制离合器中出现接合误差。
图36是致动器100的实施例的示意性截面图。参考图36,致动器100具有固定构件110、以及沿着固定构件110执行往复移动的移动构件120。移动构件120沿图1中的箭头(Y1)指示的方向(第一方向、轴向方向)在预设范围内执行线性往复移动。即,致动器100是线性类型。固定构件110和移动构件120被设置为在与第一方向交叉(大致垂直)的方向(第二方向、直径方向)上彼此面对,微小间隙G介于其间。
(固定构件110)
固定构件110可以包括外部芯111、内部芯112、布线113、以及两个磁体114a和114b。外部芯111和内部芯112可以由诸如钢板之类的软磁材料形成。外部芯111可以具有彼此面对并在第一方向上分离的一对支撑壁部分111aa和111ab、以及与支撑壁部分111aa和111ab的远离移动构件120的端部连接的连接壁部分111b,并且外部芯111可以一体地形成为具有U形(拱形)截面。
外部芯111的与连接壁部分111b相对的开口朝向间隙G。两个磁体114a和114b均是具有方形截面的磁体,并且沿着外部芯111的开口分别接触该对支撑壁部分111aa和111ab的两个面对的表面。两个磁体114a和114b在第一方向上平行。
该对磁体114a和114b被磁化为在第一方向上对齐,并且以各自的N极在第一方向上彼此面对的方式设置。即,磁体114a和114b以其S极面对相应的支撑壁部分111aa和111ab并且其N极彼此面对的方式设置。
内部芯112具有方形截面,并且设置在磁体114a和114b之间,同时内部芯112接触两个磁体114a和114b。两个磁体114a和114b与内部芯112集成为一体,并且外部芯111的开口由于该一体而被堵塞。
因此,两个磁体114a和114b以及内部芯112连同外部芯111的支撑壁部分111aa和111ab的端部暴露,并且朝向间隙G。由两个磁体114a和114b、内部芯112、以及外部芯111的两个支撑壁部分111aa和111ab的端部形成的暴露表面是平行于第一方向的平坦表面。
至少一个布线113包括在两个磁体114a和114b、内部芯112以及连接壁部分111b之间的空间中。由于关于布线113越多越好,并且通常布线113被设置成多个,因此布线113被称为布线组。布线组在与第一方向和第二方向两者交叉(大致垂直)的方向(即,与图1中的附图平面大致垂直的方向)上延伸。
(移动构件)
移动构件120具有两个凸极芯120aa和120ab、连接芯120b等,并且可以由软磁材料一体地形成为板形状。移动构件120可以由弯曲钢板形成。
两个凸极芯120aa和120ab在第二方向上平行地延伸,并且在第一方向上平行地设置,预设间隙介于其间。移动构件120以如下方式设置:当移动构件120正面面对固定构件110时,凸极芯120aa和120ab的端部分别面对两个磁体114a和114b。在移动构件120中,凸缘部分121aa和121ab在凸极芯120aa和120ab的相应端部处沿第一方向的相反方向突出。
两个凸极芯120aa和120ab的远离两个磁体114a和114b的基端通过连接芯120b连接。因此,移动构件120的截面具有帽形状。另外,连接芯120b远离两个磁体114a和114b,并且其截面可以具有V或U形状。
(致动器的操作)
当致动器100未通电时,由于形成在移动构件120和固定构件110之间的磁场,移动构件120保持在第一位置或第二位置。然后,通过使得电流在布线组中流动并切换该流动(通电方向),移动构件120在由实线指示的第一位置与由第二虚线指示的第二位置之间执行往复移动。即,当通电方向被切换时,移动构件120与固定构件110之间的磁场改变。因此,在移动构件120中产生驱动力,并且该驱动力根据移动构件120的位移而改变。
图37示出了致动器100的状态与驱动力之间的关系。水平轴指示移动构件120相对于固定构件110的位置。竖直轴指示朝向第一位置P1或第二位置P2的驱动力的强度。线L1指示在非通电期间每个位置的驱动力的变化。线L2指示当布线组在从正面朝向图2的平面的通电方向(第二通电方向)上通电时的驱动力的变化。线L3指示当布线组在从图2的平面到正面的通电方向(第一通电方向)上通电时的驱动力的变化。下面将描述第二虚线L4。
在非通电期间,当移动构件120位于第一位置P1时,产生朝向第一位置P1的驱动力,并且当移动构件120位于第二位置P2时,产生朝向第二位置P2的驱动力。因此,当移动构件120位于第一位置或第二位置时,即使不执行通电,移动构件120也可以稳定地保持在该位置。另外,通过执行第一通电方向上的通电,产生如线L3指示的朝向第一位置的驱动力。通过执行第二通电方向上的通电,产生如线L2指示的朝向第二位置的驱动力。因此,通过通电方向之间的切换,移动构件120可以在第一位置和第二位置之间执行往复移动。对于由于通电而产生的驱动力,在移动构件120到达正面面对固定构件110的位置P0(中点)之后的驱动力可以小于在经过中点P0之前的驱动力。由于驱动力在移动构件120的位移的后半部分中平滑地改变,因此抑制了碰撞声。
图38示出了当移动构件120从第一位置位移到第二位置时经由磁场分析而获得的磁通线图的示例。每个图的线指示磁通。同样,箭头B指示施加到移动构件120的驱动力。
图38的(a)指示移动构件120位于第一位置的状态。电流不在布线113中流动(非通电状态)。当两个磁体114a和114b之中的位于第一位置的磁体114a(第一磁体114a)的磁通进一步在移动构件120中流动时,产生朝向第一位置的驱动力,并且移动构件120保持在第一位置。
图38的(b)指示移动构件120位于第一位置的状态。布线113在第二通电方向上通电。由于通电,磁体114a的在移动构件120中流动的磁通减少。然后,通过位于第二位置侧的磁体114b(第二磁体114b)的磁力,产生朝向第二位置的驱动力,并且移动构件120从第一位置位移到第二位置。
图38的(c)指示移动构件120正在位移的切换状态。由于通电而产生的磁通和第一磁体114a的磁通通过固定构件110的芯112在移动构件120中流动,并且移动构件120的磁通密度增大。因此,抑制了用于向移动构件120施加驱动力的间隙磁通的增大,使得驱动力逐渐减小。因此,移动构件120在逐渐减小其加速度的同时从第一位置逐渐位移到第二位置。
图38的(d)指示移动构件120到达第二位置的状态。当移动构件120的磁通密度进一步增大时,移动构件120的驱动力减小,并且因此移动构件120保持在第二位置。
另外,除了位移方向相反之外,移动构件120从第二位置位移到第一位置的情况与从第一位置位移到第二位置的情况相同。因此,跳过其描述。
图37所示的第二虚线L4指示作为比较对象的移动构件具有磁体(动子侧的磁体)的情况下的驱动力。在这种情况下,驱动力在位移位置附近最大,并且其强度较高。因此,移动构件位移的力或速度非常强,从而出现很大的碰撞声。
与此相反,在本实施例的致动器100中,如线L2或线L3所示,驱动力在位移的后半部分中减小,因此,随着目标位置接近,驱动力变小,使得移动构件120位移的力或速度可以是适当的。在本实施例的致动器100与比较对象进行比较的情况下,在相同条件下,驱动力的最大50%的减小已经被认可。因此,通过本实施例的致动器100,可以有效地抑制撞击声。
另外,作为比较对象,当移动构件120在动子侧具有磁体时,动子侧的磁体在移动构件120高速旋转时可以与移动构件120分离。与其相反,由于本实施例的致动器100在动子侧不具有磁体,因此不存在这种风险。因此,移动构件120可以高速旋转,这更有利于脱水等。
另外,当与比较对象相比时,本实施例的致动器100在容易制造方面更有利。即,通常,不是将磁体本身组装到对象上,而是将硬磁材料组装到对象上,然后对硬磁材料进行磁化以形成磁体。当将磁体本身组装到对象上时,在此后的制造过程中,诸如铁成分等的异物粘附到磁体或其邻近部分上,使得制造可能由于磁影响而变得困难。
在比较动子侧磁体的情况下,难以通过在将硬磁材料组装到移动构件之后对硬磁材料进行磁化来形成动子侧磁体,但在本实施例的致动器100中,相对容易地通过在将硬磁材料组装到固定构件110之后执行磁化来形成磁体114a和114b。因此,容易地制造本实施例的致动器100。在本实施例的致动器100中,具有高处理精度的芯(铁芯)是相对于气隙(即,间隙G)的主磁路,使得可以减少由于芯中的磁化的不均匀而引起的磁通的不均匀,并且可以抑制由于磁化不均匀而引起的铁损。
此外,在本实施例的致动器100中,磁通难以在磁体114a和114b的磁化减小的方向上流动(参见图3的磁通的分布)。因此,由于退磁强度较低是可接受的,因此可以使用便宜的磁体作为磁体114a和114b。另外,由于移动构件120可以仅由铁薄板形成,因此移动构件120可以是轻量级的。使移动构件120位移所需的能量降低,并且噪音也可以降低。
<洗衣机的驱动单元>
接下来,现在将描述应用了致动器100(洗衣机的驱动单元)的情况。致动器100的实施例可以应用于上述洗衣机1的驱动单元10。详细地,可以驱动单元10的离合器60中使用致动器100。离合器60(致动器100)的定子68(固定构件110)和动子67(移动构件120)具有中心对齐的圆形形状,并且可以环形地形成。布线组形成离合器线圈68a。洗衣机1的结构与参考图1至图8描述的结构相同。在下文中,现在将描述致动器100应用于驱动单元10的离合器60的示例。
(离合器60)
离合器60围绕减速器50设置。离合器60容纳在转子壳体46中。图39、图40和图41是减速器50和离合器60的实施例的局部剖切透视图。离合器60可以具有移动部分65、转子端的固定爪62r和定子端的固定爪62s、以及驱动部分(离合器驱动器)66。驱动部分66可以具有动子67和定子68。通过使用上述致动器100来配置动子67和定子68。
移动部分65是其直径比内齿轮53的直径大的圆柱形构件。如图39部分所示,包括沿旋转轴方向延伸的线性突起在内的多个外滑动引导件65a等角度地形成在移动部分65的内周表面的整个周边中。外滑动引导件65a与形成在内齿轮53的外周表面中的多个内滑动引导件53b接合。移动部分65围绕内齿轮53设置,同时外滑动引导件65a分别与内齿轮53的内滑动引导件53b接合。因此,移动部分65能够沿旋转轴方向滑动。
转子端移动爪65r和定子端移动爪65s形成在移动部分65的外周表面上。转子端移动爪65r和定子端移动爪65s包括在旋转轴方向上突出的多个突起(移动侧突起),并且等角度地形成在移动部分65的外周表面的整个周边中。转子端移动爪65r设置在移动部分65的下部上,并且每个突起向下突出。定子端移动爪65s设置在移动部分65的上部上,并且每个突起向上突出。用于容纳动子67的动子容纳部分65b在移动部分65的外周表面上形成在转子端移动爪65r和定子端移动爪65s之间。
如图41所示,转子端固定爪61r形成在环形转子端基部61a上,该环形转子端基部61a安装到转子壳体46。转子端固定爪61r包括在环形转子端基部61a的整个周边中沿旋转轴方向等角度地突出的多个突起(固定侧突起)。突起向上突出。另外,尽管未示出,但当一体地形成转子45时,突起可以与构成转子45的其他组件一体地形成,或者可以与转子壳体46一体地形成。
定子端固定爪62s形成在环形定子端基部62a处,该环形定子端基部62a安装在定子41处。定子端固定爪62s可以包括在环形定子端基部62a的整个周边中沿旋转轴方向等角度地突出的多个突起(固定侧突起)。突起向下突出。另外,突起可以与绝缘体一体地形成。
转子端固定爪61r和定子端固定爪62s被设置为在旋转轴方向上的远离位置处彼此面对。转子端固定爪61r被配置为与转子端移动爪65r接合。定子端固定爪62s被配置为与定子端移动爪65s接合。
转子端固定爪61r与定子端固定爪62s之间的间隙被设置为大于转子端移动爪65r与定子端移动爪65s之间的间隙。因此,当转子端固定爪61r和转子端移动爪65r通过彼此接合而连接时,定子端固定爪62s和定子端移动爪65s彼此不接合。当定子端固定爪62s和定子端移动爪65s通过彼此接合而连接时,转子端固定爪61r和转子端移动爪65r彼此不接合。
如图40所示,驱动部分66的动子67具有移动构件120。移动构件120形成在动子容纳部分65b处。如图41所示,驱动部分66的定子68具有固定构件110。即,定子68包括离合器线圈68a、内部芯112、外部芯111、以及两个磁体114a和114b。外部芯111由一对上环形保持器支撑件68c和下环形保持器支撑件68c形成。保持器支撑件68c固定到定子41。内部芯112以及两个磁体114a和114b是环形的。位于固定构件110内侧的移动构件120在直径方向上面对固定构件110,其间具有微小间隙G(参见图36)。
图42是用于描述离合器的切换的实施例的图。对离合器线圈68a的通电由控制器15来控制。当控制器15向离合器线圈68a供应通电方向相反的切换电流时,移动构件120相对于固定构件110线性地位移。因此,控制器15执行用于使移动部分65沿旋转轴方向的一个方向滑动的处理(切换处理)。因此,如图42所示,在定子端固定爪62s和定子端移动爪65s彼此接合的第一模式与转子端固定爪61r和转子端移动爪65r彼此接合的第二模式之间执行切换。
在第一模式下,内齿轮53经由移动部分65支撑到定子41。因此,转子45和太阳齿轮52的旋转经由减速器50传递到轴30和托架51。因此,驱动单元10以低速旋转输出高扭矩旋转动力。在第二模式下,内齿轮53经由移动部分65支撑到转子45。因此,转子45和太阳齿轮52的旋转在不经过减速器50的情况下传递到轴30和托架51。即,当转子45、太阳齿轮52和内齿轮53作为一体旋转时,多个行星齿轮54不转动。因此,轴30和托架51也作为一体与它们一起旋转。因此,驱动单元10以高速旋转输出低扭矩旋转动力。
通过上述驱动单元10,电机40、减速器50和离合器60被有效地包括并一体地被配置为使得电机40、减速器50和离合器60在与旋转轴J大致垂直的方向上排列成行。由于离合器60的切换,经由一个轴30,可以以低速旋转输出高扭矩旋转动力,并且可以以高速旋转输出低扭矩旋转动力。另外,由于在第一模式和第二模式的两个不同输出模式下,电机40的转数和扭矩值可以被设置为相对接近的值,因此可以优化电机效率。因此,具有紧凑尺寸的驱动单元10可以输出适合于洗衣机的旋转动力。驱动单元10适合于洗衣机。
在下文中,参考图17和图18,现在将描述洗衣机1的操作的示例。
当执行洗衣机1的操作时,首先,将衣物放入可旋转桶4(步骤S1)。也将洗涤剂等放入化学品馈送器5c。然后,由于对操纵部分2c的操纵,将开始洗涤的指示输入到控制器15(步骤S2中的“是”)。因此,控制器15自动开始包括洗涤、漂洗、脱水等在内的一系列洗涤过程。
在洗涤过程之前,控制器15测量衣物的重量以便设置供水量(步骤S3)。控制器15基于所测量的衣物的重量来设置适当的供水量(步骤S4)。当供水量的设置结束时,控制器15开始洗涤过程(步骤S5)。当洗涤过程开始时,控制器15通过控制供水阀5b来将设置量的水供应到固定桶3中。此时,容纳在化学品馈送器5c中的洗涤剂和水被注入到固定桶3中。
之后,控制器15通过驱动该驱动单元10来开始可旋转桶4的旋转。这里,在可旋转桶4的旋转开始之前,如图18所示(步骤S10),控制器15确定它是否是洗涤过程或漂洗过程。作为其结果,当它是清洗过程或漂洗过程时,控制器15通过控制离合器60来执行切换到第一模式(步骤S11)。然而,当它不是洗涤过程或漂洗过程,而是脱水过程时,控制器15通过控制离合器60来执行切换到第二模式(步骤S12)。
这里,当它是洗涤过程时,控制器15将离合器60切换到第一模式。因此,驱动单元10以低速输出高扭矩旋转动力。因此,相对较重的可旋转桶4可以有效地低速旋转。
当洗涤过程结束时,控制器15开始漂洗过程(步骤S6)。在漂洗过程中,由于排水泵6的驱动,聚集在固定桶3中的洗涤水被排出。之后,与在洗涤过程中一样,控制器15执行供水或搅拌的处理。在漂洗过程中,驱动单元10被驱动,同时离合器60维持在第一模式下。
当漂洗过程结束时,控制器15开始脱水过程(步骤S7)。在脱水过程中,可旋转桶4以高速旋转驱动预设时间。因此,在脱水过程开始之前,控制器15将离合器60切换到第二模式。当它是第二模式时,可以以高旋转输出低扭矩旋转动力。因此,相对较轻的可旋转桶4可以有效地高速旋转。
由于离心力,衣物粘附到可旋转桶4的内表面上。衣物中的水从可旋转桶4排出。因此,衣物被脱水。由于脱水,固定桶3中聚集的水由于排水泵6的驱动而被排出。当脱水结束时,预设蜂鸣器发出蜂鸣声,以通知洗涤的结束,并且洗衣机1的操作完成。
(由于驱动单元而对碰撞声的抑制的控制)
在洗衣机1中,可以通过使用驱动部分(离合器驱动器)66(具体地,致动器100)的结构来抑制碰撞声。详细地,在控制器15执行切换处理时,紧接在移动部分65连接到固定爪61r和62s之前,控制器15执行停止向离合器60供应切换电流的处理(制动处理)。
图43是制动处理的实施例的定时图。参考图43,曲线图G1示出了在离合器60中流动的电流的变化。曲线图G2示出了移动部分65的速度。曲线图G3示出了移动部分65的驱动力。MP指示固定爪61r和62s与移动爪65r和65s接合的目标位置(对应于第一位置和第二位置)。
在移动部分65到达目标位置MP之前的预设定时中,控制器15断开对离合器线圈68a的通电。即使在断开对离合器线圈68a的通电时,移动部分65也由于惯性和磁体的磁力而位移。当断开对离合器线圈68a的通电时,由于驱动力的急剧减小以及由于再生电力引起的制动,移动部分65的速度被抑制。因此,可以抑制碰撞声。由于仅停止向离合器60供应切换电流,因此可以容易地控制。可以仅通过调整停止定时来有效地抑制碰撞声。
(由于驱动单元而对离合器的切换的确定的控制)
在不切换离合器60,或者即使切换离合器60,由于离合器60不在适当的位置而切换失败的情况下,当在该状态下驱动电机40时,可能出现异常声音或诸如对离合器60的损坏之类的故障。考虑到这一点,关于其成功或失败,可以对每次切换处理进行确定。
可以通过使用驱动部分66(具体地,致动器100)的结构来确定离合器60的切换是否成功。具体地,控制器15紧接在执行切换处理之后,将预设确定值与在离合器线圈68a中流动的电流进行比较。通过这样做,控制器15可以执行确定离合器60的切换是否成功的处理(切换确定处理)。
当电流在切换处理之前和之后沿相同方向流动时,移动构件120和固定构件110之间的磁通密度不同。因此,电感之间出现差异,使得电流的瞬态响应改变。基于该改变,可以确定切换处理是否成功。详细地,如图38的(b)所示,在切换处理之前的通电中,由移动构件120中的电流产生的磁通使磁体114的磁通变弱。因此,磁通密度较低。与此相反,如图38的(d)所示,在切换处理之后的通电中,电流的磁通方向与磁体114的磁通方向相同。因此,磁通密度较高。因此,在切换处理之前和之后出现电感之间的差异,使得电流的瞬态响应改变。基于该改变,控制器15可以确定切换处理是否成功。
另外,确定值可以被设置为预设值,或者紧接在执行切换处理之前设置,基于用于确定的预设电压命令值来对离合器线圈68a进行通电,并且作为其结果,在离合器线圈68a中流动的电流可以被设置为确定值。该确定值可以受到诸如环境温度、离合器60的使用状态等的外部因素的影响。在这方面,当针对每次切换确定处理以该方式设置这种确定值时,可以排除前述影响。因此,可以以高精度执行切换确定处理。紧接在执行切换处理之后,通过将确定值与基于用于确定的电压命令值在离合器线圈68a流动的电流进行比较,可以执行切换确定处理。
图44是切换确定处理的实施例的流程图。当控制器15开始切换处理时,控制器15基于用于确定的预设电压命令值(用于使具有不影响离合器60的状态的幅度的电流流动的电压命令值),紧接在切换处理之前对离合器线圈68a执行通电。通过这样做,实现在离合器线圈68a中流动的电流值(Ia),并且将该电流值(Ia)设置为确定值(步骤S20)。详细地,在离合器60不能响应的数毫秒的短时段内施加预设电压。例如,可以施加通过使用逆变器调制为数十kHz的载波频率的PWM电压,或者可以施加1个脉冲的电压。
之后,控制器15执行切换处理(步骤S21)。因此,移动部分65位移,并且离合器60切换到第一模式或第二模式之一。
为了确定是否已经适当地执行离合器60的切换,控制器15基于用于确定的电压命令值对离合器线圈68a执行通电,并且获得用于比较的电流值(Ib)(步骤S22)。然后,控制器15比较电流值(Ib)是否大于确定值(Ia)(步骤S23)。
如图38的分析结果所示,由在离合器线圈68a中流动的电流产生的磁场形成主要经由具有低磁导率和低磁阻的移动部分和固定部分的铁芯的磁路。在本公开的配置中,如上所述,当电流沿相同方向流动时,磁通根据离合器动子的位置而变化。用于铁芯的软磁材料具有当磁通增大时导磁率降低并且磁阻增大的特征。通过利用该特征,当施加电流时,磁阻根据离合器60的位置而改变,因此,离合器线圈68a的阻抗改变,并且当施加电压时电流的瞬态响应改变。
作为其结果,当电流值(Ib)大于确定值(Ia)时,确定离合器60的切换成功(步骤S24)。当电流值(Ib)等于或小于确定值(Ia)时,确定离合器60的切换失败,并且重试离合器60的切换(步骤S25)。这里,当电流值(Ib)大于确定值(Ia)时,离合器60的切换被确定为成功,但是,当切换时电流流动的方向相反时,关于电流值(Ib)和确定值(Ia)的大或小的关系被反转。
当在确定中使用电流值(Ia、Ib)的绝对值(|Ia|、|Ib|)时,可以仅通过关于绝对值(|Ia|、|Ib|)的大或小的关系进行确定,而与电流流动的方向无关。另外,为了防止错误确定,将系数乘以首先获得的确定值(Ia),例如「|Ib|>|Ia|×系数」,并且当稍后获得的确定值(Ib)未超过确定值(Ia),则离合器60的切换可以不被确定为成功。
通过驱动单元10,每次可以适当地确定离合器60的切换是否成功。因此,可以抑制由于离合器60的切换错误而造成的故障。
另外,所公开的技术不限于前述实施例,并且可以包括其他未陈述的配置。例如,在前述实施例中,各个磁体的N极被设置为彼此面对,但各个磁体的S极可以被设置为彼此面对。可以通过反转对线圈通电的方向来获得实施例的效果。另外,固定构件110的磁体可以是三个或更多个。移动构件120可以设置在固定构件110的内侧,或者可以设置在固定构件110的外侧。
作为本公开的洗衣机的实施例,离合器可以具有被配置为驱动移动部分的驱动部分。驱动部分可以包括固定构件。固定构件可以包括:离合器线圈,在与轴向方向和直径方向交叉的方向上延伸;以及两个磁体,该两个磁体各自的同极被设置为在轴向方向上彼此面对。移动部分可以包括移动构件。移动构件可以包括:两个凸极芯,该两个凸极芯的端部分别近距离面对两个磁体;以及连接芯,远离两个磁体并且将两个凸极芯的基端连接。移动部分可以被配置为根据相对于离合器线圈的通电方向的切换来执行轴向方向上的往复移动。
根据实施例,移动构件可以由软磁材料一体地形成为板形状,并且凸缘部分可以在凸极芯的相应端部处沿轴向方向的相反方向突出。
根据实施例,控制器还可以被配置为:紧接在结束状态开始之前,执行停止向离合器供应切换电流的制动处理。
根据实施例,控制器还可以被配置为:紧接在执行切换处理之后,通过将预设确定值与在离合器线圈中流动的电流进行比较来执行切换确定处理,其中,切换确定处理涉及确定移动部分是否连接到转子侧固定部分和定子侧固定部分之一。
根据实施例,控制器还可以被配置为以如下方式执行切换确定处理:紧接在控制器执行切换处理之前,控制器将基于用于确定的预设电压命令值对离合器线圈进行通电之后的离合器线圈中流动的电流值设置为确定值,并且紧接在执行切换处理之后,将该确定值与基于用于确定的电压命令值在离合器线圈中流动的电流进行比较。
本公开的致动器的实施例具有被固定以使用的固定构件、以及沿固定构件执行预设第一方向上的往复移动的移动构件。固定构件具有:布线,在与第一方向交叉的第二方向上分开,并且在与第一方向和第二方向两者交叉的方向上延伸;以及两个磁体,平行于第一方向并且设置在布线和移动构件之间,使得两个磁体的同极被设置为在第一方向上彼此面对。移动构件具有:两个凸极芯,平行于第一方向,并且其端部分别可以近距离面对两个磁体;以及连接芯,远离两个磁体并且将两个凸极芯的基端连接。移动构件根据相对于布线的通电方向的切换而执行往复移动。在致动器的实施例中,根据通电方向的切换,移动构件相对于固定构件执行直线往复移动。移动构件仅具有芯,并且没有磁体。因此,即使它高速旋转,也没有丢失磁体的风险。移动构件具有构成磁通路径的两个凸极芯和连接芯,并且具有容易制造的简单结构。另外,在固定构件中,安装了被通电以产生相对于移动构件的磁场的布线、以及同极彼此面对的一对磁体。通过将这种磁体安装在固定构件中,在非通电时,移动构件可以稳定地保持在作为往复移动的基础的两个位置。通过对移动构件进行通电,可以产生平稳且适当的驱动力。通过这样做,移动构件可以有效且适当地执行往复移动,从而可以有效地抑制碰撞声。
在实施例中,移动构件可以由软磁材料一体地形成为板形状,并且凸缘部分可以在凸极芯的相应端部处沿第一方向的相反方向突出。由于设置了凸缘部分,因此可以进一步稳定地操作移动构件。
在实施例中,固定构件和移动构件可以具有中心对齐的圆形形状,并且可以通过布线来构造缠绕在中心的周边的线圈。在实施例中,移动构件可以设置在固定构件的内侧。在实施例中,移动构件可以设置在固定构件的外侧。
根据实施例,一种洗衣机的驱动单元包括:驱动轴,相对于旋转轴线被可旋转地支撑;电机,被配置为旋转驱动轴;以及离合器和减速器,设置在驱动轴和电机之间。离合器具有:移动部分,被配置为在旋转轴延伸的旋转轴方向上滑动;一对固定爪,在旋转轴方向上分开;以及驱动部分,被配置为通过滑动移动部分将移动部分连接到该对固定爪中的一个来切换减速器的连接状态。通过使用上述致动器来配置驱动部分。由于使用前述致动器作为离合器的被配置为切换减速器的连接状态的驱动部分,因此可以改进洗衣机的性能。
在实施例中,洗衣机的驱动单元还可以包括被配置为控制离合器的操作的控制器。控制器可以通过向离合器供应预设切换电流来执行将移动部分连接到该对固定爪中的一个固定爪的切换处理,并且可以在紧接在活动部分连接到一个固定爪之前执行停止向离合器供应切换电流的制动处理。通过这样做,停止供应切换电流(即,断开通电的简单控制)可以有效地抑制碰撞声。
在实施例中,控制器可以通过向离合器供应预设切换电流来执行将移动部分连接到该对固定爪中的一个固定爪的切换处理,并且可以在执行切换处理的过程中执行确定移动部分是否连接到一个固定爪的切换确定处理。
在实施例中,控制设备可以紧接在执行切换处理之后,通过将预设确定值与在线圈中流动的电流进行比较来执行切换确定处理。
在实施例中,紧接在控制设备执行切换处理之前,控制设备将基于用于确定的预设电压命令值对线圈进行通电之后在线圈中流动的电流值设置为确定值,并且紧接在执行切换处理之后,将该确定值与基于用于确定的电压命令值在线圈中流动的电流值进行比较,从而执行切换确定处理。
根据前述实施例,可以以高精度确定离合器的切换是否成功,从而可以防止由于切换错误而出现诸如异常声音等的故障。
根据致动器、洗衣机的驱动单元和洗衣机的所公开的实施例,可以有效且适当地执行移动部分的往复移动,从而可以容易地执行对碰撞声的抑制。
上述实施例可以适当地组合来执行。虽然已经具体描述了实施例,但是,本公开的精神和范围还可以包括本领域普通技术人员根据由所附权利要求限定的本公开的基本构思在形式和细节上做出的各种改变和改进。
Claims (15)
1.一种洗衣机,包括:
可旋转桶;
驱动单元,被配置为旋转所述可旋转桶,
其中,所述驱动单元包括:
轴;
电机,具有定子和转子;
减速器,设置在所述轴和所述转子之间;
离合器,被配置为能够在第一模式和第二模式之间切换,在所述第一模式下,所述转子的旋转经由所述减速器传递到所述轴,并且在所述第二模式下,所述转子的旋转在不经过所述减速器的情况下传递到所述轴;以及
控制器,
其中,所述离合器具有:
转子侧固定部分,被配置为能够通过与所述转子的旋转进行互操作而旋转;
定子侧固定部分,固定到所述定子,并且配置为在所述轴的轴向方向上面对所述转子侧固定部分,所述定子侧固定部分和所述转子侧固定部分之间存在间隙;以及
移动部分,被配置为能够在所述转子侧固定部分和所述定子侧固定部分之间沿所述轴向方向移动,
其中,所述离合器还被配置为:当所述定子侧固定部分和所述移动部分彼此接合时,切换到所述第一模式;以及当所述转子侧固定部分和所述移动部分彼此接合时,切换到所述第二模式,并且
其中,当所述控制器执行切换处理时,通过使所述移动部分沿所述轴向方向移动,以便将所述移动部分从所述转子侧固定部分和所述定子侧固定部分中的一个与所述将移动部分接合的开始状态切换到所述转子侧固定部分和所述定子侧固定部分中的另一个与所述移动部分接合的结束状态,所述控制器被配置为在所述结束状态开始之前执行通过改变所述转子的旋转相位来调整接合位置的调整操作,以便使得所述移动部分相对于所述转子侧固定部分和所述定子侧固定部分中的所述另一个的接合位置变成目标接合位置。
2.根据权利要求1所述的洗衣机,其中,在所述切换处理中,所述控制器还被配置为:在所述调整操作之后执行使所述移动部分沿所述轴向方向移动的移动操作。
3.根据权利要求2所述的洗衣机,其中,
所述离合器具有驱动部分,所述驱动部分被配置为驱动所述移动部分,
所述驱动部分具有安装在所述移动部分处的离合器磁体、以及被配置为产生用于使所述离合器磁体沿所述轴向方向移动的磁场的离合器线圈,并且
在所述移动操作中,在所述控制器开始向所述离合器线圈供应用于产生所述磁场的电力之后,所述控制器还被配置为基于所述电力是否畸变来确定所述移动部分是否移动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的洗衣机,其中,所述减速器具有:
托架,固定到所述轴;
太阳齿轮,被配置为能够与所述转子一起旋转;
内齿轮,被配置为围绕所述太阳齿轮;以及
多个行星齿轮,被支撑为能够在所述托架上旋转,并且被配置为与所述太阳齿轮和所述内齿轮两者啮合,并且
其中,所述移动部分安装在所述内齿轮的外侧,并且被配置为能够与所述内齿轮一起旋转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的洗衣机,其中,
所述转子侧固定部分具有多个转子端固定爪,
所述定子侧固定部分具有多个定子端固定爪,
所述移动部分具有被配置为与所述多个转子端固定爪接合的多个转子端移动爪、以及被配置为与所述多个定子端固定爪接合的多个定子端移动爪,
所述移动部分相对于所述转子侧固定部分的目标接合位置是所述多个转子端固定爪之间的间隙与所述多个转子端移动爪在所述轴向方向上面对的位置,并且
所述移动部分相对于所述定子侧固定部分的目标接合位置是所述多个定子端固定爪之间的间隙与所述多个定子端移动爪在所述轴向方向上面对的位置。
6.根据权利要求5所述的洗衣机,其中,
所述多个转子端固定爪之间的周长方向长度大于以下两者之和:根据所述目标接合位置处的所述转子侧固定部分和所述定子侧固定部分之间的旋转相位差的周长方向长度、以及所述转子端移动爪的周长方向长度,并且
所述多个定子端固定爪之间的周长方向长度大于以下两者之和:根据所述目标接合位置处的所述转子侧固定部分和所述定子侧固定部分之间的旋转相位差的周长方向长度、以及所述定子端移动爪的周长方向长度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的洗衣机,其中,所述转子在所述目标接合位置的旋转相位是当所述电机的齿槽扭矩达到稳定点时的旋转相位。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的洗衣机,其中,
所述定子具有电机线圈,所述电机线圈被配置为产生用于使所述转子旋转的磁场,
所述离合器具有被配置为驱动所述移动部分的所述驱动部分,
所述驱动部分具有安装在所述移动部分处的所述离合器磁体、以及被配置为产生用于使所述离合器磁体沿所述轴向方向移动的磁场的所述离合器线圈,并且
所述控制器具有被配置为向所述电机线圈供应电力的电机驱动电路、以及被配置为向所述离合器线圈供应电力的离合器驱动电路,
所述离合器驱动电路还被配置为通过将所述电机线圈电连接到所述离合器线圈来向所述离合器线圈供应从所述电机驱动电路供应的电力,并且
所述离合器线圈的阻抗低于所述电机线圈的阻抗。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的洗衣机,其中,在所述切换处理中,所述控制器还被配置为执行所述调整操作、以及维持通过所述调整操作而调整的所述转子的旋转相位的维持操作。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的洗衣机,其中,
所述可旋转桶被设置为其轴线沿着与竖直方向交叉的方向,
在执行所述切换处理之前,所述控制器还被配置为通过控制所述电机旋转所述可旋转桶来执行不平衡校正操作,所述不平衡校正操作校正所述可旋转桶中的衣物的不平衡质点的位置,以便使得所述可旋转桶中的衣物的所述不平衡质点的位置接近目标质点位置,并且
所述目标质点位置是当所述接合位置变成所述目标接合位置时所述不平衡质点的位置,该位置是所述可旋转桶中的最低位置。
11.根据权利要求1所述的洗衣机,其中,所述离合器具有被配置为驱动所述移动部分的驱动部分,并且
所述驱动部分包括固定构件,
其中,所述固定构件包括:
离合器线圈,在与所述轴向方向和直径方向交叉的方向上延伸;以及
两个磁体,所述两个磁体各自的同极被设置为在所述轴向方向上彼此面对,并且
其中,所述移动部分包括移动构件,
其中,所述移动构件包括:
两个凸极芯,所述两个凸极芯的端部分别近距离面对所述两个磁体;以及
连接芯,远离所述两个磁体并且将所述两个凸极芯的基端连接,并且
其中,所述移动部分被配置为根据相对于所述离合器线圈的通电方向的切换来执行在所述轴向方向上的往复移动。
12.根据权利要求11所述的洗衣机,其中,
所述移动构件由软磁材料一体地形成为板形状,并且
凸缘部分在所述凸极芯的相应端部处沿所述轴向方向的相反方向突出。
13.根据权利要求11或12所述的洗衣机,其中,所述控制器还被配置为:紧接在所述结束状态开始之前,执行停止向所述离合器供应切换电流的制动处理。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的洗衣机,其中,所述控制器还被配置为:紧接在执行所述切换处理之后,通过将预设确定值与在所述离合器线圈中流动的电流进行比较来执行切换确定处理,其中,所述切换确定处理涉及确定所述移动部分是否连接到所述转子侧固定部分和所述定子侧固定部分之一。
15.根据权利要求14所述的洗衣机,其中,所述控制器还被配置为以如下方式执行所述切换确定处理:紧接在所述控制器执行切换处理之前,所述控制器将基于用于确定的预设电压命令值对所述离合器线圈进行通电之后在所述离合器线圈中流动的电流值设置为所述确定值;以及紧接在执行所述切换处理之后,将所述确定值与基于所述用于确定的电压命令值在所述离合器线圈中流动的电流进行比较。
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