CN1743535A - 洗衣机及其控制方法 - Google Patents

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CN1743535A CNA200510087919XA CN200510087919A CN1743535A CN 1743535 A CN1743535 A CN 1743535A CN A200510087919X A CNA200510087919X A CN A200510087919XA CN 200510087919 A CN200510087919 A CN 200510087919A CN 1743535 A CN1743535 A CN 1743535A
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金永镐
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Abstract

本发明提供一种洗衣机及其控制方法，该洗衣机包括：洗涤轴，其穿过外桶并与内桶连接；以及双转子马达，其与该洗涤轴连接。该双转子马达具有两个能够相互独立驱动且相互独立转动的转子。

Description

洗衣机及其控制方法
相关申请的相互参考
本申请要求都在2004年8月31申请的韩国申请P2004-0069070和P2004-0069071的权益，由此通过参考援引上述两份申请的全部内容，如同在此完全阐明。
技术领域
本发明涉及洗衣机，尤其涉及一种能够简化其驱动单元结构并降低其发出的噪声的洗衣机及其控制方法。
背景技术
通常，洗衣机通过洗涤水的循环作用及洗涤剂的化学作用等洗涤衣物。
在洗衣机中，有顶装式洗衣机和前装式洗衣机。在顶装式洗衣机中，有盛水桶旋转式和搅拌式洗衣机，而在前装式洗衣机中，有滚筒式洗衣机等。
洗衣机具有可旋转安装在外桶中的内桶，并且驱动单元与内桶连接。
驱动单元可以是间接连接式，其中驱动力从马达经传动带传递到洗涤轴以旋转内桶；或者是直接连接式，其中驱动力从马达直接传递到洗涤轴以旋转内桶。
如果驱动单元是直接连接式，则洗涤轴具有用于改变内桶转速的减速齿轮及与其连接的离合器。而且，可以有一个自动改变马达自身转速的附加驱动器。
但是，相关技术的洗衣机存在以下问题。
首先，与直接连接式驱动单元连接的减速齿轮及离合器导致驱动单元的结构复杂并增加生产成本。此外，驱动单元的较大安装空间会减少内桶的容积，或者增加洗衣机自身的体积。
具次，减速齿轮中多个齿轮的啮合及利用离合器洗涤轴的转速变化会产生机械噪声及电噪声。
再者，尽管在直接连接式驱动单元中可以设置附加驱动器来实现马达的速度变化，但是这样的驱动器价格昂贵。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种洗衣机及其控制方法，充分消除了由于相关技术的限制和缺陷引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种洗衣机及其控制方法，其中省去了离合器、减速齿轮等，以简化驱动单元结构并降低噪声。
本发明的其他优点、目的及特征将在后面的说明书中阐明，并且对于本领域的普通技术人员在研究下文时将会在某种程度上变得很清楚，或者可以从本发明的实施中获得。本发明的目的及其他优点可以通过在书面说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的及其他优点并依照发明意图，如在此实施及广泛描述的，一种洗衣机包括：洗涤轴，其穿过外桶延伸并与内桶连接；以及双转子马达，其与该洗涤轴连接，并具有两个能够相互独立驱动且相互独立转动的转子。
双转子马达包括：定子，其围绕该洗涤轴固定在外桶上，该定子有内绕组部分及外绕组部分；外转子，其具有与该洗涤轴连接的旋转中心，并且至少具有一个与该外绕组部分相对设置的部分；以及内转子，与该外转子或者该洗涤轴连接，并且与该内绕组部分相对设置。
该内转子从该洗涤轴的外圆周表面向该定子的内表面延伸，或者从该外转子的表面向该外桶延伸。
在本发明的另一个方面中，一种控制洗衣机的方法包括：对外绕组部分供电以使洗涤轴旋转，进行洗涤；以及对内绕组部分供电以使洗涤轴旋转，进行脱水。
该方法进一步包括对该内绕组部分或该外绕组部分供电以使该洗涤轴旋转，进行漂洗。
优选相对于洗涤在脱水中该洗涤轴高速旋转。优选在洗涤中该洗涤轴沿正向/反向旋转。
在本发明的另一个方面中，一种洗衣机包括：第一洗涤轴，其穿过外桶，并与内桶连接；第二洗涤轴，其能够旋转地设置于该第一洗涤轴中，并与震动器连接；以及双转子马达，其与该第一洗涤轴及该第二洗涤轴连接，并构成为使该第一洗涤轴及该第二洗涤轴相互独立旋转。
该双转子马达包括：定子，其同绕该第一洗涤轴稳定固定在外桶上，并具有内绕组部分及外绕组部分；内转子，其固定在该第一洗涤轴上，并且与该内绕组部分相对设置；以及外转子，其具有与该第二洗涤轴连接的旋转中心，并且与该外绕组部分相对设置。
该洗衣机进一步包括分别设置在该第一洗涤轴、该第二洗涤轴与该外桶之间的多个轴承。
在本发明的另一个方面中，一种控制洗衣机的方法包括：沿相反的方向旋转内转子和外转子进行洗涤，以及沿相同的方向旋转该内转子和外转子进行脱水。
该方法进一步包括沿相反的方向旋转该内转子及外转子进行漂洗。
优选地，该内转子以高于该外转子的速度旋转进行洗涤，该内转子以与该外转子相同的速度旋转进行脱水，以及该内转子以高于该外转子的速度旋转进行漂洗。
本发明前面的概括描述及下面的详细描述都应理解为示范性及说明性，并且旨在提供要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
本发明包括的附图来用来提供对本发明的进一步理解，结合在本申请中并构成本申请一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1示出根据本发明第一优选实施例的洗衣机示意图；
图2示出图1中的驱动单元变化的示意图；
图3示出图1中的洗衣机驱动单元的转矩图示；
图4示出在图1中的洗衣机洗涤过程中驱动单元的工作状态的示意图；
图5示出在图1中的洗衣机脱水过程中驱动单元的工作状态的示意图；
图6示出根据本发明第二优选实施例的洗衣机示意图；
图7示出在图6中的洗衣机洗涤过程中驱动单元的工作状态的示意图；以及
图8示出在图6中的洗衣机脱水过程中驱动单元的工作状态的示意图。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。在所有附图中尽可能用相同的标号来表示相同或相似的部件。
参考图1至图5描述本发明的第一实施例。
图1示出根据本发明第一优选实施例的洗衣机的示意图；图2示出图1中的驱动单元变化的示意图；图3示出图1中的洗衣机驱动单元的转矩图示；图4示出在图1中的洗衣机洗涤过程中驱动单元的工作状态的示意图；以及图5示出在图1中的洗衣机脱水过程中驱动单元的工作状态的示意图。
参考图1，洗衣机的驱动单元包括：洗涤轴100，其穿过外桶(未示出)并与内桶连接(未示出)；以及双转子马达200，其与洗涤轴连接，并具有相互独立且独立转动的两个转子，用以改变洗涤轴的转速。
双转子马达200安装在直接连接式的滚筒式洗衣机或者盛水桶旋转式洗衣机。例如，洗涤轴100与滚筒式洗衣机的滚筒直接连接。
双转子马达200包括定子210、内转子220和外转子230。
定子210稳定固定在外桶(未示出)上以围绕洗涤轴100。例如，将定子设置为环绕洗涤轴的环状。
定子210具有由内绕组部分212和外绕组部分213构成的铁芯211。
内转子220固定在洗涤轴100或者外转子230上，并与内绕组部分212相对设置。
例如，参考图1，内转子220从洗涤轴100的外圆周表面向定子210的内表面延伸。或者，另一种选择是参考图2，内转子220a可从外转子230的一个表面向外桶延伸。
外转子230具有与洗涤轴100连接的旋转中心且与外绕组部分213相对设置。
下面将更详细描述双转子马达。
定子210包括定子铁芯211、内绕组部分212和外绕组部分213，每个绕组部分具有缠绕在定子铁芯上的线圈。内绕组部分212设置在定子210的内侧，而外绕组部分213设置在定子210的外侧。
双转子马达是感应马达，其中通过由流经定子210绕组部分的电流形成的旋转磁场与转子铁芯中感应的电流的相互作用产生旋转力。双转子马达可以是无刷马达，其中通过在定子210绕组部分产生的磁力和转子上的磁体产生旋转力。
参考图1，作为感应马达的一个实例，定子铁芯211的内绕组部分212和外绕组部分213被缠绕在分布绕组中。内转子220具有安装在与内绕组部分212相对的内转子圆周上的转子铁芯221，而外转子230具有在与外绕组部分213相对的外转子圆周上的转子铁芯231。
这种感应马达通过开/关控制或者相位控制来控制内转子220和外转子230的转速。
作为无刷马达的一个实例，尽管没有示出，但是定子铁芯的内绕组部分和外绕组部分被缠绕在集中绕组中。内转子具有在与内绕组部分相对的转子圆周上交替设置的N极和S极磁体，并且外转子具有在与外绕组部分相对的转子圆周上交替设置的N极和S极磁体。无刷马达具有由附加驱动器控制的内转子和外转子的转速。该驱动器具有利用小孔传感器检测转子位置的整流电路，响应检测到的信号以控制电路，从而产生旋转磁场。将专用IC(集成电路)用作这种整流电路。
显然，在本发明的范围内，随着洗衣机的容积和设计的改变，双转子马达可以具有多个极、多个相位以及多种绕法。
下面将描述驱动单元的运行。
一旦启动洗涤过程，便对定子210的外绕组部分213供电，从而使外转子230沿着正向/反向周期性旋转。
此时，通过外绕组部分213与外转子230的铁芯211之间的电磁作用产生驱动力，该驱动力使洗涤轴100沿着正向/反向旋转。洗涤轴100的旋转力传递到内桶。当内桶沿着正向/反向旋转时洗涤衣物。
一旦完成洗涤过程，在洗涤水排出后便启动漂洗过程，并提供清水。在漂洗过程之后，洗涤水被排出，并进行脱水过程。
一旦启动脱水过程，便对内绕组部分212供电。然后，通过内绕组部分212与内转子220之间的电磁作用产生驱动力，该驱动力经洗涤轴100传递到内桶。当内桶旋转时，洗涤水从衣物中吸出并被排到洗衣机外。
下面，将描述控制驱动单元的方法。
在洗涤过程中，对外绕组部分213供电，以使洗涤轴100旋转，并且在脱水过程中，对内绕组部分212供电，以使洗涤轴100旋转。
因此，参考图3，由于在洗涤过程中需要较高的转矩来震动衣物和洗涤水，因此优选外转子230低速(M曲线)旋转。当然，在洗涤过程中，内转子可以选择低速旋转。
由于在脱水过程中需要较低的转矩，因此优选对内绕组部分212供电，以使洗涤轴100高速(N曲线)旋转。当然，在脱水过程中，可以选择对外绕组部分供电，以使洗涤轴高速旋转。
在这种控制方法中，优选使洗涤轴100在脱水过程中比在洗涤过程中以更高的速度旋转。更优选地使洗涤轴100在洗涤过程中沿着正向/反向旋转。这是因为正向/反向旋转有益于震动衣物和洗涤水。
在漂洗过程中，选择性对内绕组部分或者外绕组部分供电，以使洗涤轴旋转。
下面，参考图6至8描述根据本发明第二实施例的洗衣机。
图6示出了根据本发明第二优选实施例的洗衣机示意图；图7示出在图6中的洗衣机洗涤过程中驱动单元的工作状态的图示；以及图8示出在图6中的洗衣机脱水过程中驱动单元的工作状态的图示。
参考图6，洗衣机包括：第一洗涤轴310，其穿过外桶301并与内桶302连接；第二洗涤轴320，其可旋转地设置在第一洗涤轴310中并与震动器303连接；以及双转子马达400，其与第一洗涤轴310和第二洗涤轴320连接，缠绕成使得第一洗涤轴310和第二洗涤轴320独立旋转。
双转子马达400包括定子410、内转子420及外转子430。
定子410稳定固定在外桶上以围绕第一洗涤轴310。定子具有由内绕组部分412和外绕组部分413构成的铁芯。
下面将更详细描述双转子马达。
定子410整体为环形。定子410具有定子铁芯411、内绕组部分412及外绕组部分413，每个绕组部分具有缠绕在定子铁芯411上的线圈。内绕组部分412设置在定子410的内侧，而外绕组部分413设置在定子410的外侧。
内转子420稳定固定在第一洗涤轴310上，并与定子410的内绕组部分412相对设置，而外转子430具有与第二洗涤轴320连接的旋转中心，并与外绕组部分413相对设置。
例如，双转子马达400可以是感应马达或者无刷马达。由于在第一实施例中描述了这些马达，因此省略这些马达的详细描述。
显然，在本发明的范围内，随着洗衣机的容积和设计的改变，双转子马达400可以具有多个极、多个相位以及多种绕法。
同时，优选安装轴承330，以可旋转地支撑第一洗涤轴310和第二洗涤轴320。例如，轴承330分别安装在第一洗涤轴310、第二洗涤轴320与外桶301之间。由此，第一洗涤轴310和第二洗涤轴320能够随着内转子420和/或外转子430的旋转而独立地旋转。
为了防止洗涤水从外桶漏出，优选形成能够分别密封轴承与洗涤轴间空隙的结构。可使用任何这种适合的密封机构。
下面，将详细描述根据本发明第二优选实施例的洗衣机的运行。
洗衣机选择地或以预定顺序随意进行洗涤过程、排水过程、脱水过程、漂洗过程。一旦启动洗涤过程，便对双转子马达400供电。
如果双转子马达400是感应马达，则通过由流经定子410的内绕组部分412和外绕组部分413的电流形成的旋转磁场与在内转子420和外转子430的铁芯431处产生的感应电动势之间的相互作用产生驱动力。
如果双转子马达400是无刷马达，则驱动器的整流电路利用例如小孔传感器检测转子的位置，并参照来自小孔传感器的信号控制电路，以产生旋转磁场。
参考图7，内转子420和外转子430沿相反的方向旋转。内转子以低于外转子的速度旋转。
内转子420的驱动力通过第一洗涤轴310传递到内桶，同时，外转子430的驱动力通过第二洗涤轴320传递到震动器303。第一洗涤轴与第二洗涤轴之间的轴承使洗涤轴能够独立旋转。
第一洗涤轴310以较高的速度旋转内桶，而第二洗涤轴320以较低的速度旋转震动器303。
因此，当内桶与震动器沿相反的方向旋转且震动时，形成更加急剧的水循环，进而提高了衣物的洗涤力。一旦完成洗涤过程，便启动排水过程，以排出洗涤水。之后，启动脱水过程。
一旦启动脱水过程，便对双转子马达400供电。
内转子420与外转子430沿相同的方向并以相同的速度旋转。此外，内转子和外转子以高于洗涤过程的速度旋转。
内转子420的驱动力通过第一洗涤轴310传递到内桶，同时，外转子430的驱动力通过第二洗涤轴320传递到震动器303。
然后，第一洗涤轴310和第二洗涤轴320以相同的速度分别旋转内桶和震动器。此时，内桶和震动器都以高于洗涤过程的速度旋转。借此，从衣物中吸出洗涤水并将其排出。
下面，根据本发明的第二优选实施例描述控制洗衣机的方法。
在洗涤过程中，对内绕组部分412和外绕组部分413供电，沿相反的方向旋转内转子420和外转子430(参见图7)。此时，内转子420以高于或等于外转子430的速度旋转。这时，在洗涤过程中，内转子和外转子430可以沿相反的方向周期性旋转。
此外，在脱水过程中，优选通过对内绕组部分412和外绕组部分413供电使内转子420和外转子430沿相同的方向旋转(参见图8)。优选内转子420和外转子430以相同的速度旋转，以防止损坏衣物。
此时，在脱水过程中，优选两个转子420和430以高于洗涤过程的速度旋转。
此外，在漂洗过程中，优选内转子和外转子沿相反的方向旋转，以更易于形成水循环。这时，优选内转子的高于外转子的转速。
如所述，本发明的洗衣机具有以下优点。
首先，双转子马达能够省却减速齿轮和离合器，并且更容易控制内桶和震动器的速度。
其次，省却减速齿轮和离合器致使具有简单的驱动单元结构，以及减小的安装空间，从而增加洗涤容积。
再次，能够从源头消除驱动减速齿轮和离合器时产生的机械噪声。
对于本领域的技术人员而言，显然能够不脱离本发明的精神和范围对本发明进行各种修改及变化。因此，本发明覆盖落入所附权利要求书及其等效范围内的本发明的修改和变化。

Claims (23)

1.一种洗衣机，包括：
洗涤轴，其穿过外桶，并与内桶连接；以及
双转子马达，其与该洗涤轴连接，并具有两个能够相互独立驱动且相互独立转动的转子。
2.如权利要求1所述的洗衣机，其中，该双转子马达包括：
定子，其围绕该洗涤轴固定在该外桶上，该定子具有内绕组部分及外绕组部分；
外转子，其具有与该洗涤轴连接的旋转中心，并且具有至少一个与该外绕组部分相对设置的部分；以及
内转子，其与该外转子或者该洗涤轴连接，并且与该内绕组部分相对设置。
3.如权利要求2所述的洗衣机，其中，该定子以环形方式环绕该洗涤轴；
内转子包括多个与该定子的内绕组部分相对设置的磁体；以及
外转子围绕在该定子及该内转子的外侧，并包括多个与该外绕组部分相对设置的磁体。
4.如权利要求2所述的洗衣机，其中，该内转子从该洗涤轴的外圆周表面向该定子的内表面延伸。
5.如权利要求2所述的洗衣机，其中，该内转子从该外转子的表面向该外桶延伸。
6.一种控制洗衣机的方法，包括：
对外绕组部分供电以使洗涤轴旋转，进行洗涤操作；以及
对内绕组部分供电以使该洗涤轴旋转，进行脱水操作。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括对该内绕组部分或该外绕组部分供电以使该洗涤轴旋转，进行漂洗操作。
8.如权利要求6所述的方法，其中，在该脱水操作时该洗涤轴以高于洗涤操作时的转速高速旋转。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在该洗涤操作中该洗涤轴沿正向/反向旋转。
10.一种控制洗衣机的方法，包括：
对内绕组部分提供洗涤电力，以旋转洗涤轴；以及
对外绕组部分提供脱水电力，以旋转该洗涤轴。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括对该内绕组部分或该外绕组部分提供漂洗电力，以旋转该洗涤轴。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在脱水时该洗涤轴以高于洗涤时的转速高速旋转。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在该洗涤步骤中，该洗涤轴沿正向/反向旋转。
14.一种洗衣机，包括：
第一洗涤轴，其穿过外桶，并与内桶连接；
第二洗涤轴，其能够旋转地设置于该第一洗涤轴中，并与震动器连接；以及
双转子马达，其与该第一洗涤轴及该第二洗涤轴连接，并构成为使该第一洗涤轴及该第二洗涤轴独立旋转。
15.如权利要求14所述的洗衣机，其中，该双转子马达包括：
定子，其围绕该第一洗涤轴稳定固定在该外桶上，并具有内绕组部分及外绕组部分；
内转子，其固定在该第一洗涤轴上，并且与该内绕组部分相对设置；以及
外转子，其具有与该第二洗涤轴连接的旋转中心，并且与该外绕组部分相对设置。
16.如权利要求15所述的洗衣机，其中，该双转子马达为感应马达或无刷马达。
17.如权利要求15所述的洗衣机，进一步包括分别设置在该第一洗涤轴、该第二洗涤轴与该外桶之间的多个轴承。
18.一种控制洗衣机的方法，包括：
沿相反的方向旋转内转子和外转子，进行洗涤；以及
沿相同的方向旋转该内转子和该外转子，进行脱水。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括沿相反的方向旋转该内转子和该外转子，进行漂洗。
20.如权利要求18所述的洗衣机，进一步包括以高于该外转子的速度旋转该内转子，进行洗涤。
21.如权利要求14所述的洗衣机，进一步包括以与该外转子相同的速度旋转该内转子，进行脱水。
22.如权利要求19所述的洗衣机，进一步包括以高于该外转子的速度旋转该内转子，进行漂洗。
23.如权利要求18所述的洗衣机，进一步包括交替旋转该内转子及该外转子，进行洗涤。
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