JP2004105585A - Washer - Google Patents
Washer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004105585A JP2004105585A JP2002274542A JP2002274542A JP2004105585A JP 2004105585 A JP2004105585 A JP 2004105585A JP 2002274542 A JP2002274542 A JP 2002274542A JP 2002274542 A JP2002274542 A JP 2002274542A JP 2004105585 A JP2004105585 A JP 2004105585A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- washing
- braking operation
- rotor position
- tub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路によりモータを駆動する洗濯機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、洗濯機のモータをインバータ回路により駆動してモータ性能を向上させ、かつ、インバータ回路によりモータを制動運転するものが提案されている。
【0003】
従来、この種の洗濯機は、ブラシレスモータにより洗濯槽の下部の撹拌翼、あるいは脱水槽を駆動し、モータの位置検出手段によりロータ位置を検出してモータへの印加電圧と位相指令を制御することにより脱水ブレーキを制御するようにしていた(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−275889号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の構成では、脱水ブレーキ制御の最終段階において脱水槽を停止させるとき、脱水槽内の負荷状態や、電源電圧の上昇等により、停止のために必要なブレーキ力より大きな力が発生して、停止状態を越えて逆方向に回転し、脱水槽が停止しないという問題があった。
【0006】
本発明は上記従来課題を解決するもので、制動運転によるモータ停止時、制動力が大きすぎて、モータが逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避し、電源電圧の上昇や、モータにかかる負荷変動等が発生しても、制動動作として問題なく、しかも短時間でモータを停止できるようにすることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、交流電源に接続した整流回路の直流電力をインバータ回路により交流電力に変換してモータを駆動し、モータのロータ位置をロータ位置検出手段により検出し、インバータ回路を制御手段により制御するよう構成し、制御手段は、モータの制動運転時、ロータ位置検出手段により、モータが制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止するようにしたものである。
【0008】
これにより、制動運転によるモータ停止時、制動力が大きすぎて、モータが逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができ、電源電圧の上昇や、モータにかかる負荷変動等が発生しても、制動動作として問題なく、しかも短時間でモータを停止することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動されるモータと、前記モータのロータ位置を検出するロータ位置検出手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの制動運転時、前記ロータ位置検出手段により、前記モータが制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止するようにしたものであり、制動運転によるモータ停止時、制動力が大きすぎて、モータが逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができ、電源電圧の上昇や、モータにかかる負荷変動等が発生しても、制動動作として問題なく、しかも短時間でモータを停止することができる。
【0010】
請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、制御手段は、モータ電流位相をモータの誘起電圧位相より遅らせることにより制動運転を行うようにしたものであり、少ない電流でモータに制動トルクを発生することができ、インバータ回路の信頼性を向上しつつ、モータを短時間で停止することができる。
【0011】
請求項3に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、制御手段は、制動運転動作時、ロータ位置検出手段により検知するモータの回転数が所定回転数以下の場合、前記モータが制動運転している方向とは逆方向に回転していることを検知すると、制動運転を中止するようにしたものであり、制動運転初期段階にロータ位置検出手段からの出力信号にノイズ等が重畳し、出力信号が正しい値にならなかった場合にも、この信号により正逆どの方向に回転しているかを判断しないので、ノイズ等の影響をできる限り受けずにモータを短時間に、しかも正確に停止することができる。
【0012】
請求項4に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、制御手段は、制動運転動作時、ロータ位置検出手段により、モータが制動運転している方向とは逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止し、その後、前記ロータ位置検出手段により、前記モータが確実に停止したことを検知することにより洗濯運転を再開するようにしたものであり、制動制御中止後、慣性により回転しているモータが確実に停止したことを検知し、この停止状態からモータを再度駆動するので、インバータ回路に過電流が流れたり、モータが目的通り回転しない等の状態を回避することができ、インバータ回路の信頼性を向上しつつ、基本動作を満足する洗濯機を提供することができる。
【0013】
請求項5に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽に回転自在に配設した撹拌翼とを備え、前記洗濯兼脱水槽と前記撹拌翼をモータにより駆動し、制御手段は、前記洗濯兼脱水槽を停止する脱水制動運転時、ロータ位置検出手段により、前記洗濯兼脱水槽が制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、脱水制動運転を中止するようにしたものであり、制動運転による洗濯兼脱水槽の停止時、制動力が大きすぎて、洗濯兼脱水槽が逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができるので、電源電圧の上昇や、洗濯兼脱水槽内の負荷変動等が発生しても、制動動作として問題なく、しかも短時間で洗濯兼脱水槽を停止することができる。
【0014】
請求項6に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、洗濯兼脱水槽を回転させることにより外槽と洗濯兼脱水槽との間から洗濯兼脱水槽内へ洗濯水を散水できるようにし、制御手段は、前記洗濯兼脱水槽の制動運転時、ロータ位置検出手段により、前記洗濯兼脱水槽が制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止するようにしたものであり、制動運転による洗濯兼脱水槽の停止時、制動力が大きすぎて、洗濯兼脱水槽が逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができるので、電源電圧の上昇や、洗濯兼脱水槽内の負荷変動、特に洗濯水の影響により慣性力が大きく変動する場合にも、制動動作として問題なく、しかも短時間で洗濯兼脱水槽を停止することができる。
【0015】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0016】
(実施例1)
図1に示すように、交流電源1は、ラインフィルター2を介して整流回路3に交流電力を加え、整流回路3により直流電力に変換する。整流回路3は倍電圧整流回路を構成し、交流電源1が正電圧のとき、全波整流ダイオード3aによりコンデンサ3bを充電し、交流電源1が負電圧のとき、コンデンサ3cを充電し、直列接続されたコンデンサ3b、3cの両端には倍電圧直流電圧が発生し、インバータ回路4に倍電圧直流電圧を加える。
【0017】
インバータ回路4は、6個のパワースイッチング半導体と逆並列ダイオードよりなる3相フルブリッジインバータ回路により構成し、通常、パワートランジスタ(IGBTも同様)と逆並列ダイオードおよびその駆動回路と保護回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュール(以下、IPMという)で構成している。インバータ回路4の出力端子にモータ5を接続し、このモータ5により、図2に示すように、回転翼23または洗濯兼脱水槽18を駆動する。
【0018】
モータ5は直流ブラシレスモータにより構成し、図2に示すように、回転子50を構成する永久磁石51と固定子52との相対位置(回転子位置)をロータ位置検出手段6により検出する。ロータ位置検出手段6は、通常、3個のホールIC(6a、6b、6c)により構成し、電気角60度ごとの位置を検出する。
【0019】
制御回路7は、インバータ回路4、スイッチング手段8を制御するもので、マイクロコンピュータにより構成した制御手段9と、制御手段9の出力信号によりインバータ回路4のIPMを制御してモータ5の回転駆動を制御するインバータ駆動回路10と、スイッチング手段8を制御するスイッチング手段駆動回路11と、電流検出手段12の出力信号によりインバータ回路4の電流を検知し制御手段9にモータ電流に応じた信号を加える電流検出回路13とで構成している。
【0020】
また、制御回路7は、スイッチング手段8を制御して給水弁14、排水弁15、クラッチ16、蓋ロック装置17などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水の一連の行程を制御する。
【0021】
給水弁14は、図2に示すように、洗濯兼脱水槽18の外側に設けた外槽19に水道水を供給するもので、蓋ロック装置17は、洗濯兼脱水槽18の衣類投入口を開閉自在に覆う蓋20の開閉を脱水運転中に禁止するものであり、ソレノイドとレバーより構成している。排水弁15は、外槽19内の洗濯水を排水するものである。
【0022】
クラッチ16は、モータ5のモータ軸53の出力を、減速機構21を介して、洗濯兼脱水槽18の内底部に回転自在に設けた撹拌翼23の駆動軸22に接続するか、あるいは洗濯兼脱水槽18の駆動軸に直結するかを切り換えるもので、モータ5により洗濯兼脱水槽18あるいは撹拌翼23を駆動する。なお、外槽19はサスペンション24を介して外枠25に弾性的に吊り下げている。
【0023】
スイッチング手段8は、交流電源1のラインL1、L2間に接続して印加電圧を制御するもので、リレー、あるいは双方向性サイリスタなどで構成し、給水弁14、排水弁15、クラッチ16、蓋ロック装置17をそれぞれ制御するものである。
【0024】
インバータ回路4は、図3に示すように構成しており、U相スイッチングユニット40A、V相スイッチングユニット40B、W相スイッチングユニット40Cより構成している。
【0025】
U相スイッチングユニット40Aは、上アームトランジスタ41aと下アームトランジスタ41a’よりなる一対のトランジスタ(IGBT)と、それぞれのIGBTに逆並列接続された逆並列ダイオード42a、42a’と、上アームトランジスタ41aを駆動する上アーム駆動回路43a、下アームトランジスタ41a’を駆動する下アーム駆動回路43a’と、限流抵抗44a、ブートストラップダイオード45a、ブートストラップコンデンサ46aより構成されるブートストラップ回路と、下アーム駆動回路コンデンサ47aより構成している。V相スイッチングユニット40B、W相スイッチングユニット40Cも同様の構成なので説明は省略する。
【0026】
上アーム駆動回路43aの入力信号Up、下アーム駆動回路43a’の入力信号はUnで、B3は上アーム駆動回路43aと下アーム駆動回路43a’の電源で通常15V電源に接続される。下アーム駆動回路43a’に駆動信号を加えると、下アームトランジスタ41a’が導通し、限流抵抗44a、ブートストラップダイオード45aを介してブートストラップコンデンサ46aが電源B3より充電される。よって、上アームトランジスタ41aを駆動する場合には、その前に下アームトランジスタ41a’を駆動しブートストラップコンデンサ46aに充電するブートストラップ動作の後に、インバータ回路4を動作させモータ5を駆動する。
【0027】
また、インバータ回路4が停止していた場合には、ブートストラップコンデンサ46aには充電されていないので、上アーム駆動回路43aは動作できないので、上アームトランジスタ41aは導通しない。通常、上アーム駆動回路43aには電源電圧低下検知回路が内蔵されており、ブートストラップ電圧が所定値以下の場合にはIGBTを導通できないようにしている。
【0028】
図4は、PWM制御による正弦波駆動の各部の波形関係を示し、ロータ位置検出手段6の出力信号H1、H2、H3のエッジ信号は60度ごとに変化して、各部状態信号より360度を6分割した角度が判別できる。信号H1がローからハイとなるハイエッジを基準電気角0度として示し、モータ5のU相巻線誘起電圧Ecは、基準信号H1から30度遅れた波形となる。U相モータ電流Iuとモータ誘起電圧Ecの位相を同じにすると最大効率が得られる。
【0029】
図4において、U相モータ電流Iuは、U相巻線誘起電圧Ecよりわずかに進んで、モータ印加電圧VuはU相巻線誘起電圧Ecより30度進んだ波形を示す。
【0030】
vcはインバータ回路4内で生成される鋸歯状波形のキャリア信号で、vuは正弦波状のU相制御電圧でキャリア信号vcとU相制御電圧vuを比較したPWM信号Upをインバータ回路4内で発生させ、インバータ回路4のU相上アームトランジスタの制御信号として加える。ckはキャリア信号vcの同期信号で、キャリアカウンタがカウントアップしてオーバーフローしたときの割込信号である。
【0031】
ロータ位置検出手段6の出力信号H1がローからハイに変化する時点を基準電気角0度としてロータ位置検出手段6の出力信号H1、H2、H3より30度、90度、150度等の電気角を検出し、60度毎以外は回転周期より電気角θを推定する。
【0032】
図5は、ロータ位置検出手段の出力信号より電気角を検出して、モータへの印加電圧と位相指令を制御する制動運転時の各部波形を示し、誘起電圧Ecに対して逆位相の電流を流すことによりモータ5にブレーキをかけるタイミングチャートを示す。正弦波駆動の場合、モータ電流と誘起電圧との位相を制御することによりトルクを制御することができるので、トルクリップルを減らして振動を減らせるだけではなく、トルク制御でも方形波駆動に比べて有利である。
【0033】
モータ出力Pは、一般的に誘起電圧Ec、モータ電流I、誘起電圧Ecとモータ電流との位相差αとすると、P=Ec×I×cosαとなる。そこで、位相差αを90度以上に制御すると、負のトルクが発生し、すなわち制動(ブレーキ)運転となる。
【0034】
モータ電流Iと位相差αを制御することで、ブレーキ力を制御することができる。モータ電流Iと位相差αを直接制御することは困難(ただし、ベクトル制御を行うことで可能にはなる)であるため、モータ5の回転数Nに応じた印加電圧Gと位相指令αd(誘起電圧に対する印加電圧の位相)に対するモータ電流Iと位相差αを実験的に求めておき、これによりブレーキ力を制御する。
【0035】
インバータ回路4(IGBT)の定格電流を越えない範囲で、大きいブレーキ力を得るために、図6に示すように、最適となるモータの回転数Nに応じた印加電圧Gと位相指令αdを実験的に求める。このとき、特に課題となるのは、モータ5を停止(図6においては、回転数100r/min以下の所)させるためのブレーキ力の設定である。ブレーキ力が小さいと、モータ5を停止するまでの時間が必要以上に長くなり、また、ブレーキ力を大きくし過ぎると、負のトルクなので、停止状態を通り越して、逆方向に回転してしまう。
【0036】
洗濯兼脱水槽18を制動(ブレーキ)運転で、停止状態にする場合、洗濯兼脱水槽18自体と洗濯兼脱水槽18内の洗濯物の合わせた慣性力に釣り合うようなブレーキ力を設定するが、洗濯兼脱水槽18内の衣類のバランスが悪い場合や、電源電圧の上昇等の原因により、慣性力とブレーキ力の釣り合いが崩れ、停止までに長い時間を必要としたり、もしくは、逆方向に回転して停止しなくなることがある。
【0037】
停止までの時間が多少長くなるのは、洗濯機の動作として問題ないが、逆方向に回転して停止しないというのは、洗濯機の基本動作として問題がある。そこで、ロータ位置検知手段6からの出力信号により、正逆どの方向で回転しているか判定して、逆方向に回転している場合は、ブレーキ運転を中止するようにし、自然に停止するまで待つようにする。
【0038】
図7に示すように、正転(時計廻り CW)方向に回転しているときと、反転(反時計廻り CCW)方向に回転しているときでは、ロータ位置検知手段6からの出力信号(出力信号H1、H2、H3の出力パターン)が異なる。
【0039】
正転方向に回転している場合を、制動運転で停止させようとした場合、停止以前は、ロータ位置検出手段6から、図7(a)に示す信号が出力するが、停止状態(停止状態は、ロータが回転していないので出力信号H1、H2、H3の出力パターンが変化しなくなる)を通り越して、反転方向に回転すると、ロータ位置検出手段6から図7(b)に示す信号が出力する。
【0040】
また、反転方向回転している状態で、制動運転を引きつづき行うと、ロータ位置に対し正しい印加電圧(前記したように、ロータ位置検知手段6の出力信号によりロータ位置を検出し誘起電圧位相を推定し、この誘起電圧位相より印加電圧の位相を決めているため、ロータ位置検知手段6の出力信号が予期しない値が出力すると誘起電圧位相が推定できないので、おのずと正しい印加電圧の位相が設定できない)を設定できなくなり、モータ5の回転が正しい状態(間欠的に回転したりする等)でなくなる。
【0041】
つぎに、図8を用いて脱水行程の動作を説明する。ステップ300で脱水行程が開始し、ステップ301にて蓋ロック装置17を駆動して蓋20が脱水行程中には開かないようにする。つぎに、ステップ302に進んでモータ5を起動する。脱水時の回転方向は正転方向(時計廻り)とする。起動制御の方法としは、起動トルクをより多く得られるため矩形波駆動等を行う。モータが起動した後は、ステップ303に進んで正弦波駆動に切り換える。
【0042】
ステップ304より回転数制御を行う。脱水運転の場合、最終回転数N3(900r/min)を目標に、図9に示すように、段階的に回転数を上昇させる(N1:160r/min、N2:220r/min、N3:900r/min、t1:5s、t2:20s、t3:80s)。
【0043】
ステップ305で第1の所定時間t4(脱水時間、例えば5分)経過したか判定し、所定時間が経過するまで脱水運転を継続する。所定時間経過して、脱水運転が終了した後は、洗濯兼脱水槽18を停止させるためステップ306に進んで図5に示したブレーキ制御を行う。また、このとき、図6に示すように、モータ5の回転数Nに応じて印加電圧Gと位相指令αdを制御する。
【0044】
ブレーキ制御中は、ステップ307で、ロータ位置検出手段6からの出力信号により、モータ5の回転数を検出する。ロータ位置検出手段6aの出力信号の周期より回転数を検出することができる。ステップ308で、モータ5の回転数が所定回転数N4(例えば100r/min)以下であるかを判定し、以下であると判定した場合は、モータ5が停止したかを判定するステップ309〜ステップ314の処理を行う。
【0045】
所定回転数N4以下を検知してから、停止したかの判定処理を行う理由は、ノイズ等の影響によりロータ位置検出手段6から正しくない信号(正転方向に回転しているのに、反転方向に回転している信号が出力された)が出力されるので、この信号を信じて、ブレーキ運転を終了してしまうからである。これにより、洗濯機の動作として正常でなく、また、高速で回転しているにもかかわらず蓋ロック19を解除してしまうので、不安全状態になる。そこで、できるだけ、不安全状態を回避するため、ステップ307〜ステップ308を処理を行った後、停止状態の判定を行う。
【0046】
ステップ309で、ロータ位置検出手段6からの出力信号を再度検知し、ステップ310で、出力信号に変化の有無があるかを判定し、出力信号に変化がない場合にはモータ5(洗濯兼脱水槽18)が停止していると判定する。モータ5が停止したと判定した場合は、ステップ312に進む。出力信号に変化がある、すなわちモータ5が回転していると判定した場合は、ステップ311で、正転方向あるいは、反転方向(反時計廻り)のいずれかで回転しているか判定する。
【0047】
図7に示すように、正転しているか反転しているかは、ロータ位置検出手段6の出力パターンより判定することができる。また、なぜ、反転方向に回転している可能性があるかは、前記したように、ブレーキ力が正しくないため、停止を通り越してしまうためである。
【0048】
正転方向に回転していると判定した場合は、停止するまで更にブレーキ制御を行う必要があるので、ステップ306に戻りブレーキ制御を継続する。反転方向に回転していると判定した場合は、直ちにブレーキ制御を中止する必要があるので、ステップ312に進み、インバータ回路4のすべてのトランジスタをオフして、ブレーキ制御を終了する。
【0049】
ブレーキ制御を終了した後も、惰性回転する可能性があるので、ステップ313で、更にロータ位置検出手段6の出力信号を検知し、ステップ314で、出力信号に変化がなくなり惰性回転による回転が停止したかを検知し続ける。そして、停止したと検知した場合は、ステップ314に進み蓋ロックを解除し、次行程へ進む。
【0050】
このように本実施例によれば、モータ5の制動運転時、ロータ位置検出手段6により、モータ5が制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止することにより、制動運転によるモータ停止時、制動力が大きすぎて、モータ5が逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができるので、電源電圧の上昇や、モータ5にかかる負荷変動等が発生しても、制動動作として問題なくしかも、短時間にモータ5を停止する洗濯機を提供することができる。
【0051】
また、モータ電流位相をモータ5の誘起電圧位相より遅らせることにより制動運転を行うことにより、少ない電流でモータ5に制動トルクを発生することができ、インバータ回路4の信頼性を向上しつつモータ5を短時間に停止することができる。
【0052】
また、制動運転動作時、ロータ位置検出手段6により検知するモータ5の回転数が所定回転数以下の場合、モータ5が制動運転している方向とは逆方向に回転していることを検知すると、制動運転を中止することにより、制動運転初期段階にロータ位置検出手段6からの出力信号にノイズ等が重畳し、出力信号が正しい値にならなかった場合にも、モータ5の回転数が高い場合には、この信号により正逆どの方向に回転しているかを判断しないので、ノイズ等の影響をできる限り受けずに、モータ5を短時間にしかも正確に停止することができる。
【0053】
また、制動運転動作時、ロータ位置検出手段6により、モータ5が制動運転している方向とは逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止し、その後、ロータ位置検出手段6により、モータ5が確実に停止したことを検知することにより洗濯運転を再開することにより、制動制御中止後、慣性により回転しているモータ5が確実に停止したことを検知し、この停止状態からモータ5を再度駆動するので、インバータ回路4に過電流が流れたり、モータ5が目的通り回転しない等を回避することができ、インバータ回路4の信頼性を向上しつつ、基本動作を満足する洗濯機を提供することができる。
【0054】
また、洗濯兼脱水槽18を停止する脱水制動運転時、ロータ位置検出手段6により、洗濯兼脱水槽18が制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、脱水制動運転を中止することにより、制動運転による洗濯兼脱水槽18の停止時、制動力が大きすぎて、洗濯兼脱水槽18が逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができるので、電源電圧の上昇や、洗濯兼脱水槽18内の負荷変動等が発生しても、制動動作として問題なく、しかも短時間に洗濯兼脱水槽18を停止することができる。
【0055】
(実施例2)
図1に示す制御手段9は、モータ5を駆動して洗濯兼脱水槽18を回転させることにより、外槽19と洗濯兼脱水槽18との間から洗濯兼脱水槽18内へ洗濯水を散水できるようにし、洗濯兼脱水槽18の制動運転時、ロータ位置検出手段6により、洗濯兼脱水槽18が制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止するようにしている。他の構成は上記実施例1と同じである。
【0056】
上記構成において図10を参照しながら動作を説明する。ステップ400にて洗い行程を開始し、ステップ401で、洗濯兼脱水槽18内へ給水を開始する。ステップ402で、設定水位まで給水したかを判定し、設定水位に達したと判定した場合は、ステップ403に進み、洗濯兼脱水槽18を回転させる洗い方式を開始する。以降、洗いに必要な時間(第2の所定時間:例えば10分)経過するまで、ステップ403〜ステップ415の処理を繰り返し行い、洗濯兼脱水槽18内の衣類の汚れを落とす。
【0057】
ステップ403でモータ5を起動する。このときの回転方向は正転方向(時計廻り)とする。起動制御の方法としは、起動トルクをより多く得られるため矩形波駆動等を行う。モータが起動した後は、ステップ404に進んで正弦波駆動に切り換え、ステップ405より回転数制御を行う。
【0058】
洗濯兼脱水槽18を回転させて洗う場合、図11に示すように、時間ts1(例えば15秒)かけて、回転数Ns1(例えば150r/min)になるよう回転数を上昇させ、その後、第1の所定時間ts2(例えば30秒)経過するまで回転数Ns1を保つよう制御する。ステップ406で第1の所定時間ts2経過したか判定し、所定時間してた場合は、一旦洗濯兼脱水槽18を停止させる。
【0059】
連続して、回転させない理由は、連続してモータ5に電流を流しつづけると(特にこの洗い方式は、大きいトルクが必要なため、モータに多くの電流値を流す必要がある)モータ5の温度が上昇して、不安全状態なるのを回避するためである。
【0060】
ステップ406〜ステップ415においてモータ5(洗濯兼脱水槽18)を停止するための処理を行う。ステップ407では、図5に示したブレーキ制御を行う。また、このとき、図6に示すように、モータ5の回転数Nに応じて印加電圧Gと位相指令αdを制御する。洗濯兼脱水槽16を回転させて洗う場合、回転数Ns1から停止するまでの制御である。
【0061】
この状態を正しく停止させるのは、脱水行程において、洗濯兼脱水槽16を停止するよりも困難である。洗濯兼脱水槽16内の水が大きな慣性力となり、停止を妨げるように作用するためと、急激に停止させようとしたとき、洗濯水の慣性力により反転方向に洗濯兼脱水槽18を回転させる力が発生するためである。そこで、最適なブレーキ力を加えないと、停止時、洗濯兼脱水槽18が反転方向に回転してしまう。
【0062】
ブレーキ制御中の処理、ステップ408からステップ415は、上記実施例1のステップ307からステップ314の内容と同じなので説明を省略する。
【0063】
ステップ415で、洗濯兼脱水槽18が停止したと判定した場合は、ステップ416に進み、洗い時間(第2の所定時間)が終了したか判定し、経過していない場合は、ステップ403に戻り同じ動作を行う。第2の所定時間が経過したと判定した場合は、ステップ417に進み、洗い行程を終了し次行程に移行する。
【0064】
このように本実施例によれば、モータ5を駆動して洗濯兼脱水槽18を回転させることにより、外槽19と洗濯兼脱水槽18との間から洗濯兼脱水槽18内へ洗濯水を散水できるようにし、洗濯兼脱水槽18の制動運転時、ロータ位置検出手段6により、洗濯兼脱水槽18が制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止するようにしているので、制動運転による洗濯兼脱水槽18の停止時、制動力が大きすぎて、洗濯兼脱水槽18が逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができるので、電源電圧の上昇や、洗濯兼脱水槽18内の負荷変動、特に洗濯水の影響により慣性力が大きく変動する場合にも、制動動作として問題なく、しかも短時間で洗濯兼脱水槽18を停止することができる。
【0065】
【発明の効果】
以下のように、本発明の請求項1に記載の発明によれば、モータの制動運転時、ロータ位置検出手段により、モータが制動運転している方向とは、逆方向に回転していることを検知した場合、制動運転を中止することにより、制動運転によるモータ停止時、制動力が大きすぎて、モータが逆方向に回転してしまう等の状態をいち早く回避することができ、電源電圧の上昇や、モータにかかる負荷変動等が発生しても、制動動作として問題なく、しかも短時間でモータを停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の洗濯機の一部ブロック化した回路図
【図2】同洗濯機の断面図
【図3】同洗濯機のインバータ回路の回路図
【図4】同洗濯機のモータ駆動時の要部波形図
【図5】同洗濯機のモータ制動時の要部波形図
【図6】(a)同洗濯機の制動制御時のモータ回転数と印加電圧の関係図
(b)同洗濯機の制動制御時のモータ回転数と位相指令の関係図
(c)同洗濯機の制動制御時のモータ回転数とブレーキトルクの関係図
【図7】(a)同洗濯機の正転回転時のロータ位置検出手段の出力信号波形図
(b)同洗濯機の反転回転時のロータ位置検出手段の出力信号波形図
【図8】同洗濯機の脱水行程でのフローチャート
【図9】同洗濯機の脱水行程でのモータ回転数の変化を示すタイムチャート
【図10】本発明の第2の実施例の洗濯機の洗い行程でのフローチャート
【図11】同洗濯機の洗い行程でのモータ回転数の変化を示すタイムチャート
【符号の説明】
1 交流電源
3 整流回路
4 インバータ回路
5 モータ
6 ロータ位置検出手段
9 制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a washing machine that drives a motor by an inverter circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, there has been proposed an apparatus in which a motor of a washing machine is driven by an inverter circuit to improve motor performance, and the motor is brake-operated by the inverter circuit.
[0003]
Conventionally, this type of washing machine drives a stirring blade or a dewatering tub at a lower portion of a washing tub by a brushless motor, and detects a rotor position by a motor position detecting means to control an applied voltage and a phase command to the motor. Thus, the dehydration brake is controlled (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-275889
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional configuration, when the dehydration tub is stopped in the final stage of the dehydration brake control, a force greater than the braking force required for the stoppage due to a load state in the dehydration tub or an increase in the power supply voltage. Occurs, the rotation is made in the opposite direction beyond the stop state, and there is a problem that the dehydration tank does not stop.
[0006]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and when a motor is stopped by a braking operation, a state in which a braking force is too large and a motor rotates in a reverse direction is quickly avoided, and a power supply voltage rise and a motor It is an object of the present invention to enable the motor to be stopped in a short time without any problem as a braking operation even if the load fluctuation or the like occurs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention converts a DC power of a rectifier circuit connected to an AC power supply into AC power by an inverter circuit to drive a motor, and detects a rotor position of the motor by a rotor position detecting means. The circuit is configured to be controlled by the control means, and the control means detects, during the braking operation of the motor, that the rotor position detection means detects that the motor is rotating in the direction opposite to the direction in which the motor is performing the braking operation. The braking operation is stopped.
[0008]
Accordingly, when the motor is stopped by the braking operation, a state in which the braking force is too large and the motor rotates in the reverse direction can be quickly avoided, and a rise in the power supply voltage, a load change on the motor, and the like can be prevented. Even if it occurs, the motor can be stopped in a short time without any problem as a braking operation.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control means performs the braking operation by delaying the motor current phase from the induced voltage phase of the motor. A braking torque can be generated in the motor, and the motor can be stopped in a short time while improving the reliability of the inverter circuit.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the rotation speed of the motor detected by the rotor position detection unit is equal to or less than a predetermined rotation speed during the braking operation, When it is detected that the motor is rotating in the direction opposite to the direction of the braking operation, the braking operation is stopped, and noise and the like are superimposed on the output signal from the rotor position detection means in the initial stage of the braking operation. However, even if the output signal does not reach the correct value, it does not judge in which direction the motor is rotating in the normal or reverse direction. Can be stopped.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control means rotates the motor in a direction opposite to the direction in which the motor is performing the braking operation by the rotor position detecting means during the braking operation. When it is detected that the motor is stopped, the braking operation is stopped, and thereafter, the washing operation is restarted by detecting that the motor is surely stopped by the rotor position detecting means. After that, it is detected that the motor that is rotating due to inertia has stopped steadily, and the motor is driven again from this stopped state, preventing the inverter circuit from overcurrent or the motor not rotating as intended. It is possible to provide a washing machine that satisfies the basic operation while improving the reliability of the inverter circuit.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the washing and dewatering tub rotatably provided in the outer tub and the stirring blade rotatably disposed in the washing and dewatering tub are provided. The washing and dewatering tub and the stirring blade are driven by a motor, and the control means performs a dehydration braking operation for stopping the washing and dewatering tub, the rotor and position detecting means causes the washing and dehydration tub to perform a braking operation. The direction in which the spinning is performed in the opposite direction is to stop the spin-drying braking operation when it is detected that the spinning is rotating in the opposite direction. Since it is possible to quickly avoid a state in which the spin-drying tub rotates in the opposite direction, even if a power supply voltage rises or a load fluctuation in the spin-drying tub occurs, there is no problem as a braking operation. Moreover, the washing and dewatering tub must be stopped in a short time. It can be.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, by rotating the washing and dewatering tub, the washing water can be sprinkled into the washing and dewatering tub from between the outer tub and the washing and dewatering tub. As described above, when the control unit detects that the washing and dewatering tub is rotating in the opposite direction to the direction in which the washing and dewatering tub is performing the braking operation during the braking operation of the washing and dewatering tub by the rotor position detecting unit. When the washing and dewatering tub is stopped by the braking operation, a state in which the braking force is too large and the washing and dewatering tub rotates in the opposite direction is quickly avoided. Therefore, even if the inertia force fluctuates greatly due to an increase in the power supply voltage or a load fluctuation in the washing and dewatering tub, particularly due to the effect of the washing water, there is no problem as a braking operation, and the washing and dewatering tub can be performed in a short time. Can be stopped.
[0015]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
(Example 1)
As shown in FIG. 1, an
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
Further, the
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
The clutch 16 connects the output of the
[0023]
The switching means 8 is connected between the lines L1 and L2 of the
[0024]
The
[0025]
The U-phase switching unit 40A includes a pair of transistors (IGBT) including an upper arm transistor 41a and a lower arm transistor 41a ′, antiparallel diodes 42a and 42a ′ connected in antiparallel to the respective IGBTs, and an upper arm transistor 41a. An upper arm driving circuit 43a for driving, a lower arm driving circuit 43a 'for driving the lower arm transistor 41a', a current limiting resistor 44a, a bootstrap diode 45a, a bootstrap capacitor 46a, and a lower arm driving circuit. It is composed of a circuit capacitor 47a. Since the V-phase switching unit 40B and the W-phase switching unit 40C have the same configuration, the description is omitted.
[0026]
The input signal Up of the upper arm drive circuit 43a and the input signal of the lower arm drive circuit 43a 'are Un, and B3 is a power supply of the upper arm drive circuit 43a and the lower arm drive circuit 43a' and is usually connected to a 15V power supply. When a drive signal is applied to the lower arm drive circuit 43a ', the lower arm transistor 41a' conducts, and the bootstrap capacitor 46a is charged from the power supply B3 via the current limiting resistor 44a and the bootstrap diode 45a. Therefore, when the upper arm transistor 41a is driven, before the lower arm transistor 41a 'is driven and the bootstrap capacitor 46a is charged, the
[0027]
When the
[0028]
FIG. 4 shows the waveform relationship of each part of the sine wave drive by the PWM control. The edge signals of the output signals H1, H2, H3 of the rotor position detecting means 6 change every 60 degrees, and 360 degrees from each part state signal. The angle divided into six can be determined. A high edge at which the signal H1 changes from low to high is shown as a reference electrical angle of 0 degree, and the U-phase winding induced voltage Ec of the
[0029]
In FIG. 4, the U-phase motor current Iu has a waveform slightly advanced from the U-phase winding induced voltage Ec, and the motor applied voltage Vu has a waveform advanced by 30 degrees from the U-phase winding induced voltage Ec.
[0030]
vc is a sawtooth carrier signal generated in the
[0031]
A point in time when the output signal H1 of the rotor position detecting means 6 changes from low to high is defined as a reference electric angle of 0 degree, and electric angles such as 30 degrees, 90 degrees, and 150 degrees are obtained from the output signals H1, H2, and H3 of the rotor
[0032]
FIG. 5 shows waveforms at the time of a braking operation for detecting an electrical angle from an output signal of the rotor position detecting means and controlling a voltage applied to the motor and a phase command. The timing chart which brakes the
[0033]
Generally, the motor output P is P = Ec × I × cos α, where the induced voltage Ec, the motor current I, and the phase difference α between the induced voltage Ec and the motor current are represented. Therefore, if the phase difference α is controlled to 90 degrees or more, a negative torque is generated, that is, a braking operation is performed.
[0034]
By controlling the motor current I and the phase difference α, the braking force can be controlled. Since it is difficult to directly control the motor current I and the phase difference α (however, it becomes possible by performing vector control), the applied voltage G corresponding to the rotation speed N of the
[0035]
In order to obtain a large braking force within a range not exceeding the rated current of the inverter circuit 4 (IGBT), as shown in FIG. 6, the applied voltage G and the phase command αd corresponding to the optimum motor rotation speed N were experimentally tested. Ask for it. At this time, a particular problem is the setting of a braking force for stopping the motor 5 (in FIG. 6, the rotation speed is 100 r / min or less). If the braking force is small, the time required to stop the
[0036]
When the washing and
[0037]
There is no problem as to the operation of the washing machine that the time until the stop is slightly longer, but there is a problem as a basic operation of the washing machine as it does not stop after rotating in the opposite direction. Therefore, it is determined from the output signal from the rotor position detecting means 6 in which direction the motor is rotating in the normal or reverse direction. If the motor is rotating in the reverse direction, the brake operation is stopped and the operation waits until the engine stops naturally. To do.
[0038]
As shown in FIG. 7, the output signal (output) from the rotor position detecting means 6 is different between when the motor is rotating in the forward (clockwise CW) direction and when the motor is rotating in the reverse (counterclockwise CCW) direction. Output patterns of the signals H1, H2, H3).
[0039]
When the motor is rotating in the normal rotation direction and the braking operation is to be stopped, a signal shown in FIG. 7A is output from the rotor position detecting means 6 before the stop. 7B, the output pattern of the output signals H1, H2, and H3 does not change because the rotor is not rotating), and when the rotor rotates in the reverse direction, the signal shown in FIG. I do.
[0040]
Further, when the braking operation is continued while the motor is rotating in the reverse direction, the correct applied voltage to the rotor position (as described above, the rotor position is detected by the output signal of the rotor
[0041]
Next, the operation of the dewatering process will be described with reference to FIG. In
[0042]
From
[0043]
In
[0044]
During the brake control, in
[0045]
The reason for performing the process of determining whether or not the rotation has stopped after detecting the predetermined rotation speed N4 or less is that an incorrect signal from the rotor position detection means 6 due to the influence of noise or the like (the rotation signal is rotating in the normal rotation direction, Is output), and the brake operation is terminated by believing this signal. As a result, the operation of the washing machine is not normal, and the
[0046]
At
[0047]
As shown in FIG. 7, whether the rotation is normal or reversed can be determined from the output pattern of the rotor position detection means 6. Further, the reason why there is a possibility that the motor is rotating in the reverse direction is because the braking force is not correct and the vehicle passes the stop as described above.
[0048]
If it is determined that the motor is rotating in the normal rotation direction, the brake control needs to be further performed until the rotation is stopped. Therefore, the process returns to step 306 to continue the brake control. If it is determined that the motor is rotating in the reverse direction, the brake control needs to be stopped immediately. Therefore, the process proceeds to step 312, where all the transistors of the
[0049]
Even after the brake control ends, there is a possibility that the motor may coast by inertia. Therefore, in
[0050]
As described above, according to the present embodiment, when the
[0051]
Further, by performing the braking operation by delaying the motor current phase from the induced voltage phase of the
[0052]
Further, when the rotation speed of the
[0053]
In the braking operation, when the rotor position detecting means 6 detects that the
[0054]
Also, during the spin-drying braking operation for stopping the washing and spin-drying
[0055]
(Example 2)
The control means 9 shown in FIG. 1 drives the
[0056]
The operation of the above configuration will be described with reference to FIG. In
[0057]
In
[0058]
In the case where the washing and spin-drying
[0059]
The reason why the motor is not continuously rotated is that if the current is continuously supplied to the motor 5 (in particular, since this washing method requires a large torque, it is necessary to supply a large amount of current to the motor). In order to avoid an unsafe state from rising.
[0060]
In
[0061]
Stopping this state correctly is more difficult than stopping the washing and
[0062]
The processing during the brake control, steps 408 to 415, are the same as the contents of
[0063]
If it is determined in
[0064]
As described above, according to the present embodiment, the
[0065]
【The invention's effect】
As described below, according to the first aspect of the present invention, during the braking operation of the motor, the motor is rotating in the direction opposite to the direction of the braking operation by the rotor position detection means. When the braking operation is detected, the braking operation is stopped, and when the motor is stopped by the braking operation, a state in which the braking force is too large and the motor rotates in the reverse direction can be quickly avoided. Even if a rise or a load variation on the motor occurs, the motor can be stopped in a short time without any problem as a braking operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially block diagram of a washing machine according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a sectional view of the washing machine; FIG. 3 is a circuit diagram of an inverter circuit of the washing machine; Principal part waveform diagram when the motor of the washing machine is driven [FIG. 5] Principal part waveform diagram when the motor of the washing machine is braked [FIG. 6] (a) Motor rotation speed and applied voltage during braking control of the washing machine Relationship diagram (b) Relationship diagram between motor rotation speed and phase command during braking control of the washing machine (c) Relationship diagram between motor rotation speed and braking torque during braking control of the washing machine [FIG. 7] (a) Same Output signal waveform diagram of the rotor position detecting means during forward rotation of the washing machine (b) Output signal waveform diagram of the rotor position detecting means at the time of reverse rotation of the washing machine [FIG. 8] Flow chart in the dehydration process of the washing machine FIG. 9 is a time chart showing a change in the number of rotations of the motor during a spin-drying process of the washing machine. [Description of symbols is a time chart showing changes in motor speed in the wash step of the flow chart 11 the washing machine in the wash step of 施例 washing machine
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002274542A JP2004105585A (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Washer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002274542A JP2004105585A (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Washer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004105585A true JP2004105585A (en) | 2004-04-08 |
Family
ID=32270982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002274542A Pending JP2004105585A (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Washer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004105585A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100424985C (en) * | 2005-09-23 | 2008-10-08 | 山洋电气株式会社 | Coutrol apparatus of synchronous motor and control method therefor |
CN109450305A (en) * | 2018-12-27 | 2019-03-08 | 峰岹科技(深圳)有限公司 | Ceiling-fan motor control method, device and ceiling fan based on noninductive FOC |
-
2002
- 2002-09-20 JP JP2002274542A patent/JP2004105585A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100424985C (en) * | 2005-09-23 | 2008-10-08 | 山洋电气株式会社 | Coutrol apparatus of synchronous motor and control method therefor |
CN109450305A (en) * | 2018-12-27 | 2019-03-08 | 峰岹科技(深圳)有限公司 | Ceiling-fan motor control method, device and ceiling fan based on noninductive FOC |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH11276777A (en) | Washing machine used also as dry spinning machine | |
JP2017093534A (en) | Washing machine | |
EP2212991A2 (en) | Motor and apparatus and method for controlling the motor | |
JP6023974B2 (en) | Washing machine | |
JP2015213666A (en) | Washing machine | |
JP4238497B2 (en) | Motor drive device for washing machine | |
JP3896855B2 (en) | Motor drive device | |
JP4409144B2 (en) | Washing machine | |
JP2003326086A (en) | Washing machine | |
JP2004105585A (en) | Washer | |
JP4581227B2 (en) | Motor drive device for washing machine | |
JP2004008547A (en) | Washing machine | |
JP4007054B2 (en) | Washing machine | |
JP2010017368A (en) | Drum type washing machine | |
JP4507466B2 (en) | Washing machine | |
JP2003305294A (en) | Washing machine | |
JP2002101689A (en) | Drive controller of electric motor | |
JP2017051516A (en) | Washing machine | |
JP6528082B2 (en) | Washing machine | |
JP3663917B2 (en) | Washing machine control device | |
JP2017006573A (en) | Washing machine | |
JP2020048282A (en) | Washing machine inverter device | |
JP4183325B2 (en) | Inverter washing machine | |
JP7474917B2 (en) | washing machine | |
JP2000024366A (en) | Washing machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040803 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050707 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070403 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070724 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071204 |