JP2008155023A - モータ制動回路を有する洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯機のモータの制動において、高電力抵抗器を排除して洗濯機の費用を抑え、信頼性を高める。
【解決手段】モータ（１２）、誘導巻線装置、モータ制御ユニット（１４）、及び制動回路（１８）を含む洗濯機（１０）を提供する。モータ制御ユニットは、モータ及び誘導巻線装置と電気的に連絡している。制動回路は、誘導巻線装置及びモータ制御ユニットと電気的に連絡している。制動回路は誘導巻線装置を介してモータからの制動エネルギを散逸させ、モータ制御ユニットは誘導巻線装置の作動を回避するように制動エネルギを制御する。
【選択図】図１

Description

本開示は、洗濯機に関する。さらに具体的には、本開示は、モータ制動回路を有する洗濯機及び制動の方法に関する。

頂部充填型洗濯機としても知られる縦型洗濯機は、洗濯機消費者市場全体の大部分を占めている。

殆どの縦型洗濯機は、遠心力を用いて洗濯物から水及び／又は洗剤を除去する脱水サイクルを含んでいる。典型的な脱水サイクル時には、洗濯機は相対的に高速で洗濯槽を回転させる。脱水サイクルの終結時及び／又は脱水サイクルの最中に洗濯機の蓋が開けられたときには、モータを制動して、脱水槽の停止速度を最小化することが望ましい。
米国特許第６，５１６，４８５号 米国特許第６，７４８，６１８号

従来は、モータの制動は、モータの巻線に跨がって抵抗器を接続することにより達成されている。この手法は、比較的高電力型の抵抗器が必要とされ洗濯機の費用が追加されるという短所を有する。

従って、従来技術の洗濯機の上述の不利な効果及び他の不利な効果の１又は複数を克服し、緩和し、且つ／又は軽減する洗濯機が求められている。

モータ、誘導巻線装置、モータ制御ユニット、及び制動回路を含む洗濯機が提供される。モータ制御ユニットは、モータ及び誘導巻線装置と電気的に連絡している。制動回路は、誘導巻線装置及びモータ制御ユニットと電気的に連絡している。制動回路は誘導巻線装置モータを介してモータからの制動エネルギを散逸させ、制御ユニットは誘導巻線装置の作動を回避するように制動エネルギを制御する。

また、モータ、モータ制御ユニット、モード切換器、かご、攪拌機、及びモード切換え式制動回路を含む洗濯機が提供される。モータ制御ユニットは、モータと電気的に連絡している。モード切換器は、モータ制御ユニットによって第一の状態と第二の状態との間で制御される。かご及び攪拌機は、モード切換器を介してモータによって駆動されるように構成されている。モード切換器が第一の状態にあるときには攪拌機がモータによって駆動され、モード切換器が第二の状態にあるときにはかご及び攪拌機がモータによって駆動される。モード切換え式制動回路はモータ制御ユニットに位置しており、モード切換器を第一の状態に保つのに十分なレベルまでのみでモード切換器を介してモータからの制動エネルギを散逸させ得るようにしている。

また、制動動作時に洗濯機を制御する方法が提供される。この方法は、誘導巻線装置を非作動状態に保つのに十分なレベルまでのみで誘導巻線装置を介して制動動作時に発生されるモータからの制動エネルギを散逸させるステップを含んでいる。

本開示の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、当業者には以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から認められ理解されよう。

図面、具体的には図１を参照すると、本開示の実施形態の一例による洗濯用機械（洗濯機）の実施形態の一例が図示され、参照番号１０によって全体的に示されている。分かり易くする目的で、本開示の理解に必要な洗濯機１０の観点についてのみ本書で説明する。

洗濯機１０は、モータ１２、モータ制御ユニット１４、及びモード切換器１６を含んでいる。モータ１２は三相交流電流（ＡＣ）誘導電動機であり、幾つかの実施形態では、一体化されたモータ制御ユニット１４を含んでいる。モータ制御ユニット１４は、該ユニット１４に位置しているモード切換え式制動回路１８を含んでいる。回路１８は、停止信号を受信すると、公知の態様でモータ１２を発電モードに置くように構成されている。この態様で、洗濯機１０の機械的エネルギはモータ・インバータのＤＣバス電圧に対する電気的エネルギへ変換される。

有利には、回路１８は、ＤＣバス電圧からのエネルギをモード切換器１６を介して散逸させるように構成される。このように、回路１８を有する洗濯機１０は既存の洗濯機の構成要素（例えばモード切換器１６）を利用してエネルギを散逸させ、従って、従来技術の高電力抵抗器の必要性をなくす。但し、モータ制御ユニット１４は、モード切換器の作動を回避するようにモード切換器１６に供給されるエネルギを変化させるように構成されている。

洗濯機１０は、洗濯槽２２、かご２４、攪拌機２６、モータ１２、モータ制御ユニット１４、及びモード切換器１６を公知の態様で支持する外筐体２０を含んでいる。かご２４は、洗濯したい衣類のような物品を保持するように構成されている。

脱水サイクル時には、かご２４及び攪拌機２６が、モータ１２によって駆動されて垂直軸２８の周りで高速で回転するように構成されている。この態様で、物品の内部の液体が脱水サイクルによって付与される遠心力によって除去されて、開孔（図示されていない）を通ってかごから放出される。しかしながら、洗濯サイクル時には、攪拌機２６のみが、モータ１２によって駆動されてかごの衣類が攪拌されるように垂直軸２８の周りを左右に回転するように構成されている。モード切換器１６は、洗濯サイクル時には公知の態様でかご２４の回転を妨げるように構成されている。

例えば、攪拌機２６は攪拌機駆動シャフト３０に固定され、かご２４はかご駆動シャフト３２に固定されている。モータ１２は伝動装置３４によってモード切換器１６に結合される。伝動装置３４は、モータ１２によってモータ・シャフト３６に付与される回転運動をモード切換器１６へ伝達するように構成されている。

洗濯サイクル又は攪拌サイクル時には、モード切換器１６は第一の状態にあり、モード切換器が伝動装置３４から攪拌機駆動シャフト３０へ回転運動を伝達するように構成される。第一の状態では、モード切換器１６は、内かごが回転しないように内かご２４を外かご２２に係止するように係合されて作動する。しかしながら、脱水サイクル時には、モード切換器１６は第二の状態（例えば係合解除／作動停止した状態）にあり、モード切換器１６は、内かご２４が回転するように伝動装置３４から攪拌機駆動シャフト及びかご駆動シャフト３０、３２の両方へ回転運動を伝達するように構成される。

モード切換器１６はモータ制御ユニット１４と電気的に連絡している。このようにして、モード切換器１６は、モータ制御ユニット１４によって第一の状態と第二の状態との間で選択的に切り換えられ得る。

図示の実施形態では、モード切換器１６は、当該切換器を第一の状態と第二の状態との間で移行させるソレノイド３８を含んでいる。洗濯サイクル又は攪拌サイクル時には、モード切換器１６は係合されて第一の状態に置かれ、伝動装置３４から攪拌機駆動シャフト３０にのみ回転運動を伝達するように構成されている。このために、モータ制御ユニット１４は、約１３０ボルトＡＣの係合電圧をソレノイド３８に印加する。一旦、係合したら、モータ制御ユニット１４はソレノイド３８への制御電圧を約３０ボルトＡＣの保持レベルに低下させる。

脱水サイクル時には、モータ制御ユニット１４はモード切換器制御電圧を除去して、重力によってモード切換器を第二の状態にし、モード切換器は、伝動装置３４から攪拌機駆動シャフト及びかご駆動シャフト３０、３２の両方へ回転運動を伝達するように構成されている。

有利には、回路１８は、従来技術の装置でのような電力抵抗器の代わりに、制動時に発生されるエネルギをソレノイド３８を介して散逸させるように構成される。

しかしながら、本開示によれば、制動時に発生されるエネルギをソレノイド３８に印加すると、モード切換器１６を作動させる場合があることが決定された。さらに、本開示によれば、内かご２４が脱水回転しているときのモード切換器１６の作動は洗濯機１０の１又は複数の構成要素に対して有害であることが決定されている。有利には、モータ制御ユニット１４は、モード切換器１６の作動を防ぐように、ソレノイド３８を介して回路１８から散逸されるエネルギの量を制御するように構成される。さらに具体的には、制御ユニット１４は、モード切換器を第二の状態又は非作動状態に保つのに十分なレベルまでのみでモータ１２からの制動エネルギをモード切換器１６を介して散逸させるように構成される。

例えば、モータ制御ユニット１４は、洗濯槽２４が停止することを要求されたら、制動電圧をソレノイド３８に印加してエネルギを散逸させることができる。モード切換え式制動時にソレノイド３８に印加される制動電圧は、モード切換器１６を係合するのに必要な制御電圧よりも低い。この態様で、モータ制御ユニット１４は、モード切換器１６が制動時に作動しないことを保証する。一実施形態では、洗濯槽２４が停止することを要求されたら、回路１８はモータ制御ユニット１４によって、約３０ＶＡＣ〜約８０ＶＡＣの制動電圧をソレノイド３８に印加するように制御される。

従って、洗濯機１０は、制動抵抗器及び関連する制御サーキットリの排除を見込んでおり、洗濯機の費用を抑え、構成要素の数が減少することにより洗濯機の信頼性を高める。

図示の実施形態では、伝動装置３４はベルト車式の伝動装置として示されている。しかしながら、本開示によれば、伝動装置３４が直接駆動式の伝動装置、及び歯車式伝動装置その他であることも思量される。

また、図示の実施形態では、モード切換器１６は切換器を第一の状態と第二の状態との間で移行させるソレノイド１６を含むものとして示されている。しかしながら、本開示によれば、モード切換器１６が切換器を第一の状態と第二の状態との間で移行させるその他任意の誘導巻線構成要素を含むことも思量される。さらに、本開示によれば、回路１８が、モータ制御ユニット１４によって制御される洗濯機１０のその他任意の誘導巻線構成要素を介して制動のエネルギを散逸させ、制御ユニット１４が、当該構成要素の作動を回避するように散逸されたエネルギを制御することも思量される。

洗濯機１０は、１又は複数の状態にあるときに回路１８によって提供される制動を利用するように構成されている。例えば、洗濯機１０の脱水サイクルの最中に、利用者は洗濯槽２４に接触するために蓋４０を上げることができる。高速での回転時に利用者が洗濯槽２４に接触する危険を抑えるために、洗濯機１０は、回路１８を介して７秒以下で洗濯槽を完全な停止に至らせるように構成されている。他の例では、洗濯機１０は、洗濯槽の制動が望ましい場合には何時でも回路１８を介して洗濯槽２４を停止に至らせることができる。

図２に移ると、本開示によるモード切換え式制動回路１８の実施形態の一例が示されている。対照的に、図３は、従来技術の抵抗器式制動回路５０を示している。回路１８は、モータ・インバータのＤＣバス電圧における電気的エネルギをモード切換器１６に印加する。対照的に、回路５０は、モータ・インバータのＤＣバス電圧における電気的エネルギを特殊構成された制動抵抗器５２に印加する。

図２に示す回路は、ステージング回路、電源スイッチ（Ｑ０８）、フライバック・ダイオード（Ｄ１１）、モード切換器コイル（Ｐ０３）、及び感知回路を含んでいる。ステージング回路は、左のマイクロプロセッサ入力信号から開始し、この信号は回路内の様々なトランジスタを介して増幅される。増幅された信号は電源スイッチを駆動し、スイッチはモード切換器コイルを介して電力を制御する。フライバック・ダイオード（Ｄ１１）はモード切換器コイルに蓄積されたあらゆるエネルギのための電気的戻り経路を提供し、誘導によるスパイクから電源スイッチを保護する。感知回路は、マイクロプロセッサにフィードバックを供給し、ＴＰ１１６を介してマイクロプロセッサに信号を供給する分圧回路網から成っている。

図４に移ると、本開示による洗濯機を制御する方法の実施形態の一例が図示され、全体的に参照番号６０によって示されている。

有利には、方法６０は、モード切換え式制動アルゴリズム６２を含んでいる。アルゴリズム６２はモータ制御ユニット１４に常駐しており、洗濯槽２４が脱水回転しており停止することを要求されたときにソレノイド３８に制動電圧を印加するように構成されている。モード切換え式制動アルゴリズム６２によってソレノイド３８に印加される制動電圧は、モード切換器１６を係合するのに必要な制御電圧よりも小さい。この態様で、アルゴリズム６２は、制動時にモード切換器１６が作動しないことを保証する。

モータ１２がＡＣ誘導電動機であるような実施形態にアルゴリズム６２が制動を加える場合には、アルゴリズムは、ロータよりも低い周波数でモータのステータを駆動するように構成されている。アルゴリズム１２はこのことを、ロータ速度を監視して、ロータへの電圧よりも低い周波数を有する電圧をステータに印加することにより達成する。ステータを相対的に低速で駆動することにより、アルゴリズム６２はロータに負のトルクを発生し、モータを発電モードにする。アルゴリズム６２は、ロータ速度がゼロになるまで、発生される電圧をソレノイド３８に対して投棄しつつ継続的に駆動周波数を低下させる。さらに、アルゴリズム６２は、ロータに対する負のトルクを相殺するので、発生される電圧は、ソレノイド３８に印加されるときにはモード切換え１６を作動させ又は係合するには不十分なものとなる。

尚、「第一」、「第二」、「第三」、「上」及び「下」等の用語は、本書では様々な要素を修飾するために用いられ得ることを特記しておく。これらの修飾子は、特に記載のない限り、修飾対象の要素に対する空間的序列、順序的序列又は階層的序列を含意するものではない。

実施形態の１又は複数の例を参照して本開示について説明したが、当業者には、本開示の範囲を逸脱することなく、様々な変形を施し得ること及び均等構成を本開示の要素に代えて置換し得ることが理解されよう。加えて、本開示の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本開示の教示に合わせて適応構成する多くの改変を施すことができる。従って、本開示は、思量される最良の態様として開示された特定の実施形態（１又は複数）に限定されるのではなく、特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態ものとする。

本開示の実施形態の一例による洗濯機の断面図である。 本開示によるモード切換え式制動回路の実施形態の一例を示す図である。 従来技術の制動回路を示す図である。 本開示による洗濯機を制御する方法の実施形態の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 洗濯機
１２ モータ
１４ モータ制御ユニット
１６ モード切換器
１８ モード切換え式制動回路
２０ 外筐体
２２ 洗濯槽（外かご）
２４ かご（内かご）
２６ 攪拌機
２８ 垂直軸
３０ 攪拌機駆動シャフト
３２ かご駆動シャフト
３４ 伝動装置
３６ モータ・シャフト
３８ ソレノイド
５０ 従来技術の抵抗器式制動回路
５２ 制動抵抗器
６０ 洗濯機を制御する方法
６２ モード切換え式制動アルゴリズム

Claims (10)

1. モータ（１２）と、
   誘導巻線装置と、
   前記モータ及び前記誘導巻線装置と電気的に連絡しているモータ制御ユニット（１４）と、
   前記誘導巻線装置及び前記モータ制御ユニットと電気的に連絡している制動回路（１８）と
   を備えた洗濯機（１０）であって、前記制動回路は、前記誘導巻線装置を介して前記モータからの制動エネルギを散逸させ、前記モータ制御ユニットは、前記誘導巻線装置の作動を回避するように前記制動エネルギを制御する、洗濯機（１０）。
2. 前記誘導巻線装置はモード切換器（１６）のソレノイド（３８）を含み、前記制動回路はモード切換え式制動回路（１８）を含む、請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記モータにより駆動される攪拌機（２６）をさらに含む請求項１に記載の洗濯機。
4. 前記攪拌機は垂直軸（２８）の周りを回転する、請求項３に記載の洗濯機。
5. 前記モータは三相交流電流誘導電動機を含む、請求項１に記載の洗濯機。
6. 前記モータ制御ユニットは前記三相交流電流誘導電動機と一体型である、請求項５に記載の洗濯機。
7. モータ（１２）と、
   該モータと電気的に連絡しているモータ制御ユニット（１４）と、
   該モータ制御ユニットにより第一の状態と第二の状態との間で制御されるモード切換器（１６）と、
   該モード切換器を介して前記モータにより駆動されるように構成されているかご（２４）及び攪拌機（２６）であって、前記モード切換器が前記第一の状態にあるときには前記攪拌機が前記モータにより駆動され、前記モード切換器が前記第二の状態にあるときには前記攪拌機及び前記かごが前記モータにより駆動される、かご（２４）及び攪拌機（２６）と、
   前記モータ制御ユニットに位置しており、前記モード切換器を前記第二の状態に保つのに十分なレベルまでのみで前記モード切換器を介して前記モータからの制動エネルギを散逸させるモード切換え式制動回路（１８）と
   を備えた洗濯機（１０）。
8. 前記かご及び前記攪拌機は前記モータにより垂直軸（２８）の周りに駆動されるように構成されている、請求項７に記載の洗濯機。
9. 前記モータから前記モード切換器へ回転力を伝達する伝動装置（３４）をさらに含む請求項７に記載の洗濯機。
10. 前記モード切換器はソレノイド（３８）を含み、前記モード切換え式制動回路は該ソレノイドを介して前記エネルギを散逸させる、請求項７に記載の洗濯機。

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