JP2018153053A - 振動制御装置及び洗濯機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、振動制御装置が備えるリニアアクチュエータ10の縦断面図である。
第1実施形態によれば、推力調整部60は、リニアアクチュエータ10に流れる電流iに基づいて、外槽37の振動を打ち消すように推力を発生させる。これによって、振動制御装置100は、比較的簡素な方法で、外槽37の振動を適切に抑制できる。
第1実施形態では、推力調整部60における電流比例ゲインKpが一定であるものとして説明したが、この電流比例ゲインKpの大きさを変えることによって、リニアアクチュエータ10の粘性係数C[Ns/m]を変化させしてもよい。この粘性係数Cを変化させる方法について説明する。
第2実施形態は、リニアアクチュエータ10に流れる電流iと、外槽37の振動周波数fと、に基づいて、推力調整部60A(図10参照)がリニアアクチュエータ10の粘性係数Cを変化させる点が、第1実施形態とは異なっている。なお、その他(リニアアクチュエータ10や洗濯機Wの構成等)については、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第2実施形態によれば、外槽37の振動周波数fに基づいて、リニアアクチュエータ10の粘性係数Cが可変制御される。したがって、第1実施形態よりも、外槽37の振動をさらに効果的に抑制できる。
第3実施形態は、リニアアクチュエータ10に通電される電流iと、インバータ40の電圧指令V*と、に基づいて、リニアアクチュエータ10の誘起電圧Emを推定する速度情報推定部70B(図13参照)を備える点が、第1実施形態とは異なっている。また、第3実施形態は、前記した誘起電圧Emと、リニアアクチュエータ10に流れる電流iと、に基づいて、推力調整部60B(図13参照)がリニアアクチュエータ10の推力を調整する点が、第1実施形態とは異なっている。なお、その他の点(リニアアクチュエータ10や洗濯機Wの構成等)については、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第3実施形態によれば、電流i及び電圧指令V*に基づいて誘起電圧Em(外槽37の速度に相当する値)が推定され、この誘起電圧Em等に基づいてリニアアクチュエータ10が制御される。つまり、外槽37の時々刻々の速度を打ち消すようにリニアアクチュエータ10の推力を発生させることで、外槽37の振動を効果的に抑制できる。
第4実施形態は、リニアアクチュエータ10の推力の調整方法が第3実施形態とは異なっているが、その他の点(リニアアクチュエータ10や洗濯機Wの構成等)については、第3実施形態と同様である。したがって、第3実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第4実施形態によれば、速度情報推定部70Cによって、時々刻々の誘起電圧Em(外槽37の速度に相当する値)が推定され、この誘起電圧Emを打ち消すように、推力調整部60Cによってリニアアクチュエータ10の推力が調整される。さらに、外槽37の振動周波数fが高いほど電流指令i*が大きな値に設定されるため、外槽37の振動を効果的に抑制できる。これによって、低コストかつ制振性の高い洗濯機Wを提供できる。
以上、本発明に係る振動制御装置100等について実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、各実施形態では、一つのインバータ40(図7参照)によって、左右のリニアアクチュエータ10L,10Rを駆動する構成について説明したが、これに限らない。
前記第1実施形態は、電流検出器50によって検出される電流iに所定の電流比例ゲインKpを乗算することによって、インバータ40の電圧指令V*を算出する機能を有している。(図8参照)
しかしながら、電流比例ゲインKpの大きさを変化させると、制御器の応答特性が変化するという問題がある。例えば、電流比例ゲインKpの大きさを大きくすると、応答特性が悪化する。
第5実施形態によれば、電流微分ゲインKdにより時定数Tdpを可変することができる。したがって、第1実施形態よりも、外槽37の振動をさらに効果的に抑制できる。
図19Bに示すように、加振力と推力は逆位相とならず加振力を十分に打ち消すことができない。
第6実施形態は,誘起電圧Emと、リニアアクチュエータ10に流れる電流iと、に基づいて、推力調整部60D(図20参照)がリニアアクチュエータ10の推力を調整しベース31(図5参照)に生じる伝達力を低減する点が、第3実施形態と異なっている。
第6実施形態によれば、電流i及び電圧指令V*に基づいて誘起電圧Em(外槽37の速度に相当する値)が推定され、この誘起電圧Em等に基づいてリニアアクチュエータ10が制御される。つまり、外槽37の時々刻々の速度を増幅するようにリニアアクチュエータ10の推力を発生させる、すなわち、誘起電圧Emの位相と同一となるようにリニアアクチュエータ10の推力を発生させることで、摩擦力等により生じる伝達力(N])を打ち消すことができ、ベース31に生じる伝達力を効果的に抑制できる。
第7実施形態は、リニアアクチュエータ10の推力の調整方法が第6実施形態とは異なっているが、その他の点(リニアアクチュエータ10や洗濯機Wの構成等)については、第6実施形態と同様である。したがって、第6実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第7実施形態によれば、速度情報推定部70Cによって、時々刻々の誘起電圧Em(外槽37の速度に相当する値)が推定され、この誘起電圧Emを増幅するように、推力調整部60Eによってリニアアクチュエータ10の推力が調整される。さらに、外槽37の振動周波数fが高いほど電流指令i*が大きな値に設定されるため、ベース31に生じる伝達力を効果的に抑制できる。これによって、低コストかつ制振性の高い洗濯機Wを提供できる。
第8実施形態では、第1実施形態から第7実施形態で用いるインバータ40の、デッドタイムにより生じる電流の不感帯を回避する手法について述べる。
第8実施形態によれば、リニアモータ10Lの左右の巻線に通電される、線間電圧Vk34の平均を維持したまま、出力電圧Vk34のTS1期間またはTS2期間の少なくともどちらか一方の通電時間を長くすることができる。そのため、図26B等で説明した、デッドタイム等により出力電圧Vk34の生じる電流の不感帯を回避することができる。
10 リニアアクチュエータ
10L リニアアクチュエータ(一方のリニアアクチュエータ)
10R リニアアクチュエータ(他方のリニアアクチュエータ)
11 固定子
11a コア
11b 巻線
12 可動子
121b,122b,123b 永久磁石
20 スプリング
31 ベース
32 筐体
32a 左右側板
32b 前面カバー
32c 背面カバー
32d 上面カバー
33 ドア
h1 投入口
h2 洗濯槽35の開口h2
h3 洗濯槽37の開口h3
34 操作・表示パネル
H 排水ホース
35 洗濯槽
36 リフタ
37 外槽(対象物)
38 駆動機構
38a モータ駆動用インバータ
38b モータ
39 送風ユニット
40,40L,40R インバータ
50 電流検出手段
F 整流回路
F1 ダイオードブリッジ回路
E 交流電源
D1,D2,D3,D4 ダイオード
k1 配線
k2 配線
S1,S2,S3,S4,S5,S6,S11,S12,S13,S14 スイッチング素子
D 還流ダイオード
Ch 平滑コンデンサ
60,60A,60B,60C,60E 推力調整部
61,61A 演算器
Ke 誘起電圧定数
70B,70C 速度情報推定部
G 対象物
W 洗濯機
C リニアアクチュエータ10の粘性係数
FD リニアアクチュエータの減衰力
FL リニアアクチュエータの推力
62,66,66E テーブル
70B,70C 速度情報推定部
63 減算器
65,65C,67,67,67E 電流指令生成部
64 ACR
260A,260B,260C,270A 通電電圧と通電電流
Claims (12)
- 対象物に接続されるリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータを駆動するインバータと、前記リニアアクチュエータに通電される電流を検出する電流検出手段を備えた電流検出器と、を備えることを特徴とする振動制御装置において、
前記電流検出器によって検出される電流情報に基づき、前記インバータへの電圧指令と前記リニアアクチュエータに通電される電流の位相差を制御する位相調整部と、前記リニアアクチュエータの電流の大きさを制御する振幅調整部を備えた、推力調整部を備えることを特徴とする振動制御装置。 - 請求項1に記載の振動制御装置において、
前記推力調整部は、前記電流検出器によって検出される電流を微分制御することでインバータへの電圧指令と前記リニアアクチュエータの電流との位相差を制御することを特徴とする振動制御装置。 - 請求項1に記載の振動制御装置において、
前記推力調整部は、前記電流検出器によって検出される電流を比例微分制御することで前記インバータへの電圧指令と前記リニアアクチュエータの電流との位相差、及び前記リニアアクチュエータの電流の大きさを制御することを特徴とする振動制御装置。 - 請求項1に記載の振動制御装置において、
前記電流検出器によって検出される電流と、前記推力調整部によって算出される前記インバータへの電圧指令と、に基づいて、前記対象物の速度に相当する値を推定する速度情報推定部を備え、
前記推力調整部は、前記速度に相当する値を増幅、または、減衰させるように前記インバータの電流指令を算出し、前記電流を前記電流指令に近づけるように、前記電圧指令を算出することを特徴とする振動制御装置。 - 請求項4に記載の推力調整部は、前記速度に相当する値の絶対値が大きいほど、前記電流指令の絶対値を大きくすること
を特徴とする請求項4に記載の振動制御装置。 - 請求項4に記載の推力調整部は、前記速度に相当する値がゼロ付近の領域では、前記電流指令をゼロに設定すること
を特徴とする請求項4に記載の振動制御装置。 - 請求項4に記載の推力調整部は、前記対象物の振動周波数が高いほど、前記電流指令の絶対値を大きくすること
を特徴とする請求項4に記載の振動制御装置。 - 請求項4に記載の推力調整部は、前記電流指令の絶対値の大きさを制限すること
を特徴とする請求項4に記載の振動制御装置。 - 前記インバータへの電圧指令に対して一定値をキャリアの半周期ごとに加減算し新たな電圧指令値を生成することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかの一項に記載の制振制御装置。
- 単相交流電力で駆動する一対の前記リニアモータを備え、
前記インバータは、三相フルブリッジインバータであり、
前記三相フルブリッジインバータの一相分に対応するレグが、一方の前記リニアモータに接続され、
前記三相フルブリッジインバータの一相分に対応する別のレグが、他方の前記リニアモータに接続され、
前記三相フルブリッジインバータの残りのレグが、一方及び他方の前記リニアモータに接続されること
を特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の振動制御装置。 - 前記リニアモータは、電機子である固定子と、永久磁石を有する可動子と、を有し、
前記永久磁石は、サマリウム‐鉄‐窒素系の永久磁石であること
を特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の振動制御装置。 - 衣類を収容する洗濯槽と、
前記洗濯槽を内包する外槽と、
前記洗濯槽を回転させる駆動機構と、を備えるとともに、
対象物である前記外槽に接続されるリニアアクチュエータと、
前記リニアアクチュエータを駆動するインバータと、
前記リニアアクチュエータに通電される電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器によって検出される電流に基づいて、前記インバータへの電圧指令と前記リニアアクチュエータの電流との位相差を制御する推力調整部と、を有する振動制御装置を備えることを特徴とする洗濯機。
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