JP3044125B2 - 洗濯機 - Google Patents

洗濯機

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JP3044125B2
JP3044125B2 JP4099120A JP9912092A JP3044125B2 JP 3044125 B2 JP3044125 B2 JP 3044125B2 JP 4099120 A JP4099120 A JP 4099120A JP 9912092 A JP9912092 A JP 9912092A JP 3044125 B2 JP3044125 B2 JP 3044125B2
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  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直流モータを備えた洗
濯機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、インバータによる回転数制御を用
いた洗濯機における制御技術は、洗濯負荷量を判別して
洗濯運転時のモータ回転数を制御するもので、特開平3
−198899がある。これは、洗濯物量を検出して、
あらかじめメモリされた洗濯物量に対応する適正な回転
数にモータを制御するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、洗濯運転時はモータのON/OFF時間
が、例えば2秒/1秒と短いため、チョッパのデューテ
ィをDpと固定しておくと、ON時間内に目標回転数N
aに到達しない場合がある。その場合、洗濯物の洗浄度
合が低下し洗濯効率が悪くなる。
【0004】特に、洗浄負荷量が大きい時は、ON時間
内でもモータ回転数が上がらず洗浄度合の低下が顕著で
ある。従って、チョッパのデューティをDpより上げる
必要があった。
【0005】しかし、むやみにDpを上げると、モータ
回転数がオーバーシュートし、適切な制御ができなかっ
た。また、洗浄負荷量が大きい時、モータ回転数を合わ
せ込む制御ばかりに気をとられていると、モータ温度上
昇による保護機能が働くという問題がある。
【0006】本発明は、上記に鑑み、洗濯運転時に洗濯
負荷量に応じて目標回転数まで迅速に到達させ、洗濯効
率を向上させることを目的とする。また、本発明は、モ
ータ温度過昇を防止しつつ、洗濯効率を上げることも目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、洗濯負荷量検出手段29により求められ
た洗濯負荷量に応じた直流モータ3の目標回転数Naよ
り低い一定回転数Np(Np=kNa:0.8<k<
1)を設定し、該一定回転数Npが回転数検出手段22
で検出されるまでの回転数を制御するチョッパのデュー
ティ値を、前記目標回転数Naに応じたチョッパのデュ
ーティ値Dpより大きく設定し(Dmax)、前記直流
モータ3が一定回転数Npに達するまでは、前記の大き
いチョッパのデューティ値Dmaxによって前記直流モ
ータ3を前記デューティ制御手段23で比較的短い周期
でON/OFFの繰り返し制御するものである。
【0008】請求項2による課題解決手段は、デューテ
ィ値Dpの値が、洗濯負荷量に応じたモータ温度上昇値
から算出されたチョッパのデューティ値Dqより大きい
とき、チョッパのデューティ値を下げてDqとし、モー
タ目標回転数Naを下げるものである。
【0009】
【作用】本発明請求項1による課題解決手段において
は、モータに直流モータ3を採用することにより、モー
タ駆動を制御しているチョッパのデューティに着目し
て、洗濯負荷量検出手段29で洗濯負荷量を検出する。
【0010】また、洗濯負荷量とモータ3が目標回転数
Naに達し十分安定した時のチョッパのデューティ値D
pとの関係は、事前に実験により求め、制御用マイコン
のROMに書き込まれている。
【0011】これにより、モータ起動後にモータ回転数
が洗濯負荷量により決まる一定回転数Npより低い期
間、チョッパのデューティを洗濯負荷量により決まるD
maxなる一定値に固定する。これにより、洗濯運転時
に必要な短時間でのモータ回転数の立ち上げと安定した
回転数制御が可能となる。
【0012】また、請求項2による課題解決手段におい
ては、洗濯負荷量とモータ回転数、あるいはチョッパの
デューティに対するモータ温度上昇値は事前に実験によ
り求め、制御用マイコンのROMに書き込まれているか
ら、洗濯負荷量が大きくモータの目標回転数Naに対す
るチョッパのデューティ値DpがDp>Dqの場合、D
p=Dqとすることにより起動後のモータ目標回転数N
aを下げモータ温度上昇を抑える。
【0013】このように、洗濯負荷量に対し適切なモー
タ回転数制御を行えば、モータ3、制御回路13、さら
に洗濯機自身にとって安全でかつ洗浄効果の大きい制御
が可能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係る全自動洗濯機と直流ブラ
シレスモータの制御を図面に基づいて説明する。図1は
本発明に係る洗濯機に使用される直流ブラシレスモータ
の制御回路ブロック図、図2は洗濯運転時の本発明のフ
ローチャート、図3は本発明に係る全自動洗濯機の構成
図、図4は制御回路13としてのマイコンからのP−T
r6相出力とPWM出力およびベースドライブ信号のタ
イミングチャート、図5は直流モータの回転数とトルク
の関係を示す図、図6は洗濯運転時の目標回転数Naに
達した時の洗濯負荷量とチョッパのデューティの関係を
示す図、図7は洗濯運転時の起動からモータ回転数が目
標回転数Naに到達するまでの時間とモータ回転数、お
よびチョッパのデューティとの関係を示す図である。
【0015】本発明は大容量タイプの全自動洗濯機にお
いて特に有効であり、図3の如く、この洗濯機1は、洗
濯物を入れる回転ドラム2と、直流ブラシレスモータ3
が、減速用プーリー4aと4bにてベルト5でつながっ
ている。回転ドラム2には水流をつくるパルセータ6
と、ギヤ、クラッチが入っている減速機構7がつながっ
ている。
【0016】ここで、直流モータ3を使用するのは、主
に起動時に大きなトルクを得やすくするためである。ま
た、ブラシレスモータを使用するのは、整流子とブラシ
の接触摩耗によるモータの耐久性が低下するのを防止す
るためである。
【0017】次に、この直流モータ3の制御部を図1に
基づいて説明する。この直流モータ制御部では、交流電
源11を整流平滑回路12にて直流に平滑し、また制御
回路としてマイコン13のP−Tr6相出力14をドラ
イブ回路15を介して、電力変換回路16のパワートラ
ンジスタ(P−Tr)をスイッチングすることにより直
流モータ3に直流電圧を印加している。その印加電圧を
可変するため、図1の如く、P−Tr6相出力14の上
アームとマイコン13のPWM出力17の論理和をOR
回路18でとり、P−Tr16のベースドライブ出力を
行なうドライブ回路15を制御し、チョッパのデューテ
ィを可変している。
【0018】また、直流モータ3の回転数制御としては
フォトインタラプタ等を使用して直流モータ3の回転数
を回転数センサ19より、マイコン13の回転数入力端
子にパルス入力する。
【0019】ホール素子を使用した位置センサ20a,
20b,20cより、位置検出回路21を介して直流モ
ータ3のロータ位置をマイコン13のロータ位置検出手
段26に入力し、その入力信号パターンに応じた出力を
P−Tr6相出力14より出力し、直流モータ3を励磁
するとともに、上記チョッパのデューティを可変するこ
とにより、モータ印加電圧を可変し回転数制御を行って
いる。
【0020】図4は、マイコン13から出力されるP−
Tr6相出力14とPWM出力17、およびドライブ回
路15を介した後のベースドライブ信号のタイミングチ
ャートを示す。
【0021】このような直流モータ3の制御を行なう洗
濯機1において、前記直流モータ3の回転数を検出する
回転数検出手段22と、前記チョッパのデューティを制
御するデューティ制御手段23と、モータ回転数Nと目
標回転数決定手段27の目標回転数Naとを比較する比
較手段24と、該比較手段24による比較結果に基づい
て、その後チョッパのデューティをフィードバック制御
するフィードバック制御手段25と、回転数検出手段2
2からの信号とデューティ制御手段23に記憶されたデ
ューティ値の信号に基づいて洗濯負荷量を検出する洗濯
負荷量検出手段29とが設けられる。
【0022】そして、前記デューティ制御手段23は、
その検出負荷量に応じて一定回転数Np(Np=kN
a:0.8<k<1、但し、kは定数)に回転数が達す
るまで、上記チョッパのデューティ値を目標回転数Na
で安定した回転数が得られる洗濯負荷量に応じたチョッ
パのデューティ値Dpに比べ、十分大きな値Dmaxと
するよう構成される。
【0023】前記回転数検出手段22は、回転数センサ
19と、この信号を入力して演算するマイコン13内の
CPUを含む概念である。デューティ制御手段23、比
較手段24、およびフィードバック制御手段25は、マ
イコン13内のデータRAM、プログラムROM、CP
U等から構成される。
【0024】一般に、チョッパのデューティを固定した
場合、直流モータ3の回転数とトルクは図5のような関
係となる。従って、チョッパのデューティと直流モータ
3の回転数が判ればトルク、つまり洗濯負荷量が判る。
次に、洗濯運転時はモータの回転数Nが目標回転数Na
となるように回転数制御を行っているから、目標回転数
Naに到達した時、洗濯負荷量とチョッパのデューティ
とは図6のような関係となる。これより、目標回転数N
a時の洗濯負荷量とチョッパのデューティの関係を事前
に調べ、制御用マイコン13のROMに書き込んでおけ
ば、チョッパのデューティ値より、洗濯負荷量が求めら
れる。したがって、これらから、洗濯負荷量検出手段2
9が構成される。
【0025】同様に、洗濯負荷量が判れば目標回転数N
a時のモータ温度上昇値とチョッパのデューティの関係
も事前に調べ、マイコン13のROMに書き込んでおく
ことができる。そこで、洗濯負荷量等に応じ、モータ温
度を検出するモータ温度検出手段30と、該検出手段か
らの信号により、目標回転数を変更する目標回転数変更
手段31とを備えている。
【0026】上記構成において、洗濯運転時には、通常
は、一例として2秒ON/1秒OFFの正転/逆転によ
る周期運転だが、最初に図6の関係から洗濯負荷量を求
め、その後のON/OFF運転で、洗濯負荷量にかかわ
らず目標回転数Naに短時間で到達できるとともに、も
し、洗濯負荷量が大きい場合、モータの温度上昇を考慮
して目標回転数Naを下げ、安全かつ効率的な洗濯運転
ができるのである。
【0027】つまり、図7で説明すると、洗濯負荷量が
決まり目標回転数Naで安定した回転数が得られるチョ
ッパのデューティ値を起動時からDpとすると、図7の
のように目標回転数Naに到達するのに時間がかか
る。また、到達時間を早くするため、比例制御等を用い
チョッパのデューティを制御しても、のようにモータ
回転数がNaを越えオーバーシュートし、洗濯布を傷め
たりする。
【0028】そこで、到達時間を早くし、しかもモータ
回転数のオーバーシュートをなくすべく、のように洗
濯負荷量に応じて、一定回転数Np(Np=kNa:
0.8<k<1.0)に回転数が達するまで、チョッパの
デューティ値を目標回転数Naに対するDpに比べ十分
大きな値Dmaxとする。
【0029】また、このとき、洗濯負荷量により決まる
チョッパのデューティDpの値が、マイコン13のRO
Mに書き込まれているモータ温度上昇値で決まるDqよ
り大きい時、チョッパのデューティをDqとしモータ目
標回転数Naを下げるようにする。そうすれば、安全で
洗濯効率の高い洗濯運転が可能となる。
【0030】図2に洗濯運転時における本発明の概要を
フローチャート図に記載したが、実際のプログラム上で
は、このような時系列処理ではなく、他のシーケンス制
御と同時に制御を行っている。
【0031】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、上
記実施例では回転数検出手段22は回転数センサ19か
らの信号により回転数を検出していたが、これにかわり
ロータ位置を検出するよう構成してもよい。また、本発
明による直流モータの制御はブラシレス式のものに限ら
ずブラシを用いた直流モータの制御にも適用できること
は勿論である。さらに、電力変換回路16はパワートラ
ンジスタ以外の電力変換素子であってもよい。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、請求項1
によると、洗濯機を直流モータで比較的短い周期でON
/OFFを繰り返して回転数制御するとき、洗濯運転時
の洗濯負荷量に基づいてチョッパのデューティ値を目標
回転数に応じたデューティ値より大きく設定することに
より、洗濯効率の良いモータ目標回転数に短時間に到達
させることができ、洗濯運転時に必要な短時間でのモー
タ回転数の立ち上げと安定した回転数制御を行うことが
でき、洗濯物の洗浄度合いを確実に向上させることがで
きて洗濯効率を向上させることができる。
【0033】また、請求項2の発明によると、モータ温
度上昇を考慮した制御であり、安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る洗濯機に使用される直流ブラシレ
スモータの制御回路ブロック図
【図2】洗濯運転時の本発明のフローチャート
【図3】本発明に係る全自動洗濯機の構成図
【図4】マイコンからのP−Tr6相出力とPWM出力
およびベースドライブ信号のタイミングチャート
【図5】直流モータの回転数とトルクの関係を示す図
【図6】洗濯運転時の目標回転数に達した時の洗濯負荷
量とチョッパのデューティの関係を示す図
【図7】図7は洗濯運転時の起動からモータ回転数が目
標回転数に到達するまでの時間とモータ回転数、および
チョッパのデューティとの関係を示す図
【符号の説明】
1 洗濯機 2 回転ドラム 3 直流ブラシレスモータ 4a,4b 減速用プーリー 5 ベルト 6 パルセータ 7 減速機構 11 交流電源 12 整流平滑回路 13 マイコン 15 ドライブ回路 16 電力変換回路 19 回転数センサ 21 位置検出回路 22 回転数検出手段 23 デューティ制御手段 24 比較手段 25 フィードバック制御手段 26 ロータ位置検出手段 27 目標回転数決定手段 29 洗濯負荷量検出手段 30 モータ温度検出手段 31 目標回転数変更手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−198899(JP,A) 特開 平4−20379(JP,A) 特開 昭60−103995(JP,A) 特開 昭62−131792(JP,A) 実開 昭55−124275(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 洗濯脱水槽を回転駆動する直流モータ
    と、 該直流モータの回転を制御するための印加電圧を変化さ
    せる電力変換回路と、 該電力変換回路にドライブ回路を介してチョッパのデュ
    ーティを制御する信号を出力する制御回路とを備え、前
    記制御回路は、 前記直流モータの回転数を検出する回転数検出手段と、 該回転数検出手段からの信号に基いて、チョッパのデュ
    ーティを制御するデューティ制御手段と、 洗濯負荷量を検出する洗濯負荷量検出手段とが設けら
    れ、前記直流モータを比較的短い周期でON/OFFの
    繰り返し制御を行う洗濯機において、 前記洗濯負荷量検出手段により求められた洗濯負荷量に
    応じた直流モータの目標回転数Naより低い一定回転数
    Np(Np=kNa:0.8<k<1)を設定し、 該一定回転数Npが前記回転数検出手段で検出されるま
    での回転数を制御するチョッパのデューティ値を、前記
    目標回転数Naに応じたチョッパのデューティ値より大
    きく設定し、 前記直流モータが一定回転数Npに達するまでは、前記
    の大きいチョッパのデューティ値によって前記直流モー
    タを前記デューティ制御手段で制御することを特徴とす
    る洗濯機。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のデューティ値が、洗濯負
    荷量に応じたモータ温度上昇から算出されたチョッパの
    デューティ値より大きいとき、チョッパのデューティ値
    を下げて、モータ目標回転数Naを下げることを特徴と
    する洗濯機。
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