JP3093448B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単相誘導電動機からな
る洗濯機モータを備えた洗濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機では、単相誘導電動機からなる洗
濯機モータを備え、洗い時には、この洗濯機モータを正
逆回転させて撹拌体を正逆駆動し、また脱水時には一方
向へ回転させて脱水槽を回転駆動するようにしている。
そして、この種洗濯機では、洗濯機モータの回転速度を
必要に応じて制御するようにしている。

【０００３】この場合、洗濯機モータの回転速度を制御
する方式として、交流波形を位相制御する場合と、チョ
ッパー制御する場合とがある。しかしながら、位相制御
およびチョッパー制御のいずれの場合も、洗濯機モータ
に流れる電流波形が歪むため、洗濯機モータから電磁音
が発生し、洗濯機の槽と共鳴し騒音が大きくなる。ま
た、高調波発生により電波障害が惹起し、さらに、モー
タ効率が悪く、モータ温度上昇が大きくなる等の問題が
あった。

【０００４】この問題を解決すべく、最近、洗濯機モー
タの主コイルおよび補助コイルの双方を通電する場合
と、主コイルのみを通電する場合と、補助コイルのみを
通電する場合とを切替え制御することにより回転速度制
御することが考えられており、このものでは、位相制御
やチョッパー制御の場合と違って電流歪みの発生が少な
くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の切替え制御の方
式の一例を図７に示す。トライアック３１はモータ３２
の主コイル３２ａ通断電用、トライアック３３はモータ
３２の補助コイル３２ｂ通断電用であり、例えば、主コ
イル３２ａ通電状態から補助コイル３２ｂ通電に切替え
る場合には、図８に示すように、交流電源電圧のゼロク
ロス時点でトライアック３１に対してゲートオン信号を
停止すると同時にトライアック３３に対してゲートオン
信号を出力するようにしている。

【０００６】しかしながらこの場合、トライアック３１
に対してゲートオン信号を停止しても、これが自然消弧
するまではこのトライアック３１は導通（オン）してお
り、このとき、他方のトライアック３３はすでに導通し
ているため、モータ３２には主コイル３２ａと補助コイ
ル３２ｂとの双方にそれぞれ電流Ｉｍ，Ｉｈが流れて瞬
時にモータトルクが増加し、この結果、トルク変動が惹
起して、「ごとごと」といった大きな異音が発生するこ
とがある。このようなことは、補助コイル２ｂ通電状態
から主コイル３２ａ通電に切替える場合についても同様
にいえることであった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、主コイル通断電用の半導体スイッチ
ング素子および補助コイル通断電用の半導体スイッチン
グ素子を有したものにおいて、洗濯機モータの主コイル
から補助コイルへの通電切替え時およびその逆の通電切
替え時に、トルク変動が発生することがなくて大きな異
音が発生することのない洗濯機を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の洗濯機は、単相
誘導電動機からなる洗濯機モータと、主コイル通断電用
の半導体スイッチング素子および補助コイル通断電用の
半導体スイッチング素子を有し前記洗濯機モータの主コ
イルのみを通電する場合と補助コイルのみを通電する場
合とを切替える出力切替手段と、前記主コイルから補助
コイルへの通電切替え時およびその逆の通電切替え時に
一方の半導体スイッチング素子に対するゲートオン信号
停止時点から他方の半導体スイッチング素子に対するゲ
ートオン信号出力までに所定時間をおくようにように制
御する切替制御手段とを有して構成される。

【０００９】

【作用】主コイルから補助コイルへの通電切替え時、あ
るいはの逆の通電切替え時においては、一方の半導体ス
イッチング素子に対するゲートオン信号停止時点から他
方の半導体スイッチング素子に対するゲートオン信号出
力までに所定時間をおくから、導通状態にあったスイッ
チング素子はゲートオン信号停止時点からその所定時間
において自然消弧する。この結果、主コイルおよび補助
コイルが共に通電される状況となることはなく、大きな
トルク変動を来さない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１ないし図
６を参照しながら説明する。まず図４には脱水兼用洗濯
機の縦断面構成を示している。外箱１の内部には水受槽
２が設けられ、この水受槽２の内部には洗い槽および脱
水槽を兼用する回転槽３が設けられている。この回転槽
３の内部下部には撹拌体４が設けられている。そして、
水受槽２の外部下部には単相誘導電動機からなる洗濯機
モータ５を主とする機構部６が設けられ、さらにこの水
受槽２の底部の排水路には、排水弁７が設けられてい
る。上記洗濯機モータ５は、洗いモータおよび脱水モー
タを兼用している。

【００１１】また、外箱１上部のトップカバー８の内部
後部には給水弁９および水位センサ１０が設けられ、そ
して前部内部には制御ユニット１１が設けられている。

【００１２】図１には上記洗濯機モータ５周りの電気回
路を示している。洗濯機モータ５の共通接続端子５ａは
交流電源１２の一方の端子に接続され、洗濯機モータ５
の他の端子５ｂ，５ｃは、それぞれトライアック１３，
１４を介して交流電源１２の他方の端子に接続されてい
る。さらに洗濯機モータ５の他の端子５ｂ，５ｃには、
トライアック１５，１６の一端が接続され、これらトラ
イアック１５，１６の他端は共通の進相用コンデンサ１
７およびコイル１８を介して交流電源１２の他方の端子
に接続されている。しかして、上記トライアック１３，
１４，１５および１６により出力切替手段１９が構成さ
れている。

【００１３】洗濯機モータ５には、これの回転速度を検
出する例えばホール素子からなる回転速度検出手段２０
が設けられており、この回転速度検出手段２０による検
出信号は制御回路２１に与えられる。

【００１４】制御回路２１は、マイクロコンピュータお
よびゲート回路並びにＡ／Ｄ変換器を含んで構成されて
おり、トライアック１３，１４はこの制御回路２１から
ゲートオン信号が出力および停止されることに基づいて
オンオフ制御され、またトライアック１５，１６は、こ
の制御回路２１からホトカプラ２２，２３を介してゲー
トオン信号が出力および停止されることによりオンオフ
制御されるようになっている。

【００１５】この制御回路２１は、洗い行程および脱水
行程におけるモータ制御全般を行なうものであり、この
制御回路２１の制御内容について述べる。洗い行程にお
いては、洗濯機モータ５を正逆回転させるもので、次の
ように制御する。

【００１６】（Ａ−ａ）トライアック１４，１５オン、
トライアック１３，１６オフにより洗濯機モータ５に通
電して右回転（正回転）させる。このときコイル５ｄが
主コイル、コイル５ｅが補助コイルに相当し、トライア
ック１４が主コイル通断電用の半導体スイッチング素子
に、トライアック１５が補助コイル通断電用の半導体ス
イッチング素子に相当する。

【００１７】（Ａ−ｂ）各トライアック１３，１４，１
５および１６オフにより洗濯機モータ５を断電する。 （Ａ−ｃ）トライアック１３，１６オン、トライアック
１４，１５オフにより洗濯機モータ５に通電して左回転
（逆回転）させる。このときコイル５ｅが主コイル、コ
イル５ｄが補助コイルに相当し、トライアック１３が主
コイル通断電用の半導体スイッチング素子に、トライア
ック１６が補助コイル通断電用の半導体スイッチング素
子に相当する。

【００１８】次に脱水行程の場合について、図２および
図３を参照して述べる。まず、洗濯機モータ５の出力切
替パターンを述べる。

【００１９】（Ｂ−ａ）起動時から回転速度Ｎ_２（回転
速度は回転速度検出手段２０にて検出する）未満では、
トライアック１４，１５オン、トライアック１３，１６
オフ。しかして、主・補助双方のコイル通電による駆動
となる。 （Ｂ−ｂ）起動後回転速度Ｎ_２以上となるとトライアッ
ク１４のみオン。主コイル通電による駆動となる。

【００２０】（Ｂ−ｃ）一旦回転速度Ｎ_２以上となった
後は、回転速度がＮ_１超〜Ｎ_３未満の間は、上述した主
コイル通電となり、Ｎ_１以下となるとトライアック１
４，１５オンで主・補助コイル双方通電による駆動とな
って増速する。また、Ｎ_３となるとトライアック１４オ
フ、トライアック１５オンで補助コイルのみ通電による
駆動となり、減速される。

【００２１】従って、このような増速、減速により、図
２に示すように、回転速度Ｎ_１〜Ｎ_３の範囲にあってＮ
_２を基準速度とした回転速度制御が実行される。この制
御は、図２に示すように所定時間ｔａで実行される。

【００２２】この所定時間ｔａ後は、図２に示す所定時
間ｔｂで次の出力切替えを行なうものである。 すなわち、（Ｂ−ｄ）所定時間ｔｂの開始時点では回転
速度がＮ_４になるまでは、トライアック１４，１５オ
ン、トライアック１３，１６オフによる、主・補助双方
のコイル通電による駆動となり、増速される。

【００２３】（Ｂ−ｅ）回転速度がＮ_４超〜Ｎ_６未満の
間は、トライアック１４のみオンで主コイル通電のみに
よる駆動となる。 （Ｂ−ｆ）回転速度がＮ_６となると、トライアック１５
のみオンで補助コイルのみ通電による駆動となる。これ
にて減速される。このような増速、減速により回転速度
Ｎ_４〜Ｎ_６の範囲にあってＮ_５を基準速度とした回転速
度制御が実行される。

【００２４】この所定時間ｔｂを超えると、トライアッ
ク１４，１５オン、トライアック１３，１６オフによ
る、主・補助双方のコイル通電による駆動とし、この場
合、最終速度Ｎｘで回転する。

【００２５】しかして、この脱水行程では、脱水初期に
おいて、洗濯機モータ５は、上述したように、主・補助
双方のコイル通電により駆動されるが、この初期におい
ては、洗濯物が水分を多く含んでいるため、負荷は大き
くなり、図３の負荷曲線Ｌ_１のような負荷状態となる。

【００２６】ここで、回転速度がＮ_２に達すると、洗濯
機モータ５は主コイルのみの通電とされ、モータ出力特
性はトルク曲線Ｔ_２のようになる。このときトルク曲線
Ｔ_２のトルクと負荷曲線Ｌ_１のトルクとは近い値とな
る。つまり、脱水負荷Ｌ_１は、回転速度０では非常に小
さい。また主コイル単独通電での駆動ではＴ_２は回転速
度０ではトルク０となるため、最大トルク相当の回転速
度までＴ_２とＬ_１とは同じような値となる。

【００２７】この結果、回転速度はあまり大きく変化し
ないが、回転速度が低下してＮ_１以下になると、洗濯機
モータ５は主・補助コイル双方通電とされ加速され、こ
れにより、回転速度をほぼ一定（回転速度Ｎ_２）に保つ
ことになる。このような制御が前述した時間ｔａ実行さ
れると、次に、時間ｔｂにて上述したように回転速度Ｎ
_５を保つ制御が実行され、この時間ｔｂが経過すると上
述した主・補助コイル双方通電により最終速度Ｍｘ（こ
れは負荷によって異なる）となる。

【００２８】さて、上述した回転速度制御において、主
コイルから補助コイルへの通電切替え時およびその逆の
通電切替え時に制御回路２１は切替制御手段として機能
するものである。

【００２９】すなわち、主コイル（上述の場合コイル５
ｄが主コイルに相当）から補助コイル（コイル５ｅが補
助コイルに相当）への通電切替え時について詳述する
と、制御回路２１は、図５に示すように、トライアック
１４に対するゲートオン信号を停止する（この時点をｔ
ｓとする）。しかし、このトライアック１４は、同図に
示すように自然消弧するまでオン状態となっており、コ
イル５ｄにはその間電流Ｉｍが流れる。

【００３０】上記時点ｔｓから所定時間Ｔｐが経過する
までにトライアック１４は自然消弧する。そして、この
所定時間Ｔｐが経過すると、トライアック１５に対しゲ
ートオン信号を与える。これにてトライアック１５がオ
ンしてコイル５ｅに電流Ｉｈが流れる。なお、この所定
時間Ｔｐは交流電源周波数の半周期以上であることが好
ましい。

【００３１】また、補助コイルから主コイルへの通電切
替え時には、図６に示すように、トライアック１５に対
するゲートオン信号を停止し（時点ｔｕ）、そして所定
時間Ｔｐが経過したところで、トライアック１４に対し
ゲートオン信号を与える。この場合も、所定時間Ｔｐ中
において、トライアック１５が自然消弧する。

【００３２】このように本実施例によれば、主コイル
（コイル５ｄ）から補助コイル（コイル５ｅ）への通電
切替え時、あるいはの逆の通電切替え時においては、ト
ライアック１４に対するゲートオン信号停止時点からト
ライアック１５に対するゲートオン信号出力までに所定
時間Ｔｐをおくから、導通状態にあったコイル５ｄはゲ
ートオン信号停止時点からその所定時間Ｔｐにおいて自
然消弧し、この結果、主コイルとしてのコイル５ｄおよ
び補助コイル５ｅが共に通電される状況となることはな
く、大きなトルク変動を来さない。従って、この通電切
替え時に大きな異音が発生することもない。

【００３３】なお、上記実施例では、脱水行程において
脱水回転速度を制御するために主コイルおよび補助コイ
ルの通電切替えを行なうようにしたが、これは、洗い行
程において水流の強弱を変える場合に行なうようにして
も良い。その他、本発明は上記実施例に限定されず、要
旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、主コイルから補助コイルへの通電切替え時、あるい
はの逆の通電切替え時において、一方の半導体スイッチ
ング素子に対するゲートオン信号停止時点から他方の半
導体スイッチング素子に対するゲートオン信号出力まで
に所定時間をおくようにしたから、主コイルおよび補助
コイルが共に通電される状況となることはなくて大きな
トルク変動を来さすことがなく、よって、大きな異音が
発生することを防止できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる洗濯機モータに関連
する回路図

【図２】回転速度変化を示す図

【図３】トルクおよび負荷並びに回転速度の関係を示す
図

【図４】洗濯機の縦断側面図

【図５】通電切替え時のゲートオン信号の出力状況およ
び各コイルに流れる電流状況を示す図

【図６】逆の通電切替え時のゲートオン信号の出力状況
および各コイルに流れる電流状況を示す図

【図７】従来例を示す図１相当図

【図８】図５相当図

【符号の説明】

５は洗濯機モータ、１３，１４，１５および１６はそれ
ぞれトライアック（半導体スイッチング素子）、１９は
出力切替手段、２１は制御回路（切替制御手段）を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−36990（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−265492（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109897（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−5173（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D06F 33/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単相誘導電動機からなる洗濯機モータ
   と、主コイル通断電用の半導体スイッチング素子および
   補助コイル通断電用の半導体スイッチング素子を有し前
   記洗濯機モータの主コイルのみを通電する場合と補助コ
   イルのみを通電する場合とを切替える出力切替手段と、
   前記主コイルから補助コイルへの通電切替え時およびそ
   の逆の通電切替え時に一方の半導体スイッチング素子に
   対するゲートオン信号停止時点から他方の半導体スイッ
   チング素子に対するゲートオン信号出力までに所定時間
   をおくように制御する切替制御手段とを備えて成る洗濯
   機。