JPH01317489A - 電気洗濯機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンデンサラン誘導電動機の制御方法に係り、
特に電動機の停止における急速な停止を行なわせるため
の電磁ブレーキのかけ方に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、回転系の摩擦損失により停止させる。電
動機に逆回転する様な電流を流してブレーキをかけ、適
度な時期に停止させる手法があった。又、電動機の回路
接続を変えることなく、電動機に半波整流の脈流を流し
電磁ブレーキをかける方法があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は洗濯機の様に使用者により、又は使用状
況により、その負荷量が大きく変り、かつ、運転経過に
伴い慣性モーメントが大幅に変化する機械には不向きで
あった。

その理由は、運転時の損失を減するため摩擦損失を小さ
くする必要があり、これを小さくすることは停止時間を
長くすることになる。

逆回転の電流を流す逆相ブレーキでは、タイミングが合
わないと、回転を継続し止まらなくなったり、逆回転し
たりする。大幅な負荷変動をする洗濯機に適用する場合
、逆相ブレーキ時間は限られた短時間になってしまい効
果が少ない。

電動機の接続を変えることなく、半波整流の脈流を流す
ことは、回転数によってはブレーキでなく加速トルクを
生ずる。

以上の様にそれぞれ適用においては急速な減速を得るた
めの制御はむつかしく、大きな効果が期待できないとい
う問題があった。

本発明の目的は負荷量に左右されない効果的ブレーキ効
果を作り出すことにある。

〔課題を解決するための手段〕

従来の電磁ブレーキの手段は電動機の回転数範囲の中で
、そのブレーキトルクの中に負トルクの領域があり、こ
の回転数領域を避けてブレーキをかけなければならなか
った。

上記の目的は、電動機の回転数範囲の中で負のブレーキ
トルクを発生しないで、かつ停止したとき回転のトルク
を発生しないブレーキ方式である、主巻線と運転用コン
デンサ及び補助巻線とを分離し、主巻線に直流又は脈流
を流すことにより、電磁ブレーキの効果を発生させ、急
速な減速を行なうことができることにより、達成される
。

〔作用〕

コンデンサラン誘導電動機の運転用コンデンサは電流位
相を進ませて、運転用コンデンサと補助巻線に流れる電
流が主巻線に流れる電流よりほぼ９０度進むように設計
され、電気角で９０度ずらして巻いである主巻線と補助
巻線に交流電流を流すことにより回転磁界を得て回転子
導体に電流を誘起させて回転力を得る。この電動機の巻
線に半波整流した脈流を流すと回転磁界を得られず、回
転子の回転を制動する力を発生するのであるが、運転用
コンデンサ、補助巻線が接続された状態であると、回転
子が高速で回転している場合は脈流で、疑似的回転磁界
を作り、順方向トルクを発生させる。よって、運転用コ
ンデンサと補助巻線を分離し、主巻線だけに脈流を流す
ことにより回転磁界、交番磁界を作らず、磁極位置が一
定となり脈流の周期に合わせて磁極の発生、消滅が繰返
されるだけとなり、回転力の発生がなく、回転子の残留
磁気と主巻線による磁極の作用で制動のトルクを得て、
回転を急速に停止させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第８図により説明す
る。

コンデンサ誘導電動機の構成部材を用いて、その回転子
に電磁ブレーキをかける方法は多くある。

従来の手法をまず記述すると、 （１）逆回転の電流を流す逆相ブレーキ法第３図に示す
結線図は逆回転の電流を流して逆相ブレーキをかける方
法の電動機まわりの結線図である。制御回路からの信号
により双方向整流素子ＦＬＳ　１が導通状態になると電
動機の主巻線１１、運転用コンデンサ１３を介して補助
巻線１２に位相が９０°程度差のある電流が流れて回転
磁界を生成し、回転子（ロータ）に回転トルクを生じる
。このトルクＴと回転数Ｎの特性は第６図の１の曲線で
表わす出力特性を持つ、回転数零の時は始動トルクが生
じ、回転が高まるにつれて生成トルクは大きくなり、電
源周波数と電動機極数によって定まる同期回転数の約７
０〜８０％の回転数でトルク最大となる、回転数が再び
高くなると生成トルクは急激に小さくなり、同期回転数
でトルク零になる。これが、コンデンサ誘導電動機の通
常回転のトルク特性である。この回転している上記電動
機に、制御回路の信号が変り、双方向整流素子ＦＬＳ１
が非導通になりＦＬＳ２を導通させると、主巻線と補助
巻線が電気的に入れ換り、電動機は逆回転するはずであ
るが、回転子の回転中にこの切換えを行なうと第６図２
に表わすトルク特性になり、所定の回転数以上では逆回
転のトルクを発生し得ないばかりか、順方向のトルクを
発生してしまい、ブレーキ作用を得られない。

従って、逆相ブレーキ法を用いるときは、電動機の回転
数とよくタイミングを合わせないとブレーキをかけられ
ない。

（２）半波整流ブレーキ 第４図に表わす通常の電動機運転の接続を使用し、双方
向整流素子ＦＬＳ　１の導通タイミングを、交流電源の
半波だけを導通させるように制御し、半波整流して、電
動機に流すと、そのトルク特性は第６図３の曲線の様に
なる。この半波整流ブレーキ法においても、高速回転時
と、低速回転時に順方向トルク領域があり、中速回転域
を選択してブレーキをかける必要がある。

これら従来の方法ではブレーキをかけるタイミングを誤
るとブレーキをかけられない。洗濯機の脱水運転の様に
その負荷や慣性が大幅に変動するものにおいてはブレー
キタイミングを適正にすることは容易ではない。よって
、洗濯機用のブレーキとしては、常にブレーキトルクを
発生する方法を選択する必要がある。

第１図は制動時に直流を主巻線に流す直流ブレーキ法回
路図である。運転用双方向整流素子ＦＬＳＩ　’を非導
通状態にして、スイッチ素子ＰＴＩを導通することによ
って電動機の主巻線に直流を流すことにより第６図５に
示すブレーキ１−ルク特性を得られるが、直流電源が必
要であるというコスト要因を持つ。

これらの従来の問題点を解決したのが本発明のブレーキ
のかけ方で、その電動機まわりの結ＩＩＸＵＡを第２図
に示す。通常の電動機運転においては、双方向整流素子
ＦＬＳＩ、ＦＬＳ２の両方を導通させて、主巻線１１．
運転用コンデンサ１３．補助巻線１２に電流を流して回
転を得る。ブレーキ時には、双方向整流素子ＦＬＳＩ、
ＦＬＳ２の両方を非導通にし、整流素子ＴＨＩを導通さ
せ、運転用コンデンサ１３．補助巻線１２を主巻、１Ａ
１１から切離した状態で、主巻線１１に、整流素子ＴＨ
Ｉで半波整流した脈流を流すことにより第６図４に表わ
すブレーキトルク特性を得て、順方向トルクの発生がな
いことより、ブレーキタイミングを問わないで電磁ブレ
ーキをかけることができる。

更に、双方向整流素子ＦＬＳＩ、ＦＬＳ２を非導通にし
た後、双方向整流素子ＦＬＳ　ｌの導通を。

第７図に示すように、電源電圧波形（ａ）の交流の半波
だけを流すよう、制御回路から点弧信号を（ｂ）図の様
に出力し、半波整流するよう制御することにより、電動
機主巻線１１に（ｃ）図に示す半波整流の脈流を流すこ
とができて、第６図４に示すブレーキトルクを得ること
ができるので、整流素子ＴＨＩを使わなくても同じ効果
を得られる。

又、双方向整流索子ＦＬＳＩ、ＦＬＳ２を導通状態にし
て電動機を運転しているときは、その巻線は星巻き変圧
器の作用をして運転用コンデンサ１３の端子電圧を電源
電圧の倍以上にする。この高電圧に充電されているとき
、双方向整流素子ＦＬＳ２が非導通になり、ＦＬＳ　１
が４通状態で。

かつ巻線に生ずる電圧ベクトルが、運転用コンデンサ１
３の充ｆ！！電圧ベクトルと同方向のとき、その電圧は
加え合わされて、電源電圧の４倍以上の高電圧が、双方
向整流素子ＦＬＳ２の端子間に印加されて、このＦＬＳ
２を破損に致らしむる。これを避ける手段として、双方
向整流素子Ｆ　Ｌ　Ｓ　２の非導通化をＦＬＳ　１の非
導通化より所定時間遅らせて行なう、すなわち運転用コ
ンデンサ１３の充電電圧が電源電圧レベルまで補助巻線
１２を介して放電し終るまでの時間遅らせて双方向整流
素子ＦＬＳ２の遮断動作を行なわせるのである。

さて、第２図に示す様に半導体素子を用いての制御を行
なう場合、素子が短絡状態で破壊した時のシステム安全
性をいかに確得するかであるが、第１図、第２図に示す
方法によると、双方向整流素子ＦＬＳＩ、ＦＬＳ２のど
ちらか一方が短絡状態で破壊すると、電動機の巻線の一
方にだけ電流が流れて、拘束状態になり、ついには焼損
することになる。この様な不具合を除去した回路が第５
図に示す回路であって、双方向整流素子ＦＬＳ　１を用
い電動機の全電流を制御し、電磁ブレーキをかけるとき
だけリレーＲＬＩの接点を開いて、主巻線１］と運転用
コンデンサ１３．補助巻線１２を分離し、第７図に示す
様に双方向整流素子ＦＬＳＩを位相制御して、半波整流
した脈流電流を主巻線１１に流して、ｉ’［！磁ブレー
キトルク（第６図４）を得る。

リレーＲＬＩは双方向整流素子に置換することができて
、その回路が第８図に示す回路である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コンデンサ誘導電動機を用いて、主巻
線と補助巻線、運転用コンデンサとを電気的に分離して
、主巻線にのみ直流、又は脈流の電流を流すことによっ
て、電動機の回転の方向と同一方向の順方向トルクを生
じない、電磁ブレーキトルクのみを発生させる安価なブ
レーキ回路を得られるので、大幅な負荷変動のある洗濯
機の脱水の様な負荷の電磁ブレーキとして使用でき、微
妙なブレーキタイミングをとらずに、確実に停止させる
ことができる制動効果を得られる故、停止時間の短かい
脱水運転工程、シャワーすすぎ工程を作り出せるという
効果゛がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる直流ブレーキの回路図、第２図
は本発明の補助巻線分離のブレーキの回路図、第３図は
従来例、第４図は半波整流のみの場合の回路図、第５図
は本発明の補助巻線分離のブレーキの回路図、第６図は
各種回路におけるトルク特性曲線、第７図は整流素子の
点弧タイミングを表わすタイミング図、第８図は本発明
の一実施例の補助巻線分離の駆動ブレーキの回路図であ
る。 １１・・・主巻線、１２・・・補助巻線、１３・・・運
転用コンデンサ。 −６′ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンデンサラン誘導電動機の主巻線と運転用コンデ
   ンサの電気的接続を分離して、主巻線に直流を通電する
   ことにより、電磁ブレーキをかけて、回転子と固着した
   軸に連なる負荷の回転を急速に停止させる様にした電動
   機制御部を組込んだことを特徴とする電気洗濯機の制御
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、主巻線に流す直流
   を全波整流又は半波整流の脈流とし、これを主巻線に通
   電し電磁ブレーキをかけて、回転子と固着した軸に連な
   る負荷の回転を急速に停止させる様にした電動機制御部
   を組込んだことを特徴とする電気洗濯機の制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、主巻線に流す直流
   を半波整流の脈流とし、電動機運転制御用の双方向整流
   素子の点弧時期を調整することにより半波整流の脈流を
   流して電磁ブレーキをかけて、回転子と固着した軸に連
   なる負荷の回転を急速に停止させる様にしたことを特徴
   とする電気洗濯機の制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、コンデンサラン誘
   導電動機の主巻線と運転用コンデンサの電気的接続を分
   離する手段として、電動機運転制御用の双方向整流素子
   により、電圧、電流を制御される側の電路の運転用コン
   デンサへの分岐点に開閉用素子を挿入し、主巻線への電
   路と断続自在であるようにした運転用コンデンサ、補助
   巻線電路を有する電動機制御部を組込んだことを特徴と
   する電気洗濯機の制御装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、電動機運転制御用
   の双方向整流素子により、電圧、電流を制御される側の
   電路の運転用コンデンサへの分岐点に挿入する開閉用素
   子の電流遮断動作（開動作）を電動機運転制御用の双方
   向整流素子の電流遮断より一時後に行なわせる様にした
   電動機制御部を組込んだことを特徴とする電気洗濯機の
   制御装置。 ６、特許請求の範囲第４項において、電動機運転制御用
   の双方向整流素子により、電圧、電流を制御される側の
   電路の運転用コンデンサへの分岐点に挿入する開閉用素
   子の動作を洗濯機の主開閉器が閉状態にあるときは導通
   状態とし、電磁ブレーキをかけるときのみ遮断状態とす
   る様にした電動機制御部を組込んだことを特徴とする電
   気洗濯機の制御装置。