JPH05293286A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、洗濯効率を上げる。 【構成】 洗濯運転起動後、モータ回転数を目標回転数
Ｎａにいち早く到達させるため、洗濯負荷量検出手段２
９により求められた洗濯負荷量に応じて、一定回転数Ｎ
ｐに達するまで、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Ｄｍ
ａｘとする。このデューティ値Ｄｐの値は、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。

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を設定し、該一定回転数Ｎｐが前
記回転数検出手段２９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Ｄｍ
ａｘ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）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１
６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
による発明によると、洗濯機を直流モータで回転数制御
するとき、洗濯運転時の洗濯負荷量に基づいて、洗濯負
荷量に係わらず、洗濯効率の良いモータ回転数に短時間
で到達できる。

【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

Claims (2)

【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
   た洗濯機において、 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
   応じた前記直流モータの目標回転数より低い一定回転数
   を設定し、 該一定回転数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の値は、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、モータ目標回転数を下げることを特徴
   とする洗濯機。