KR0120189B1 - 유니버셜 모터를 이용한 세탁기의 속도 제어장치 - Google Patents

유니버셜 모터를 이용한 세탁기의 속도 제어장치

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Abstract

본 발명은 유니버셜 모터를 이용한 세탁기의 속도 제어장치에 관한 것으로서 기존의 콘덴서 운전형 단상 유도모터 대신 펄스폭 제어가 가능한 유니버셜 모터를 세탁기에 설치하여 마이컴, 주파수 검출부, 정·역방향 구동부 및 엔코더를 이용하여 모터의 구동속도를 제어하므로서 소형의 마이컴으로도 다양한 세탁모드의 제어가 가능하고 동시에 세탁기의 기동토크가 대폭 증대되어 제품의 신뢰도를 더욱더 향상시킬수 있는 유용한 발명인 것이다.

Description

유니버셜 모터를 이용한 세탁기의 속도 제어장치
제1도는 본 발명 속도 제어장치의 상세회로도.
제2도는 (a)는 모터에 인가 및 흐르는 전압과 전류 파형도.
(b)는 유도기와 유니버셜 모터의 속도와 토크(n-T) 곡선도.
(c)는 세탁기의 제어를 위한 속도-토크 곡선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 마이컴 2 : 주파수 검출부
3 : 엔코더 4 : 정방향 구동부
5 : 역방향 구동부 M : 유니버셜 모터
PT1-PT5: 포토 커플러 TR1-TR5: 트랜지스터
본 발명은 유니버셜 모터(Universal Motor)를 이용한 세탁기의 속도 제어장치에 관한 것으로 특히 전자 스위치를 이용하여 유니버셜모터의 필드권선(스타터)에서 발생되는 자 속의 방향을 항상 일정하게하고 아마츄어 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 모터의 회전방향을 절환시킬수 있도록 하여 세탁기의 기동토크를 대폭 향상시킬 수 있도록 한 유니버셜 모터를 이용한 세탁기의 속도 제어장치에 관한 것이다.
종래의 세탁기에서는 기동토크가 매우작은 콘덴서 운전형 단상 유도코터를 사용하고 있음에 따라 최적 효율점을 찾는데 매우 어려울뿐만 아니라 모터의 제어는 제로크로싱(Zoro Crossing) 방식을 채택함에 따라 세탁량과 종류에 따른 적절한 제어가 어렵고 모든 경우의 제어모드를 사용하기 위해서는 마이컴의 용량이 커져야 하는 문제점이 있었다.
또한 모터의 속도를 트라이악으로 제어하므로서 싸인파가 모터에 흐르지 않게되어 고주파로 인한 히스테리시스 로스 및 에지전류 로스가 발생되어 모터가 과열되는 등의 문제점과 역 토크로 인해 제출을 내기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 기존의 콘덴서 운전형 단상 유도모터 대신 펄스폭 제어가 가능한 유니버셜 모터를 이용하여 세탁기의 마이컴을 소형화 시킬수 있고 다양한 세탁기 모드의 제어가 가능하게 함과 동시에 세탁기의 기동토크를 상승시켜 제품의 신뢰도를 더욱더 향상 시킬수 있는 세탁기의 속도 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 세탁기 속도 제어장치는 제1도에 나타낸 바와같이 저항(R1-R5), 콘덴서(C1), 포토커플러(PT1) 및 트랜지스터(TR1)로 구성되어 유니버셜 모터(M)에 인가되는 전압의 제로크로싱 포인트 및 주파수를 검출하여 마이컴(1)에 인가시켜 주는 주파수 검출부(2)와 상기 주파수 검출부(2)의 출력신호와 모터(M)의 회전속도를 검출하는 엔코더(3)의 출력신호를 입력받아 모터(M)의 구동속도를 원하는 속도로 유지시켜 주는 마이컴(1)과; 다수개의 저항(R6,R8,R12,R13), 트랜지스터(TR2,TR5), 다이오드(D1,D7) 및 포토커플러(PT2,PT5)로 구성되어 상기 마이컴(1)의 출력단자(P2)에서 출력되는 소정신호를 입력받아 모터(M)를 정방향으로 구동시켜 주는 정방향 구동부(4)와 다수개의 저항(R7,R9-R11), 트랜지스터(TR3,TR4), 다이오드(D2,D6) 및 포토 커플러(PT3,PT4)로 구성되어 상기 마이컴(1)의 출력단자(P3)에서 출력되는 소정신호를 입력받아 모터(M)를 역방향으로 구동시켜 주는 역방향 구동부(5)와; 브러쉬(B1,B2),아마츄어(A), 계자코일(L1,L2) 및 다이오드(D3-D5)로 구성되어 상기 정·역방향 구동부(5)의 출력 신호에 의해 일정 방향으로 소정의 회전수를 갖고 회전되는 유니버셜 모터(M)와; 상기 유니버셜 모터(M)의 아마츄어 회전수를 전기적인 신호로 검출하여 마이컴(1)에 입력시켜 주는 엔코더(3)를 상호 연결 구성하여서 된 것이다.
이와같이 구성된 본 발명의 작용효과를 제2도의 (a)-(c)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
세탁기에 유니버셜 모터(M)를 사용하고저 할 때에는 모터(M)의 회전방향이 고정되어 있기 때문에 방향을 바꾸는데 매우 어려움이 있다.
그러나 전자 스위치를 이용하여 필드 권선에서 발생하는 자속의 방향을 항상 일정하게 하고 아마츄어(A)에 흐르는 전류의 방향을 바꿈으로서 모터의 회전방향을 전환 시킬 수 있다.
즉, 초기모터(M)가 회전하기 전에 주파수 검출부(2)에서 브릿지 다이오드(BD)에서 출력되는 전압의 제로크로싱 포인트를 찾아 마이컴(1)의 입력단자(P1)에 입력시켜 주게되면, 처음신호와 두번째 신호를 입력받은 마이컴(1)에서는 두신호 사이에 들어오는 마이컴 동작 클럭펄스의 갯수를 받아 주파수를 검출하게 된다. 이와같이 모터(M)에 인가되는 전압의 주파수를 검출하는 이유는 모터(M)에 인가되는 전압 주파수에 따라 모터의 임피던스 즉,가 변동되기 때문에 50Hz 인가시 그 만큼 입력이 증가하고, 회전수(RPM)가 증가하여 출력이 증가되기 때문에 주파수를 정확히 검출하여 마이컴(1)에서 정해진 세탁 모드에 따라 절절한 스위칭 신호를 출력시켜 주기 위해서이다.
또한, 마이컴(1)의 출력단자(P2)에서 출력된 소정의 구동신호는 포토 커플러(PT2,PT5)에 보내지게 되는데 이때 상기 출력단자(P2)에서 출력되는 구동신호는 기설정된 패턴만큼 출력된후 로우가 되므로 소정시간 온상태를 유지하던 트랜지스터(TR2,TR5)가 오프되므로 모터(M)내의 에너지는 방출 되어져야 한다.
먼저 아마츄어(A)내에 흐르던 전류는 브러쉬(B2)→다이오드(D3)→브러쉬(B1)→아마츄어(A)로 형성되는 폐회로를 통해 감소된다.
다시 마이컴(1)의 출력단자(P2)에서 하이신호가 출력되어 트랜지스터(TR2,TR5)가 온이되면 흐르는 전류가 상승하여 모터(M)의 아마츄어(A)가 회전하게 된다.
또한, 계자코일(L1,L2)에 흐르던 전류는 다이오드(D4,D5)를 통해 흐르게 되어 상기에서 서술한 아마츄어(A)내에 흐르는 전류와 동일한 동작을 하게 된다.
이와같은 방법으로 모터에 계속해서 전류가 흐르면 정류된 형태의 파가 형성되므로 고주파의 양도 그만큼 줄어들게 된다.
즉, 아마츄어(A)에 흐르는 전류는 다이오드(D3)에 의해 반파 정류되고 계자코일(L1,L2)에 흐르는 전류는 각각 다이오드(D4,D5)를 통해 정류되므로 고주파가 대폭 줄어들게 되는 것이다.
또한 인크리멘탈 엔코더(3)에서는 아마츄어(A)의 회전수 즉, 모터의 속도를 검출하여 마이컴(1)의 입력 단자(P4)를 통해 입력시켜 주게 되므로 상기 마이컴(1)에서는 이 엔코더(3)의 출력신호를 입력받아 소정의 세탁모드에 따른 원하는 속도와 실제 속도를 상호 비교하여 그 차에 상응하는 신호시간을 가감하여 재출력하게되므로 모터의 속도가 부하의 변동에 관계없이 항상 일정한 속도를 유지하게 된다.
이때 모터(M)에 인가되는 전압과 모터내에 흐르는 전류는 제2도의 (a)와 같다.
즉, 모터(M)에 인가되는 전압의 통전폭을 제2도의 (a)와 같이 가변시켜 주므로서 부하에 따른 토크의 변동 및 속도의 변동이 가능하게 되는 것이다.
또한 유이버셜 모터(M)는 제2도의 (b)와 같이 직류모터와 동일한 속도-토크(n-T)곡선을 갖으므로 기동토크가 크게되어 우수한 기동성을 갖게된다.
한편 모터(M)를 역회전시켜야 할 경우가 발생되면 마이컴(1)의 출력단자(P3)에서 소정의 출력신호가 발생되므로 트랜지스터(TR3,TR4)가 정방향으로 구동시키는 전술에서와 같이 순서로 온, 오프되어 모터(M)의 아마츄어(A)가 역방향으로 회전되는 것이다.
이와같은 모터의 특성과 회로의 기능을 이용하여 세탁기를 세탁모드에서 사용할시 소정의 속도까지는 전압의 온/오프 폭을 계속 증가시켜 줌으로서 즉, 튜트(Duty)를 증가시켜 줌으로서 세탁 모드에서 사용이 가능하고, 탈수는 세탁조의 물이 모두 빠진 상태에서 이루어지게 된다.
따라서 부하가 작으므로 초기 기동은 제2도의 (c)와 같이 세탁모드에서 시켰다가 어느정도로 속도가 증가되면 투티를 줄이면서 탈수모드로 들어가도록 제어하게 되면 모터의 속도를 대폭 증가시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 기존의 콘덴서 운전형 단상 유도모터 대신 펄스폭 제어가 가능한 유니버셜 모터를 세탁기에 설치하여 마이컴 및 전자스위칭으로 제어 하므로서 다양한 세탁모드의 제어가 가능함과 동시에 세탁기의 기동토크가 대폭 상승되게 되어 제품의 신뢰도를 더욱더 향상시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

  1. 유니버셜 모터(M)에 인가되는 전압의 제로 크로싱 포인트와 주파수를 검출하여 마이컴(1)에 인가시켜 주는 주파수 검출부(2)와; 상기 주파수 검출부(2)와 엔코더(3)의 출력신호를 입력받아 모터의 구동속도를 원하는 속도로 유지시켜 주는 마이컴(1)과; 상기 마이컴(1)에서 출력되는 소정신호를 각각 입력받아 모터(M)를 정방향 또는 역방향으로 소정속도로 구동시켜 주는 정, 역방향 구동부(4,5)와; 상기 정, 역방향 구동부(4,5)의 출력신호에 의해 일정 방향으로 소정의 속도 및 토크를 갖고 회전되어 세탁조 및 탈수조를 구동시켜 주는 유니버셜 모터(M)와; 상기 유니버셜 모터(M)의 실제 회전수를 전기적인 신호로 검출하여 마이컴(1)에 인가시켜 주는 엔코더(3)를 상호 연결 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 유니버셜 모터를 이용한 세탁기의 속도 제어 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101407960B1 (ko) * 2009-09-10 2014-06-17 삼성전자 주식회사 세탁기 및 그 제어방법

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