KR100558996B1 - 전기세탁기 - Google Patents

Abstract

인버터의 출력에 접속된 전동기에 의해 구동되는 전기 세탁기에 있어서, 세탁물의 양, 수량 등의 부하량이 많은 경우 등에 있어서도, 항상 전기자 코일에 흐르는 전류를 일정하게 억제하고, 전동기의 토크를 일정하게 억제하며, 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 일정하게 억제한다.

인버터(14)의 출력에 전동기(7)를 접속하고, 인버터(14)를 구성하는 고전위측 스위칭 소자(34∼36)와 저전위측 스위칭 소자(37∼39)의 온·오프를 제어 수단(15)에 의해 제어하여, 전동기(7)의 전기자 코일(23∼25)에 흐르는 전류에 대응한 전류를 전류 검지 수단(56)에 의해 검지한다. 전류 검지 수단(56)의 출력값과 설정값을 비교하여 도통비 설정 수단(57)에 의해, 고전위측 스위칭 소자(34∼36)와 저전위측 스위칭 소자(37∼39)의 도통비를 제어하도록 한 것이다.

Description

전기 세탁기{ELECTRIC WASHING MACHINE}

본 발명은 인버터의 출력에 접속된 전동기에 의해 구동되는 전기 세탁기에 관한 것이다.

종래, 일본 특허 공개 평성 제5-137875호 공보에 개시되어 있는 전기 세탁기는, 전류 검출기에 의해서 세탁 운전중인 직류 브러쉬리스 모터에 흐르는 전류를 검지하여, 그것이 소정값보다도 많은 경우, 직류 브러쉬리스 모터로의 인가 전압을 낮춰, 직류 브러쉬리스 모터 및 교반 날개(agitator)의 회전수를 저하시키고, 직류 브러쉬리스 모터로의 통전 시간을 짧게 하여 회전 각도를 작게 하며, 또한 교반 날개가 우측 회전으로부터 좌측 회전할 때까지의 기간 동안의 직류 브러쉬리스 모터의 정지 시간을 길게 하는 등의 방법에 의해, 수류(水流)를 설정값보다도 약한 것으로 변경함으로써, 직류 브러쉬리스 모터에 있어서의 소비 전력값을 작게 하는 것이었다.

또한, 세탁 시간을 증가시켜, 세탁 성능을 확보하는 것이었다. 이에 따라, 다른 전기 제품을 동시에 사용하더라도 가정에 있어서의 전기 용량이 초과되는 것을 방지하여, 차단기(breaker) 등이 차단하지 않도록 한다는 것이었다.

종래의 구성의 전기 세탁기에 있어서는, 세탁 운전중에, 부하량 변동 등의 원인으로 인하여 직류 브러쉬리스 모터에 흐르는 전류가 커진 경우에, 수류의 설정값으로서, 직류 브러쉬리스 모터의 인가 전압을 낮게 하여, 회전수를 저하시킴과 동시에, 직류 브러쉬리스 모터로의 통전 시간을 짧게 하는 등의 방법으로 수류를 낮게 설정함으로써, 직류 브러쉬리스 모터에 흐르는 전류를 소정값 이하로 억제한다고 하는 것이었다.

그러나, 종래의 전기 세탁기에 있어서는, 세탁 운전에 있어서, 직류 브러쉬리스 모터의 전류가 설정값을 초과하지 않도록 제한하는 것은 아니며, 직류 브러쉬리스 모터의 전류가 설정 전류값을 초과한 경우에 전류값을 제한하는 것으로, 일시적으로 전동기의 토크 및 소비 전력이 커져, 전동기의 출력축이나 인버터에 과대한 부담을 준다고 하는 제 1 문제를 갖고 있었다.

또한, 직류 브러쉬리스 모터의 전류를 제한하는 것은 세탁 운전중만으로, 헹굼, 탈수 행정에 있어서의 부하 변동에 의해 과대한 전류가 흐른 경우에 대해서는, 대응이 불가능하다고 하는 제 2 문제를 갖고 있었다.

또한, 세탁 운전중에 있어서도, 일단, 직류 브러쉬리스 모터의 전류가 설정 전류값을 초과하면, 수류의 설정값을 낮춘 상태가 그대로 유지되고, 일시적으로 부하가 커진 경우에도 수류 설정값을 복귀시킬 수 없다고 하는 제 3 문제를 갖고 있었다.

본 발명의 목적은 상기 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로, 세탁물의 양, 수량 등의 부하량이 많은 경우 등에 있어서도, 항상 전기자 코일에 흐르는 전류를 일정하게 억제하여, 전동기의 토크를 일정하게 억제하며, 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 일정하게 억제하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 인버터의 출력에 전동기를 접속하고, 인버터를 구성하는 스위칭 소자의 온 오프를 제어 수단에 의해 제어하며, 전동기의 전기자 코일에 흐르는 전류에 대응한 전류를 전류 검지 수단에 의해 검지하도록 구성하고, 전류 검지 수단의 출력값과 설정값을 비교하여 도통비 설정 수단에 의해 스위칭 소자의 도통비를 제어하도록 한 것이다.

이에 따라, 세탁물의 양, 수량 등의 부하량이 많은 경우 등에 있어서도, 항상 전기자 코일에 흐르는 전류를 일정하게 억제하여, 전동기의 토크를 일정하게 억제하며, 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 일정하게 억제할 수 있다.

본 발명의 제 1 특징에 따른 발명은, 인버터와, 상기 인버터의 출력에 접속된 전동기와, 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자의 온 오프를 제어하는 제어 수단과, 상기 전동기의 전기자 코일에 흐르는 전류에 대응한 전류를 검지하는 전류 검지 수단과, 상기 전류 검지 수단의 출력값과 설정값을 비교하여 상기 스위칭 소자의 도통비를 제어하는 도통비 설정 수단을 구비한 것이며, 세탁물의 양, 수량 등의 부하량이 과대한 경우 등에 있어서도, 항상 전기자 코일에 흐르는 전류를 일정하게 억제하여, 전동기를 일정 토크로 구동시키기 때문에, 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 억제하여, 출력축의 파손을 방지할 수 있는 안전한 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또한, 전기자 코일에 흐르는 전류를 일정하게 억제하기 때문에, 전동기 및 인버터의 과(過)전류에 의한 과열, 고장을 방지할 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

제 2 특징에 따른 발명은, 상기 제 1 특징에 따른 발명에 있어서, 전류 검지 수단의 출력값과 설정값에 의해 전동기의 목표 회전수를 설정하는 회전수 설정 수단과, 전동기의 회전수를 검지하는 회전수 검지 수단을 구비하고, 도통비 설정 수단은, 상기 회전수 설정 수단에 의해 설정한 목표 회전수와 상기 회전수 검지 수단에 의해 검지한 전동기의 회전수에 따라 스위칭 소자의 도통비를 제어하도록 한 것이며, 세탁물의 양, 수량 등의 부하량이 과대해지더라도, 항상 전기자 코일의 전류를 일정하게 제한하기 때문에, 전동기의 토크를 일정하게 억제하여, 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 억제하고, 출력축의 파손을 방지함과 동시에, 전동기 및 인버터의 과전류에 의한 과열, 고장을 방지할 수 있어, 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 세탁물의 양, 수량의 부하량에 따라 최적의 가속을 실행할 수 있다.

제 3 특징에 따른 발명은, 상기 제 1 또는 2 특징에 따른 발명에 있어서, 도통비 설정 수단은, 전동기의 기동시에는 스위칭 소자의 도통비를 소정값으로 설정하고, 그 후 회전수 설정 수단의 출력값과 회전수 검지 수단의 출력값에 따라 스위칭 소자의 도통비를 제어하도록 한 것이며, 전동기의 기동시에, 전기자 코일에 흐르는 전류가 설정값을 일시적으로 초과하는 것을, 소정값에 의해 전기자 코일에 흐르는 전류를 제한함으로써 방지하여, 전동기의 출력축에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지할 수 있으며, 과대한 토크에 의해 출력축이 파손되는 것을 방지하여, 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기동시에 있어서의 회전수 검지 수단의 검지 속도가 느리더라도, 피드백 제어를 수행하고 있지 않기 때문에, 불안정한 동작을 실행하는 일 없이 확실하게 기동시킬 수 있다.

제 4 특징에 따른 발명은, 상기 제 1 또는 2에 특징에 따른 발명에 있어서, 전동기의 기동시에는, 설정값을 소정값으로 설정하고, 그 후 설정값을 증가시키도록 한 것이며, 전동기의 기동시에 전기자 코일에 흐르는 전류가 일시적으로 설정값을 초과하더라도, 설정값 자체가 낮기 때문에 전동기의 출력 토크는 과대하게 되지 않으며, 따라서 전동기의 출력축에도 과대한 토크가 걸리는 일이 없어, 고장이 적은 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또한, 설정값을 단계적으로 증가시킴으로써, 전동기 기동시에 저(低)가속으로 구동하게 되기 때문에, 탈수시 물을 포함한 상태의 세탁물이 고(高)가속에 의한 원심력에 의해 세탁 겸 탈수조에 압착됨으로써 세탁물이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

제 5 특징에 따른 발명은, 상기 제 2 특징에 따른 발명에 있어서, 회전수 설정 수단은, 전동기의 기동시에는 목표 회전수를 소정값으로 설정하고, 그 후 목표 회전수를 전류 검지 수단의 출력값과 상기 설정값에 따라 제어하도록 한 것이며, 전동기의 기동시에, 전동기의 회전수가 급가속하는 것을 방지하여, 그에 따른 원심력에 의해 세탁물이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 동시에 전기자 코일의 전류가 설정값에 대하여 급격히 상승하는 것을 방지하기 때문에, 전기자 코일의 전류가 설정값을 초과하는 것을 방지함으로써, 전동기의 출력축에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지하여, 안전성을 향상시킬 수 있다.

제 6 특징에 따른 발명은, 상기 제 2∼5 특징에 따른 발명에 있어서, 회전수 설정 수단에 의해 설정하는 목표 회전수에 상한값을 마련한 것이며, 전동기의 회전수가 과대하게 되는 것을 방지할 수 있고, 전동기의 출력축이나, 전기 세탁기의 구성 부품에 걸리는 부하가 커지는 것을 방지하기 때문에, 고장이 적은 신뢰성 높은 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또한, 세탁물과 세탁 겸 탈수조 사이에 마찰력이 발생하여, 옷감 손상이 발생하는 등의 문제도 해결할 수 있다.

제 7 특징에 따른 발명은, 상기 제 6 특징에 따른 발명에 있어서, 목표 회전수의 상한값을 운전 시간 혹은 부하량에 따라 변경할 수 있도록 한 것이며, 전류 검지 수단의 출력값과 설정값의 차가 큰 경우에도, 목표 회전수를 급격하게 높이는 것을 제한하기 때문에, 항상 전동기가 급가속으로 동작하는 것을 방지할 수 있어, 그 결과 탈수시 등에 발생하는 옷감 손상을 방지하는 것이 가능해지고, 또한 가속을 제한함으로써 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 제한하여, 안전성을 향상시킬 수 있다.

제 8 특징에 따른 발명은, 상기 제 2∼6 특징에 따른 발명에 있어서, 회전수 검지 수단이 검지하는 전동기의 회전수에 따라, 설정값을 변경하도록 한 것이며, 자유롭게 전동기의 가속도를 변경하는 것이 가능해져, 세탁 또는 탈수시에 있어서 최종 목표 회전수에 대한 회전수의 초과를 억제할 수 있다. 따라서, 탈수시에 전동기의 회전수가 과대하게 되는 것을 억제하기 때문에, 고장이 적고 안전한 전기 세탁기를 실현할 수 있다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.

발명의 실시예

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시예 1)

도 2에 도시하는 바와 같이 물받이조(1)는, 안쪽 바닥부에 교반 날개(2)를 회전 자유롭게 마련한 세탁 겸 탈수조(3)를 자유롭게 회전 가능하도록 형성하고, 서스펜션(4)에 의해 세탁기 본체(5)에 매달려 있다. 감속 기구(6)는, 물받이조(1)의 바닥부에 마련되어, 교반 날개(2) 및 세탁 겸 탈수조(3)에 동력을 전달하는 것으로서, 이 감속 기구(6)의 하부에 전동기(7)를 마련하고 있다. 급수 밸브(8)는 세탁 겸 탈수조(3)내에 급수하는 것이고, 배수 밸브(9)는 세탁 겸 탈수조(3)내의 세탁수 등을 배수하는 것이다.

전동기(7)의 제어 장치(10)는, 예를 들면 100V, 60Hz의 상용(商用) 교류 전원(11)과, 그 출력에 접속되어 교류 전원(11)을 정류시켜서 직류 전압으로 변환하는 정류 평활 회로(12)에 의해, 제 1 직류 전원(13)을 구성하고, 그 출력에 삼상(三相) 육석(六石)의 인버터(14)를 접속하며, 그 출력에는 전동기(7)가 접속되어 있다. 또한, 인버터(14)는 제어 수단(15)에 접속되어, 제어 수단(15)에 의해 온, 오프가 제어되고 있다.

여기서, 감속 기구(6)는, 유성(遊星) 기어를 갖고, 교반 날개(2)를 회전 구동할 때에는, 태양 기어를 전동기(7)의 축을 따라서 구동하여, 유성 기어의 회전을 교반 날개(2)에 전달하는 구성에 의해, 1/6로 감속함과 동시에 전동기(7)의 출력 토크를 6배로 변환한다. 탈수와, 후술하는 통과 세정에 있어서는, 특별히 도시되어 있지는 않지만, 클러치 기구에 의해 감속 기구(6)를 전동기(7)의 출력축으로부터 분리하여, 세탁 겸 탈수조(3)를 감속없이 전동기(7)에 의해 직접 구동한다.

본 실시예에서는, 전동기(7)를 감속 기구(6)의 하부에 직접 장착하는 구성으로 함으로써, 예를 들면 벨트를 거쳐서 동력을 전달하는 구성에 비해, 풀리(pulley)와 벨트의 슬립(slip)에 의한 기계 파워의 손실이 없고, 또한 벨트에 큰 장력이 걸림에 따라, 벨트 끊김 등의 벨트에 의한 고장이 발생하지 않는 신뢰성 높은 전기 세탁기를 실현할 수 있다.

이상과 같이, 도 2에 도시한 전기 세탁기에 있어서는, 전동기(7)가 물받이조(1)의 중심에 배치되기 때문에, 물받이조(1)의 중량 밸런스가 양호하게 되어, 균형을 잡기 위해 중량을 증가시킬 필요가 없게 된다고 하는 효과와, 볼 베어링(ball bearing) 등의 구성 요소를 감속 기구(6)의 구성 요소와 공용하는 효과에 의해 전기 세탁기의 경량화를 실현할 수 있다.

그러나, 특별히 이러한 전동기의 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 벨트에 의해 전동기(7)의 동력을 감속 기구(6)에 전달하는 구성을 취하는 것이나, 감속 기구(6)를 마련하지 않고서 세탁 행정에 있어서도 직접 동력을 교반 날개에 전달하는 직접 구동(direct drive)의 구성이어도 무방하다.

전동기(7)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 고정자(16)와 회전자(17)에 의해 구성되어 있으며, 고정자(16)는 얇은 규소 강판을 적층하여 구성한 철심(18)의 톱니(teeth) 부분에 코일(19a∼19l)을 감을 수 있는 비(非) 랩형 집중 코일로 구성되어 있고, 또한 위치 검지 수단으로서 홀 IC(20, 21, 22)를 마련하고 있다.

도 4는, 코일(19a∼19l)의 결선(結線)을 나타낸 것으로, 도 4에 도시하는 바와 같이 4개씩의 코일을 직렬로 접속함으로써, 전기자 코일(23, 24, 25)을 구성하고 있다. 도 4에 있어서, 각 코일의 검은색 동그라미는 극성을 나타내는 것이며, 각 코일의 검은색 동그라미가 그려져 있는 쪽에서부터 전류를 흘려보낸 경우에, 각 톱니부의 내측(회전자측)면에 N극이 발생하도록 감겨져 마련되어 있다. 홀 IC(20, 21, 22)는, 모두 대향하는 영구 자석의 표면이 S극인 경우에는 하이(high)를 출력하고, N극인 경우에는 로우(low)를 출력하도록 구성되어 있다.

회전자(17)는, 백 요크(back yoke)로서 동작하는 컵 형상의 철심(26)의 표면에 접착된 영구 자석(27a∼27h), 및 출력축(28)을 갖고 있다. 여기서 영구 자석(27a∼27h)은 병렬 배향의 페라이트(ferrite) 자석을 사용하고 있다. 또한, 영구 자석(27a, 27c, 27e, 27g)은, 외측에 N극이 되도록 자화(磁化)되어 있고, 영구 자석(27b, 27d, 27f, 27h)은, 외측에 S극이 되도록 자화되어 있다.

또, 필요할 경우, 원심력에 의해 영구 자석(27a∼27h)이 비산(飛散)되는 것을 막기 위하여, 예를 들면 열수축성이 있는 수지 튜브 등을 회전자(17)에 부가하여도 좋고, 또한 비자성(非磁性) 스테인레스관을 최외부에 마련하여, 견고한 구성을 실현하더라도 무방하다.

또한, 본 실시예에서는, 고정자(16)를 외측에 배치하고, 회전자(17)를 내측에 배치한 내측 로터 구성으로 되어 있지만, 특별히 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 반대로 회전자를 고정자의 외측에 마련한 외측 로터 구성으로 하여도 무방하다.

이상과 같이 본 실시예의 전동기(7)는, 8극, 12슬롯의 구성으로 되어 있는데, 특별히 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 다른 극수, 다른 슬롯수이어도 무방하고, 또한 전동기의 원리적 종류에 관해서도, 이러한 직류 브러쉬리스 모터에 제한되는 것이 아니라, 예를 들면 3상 유도 전동기나, 자기(磁氣) 저항(reluctance) 전동기, 히스테리시스(hysteresis) 전동기 등이어도 무방하며, 또한 특별히 3상인 것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 단상, 4상 등이어도 무방하다. 중요한 것은, 인버터에 의해 구동되는 것으로서, 정류 평활 회로를 갖는 것이면, 어떠한 종류의 전동기를 마련하고 있더라도 동등한 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 도 2에 도시한 전기 세탁기의 동작에 대하여 설명한다. 세탁 겸 탈수조(3)내에 세탁물(洗濯物)과 세제를 사용자가 투입한 상태에서, 운전을 개시하면, 급수 밸브(8)를 개방하여 수도물을 물받이조(1)내에 넣고, 물받이조(1)내의 물을 소정 수위까지 상승시킨다.

본 실시예에서는, 클러치 기구에 의해 세탁 겸 탈수조(3)와 전동기(7)의 출력축(28)을 직결시켜, 세탁 겸 탈수조(3)의 회전 구동을 150rpm 정도로 실행한다. 세탁 겸 탈수조(3)를 150rpm으로 회전 구동함으로써, 세탁물은 세탁 겸 탈수조(3)의 내측에 원심력에 의해 붙여진 상태로 되고, 물받이조(1)내의 물은, 중심부의 수위가 저하됨과 동시에 세탁 겸 탈수조(3)의 외측 수위가 상승하여, 물받이조(1)의 상부로부터 다시 세탁 겸 탈수조(3)내로 떨어진다고 하는 순환 경로에 의해 수류(水流)를 발생시킨다.

이 수류에 의해, 세탁물에 세정액을 통과시켜 세탁물을 세정한다. 이 세정 방식을, 본 발명에서는 통과 세정이라고 기재하기로 한다. 여기서, 세탁물을 통과하는 세정액은, 특히 원심력에 의해 세탁 겸 탈수조(3)의 외측을 향한 힘이 강력하게 작용함에 따라 통과 세정의 효과가 대단히 크고, 그 효과는 세탁 겸 탈수조(3)의 회전 속도가 클수록 커지며, 세탁 겸 탈수조(3) 주위의 구멍수가 많을수록 커진다.

또, 통과 세정을 실행하는 경우에는, 세정액과 이 세정액을 포함한 세탁물을 세탁 겸 탈수조(3)에 넣은 상태로, 세탁 겸 탈수조(3)를 회전 구동함으로써, 60㎏·cm 정도의 높은 토크가 필요로 되는데, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 종래의 콘덴서 런의 유도 전동기에 비해, 저속시에 출력 토크가 커지는, 회전자에 영구 자석을 구비한 전동기(7)를 인버터(14)에 의해 구동시키는 직류 브러쉬리스 모터 방식을 채용하고 있어, 통과 세정을 실현할 수 있도록 하고 있다.

본 실시예에서는, 통과 세정을 실행한 후, 교반 날개(2)에 의한 세정을 실행한다. 이 세정에 있어서는, 클러치 기구에 의해 세탁 겸 탈수조(3)와 전동기(7)의 출력축(28)을 분리시킴과 동시에, 감속 기구(6)와 전동기(7)의 출력축(28)을 접속하여, 전동기(7)의 회전수를 1/6로 감속시켜 교반 날개(2)를 회전 구동한다. 이 때, 제어 장치(10)는 전동기(7)가 정회전, 반전을 반복하도록 전동기(7)를 제어하는데, 전동기(7)의 회전수 제어로서는, 목표 회전수의 설정을 통과 세정시의 150rpm으로부터 변경하는 것만으로, 통과 세정시와 마찬가지로 제어할 수 있다.

교반 날개(2)에 의한 세정이 종료되면, 배수 밸브(9)를 개방하여, 물받이조(1)내의 세정액을 배수한다. 그 후, 통과 세정시와 마찬가지로 클러치 기구에 의해, 전동기(7)의 출력축(28)과 세탁 겸 탈수조(3)를 직결시켜, 세탁 겸 탈수조(3)를 전동기(7)에 의해 통과 세정시보다도 높은 회전수로 회전 구동시킴으로써, 세탁물에 포함된 세정액을 탈수한다.

다음에, 헹굼이 실행되는데, 여기서는 교반 날개(2)에 의한 세정과 마찬가지의 동작에 의해, 교반 날개(2)를 감속 기구(6)를 거쳐 전동기(7)에 의해 회전 구동한다.

최후의 탈수 행정에서는, 배수 밸브(9)를 개방하여, 물받이조(1)내의 세정액을 배수하고, 통과 세정과 마찬가지로, 클러치 기구에 의해 세탁 겸 탈수조(3)와 전동기(7)를 직결시켜, 세탁 겸 탈수조(3)를 전동기(7)에 의해 900rpm으로 회전 구동함으로써, 이 세탁 겸 탈수조(3)의 회전수에 의한 원심력으로 세탁물을 탈수한다. 또, 본 실시예에서는, 탈수시와 통과 세정시의 전동기(7) 회전수 제어 방법은 동일하다.

도 1은, 본 실시예에 있어서의 전동기(7) 및 제어 장치(10)의 회로도를 나타내고 있다. 본 실시예에 있어서, 정류 평활 회로(12)는, 다이오드 브릿지(29)와, 그 교류 전원(11)측에 접속한 역률(力率) 개선 및 잡음 방지를 겸한 코일(30), 전해 콘덴서를 2개 이용하여 구성한 평활 콘덴서(31, 32)로 구성되며, 교류 전원(11)의 2배의 전압으로 평활하는 것이다. 따라서, 실효 전압 100V의 교류 전원(11)이 입력된 경우에는, 직류 288V의 직류 전원을 구성하게 된다.

따라서, 정류 평활 회로(12)에 의해 교류 전원(11)을 정류 평활하여 직류 전원으로서 사용함으로써, 지역에 따라 전원 주파수가 서로 다른 경우에 있어서도, 항상 일정한 성능을 확보할 수 있는 전기 세탁기를 구성하는 것이 가능한 사이클프리 효과를 얻을 수 있다.

인버터(14)는, 전동기(7)의 3상 코일(33)에 대응한 3개의 고(高)전위측 스위칭 소자(스위칭 소자)(34, 35, 36)와 3개의 저(低)전위측 스위칭 소자(스위칭 소자)(37, 38, 39)를 구비하며, 고전위측 스위칭 소자(34, 35, 36) 각각의 게이트와 에미터 단자 사이에 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)가 접속되고, 저전위측 스위칭 소자(37, 38, 39)의 각각의 게이트에 저전위측 구동 회로(43, 44, 45)가 접속되어 있다.

여기서, 인버터(14) 및 고전위측 구동 회로(40, 41, 42), 저전위측 구동 회로(43, 44, 45)는 하나의 부품으로 팩키징된, IPM(Integrated Power Module) 구성으로 되어 있기 때문에, 회로 실장에 있어서 제어 장치(10)를 작게 하는 것이 가능해진다.

고전위측 구동 회로(40, 42, 43)는, 3상(相) 각각에 대하여, 저전위측 스위칭 소자(37, 38, 39)가 온 상태에 있는 기간 동안에, 예를 들면 스위칭 전원 등으로 구성된 제 2 직류 전원(46)으로부터, 다이오드(47, 48, 49)와 충전 저항(50, 51, 52)을 거쳐 전해 콘덴서를 부트스트랩(bootstrap) 콘덴서(53, 54, 55)로서 충전하여, 이것을 각 상(相)의 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)의 전원으로서 사용하는 구성으로 되어 있다.

단, 이러한 부품으로 구성하는 것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, IGBT 6개 들어간 모듈을 사용하여도 무방하고, 또한 이산(discrete) IGBT 소자를 6개 이용하여 구성한 것이어도 무방하며, 또한 IGBT 이외의 전원 소자, 예를 들면 파워 MOS형 FET, NPN형의 바이폴라식 트랜지스터 등을 이용하여도 무방하다.

또, 본 실시예에서는, IGBT를 이용하고 있기 때문에, 이른바 MOS 게이트의 구동에 필요한 전력이 작아져, 따라서 부트스트랩 콘덴서(53, 54, 55)의 정전 용량이 작더라도, 충분한 스위칭 소자 구동이 가능하도록 되어 있다.

전류 검지 수단(56)은 인버터(14)의 입력 전류를 검지하는 것이고, 도통비 설정 수단(57)은 전류 검지 수단(56)의 출력값 Vin과 설정 전류값 Vs를 비교하며, PWM 출력 수단(58)은 도통비 설정 수단(57)의 출력값 듀티(duty)에 따라 15.5kHz의 PWM 신호를 출력한다. 제어 수단(15)은 홀 IC(20, 21, 22)의 출력 신호의 조합과 전동기의 회전 방향에 의해 스위칭 소자의 온·오프를 설정하여, 고전위측 구동 회로(40, 41, 42) 및 저전위측 구동 회로(43, 44, 45)에 온·오프 신호를 출력한다.

또, 도통비 설정 수단(57), PWM 출력 수단(58), 제어 수단(15)은 마이크로컴퓨터(59)내에 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 마이크로컴퓨터(59)는 8 비트 병렬 처리를 실행할 수 있는 것을 사용하고, 또한 내부의 ROM(Read Only Memory)에는, 제어 수단(15) 이외에도 본 실시예의 전기 세탁기로서 동작하는 데 필요한 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정, 헹굼, 탈수의 순서가 모두 프로그래밍되어 있다.

본 실시예에 있어서, 도 1에 도시한 마이크로컴퓨터(59)에는, 교류 전원(11)의 0(zero) 전압 부근의 위상으로 하이 신호를 출력하는 0 전압 검지 회로(60)를 접속하여, 마이크로컴퓨터(59)가 전류 검지 수단(56)의 출력값을 판독하는 타이밍을 설정하고 있다. 또, 본 실시예에서는, 노이즈 대책으로서, 전류 검지 수단(56)의 출력값 몇회분의 평균값을 전류 검지 수단(56)의 출력값으로서 확정하고 있는데, 별도로 1회 판독으로 확정하여도 무방하다.

PWM 출력 수단(58)은, 15.5kHz에서 하이, 로우의 논리를 교대로 출력함과 동시에, 그 하이인 기간의 비율, 즉 펄스폭을 가감하도록 되어 있어, 예를 들면 마이크로컴퓨터(59) 내부의 카운터(61)와 대소(magnitude) 비교기(62)에 의해, 도통비 설정값에 따라서 PWM 신호가 출력되는 구성으로 되어 있다. 즉, 도통비 설정 수단(57)의 출력값과 카운터(61)의 출력값을 대소 비교기(62)에 의해 비교함으로써, 출력값에 따른 펄스폭으로 되는 PWM 신호가 출력되는 구성으로 되어 있다.

AND 회로(63, 64, 65)는, CMOS 논리 IC로 구성되고, PWM 신호를 입력함과 동시에, 제어 수단(15)의 출력값을 입력하여, 이 출력값과 PWM 신호와의 논리곱을 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)로 출력하고, 이에 따라 고전위측 스위칭 소자(34, 35, 36)를 도통비 설정 수단(57)의 출력값에 따른 도통비로 온·오프함으로써, 등가적으로 전동기(7)에 인가하는 제 1 직류 전원(13)을 저감시킨 상태와 거의 마찬가지의 운전을 실행할 수 있다.

전류 검지 수단(56)은, 본 실시예에서는, 인버터(14)의 입력 전류의 피크값을 검지하는 것으로, 정류 평활 회로(12)와 인버터(14) 사이에 접속된 션트 저항(25)과 션트 저항(25)의 양단 전압값을 증폭하는 증폭 회로(66)와 증폭 회로(67)의 출력 전압의 피크값을 홀드하는 피크 홀드 회로(68)로 구성하며, 이 출력 전압값을 마이크로컴퓨터(59)의 AD 입력 단자에서 검지하고 있다.

본 실시예에 있어서, 인버터 입력 전류를 검지한다는 것은, 도 5의 전기자 코일(23, 24, 25)과 인버터 입력 전류의 관계를 보더라도 알 수 있는 바와 같이, 3상 코일(33)의 모든 상(相) 전류를 검지하게 되어, 예를 들면 전류 센서를 이용하여 상(相) 전류를 검지하는 것보다도 간단한 구성으로 3상 코일(33)에 흐르는 전류를 확실하게 검지할 수 있게 된다. 따라서, 인버터 입력 전류의 피크값을 검지한다는 것은, 즉 3상 코일(33)의 전류의 피크값을 검지하게 된다.

직류 브러쉬리스 모터에서는, 3상 코일(33)의 전류의 피크값은 출력 토크와 거의 비례 관계로 되기 때문에, 전동기(7)의 출력 토크를 검지하는 것이 가능해진다. 따라서, 인버터 입력 전류의 피크값을 일정값으로 제어함으로써 전동기(7)의 토크를 제어할 수 있어, 탈수시나 통과 세정시에, 전동기(7)의 출력축(28)에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지하고, 출력축(28)의 파손을 방지함과 동시에, 세탁시에 교반 날개(2)를 구동하는 경우에 있어서도, 감속 기구(6)를 구성하는 유성 기어, 클러치에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지할 수 있다.

직류 브러쉬리스 모터에 있어서는, 3상 코일 전류가 소정값을 초과하면, 회전자를 구성하는 영구 자석이 감자(減磁)되는 현상이 발생하는데, 인버터 입력 전류를 검지하는 것은 3상 코일 전류를 검지하는 것이기 때문에, 소정값을 검지할 수 있게 되어, 전동기(7)의 감자를 방지하고, 감자에 의해 성능이 저하되는 것도 방지할 수 있다.

본 실시예에서는, 션트 저항(66)으로서, 인덕턴스가 있는 코일형 저항이 아니라 무(無)유도 저항을 이용함으로써, PWM 신호에 동기하여 온·오프하는 인버터 입력 전류를 확실히 검지할 수 있다. 또한, PWM 신호에 의해 인버터(14)를 구성하는 스위칭 소자가 온 상태로 되었을 때에 흐르는 순간 전류에 대해서도 검지할 수 있게 되어, 전동기(7)의 토크 제어 뿐만 아니라, 스위칭 소자의 과전류를 검지하는 것도 가능해진다. 단, 코일형 저항을 사용한 경우에도, 로우 패스 필터를 마련함으로써, 다소 응답성은 불량하게 되지만, 인버터 입력 전류를 검지할 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 션트 저항(66)을 작은 값으로 설정하고 있는데, 마이크로컴퓨터(59)로 그 양단 전압을 검지하는데는 정밀도가 요구되기 때문에, 증폭 회로(67)를 마련하고 있다. 증폭 회로(67)는 15.5kHz의 전압 파형을 증폭하기 위한 목적으로, 도 6에 도시하는 바와 같이 NPN 트랜지스터와 PNP의 트랜지스터를 1개씩 사용한 구성으로 하지만, 특별히 트랜지스터를 사용하는 방식은 아니며, 예를 들면 도 7에 도시하는 바와 같이 조작 증폭기(operational amplifier)에 의한 반전 증폭기의 구성을 이용하여도 무방하다. 단, 조작 증폭기의 경우, 15.5kHz의 파형을 증폭하기 위해서는 슬루 레이트(slew rate)가 높은 것을 사용할 필요가 있고, 고비용으로 되는 경우가 많아, 그 때문에 평균값을 검지하는 경우가 많다.

또, 본 실시예에서는, 증폭 회로(67)를 이용하였지만, 마이크로컴퓨터의 검지 정밀도가 높은 것이면, 특별히 증폭 회로(67)를 마련하지 않고서 직접 피크 홀드하더라도 좋다. 또한, 피크 홀드 회로(68)를 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이 에미터 팔로워에 의해 구성하고 있지만, 특별히 트랜지스터를 사용하지 않고서 다이오드를 사용하여도 무방하다.

또한, 본 실시예에서는 인버터 입력 전류의 피크값을 검지하여, 피크값이 일정하게 되도록 제어하고 있지만, 이것은 피크값에 한정되는 것이 아니라, 실효값이나 평균값을 검지하는 방법으로하여도 무방하다. 이 경우, 인버터 입력 전류의 실효값은 직류 브러쉬리스 모터에 있어서는, 그 출력 토크와 비례 관계로 되어 있어, 이 값을 일정값으로 제한함으로써, 토크를 제한할 수 있고, 피크값과 마찬가지로, 회전자(17)에 접속된 출력축(28)이나 감속 기구(6)를 구성하는 유성 기어, 클러치 등에 과도한 부담을 부가하는 것을 방지할 수 있다.

인버터 입력 전류의 평균값을 검지하는 경우에 있어서는, 일반적으로 정류 평활 회로(12)로의 입력 전류값을 검지하는 것과 등가로 되어, 코일(30)에 흐르는 전류를 억제하는 것이 가능해지고, 고조파(高調波;higher hamornic)를 억제하는 것도 가능해지지만, 전동기(7)의 토크와 비례 관계는 성립되지 않는다. 따라서, 토크를 제한하는 경우에는, 전동기(7)의 회전수 등에 의해 설정 전류값을 보정하는 방식 등을 고려할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 인버터 입력 전류를 검지하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 전류 센서를 이용하여 3상 코일의 전류를 검지하는 방법을 이용하여도 좋다.

도통비 설정 수단(57)은 마이크로컴퓨터(59)가 판독한 전류 검지 수단(56)의 출력값 Vin과 미리 ROM에 기억된 전압값으로 변환된 설정 전류값 Vs를 비교하여, 그 대소에 의해 PWM 출력 수단(58)으로의 출력값을 제어한다. 또, 설정 전류값 Vs는 1개로 한정할 필요는 없으며, 필요에 따라서 세정, 헹굼, 탈수 등 각 행정으로 설정하더라도 무방하다.

도통비 설정 수단(57)은, 도 8에 도시하는 바와 같이 구성되어 있으며, 전류 편차 연산부(69)는, 설정 전류값 Vs와 전류 검지 수단(56)의 출력값 Vin의 편차 Hi를 Hi=Vs-Vin으로서 연산하고, 그 결과를 도통비 변화량 연산부(70)에 출력한다. 도통비 변화량 연산부(70)는 이 결과에 따른 도통비 설정값의 변화량 Δduty를 미리 기억된 변환표에 의해 설정하고, 이 변화량을 도통비 연산부(71)에 출력한다. 도통비 연산부(71)는, duty=duty+Δduty를 계산한다. 즉, 이전의 도통비 설정값에 Δduty를 가산하여, 새로운 도통비 설정값 duty로 하고, 이를 PWM 출력 수단(58)로 출력한다.

또, 전류 편차를 도통비 변화량으로 변환하는 데 있어서, 변환표를 이용하는 방법에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 전류 편차에 임의의 소정값을 곱하여 도통비 변화량을 도출하더라도 관계없다.

또한, 도통비 설정 수단(57)에 대해서도, 도 9에 도시하는 바와 같이 전류 검지 수단(56)의 이번의 출력값 Vin(n)과 전번의 출력값 Vin(n-1)의 차, 즉 Vin의 변화량을 전류 변화량 연산부(72)에서 연산하고, 도통비 변화량 연산부(73)에 있어서, 이 변화량에 따른 도통비 설정값의 변화량을 설정하며, 또한 전류 편차 연산부(69)에 있어서 설정값 Vs와 이번의 출력값 Vin(n)의 차(편차)를 연산하여, 도통비 변화량 연산부(70)에 있어서, 이 편차에 따른 도통비 설정값의 변화량을 설정하고, 도통비 연산부(74)에 있어서, 이 2개의 변화량을 전번의 도통비 설정값에 가산한 것을 새로운 도통비 설정값의 변화량으로서 설정하도록 하여도 무방하다.

또한, 그 이외에도, 도 10에 도시하는 바와 같이 전류 편차 연산부(69)가 출력하는 전류 편차 Hi를 랭크 분류하는 전류 편차 랭크 설정부(75)와 전류 변화량 연산부(72)가 출력하는 전류 변화량 Di를 랭크 분류하는 전류 변화량 랭크 설정부(76)를 마련하고, 이 2개의 랭크를 도통비 변화량 연산부(77)에 미리 기억시켜 둔 데이터 테이블(data table)에 의해 도통비 설정값의 변화량을 설정하여, 도통비 연산부(71)에서 전번의 도통비 설정값에 이 변화량을 가산함으로써, 새로운 도통비 설정값으로서 PWM 출력 수단(58)에 출력하도록 하여도 좋다.

도 5는, 전동기(7)를 운전할 때의, 각 부의 전압, 전류 파형을 나타내고 있으며, (a)∼(c)는, 각각 위치 검지 수단을 구성하는 홀 IC(20, 21, 22)로부터의 출력 전압 파형을 나타내고 있다. 본 실시예에 있어서, 홀 IC(20, 22)에 대해서는, 회전자(17)가 갖는 영구 자석의 대향하는 표면이 S극인 경우에는 하이 출력을, N극인 경우에는 로우 출력을 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 홀 IC(21)에 대해서는, 대향하는 영구 자석의 표면이 N극인 경우에는 하이 출력을, S극인 경우에는 로우 출력을 실행하도록 구성되어 있다.

(d)∼(i)는, 제어 수단(15)으로부터의 출력 전압 파형 V1∼V6을 나타내고 있다. (j)∼(l)은, 전기자 코일(23, 24, 25)에 흐르는 3상 전류를 나타내고 있다. 여기서는, 고전위측 스위칭 소자가 온 상태로 되어 있을 때에, 전기자 코일(23, 24, 25)에 정(正)방향으로 전류가 흐르도록 하고 있다. (m)은 션트 저항(66)에 흐르는 인버터 입력 전류를 나타내고 있다. 또, 이 때의 파형은 도통비가 100%일 때의 것을 나타내고 있다.

이상과 같이, 도 5에 있어서, 홀 IC(20, 21, 22)의 출력 신호의 논리의 조합은, 전기각으로 60°회전할 때마다, 1 비트씩 변화하고, 이것을 제어 수단(15)에 입력하여 정방향으로 전동기(7)를 회전 구동한다고 하는 조건으로 제어 수단(15)이 처리하여, V1∼V6을 출력한다. 이 출력에 대응하여 인버터(14)를 구성하는 스위칭 소자를 온·오프시켜, 전기자 코일(23, 24, 25)의 3개 입력 단자 중 2개의 단자 사이에 제 1 직류 전원(13)의 전압을 인가하고, 이 전압과 전동기(7)의 회전에 의한 유도 기전력의 차분의 전압에 의해 (j)∼(l)과 같이 전기자 코일(23, 24, 25)에 전류를 흘려보낸다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 등가적으로 제 1 직류 전원(13)의 전압값에, PWM 신호가 하이인 기간의 비율(도통비)을 곱한 값이 인가된 것으로 하여, 3상 코일(33)에 전류가 공급되어, 이 전류와 전동기(7)의 영구 자석 사이에 플래밍의 왼손 법칙에 따른 작용, 반작용의 힘이 발생하게 되어, 이에 따라 회전자(17)와 고정자(16) 사이에 토크를 발생시켜, 회전의 동력을 기계적인 부하에 공급할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 홀 IC(20, 21, 22)를 이용한 위치 검지 수단에 의해 회전자(17)가 구비한 영구 자석에 동기한 제어를 실행하고 있지만, 특히 홀 IC에 의해 위치를 검지하는 것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 전기자 코일(23, 24, 25)에 발생하는 유도 기전력을 검출하여, 그 출력에 로우 패스 필터를 거쳐 그 출력의 영점(零點)을 검지함으로써, 홀 IC를 이용한 위치 검지 수단과 마찬가지의 위치 검지를 실행하는 것을 사용하여도 좋고, 또한 , 포토인터럽터를 이용하여 광학적으로 위치를 검지하는 등의 방법을 실행하여도 무방하다.

도 11은, 탈수 제어의 플로우차트를 나타내고 있다. 여기서, 도 11에 있어서, 탈수 제어에 대하여 설명하는데, 상술한 바와 같이 전동기(7)의 회전 제어는 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정, 헹굼, 탈수 모두에 있어서 마찬가지이다. 단, 전동기(7)의 최종 목표 회전수는, 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정, 헹굼, 탈수에 있어서 서로 다르다.

도 11의 탈수 제어에 있어서는, 도 5에 나타낸 신호에 의해, 인버터(14)를 구동하여 전동기(7)를 회전 구동하고, 전동기(7)의 출력축(28)에 의해 세탁 겸 탈수조(3)를 회전 구동하여 탈수 동작을 실행한다. 마이크로컴퓨터(59)의 순서 제어에 의해 탈수 제어를 선택하면, 단계(91)에 있어서 탈수 제어를 개시한다. 전동기(7)의 기동시에는, 마이크로컴퓨터(59)에 미리 기억된 단계(92)의 초기 충전 모드에 있어서, 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)의 전원을 구성하는 부트스트랩 콘덴서(53, 54, 55)에 충전한다. 여기서, 초기 충전 모드(92)에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는, 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)의 전원을 부트스트랩 콘덴서(53, 54, 55)에 의해 확보하는 부트스트랩 방식을 채용하고 있으며, 이 부트스트랩 콘덴서(53, 54, 55)에 전원 전압을 충전하는 기간을 마련하고 있다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 고전위측 스위칭 소자(34, 35, 36)를 오프 상태로 유지한 채로, 저전위측 스위칭 소자(37, 38, 39)를 동일한 타이밍으로 간헐적으로 온·오프하고, 부트스트랩 콘덴서(53, 54, 55)를 제 2 직류 전원(46)으로부터 다이오드(47, 48, 49) 및 충전 저항(50, 51, 52)을 거쳐 충전한다.

다음에, 초기 충전 모드(92)로부터 소프트 스타트 제어(94)로 이행할 때에, 단계(93)에서, 고전위측 스위칭 소자(34, 35, 36)와 저전위측 스위칭 소자(37, 38, 39)를 소정 시간동안 모두 오프시킨다.

그 후, PWM 출력 수단(58)의 펄스폭을 소정값까지 좁혀, 기동후에 서서히 증가시켜 가는 소프트 스타트 제어(94)에 의해 전동기(7)의 회전수를 서서히 상승시켜 간다.

소프트 스타트 제어(94)에 대하여 설명하면, 단계(95)에 있어서 도통비 설정값 duty를 d1로 설정한다. 그와 동시에 단계(96)에서 마이크로컴퓨터(59)내에 구성된 타이머를 기동시켜, 소정 시간 t가 경과한 후에, 단계(97)에서 duty=duty+d2를 계산한다. 단계(98)에서는, 이 계산 결과가 d3인지 여부를 판정하여, 그러한 경우에는 소프트 스타트 제어(94)를 종료하고, 다음 단계로서 전류 제어(99)로 이동한다. 그렇지 않은 경우에는, 다시 소정 시간 t가 경과한 후에 d2를 가산하여, 다시 d3인지 여부를 판정한다.

전류 제어(99)로 이동하면, 우선 단계(100)에서, 설정 전류값 Vs가 설정된다. 여기서, Vs는 미리 마이크로컴퓨터(59)에 기억되어 있는 것이다. 다음에, 단계(111)에서 전류 검지 수단(56)의 출력값 Vin을 입력한다. 본 실시예에서는, 특별히 도시하고 있지는 않지만, 0(zero) 전압 검지 회로(60)의 하이 출력마다 전류 검지 수단(56)의 출력값을 검지하여, 4회의 평균값을 Vin이라고 판정한다. 또한, Vin의 리라이트 타이밍은 홀 IC(22)의 출력에 동기시키고 있다.

단계(112)에서는, 전류 편차 Hi를 Hi=Vs-Vin에 의해 계산하여, 단계(113)에서 Hi에 대한 도통비 변화량 Δduty를 구한다. 이 Δduty에 의해, 단계(114)에서 도통비 설정값 duty를 duty=duty+Δduty로서 계산한다. 따라서, 도통비 변화량 Δduty를 이전번의 도통비 설정값 duty에 가산하여, 새로운 도통비 설정값 duty로 하고, 단계(115)에서 PWM 출력 수단(58)으로 출력한다.

단계(115)에서, 도통비 설정값 duty를 PWM 출력 수단(58)에 출력하면, 이 설정값에 따른 펄스폭으로 PWM 신호를 출력하고, AND 회로(63, 64, 65)를 거쳐서 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)를 PWM 신호에 동기시켜 온·오프를 제어한다. 또, 특별히 도시하지는 않았지만, 전류 제어(99)는 마이크로컴퓨터(59)에 기억된 탈수 시간이 경과하여, 탈수 제어 종료의 판정이 이루어질 때까지 계속한다.

상술한 바와 같이, 인버터 입력 전류의 피크값을 전류 검지 수단(56)에서 검지하여, 전류 검지 수단(56)의 출력값을 마이크로컴퓨터(59)가 검지하는 타이밍을 0 전압 검지 회로(60)의 출력 타이밍과 동기되어 있고, 이 타이밍은, 직류 브러쉬리스 모터에 있어서는, 인버터 입력 전류의 피크의 타이밍과 반드시 일치하지는 않는다. 그러나, 션트 저항(66)의 출력값을 증폭 회로(67)에서 증폭한 후, 피크 홀드 회로(68)를 접속함으로써, 인버터 입력 전류의 피크 타이밍에 일치시키지 않더라도 인버터 피크 전류값을 확실하게 검지할 수 있다.

단, 마이크로컴퓨터(59)의 성능에 따라서는, 전류 검지의 타이밍을 위치 검지 수단의 출력 타이밍에 동기시킴으로써, 피크 홀드 회로(68)를 마련하지 않더라도, 인버터 피크 전류를 검지할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예에 있어서는, 탈수 혹은 통과 세정의 기동시에 있어서는, 특히 세탁 겸 탈수조(3)에 물을 포함한 세탁물이 들어가 있기 때문에, 관성 모멘트가 약 0.8kg㎡라는 큰 값으로 되지만, 부하의 관성 모멘트는, 세탁물의 양이나 질 등에 따라 변화한다. 또한, 탈수 회전의 원심력에 의해 세탁물로부터 세정액을 제거할 수 있을 때에, 세정액이 세탁 겸 탈수조(3)의 회전에 의해 거품을 발생시키거나, 지나치게 많은 세제 투입에 의해, 세탁시에 거품이 발생한 경우에는 거품의 마찰력에 의해 세탁 겸 탈수조(3)의 회전에 필요한 토크가 커져, 모터 전류가 커지는 상태가 발생한다.

따라서, 어떠한 경우에 있어서도 인버터 입력 전류의 피크값이 거의 일정하게 되도록 제어함으로써, 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 토크를 제한하여, 각 스위칭 소자의 과전류를 방지하며, 또한 전동기(7)가 갖는 영구 자석의 감자를 방지하면서 탈수 제어를 실행하는 것이 가능해진다.

그 이외에도, 제어 장치(10)의 입력 전력 상한(上限)도 제한되는 효과가 발생하여, 정류 평활 회로(12)의 구성 소자의 전류 정격이나, 방열 부품에 대해서도 삭감이 가능해지고, 저비용화가 가능해진다. 또한, 상용 전원 계통으로의 부담도 경감시킬 수 있다.

도 11에 있어서는, 탈수 제어에 대하여 설명하였지만, 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정 및 헹굼의 제어에 있어서도, 탈수 제어와 마찬가지로 제어를 실행함으로써 전동기(7)의 토크를 제한할 수 있기 때문에, 탈수 제어와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 소프트 스타트 제어(94)를 실행함으로써, 전동기(7)의 기동시에 전류 제어(99)에 의해 발생하는 인버터 입력 전류의 설정값에 대한 초과(over)를 낮게 억제하는 것이 가능해지고, 인버터 입력 전류가 과대한 오버슈트(overshoot)에 의해, 전동기(7)의 출력축(28)에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지함과 동시에, 각 스위칭 소자의 과전류를 억제하고, 또한 전동기(7)가 갖는 영구 자석의 감자를 방지하며, 또한 정류 평활 회로(12)의 각 구성 소자로의 전기적 부담에 대해서도 과대하게 되지 않도록 제한할 수 있어, 신뢰성 높은 장치를 실현하고 있다.

또한, 전류 검지 수단(56)과는 별도로, 감자 전류 검지 수단, 과전류 검지 수단을 독립적으로 마련하여, 전동기(7) 및 제어 장치(10), 감속 기구(6) 등의 안전성을 확보하는 경우도 있다. 이 경우, 감자 전류 검지 수단은, 예를 들면 비교기로 구성되고, 전동기(7)가 갖는 영구 자석이 감자되는 전류보다도 낮은 값을 설정값으로 하여, 설정값을 초과하는 경우에는 비교기를 로우 출력으로 함으로써, 고전위측 구동 회로(34, 35, 36) 및 저전위측 구동 회로(37, 38, 39)로의 마이크로컴퓨터(59)로부터의 신호를 모두 오프로 함으로써, 순간적으로 인버터(14)의 동작을 정지시킨다.

또, 이 때의 전류 검지는 션트 저항(66)에서 실행하여도 무방하다. 또한, 과전류 검지 수단은, 예를 들면 감자 전류 검지 수단과 마찬가지로 비교기로 구성하며, 판정을 실행하는 설정값으로서, 인버터(14)를 구성하는 스위칭 소자가 파괴되는 전류값보다도 낮은 값을 설정하여, 설정값 이상의 전류가 흐르면, 비교기가 로우를 출력하고, 고전위측 구동 회로(34, 35, 36) 및 저전위측 구동 회로(37, 38, 39)로의 마이크로컴퓨터(59)로부터의 신호를 모두 오프로 하여, 순간적으로 인버터(14)의 동작을 정지시킨다.

여기서, 과전류 검지 수단의 전류 설정값은, 감자 전류 검지 수단의 전류 설정값보다도 크게 하고, 감자 전류 검지 수단의 전류 설정값은 마이크로컴퓨터(59)가 미리 기억하고 있는 도통비 설정 수단(57)에 입력하는 설정 전류값보다도 크게 한다. 이렇게 함으로써, 전동기(7)의 감자 보호에 대해서는, 감자 전류 검지 수단에 고장이 발생하더라도, 전류 검지 수단(56)이 있기 때문에, 2중 보호가 가능해지고, 또한 과전류 보호에 대해서도, 전류 검지 수단(56), 감자 전류 검지 수단, 과전류 검지 수단에 의해 3중 보호가 이루어지기 때문에, 거의 확실하게 전동기(7) 및 인버터(14)를 보호할 수 있다.

(실시예 2)

도 13에 도시하는 바와 같이, 회전수 설정 수단(78)은, 전류 검지 수단(56)의 출력값과 설정값에 따라 전동기(7)의 목표 회전수를 설정하는 것이다. 회전수 검지 수단(79)은, 홀 IC(22)의 출력 신호의 주기를 연산하여 전동기(7)의 회전수를 검지하여, 이 결과를 도통비 설정 수단(80)에 출력한다. 여기서, 회전수 설정 수단(78), 회전수 검지 수단(79)은, 모두 마이크로컴퓨터(81)의 소프트웨어에 의해 구성된다. 다른 구성은 상기 실시예 1과 동일하다.

본 실시예에 있어서, 회전수 검지의 확정은 홀 IC(22)의 펄스수에 의해 판정한다. 따라서, 전동기(7)의 회전수에 따라 회전수 검지의 주기는 변동하게 되는데, 회전수의 범위에 의해, 확정에 필요한 홀 IC(22)의 펄스수를 조정함으로써 그 변동을 적게 하고 있다. 본 실시예에서는, 특히 탈수 제어에 있어서, 회전수 검지의 범위를 a, b, c, d, e의 5가지로 분류하여, 범위 a에서는 회전수 검지를 실행하지 않고, 범위 b에서는 홀 IC(22)의 출력 신호 1 주기에 의해 회전수 검지를 확정하며, 범위 c에서는 출력 신호 2 주기에 의해 확정하고, 범위 d에서는 출력 신호 4 주기에 의해 확정하며, 범위 e에서는 출력 신호 8 주기에 의해 확정하도록 마이크로컴퓨터(81)의 소프트웨어에 의해 설정하고 있다.

도 13은 회전수 설정 수단(78) 및 도통비 설정 수단(80)의 구성을 나타내고 있으며, 회전수 설정 수단(78)은, 전류 검지 수단(56)의 출력값과 미리 ROM에 기억된 설정 전류값 Vs에 따라서 전동기(7)의 목표 회전수를 설정한다.

또, 본 실시예에서는, 도 14의 구성에 따라 동작을 설명하지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 도 8과 같이 편차 연산부만으로 구성하든지, 또한 도 9와 같이 랭크 설정부를 마련하지 않고서 연산만으로 목표 회전수를 설정하는 구성으로 하여도 무방하다.

도 14에 있어서, 전류 편차 연산부(69)는 전류 검지 수단(56)의 현재의 출력값 Vin(n)과 미리 기억된 설정 전류값 Vs의 편차 Hi=Vs-Vin을 연산하여, 그 결과를 전류 편차 랭크 설정부(75)에 출력한다. 또한, 전류 변화량 연산부(72)는 전류 검지 수단(56)의 현재 출력값 Vin(n)과 이전의 값 Vin(n-1)의 차, 즉 Vin의 변화량 Di를 연산하여, 그 결과를 전류 변화량 랭크 설정부(76)에 출력한다.

전류 편차 랭크 설정부(75), 전류 변화량 랭크 설정부(76)는 각각의 입력값에 대하여 미리 기억된 전류 편차 랭크, 전류 변화량 랭크를 설정하여, 회전수 변화량 연산부(82)에 출력한다. 회전수 변화량 연산부(82)는 미리 설정된 데이터 테이블에 근거하여, 목표 회전수의 변화량 ΔNs를 설정해 회전수 연산부(83)에 출력한다. 회전수 연산부(83)는 이전번 목표 회전수 Ns에 ΔNs를 가산하여, 그 결과를 새로운 목표 회전수 Ns로서 도통비 설정 수단(80)에 출력한다.

도통비 설정 수단(80)은 도 14에 도시하는 바와 같이 구성되며, 회전수 편차 연산부(84)는 회전수 설정 수단(78)이 출력한 목표 회전수 Ns와 회전수 검지 수단(79)의 현재의 출력값 Nin(n)의 편차 Hn=Ns-Nin(n)을 연산하여, 회전수 편차 랭크 설정부(85)에 그 결과를 출력한다. 회전수 변화량 연산부(86)는 회전수 검지 수단(79)의 현재의 출력값 Nin(n)과 이전번 출력값 Nin(n-1)의 차, 즉 회전수의 변화량 Dn을 연산하여, 그 결과를 회전수 변화량 랭크 설정부(87)에 출력한다.

회전수 편차 랭크 설정부(85), 회전수 변화량 랭크 설정부(87)는 미리 기억된 회전수 편차 Hn, 회전수 변화량 Dn에 대응하는 회전수 편차 랭크, 회전수 변화량 랭크를 설정하여 도통비 변화량 연산부(77)에 출력한다. 도통비 변화량 연산부(77)에는 미리 데이터 테이블이 기억되어 있고, 입력된 회전수 편차 랭크, 회전수 변화량 랭크에 근거하여, 도통비 설정값의 변화량 Δduty를 설정해 도통비 연산부(71)로 출력한다.

도통비 연산부(71)는 이 변화량 Δduty를 전회(前回)의 도통비 설정값에 가산하여, 그 결과를 새로운 도통비 설정값 duty로서 PWM 출력 수단(30)에 출력한다.

도 15는, 본 실시예에 있어서의 탈수 제어의 플로우차트를 나타낸 것이다. 여기서, 도 15에 있어서는 탈수 제어에 대하여 설명하는데, 상술한 바와 같이 전동기(7)의 회전 제어는 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정, 헹굼, 탈수 모두에 있어서 마찬가지의 것이다. 단, 전동기(7)의 최종 목표 회전수는, 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정, 헹굼, 탈수에 있어서 서로 다르다.

도 15에 있어서, 단계(132)에서 마이크로컴퓨터(81)에 의해 탈수 제어 개시가 선택되면, 단계(92)의 초기 충전 모드에 있어서, 부트스트랩 콘덴서(53, 54, 55)를 충전하고, 단계(93)에서 인버터(14)를 구성하는 전(全) 스위칭 소자를 소정 시간 오프로 한 후, 소프트 스타트 서브루틴(133)을 실행한다.

여기서, 소프트 스타트 서브루틴(133)을 설명한다. 도 16은 본 발명의 제 3 특징의 일실시예인 소프트 스타트 서브루틴을 나타내고 있다. 도 16에 있어서 소프트 스타트 서브루틴(133)으로 되면, 단계(152)에서 소프트 스타트 서브루틴을 개시하여, 단계(153)에서 도통비 설정 수단(80)으로부터의 출력을 금지하고, 도통비 설정값을 d1로 설정하여, 단계(154)에서 도통비 설정값 d1을 PWM 출력 수단(58)에 출력한다.

PWM 출력 수단(58)이 이 출력값에 대응한 PWM 신호를 출력하여, 인버터(14)를 구동시키면, 전동기(7)는 회전을 개시한다. 그 후, 단계(155)에서 홀 IC(22)의 펄스가 소정수 입력되었는지를 판정한다. 그렇지 않은 경우에는, 단계(156)에서 타이머에 의해 소정 시간 t가 경과하였는지를 확인하고, 단계(157)에서 전회(前回)의 도통비 설정값에 소정 도통비 변화량 d2를 가산하여 새로운 도통비 설정값으로 설정한다.

이 때, 단계(158)에서 도통비 설정값이 소정값 d3을 초과해 있는지 여부를 판정하여, 그렇지 않은 경우에는, 단계(154)로 되돌아가 도통비 설정값 duty를 그대로 출력하고, 초과한 경우에는, 단계(159)에서 도통비 설정값을 d3으로 설정하여, 단계(154)로 되돌아가 이 값을 PWM 출력 수단(58)에 출력한다.

또, 단계(155)에서 홀 IC(22)의 펄스수가 소정수 입력되었다고 판정한 경우에는, 단계(160)에서 소프트 스타트 서브루틴을 종료하고, 다음 단계로 이행한다.

소프트 스타트 서브루틴(133)이 종료하면, 단계(134)에서 회전수 검지 수단(79)에 의해 전동기(7)의 회전수 검지를 개시한다. 다음에 단계(135)에서, 도통비 설정 수단(80)으로부터의 출력 금지를 해제하고, 회전수 설정 수단(78)이 출력하는 목표 회전수의 초기값에 Nsmin을 입력한다. 단계(135)에 있어서는, 회전수 설정 수단(78)을 동작시키기 위해서 미리 마이크로컴퓨터 내에 기억해 놓은 설정 전류값 Vs를 설정한다.

다음에, 단계(137)에서 회전수 검지 수단(79)이 전동기(7)의 회전수를 확정하여, 출력한 검지 회전수 Nin(n)을 입력한다. 그렇게 하면, 전류 검지 수단(56)의 출력값 Vin(n)의 입력 타이밍도, 회전수 검지 수단(79)의 출력값 Nin(n)의 입력 타이밍에 동기시키고 있기 때문에, 단계(139)에서 Vin(n)을 입력하고, 전류 제어(138)를 개시한다.

단계(139)에서 전류 검지 수단(56)의 출력값 Vin(n)을 입력하면, 단계(140)에서 전류 편차 Hi=Vs-Vin(n)을 계산하여, 그 결과로부터 전류 편차 랭크 설정부(75)에 의해 편차 랭크를 설정한다. 단계(141)에 있어서는 전류 변화량 Di=Vin(n)-Vin(n-1)을 계산하여, 이 결과로부터 전류 변화량 랭크 설정부(76)에 의해 변화량 랭크를 설정한다.

또, Vin(n-1)은 소프트 스타트 서브루틴(133)으로부터 이행한 직후에는, 아직 전류 검지가 실행되고 있지 않기 때문에, 0이 입력되어 있다. 단계(142)에 있어서는, 편차 랭크, 변화량 랭크에 대응한 목표 회전수의 변화량 ΔNs를 데이터 테이블을 이용하여 설정한다. 단계(142)에서 목표 회전수의 변화량 ΔNs가 설정되면, 단계(143)에 있어서, 전회의 목표 회전수에 ΔNs를 가산하여, 새로운 목표 회전수 Ns로 하고, 이를 도통비 설정 수단(80)에 출력한다.

따라서, 기동 직후에는 Ns=Nsmin+ΔNs가 목표 회전수로서 설정되게 된다. 그 후, 단계(144)에서 현재의 출력값 Vin(n)을 전회 출력값 Vin(n-1)로서 기억시켜 두고, 전류 제어(138)는 일단 종료한다. 전류 제어(138)가 종료되면, 단계(145)에서 회전수 설정 수단(78)이 출력한 목표 회전수 Ns를 확인하고, 홀 IC(22)의 출력 펄스 몇 회에서 회전수 검지를 확정하는가를 판정한 후, 속도 제어(111)로 이동한다.

속도 제어(111)에 있어서는, 우선 단계(146)에서 목표 회전수 Ns와 회전수 검지 수단(79)의 출력값 Nin(n)의 편차 Hn을 계산하여, 이 결과에 대응한 회전수 편차 랭크를 설정한다. 계속하여, 단계(147)에서 회전수의 변화량 Dn을 회전수 검지 수단(79)이 출력한 현재의 회전수 Nin(n)으로부터 전회 출력한 회전수 Nin(n-1)을 감산하여 구하고, 이 결과에 대응한 회전수 변화량 랭크를 설정한다.

단계(148)에서는, 이 회전수 편차 랭크, 회전수 변화량 랭크에 대한 도통비 변화량 Δduty를 미리 마이크로컴퓨터(81)에 기억된 데이터 테이블에 의해 설정하고, 단계(149)에서 전회의 도통비 설정값에 이 Δduty를 가산하여 새로운 도통비 설정값 duty로 하고, 이를 단계(150)에서 PWM 출력 수단(58)으로 출력한다.

단계(150)에서, 도통비 설정값을 PWM 출력 수단(58)에 출력하면, 이 값에 따른 펄스폭으로 PWM 신호를 출력하여, AND 회로(63, 64, 65)를 거쳐 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)를 PWM 신호에 동기시켜 온·오프를 제어한다.

그 후, 회전수 검지 수단(79)의 출력값의 이전회의 값 Nin(n-1)에 이번 출력값 Nin(n)을 입력하고, 다시 단계(137)에서 회전수 검지 수단(79)이 검지 회전수를 확정하여, Nin(n)을 출력하면, 전류 제어(138), 속도 제어(111)를 실행해 서서히 전동기(7)의 회전수를 상승시켜 간다.

도 16에 나타낸 소프트 스타트 서브루틴은, 전동기(7)의 기동시에 도통비 설정 수단(80)의 출력에 관계없이, 미리 설정한 소정값 d1에서부터 서서히 도통비 설정값을 높여가는 것으로, 본 발명의 제 3 특징의 일실시예이다.

또, 도 16에 나타낸 소프트 스타트 서브루틴은, 전동기(7)의 기동시에 전류 제어(138)에 의해, 인버터 입력 전류가 설정 전류값 Vs로 되려고 할 때에 발생하는 일시적인 설정 전류값에 대한 초과(over)를 억제할 수 있도록 하기 때문에, 3상 코일(33)에 흐르는 전류가 과대하게 되는 것을 억제하여, 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 토크를 억제할 수 있다. 따라서, 과대한 토크에 의해, 전동기(7)와 세탁 겸 탈수조(3)를 접속하는 출력축(28)이 파손되는 것을 방지할 수 있어, 신뢰성 높은 전기 세탁기를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예와 같이, 회전수 검지를, 위치 검지 수단을 구성하는 홀 IC(22)로 실행하는 경우에는, 전동기(7)의 회전수가 낮을 때의 회전수 검지의 확정 시간이 길어진다고 하는 응답성의 문제로 인하여, 저속시에 속도를 제어할 경우 도통비 설정값이 커져, 그 결과 3상 코일(33)에 흐르는 전류가 과대하게 되고, 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 토크가 과대하게 되는 경우가 있는데, 도 16에 나타낸 소프트 스타트 서브루틴을 실행하면, 회전수가 어느 정도 높아질 때까지의 기간 동안, 속도를 제어하지 않고서 도통비 설정값을 낮은 값으로 좁혀 놓기 때문에, 3상 코일(33)에 흐르는 전류는 일정값 이하로 억제되어, 전동기(7)의 출력축(28)에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지할 수 있다.

도 17은, 본 발명의 제 4 특징의 일례를 나타내는 소프트 스타트 서브루틴이다. 또, 이 이후의 실시예의 설명은, 회전수 검지를 실행하지 않은 범위를 없애고, 0∼900rpm의 범위로 회전수를 검지하는 조건으로 실행하는 것으로 한다.

도 17에 있어서는, 단계(161)에서 회전수 설정 수단(78)에 입력하는 설정 전류값을 Vs보다도 낮은 값 Vs2로 설정한다. 단계(162)에서는, 전류 검지 수단(56)의 전회의 출력값 Vin(n-1)에 초기값으로서 0을 입력하고, 단계(163)에서 회전수 검지 수단(79)의 전회 출력값 Nin(n-1)에 초기값으로서 0을 입력한다. 그 후, 단계(134)에서 회전수 검지를 개시하여, 단계(135)에 있어서 회전수 검지 수단(79)이 전동기(7)의 현재 회전수를 확정하면, 도 15에 나타낸 전류 제어(138)를 실행한다.

전류 제어(138)에 있어서, 설정한 목표 회전수가 Nsmin을 초과해 있는지 여부를 단계(164)에서 판정하여, Nsmin 이하인 경우에는, 도 15에 나타낸 속도 제어(111)를 실행한다. 또한, Nsmin을 초과해 있는 경우에는, 단계(160)에서 소프트 스타트 서브루틴을 종료하고, 다음 단계로 이행한다.

따라서, 도 17에 나타낸 소프트 스타트 서브루틴은, 전동기(7)의 기동시에 있어서 설정 전류값을 작게 한 상태로 전류 제어를 실행함으로써, 설정 전류값에 대한 오버슈트가 커진 경우에 있어서도 설정 전류값 자체가 낮기 때문에, 3상 코일(33)에 흐르는 전류는 낮아지고, 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 토크를 낮게 억제하여, 출력축(28)의 파손을 방지함과 동시에, 인버터(14)를 구성하는 스위칭 소자에도 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있는, 고장이 적은 안전한 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또, 본 실시예는 본 발명의 제 8 특징의 일실시예이기도 하다.

도 18은, 본 발명의 제 5 특징의 일례를 나타내는 소프트 스타트 서브루틴이다. 도 18에 있어서는, 단계(171)에서 도통비 설정 수단(80)에 입력되는 목표 회전수 Ns의 초기값을 Ns1로 설정하고, 단계(163)에서 회전수 검지 수단(79)의 전회의 출력값 Nin(n-1)에 초기값으로서 0rpm을 입력한다. 그 후, 단계(134)에 있어서 회전수 검지 수단(79)에 의한 회전수 검지를 개시하여, 단계(137)에서 회전수 검지 수단(79)이 전동기(7)의 회전수를 확정했을 때, 도 15에 나타낸 속도 제어(111)를 실행한다.

속도 제어(111)의 종료후, 단계(172)에서 목표 회전수 Ns에 ΔNs1을 가산하여 새로운 목표 회전수로 한다. 단계(173)에서는 Ns가 Nsmin인지 여부를 판정하여, 그렇지 않으면, 다시, 회전수 검지 수단(79)의 출력후에 속도 제어(111)을 실행한다. 또한, Ns=Nsmin인 경우에는, 단계(160)에서 소프트 스타트 서브루틴을 종료하고, 다음 단계로 이행한다.

따라서, 기동시에 있어서 회전수 검지 수단(79)의 출력값에 관계없이 목표 회전수를 낮은 값에서부터 서서히 상승시켜 속도 제어(111)만을 실행하고, 전류 제어(138)를 실행하지 않음으로써, 전류 제어시의 설정 전류값에 대한 초과를 발생시키지 않도록 한다.

또, 속도 제어에 있어서도 목표 회전수를 낮은 값으로 제한하기 때문에, 회전수 검지 수단(79)의 전동기(7) 기동시에 있어서의 검지 속도가 늦거나, 검지 정밀도에 편차가 있더라도, 도통비 설정 수단(80)의 출력하는 도통비 설정값은 낮은 값으로 억제되기 때문에, 3상 코일 전류가 과대하게 되는 것을 방지하고, 전동기(7)의 출력축(28)에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지한다. 따라서, 고장이 적은 안전한 전기 세탁기를 실현할 수 있다.

이상과 같이 도 15에 있어서, 소프트 스타트 서브루틴(133)을 마련함으로써, 전동기(7)의 기동시에, 전류 제어(138)에 의한 전동기(7)의 출력 토크의 일시적인 오버슈트를 억제하여, 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 토크를 억제할 수 있다.

단, 회전수 설정 수단(78) 및 도통비 설정 수단(80)의 입력 대 출력의 변환 비율을 조정하면, 3상 코일(33)에 흐르는 전류의 기동시에 있어서의 오버슈트 및 전동기(7) 회전수의 기동시에 있어서의 오버슈트를 저감시킬 수 있기 때문에, 소프트 스타트 서브루틴(133)은 특별히 필요로 하지 않게 된다.

이 경우에는, 본 발명의 제 2 특징의 일실시예로 되어, 기동후 곧 전류 제어에 의해 인버터 입력 전류가 설정 전류값으로 안정되기 때문에, 탈수 제어 및 통과 세정시에 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 토크를 억제하면서 전동기(7)가 재빨리 동작을 개시하는 것으로 되어, 구동 시간을 짧게 하고, 소비 전력이 작게 하는 것도 가능하다.

(실시예 3)

도 19에 도시하는 바와 같이 리미터 판정 수단(88)은, 회로 설정 수단(78)의 출력측에 마련되어 있다. 여기서, 리미터 판정 수단(88)은 마이크로컴퓨터(89)의 소프트웨어에 의해 구성되는 것이다. 다른 구성은 상기 실시예 2와 동일하다.

본 실시예에서는, 탈수시의 전동기(7)의 최종 목표 회전수를 탈수 성능을 만족하도록 하여 900rpm으로 설정하고 있다. 따라서, 900rpm 이상으로 전동기(7)를 회전 구동하면 되지만, 900rpm을 대폭 초과하는 경우에는 세탁 겸 탈수조(3)의 원심력에 의해 전동기(7)의 출력축(28)에 큰 힘이 걸려, 경우에 따라서는 출력축(28)의 파손되는 것도 고려할 수 있다.

여기서, 리미터 판정 수단(88)은 회전수 설정 수단(78)이 출력하는 목표 회전수가 900rpm을 초과하는지 여부를 판정하여, 900rpm을 초과하는 경우에는 목표 회전수를 900rpm으로 설정함으로써, 전동기(7)의 회전수를 900rpm 이하로 억제하여, 세탁 겸 탈수조(3)의 원심력에 의해 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 힘을 억제하는 것이 가능하게 되어, 안전한 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 이것은, 본 발명의 제 6 특징의 일실시예에 해당한다.

도 19에 있어서, 본 발명의 제 7 특징의 실시예에서는, 리미트 판정 수단(88)의 판정 조건을 900rpm이라고 하는 일정값이 아니라, 전동기(7)의 기동시로부터의 동작 시간에 따라 변화시키게 된다. 이 경우에 있어서, 전동기(7)의 기동시로부터의 동작 시간 t에 대한 리미터용 함수 Nsmax(t)를 미리 마이크로컴퓨터(89)내에 설정하고, 동작 시간 t에 있어서의 리미터값 Nsmax(t)와 그 때의 회전수 설정 수단(78)이 출력한 목표 회전수 Ns의 대소를 비교하여, 목표 회전수 Ns가 큰 값이면 Nsmax(t)를 새롭게 목표 회전수로 설정함으로써, 거의 무(無)부하의 상태로 전동기(7)를 구동하더라도, 인버터 입력 전류의 피크값이 설정 전류값 Vs보다도 지나치게 작기 때문에 목표 회전수 Ns가 커지는 것을 방지한다.

따라서, 급가속으로 기동하는 것을 방지하여, 급가속에 의한 진동을 방지함과 동시에, 급가속에 의한 원심력으로 인하여 세탁물이 세탁 겸 탈수조(3)에 압착됨에 따른 옷감 손상 등을 방지하는, 안전하고 성능이 우수한 전기 세탁기를 실현할 수 있다.

본 실시예에서는, 도 17의 소프트 스타트 서브루틴(133) 이외에는 회전수 설정 수단(78)에 입력하는 설정 전류값 Vs를 변경하지 않지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 실시예의 탈수 제어에 있어서, 전동기(7)의 회전수가 점점 커진 경우에, 설정 전류값 Vs를 낮게 함으로써, 가속을 서서히 진행하여, 최종 목표 회전수 900rpm에 대한 실제 회전수의 일시적인 오버슈트의 값을 작게 하는 것이 가능해진다.

따라서, 오버슈트시의 전동기(7)의 회전수가 목표 회전수 900rpm에 대하여 과대하게 되는 것을 방지하여, 세탁 겸 탈수조(3)의 원심력에 의해 전동기(7)의 출력축(28)에 걸리는 힘을 억제하는 것이 가능해져, 고장이 적은 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또한, 원심력에 의해 세탁물이 세탁 겸 탈수조(3)에 압착됨에 따른 옷감 손상 등을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 전동기(7)의 회전수에 대응하여 설정 전류값을 가변(可變)으로 하는 것은, 본 발명의 제 8 특징의 일실시예로 되는 것이다.

또, 상기 각 실시예에 있어서, 인버터(14)의 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)의 전원을 부트스트랩 콘덴서(53, 54, 55)에 의해 확보하는 방식을 이용하여 전류 피드백 제어를 이용한 탈수 제어의 일례를 나타내었는데, 인버터(14)의 구동 방식은, 특히 부트스트랩 콘덴서를 이용한 방법으로 할 필요는 없으며, 예를 들면 부트스트랩 콘덴서 대신에, 스위칭 전원 등에 의해 고전위측 구동 회로(40, 41, 42)의 전원을 각각 마련하더라도 좋다. 이 경우에는, 탈수 제어의 기동시를 포함하여, 전동기(7)의 기동시에 초기 충전 모드를 마련할 필요가 없게 된다.

이상과 같이 본 실시예의 전기 세탁기의 탈수 제어에 대하여 설명하였지만, 실시예 1에 있어서도 설명한 바와 같이, 전동기(7)의 회전 제어는 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정, 헹굼, 탈수 모두에 있어서도 마찬가지이다. 단, 전동기(7)의 최종 목표 회전수는, 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정, 헹굼, 탈수에 있어서 서로 다르다.

따라서, 통과 세정, 교반 날개(2)에 의한 세정 및 헹굼의 제어에 있어서도, 탈수 제어와 마찬가지로 제어함으로써, 전동기(7)의 토크를 제한할 수 있기 때문에, 탈수 제어와 마찬가지의 효과를 갖는다.

이상과 같이, 본 발명의 제 1 특징에 따른 발명에 의하면, 인버터와, 상기 인버터의 출력에 접속한 전동기와, 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자의 온 오프를 제어하는 제어 수단과, 상기 전동기의 전기자 코일에 흐르는 전류에 대응한 전류를 검지하는 전류 검지 수단과, 상기 전류 검지 수단의 출력값과 설정값을 비교하여 상기 스위칭 소자의 도통비를 제어하는 도통비 설정 수단을 구비하였기 때문에, 세탁물의 양, 수량 등의 부하량이 과대한 경우 등에 있어서도, 항상 전기자 코일에 흐르는 전류를 일정하게 억제하여, 전동기를 일정 토크로 구동하기 때문에, 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 억제하여, 출력축의 파손을 방지할 수 있는 안전한 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또한, 전기자 코일에 흐르는 전류를 일정하게 억제하기 때문에, 전동기 및 인버터의 과전류에 의한 과열, 고장을 방지할 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제 2 특징에 따른 발명에 의하면, 전류 검지 수단의 출력값과 설정값에 의해 전동기의 목표 회전수를 설정하는 회전수 설정 수단과, 전동기의 회전수를 검지하는 회전수 검지 수단을 구비하고, 도통비 설정 수단은, 상기 회전수 설정 수단에 의해 설정한 목표 회전수와 상기 회전수 검지 수단에 의해 검지한 전동기의 회전수에 의해 스위칭 소자의 도통비를 제어하도록 하였기 때문에, 세탁물의 양, 수량 등의 부하량이 과대하게 되더라도, 항상 전기자 코일의 전류를 일정하게 제한하기 때문에, 전동기의 토크를 일정하게 억제하여, 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 억제함으로써, 출력축의 파손을 방지함과 동시에, 전동기 및 인버터의 과전류에 의한 과열, 고장을 방지할 수 있어, 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 세탁물의 양, 수량의 부하량에 따라 최적의 가속을 실행할 수 있다.

또한, 제 3 특징에 따른 발명에 의하면, 도통비 설정 수단은, 전동기의 기동시에 있어서는, 스위칭 소자의 도통비를 소정값으로 설정하고, 그 후 회전수 설정 수단의 출력값과 회전수 검지 수단의 출력값에 의해 스위칭 소자의 도통비를 제어하도록 하였기 때문에, 전동기의 기동시에, 전기자 코일에 흐르는 전류가 설정값을 일시적으로 초과하는 것을, 소정값에 의해 전기자 코일에 흐르는 전류를 제한함으로써 방지하여, 전동기의 출력축에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지할 수 있고, 과대한 토크에 의해 출력축이 파손되는 것을 방지하여, 안전성을 향상할 수 있다. 또한, 기동시에 있어서의 회전수 검지 수단의 검지 속도가 늦더라도, 피드백 제어를 실행하고 있지 않기 때문에, 불안정하게 동작하는 일 없이 확실하게 기동시키는 것이 가능하다.

또한, 제 4 특징에 따른 발명에 의하면, 전동기의 기동시에 있어서는, 설정값을 소정값으로 설정하고, 그 후 설정값을 증가시키도록 하였기 때문에, 전동기의 기동시에 전기자 코일에 흐르는 전류가 일시적으로 설정값을 초과하더라도, 설정값 자체가 낮기 때문에 전동기의 출력 토크는 과대하게 되지 않아, 전동기의 출력축에 과대한 토크가 걸리는 일이 없어, 고장이 적은 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또한, 설정값을 단계적으로 증가시킴으로써, 전동기를 기동시에 저가속으로 구동하게 되기 때문에, 탈수시에 있어서 물을 포함한 상태의 세탁물이 고가속에 의한 원심력에 의해 세탁 겸 탈수조에 압착되어, 세탁물이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제 5 특징에 따른 발명에 의하면, 회전수 설정 수단은, 전동기의 기동시에 있어서는, 목표 회전수를 소정값으로 설정하고, 그 후 목표 회전수를 전류 검지 수단의 출력값과 상기 설정값에 의해 제어하도록 하였기 때문에, 전동기의 기동시에, 전동기의 회전수가 급가속하는 것을 방지하여, 그에 따른 원심력에 의해 세탁물이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 동시에 전기자 코일의 전류가 설정값에 대하여 급격히 상승하는 것을 방지하기 때문에, 전기자 코일의 전류가 설정값을 초과하는 것을 방지하여, 전동기의 출력축에 과대한 토크가 걸리는 것을 방지함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제 6 특징에 따른 발명에 의하면, 회전수 설정 수단에 의해 설정하는 목표 회전수에 상한값을 마련하였기 때문에, 전동기의 회전수가 과대하게 되는 것을 방지할 수 있어, 전동기의 출력축이나, 전기 세탁기의 구성 부품에 걸리는 부하가 커지는 것을 방지하기 때문에, 고장이 적은 신뢰성 높은 전기 세탁기를 실현할 수 있다. 또한, 세탁물과 세탁 겸 탈수조 사이에 마찰력이 발생하여, 옷감이 손상되는 등의 문제도 해결할 수 있다.

또한, 제 7 특징에 따른 발명에 의하면, 목표 회전수의 상한값을 운전 시간 혹은 부하량에 따라 변경 가능하도록 하였기 때문에, 전류 검지 수단의 출력값과 설정값의 차가 큰 경우에도, 목표 회전수를 급격하게 올리는 것을 제한하기 때문에, 전동기가 급가속으로 기동하는 것을 항상 방지할 수 있어, 그 결과 탈수시 등에 발생하는 옷감 손상을 방지할 수 있고, 또한 가속을 제한함으로써 전동기의 출력축에 걸리는 토크를 제한하여, 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제 8 특징에 따른 발명에 의하면, 회전수 검지 수단이 검지하는 전동기의 회전수에 따라 설정값을 변경하도록 하였기 때문에, 전동기의 가속도를 자유롭게 변경하는 것이 가능해져, 세탁 또는 탈수시에 있어서, 최종 목표 회전수에 대한 회전수의 초과를 억제할 수 있다. 따라서, 탈수시에 전동기의 회전수가 과대하게 되는 것을 억제하기 때문에, 고장이 적고 안전한 전기 세탁기를 실현할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 전기 세탁기의 블럭도,

도 2는 동 전기 세탁기의 시스템 구성도,

도 3은 동 전기 세탁기의 전동기의 주요부 평면도,

도 4는 동 전기 세탁기의 전동기의 전기자 코일의 결선도,

도 5는 동 전기 세탁기의 전동기의 주요부 전압, 전류 파형도,

도 6은 동 전기 세탁기의 전류 검지 수단의 일례의 회로도,

도 7은 동 전기 세탁기의 전류 검지 수단의 다른 예의 회로도,

도 8은 동 전기 세탁기의 도통비 설정 수단의 일례의 블럭도,

도 9는 동 전기 세탁기의 도통비 설정 수단의 다른 예의 블럭도,

도 10은 동 전기 세탁기의 도통비 설정 수단의 다른 예의 블럭도,

도 11은 동 전기 세탁기의 탈수 제어의 동작 플로우차트,

도 12는 동 전기 세탁기의 탈수 제어의 초기 충전 모드에서의 주요부 전압 파형도,

도 13은 본 발명의 실시예 2의 전기 세탁기의 블럭도,

도 14는 동 전기 세탁기의 회전수 설정 수단과 도통비 설정 수단의 블럭도,

도 15는 동 전기 세탁기의 탈수 제어의 동작 플로우차트,

도 16은 동 전기 세탁기의 소프트 스타트 서브루틴의 일례의 플로우차트,

도 17은 동 전기 세탁기의 소프트 스타트 서브루틴의 다른 예의 플로우차트,

도 18은 동 전기 세탁기의 소프트 스타트 서브루틴의 다른 예의 플로우차트,

도 19는 본 발명의 실시예 3의 전기 세탁기의 블럭도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

7 : 전동기

14 : 인버터

15 : 제어 수단

23∼25 : 전기자 코일

34∼36 : 고전위측 스위칭 소자(스위칭 소자)

37∼39 : 저전위측 스위칭 소자(스위칭 소자)

56 : 전류 검지 수단

57 : 도통비 설정 수단

Claims (4)

1. 인버터와,

   상기 인버터의 출력에 접속한 직류 브러쉬리스 모터와,

   상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자의 온 오프를 제어하는 제어 수단과,

   상기 직류 브러쉬리스 모터의 전기자 코일에 흐르는 전류에 대응한 전류를 검지하는 전류 검지 수단과,

   상기 전류 검지 수단의 출력값과 설정값에 의해 상기 직류 브러쉬리스 모터의 목표 회전수를 설정하는 회전수 설정 수단과,

   상기 직류 브러쉬리스 모터의 회전수를 검지하는 회전수 검지 수단과,

   상기 스위칭 소자의 도통비를 설정하는 도통비 설정 수단을 구비하며,

   상기 도통비 설정 수단은, 상기 회전수 설정 수단에 의해 설정한 목표 회전수와 상기 회전수 검지 수단에 의해 검지한 직류 브러쉬리스 모터의 회전수에 의해 도통비를 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 전기 세탁기.
2. 제 1 항에 있어서,

   도통비 설정 수단은, 직류 브러쉬리스 모터의 기동시에는, 스위칭 소자의 도통비를 소정의 설정값으로 설정하고, 그 후 회전수 설정 수단의 출력값과 회전수 검지 수단의 출력값에 의해 상기 스위칭 소자의 도통비를 새로운 설정값으로 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 전기 세탁기.
3. 제 1 항에 있어서,

   회전수 설정 수단은, 직류 브러쉬리스 모터의 기동시에는, 목표 회전수를 소정의 회전수로 설정하고, 그 후 전류 검지 수단의 출력값과 상기 소정의 회전수에 의해 상기 목표 회전수를 새로운 회전수로 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 전기 세탁기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   회전수 설정 수단에 의해 설정하는 목표 회전수에 상한값을 마련하는 동시에, 상기 상한값을 운전 시간 혹은 부하량에 따라 변경할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전기 세탁기.