KR20000041598A

KR20000041598A - 드럼세탁기의 운전방법

Info

Publication number: KR20000041598A
Application number: KR1019980057532A
Authority: KR
Inventors: 구본권
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-07-15
Also published as: KR100316832B1

Abstract

개시된 내용은 브러쉬레스 직류(BLDC) 모터를 채용한 드럼 세탁기에서 코스트 및 진동/소음이 저감되면서도 세탁효율이 향상되도록 한 드럼 세탁기의 운전방법에 관한 것이다.

개시된 본 발명은, 펄스폭변조(PWM) 신호에 의해 스위칭되는 인버터회로의 파워소자를 통해 교류전압을 인가하여 세탁기의 초기 기동 시에 BLDC 모터의 3상 중 2상을 통전시켜 2상 구동모드로 제어하는 단계와, BLDC 모터가 소정 속도이상으로 회전되면 각 상이 120도 위상차를 가지며 전기각으로 180도 통전되게 3상 통전시켜 3상 구동모드로 제어하는 단계를 포함하며, 3상 구동모드 제어단계에서는 PWM 신호의 듀티 및 위상을 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 모터 내에서 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 감지하는 위치센서의 소요 개수를 최소화시켜 제품의 코스트가 저감되며, 회전속도에 따라 모터를 2상 구동모드와 3상 구동모드로 교번하여 제어하면서 3상 구동모드에서는 위상을 가변 제어함으로써 커뮤테이션 토오크 리플의 최소화되어 진동/소음이 저감되고 세탁효율이 향상되는 이점이 있다.

Description

드럼 세탁기의 운전방법

본 발명은 세탁기의 운전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브러쉬레스 직류(BLDC) 모터를 채용한 드럼 세탁기에 있어서 모터 내에서 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 감지하는 위치센서를 최소 개만 사용하면서도 회전속도에 따라 모터를 2상 구동모드와 3상 구동모드로 교번하여 제어하며 3상 모드 시에는 통전 위상을 가변 제어함으로써, 코스트 및 진동/소음이 저감되면서도 세탁효율이 향상되도록 한 것이다.

주지와 같이, BLDC 모터는 유도 모터에 비하여 소비전력은 작으나 고가의 특성을 가지므로 종래에는 사무자동화(OA) 및 공장자동화(FA) 기기에 주로 사용되었으며, 최근 들어 반도체의 가격이 저렴해지고 고도의 내전압소자가 개발되어 제어성 및 내구성이 향상됨에 따라 그 사용영역이 세탁기 등과 같은 가전분야로 급속히 확산되는 추세이다.

이와 같은 BLDC 모터를 채용한 세탁기로서는 도 1에 도시된 바와 같이, BLDC 모터(1)의 회전축이 세탁조(2)의 세탁/탈수축(2a)에 직접 연결되어 있어 BLDC 모터(1)의 회전력을 세탁조(2)가 직접 전달받아 회전되는 드럼 세탁기가 있다.

동 도면 중 미설명 부호 2b는 펄세이터이고, 3은 외조이다.

한편, 일반적인 BLDC 모터는, 공간적으로 회전하는 회전자계를 발생하는 고정자와, 영구자석이 내장되어 자계를 형성하며 회전자계의 회전속도에 동기되어 상대적으로 회전하는 회전자를 필수 구성요소로 포함하며, 모터의 회전을 제어하는 별도의 제어장치가 구비된다.

상기 제어장치는 도 2 도시된 바와 같이, 모터의 3상(U,V,W) 사이에 각각 위치하여 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 감지하는 위치센서(도시 생략됨), 교류전원(AC)을 직류전원으로 변환하는 정류회로(11), 변환된 직류전원의 전압 맥동분을 제거하는 평활콘덴서(12), 다수의 전력용 파워소자로 이루어지며 평활콘덴서(12)를 거친 직류전압을 파워소자의 스위칭 상태에 따라 원하는 평균전압 및 주파수의 교류전압으로 모터에 인가하는 인버터회로(13), 위치센서의 감지값을 기초로 하여 인버터회로(13)를 제어하는 제어회로(14), 이 제어회로(14)에 전원을 공급하는 전원회로(15)로 구성된다. 여기서 미설명 부호 1은 등가회로로 표현된 BLDC 모터(이하, "모터"로 약칭함)이다.

이하, 상기와 같이 구성된 드럼 세탁기의 종래 기술에 따른 운전방법을 첨부한 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

드럼 세탁기는 모터(1)의 회전에 따라 세탁조(2)가 직접 회전되므로 펄세이터(2b)만이 회전되는 여타의 세탁기보다 회전관성이 크게 작용하는 특성을 갖는다.

따라서, 제어방법도 가속, 감속, 제동 등의 모드를 필요로 하게 되며, 정역회전 패턴은 도 3의 전류 파형도에 나타난 바와 같이, 모터(1)에 가하는 토크를 일정한 기울기로 가속시키는 구간(A)과, 등속유지 구간 및, 일정한 기울기로 감속시키는 구간(B)을 유지하도록 가감속 패턴을 설정하여야 한다.

그리고, 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이 모터(1)의 3상(U,V,W) 사이에 각각 위치하는 세 개의 위치센서(Sa,Sb,Sc)는 회전자의 회전에 따라 전기각으로 60도마다 감지값을 출력하는데 이 감지값에 따른 제어회로(14)의 펄스폭변조(PWM) 신호에 의해 인버터회로(13)의 파워소자가 스위칭되어 모터(1)는 3상(U,V,W) 중에서 2상만이 통전되는 방식으로 구동되며, 도 4와 같이 각 상에 유기되는 기전력(EMF)에 전기각으로 120도 구간만을 통전시키는 방식이 채택된다.

Sc	Sb	Sa	U⁺	U^-	V⁺	V^-	W⁺	W^-	회전방향
0	1	1	0	1	0	0	1	0	정방향(CW)
0	0	1	0	1	1	0	0	0
1	0	1	0	0	1	0	0	1
1	0	0	1	0	0	0	0	1	역방향(CCW)
1	1	0	1	0	0	1	0	0
0	1	0	0	0	0	1	1	0

한편, 제어회로(14)에서 출력되는 PWM 신호, 즉 전압지령에 의한 모터(1) 및 세탁조(2)의 정역회전 패턴을 구간별로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 위치센서에 의해 회전자의 위치가 감지되고 인버터회로(13)의 파워소자 중에서 통전할 스위치가 선택되면 PWM 신호의 듀티(duty)를 세탁물의 양(포량,부하량)에 따라 미리 선정된 값까지 서서히 증가시켜 모터(1)의 정회전 속도를 가속한다(가속구간).

그리고, 세탁조(2)가 회전하여 목표하는 회전각도에 도달하면 현재 속도와 목표 속도와의 차이값을 연산하여 다음 회전의 목표 PWM 듀티에 가감한 후 재설정값을 저장하며, PWM 듀티를 0이 될 때까지 감소시켜 모터(1)의 회전속도를 감속한다.

여기서, PWM 듀티가 0이되면 인버터회로(13)의 파워소자를 세탁 전에 감지된 세탁물의 양에 따라 설정된 소정 시간동안 모두 오프(off)하여 발전제동이 되도록 모드를 변환한다(감속구간).

이후, 설정된 오프 시간이 경과되면 세탁조(2)를 정지시키기 위한 역상제동모드로 변환된다.

역상제동모드에서는 회전방향을 전환할 데이터를 선정하고 선정된 데이터를 출력하여 제동력을 발생시키는데, 이 제동력을 너무 크게 하면 그 충격에 의하여 세탁조(2) 및 세탁물이 손상될 우려가 있다.

따라서, 제동력을 서서히 증가시키기 위해 아랫상에만 PWM 신호를 인가하던 것을 윗상에도 PWM 신호를 함께 인가하여 전류의 급속 상승을 억제하면서 적절한 감속에 의하여 세탁조(2)가 정지되도록 한다. 즉 상기한 표 1에서 U⁺와 W^-에 PWM 신호를 인가하여 U상의 전류를 상승시킬 때에 V⁺에도 PWM 신호를 인가하여 전류의 급속 상승을 억제하는 것이다(제동구간).

다음으로, 세탁조(2)가 정지하면 충분한 가속에 의한 역회전을 위하여 상기 제동구간에서 인가하던 윗상 PWM 신호를 차단하여 전류가 충분히 인가될 수 있도록 하며, 정방향 가속 시와 동일한 기울기로 역회전 속도를 가속한다.

이때, 가속 최대 PWM 듀티는 상기 감속구간에서 저장한 목표 PWM 듀티까지 증가시킨다. 그리고 현재 속도가 목표 속도보다 작으면 속도차에 따라 목표 PWM 듀티를 증가시켜 다음 회전 시의 가속력이 증대되게 하며, 현재 속도가 목표 속도보다 크면 목표 PWM 듀티를 적절히 감소시켜 다음 회전 시의 가속력이 저감되게 한다.

이후, 상기한 정회전 과정과 동일한 원리에 의하여 세탁조(2)가 감속/제동되면 목표 속도에 따른 PWM 신호의 일정한 초기값을 현재의 전류 흐름을 고려해 선정하여 인가하며, PWM 듀티를 소정 기울기로 증가시켜 정역회전을 반복하면서 세탁행정을 진행한다.

전술한 종래 기술에 따른 드럼 세탁기의 운전방법에 있어서, 모터(1) 내에서 회전자의 위치를 감지하는 세 개의 위치센서(Sa,Sb,Sc)가 사용되고, 모터(1)의 각 상(U,V,W)에 인가되는 전압의 위상은 고정된 상태이며 기전력(EMF)에 전기각으로 120도 구간만이 통전되는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기와 같이 120도 통전 방식이 이용되므로 인버터회로 내 파워소자의 커뮤테이션(commutation) 시점에서 커뮤테이션 토오크 리플(ripple)이 유발되어 진동/소음이 발생되는 문제점이 있었다.

즉, 도 4의 각 상(U,V,W)에서 파워소자의 스위칭 상태가 변화되는 시점(C)에서는 모터(1)에 흐르는 전류의 고조파 성분에 의하여 도 6에 도시된 바와 같이 전류파형이 불안정한 특성을 갖는다.

또한, 모터의 각 상에 인가되는 전압의 위상이 고정된 상태이므로 위상의 제어가 자유롭지 못하여 세탁효율을 향상시키는 데에 있어서 한계점에 봉착되었으며, 회전자의 위치를 감지하기 위하여 사용되는 위치센서는 제품의 코스트를 상승시키는 요인으로 작용되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 한 견지로서, 모터 내에서 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 감지하는 위치센서를 최소 개만 사용하여 제품의 코스트가 저감되도록 한 드럼 세탁기의 운전방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 견지로서, 회전속도에 따라 모터를 2상 구동모드와 3상 구동모드로 교번하여 제어함으로써 커뮤테이션 토오크 리플이 최소화되도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 견지로서는, 모터를 3상 모드로 제어 시에 통전 위상을 가변 제어함으로써 세탁효율이 향상되도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 드럼 세탁기의 구성도이고,

도 2는 도 1에 도시된 브러쉬레스 직류(BLDC) 모터용 제어장치의 회로도이고,

도 3은 정역회전 세탁 패턴에 의하여 BLDC 모터에 흐르는 전류 파형도이고,

도 4는 종래 기술에 따른 드럼 세탁기의 운전방법에 의하여 BLDC 모터의 각 상에 흐르는 기전력 및 통전 파형도이고,

도 5는 종래 기술에 따른 드럼 세탁기의 운전방법에 의하여 도 2에 도시된 인버터회로 내의 파워소자에 인가되는 펄스폭변조(PWM) 신호의 듀티 변화 패턴도이고,

도 6은 종래 기술에 따른 세탁기의 운전방법에 의한 2상 통전 시에 BLDC 모터에 흐르는 상전류 파형도이고,

도 7은 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법을 수행하기 위하여 인버터회로 내의 파워소자에 인가되는 PWM 신호의 듀티 및 위상의 변화 패턴도이고,

도 8은 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법 중에서 초기 기동모드를 설명하기 위한 플로우차트이고,

도 9는 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법 중에서 세탁행정을 설명하기 위한 플로우차트이고,

도 10은 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법에서 세탁물의 양(포량)과 3상 통전 데이터의 초기 조건과의 관계 그래프이고,

도 11은 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법에서 세탁물의 양과 발전제동모드의 오프 시간과의 관계 그래프이고,

도 12는 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법에서 3상 통전 시에 BLDC 모터에 흐르는 상전류 파형도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 브레쉬레스 직류(BLDC) 모터 2 : 세탁조

14 : 제어회로 13 : 인버터회로

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 드럼 세탁기의 운전방법은, BLDC 모터의 회전력을 세탁조가 전달받아 회전되는 드럼 세탁기에 있어서:

상기 BLDC 모터의 회전속도를 검출하는 과정은,

(1). 두 개의 위치센서를 이용해 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 전기각으로 90도마다 감지하며;

(2). 상기 두 개의 위치센서가 출력하는 감지신호의 시간차를 기초로 하여 상기 BLDC 모터의 회전속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 드럼 세탁기의 운전방법은, PWM 신호에 의해 스위칭되는 인버터회로의 파워소자를 통해 교류전압이 인가되는 BLDC 모터의 회전력을 세탁조가 전달받아 회전되는 드럼 세탁기에 있어서:

(1). 초기 기동 시에 상기 BLDC 모터의 3상 중 2상을 통전시켜 2상 구동모드로 제어하는 단계;

(2). 상기 BLDC 모터가 소정 속도이상으로 회전되면 각 상이 120도 위상차를 가지며 전기각으로 180도 통전되게 3상 통전시켜 3상 구동모드로 제어하는 단계를 포함하며;

상기 3상 구동모드 제어단계에서는 상기 PWM 신호의 듀티 및 위상을 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 2상 구동모드 제어단계는,

(1). 상기 세탁조를 회전시킬 방향을 결정한 후 상기 PWM 신호의 위상을 고정한 상태로 듀티를 0부터 시작하여 소정의 기울기로 증가시키는 단계;

(2). 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 전기각으로 90도마다 감지하는 두 개의 위치센서로부터 출력되는 감지신호의 시간차를 기초로 하여 회전속도를 산출하는 단계를 포함하며;

상기 회전속도가 산출되면 상기 3상 구동모드 제어단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 3상 구동모드 제어단계는,

(1). 상기 세탁조 내의 포량에 따라 상기 PWM 신호의 듀티 및 위상에 관련한 초기 조건을 설정한 후 상기 듀티 및 위상을 초기값에서 목표값까지 소정의 기울기로 증가시키는 단계;

(2). 상기 듀티 및 위상을 상기 목표값으로 유지하다가 상기 세탁조의 회전각도가 목표하는 회전각도에 도달되면 현재 속도와 목표 속도와의 차이값에 따라 다음 회전의 목표 듀티를 재설정한 후 상기 듀티 및 위상을 소정의 기울기로 감소시켜 상기 세탁조의 회전속도를 감속시키는 단계;

(3). 상기 포량에 따라 설정된 소정 시간동안 발전제동한 후 상기 듀티를 소정의 기울기로 증가시키며 상기 위상은 적어도 상기 목표값보다 높은 값에서부터 소정의 기울기로 감소시키는 단계;

(4). 상기 BLDC 모터가 소정 속도이하로 회전되면 상기 재설정된 목표 듀티로 변화된 상기 초기 조건에 따라 회전방향을 변경시켜 구동하는 단계를 포함하며;

상기한 (1) 내지 (4) 단계를 반복하면서 상기 포량에 따라 결정된 세탁시간동안 세탁행정을 수행하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, BLDC 모터 내에서 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 감지하는 위치센서를 두 개만 사용하면서도 회전속도에 따라 모터를 2상 구동모드와 3상 구동모드로 교번하여 제어하며 3상 모드 시에는 통전 위상을 가변 제어함을 알 수 있다.

그 결과, 제품의 코스트가 저감되고, 커뮤테이션 토오크 리플이 최소화되어 진동/소음이 저감되면서도 세탁효율이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 설명에 사용되는 도면에 있어서, 종래 기술 도면과 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호로 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법을 수행하기 위하여 인버터회로 내의 파워소자에 인가되는 PWM 신호의 듀티 및 위상의 변화 패턴도이고, 도 8은 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법 중에서 초기 기동모드를 설명하기 위한 플로우차트이며, 도 9는 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법 중에서 세탁행정을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법은, 세탁조(2)를 회전시킬 방향(CW,CCW)을 결정한 후 PWM 신호의 위상을 0으로 고정한 상태로 듀티를 0부터 시작하여 소정의 기울기로 증가시키면서 인버터회로(13) 내의 파워소자로 인가하여 BLDC 모터(1)(이하, "모터"로 약칭함)의 3상 중 2상을 통전시켜 2상 구동모드로 제어하는 단계(ST101∼105)와, BLDC 모터(1)의 회전자 위치를 전기각으로 90도마다 감지하는 두 개의 위치센서로부터 출력되는 감지신호의 시간차를 기초로 하여 회전속도가 산출되면 3상 구동모드 변환되어 세탁행정으로 진행하는 단계(ST106∼107)로 구성된다.

상기 세탁행정은, 세탁조(2) 내의 포량에 따라 PWM 신호의 듀티 및 위상에 관련한 초기 조건을 설정한 후 듀티 및 위상을 초기값(D1,A1)에서 목표값(D2,A2)까지 소정의 기울기(S1,S4)로 증가시키는 단계(ST201∼203)와, 듀티 및 위상을 목표값(D2,A2)으로 유지하다가 세탁조(2)의 회전각도가 목표하는 회전각도에 도달되면 현재 속도와 목표 속도와의 차이값에 따라 다음 회전의 목표 듀티를 재설정한 후 듀티(D2) 및 위상(A2)을 소정의 기울기(S2,S5)로 감소시켜 세탁조(2)의 회전속도를 감속시키는 단계(ST204∼206)와, 포량에 따라 설정된 소정 시간동안 발전제동한 후 듀티(D4)를 소정의 기울기(S3)로 증가시키며 위상은 적어도 상기 목표값보다 높은 값(A4)에서부터 소정의 기울기(S6)로 감소시키는 단계(ST207∼209)와, 모터(1)가 소정 속도이하로 회전되면 재설정된 목표 듀티로 변화된 초기 조건에 따라 회전방향을 변경시켜 구동하는 단계(ST211)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 드럼 세탁기의 운전방법은, 먼저 초기 기동 시에 제어회로(14)가 세탁조(2)를 회전시킬 방향, 즉 정방향(CW) 회전 또는 역방향(CCW) 회전을 결정한 후 기 저장된 데이터 중에서 해당 방향에 맞는 2상 구형파 통전 데이터를 인버터회로(13)로 출력한다(ST101∼103).

이때, PWM 신호의 듀티는 0부터 시작하여 소정의 가속 기울기로 증가되며 위상은 고정된 상태이다(ST104∼105).

그러면, PWM 듀티의 증가로 인하여 모터(1) 및 세탁조(2)가 회전되기 시작하며, 여기서 모터(1)내에 설치된 두 개의 위치센서는 회전자의 위치를 전기각으로 90도마다 감지하여 신호를 출력한다.

그리고, 제어회로(14)는 타이머를 이용하여 상기 두 위치센서에서 출력되는 회전자 감지신호의 시간차를 측정하며, 측정된 신호의 시간차를 기초로 하여 모터(1)의 회전속도를 산출한다.

여기서, 모터(1)가 저속으로 회전되어 회전자 감지신호의 출력 간격이 너무 길면 타이머에서 시간차를 측정할 수 없게 되어 오버플로우 신호가 발생되며, 이를 신호받은 제어회로(14)는 지금까지와 동일하게 소정의 기울기로 PWM 듀티를 지속적으로 증가시키면서 모터(2)를 2상 구동모드로 제어한다.

이후, 모터(1)가 소정 속도이상으로 회전하여 오버플로우 상태가 해제되면 타이머가 회전자 감지신호의 시간차를 측정·출력하고, 제어회로(14)는 전술한 바와 같이 회전속도가 산출되면 기전력에 전기각으로 180도 통전되는 3상 구동모드로 변환되어 세탁행정을 진행한다(ST106∼107).

다음으로, 세탁행정 시에는 초기 기동모드에서 산출된 모터(1)의 회전속도를 기초로 하여 각 상(U,V,W)이 120도 위상차를 갖는 3상 사인파 180도 통전 데이터를 산출하여 인버터회로(13)로 출력한다.

이때, 3상 사인파 180도 통전 데이터의 초기 조건은 도 10과 같이 세탁물의 양(포량)에 따라 비례적으로 설정되는데, 초기 듀티가 D1, 초기 위상이 A1로 설정되면 듀티는 목표 제어값인 D2에 도달될 때까지 가속 기울기 S1에 따라 증가시키며, 위상은 목표 위상인 A2에 도달될 때까지 변경 기울기 S4에 따라 증가시킨다(ST201∼203).

다음으로, 목표값에 도달된 후에도 듀티를 D2로 유지하고 위상을 A2로 유지하다가 세탁조(2)의 회전각도가 목표하는 회전각도에 도달되면 현재 속도와 목표 속도와의 차이값을 연산하여 다음 회전의 목표 PWM 듀티에 가감한 후 재설정값을 저장한다.

그리고, PWM 듀티가 0(D3)이 될 때까지 S2의 기울기로 감소시키며, 위상은 듀티의 감소시간동안 S5의 기울기로 A3까지 감소시켜 세탁조(2)의 회전속도를 감속한다(ST204∼206).

이에 따라, PWM 듀티가 0이되면 제어회로(14)는 발전제동모드로 변환되어 세탁 전, 즉 초기 기동 시에 감지된 세탁물의 양에 대하여 도 11과 같이 비례 특성을 갖도록 설정한 소정의 오프 시간동안 인버터회로(13)의 파워소자를 모두 오프(off)시키며, 설정된 오프 시간이 경과되면 세탁조(2)를 정지시키기 위한 역상제동모드로 변환된다.

그리고, 역상제동모드에서는 제어회로(14)가 PWM 듀티를 0(D4)에서 S3의 기울기로 D5까지 증가되게 제어하며, 위상은 적어도 A2보다 높은 값인 A4에서 S6의 기울기로 A5까지 감소되게 제어한다(ST207∼209).

한편, 모터(1)가 저속으로 회전되어 위치센서에서 출력되는 회전자 감지신호의 출력 간격이 다시 길어지면 타이머에서도 다시 오버플로우 신호가 발생되며, 제어회로(14)는 타이머에서 오버플로우 신호가 발생되는 순간에 모터(1)의 회전방향을 변경시켜 구동한다.

즉, 상기한 회전 과정과 동일한 원리에 따라 반대방향으로 모터(1)가 가속·감속·제동되며, 이와 같은 정역회전을 반복하면서 세탁물의 양에 따라 결정된 세탁시간동안 세탁행정이 수행된다(ST209∼211).

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 모터 내의 회전자 위치를 감지하는 세 개의 위치센서를 사용하면서 위상이 고정된 2상 통전 방식으로 모터를 제어하던 것과는 달리, 본 발명은 위치센서를 두 개만 사용하면서도 회전속도에 따라 모터를 2상 구동모드와 3상 구동모드로 교번하여 제어하며 3상 모드 시에는 통전 위상을 가변 제어함을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 제품의 코스트가 저감되면서도 도 12에 도시된 3상 통전 시에 모터에 흐르는 상전류 파형도에 나타난 바와 같이 커뮤테이션 토오크 리플이 최소화되어 진동/소음이 저감되며, 세탁효율의 향상을 가져올 수가 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 모터 내에서 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 감지하는 위치센서의 소요 개수를 최소화시켜 제품의 코스트가 저감되며, 회전속도에 따라 모터를 2상 구동모드와 3상 구동모드로 교번하여 제어하면서 3상 구동모드에서는 위상을 가변 제어함으로써 커뮤테이션 토오크 리플의 최소화되어 진동/소음이 저감되고 세탁효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims

브러쉬레스 직류(BLDC) 모터의 회전력을 세탁조가 전달받아 회전되는 드럼 세탁기에 있어서:

상기 BLDC 모터의 회전속도를 검출하는 과정은,

(1). 두 개의 위치센서를 이용해 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 전기각으로 90도마다 감지하며;

(2). 상기 두 개의 위치센서가 출력하는 감지신호의 시간차를 기초로 하여 상기 BLDC 모터의 회전속도를 산출하는 것을 특징으로 한 드럼 세탁기의 운전방법.
펄스폭변조(PWM) 신호에 의해 스위칭되는 인버터회로의 파워소자를 통해 교류전압이 인가되는 브러쉬레스 직류(BLDC) 모터의 회전력을 세탁조가 전달받아 회전되는 드럼 세탁기에 있어서:

(1). 초기 기동 시에 상기 BLDC 모터의 3상 중 2상을 통전시켜 2상 구동모드로 제어하는 단계;

(2). 상기 BLDC 모터가 소정 속도이상으로 회전되면 각 상이 120도 위상차를 가지며 전기각으로 180도 통전되게 3상 통전시켜 3상 구동모드로 제어하는 단계를 포함하며;

상기 3상 구동모드 제어단계에서는 상기 PWM 신호의 듀티 및 위상을 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 한 드럼 세탁기의 운전방법.
제 2 항에 있어서,

상기 2상 구동모드 제어단계는,

(1). 상기 세탁조를 회전시킬 방향을 결정한 후 상기 PWM 신호의 위상을 고정한 상태로 듀티를 0부터 시작하여 소정의 기울기로 증가시키는 단계;

(2). 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 전기각으로 90도마다 감지하는 두 개의 위치센서로부터 출력되는 감지신호의 시간차를 기초로 하여 회전속도를 산출하는 단계를 포함하며;

상기 회전속도가 산출되면 상기 3상 구동모드 제어단계를 수행하는 것을 특징으로 한 드럼 세탁기의 운전방법.
제 2 항에 있어서,

상기 3상 구동모드 제어단계는,

(1). 상기 세탁조 내의 포량에 따라 상기 PWM 신호의 듀티 및 위상에 관련한 초기 조건을 설정한 후 상기 듀티 및 위상을 초기값에서 목표값까지 소정의 기울기로 증가시키는 단계;

(2). 상기 듀티 및 위상을 상기 목표값으로 유지하다가 상기 세탁조의 회전각도가 목표하는 회전각도에 도달되면 현재 속도와 목표 속도와의 차이값에 따라 다음 회전의 목표 듀티를 재설정한 후 상기 듀티 및 위상을 소정의 기울기로 감소시켜 상기 세탁조의 회전속도를 감속시키는 단계;

(3). 상기 포량에 따라 설정된 소정 시간동안 발전제동한 후 상기 듀티를 소정의 기울기로 증가시키며 상기 위상은 적어도 상기 목표값보다 높은 값에서부터 소정의 기울기로 감소시키는 단계;

(4). 상기 BLDC 모터가 소정 속도이하로 회전되면 상기 재설정된 목표 듀티로 변화된 상기 초기 조건에 따라 회전방향을 변경시켜 구동하는 단계를 포함하며;

상기한 (1) 내지 (4) 단계를 반복하면서 상기 포량에 따라 결정된 세탁시간동안 세탁행정을 수행하는 것을 특징으로 한 드럼 세탁기의 운전방법.