KR20030088824A - 세탁기의 전기 제동 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터축과 세탁조축이 동력 전달 장치인 클러치부에 의해 연결된 세탁기에 있어서, 세탁행정 수행중 급제동 명령시 모터의 제동을 위한 전압의 크기를 감지하여, 일정기준 이상의 전압 크기가 감지되면 일정시간동안 발전제동을 실시하는 세탁기의 전기 제동 장치 및 그 방법으로서,

세탁물을 담는 세탁조와, 세탁행정을 위해 전기적으로 상기 세탁조를 구동시키는 모터와, 상기 세탁조의 축과 상기 모터의 축 사이의 전기 제동력을 전달하기 위해 상하 운동을 하는 클러치부로 구성된 세탁기에 있어서, 상기 세탁기는 교류전원을 정류 또는 평활하여 상기 모터에 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 전달받은 전압이 커패시터에 충전되어 직류의 전압을 저장하는 직류전압부와, 상기 직류전압부의 위상을 180도 변경하여 상기 모터에 정전압 또는 역전압을 인가하여 상기 모터를 제동시키는 제동부와, 상기 직류전압부의 전압 크기를 감지하고, 제동의 제어신호를 상기 제동부에 출력하는 제어부로 구성되는 세탁기의 전기제동 장치에 의해 탈수 중 급제동시 상기 직류전압부의 전압크기가 제동 소음을 발생시키는 모터에 인가되는 역치전압 이상일 때 일정시간동안 발전제동을 실시함에 따라, 클러치부에 과도하게 전달된 전류로 인한 제동 소음과 클러치부의 손상을 방지하는 효과가 있다.

Description

세탁기의 전기 제동 장치 및 그 방법 {Electric braking device and its method in the washing machine}

본 발명은 세탁기의 전기 제동 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 모터축과 세탁조축이 동력 전달 장치인 클러치부에 의해 연결된 세탁기에 있어서, 세탁행정 수행중 급제동 명령시 모터의 제동을 위한 전압의 크기를 감지하여, 일정기준 이상의 전압 크기가 감지되면 일정시간동안 발전제동을 실시하는 세탁기의 전기제동 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

도 1은 클러치부를 갖는 세탁기의 대략적인 구성도로서, 세탁물을 담는 세탁조(11)와, 세탁행정을 위해 전기적으로 상기 세탁조(11)를 구동시키는 모터(31)와, 상기 세탁조의 축(10)과 상기 모터의 축(30) 사이의 전기 제동력을 전달하기 위해 상하 운동을 하는 클러치부(20)로 구성된다. 또한 상기 모터는 중심부에 위치하여 고정적인 동작을 담당하는 고정자(미도시)와, 상기 고정자를 둘러싸면서 회전동작을 담당하는 회전자(미도시)로 구성되며, 상기 고정자는 상기 모터의 운동 속도를 감지할 수 있다.

따라서 모터(31)는 전기에너지를 운동에너지로 전환하여, 회전축을 중심으로 회전운동을 하고, 모터의 운동에너지가 클러치부(20)의 상하 운동에 의해 세탁조의 축에 전달됨으로써 세탁조(11)를 움직여 세탁행정을 하게 된다.

도 2는 전기 제동 장치를 갖는 세탁기의 내부 구성도로서, 상기 세탁기의 전기제동 장치는 교류전원을 정류 또는 평활하여 상기 모터에 공급하는전원공급부(40)와, 상기 전원공급부(40)로부터 전달받은 전압이 커패시터에 충전되어 직류의 전압을 저장하는 직류전압부(50)와, 상기 직류전압부의 전압 위상을 현재 모터에 인가된 전압과 역방향으로 180도 위상 변경하여 상기 모터에 정전압 또는 역전압을 인가하여 상기 모터의 운동을 제동시키는 제동부(60)와, 상기 직류전압부(50)의 전압 크기를 감지하고, 제동의 제어신호를 상기 제동부(60)에 출력하는 제어부(70)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 세탁기의 전기 제동 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

사용자가 세탁 행정을 수행중인 세탁기에 급제동을 명령하면 전기적 제동을 위해 세탁기는 상기 모터(81)의 속도감지부를 통해 모터의 현재 운동 속도를 감지하여 상기 모터에 전압을 인가하여 제동을 실시한다.

상기 제어부(70)는 모터를 제동하기 위해 감지된 상기 모터의 현재 속도에 상응하는 전압 크기를 갖는 180도 위상변경된 역전압을 상기 모터에 인가하도록 상기 제동부(60)를 제어한다.

상기 제동부는 운동중인 상기 모터(81)에 역전압을 인가하여 모터의 운동에너지를 감소시킴으로써, 모터의 운동을 제동시키며, 이러한 동작 과정은 상기 모터가 완전히 제동될 때까지 반복된다.

도 3은 종래 기술에 의한 전기 제동을 위한 제동부의 전류 흐름도로서, 제동을 명령한 후의 전류 흐름을 L1으로 표시하였다.

상기 제동부는 2개의 절연게이트 양극성 트랜지스터(T1,T2)가 직렬연결된 것을 1단으로 하여 각 1단이 3개로 병렬연결(T1,T2||T3,T4||T5,T6)되어 하부의 트랜지스터(T2,T4,T6)가 모터와 연결되어 구성된다.

상기 직류전압부(50)는 상기 모터내 고정자(미도시)로부터 감지된 현재 운동하는 모터의 속도에 상응하는 크기의 전압을 상기 제동부(60)로 인가하고, 상기 제동부는 이를 180도 위상변경하여 상기 모터를 제동시킨다. 상기 180도 위상 변경된 전압이 모터(81)를 구동시키던 권선(85)의 전압을 유기함에 따라 상기 권선의 전압이 0이 되어 모터(81)를 제동시키며, 이때 전류의 흐름은 L1과 같다.

그러나, 종래의 전기제동 방법의 경우 고속 회전중인 세탁기에 급제동을 실시하면 상기 모터와 상기 클러치부의 운동속도의 차이로 인해 상기 모터의 운동변위보다 상기 클러치부의 운동변위가 더 큼에 따라 상기 모터에 인가된 전압이 상기 운동변위의 차이만큼 왜곡되어 상기 클러치부에 전달되는 과정이 연속적으로 수행되어 상기 모터의 제동이 완료될 때까지 상기 운동변위의 편차는 증가한다.

따라서, 상기 모터의 운동속도를 기준으로 인가된 직류전압의 크기는 클러치부에 전달되고, 클러치부는 편차만큼 왜곡된 운동변위를 가지며 상하운동을 함에 따라 클러치부의 기계적 마찰이 가중되어 제동소음이 발생되고, 고장이 우려되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 세탁물을 담는 세탁조와, 세탁행정을 위해 전기적으로 상기 세탁조를 구동시키는 모터와, 상기 세탁조의 축과 상기 모터의 축 사이의 전기 제동력을 전달하기 위해 상하 운동을 하는 클러치부로 구성된 세탁기에 있어서, 상기 세탁기를 급제동시 상기 모터와 상기 클러치부의 운동속도 차이로 인한 운동변위가 이격됨에 따라 발생된 제동 소음과 상기 클러치부의 손상을 방지함으로써 세탁기의 원활한 제동을 실시하고, 아울러 세탁기의 내구성을 제공하는데 있다.

도 1은 클러치부를 갖는 세탁기의 대략적인 구성도,

도 2는 전기 제동 장치를 갖는 세탁기의 일반적인 내부 구성도,

도 3은 종래 기술에 의한 전기 제동을 위한 제동부의 전류 흐름도,

도 4은 본 발명에 의한 전기 제동을 위한 제동부의 전류 흐름도,

도 5는 본 발명에 의한 세탁기의 전기 제동 방법의 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 세탁조축11: 세탁조

20: 클러치부 30: 모터축

31,81,181: 모터40: 전원공급부

50,150: 직류전압부60,180: 제동부

65,165: 절연게이트 양극성 트랜지스터66: 다이오드

70: 제어부 85, 185: 권선

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 세탁기의 전기 제동 장치 및 그 방법의 특징에 따르면,

세탁물을 담는 세탁조와, 세탁행정을 위해 전기적으로 상기 세탁조를 구동시키는 모터와, 상기 세탁조의 축과 상기 모터의 축 사이의 전기 제동력을 전달하기 위해 상하 운동을 하는 클러치부로 구성된 세탁기에 있어서, 상기 세탁기의 전기제동 장치는 교류전원을 정류 또는 평활하여 상기 모터에 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 전달받은 전압이 커패시터에 충전되어 직류의 전압을 저장하는 직류전압부와, 상기 직류전압부의 위상을 180도 변경하여 상기 모터에 정전압 또는 역전압을 인가하여 상기 모터의 운동을 제동시키는 제동부와, 상기 직류전압부의 전압 크기를 감지하고, 제동의 제어신호를 상기 제동부에 출력하는 제어부로 구성되는 제 1 특징과,

세탁행정 수행중 급제동을 입력하는 제 1단계와, 모터의 제동을 위해 180도 위상변경된 역전압을 상기 모터에 인가하는 제 2단계와, 상기 모터의 현재 운동 속도에 상응하는 전압크기를 갖는 직류전압부의 전압크기와 클러치부가 소음을 발생시키는 역치전압의 크기를 비교하는 제 3단계와, 상기 직류전압부의 전압 크기가 작으면 제 2단계를 수행하고, 상기 직류 전압부의 전압크기가 크면 0.5초간 발전제동을 실시하는 제 4단계와, 모터의 제동이 완료되었으면 제동을 종료하고, 제동이 완료되지 않았을 경우 제 2단계를 재수행하는 제 5단계로 동작되는 제 2 특징을 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 세탁기의 전기제동 장치의 구성은 도 2와 같다.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 세탁기의 전기제동 장치의 구성을 설명하면, 입력된 교류전원(AC 220V)을 브릿지 다이오드(도시되지 않음) 및 평활 커패시터(도시되지 않음)에 의해 정류 및 평활된 전원이 전원공급부(40)로부터 모터에 인가되어 세탁조가 회전함으로써 세탁, 헹굼, 탈수 등의 세탁행정이 수행된다.

직류전압부(50)는 상기 전원공급부(40)로부터 전달받은 전압을 커패시터에 충전시킴으로써 직류의 전압을 저장하며, 충전된 직류전압은 모터(81)를 구동시키고 상기 모터는 상기 세탁조를 운동시키기 위해 상하이동을 하는 클러치부로 운동에너지를 전달한다.

이때 사용자가 세탁행정의 수행중 세탁기의 전원을 off시키거나 또는 세탁기 상부에 위치한 도어를 열어 세탁기에 급제동을 명령하면 이를 제어부(70)가 감지하여 제동부(60)에 제어신호를 출력한다. 또한 제어부(70)는 모터(81)가 운동하는 동안 모터의 운동속도를 계속적으로 감지하여 모터의 속도정보를 직류전압부(50)에 출력함에 따라 상기 직류전압부는 모터의 속도에 상응하는 크기를 갖는 전압을 제동부에(60) 인가한다.

따라서, 상기 제동부(60)는 직류전압부(50)로부터 출력된 전압을 현재 모터를 운동시키는 전압의 위상과 180도 변경시킨 역전압을 모터에 인가함에 따라 모터를 동작시키던 권선내의 전압은 감소되어 모터를 제동한다.

그러나, 실제 모터와 클러치부의 운동속도의 차이에 의해 모터의 운동변위보다 상기 클러치부의 운동변위가 더 큼에 따라 생기는 운동변위의 차이로 인해, 상기 모터의 현재속도에 상응하는 크기의 역전압이 상기 모터에 인가되면 실제 클러치부의 움직임은 상기 모터의 운동변위보다 더 큰 변위를 가지며 역방향으로 회전함에 따라 제동 완료시까지 소음이 발생되고 클러치부의 손상을 초래한다.

따라서, 제어부(70)는 클러치부가 소음을 발생시키는 순간의 역치 전압의 크기를 미리 저장하여 상기 모터(81)의 고정자가 감지한 모터의 현재속도에 상응하는 크기를 가지는 전압을 직류전압부(50)에 인가하고, 직류전압부의 직류전압의 크기를 수시로 감지하여 현재 모터를 제동시키기 위한 역전압의 크기가 상기 역치 전압 크기보다 클 때 제동부(60)에 발전제동을 명령하는 제어신호를 보낸다.

제동부는 도 4와 같이 2개(T1,T2)의 절연게이트 양극성 트랜지스터(이하 트랜지스터라 함, 165)가 직렬연결된 것을 단으로 하여, 3개의 단이 병렬연결(T1,T2||T3,T4||T5,T6)되어 구성되며, 각 트랜지스터에 다이오드(D1 내지 D6)가 연결되어 트랜지스터(165)를 단선(Short)시킴으로써 발전제동을 실시할 수있다.

하부의 3개의 트랜지스터(T2,T4,T6)는 모터(181)내부의 권선(185)에 연결되어 직류전압부(150)로부터 인가된 전압이 상기 제동부(160)를 통해 모터 내부의 권선(185)에 전달됨에 따라 모터를 구동 및 제동한다.

상기 제어부(70)는 세탁기를 제동시 상기 직류전압부(50)의 전압 크기를 감시함에 따라 상기 직류전압부가 상기 제어부(70)에 기입력된 소음을 발생시키는 역치 전압 이하의 전압크기를 갖는 직류전압을 상기 제동부(60)에 출력할 때 상기 제동부(60)의 전류흐름을 도 3의 L1과 같이 제어한다.

또한, 상기 제어부(70)에 기입력된 소음을 발생시키는 역치 전압 이상의 전압 크기가 직류전압부(150)에서 감지되면 상기 제어부(70)는 제동부(160)에 발전제동의 명령을 내림에 따라 0.5초간 발전제동을 실시하는데, 발전제동이란 도 4에 도시된 L2와 같이 전류의 흐름을 제어하는 방법이다.

상기 제동부(60)를 구성하는 트랜지스터(165)와 각 트랜지스터와 병렬연결 된 다이오드(66) 중 모터내 권선(185)에 연결되어 있는 하부의 트랜지스터(T2,T4,T6)와 다이오드(D2,D4,D6)를 ON시키고 상부의 트랜지스터(T1,T3,T5)는 차단시킴으로써 직류전압부(150)와 모터(181)의 연결을 단선시킴으로써 권선(185)내 전압을 유기한다.

따라서, 상기 직류전압부(150)가 제동부(160)를 통해 모터(181)에 인가하려는 전압이 모터에 전달되지 않고 모터의 권선(185) 내부에 기 인가된 전압이 제동을 위해 소비된다. 따라서 0.5초의 발전제동의 시간이 경과된 후의 모터의 현재 감소된 운동속도가 모터의 고정자에 의해 감지되고 제어부에 전달됨에 따라, 제어부는 상기 직류전압부에 감소된 속도의 크기를 갖는 전압을 상기 제동부에 인가함에 따라 상기 클러치부와 상기 모터의 운동 변위차에 의한 소음을 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 도 5 에 도시된 순서도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제 1단계는 세탁행정 수행중 사용자가 세탁행정의 수행 중 세탁기의 전원을 OFF/일시정지하거나 또는 세탁기 상부에 위치한 도어를 열어 세탁기에 급제동의 명령을 입력(S1)한다.

제 2단계는 현재 모터의 운동속도의 정보를 계속적으로 저장하는 제어부가 사용자의 명령입력을 감지하여 세탁기 내의 모터의 제동을 위해 현재 모터의 운동속도의 크기를 갖는 전압을 상기 제동부에 전달하고, 상기 제동부는 직류전압의 위상을 180도 변경함에 따라 상기 모터를 제동(S2)시키는 단계이다.

제 3단계는 세탁기의 모터와 클러치부의 운동변위의 차이로 인한 세탁기의 제동소음이 발생되는 순간에 모터에 인가된 역치전압의 크기와 모터의 현재 운동속도에 상응하는 직류전압의 크기를 비교(S3)한다.

제 4단계는 상기 직류전압의 크기가 상기 소음 발생의 역치전압의 크기보다 작으면 제 2단계를 수행하여 계속적으로 제동을 실시하고, 역치전압의 크기보다 크면 0.5초간 발전제동을 실시(S4)하여 모터에 소음발생의 역치전압 크기 이상의 전압이 인가되지 않도록 한다.

제 5단계는 상기 제어부가 모터의 제동이 완료여부를 감시(S5)하여 제동을종료하고, 제동이 완료되지 않았을 경우 제 2단계를 재수행한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 세탁기의 전기 제동 장치 및 그 방법은 세탁조와 모터, 그리고 클러치부로 구성되어 세탁조를 운동시키는 세탁기에 있어서, 상기 세탁기를 급제동시 제동 소음을 발생시키는 역치 전압의 크기를 기입력하여 저장하는 제어부는 상기 역치전압과 모터의 현재 운동 속도에 상응하는 크기의 전압을 비교함에 따라 모터에 인가되는 전압의 크기가 상기 역치전압보다 클 때 0.5초동안 상기 모터에 전압을 새로이 인가하지 않기 위해 단선(Short)상태를 유지하는 발전제동을 실시하여 상기 모터의 운동변위보다 큰 상기 클러치부의 운동변위로 인한 클러치부의 손상 및 제동 소음을 방지하여 세탁기의 내구성을 제공하고 아울러 세탁기의 원활한 제동을 실시함에 따라 사용자의 편의를 증진시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 세탁물을 담는 세탁조와, 세탁행정을 위해 전기적으로 상기 세탁조를 구동시키는 모터와, 상기 세탁조의 축과 상기 모터의 축 사이의 전기 제동력을 전달하기 위해 상하 운동을 하는 클러치부로 구성된 세탁기에 있어서,

   상기 세탁기는 교류전원을 정류 또는 평활하여 상기 모터에 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 전달받은 전압이 커패시터에 충전되어 직류의 전압을 저장하는 직류전압부와, 상기 직류전압부로부터 출력된 전압 위상을 180도 변경하여 상기 모터에 정전압 또는 역전압을 인가하여 상기 모터의 운동을 제동시키는 제동부와, 상기 직류전압부의 전압 크기를 감지하고, 제동의 제어신호를 상기 제동부에 출력하는 제어부를 포함하는 세탁기의 전기 제동 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 모터는 중심부에 위치하여 고정적인 동작을 담당하는 고정자와, 상기 고정자를 둘러싸면서 회전동작을 담당하는 회전자로 구성되어, 상기 고정자는 상기 모터의 운동속도를 감지하는 속도감지부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 전기 제동 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제동부는 2개의 절연게이트 양극성 트랜지스터가 직렬연결된 것을 1단으로 하여 3개의 1단이 병렬연결되어 하부의 트랜지스터가 모터와 연결된 것을 특징으로 하는 회로구성을 가지며 발전제동을 수행시 각단의 상부의 트랜지스터는 닫히고 하부의 트랜지스터만 구동되어 모터 내부로 연결되는 회로가 단선되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 전기 제동 장치.
4. 세탁행정 수행중 급제동을 입력하는 제 1단계와; 모터의 제동을 위해 180도 위상 변경된 역전압을 상기 모터에 인가하는 제 2단계와; 상기 모터의 운동속도에 상응하는 직류전압부의 전압 크기와 역치전압을 비교하는 제 3단계와; 상기 직류전압부의 전압 크기가 작으면 상기 제 2단계를 수행하고 상기 직류전압부의 전압 크기가 크면 발전제동을 실시하는 제 4단계와; 모터의 제동이 완료되었으면 제동을 종료하고 제동이 완료되지 않았을 경우 상기 제 2단계를 재수행하는 제 5단계로 구성된 세탁기의 전기 제동 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   제 3단계의 역치전압은 세탁기의 급제동시 제동소음이 발생되는 순간 상기 모터부에 인가된 전압 크기로 정하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 전기 제동 방법.