KR20090128098A - 모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기 - Google Patents

모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기 Download PDF

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KR20090128098A
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Abstract

본 발명은 모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이 컨트롤러의 손상을 방지할 수 있는 모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 세탁기는 세탁물이 수용되는 드럼; 상기 드럼과 연결되어 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러; 상기 메인 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 모터의 동작을 표시하는 디스플레이; 상기 디스플레이의 동작을 제어하는 디스플레이 컨트롤러를 구비하고, 상기 메인 컨트롤러의 접지와 상기 디스플레이 컨트롤러의 접지를 서로 분리한다.
Figure P1020080054116
세탁기, 모터, 메인 컨트롤러, 디스플레이 컨트롤러, IPM, SMPS, 포토 커플러

Description

모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기{washing machine having the same}
본 발명은 모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이의 동작을 제어하는 디스플레이 컨트롤러의 손상을 방지할 수 있는 모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 세제의 유화작용, 세탁물과 물의 마찰작용 및 세탁물에 가하는 충격작용 등을 이용하여 세탁물에 부착된 각종 오염물질을 제거하는 장치이다.
상기 세탁기는 의류의 인출 방향에 따라 프론트 로딩(front loading) 타입과 탑 로딩(top loading) 타입으로 구분된다. 그리고, 세탁이 이루어지는 방식에 따라 펄세이터나 이너터브가 회전되는 수직축 타입과 수평으로 눕혀진 드럼이 회전하는 수평식 타입으로 구분된다.
세탁기에 사용되는 모터는 회전 속도 및 회전 방향을 제어할 수 있는 가변속 모터를 많이 사용하는데, 최근에는 영구자석형 모터, 특히 BLDC(brushless DC) 모터를 많이 사용한다. 상기 BLDC 모터에서는 회전 속도를 제어하기 위해 인버터회로가 사용된다. 상기 인버터회로에는 IPM(intelligent power module)과 같은 소자 등 이 사용될 수 있다.
상기 세탁기의 동작에 대해 간략히 설명하면 무게 센서에 의해 세탁물의 양이 검출되고, 메인 컨트롤러는 세탁수의 수위를 세탁물의 양에 따라 적절한 수위까지 급수한 후 세탁을 수행하게 된다. 또한, 상기 메인 컨트롤러는 세탁 단계에 따라 모터의 회전속도 등을 제어하게 된다.
상기 세탁기의 동작은 세탁기의 일측에 설치되는 디스플레이에 표시된다. 상기 디스플레이는 디스플레이 컨트롤러에 의해 제어된다.
종래 인버터회로를 사용하는 모터에서는 도 1에 도시된 바와 같이 정류기에서 단상 교류 전원을 입력받아 직류 전원(10)으로 정류하게 된다.
이와 같은 직류 전원(10)은 SMPS(20:Switch Mode Power Supply)를 거쳐 메인 컨트롤러(30) 및 디스플레이 컨트롤러(40)로 공급된다.
디스플레이 컨트롤러(40)는 신호선(35)에 의해 메인 컨트롤러(30)와 신호를 주고 받게 된다.
그리고, 디스플레이 컨트롤러(40)는 메인 컨트롤러(30) 및 IPM(50)과 공통접지되어 있다.
이와 같이 디스플레이 컨트롤러(40)는 메인 컨트롤러(30) 및 IPM(50)과 공통접지되어 있으므로 디스플레이 컨트롤러(40)의 전원은 메인 컨트롤러(30)의 전원과 완전히 절연되지 않는다.
디스플레이 컨트롤러(40)가 메인 컨트롤러(30)와 공통접지되어 있으므로 디스플레이 컨트롤러(40)를 접지시키기 위한 전선 등에 습기가 사이에 차게 되면 디 스플레이 컨트롤러(40)는 강전부를 가지지 않음에도 불구하고 절연 파괴 등의 문제가 발생하여 디스플레이 컨트롤러(40)가 손상되는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 디스플레이 컨트롤러(40)는 신호선(35)에 의해 메인 컨트롤러(30)와 신호를 주고 받는데, 신호를 보낼 때 그 간격이 길어지게 되면 신호가 전송되는 사이에 노이즈가 생길 수 있는 문제점도 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 메인 컨트롤러와 디스플레이 컨트롤러의 접지를 분리시킴으로써 디스플레이 컨트롤러의 손상을 방지할 수 있는 모터 구동회로 및 이를 구비하는 세탁기를 제공한다.
본 발명에 따른 세탁기는 세탁물이 수용되는 드럼; 상기 드럼과 연결되어 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러; 상기 메인 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 모터의 동작을 표시하는 디스플레이; 상기 디스플레이의 동작을 제어하는 디스플레이 컨트롤러를 구비하고, 상기 메인 컨트롤러의 접지와 상기 디스플레이 컨트롤러의 접지를 서로 분리한다.
또한, 상기 메인 컨트롤러와 상기 디스플레이 컨트롤러는 포토 커플러를 통해 서로 통신하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 컨트롤러는 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터회로에 사용되는 IPM(Intelligent Power Module)과 공통접지되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 세탁기에 의하면 메인 컨트롤러와 디스플레이 컨트롤러의 접지를 분리함으로써 습기가 침투되어 절연이 파괴되더라도 디스플레이 컨트롤러가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세탁기 및 상기 세탁기에 사용되는 모터의 구동회로에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC(brushless DC) 모터가 장착된 세탁기의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기는 캐비닛(100)과, 상기 캐비닛(100)의 내측에 설치되는 터브(110)와, 상기 터브(110)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 드럼(120)과, 상기 드럼(120)과 축결합되는 회전축(121)을 구비한다.
상기 캐비닛(100)의 전방에는 도어(101)가 설치되고 상기 도어(101)와 터브(110) 사이에는 가스켓(102)이 설치된다. 그리고, 캐비닛(100)의 전면 상측에는 세탁기의 동작을 표시하는 디스플레이(150)가 설치된다.
그리고, 상기 캐비닛(100) 상부면 내측과 터브(110) 외부면 상부측 사이에는 터브(110)를 지지하는 행잉 스프링(111)이 설치되고, 상기 캐비닛(100) 하부면 내측과 터브(110) 외주면 하부측 사이에는 탈수시 발생하는 터브(110)의 진동을 저감시키기 위한 프릭션 댐퍼(112)가 설치된다.
그리고, 터브(110)의 후면에는 회전축(121)과 결합되어 드럼에 구동력을 제공하는 모터(130)가 설치된다.
본 실시예에서는 상기 모터(130)로 BLDC(brushless DC) 모터가 사용된 것을 보였으나 이에 한정되지 않는다. 상기 모터(130)는 터브(110)의 후벽부 측에 결합되는 스테이터(131)와 상기 스테이터(131)를 감싸도록 구비되는 로터(132)로 이루 어진다. 상기 로터(132)에 회전축(121)이 직접 연결되어 드럼(120)으로 구동력이 전달된다.
상기 스테이터(131)는 다수의 철심을 적층시킨 후 코일(미도시)을 감아 형성하며, 상기 로터(132)는 영구자석(미도시)을 구비한다. 상기 스테이터(131)의 각 상에 권선된 코일에 전류가 흐르면, 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장과 영구자석의 상호작용으로 로터계가 발생되어 상기 로터(132)가 상기 로터계와 동기되어 회전한다.
상기 모터(130)를 구동하기 위한 모터 구동회로는 도 3에 도시된 바와 같이 정류기(200), 콘덴서(210), IPM(220:Intelligent Power Module), 홀센서(230), 속도감지회로(240), 메인 컨트롤러(250), IPM 구동회로(260)를 포함하여 이루어진다.
상기 정류기(200)는 일반적으로 교류 전원을 입력받아 직류 전압으로 정류하게 되고, 상기 콘덴서(210)는 상기 정류된 전압을 평활하는 평활 콘덴서로서의 기능을 수행하게 된다.
평활 콘덴서를 지난 교류 전원은 직류 전원(211)으로 정류된다. IPM(220)은 상기 콘덴서(210)에서 평활된 직류 전원을 각 상에 따른 소정 교류 전원으로 변환시켜 출력하며, 상기 IPM(220)을 통하여 입력된 전압에 따라 모터(130)가 구동되게 된다.
한편, 모터(130)의 회전 속도를 변화시키기 위해서는 로터(132)의 위치를 감지하고, 감지된 로터(132)의 위치에 따라 IPM(220)에 의해 스테이터(131)로 인가되는 전류의 위상을 제어해야 한다. 따라서, 모터에는 홀센서(230)가 설치되고 상기 홀센서(230)의 신호를 바탕으로 모터(130)의 속도를 감지하는 속도감지회로(240)가 구비된다.
상기 홀센서(230)는 일반적으로 회전축(121)의 연장 선상에 설치되어 로터(132)에 설치된 위치감지용 영구자석의 위치를 감지함으로써 로터(132)의 위치를 검출하게 된다.
메인 컨트롤러(250)는 상기 속도감지회로(240)를 통해서 검출된 로터(132)의 속도와 메인 컨트롤러(250)로 입력되는 기설정된 속도에 대한 신호를 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 모터(130)의 속도를 제어하기 위한 신호를 IPM 구동회로(260)로 출력시킨다.
그리고, 상기 메인 컨트롤러(250)에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 IPM 구동회로(260)는 소정의 IPM 구동 신호를 발생시켜 IPM(220)을 통해 모터(130)로 입력되는 각 상의 전압을 펄스폭 변조 방식, 즉 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 인가하여 상기 모터(130)의 회전속도, 토크 및 회전 방향을 포함한 모터의 구동을 제어하게 된다.
단상 교류 전원(일반적으로 220V, 60Hz)이 정류기(200)에 인가되면 상기 정류기(200)는 상기 입력된 교류 전압을 정류하여 출력하게 된다.
그리고, 상기 콘덴서(210)는 상기 정류기(200)에서 정류된 전압을 평활하여 소정의 직류 전압으로 변환하고, 상기 IPM(220)은 상기 IPM 구동회로(260)의 신호에 따라 각 상에 소정 교류 전압으로 변환하여 출력한다.
여기서, 상기 IPM(220)에 의해서 변환된 소정 교류 전압에 의해서 상기 스테 이터(131)의 각 상(u,v,w)에 권선된 코일에 전류가 흐르고, 상기 전류에 의하여 형성된 자기장과 영구자석의 상호작용으로 로터계가 발생되어 로터(132)가 상기 로터계와 동기되어 회전한다.
한편, 상기 속도감지회로(240)는 각 상에 따른 소정 교류 전압에 따라 상기 로터(132)의 위치를 검출하여 그 결과 신호를 출력한다.
그리고, 메인 컨트롤러(250)는 상기 속도감지회로(240)를 통해 검출된 로터(132)의 위치와 속도감지회로(240)로부터 메인 컨트롤러(250)로 입력되는 로터(132)의 설정 속도를 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 모터(130)를 제어하기 위한 신호를 출력한다.
여기서, 상기 메인 컨트롤러(250)에서 출력된 모터(130)의 제어를 위한 신호는 상기 IPM 구동회로(260)를 통해서 상기 IPM(220)을 이루는 소정 스위치 소자들을 구동하게 된다. 즉, IPM(220) 스위치 소자들을 on/off시킴으로써 상기 모터(130)에 인가되는 교류 전압의 크기가 PWM 방식으로 제어되며, 이를 통해서 결과적으로 상기 모터(130)에 인가되는 전류의 크기가 제어되며, 결국 상기 모터(130)의 구동이 제어된다.
또한, 본 발명에 따른 세탁기는 도 2에 도시된 디스플레이(150)의 동작을 제어하기 위한 디스플레이 컨트롤러(300)를 구비한다. 디스플레이 컨트롤러(300)에는 직류전원(211)이 SMPS(260)를 거친 후 공급된다.
본 실시예에서는 상기 메인 컨트롤러(250)의 접지와 디스플레이 컨트롤러(300)의 접지를 분리시킨다. 이와 같이 메인 컨트롤러(250)의 접지와 디스플레이 컨트롤러(300)의 접지를 분리시킴으로써 디스플레이 컨트롤러(300)는 강전부와 완전히 분리된다. 따라서, 디스플레이 컨트롤러(300)를 접지시키기 위한 접지단에 습기 등이 침투하여 절연파괴가 발생하더라도 디스플레이 컨트롤러(300)의 손상이 발생하지 않게 된다.
또한, 메인 컨트롤러(250)와 디스플레이 컨트롤러(300)는 포토 커플러(350)를 이용하여 서로 통신하도록 한다.
포토 커플러(350)는 빛을 이용하기 때문에 잡음에 강하고, 시스템을 구성하는 장치 간의 전류를 절연할 수 있으며, 각 장치마다 접지가 가능하다.
메인 컨트롤러(250)로부터 디스플레이 컨트롤러(300)까지 신호선(360)을 연결하되, 각 신호선(360) 사이에 포토 커플러(350)를 설치하여 포토 커플러(350)를 통하여 신호가 전송되게 함으로써 메인 컨트롤러(250)와 디스플레이 컨트롤러(300) 사이에 전기적인 절연효과가 생기도록 할 수 있으며, 신호가 신호선(360)을 통과할 때 발생하는 노이즈를 줄일 수 있는 효과도 가진다.
도 1은 종래 모터 구동회로의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 세탁기의 모터를 구동하기 위한 모터 구동회로의 블록도.
** 도면의 주요 부분에 대한 설명 **
130: 모터 220: IPM
250: 메인 컨트롤러 300: 디스플레이 컨트롤러
350: 포토 커플러 360: 신호선

Claims (3)

  1. 세탁물이 수용되는 드럼;
    상기 드럼과 연결되어 구동력을 제공하는 모터;
    상기 모터의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러;
    상기 메인 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 모터의 동작을 표시하는 디스플레이;
    상기 디스플레이의 동작을 제어하는 디스플레이 컨트롤러를 구비하고,
    상기 메인 컨트롤러의 접지와 상기 디스플레이 컨트롤러의 접지를 서로 분리한 것을 특징으로 하는 세탁기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러와 상기 디스플레이 컨트롤러는 포토 커플러를 통해 서로 통신하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터회로에 사용되는 IPM(Intelligent Power Module)과 공통접지되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
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