KR20170012016A - 세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기 - Google Patents

세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기 Download PDF

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Abstract

비교적 간단한 구성으로, 코일의 권선 계수를 개선하여 토크를 효율적으로 발생할 수 있는 세탁기용 모터에 관한 것으로서, 세탁기용 모터(12)는, 아우터 로터(20)와, 인너 로터(30)와, 스테이터(60)를 갖는다. 아우터 로터(20) 및 인너 로터(30)는, 스테이터(60)의 코일(63)을 공용하고 있으며, 코일(63)에 복합 전류를 공급함으로써, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)가 독립적으로 구동된다. 아우터 로터(20)는, 둘레 방향으로 연속하여 N극과 S극이 교대로 나열되도록 배치된 48개의 아우터 마그넷(24)을 갖는다. 인너 로터(30)는, 둘레 방향으로 연속하여 N극과 S극이 교대로 나열되도록 배치된 42개의 인너 마그넷(34)을 갖는다. 스테이터(60)는, 36개의 I형 코어(61) 및 코일(63)을 갖는다.

Description

세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기{Motor for washing machine and Washing machine having the same}
본 발명은, 세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것이다.
개시하는 제1∼제10의 본 실시예에 관련된 기술이, 다음의 특허문헌 1∼4에 개시되어 있다.
〈특허문헌 1〉
특허문헌 1에는, 듀얼 로터형 모터가 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 각 로터에 대응하는 전류를 추가로 합친 복합 전류에 의해, 내부 로터와 외부 로터를 독립적으로 구동하는 기술이 개시되어 있다. 단, 특허문헌 1의 모터는 자동차용이며, 그 모터의 스테이터(stator)는 내부 로터와 외부 로터의 극수보다 많은 독립적인 코어로 구성되어 있다.
〈특허문헌 2〉
특허문헌 2에는, 다이렉트 드라이브 형식(복잡한 변속 기구를 통하지 않고, 드럼 및 펄세이터(pulsator)를 모터로 직접 구동하는 형식)으로, 세탁기의 드럼 및 펄세이터를 회전 구동하는 모터가 개시되어 있다.
이 세탁기의 모터는, 아우터 로터 형상의 세탁 모터(펄세이터를 구동)와, 인너 로터 형상의 탈수 모터(드럼을 구동)가 내외에 배치된 구조가 되어 있으며, 두 모터의 로터 사이에 배치된 스테이터 유닛에, 세탁 모터용 및 탈수 모터용의 2개의 스테이터가 설치되어 있다.
세탁 처리나 헹굼 처리가 이루어지는 세탁시에는, 드럼 내에 다량의 물이 채워져 있기 때문에, 모터에는, 저속이지만 높은 토크(torque)의 출력이 요구된다. 한편, 탈수 시에는, 드럼 내의 물이 제거되기 때문에 낮은 토크로 구동할 수 있으나, 모터에는 고속 회전의 출력이 요구된다. 이 때문에, 세탁기용 모터는, 저속 고 토크와 고속 저 토크에 대응하는 특정한 출력 성능이 요구된다.
따라서, 이 세탁기에서는, 높은 토크가 요구되지 않는 탈수 모터를 인너 모터 형상으로 배치하고, 로터의 외경이 크고, 높은 토크가 얻어지는 아우터 로터 형상으로 세탁 모터를 배치하여, 적절한 출력 성능을 실현하고 있다.
그리고, 이 세탁기에서는, 높은 토크가 필요한 세척 처리나 헹굼 처리에서는, 종래의 제어와 동일하게, 드럼이 회전하지 않도록 유지한 상태에서, 펄세이터만 정역(正逆:forward and reverse)으로 반전하면서 회전하도록 제어하고 있다.
그리고, 탈수 처리에서는, 세탁 모터와 탈수 모터와의 회전이 어긋나도록 구성되어 있으며, 두 모터의 회전 속도가 소정 속도 이상 다를 때, 회전 속도가 작은 쪽의 모터가 다른 쪽의 모터의 회전 속도와 비슷하게 되도록 제어하고 있다.
또, 탈수 처리에서는, 세탁 모터 및 탈수 모터를 동기 운전시키고, 세탁 모터가 소정의 회전 속도에 도달하는 타이밍에서, 탈수 모터만을 구동하고, 세탁 모터로의 통전(通電)을 정지하여 세탁 모터는 회전 프리 상태가 되도록 한다.
〈특허문헌 3〉
특허문헌 3에는, 듀얼 로터형 모터의 스테이터의 제조방법이 개시되어 있다.
구체적으로는, 양단부에 인슐레이터 부재(절연재)가 장착된 각기둥 형상의 스테이터 코어에 코일을 감음으로써, 코일이 감긴 스테이터 코어가 18개 형성되어 있다. 이와 같은 18개의 코일이 감긴 스테이터 코어를 원주 방향으로 배치한 상태에서, 이들의 양단부를 고리 형상을 한 한 쌍의 갤러리 플레이트 사이에 끼워 넣고, 절연 대책을 수행하면서 볼트나 너트로 이들 갤러리 플레이트를 고정함으로써, 스테이터 골격 구조가 형성된다.
스테이터 코어를 적절한 위치에 고정하기 위해, 스테이터 코어의 내면과 외면에는, 축 방향으로 연장되는 볼록부가 형성되어 있어, 이들 볼록부를 스테이터 형성 용기에 마련된 오목부에 끼우면 스테이터 골격체 구조가 스테이터 성형 용기에 삽입된다. 그 후, 스테이터 성형 용기와 스테이터 골격체 구조 사이의 공간에 수지를 충전하면 수지 몰드 성형품이 형성된다.
수지 몰드 성형품에 볼록부가 남으므로, 마지막에, 이 볼록부를 기계 가공으로 제거하면 스테이터가 완성된다.
〈특허문헌 4〉
특허문헌 4에는, 세탁 처리나 헹굼 처리시 드럼을 회전시키는 세로형 세탁기가 개시되어 있다. 이 세탁기에서는, 1개의 모터로 드럼과 펄세이터 쌍방을 구동하고 있으므로, 세탁 처리나 헹굼 처리시에, 종래의 제어와는 반대로, 펄세이터가 회전하지 않도록 고정한 상태에서, 드럼만을 정역으로 반전하면서 회전시키고 있다. 또한, 탈수 처리시에는, 펄세이터의 고정을 해제하고, 펄세이터를 회전 가능하게 한 상태에서 드럼을 고속 회전시킨다.
특허문헌 1: 일본 특개 평11―275826호 공보(특허 제3480300호 공보) 특허문헌 2: 일본 특개 평11―276777호 공보(특허 제3524376호 공보) 특허문헌 3: 일본 특개 2006―174637호 공보 특허문헌 4: 일본 특개 2004―321636호 공보
(제1 실시예)
특허문헌 1의 모터는, 스테이터가 발생시키는 회전 자계의 수와 로터의 자계의 수가 동일하도록 설정되어 있다. 그러나, 예를 들면, 아우터 로터측을 3상 구동, 인너 로터측을 6상 구동으로 한 경우에, 아우터 로터측의 권선 계수는 0.87이나, 인너 로터측의 권선 계수는 0.5로 작아지기 때문에, 특히, 저속 회전시에 소정의 토크를 발생시키는 것이 어렵다.
여기서, 저속 회전시에 높은 토크를 얻을 수 있도록, 아우터 로터측을 3상 구동, 인너 로터측을 9상 또는 12상 구동으로 하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우에는, IGBT나 MOSFET 등과 같은 구동 소자의 수가 18개 또는 24개로 많아지기 때문에, 제조 비용이 증가한다는 문제가 있다.
그래서, 제1 실시예는, 비교적 간단한 구성으로, 코일의 권선 계수를 개선하여 토크를 효율적으로 발생시킬 수 있는 모터에 관한 것이다.
(제2 실시예)
많은 세로형 세탁기에서는, 수조(tub)의 내부에 다수의 통수공을 갖는 드럼(탈수조)이 수용되어 있으며, 펄세이터(교반 날개)가 드럼의 바닥부에 배치되어 있다. 수조의 하부에 모터가 설치되어 있고, 드럼과 펄세이터는, 이 모터에 의해 회전 구동된다. 최근에는, 복잡한 변속 기구를 거치지 않고, 드럼과 펄세이터를 모터로 직접 구동하는 형식이 일반화 되고 있다(다이렉트 드라이브(direct drive) 형식).
펄세이터가 회전 구동되는 세탁 시나 헹굼 시에는, 드럼 내에 다량의 물이 채워져 있기 때문에, 모터에는 저속이지만 높은 토크인 출력이 요구된다. 한편, 탈수 시에는, 드럼 내의 물이 제거되기 때문에 낮은 토크로 구동할 수 있으나, 모터에는 고속 회전의 출력이 요구된다. 이 때문에, 세탁기용 모터는 저속 고 토크와 고속 저 토크에 대응하는 특정한 출력 성능이 요구된다.
따라서, 특허문헌 2의 세탁기에서는, 높은 토크가 요구되지 않는 탈수 모터를 인너 로터 형상으로 배치하고, 로터의 외경이 크고 높은 토크가 얻어지는 아우터 로터 형상으로 세탁 모터를 배치함으로써, 적절한 출력 성능을 실현하고 있다.
그런데, 최근에는, 운전 제어가 복잡해지고, 세탁 시나 헹굼 시에 펄세이터뿐 아니라 드럼의 회전도 요구되는 경우가 있다. 이런 경우, 드럼의 회전에도 높은 토크가 필요하지만, 특허문헌 2의 세탁기의 모터는, 구조상, 높은 토크를 얻는 것은 어렵다. 탈수 모터의 로터의 외경을 크게 하면 높은 토크를 얻을 수 있으나, 이 경우, 모터 전체의 크기가 커지게 된다.
만일, 특허문헌 1과 같은 듀얼 로터형 모터라면, 스테이터가 1개이기 때문에, 그만큼 내측의 로터의 외경을 크게 할 수 있으므로 모터 전체가 커지는 것을 피하면서도 탈수 모터의 토크를 높이는 것이 가능하다.
그러나, 이와 같은 듀얼 로터형 모터의 경우, 특허문헌 1의 모터와 같이, 스테이터의 독립적인 코어의 개수가 내부 로터와 외부 로터의 극수보다 많으면, 큰 코깅 토크나 큰 상호 리플(ripple)이 발생한다. 그 결과, 불쾌한 소음이나 진동이 발생하여 세탁기로서의 상품 가치가 저하된다는 문제가 있다.
그래서, 제2 실시예는, 코깅 토크나 상호 리플을 저감시킬 수 있고, 종래의 세탁기에 손색이 없는 레벨까지 소음 등을 억제할 수 있는 듀얼 로터형 모터에 관련된다.
(제3 실시예)
상술한 바와 같이, 특허문헌 1과 같은 듀얼 로터형 모터라면, 모터 전체의 크기가 커지는 것을 피하면서, 탈수 모터의 토크를 높이는 것도 가능하다.
그러나, 세탁기용 모터의 경우, 스테이터의 극수가 많기(통상 20개 이상) 때문에, 특허문헌 3과 같이, 코일이 감긴 스테이터 코어를 개별적으로 형성하여 조립하는 제조방법으로는, 작업공수가 많아져서 생산성이 결여된다는 문제가 있다.
게다가, 특허문헌 3의 제조방법은, 각 코일이 감긴 스테이터 코어를 적정하게 배치한 다음에 한 쌍의 갤러리 플레이트 사이에 끼우기, 절연성이나 조임 정도에 주의를 요하는 다수의 볼트나 너트의 체결, 고도의 정밀도가 요구되는 볼록부의 제거 등과 같이, 스테이터의 극수의 증가로 인해 작업량이나 작업 난이도가 증가하는 작업이 많기 때문에, 생산성이 결여될 뿐 아니라, 품질의 확보에도 지장이 생긴다.
그래서, 제3 실시예는, 극수가 많은 듀얼 로터형 모터의 스테이터도 효율적으로 제조할 수 있도록 함으로써, 다양한 운전 제어에 대응할 수 있는 세탁기용 모터의 실용화와 관련된다.
(제4 실시예)
특허문헌 2와 같은 세탁기에서는, 탈수 후 드럼과 펄세이터를 감속시키는 감속 공정에서, 드럼과 펄세이터에 회전 속도의 차가 생기면, 드럼과 펄세이터 사이에서 세탁물이 당겨지게 되어 옷감 손상이 생길 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 상기 감속 공정에 있어서, 드럼(탈수 모터) 및 펄세이터(세탁 모터)의 회전 속도가 동일하거나 유사하도록 동기 제어를 실행할 필요가 있다.
또, 특허문헌 2의 세탁기와 같이, 2개의 모터를 이용하여 드럼과 펄세이터를 독립적으로 회전시키는 경우에는, 모터의 토크에 기초하는 회생 전력이 모터가 하나인 경우와 비교하여 커지게 된다. 이 때문에, 드럼과 펄세이터의 회전 속도를 급격하게 저하시키면, 모터로부터의 회생 전력을 다 소비하지 못하고, 회생 전류가 전원으로 역류하여 전원을 파손시킬 우려가 있다. 그래서, 이를 방지하기 위해, 상기 회생 전력이 적절하게 소비되도록, 드럼과 펄세이터를 완만하게 감속시킬 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 동기 제어를 실행하면서 회생 전력을 적절하게 소비시키기 위해서는, 감속률이 낮은 쪽, 즉, 회전 속도가 큰 쪽에 회전 속도를 맞추는 것이 바람직하다. 그러나, 회전 속도가 큰 쪽에 회전 속도를 맞추면, 드럼과 펄세이터를 정지시킬 때까지 시간이 많이 걸린다.
그래서, 제4 실시예는, 모터의 회생 전력을 적절하게 소비하면서, 드럼과 펄세이터의 동기 제어를 수행하면서 감속시킬 때의 감속 시간을 단축시키는 것과 관련된다.
(제5 실시예)
스웨터 등은 옷감이 상하기 쉽기 때문에, 이와 같이 섬세한 세탁물을 적절하게 세탁하기 위해서는, 수중에서 세탁물을 적절하게 분산시키면서, 부드러운 터치로 세탁이나 헹굼을 수행할 필요가 있다. 반대로, 쉽게 지워지지 않는 얼룩이 있는 세탁물나, 큰 세탁물 등과 같이, 약한 수류(水流)로는 적절한 세탁이 어려운 세탁물도 있다.
이러한 이유로, 방향이나 유속이 다양한 수류를 드럼 내에서 발생시킬 필요가 있으나, 특허문헌 2나 특허문헌 4의 세탁기와 같이, 펄세이터와 드럼 중 어느 하나만을 회전시키는 세탁기로는 다양한 세탁물을 적절하게 세탁하기에 불충분하다.
그래서, 제5 실시예는, 다종 다양한 세탁물에 폭넓게 대응할 수 있는 세탁기와 관련된다.
(제6 실시예)
특허문헌 2의 세탁기에서는, 펄세이터를 번갈아 다른 방향으로 회전(이하, 상반 회전이라고 한다)시킴으로써, 드럼 내의 물에 비트는 힘을 발생시켜, 세탁물이 고루 씻겨지지 않는 것을 방지하고 있다.
이에 대해, 드럼도 펄세이터와 동시에 회전시키면, 한층더 세탁 효과의 향상을 기대할 수 있다. 예를 들면, 드럼을 시계방향으로 회전시키고 동시에 펄세이터를 반시계방향으로 회전시키는 모드와, 반대로 드럼을 반시계방향으로 회전시키고 동시에 펄세이터를 시계방향으로 회전시키는 모드를 생각할 수 있으며, 이 모드들을 교대로 실행하도록 하면, 수류의 방향이 전환되면서 세탁물을 풀 수 있다.
그러나, 상반 회전의 방향을 전환할 때에는, 드럼과 펄세이터의 회전 방향을 반전시키기 위해, 모터(탈수 모터와 세탁 모터)에 비교적 큰 기동 부하가 걸린다. 특히, 드럼은 세탁기 안에서도 큰 부품이며, 드럼을 회전시키면, 상기 회전 방향에 대해 비교적 큰 관성력이 드럼에 가해진다. 이 때문에, 드럼의 회전 방향을 반전시킬 때에는, 드럼을 고정한 구성 또는 드럼이 자유롭게 회전할 수 있도록 한 구성의 경우와 비교하여, 모터(특히, 탈수 모터)에 과대한 기동 부하가 가해진다. 이 과대한 기동 부하로 인해, 모터가 기동 불량을 일으킬 우려가 있다.
그래서, 제6 실시예는, 드럼과 펄세이터의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터에 가해지는 부하를 저감시켜, 모터의 기동 불량을 방지하는 것에 관련된다.
(제7 실시예)
특허문헌 2의 세탁기에서는, 탈수 처리에 있어서, 세탁 모터의 회전과 탈수 모터의 회전이 어긋나도록 구성되어 있기 때문에, 세탁물의 위치가 변경되는 것을 기대할 수 있다. 그러나, 단순히 세탁물의 위치를 변경하는 것만으로는, 그 위치가 언밸런스량을 크게 하도록 변경되는 경우도 있을 수 있으므로, 반드시 언밸런스의 발생을 확실하게 방지할 수 있다고는 할 수 없다.
그래서, 제7 실시예는, 보다 안정적으로 언밸런스의 발생을 방지하고, 저진동이며, 탈수 시간의 단축이 가능한 세탁기를 제공하는 것에 관련된다.
(제8 실시예)
특허문헌 2의 세탁기와 같이, 탈수 처리에 있어서, 회전 속도가 작은 쪽의 모터를 다른 한쪽의 모터의 회전 속도에 가까워지도록 제어하면, 이 속도차의 축적으로 인해 드럼과 펄세이터 사이의 위치 어긋남이 상대적으로 커져 버려서, 옷감 손상을 충분하게 방지할 수 없다는 문제가 있다.
구체적으로, 세탁 모터의 회전 속도 쪽이 큰 경우에는, 탈수 모터의 회전 속도를 가속시켜 세탁 모터의 회전 속도에 가까워지도록 제어하나, 이때, 탈수 모터의 회전 속도가 오버 슈팅되어 세탁 모터의 회전 속도를 초과해버리는 경우가 있다. 이 경우, 이번에는, 세탁 모터의 회전 속도를 가속시켜 탈수 모터의 회전 속도에 가까워지도록 제어할 필요가 있다. 이와 같이, 회전 속도가 큰 모터가 랜덤 주기로 바뀜으로 인해 제어가 불안정해져 버려, 드럼과 펄세이터 사이의 위치 어긋남이 상대적으로 커진다는 문제가 있다.
그래서, 제8 실시예는, 세탁물의 옷감 손상을 줄일 수 있는 탈수 운전이 가능한 세탁기에 관련된다.
(제9 실시예)
세탁 모터를 회전 프리 상태로 해야 하는 적절한 타이밍은, 세탁물의 중량, 상태, 종류 등에 의해 다양하게 변화될 수 있다. 이 때문에, 특허문헌 2의 발명과 같이, 탈수 처리에서 세탁 모터를 회전 프리 상태로 할 때의 세탁 모터의 회전 속도를 고정하면, 적절한 타이밍에 세탁 모터를 회전 프리 상태로 할 수 없게 되는 경우가 발생할 수 있다.
예를 들면, 적정한 타이밍보다도 빨리 세탁 모터를 회전 프리 상태로 하면, 드럼을 따라 도는 세탁물이 회전 프리가 된 펄세이터와 마찰하여 펄세이터가 함께 돌게 함으로써, 세탁물이 손상될 우려가 있다. 한편, 적정한 타이밍보다도 늦게 세탁 모터를 회전 프리 상태로 하면, 세탁 모터에 전원을 공급하는 시간이 길어지므로 소비 전력이 증가한다.
그래서, 제9 실시예는, 세탁물의 옷감 손상을 경감하고, 전기를 절약하면서 탈수 운전을 할 수 있는 세탁기에 관련된다.
(제10 실시예)
특허문헌 2의 세탁기에 있어서, 탈수 운전시에 세탁 모터를 회전 프리 상태로 했다고 해도, 예를 들면, 중력으로 의류가 회전조와 교반체를 누르기 때문에, 탈수 모터의 회전에 따라 교반체가 따라 돌아가는 경우가 있다
즉, 세탁 모터도 탈수 모터에 추종하여 회전하는 경우가 있다. 그러면, 역기 전력에 따른 저항력(탈수 모터의 회전을 방지하는 방향의 힘)이 발생하여 고속 회전이 불가능해진다는 문제가 발생하거나, 탈조나 제어 불능이 발생하거나 할 가능성이 있다. 이와 같은 현상을 회피하기 위해서는, 세탁 모터와 탈수 모터 양쪽을 동일 방향으로 동시에 구동하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 2개의 모터를 회전시키는 에너지가 필요하기 때문에, 효율이 떨어진다는 문제가 있다.
그래서, 제10 실시예는, 탈수 운전시의 에너지 효율을 높일 수 있는 세탁기에 관련된다.
(제1 실시예)
제1 실시예에서는, 고리 형상의 스테이터와, 구동 방식의 상수가 다른 제1 및 제2 로터를 구비하고, 상기 제1 로터의 구동 상수가 상기 제2 로터의 구동 상수보다도 많은 모터를 대상으로 하고, 다음과 같은 해결 수단을 강구했다.
즉, 상기 스테이터는, 상기 제1 및 제2 로터에 대응하는 전류를 서로 겹치게 한 복합 전류가 공급됨으로써 상기 제1 및 제2 로터를 독립적으로 구동시키기 위한 각각의 회전 자계를 발생시키는 코일을 갖고, 상기 스테이터가 발생하는 회전 자계의 수는, 상기 제1 및 제2 로터의 자극의 수와는 다르다. 또한, 상기 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 상기 코일의 권선 계수는, 상기 제1 로터측 및 상기 제2 로터측 모두 0.5보다도 크다.
제1 실시예에서는, 스테이터가 발생하는 회전 자계의 수와 제1 로터 및 제2 로터의 자극의 수가 다르고 그리고 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 코일의 권선 계수가 0.5보다도 크게 되어 있다.
이로 인해, 코일의 권선 계수를 개선하여 토크를 효율적으로 발생시킬 수 있다. 특히, 저속 회전시라도 높은 토크를 얻는 것이 가능하다.
상기 스테이터의 슬롯 수(S), 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터의 어느 하나의 극수(P1), 다른 하나의 극수(P2)는, 1 이상의 정수를 n으로 했을 때에,
S＝12n
P1＝(6±1)·2n
P2＝(6±2)·2n
이라는 조건을 만족시키도록 설정해도 좋다.
이 경우, 스테이터의 슬롯 수, 제1 로터의 극수, 및 제2 로터의 극수를, 상술한 조건을 만족시키도록 설정하고 있다. 이로 인해, 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 코일의 권선 계수가 0.5보다도 큰 모터를 얻을 수 있다.
상기 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 상기 코일의 권선 계수는, 상기 제1 로터측 및 상기 제2 로터측 양쪽 모두, 0.7 이상으로 할 수 있다.
이 경우, 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 코일의 권선 계수를 0.7 이상으로 함으로써, 높은 토크를 발생시킬 수 있다.
상기 로터의 자속 분포의 고조파에 대한 상기 코일의 단절권 계수는, 상기 제1 로터측 또는 제2 로터측의 어느 하나가, 1 미만이 되도록 할 수 있다.
이 경우, 로터의 자속 분포의 고조파에 대한 코일의 단절권 계수를 1 미만으로 함으로써, 토크 리플을 저감해서 진동이나 소음을 억제할 수 있다.
상술한 특징 중 적어도 하나의 특징을 갖는 모터와, 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터의 어느 하나로 구성되는 인너 로터에 연결되어 세탁물을 수용하는 드럼과, 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터의 다른 하나로 구성되는 아우터 로터에 연결되어 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터를 구비한 세탁기로 구성할 수 있다.
그러면, 드럼 및 펄세이터를 독립적으로 구동시키기 위한 모터로서, 제1 실시예의 세탁기용 모터를 적용할 수 있다.
(제2 실시예)
제2 실시예는, 한 개의 스테이터의 내부와 외부에 인너 로터와 아우터 로터를 구비하고, 상기 스테이터가 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터에 의해 공동으로 사용되는 듀얼 로터형 모터에 관한 것이다.
상기 스테이터는, 둘레 방향으로 독립적으로 일정한 간격으로 배치된 복수의 코어 요소와, 상기 코어 요소의 각각에 와이어를 감아 구성한 복수의 코일을 포함하고 있다. 상기 코어 요소는, 상기 인너 로터와 대향하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 대향하는 외측 티스를 구비하고 있다. 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터는, 다른 극수를 갖고, 상기 코어 요소는, 상기 인너 로터 및 상기 아우터 로터의 어느 하나의 극수보다도 적은 개수로 구성되어 있다.
그리고, 상기 인너 로터 및 상기 아우터 로터 중, 극수가 많은 로터와 대향하고 있는, 상기 내측 티스 및 상기 외측 티스 중 어느 하나의 티스에 있어서, 해당 티스의 티스 개각(開角)이 180°／Nc ∼ 257°／Nc (Nc는 코어 요소수)의 범위 내로 설정될 수 있다.
즉, 이 모터는, 하나의 스테이터가, 극수가 다른 인너 로터와 아우터 로터에서 공용되고 있는 듀얼 로터형 모터이며, 이 스테이터에는 이들 로터의 극수보다도 적은 개수로 둘레 방향으로 독립적인 복수의 코어 요소가 구비되어 있다. 그리고, 극수가 많은 로터와 대향하고 있는 코어 요소의 티스의 티스 개각이 180°／Nc ∼ 257°／Nc (Nc는 코어 요소수)의 범위 내에 설정되어 있다.
이와 같이, 극수가 많은 로터와 대향하고 있는 코어 요소의 티스의 티스 개각을 소정의 범위로 설정함으로써, 후술하는 바와 같이, 듀얼 로터형 모터에 있어서, 종래의 세탁기에 비해 손색이 없는 수준으로 코깅 토크를 줄일 수 있고, 소음 등을 억제할 수 있다.
또한, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 극수가 적은 로터와 대향하고 있는, 상기 내측 티스와 상기 외측 티스 중 다른 하나의 티스에 있어서, 해당 티스의 티스 개각은 96°／Nc ∼ 342°／Nc (Nc는 코어 요소수)의 범위 내로 설정할 수 있다.
이렇게 하면, 후술하는 바와 같이, 듀얼 로터형 모터에 있어서, 종래의 세탁기에 비해 손색이 없는 수준으로 상호 리플을 줄일 수 있기 때문에, 한층 더 소음 등을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 극수가 적은 로터의 극수를 P1로 하고, 극수가 많은 로터의 극수를 P2로 한 경우에, 다음의 각 조건을 만족시키는 모터에 적용할 수 있다.
Nc＝12n
P1＝(6±1)·2n
P2＝(6±2)·2n
(n은 1 이상의 정수)
Nc＝6n
P1＝6n±2
P2＝6n±4
(n은 2 이상의 정수)
Nc＝6n
P1＝6n±4
P2＝6n±8
(n은 2 이상의 정수)
이들 조건을 만족시키는 모터라면, 코깅 토크나 상호 리플의 감소를 효과적으로 실현할 수 있다.
또, 이와 같은 듀얼 로터형 모터는, 세탁기에 적합하다. 즉, 이와 같은 모터와, 수조의 내부에 회전 가능하게 마련된 드럼과, 상기 드럼의 내부에 회전 가능하게 마련된 펄세이터를 구비한 세탁기이며, 상기 드럼에, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 어느 하나가 연결되고, 상기 펄세이터에, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 다른 하나가 연결되어 있도록 하면 된다.
이렇게 하면, 소음이나 진동을 억제하면서, 드럼 및 펄세이터의 쌍방에서 높은 토크를 발휘할 수 있는 세탁기를 실현할 수 있다.
특히 이 경우, 상기 드럼에 상기 인너 로터가 연결되고, 상기 펄세이터에 상기 아우터 로터가 연결되어 있도록 하면 된다.
그렇게 하면, 구조상, 상대적으로 높은 토크를 상대적으로 높은 토크가 요구되는 펄세이터에서 발휘시킬 수 있기 때문에, 더욱 효율적이다.
(제3 실시예)
제3 실시예의 하나는, 회전축 둘레에 2개의 샤프트를 개별로 회전 구동하는 세탁기용 모터에 관한 것이다.
상기 모터는, 상기 샤프트 중 하나에 연결되어 회전 가능한 인너 로터와, 상기 인너 로터의 외주측에 배치되고, 상기 샤프트의 다른 하나에 연결되어 회전 가능한 아우터 로터와, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터와의 사이에 배치되고, 이들 인너 로터 및 아우터 로터에서 공용되는 스테이터를 구비한다. 상기 스테이터는, 각각이 분리 독립적으로 배치되는 복수의 코어 요소와, 인슐레이터를 통해, 상기 코어 요소의 각각의 주위에 와이어를 감아 형성되는 복수의 코일과, 열경화성 수지로 성형되고, 상기 코어 요소, 상기 코일, 및 상기 인슐레이터를 매설하는 수지 성형체를 갖고 있다. 상기 인슐레이터는, 복수의 상기 코어 요소를 사이에 끼운 상태에서, 축 방향으로 서로 맞대서 연결되는 한 쌍의 고리 형상 연결체로 구성되어 있다. 그리고 상기 고리 형상 연결체의 적어도 하나가 일체로 형성된 주 연결체가 되고, 상기 주 연결체에 상기 코어 요소 각각이 삽입되는 복수의 코어 삽입부가 둘레 방향으로 대략 등간격으로 마련되어 있다.
즉, 이 모터에 의하면, 복수의 코어 요소와 복수의 코일과의 사이에 개재하는 인슐레이터가, 축 방향으로 서로 맞대서 연결되는 한 쌍의 고리 형상 연결체로 구성되어 있고, 그 적어도 하나가, 일체로 형성된 주 연결체로 되어 있다. 그리고, 그 주 연결체에 코어 요소의 각각이 삽입되는 복수의 코어 삽입부가 둘레 방향으로 등간격으로 마련되어 있기 때문에, 이들 코어 삽입부에 코어 요소의 각각을 1개씩 삽입하는 단순 작업을 반복하는 것만으로, 복수의 코어 요소를 적절한 위치에 배치할 수 있다. 따라서, 극수가 많은 듀얼 로터형 모터의 스테이터라도, 효율적으로 제조할 수 있다.
상기 고리 형상 연결체의 다른 하나는, 원호 형상을 한 복수의 연결 요소를 연결하여 형성되는 부 연결체로 구성할 수 있다.
주 연결체에 연결되는 고리 형상 연결체가, 일체로 형성되어 있으면, 그 고리 형상 연결체의 코어 삽입부가 모든 코어 요소의 위치와 일치하지 않으면 삽입할 수 없기 때문에 연결이 어렵다. 그러나 복수의 연결 요소로 분리되어 있는 부 연결체로 하면, 연결이 쉬워지므로 효율적으로 작업할 수 있다.
이 경우, 상기 부 연결체에 상기 코일로부터 도출되는 상기 와이어의 단부가 접속되는 단자부를 배치할 수 있다.
이렇게 하면, 안정된 주 연결체가 아래쪽에 위치하고 부 연결체에 배치된 단자부가 상측에 위치하게 되기 때문에, 접속 처리를 용이하게 수행할 수 있다.
상기 주 연결체는, 절연성 수지와 CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)로 구성할 수 있다.
그러면, 주 연결체의 강성을 보다 강화할 수 있기 때문에, 주 연결체의 변형이나 파손을 억제할 수 있고, 취급이 더욱 용이해진다.
이 경우, 상기 CFRP를 구성하고 있는 수지는, 상기 절연성 수지와 같은 종류의 수지로 할 수 있다.
이와 같이 하면, CFRP와 절연성 수지의 일체성이 향상되기 때문에, 주 연결체의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.
복수의 코일은, 예를 들면, 6개의 와이어 각각을 일정한 순서로 상기 복수의 코어 요소 각각에 감아서 형성하고, 한 쌍의 고리 형상 연결체를 연결하여 구성되는 코어 보유 구조체의 외주의 양쪽 가장자리부에, 축 방향으로 튀어나오는 플랜지부를 마련하고, 상기 플랜지부 각각을 따라, 상기 와이어의 점퍼선을 3개씩 배정할 수 있다.
와이어의 감김이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 양측의 플랜지부에 3개씩 나눠서 점퍼선을 배정함으로써, 인슐레이터, 나아가서는 스테이터의 축 방향의 높이를 억제할 수 있기 때문에, 모터의 소형화를 도모할 수 있다.
한 쌍의 상기 고리 형상 연결체를 연결하여 구성되는 코어 보유 구조체의 내주면과 외주면에는, 상기 코어 요소가 노출됨으로써 내측 코어면부과 외측 코어면부가 형성되어 있다. 상기 내측 코어면부는 상기 인슐레이터의 내주면보다도 내측에 위치하고, 상기 외측 코어면부는 상기 인슐레이터의 외주면보다도 외측에 위치하도록 형성할 수 있다.
이렇게 하면, 성형시의 금형에, 내측 코어면부와 외측 코어면부가 닿게 되기 때문에, 코어 요소의 지름 방향으로 정밀하게 위치를 정할 수 있고, 스테이터의 진원도를 높일 수 있다. 그 결과, 인너 로터나 아우터 로터 사이의 간극을 작게 할 수 있게 되어, 모터 성능을 향상시킬 수 있다.
또, 인접하는 상기 코어 삽입부의 내주측과 외주측의 어느 하나의 양 가장자리부의 사이를 연결 벽부로 연결하고, 축 방향으로 볼 때 상기 연결 벽부의 중앙부의 두께가 그 양단부보다도 두껍게 형성할 수 있다.
이와 같이 하면, 주 연결체의 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 일체형의 주 연결체를 이용하지 않고, 복수로 분할되어 있는 연결체로 고리 형상 연결체의 양쪽을 구성할 수 있다. 구체적으로는, 상기 고리 형상 연결체의 양쪽을, 상기 복수의 코어 요소의 각각이 삽입되는 복수의 코어 삽입부가 둘레 방향으로 대략 등간격으로 마련되어 있는 원호 형상을 한 복수의 연결 요소를 연결하여 형성하고, 하나의 상기 고리 형상 연결체에 있어서의 상기 연결 요소의 각각의 사이의 연결 부위와, 다른 하나의 상기 고리 형상 연결체에 있어서의 상기 연결 요소의 각각의 사이의 연결 부위가, 둘레 방향으로 어긋나서 배치되어 있도록 하면 된다.
이 경우, 상하의 고리 형상 연결체에서, 연결 부위가 서로 다르게 되어 있기 때문에, 쌍방의 고리 형상 연결체가 복수의 연결 요소로 구성되어 있어도, 일체화할 수 있고, 안정적으로 지지할 수 있다. 일체형의 주 연결체를 성형하는 금형에 비해 금형을 작게 할 수 있기 때문에, 금형의 비용을 대폭으로 줄일 수 있다.
또한, 하나의 고리 형상 연결체의 연결 요소의 개수를 다른 하나의 고리 형상 연결체의 연결 요소의 개수보다 적게 구성하고, 상기 연결 요소의 개수가 많은 고리 형상 연결체에 상기 코일로부터 도출되는 상기 와이어의 단부가 접속되는 단자부를 배치할 수 있다.
이렇게 하면, 단자부를 상측으로 하여 취급함으로써, 분할수가 적고 강도가 높은 고리 형상 연결체가 하측이 되기 때문에 안정적으로 지지할 수 있고, 접속 처리도 용이하게 수행할 수 있다.
제3 실시예의 다른 하나는, 세탁기에 관한 것이다.
상기 세탁기는, 세탁시에 회전 구동되는 펄세이터와, 세탁시 및 탈수시에 회전 구동되는 드럼과, 상술한 모터를 구비하고, 상기 샤프트의 하나는 상기 드럼에 연결되고, 상기 샤프트의 다른 하나는 상기 펄세이터에 연결되어 있다.
상술한 모터라면, 극수가 많은 듀얼 로터형 모터의 스테이터를 효율적으로 제조할 수 있을 뿐 아니라, 모터의 크기가 커지는 것을 회피하면서, 드럼이 연결되는 인너 로터측에서도 비교적 높은 토크를 얻을 수 있기 때문에, 다양한 운전 제어에 대응할 수 있는 세탁기를 저렴하게 제공할 수 있다.
제3 실시예의 다른 하나는, 상술한 세탁기용 모터의 제조방법에 관한 것이다.
상기 제조방법은, 상기 코어 삽입부의 각각에 상기 복수의 코어 요소의 각각을 삽입한 후, 상기 주 연결체에 상기 고리 형상 연결체의 다른 하나를 서로 맞대서 연결함으로써, 코어 보유 구조체를 형성하는 제1 단계와, 상기 코어 보유 구조체를 권선기에 세팅하고, 상기 인슐레이터로 피복된 상기 코어 요소의 각각에 와이어를 감아 복수의 코일을 형성함으로써, 권선체를 형성하는 제2 단계와, 상기 권선체를 금형에 세팅하고, 열경화성 수지를 이용하여 몰드 성형하는 제3 단계를 포함할 수 있다.
즉, 이 제조방법에 의하면, 단순 작업으로 형성되는 코어 보유 구조체를 권선기로 기계적으로 권선 처리하여 권선체를 형성할 수 있고, 이 권선체를 금형에 세팅하고 몰드 성형할 수 있기 때문에, 비교적 용이하게 제조할 수 있고, 생산성이 뛰어나다.
상기 제2 단계에서는, 예를 들면, 3개의 와이어를 동시에 같은 동작으로 감는 처리가 2회 이루어지고, 1회째에 처리되는 3개의 와이어의 점퍼선을 상기 코어 보유 구조체의 외주의 양 가장자리부로부터 축 방향으로 튀어나온 한 쌍의 플랜지부 중 하나의 플랜지부를 따라 배선하고, 2회째로 처리되는 3개의 와이어의 점퍼선을 플랜지부의 다른 하나를 따라 배선하도록 할 수 있다.
이렇게 하면, 권선 처리마다 발생하는 점퍼선을 효율적으로 배선할 수 있고, 와이어의 배선 구조가 간소화되기 때문에, 권선기의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 주 연결체에는, 예를 들면, 상기 복수의 코어 삽입부의 각각을 연결하는 고리 형상 지지부를 제거 가능하게 마련하고, 상기 제3 단계 후에 상기 고리 형상 지지부를 제거하는 제4 단계를 더 포함할 수 있다.
이렇게 하면, 고리 형상 지지부에서 주 연결체의 강성을 강화할 수 있기 때문에, 권선 처리나 성형 처리시에, 코어 보유 구조체나 권선체의 취급이 쉬워진다. 또한, 코어 보유 구조체 등의 변형을 억제한 상태에서 몰드 성형할 수 있기 때문에, 모터 품질의 향상도 도모할 수 있다.
상기 권선체의 내측과 외측의 적어도 어느 하나의 주면과, 해당 주면과 대향하는 상기 금형의 대향면 사이에 위치 결정 구조를 마련하고, 상기 위치 결정 구조로 인해 상기 권선체를 상기 금형에 대해 둘레 방향으로 위치 결정한 상태에서 몰드 성형하도록 할 수 있다.
상기 위치 결정 구조는 상기 주면에 노출된 상기 코어 요소에 형성된 오목부와, 상기 오목부에 결합하도록 상기 금형에 형성된 볼록부로 구성할 수 있다. 또는, 상기 주면에 면하는 복수의 슬롯 개구와 상기 슬롯 개구에 결합하도록 상기 금형에 형성된 결합 돌출부로 구성할 수 있다. 특히, 상기 위치 결정 구조는 상기 권선체의 내주면과 상기 내주면과 대향하는 상기 금형의 대향면 사이에 마련할 수 있다.
이렇게 하면, 권선체를 금형에 대해 정밀하게 둘레 방향으로 위치 결정할 수 있다.
상기 코어 보유 구조체의 내측과 외측 중 어느 하나의 주면에 협지(挾持:양옆에서 잡다) 구조를 마련하고, 상기 권선기가 상기 협지 구조를 끼워 넣은 상태에서 상기 와이어의 감김 처리(또는, 권선 처리)를 수행하도록 할 수 있다.
상기 협지 구조는 상기 주면으로 노출된 상기 코어 요소에 형성된 홈부로 구성하거나, 상기 주면으로부터 돌출된 상기 코어 요소의 양측의 가장자리부로 구성할 수 있다.
이렇게 하면, 코어 보유 구조체를 강하게 지지할 수 있어 안정적으로 권선 처리를 수행할 수 있다.
또한, 상기 제3 단계에서, 상기 권선체의 외주측에 면하는 상기 인슐레이터가 상기 금형에 접하도록, 해당 권선체를 해당 금형에 세팅할 수 있다.
이렇게 하면, 권선체의 내주면과 금형과의 밀착성이 높아지기 때문에, 권선체의 내주측의 진원도를 향상시킬 수 있다.
(제4 실시예)
제4 실시예는, 세탁물을 수용하는 회전 가능한 드럼과, 상기 드럼의 회전축심과 동심 상으로 마련되고, 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터와, 상기 드럼과 상기 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터를 구비한 세탁기의 모터 제어 장치를 대상으로 한다.
상기 모터에 접속되고 상기 드럼을 회전 구동시키기 위한 드럼측 인버터 회로와, 상기 모터에 접속되고 상기 펄세이터를 회전 구동시키기 위한 펄세이터측 인버터 회로와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 회전 속도를 각각 검출하기 위한 회전 속도 검출 수단과, 지령신호와 반송파를 이용하여 PWM 제어된 전기신호에 의해, 상기 드럼측 인버터 회로 및 상기 펄세이터측 인버터 회로를 통해, 상기 모터의 작동 제어를 수행하는 제어장치를 더 구비한다.
상기 드럼측 인버터 회로 및 상기 펄세이터측 인버터 회로는 서로 직렬로 접속된 상부 암측 스위칭 소자와 하부 암측 스위칭 소자로 이루어진 인버터가 복수개 병렬로 접속되어 구성되어 있다.
상기 제어장치는, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 같은 방향으로 회전시키는 탈수 공정의 종료 후의 감속 공정에 있어서, 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 각각 검출되는, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 검출 회전 속도를 같은 정도로 하기 위한 동기 제어와, 상기 상부 암측 스위칭 소자의 전부를 온시키고 그리고 상기 하부 암측 스위칭 소자의 전부를 오프시키고, 상기 모터에 단락 브레이크를 거는 상부 암측 단락 브레이크 제어와, 상기 상부 암측 스위칭 소자의 전부를 오프시키고 그리고 상기 하부 암측 스위칭 소자의 전부를 온 시키고, 상기 모터에 단락 브레이크를 거는 하부 암측 단락 브레이크 제어를 실행함과 동시에, 상기 반송파의 1주기당의 상기 검출 회전 속도에 기초하여 상기 PWM 제어에 의해 설정된, 상기 동기 제어를 실행하는 기간인 동기 제어 기간의 길이를 바꾸지 않고, 상기 상부 암측 단락 브레이크 제어를 실행하는 기간인 상부 암측 단락 브레이크 기간을 단축시킴과 동시에, 상기 하부 암측 단락 브레이크 제어를 실행하는 기간인 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행하도록 구성되어 있다.
이 구성에 따르면, 상기 드럼과 상기 펄세이터를 동기 제어하면서 감속시킬 때의 감속 시간을 단축시킬 수 있다.
즉, PWM 제어에 이용되는 반송파의 1주기당에는, 드럼 및 펄세이터의 검출 회전 속도에 기초하여, 상기 PWM 제어에 의해 설정된 전기신호에 따른 동기 제어를 수행하고, 드럼 및 펄세이터(구체적으로는, 모터)의 회전 속도를 조절하는 동기 제어 기간과, 인버터 회로의 상부 암측을 단축시켜 모터에 단락 브레이크를 거는 상부 암측 단락 브레이크 기간과, 인버터 회로의 하부 암측을 단락시켜 모터에 단락 브레이크를 거는 하부 암측 단락 브레이크 기간이 있다.
제어장치는, 이 3개의 기간에 대해, 상기 동기 제어 기간의 길이를 바꾸지 않고, 상기 상부 암측 단락 브레이크 기간을 단축시킴과 동시에, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행한다.
일반적으로, 상부 암측 단락 브레이크는, 전원 전압의 영향을 받기 때문에, 하부 암측 단락 브레이크와 비교하여 브레이크 효과는 떨어진다. 그래서, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행함으로써, 모터에 브레이크 효과가 큰 하부 암측 단락 브레이크를 거는 기간을 길게 함과 동시에 적절하게 동기 제어를 실행할 수 있다.
이 결과, 드럼과 펄세이터를 동기 제어하여 감속시킬 때의 감속 시간을 단축시킬 수 있다.
또, 상부 암측 단락 브레이크 기간을 단축함으로써 모터로부터의 회생 전류가 전원측에 흘러들어, 전원을 파손시키는 위험을 감소시킬 수 있다.
상기 세탁기의 모터 제어 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 반송파는 삼각파로 이루어지고, 상기 제어장치는, 상기 PWM 제어에 있어서 상기 지령신호와 상기 반송파에 의해 설정되는, 상기 상부 암측 스위칭 소자를 온시키는 임계값(threshold)을, 상기 삼각파의 정점측에 각각 같은 크기만큼 이동시킴으로써, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시키도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 상부 암측 스위칭 소자를 온시키는 임계값을, 상기 반송파의 정점측에 같은 크기만큼 이동시키도록 함으로써, 상부 암측 스위칭 소자의 일부 및 하부 암측 스위칭 소자의 일부를 온시키고, 드럼 및 펄세이터의 회전 속도를 같은 정도로 하는 동기 제어 기간의 길이에 대해서는, 변화시키지 않도록 할 수 있음과 동시에, 상부 암측 스위칭 소자의 전부를 오프시키고 그리고 하부 암측 스위칭 소자의 전부를 온시키는 하부 암측 단락 브레이크의 기간을 확대할 수 있다.
이로 인해, 상기 동기 제어 기간의 길이를 바꾸지 않도록 함과 동시에, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시킬 수 있다.
상기 세탁기의 모터 제어 장치에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 상부 암측 스위칭 소자 중, 상기 PWM 제어에 있어서의 듀티비가 가장 작은 상기 상부 암측 스위칭 소자에 있어서의 상기 듀티비에 기초하여, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 하부 암측 단락 브레이크 제어에서는, 상부 암측 스위칭 소자의 온하는 기간이 단축되기 때문에, 상부 암측 스위칭 소자의, 상기 PWM 제어에 있어서의 듀티비가 작아진다.
그 때문에, 상부 암측 스위칭 소자 중, PWM 제어에 있어서의 듀티비가 가장 작은 상부 암측 스위칭 소자의 듀티비를, 듀티비 0％로 할 때까지가, 확대시킬 수 있는 하부 암측 단락 브레이크 기간의 최대의 길이가 된다. 그 때문에, 상술한 바와 같이 제어함으로써, 적절하게 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대할 수 있다.
상기 세탁기의 모터 제어 장치에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 상기 검출 회전 속도와 기 설정된 목표 회전 속도와의 차에 기초하여, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 드럼 및 펄세이터의 검출 회전 속도와 기 설정된 목표 회전 속도를 비교하면서, 드럼 및 펄세이터를 감속시킬 수 있기 때문에, 드럼 및 펄세이터를 빠르게 그리고 정확하게 감속시키고, 정지시킬 수 있다.
또, 검출 회전 속도가 목표 회전 속도보다도 크고, 모터로부터의 회생 전력을 전부 소비하지 못할 가능성이 있을 때 등에는, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 함으로써, 적절하게 모터로부터의 회생 전력을 소비할 수 있다.
상기 세탁기의 모터 제어 장치에 있어서, 상기 드럼측 인버터 회로 및 상기 펄세이터측 인버터 회로는 서로 병렬로 접속되어 있으며, 상기 드럼측 인버터 회로 및 상기 펄세이터측 인버터 회로에 인가되는 직류 전압을 검출하는 전압 검출 수단을 더 구비하고, 상기 제어장치는, 상기 전압 검출 수단으로 인해 검출되는 검출 전압이, 기 설정된 목표 전압보다도 높아질수록, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 모터로부터의 회생 전력을 전부 소비하지 못하는 경우, 모터측의 전위가 직류 전원의 전위보다도 높아지고, 전압 검출 수단에 의해 검출되는 검출 전압이 높아진다. 그래서, 상기 검출 전압이 목표 전압보다도 높아질수록, 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 함으로써, 상기 회생 전력을 소비할 수 있게 된다. 이 결과, 상기 회생 전력을 적절하게 소비하면서, 드럼 및 펄세이터를 감속시킬 수 있다.
(제5 실시예)
제5 실시예는, 세로형 세탁기이며, 수조의 내부에 회전 가능하게 마련된 드럼과, 상기 드럼의 바닥부에 회전 가능하게 마련된 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 각각을 개별로 구동하는 모터와, 상기 모터를 제어하는 제어장치를 구비한다. 그리고, 상기 제어장치가, 세탁 처리 및 헹굼 처리에 있어서의 어느 하나의 공정에 있어서, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 양쪽을 동시에 독립적으로 회전시키는 이중 회전 제어부를 구비한다.
즉, 이 세탁기에 따르면, 세탁 처리나 헹굼 처리에 있어서, 드럼 및 펄세이터의 양쪽이 동시에 독립적으로 회전되기 때문에, 방향이나 유속이 다양한 수류를 드럼 내에서 발생시킬 수 있고, 수중에서 세탁물을 적당하게 분산시키면서, 다종 다양한 세탁물에 대해 효과적으로 세탁 및 헹굼을 수행할 수 있다.
구체적으로는, 상기 이중 회전 제어부가, 상기 드럼과 상기 펄세이터를 동일한 방향으로 다른 회전수로 회전시키도록 하면 된다.
이렇게 하면, 세탁기를 회전시키면서 완만하게 드럼의 외측이나 내측으로 이동시킬 수 있고, 세탁물을 수중에서 적절하게 분산시키면서, 부드러운 터치감으로 세탁이나 헹굼을 할 수 있다.
이 경우, 상기 드럼 및 상기 펄세이터 중, 상기 드럼만이 상기 모터에 의해 회전 구동되고, 상기 펄세이터가 상기 드럼의 회전에 부수하여 회전하도록 해도 좋다.
그렇게 하면, 소비전력을 억제하면서, 펄세이터를 드럼의 회전에 부수하여 드럼과 동일 방향으로 낮은 회전수로 회전시킬 수 있다.
또, 상기 이중 회전 제어부가, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 각각을 다른 주기로 반전시키면서 회전시키도록 해도 좋다.
이 경우라도, 세탁물을 수중에서 적절하게 분산시키면서, 다종 다양한 세탁물에 대해 효과적으로 세탁이나 헹굼을 수행할 수 있다.
또, 상기 이중 회전 제어부가, 상기 드럼을 동일 방향으로 회전시킨 상태에서, 상기 펄세이터를 반전시키면서 회전시키도록 해도 좋다.
그렇게 하면, 세탁물을 수중에서 적절하게 분산시키면서, 다종 다양한 세탁물에 대해 효과적으로 세탁이나 헹굼을 수행할 수 있고, 적은 수량으로 효율적으로 세탁 처리나 헹굼 처리를 수행할 수 있다.
또, 상기 이중 회전 제어부가, 목표 회전수에 도달하기까지의 기동시간, 및 목표 회전수에서 정지하기까지의 종료시간의 적어도 어느 하나를, 상기 드럼과 상기 펄세이터에서 다르게 해도 좋다.
그렇게 하면, 드럼이나 펄세이터의 관성력에 따른 효율적인 기동을 수행할 수 있기 때문에, 소비전력을 저감시킬 수 있다.
이 경우, 상기 이중 회전 제어부가, 상기 모터에 따른 구동의 개시 타이밍을, 상기 드럼과 상기 펄세이터에서 다르게 하면 좋다.
그렇게 하면, 드럼과 펄세이터에서 모터에 따른 구동시간을 동일하게 하여, 드럼과 펄세이터가 동시에 목표 회전수로 회전하는 기간에 차가 생겨도, 드럼 및 펄세이터의 목표 회전수에 도달하는 타이밍을 일치시킴으로써 그 기간을 최적화할 수 있다.
또 이 경우, 상기 이중 회전 제어부가, 상기 모터에 따른 구동기간 및 구동정지기간의 적어도 어느 하나를, 상기 드럼과 상기 펄세이터에서 다르게 해도 좋다.
그렇게 하면, 드럼과 펄세이터에서, 회전기간 및 정지기간의 길이 및 타이밍을 일치시킬 수 있고, 세탁 처리나 헹굼 처리를 효율적으로 수행할 수 있다.
또, 상기 이중 회전 제어부가, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를, 서로 역방향으로 간헐적으로 회전시킴과 동시에, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 적어도 어느 하나에 있어서, 간헐적으로 수행되는 각 회전의 회전기간 및 이들 회전기간 사이의 각 정지기간의 적어도 어느 하나의 길이를 다르게 해도 좋다.
드럼과 펄세이터를 서로 역방향으로 간헐적으로 회전시킨 경우, 드럼의 내부에 수류가 정체되는 상태가 생겨서, 체류하는 세탁물이 발생하는 경향이 있으나, 이와 같이, 각 회전기간이나 각 정지기간의 길이를 다르게 함으로써, 드럼의 내부에 수류가 정체되는 상태가 생기는 것을 방지할 수 있고, 세탁물을 전체적으로 이동시킬 수 있다.
또, 상기 이중 회전 제어부가, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를, 서로 역방향으로 간헐적으로 회전시킴과 동시에, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 적어도 어느 하나에 있어서, 간헐적으로 수행되는 각 회전의 회전수를 다르게 해도 좋다.
이 경우라도, 각 회전기간이나 각 정지기간의 길이를 다르게 하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제6 실시예)
제6 실시예는, 세탁물을 수용하는 회전 가능한 드럼과, 상기 드럼의 회전축심과 동심 상으로 마련되고, 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터와, 상기 모터를 구동하기 위한 인버터를 구비한 세탁기를 대상으로 한다.
상기 모터가 작동할 때에, 상기 모터에 가해지는 부하를 검출하는 부하 검출 수단과, 상기 부하 검출 수단에 의해 검출된 검출 부하에 기초하여, 상기 인버터를 통해, 상기 모터에 전기신호를 부여하여, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 동작을 제어하는 제어장치를 더 구비한다.
상기 제어장치는, 상기 드럼을 정회전시키고 그리고 상기 펄세이터를 역회전시키는 제1 상반 구동 모드와, 상기 드럼을 역회전시키고 그리고 상기 펄세이터를 정회전시키는 제2 상반 구동 모드를, 정지기간을 중간에 넣으면서 교대로 실행함과 동시에, 상기 검출 부하가, 기 설정된 목표 부하 이하가 되도록, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 적어도 하나의, 온 및 오프의 적어도 하나의 타이밍을 제어하는 부하 저감 보정 제어를 실행하도록 구성되어 있다.
이 구성에 따르면, 드럼 내의 세탁물의 관성력을 이용함으로써, 모터에 가해지는 부하를 줄일 수 있다.
구체적으로는, 제1 또는 제2 상반 구동 모드를 온하여, 드럼과 펄세이터를 상반 회전시키면, 드럼 내의 세탁물은, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나에 따라 돌아간다. 이로 인해, 드럼 내의 세탁물에는 관성력이 발생한다. 그리고, 제1 또는 제2 상반 구동 모드로 전환할 때에, 드럼 또는 펄세이터의 온 또는 오프의 타이밍을 제어함으로써, 상기 세탁물의 관성력을 이용하여, 드럼 또는 펄세이터의 회전 방향을 반전시킨다.
예를 들면, 세탁물이 펄세이터의 회전 방향으로 따라 돌아가고 있을 때에는, 드럼을 펄세이터보다도 빨리 온하여, 회전 방향을 반전시킴으로써, 세탁물의 관성을 이용하여, 드럼의 회전 방향을 반전시킬 수 있다. 이로 인해, 드럼 또는 펄세이터의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터에 가해지는 부하가 저감된다.
상기 세탁기에 있어서, 상기 부하 저감 보정 제어는, 상기 정지기간이 경과된 후, 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드의 온 시에, 상기 드럼 또는 상기 펄세이터의 어느 하나를 온시키고 나서, 제1 소정시간이 경과된 후에, 상기 드럼 또는 상기 펄세이터의 다른 하나를 온시키는 제어인 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 제1 또는 제2 상반 구동 모드의 온 시에, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나를, 다른 하나보다도 빨리 온시킬 수 있다. 이로 인해, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나를 세탁물의 관성력을 이용하여 반전시킬 수 있다. 예를 들면, 세탁물이 펄세이터의 회전 방향으로 따라 돌아가고 있을 때에는, 드럼을 펄세이터보다도 빨리 온시키고, 회전 방향을 반전시킴으로써, 펄세이터에 의해 세탁물의 회전 방향이 반전되기 전에, 드럼의 회전 방향을 반전시킬 수 있다.
이로 인해, 드럼의 회전 방향을 반전시킬 때에는, 상기 드럼의 반전 후의 회전 방향과 같은 방향을 향한, 세탁물의 관성력을 이용할 수 있다. 이로 인해, 드럼 또는 펄세이터의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터에 가해지는 부하가 보다 효율적으로 저감된다.
또, 상기 세탁기에 있어서, 상기 부하 저감 보정 제어는, 상기 정지기간에 들어가기 전인, 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드의 오프 시에, 상기 드럼 또는 상기 펄세이터의 어느 하나를 오프시키고 나서, 제2 소정시간이 경과된 후에, 상기 드럼 또는 상기 펄세이터의 다른 하나를 오프시키는 제어여도 좋다.
이 구성에 따르면, 제1 또는 제2 상반 구동 모드의 오프 시에, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나를, 다른 하나보다도 늦게 오프시킴으로써, 바꿔말하면, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나를, 다른 하나보다도 길게 회전시킴으로써, 세탁물에 보다 강한 관성력을 갖게 할 수 있다.
예를 들면, 세탁물이 펄세이터에 따라 돌아가고 있을 때에, 펄세이터를 드럼보다도 늦게 오프시키도록 하면, 세탁물에는 펄세이터의 회전 방향과 같은 방향의 보다 큰 관성력이 남는다. 이로 인해, 드럼의 회전 방향을 반전시킬 때에는, 상기 드럼의 반전 후의 회전 방향과 같은 방향을 향한, 세탁물의 관성력이 보다 크게 남아 있다. 이로 인해, 세탁물의 관성력을 이용하여 드럼의 회전 방향을 반전시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 드럼 또는 펄세이터의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터에 가해지는 부하가 보다 효율적으로 저감된다.
상기 세탁기에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 정지기간이 기 설정된 기준시간보다도 짧은 경우에, 상기 부하 저감 보정 제어를 실행하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 정지기간으로서, 드럼 및 펄세이터의 관성력이 충분히 저감될 정도로 긴 시간(이하, 기준시간이라고 한다)을 설정하고 있는 경우에는, 드럼 및 펄세이터의 회전 방향을 반전시킬 때에 모터에 가해지는 부하는, 모터의 기동 불량이 발생할 정도로 커지지는 않는다. 그 때문에, 정지시간이, 기준시간보다도 짧은 경우에만, 부하 저감 보정 제어를 실행하도록 함으로써, 적절하게 부하 저감 보정 제어를 실행할 수 있다.
상기 세탁기에 있어서, 상기 드럼 내에 수용된 세탁물이, 상기 드럼의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하고 있을 때에는, 상기 정지기간 동안에, 상기 드럼의 회전을 감속시켜 정지시키고, 상기 정지 후에, 다음의 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드를 온하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 세탁물이 드럼에 들러붙어 있으면, 세탁물이 드럼의 회전 방향으로 따라 돌아가는 경우가 있으나, 이때 드럼에는, 드럼 자신의 관성력에 더해, 세탁물의 관성력이 작용하기 때문에, 드럼의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터에는 과대한 부하가 가해져 버린다.
그래서, 세탁물이 드럼 회전 방향과 같은 방향으로 회전하고 있을 때는, 제1 상반 구동 모드와 제2 상반 구동 모드와의 사이의 정지기간에 있어서, 드럼의 회전을 감속시켜 정지시키고, 상기 정지 후에, 다음의 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드를 온하도록 한다. 이로 인해, 드럼에 관성력이 남아있지 않은 상태에서, 상기 드럼의 회전 방향을 반전시키게 되기 때문에, 모터에 과대한 부하가 가해지는 것을 방지할 수 있다.
제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드의 온 시에, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나를 온시키고 나서, 제1 소정시간이 경과된 후에, 드럼 또는 펄세이터의 다른 하나를 온시키도록 구성된 세탁기에 있어서, 상기 세탁기에 가해지고 있는 진동을 검출하는 진동 검출 수단을 더 구비하고, 상기 제어장치는, 상기 진동 검출 수단에 의해 검출된 검출 진동이, 기 규정된 소정 진동보다도 클 때에는, 상기 제1 소정시간을 짧게 하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 제1 소정시간 동안은, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나만이 세탁물의 회전 방향과 같은 방향으로 회전했을 때, 세탁물에 쏠림이 있으면, 제1 소정시간 동안에 세탁물의 원심력에 의해 세탁기에 강한 진동이 가해질 우려가 있다.
그래서, 진동 검출 수단에 의해, 소정 진동보다도 큰 진동이 검출됐을 때에는, 제1 소정시간을 짧게 하도록 하여, 조기에 세탁물의 회전 방향과는 역방향의 수류를 발생시켜, 세탁물의 회전을 상기 수류에 의해 감속시키고, 세탁물로부터 세탁기에 작용하는 원심력을 감소시킨다. 이로 인해, 세탁기에 진동이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
또, 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드의 오프 시에, 상기 드럼 또는 상기 펄세이터의 어느 하나를 오프시키고 나서, 제2 소정시간이 경과된 후에, 상기 드럼 또는 상기 펄세이터의 다른 하나를 오프시키도록 구성되어 있는 세탁기에 있어서, 상기 세탁기에 가해지고 있는 진동을 검출하는 진동 검출 수단을 더 구비하고, 상기 제어장치는, 상기 진동 검출 수단에 의해 검출된 검출 진동이, 기 규정된 소정 진동보다도 클 때에는, 상기 제2 소정시간을 짧게 하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 제2 소정시간 동안은, 드럼 또는 펄세이터의 어느 하나를, 다른 하나보다도 길게 회전시켜, 세탁물에 보다 큰 관성력을 발생시킬 경우, 세탁물에 쏠림이 있으면, 제2 소정시간 동안에 세탁물의 원심력에 의해 세탁기에 강한 진동이 가해질 우려가 있다. 그래서, 진동 검출 수단에 의해, 소정 진동보다도 큰 진동이 검출되었을 때에는, 제2 소정시간을 짧게 하도록 하여, 세탁물의 회전에 따른 원심력을 감소시킨다. 이로 인해, 세탁기의 진동을 감소시킬 수 있다.
제6 실시예의 다른 하나는, 세탁물을 수용하는 회전 가능한 드럼과, 상기 드럼의 회전축심과 동심상으로 마련되고, 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터와, 상기 모터를 구동하기 위한 인버터를 구비한 세탁기를 대상으로 한다.
상기 모터가 작동할 때에, 상기 모터에 가해지는 부하를 검출하는 부하 검출 수단과, 상기 부하 검출 수단에 의해 검출된 검출 부하에 기초하여, 상기 인버터를 통해, 상기 모터에 전기신호를 부여하여, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 동작을 제어하는 제어장치를 더 구비한다.
상기 제어장치는, 상기 드럼을 정회전시키고 그리고 상기 펄세이터를 역회전시키는 제1 상반 구동 모드와, 상기 드럼을 역회전시키고 그리고 상기 펄세이터를 정회전시키는 제2 상반 구동 모드를, 정지기간을 중간에 넣으면서 교대로 실행함과 동시에, 상기 드럼 내에 수용된 세탁물이, 상기 드럼의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하고 있을 때에는, 상기 정지기간 동안에, 상기 드럼의 회전을 감속시켜 정지시키고, 상기 정지 후에, 다음의 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드를 온하도록 구성되어 있다.
즉, 예를 들면, 세탁물이 드럼에 들러붙어 있으면, 세탁물이 드럼의 회전 방향으로 따라 돌아가는 경우가 있으나, 이때 드럼에는, 드럼 자신의 관성력에 더해, 세탁물의 관성력이 작용하기 때문에, 드럼의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터에는 과대한 부하가 가해져 버린다.
그래서, 세탁물이 드럼의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하고 있을 때에는, 제1 상반 구동 모드와 제2 상반 구동 모드와의 사이의 정지기간에 있어서, 드럼의 회전을 감속시켜 정지시키고, 상기 정지 후에, 다음의 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드를 하도록 한다. 이로 인해, 드럼에 관성력이 남아 있지 않은 상태에서, 상기 드럼의 회전 방향을 반전시키게 되기 때문에, 모터에 과대한 부하가 가해지는 것을 방지할 수 있다.
(제7 실시예)
제7 실시예의 세탁기는, 드럼의 탈수 운전시에, 드럼과 펄세이터와의 사이에 의도적으로 소정의 속도차를 부여함으로써 언밸런스량을 주기적으로 변화시키고, 그 후에 상기 언밸런스량이 최소가 될 때에 드럼 및 펄세이터의 속도가 동일하도록 회전 제어를 수행하도록 했다.
즉, 세탁물을 수용하는 회전 가능한 드럼과, 상기 드럼의 회전축심과 동심상으로 마련되고, 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터를 구비한 세탁기이다.
상기 모터는, 상기 펄세이터를 회전시키는 제1 로터와, 상기 드럼을 회전시키는 제2 로터를 갖고, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 적어도 어느 하나의 회전시의 언밸런스량을 검출하는 언밸런스 검출 수단과, 상기 언밸런스량의 검출값에 기초하여 상기 제1 및 상기 제2 로터의 회전 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 세탁물의 탈수 운전시에, 상기 드럼과 상기 펄세이터와의 사이에 소정의 회전 속도차를 부여함으로써 언밸런스량을 주기적으로 변화시키고, 상기 언밸런스량이 최소가 될 때에 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 속도가 동일해지도록 회전 제어를 수행한다.
이 세탁기에 따르면, 제어부는, 드럼과 펄세이터와의 사이에 소정의 속도차를 부여함으로써 언밸런스량을 주기적으로 변화시키고, 언밸런스량의 변화가 최소가 되는 타이밍에서 드럼과 펄세이터와의 속도가 동일해지도록 속도 제어를 수행한다. 이로 인해, 언밸런스를 최소의 상태로 하여 드럼 및 펄세이터를 동일 속도로 회전시킬 수 있다. 즉, 언밸런스의 발생을 방지할 수 있다. 또, 드럼이나 펄세이터의 회전을 정지시키지 않고 언밸런스의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 탈수 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.
상기 언밸런스 검출 수단은, 상기 드럼 및 상기 펄세이터가 동일 속도로 회전하고 있는 상태에서 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 언밸런스량을 검출하는 것이며, 상기 제어부는, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 적어도 어느 하나의 언밸런스량의 검출값이 소정값보다 크고, 그리고, 상기 언밸런스량의 검출값에 기초하여 산출되는 상기 드럼의 언밸런스 모멘트와 상기 펄세이터의 언밸런스 모멘트와의 차가 소정값 이하의 경우, 상기 회전 제어를 실행하도록 구성할 수 있다.
그런 경우, 회전 제어를 수행할지 여부를 언밸런스량 및 언밸런스 모멘트에 기초하여 판단한다. 이와 같은 판단 기준을 마련함으로써, 적성도 및 필요도가 보다 높은 조건으로 회전 제어를 실시할 수 있기 때문에, 보다 효과적으로 언밸런스 발생을 방지할 수 있다.
상기 언밸런스 검출 수단은, 상기 드럼 및 상기 펄세이터가 동일 속도로 회전하고 있는 상태에서 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 언밸런스량을 검출하는 것으로 하고, 상기 제어부는, 상기 언밸런스량의 검출값에 따라 언밸런스의 해소방법을 선택적으로 변경하도록 구성해도 좋다.
그런 경우, 제어부가 언밸런스량의 검출값에 따라 언밸런스의 해소방법을 선택적으로 변경하기 위해, 적성도 및 필요도가 보다 높은 언밸런스 해소방법을 적용할 수 있다. 이로 인해, 보다 효과적으로 언밸런스 발생을 방지할 수 있는 방법을 선택할 수 있고, 탈수 시간을 보다 단축하는 것이 가능해진다.
상기 제어부는, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 상기 언밸런스량의 검출값이 모두 소정값 이하인 경우, 상기 회전 제어를 수행하지 않고, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 회전 속도를 동일하게 유지한 채로 상승시키도록 구성해도 좋다.
그렇게 하면, 언밸런스량이 소정의 기준값 이하인 경우, 회전 제어를 수행하지 않고 드럼 및 펄세이터의 회전 속도를 가속하기 때문에, 탈수 시간을 단축할 수 있다.
또, 상기 제어부는, 상기 드럼 및 펄세이터의 어느 하나의 언밸런스량의 검출값이 소정값보다 크고, 그리고, 상기 언밸런스량의 검출값에 기초하여 산출되는 상기 드럼의 언밸런스 모멘트와 상기 펄세이터의 언밸런스 모멘트와의 차가 소정값보다 큰 경우, 상기 드럼 및 상기 펄세이터 중 언밸런스 모멘트가 큰 쪽에 소정의 속도 변동을 부여하여 언밸런스 상태를 변화시키도록 해도 좋다.
그렇게 하면, 언밸런스 모멘트의 차에 기초하여, 제어부가 드럼 또는 펄세이터에 소정의 속도 제어를 부여함으로써, 드럼이나 펄세이터를 정지하지 않고, 단시간에 언밸런스를 해소할 수 있다. 이로 인해, 탈수 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.
제7 실시예의 다른 하나는, 세탁물을 수용하는 회전 가능한 드럼과, 상기 드럼의 회전축심과 동심상으로 마련되고, 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터를 구비하는 세탁기의 제어방법이다.
그 제어방법은, 세탁물의 탈수 운전시에 있어서, 상기 드럼과 상기 펄세이터와의 사이에 소정의 속도차를 부여함으로써 언밸런스량을 주기적으로 변화시키는 단계와, 상기 상대 회전 기간 중에서, 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 적어도 어느 하나의 언밸런스량을 검출하는 단계와, 상기 언밸런스량의 검출값이 최소가 될 때에 상기 드럼 및 상기 펄세이터의 속도가 동일해지도록 하는 단계를 포함한다.
이 제어방법에 따르면, 언밸런스의 검출값을 최소의 상태로 하여, 드럼 및 펄세이터를 동일 속도로 회전시킬 수 있다. 즉, 언밸런스의 발생을 방지할 수 있다. 또, 드럼이나 펄세이터의 회전을 정지시키지 않고 언밸런스의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 탈수 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.
(제8 실시예)
제8 실시예는, 세탁물을 수용하는 드럼과, 상기 드럼 내의 상기 세탁물을 교반시키는 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터를 구비한 세탁기를 대상으로 하여, 다음과 같은 해결수단을 강구했다.
즉, 상기 모터는, 고리 형상의 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 배치되어 상기 펄세이터를 회전시키는 아우터 로터와, 상기 스테이터의 내측에 배치되어 상기 드럼을 회전시키는 인너 로터를 갖고, 상기 아우터 로터 및 상기 인너 로터의 회전 속도를 검출하는 속도 검출부와, 상기 아우터 로터 및 상기 인너 로터의 회전 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 드럼의 탈수 운전 시에, 상기 속도 검출부에서 검출된 상기 인너 로터의 회전 속도를 목표 속도로서, 상기 아우터 로터의 회전 속도가 상기 목표 속도와 대략 일치하도록 상기 아우터 로터의 회전 동작을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 구성에서는, 드럼의 탈수 운전시에, 인너 로터의 회전 속도를 목표 속도로서, 아우터 로터의 회전 속도를 목표 속도에 대략 일치시키도록 하고 있다. 이와 같이, 탈수 운전 시에 아우터 로터 및 인너 로터를 동기 운전시켜 속도 변동을 억제함으로써, 세탁물의 옷감 손상을 경감할 수 있다.
구체적으로, 탈수 운전시에, 아우터 로터 및 인너 로터를 양측 모두, 목표로 하는 회전 속도까지 가속하려고 하면, 양 모터의 성능의 차이에 따라 서로 다른 가속을 하면서 목표로 하는 회전 속도까지 제어되게 된다. 그 때문에, 목표로 하는 회전 속도에 도달하기까지의 사이, 아우터 로터 및 인너 로터를 같은 속도로 회전수를 올리는 것이 어려워져 버린다.
이에 반해, 이 세탁기에서는, 목표로 하는 회전 속도까지 인너 로터를 가속하는 반면, 아우터 로터는, 기준이 되는 인너 로터의 회전 속도를 목표 속도로서 추종시키도록 제어하고 있기 때문에, 아우터 로터 및 인너 로터의 속도차를 줄일 수 있다. 또, 인너 로터를 기준으로서 아우터 로터를 추종시키고 있기 때문에, 제어 대상이 되는 로터가 랜덤 주기로 바뀌는 일 없이, 제어 안전성을 향상시킨다.
상기 속도 검출부에서 검출된 상기 아우터 로터 및 상기 인너 로터의 회전 속도에 기초하여, 상기 인너 로터에 대한 상기 아우터 로터의 위상차를 산출하는 위상 산출부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 드럼의 탈수 운전시에, 상기 위상 산출부에서 산출된 상기 위상차가 소정값보다도 큰 경우에, 상기 위상차가 소정값보다도 작아지도록 상기 아우터 로터의 회전 동작을 제어하도록 구성해도 좋다.
이 구성에서는, 인너 로터에 대한 아우터 로터의 위상차가 소정값보다도 커진 경우에, 아우터 로터의 회전 동작을 제어하여 위상차를 해소하도록 하고 있다.
이로 인해, 드럼과 펄세이터에서 걸쳐서 배치되어 있던 세탁물이, 드럼과 펄세이터와의 위치 어긋남으로 당겨지기 전에, 이 위치 어긋남을 해소함으로써, 세탁물의 옷감 손상을 경감할 수 있다.
(제9 실시예)
제9 실시예는, 세탁물을 수용하는 드럼과, 상기 드럼 내의 상기 세탁물을 교반시키는 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터를 구비한 세탁기를 대상으로서, 다음과 같은 해결 수단을 강구했다.
즉, 상기 모터는, 고리 형상의 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 배치되어 상기 펄세이터를 회전시키는 아우터 로터와, 상기 스테이터의 내측에 배치되어 상기 드럼을 회전시키는 인너 로터를 갖고, 상기 아우터 로터 및 상기 인너 로터의 회전 속도를 검출하는 속도 검출부와, 상기 아우터 로터 및 상기 인너 로터의 회전 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 드럼의 탈수 운전 시에, 상기 아우터 로터 및 상기 인너 로터를 동기 운전시켜 회전 속도를 가속하고 있는 도중에 상기 세탁물에 의한 상기 펄세이터의 상기 드럼을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판단한 경우에, 상기 아우터 로터를 회전시키는 상기 모터로의 통전을 정지하여 상기 펄세이터를 회전 프리로 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 구성에서는, 드럼의 탈수 운전시에 세탁물에 의한 펄세이터의 따라 도는 현상이 없어졌다고 판단한 경우에, 펄세이터를 회전 프리로 하도록 하고 있다.
이로 인해, 드럼을 따라 돌아가는 세탁물이 회전 프리가 된 펄세이터에 마찰하여 펄세이터를 따라 돌게 함으로써 세탁물을 손상시키는 일이 없음과 동시에, 아우터 로터를 회전시키는 모터로의 통전을 정지함으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 아우터 로터의 설정 회전 속도에 대한 상기 속도 검출부에서 검출된 상기 아우터 로터의 회전 속도의 변동이 소정 값보다 커졌을 때, 상기 세탁물에 의한 상기 펄세이터의 상기 드럼을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판단하도록 구성해도 좋다.
이 구성에서는, 아우터 로터의 회전 속도의 변동으로부터 펄세이터의 따라 도는 현상의 유무가 판정된다.
이로 인해, 펄세이터의 따라 도는 현상의 유무를 용이하게 판정할 수 있다.
또, 상기 모터에 통전되는 전류를 검출하는 전류 검출부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 전류를 회전 좌표계로 변환한 회전 좌표계전류가 소정량보다 작아졌을 때, 상기 세탁물에 의해 상기 펄세이터의 상기 드럼을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판단하도록 구성해도 좋다.
이 구성에서는, 모터에 통전되는 전류로부터 펄세이터의 따라 도는 현상의 유무가 판정된다.
이로 인해, 펄세이터의 따라 도는 현상의 유무를 용이하게 판정할 수 있다.
또한, 이 제어부는, 상기 인너 로터가 최대 회전 속도로부터 소정의 회전 속도까지 감속했을 때, 상기 아우터 로터의 회전 동작의 제어를 재개하여 상기 아우터 로터 및 상기 인너 로터를 동기 운전시켜 회전 속도를 감속시키도록 구성해도 좋다.
이 구성에서는, 펄세이터를 회전 프리로 한 후, 드럼을 회전시키는 인너 로터가 소정의 회전 속도까지 감속했을 때에 아우터 로터와 인너 로터의 동기 운전을 재개한다.
이로 인해, 탈수 공정의 종료에 있어서, 드럼을 따라 돌아가는 세탁물이 회전 프리의 펄세이터에 마찰하여 펄세이터를 함께 돌림으로써 세탁물을 손상시키는 일을 없앨 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는, 상기 세탁물에 의해 상기 펄세이터의 상기 드럼을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판단했을 때의 상기 아우터 로터의 회전 속도를 상기 소정의 회전 속도로서 사용하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이 구성에서는, 펄세이터를 회전 프리로 했을 때의 회전 속도로 펄세이터를 재차 회전시켜 시작하도록 하고 있다.
이로 인해, 세탁물의 중량, 상태, 종류 등에 따른 정정한 타이밍에서 펄세이터의 회전을 재개할 수 있고, 세탁물의 옷감 손상을 경감시킬 수 있다.
(제10 실시예)
제10 실시예의 세탁기에서는, 드럼 및 펄세이터가 각각 독립적으로 회전 가능하게 구성되어 있으며, 세탁물의 탈수 운전시에, 펄세이터를 회전 프리로 한 상태에서 드럼을 회전 제어하는 반면, 세탁물에 의한 펄세이터의 드럼을 따라 도는 현상이 발생하고 있다고 판정한 경우에, 펄세이터를 회전 프리 상태에서 토크 제어 모드로 전환하도록 했다.
즉, 그 세탁기는, 세탁물을 수용하는 회전 가능한 드럼과, 상기 드럼의 회전축심과 동심상으로 마련되고, 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 각각 독립적으로 회전시키는 모터와, 상기 모터의 회전을 제어하는 제어부를 구비하고 있으며, 상기 제어부는, 세탁물의 탈수 운전시에, 상기 모터에 따른 상기 펄세이터의 구동을 정지해서 상기 펄세이터를 회전 프리로 한 상태에서 상기 드럼을 회전 제어하는 반면, 상기 세탁물에 의해 상기 펄세이터의 상기 드럼을 따라 도는 현상이 발생하고 있다고 판정한 경우에, 상기 펄세이터를 회전 프리 상태로부터 토크 지령값을 부여하여 상기 펄세이터의 토크를 제어하는 토크 제어 모드로 전환한다.
이 구성의 세탁기에 따르면, 제어부는, 탈수 운전시에, 펄세이터를 회전 프리로 한 상태에서 드럼을 회전 제어하기 때문에, 펄세이터 구동에 따른 소비 에너지를 대폭으로 삭감할 수 있다.
또한, 제어부는, 펄세이터의 드럼을 따라 도는 현상이 발생하고 있다고 판정한 경우에 펄세이터를 회전 프리 상태로부터 적극적으로 토크 제어하도록 전환하도록 구성되어 있다. 펄세이터의 드럼을 따라 도는 현상이 발생하고 있는 경우에는, 펄세이터측의 역기 전력과 드럼측의 제어 전류가 서로 영향을 미침으로써 발생하는 저항력 때문에, 드럼측 모터의 부하가 증대되고, 세탁기의 소비 에너지가 증가하고 있다. 그 때문에, 펄세이터의 토크를 적극적으로 제어함으로써, 세탁기 토탈의 소비 에너지를 감소시키는 제어가 가능해진다.
상기 제어부는, 상기 토크 제어에 따른 토크 지령값을 상기 펄세이터의 피구동 토크 이하로 하고, 그리고, 소정의 d축 전류를 부여하여 약계자 제어를 실행하도록 구성해도 좋다.
또, 상기 제어부는, 상기 토크 제어에 따른 토크 지령값을,
토크 지령값＝0
으로 제어하도록 구성해도 좋다.
이와 같이, 토크 지령값을 펄세이터의 피구동 토크 이하로 부여했을 때, 예를 들면 피구동 토크의 토크 지령값을 부여하면, 따라 돌아가고 있는 펄세이터의 회전을 적극적으로 서포트할 수 있고, 따라 도는 부하가 경감된다.
그렇게 하면, 세탁기 전체로서의 소비 에너지를 줄일 수 있다. 또한, 펄세이터의 피구동 토크 이하로 함으로써, 피구동 토크에 따른 소비 에너지 이상의 에너지는 필요로 하지 않기 때문에, 소비 에너지를 증가시키게 되지 않는다.
또, 약계자 제어를 실행하고 있기 때문에, 펄세이터의 드럼을 따라 도는 현상(이하, 단순하게 펄세이터의 따라 돎)에 의해 유기되는 역기전력을 억제할 수 있기 때문에, 모터를 보다 고속으로 회전시킬 수 있게 된다. 즉, 탈수 운전시에 고속역까지 안정된 동작이 가능한 세탁기를 실현할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 펄세이터측의 토크 지령값을 "0"으로 함으로써, 펄세이터측의 역기 전력과 드럼측의 제어 전류가 서로 영향을 미침으로써 발생하는 저항력을 억제하고, 모터(드럼측)로의 부하를 저감할 수 있기 때문에, 세탁기 토탈 소비 에너지도 저감하는 것이 가능해진다.
또, 상기 펄세이터의 회전 속도를 검출하는 속도 검출 수단을 구비하고, 상기 제어부는, 상기 속도 검출 수단으로 검출된 상기 펄세이터의 회전 속도가 소정의 임계값에 도달했을 때에, 상기 펄세이터의 드럼을 따라 도는 현상이 발생하고 있다고 판정하도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 소정의 임계값은, 펄세이터를 제어 가능한 회전 속도라면, 가능한 한 낮은 값인 것이 바람직하다. 예를 들면, 홀 센서를 이용한 제어라면 소정의 임계값으로서 10［rpm］을 설정한다. 단, 10［rpm］에 한정되지 않고, 소정의 임계값은 임의로 설정할 수 있다.
이와 같이, 펄세이터의 따라 돎이 발생하고 있는지 여부의 판정에 속도 검출 수단을 이용함으로써, 보다 직접적으로 검출된 값에 기초하는 판정이 가능해진다.
이 경우, 상기 제어부는, 상기 토크 제어 모드로 전환한 후에, 상기 속도 검출 수단으로 검출된 상기 펄세이터의 회전 속도가 소정의 임계값 이하가 되었을 경우에, 상기 펄세이터를 회전 프리 상태로 되돌리도록 구성하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 제어부가 토크 제어 모드로 전환한 후에, 예를 들면, 세탁물이 풀려서 따라 도는 상태가 해제되고 펄세이터의 회전 속도가 소정 속도 이하가 되었을 때에, 펄세이터를 회전 프리 상태로 되돌아가도록 구성되어 있다. 이로 인해, 극저속 회전수에 있어서의 제어 불안정을 방지할 수 있다.
제1 실시예에 의하면, 코일의 권선 계수를 개선하여 토크를 효율적으로 발생시킬 수 있다.
제2 실시예에 의하면, 코깅 토크나 상호 리플을 감소시킬 수 있고, 소음이나 진동을 효과적으로 억제하면서, 2개의 축을 높은 토크로 구동할 수 있다.
제3 실시예에 의하면, 극수가 많은 듀얼 로터형 모터의 스테이터라도, 효율적으로 제조할 수 있기 때문에, 다양한 운전 제어에 대응할 수 있는 세탁기를 저렴하게 제공할 수 있게 된다.
제4 실시예에 의하면, 동기 제어를 실행하면서, 상부 암측 단락 브레이크보다도 브레이크 효과가 큰 하부 암측 단락 브레이크에 의해, 모터로부터의 회생 전력을 적절하게 소비하여, 모터에 브레이크를 걺으로써, 드럼 및 펄세이터를 비교적 빨리 정지시킬 수 있다. 이 결과, 모터로부터의 회생 전력을 적절하게 소비하면서, 드럼 및 펄세이터를 동기 제어하여 감속시킬 때의 감속 시간을 단축시킬 수 있다.
제5 실시예에 의하면, 다종 다양한 세탁물이 적절하고 그리고 효과적으로 세탁할 수 있게 된다.
제6 실시예에 의하면, 드럼 내의 세탁물의 관성력을 이용하여, 드럼 또는 펄세이터의 회전 방향을 반전시킬 수 있다. 이로 인해, 드럼 또는 펄세이터의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터에 가해지는 부하가 저감된다. 이 결과, 모터의 기동 불량을 방지할 수 있다.
제7 실시예에 의하면, 드럼 및 펄세이터의 회전 제어에 의해 언밸런스를 제어함으로써, 보다 안정적으로 언밸런스의 발생을 방지할 수 있다.
제8 실시예에 의하면, 탈수 운전시에 아우터 로터 및 인너 로터를 동기 운전시켜 속도 변동을 억제함으로써, 세탁물의 옷감 손상을 경감할 수 있다.
제9 실시예에 의하면, 드럼의 탈수 운전시에 세탁물에 의한 펄세이터의 따라 도는 현상이 없어졌다고 판정했을 경우에, 펄세이터를 회전 프리로 함으로써, 세탁물의 옷감 손상을 경감하고 전력을 절약하면서 탈수 운전할 수 있다.
제10 실시예에 의하면, 세탁기의 탈수 운전시에 펄세이터의 따라 돎이 발생하고 있다고 판정했을 경우에 펄세이터를 회전 프리 상태로부터 토크 제어 모드로 전환함으로써, 탈수 운전시의 에너지 효율을 높이고, 고속 영역에 있어서의 제어 안전성을 향상할 수 있다.
도 1은 세탁기의 개략 사시도이다.
도 2는 도 1의 X―X선에 있어서의 개략 단면도이다.
도 3은 모터의 주된 부재를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 모터의 조립 구조를 나타내는 개략 종단면도이다.
도 5는 모터의 조립 구조를 나타내는 개략 횡단면도이다.
도 6은 스테이터의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 7은 제1실시예에 의한 모터의 상수, 슬롯수, 극수의 관계를 나타내는 도이다.
도 8은 종래의 모터에 있어서의 스테이터가 발생하는 회전 자계의 수와 인너 로터의 자극의 수와의 관계를 나타내는 도이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 실시형태의 모터에 있어서의 스테이터가 발생하는 회전 자계의 수와 인너 로터의 자극의 수와의 관계를 나타내는 도이다.
도 10은 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 종래의 모터의 권선 계수를 나타내는 도이다.
도 11은 제1 실시예에 따른 모터에서, 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 본 실시형태의 모터의 권선 계수를 나타내는 도이다.
도 12는 종래의 모터의 티스에서 받는 자속을 설명하는 도이다.
도 13은 종래의 모터의 2개의 티스에서 받은 자속을 합성했을 때의 도이다.
도 14는 제1 실시예에 따른 모터의 티스에서 받는 자속을 설명하는 도이다.
도 15는 제1 실시예에 따른 모터의 2개의 외측 티스에서 받은 자속을 합성했을 때의 도이다.
도 16은 로터의 자속 분포의 고조파에 대한 단절권 계수를 비교한 도이다.
도 17은 종래의 모터에 있어서의 유기 전압의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 18은 제1 실시예에 따른 모터에 있어서의 유기 전압의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 19는 제2 실시예에 따른 모터에서, 무부하에서 구동한 아우터 로터에서 발생하는 유기 전압 및 코깅 토크의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 20은 제2 실시예에 따른 모터의 티스 개각을 설명하는 도이다.
도 21은 제2 실시예에 따른 모터에서, 무부하에서 구동한 인너 로터에서 발생하는 유기 전압 및 코깅 토크의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 22는 제2 실시예에 따른 모터에서, 아우터 로터를 구동한 경우에, 인너 로터에서 발생하는 상호 리플의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 23은 제2 실시예에 따른 모터에서, 내측 티스 개각에 의해 인너 로터에서 발생하는 상호 리플의 변화를 외측 티스 개각 별로 나타낸 그래프이다.
도 24는 제2 실시예에 관련하여, 다른 슬롯 콤비네이션에 있어서의 도 19에 해당되는 그래프이다.
도 25는 제2 실시예에 관련하여, 다른 슬롯 콤비네이션에 있어서의 도 19에 해당되는 그래프이다.
도 26은 제3 실시예에 따른 모터에서, 코어 보유 구조체의 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 27은 제3 실시예에 따른 모터에서, 코어 보유 구조체의 일부를 중심측에서 본 개략 사시도이다.
도 28은 제3 실시예에 따른 모터에서, 코어 보유 구조체의 일부를 외주측에서 본 개략 사시도이다.
도 29는 제3 실시예에 따른 모터에서, 코어 보유 구조체의 일부의 개략 단면도이다.
도 30은 제3 실시예에 따른 모터에 관련하여, 권선 처리를 설명하기 위한 도이다.
도 31은 제3 실시예에 따른 모터에 관련하여, 권선 처리를 설명하기 위한 도이다.
도 32는 제3 실시예에 따른 모터에 관련하여, 권선 패턴을 설명하기 위한 도이다.
도 33은 제3 실시예에 따른 모터에 관련하여, 권선 패턴을 설명하기 위한 도이다.
도 34는 제3 실시예에 따른 모터에 관련하여, 권선체의 일부를 외주측에서 본 개략 사시도이다.
도 35는 제3 실시예에 따른 모터에 관련하여, 위치 결정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 36은 제3 실시예에 따른 모터에 관련하여, 위치 결정 구조의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 제3 실시예에 따른 모터의 제조방법의 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 38은 제3 실시예에 따른 모터의 제조방법의 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 39는 제3 실시예에 따른 모터의 변형예를 나타내는 도 26에 해당되는 도이다.
도 40은 제4 실시예에 따른 세탁기의 모터, 드럼측 인버터 회로, 펄세이터측 인버터 회로 및 제어장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 41은 제4 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 지령신호와 반송파와의 관계, 및 그에 기초하는 상부 암측 및 하부 암측 스위칭 소자로의 신호를 나타내는 모식도이다.
도 42는 제4 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행했을 때의, 지령신호와 반송파와의 관계, 및 그에 기초하는 상부 암측 및 하부 암측 스위칭 소자로의 신호를 나타내는 모식도이다.
도 43은 제4 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 실시형태 2에 따른 모터 제어 장치를 구비한 세탁기에 있어서, 드럼의 검출 회전 속도 및 목표 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 44는 제4 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 실시형태 2에 따른 모터 제어 장치를 구비한 세탁기에 있어서, 제어장치에 따른 감속 공정에 있어서의 처리 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 45는 제4 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 실시형태 3에 따른 모터 제어 장치를 구비한 세탁기에 있어서, 모터, 드럼측 인버터 회로, 펄세이터측 인버터 회로 및 제어장치의 구성를 나타내는 개략도이다.
도 46은 제4 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 실시형태 3에 따른 모터 제어 장치를 구비한 세탁기에 있어서, 드럼측 인버터 회로에 인가되는 직류 전압, 드럼의 검출 회전 속도 및 목표 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 47은 제4 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 실시형태 3에 따른 모터 제어 장치를 구비한 세탁기에 있어서, 제어장치에 따른 감속 공정에 있어서의 처리 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 48은 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 드럼 및 펄세이터의 회전 제어에 있어서의 블록도이다.
도 49는 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제1 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 50은 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제2 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 51은 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제3 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 52는 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제4 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 53은 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제5 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 54는 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제6 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 55는 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제7 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 56은 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제8 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 57은 제5 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제9 제어 패턴의 회전 제어의 일 예를 나타내는 타임 차트이다.
도 58은 제6 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터 및 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 59는 제6 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제1 보정 제어의 실행시에, 드럼 및 펄세이터를 구동시킬 때에, 모터에 부여되는 전기신호를 나타내는 그래프이다.
도 60은 제6 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제2 보정 제어의 실행시에, 드럼 및 펄세이터를 구동시킬 때에, 모터에 부여되는 전기신호를 나타내는 그래프이다.
도 61은 제6 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 제어장치에 따른 세탁기의 운전시의 처리 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 62는 제6 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 실시형태 2에 따른 세탁기에 있어서, 제3 보정 제어의 실행시에, 드럼 및 펄세이터를 구동시킬 때에, 모터에 부여되는 전기신호를 나타내는 그래프이다.
도 63은 제7 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터 및 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 64는 제7 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터의 회전 동작을 제어하는 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 65는 제7 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 드럼 및 펄세이터의 회전수의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 66은 제7 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 드럼 및 펄세이터의 회전수의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 67은 제7 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 언밸런스 검출 수단의 검출신호를 나타내는 파형도이다.
도 68은 도 67의 A점에 있어서의 드럼 및 펄세이터의 언밸런스의 위치를 나타내는 개략도이다.
도 69는 도 67의 B점에 있어서의 드럼 및 펄세이터의 언밸런스의 위치를 나타내는 개략도이다.
도 70은 제7 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 드럼 및 펄세이터의 회전수의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 71은 제8 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터 및 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 72는 제8 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터의 회전 동작을 제어하는 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 73은 제8 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 드럼과 펄세이터의 위상차, 및 드럼과 펄세이터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 74는 제9 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터 및 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 75는 제9 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 중부하일 때와 경부하일 때에 있어서의 아우터 로터의 회전 속도 변동을 나타내는 그래프이다.
도 76은 제9 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 아우터 로터의 회전 속도와 모터 전류의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 77은 제9 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터의 회전 동작을 제어하는 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 78은 제10 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터 및 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 79는 제10 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 모터 및 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 80은 제10 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 회전 프리 상태에 있어서의 드럼 및 펄세이터의 회전수, Iq 및 Id의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 81은 제10 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 토크 제어 모드에 있어서의 드럼 및 펄세이터의 회전수, Iq 및 Id의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 82는 제10 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 회전 프리 상태에 있어서의 인버터의 상전류의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 83은 제10 실시예에 따른 세탁기와 관련하여, 토크 제어 모드에 있어서의 인버터의 상전류의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 불과하며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것이 아니다.
먼저, 제1∼제10 실시예에 공통되는 세탁기나 모터의 구성에 대해 설명한다. 그 후에, 제1∼제10 실시예의 각각에 대해 개별적으로 설명한다.
(세탁기의 전체 구성)
도 1은 본 실시형태의 세탁기(1)를 나타낸다. 이 세탁기(1)는, 세탁부터 헹굼, 탈수의 각 처리가 자동 제어에 의해 수행되는 전자동식 세탁기다. 세탁기(1)는, 세로로 긴 직사각형 상자 형상의 본체(2)를 갖고, 그 상부에, 뚜껑(3)으로 개폐하는 투입구(4)가 형성되어 있다. 세탁물의 넣고 꺼내는 것은, 이 투입구(4)를 통해 수행된다(이른바 세로형 세탁기). 투입구(4)의 후방에는, 사용자가 조작하는 각종 스위치나 표시부가 마련되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본체(2)의 내부에는, 수조(tub)(10), 드럼(11), 모터(12), 펄세이터(13), 밸런서(14), 제어장치(15) 등이 마련되어 있다. 특히 이 세탁기(1)에서는 모터(12)가 연구되고 있으며, 콤팩트한 사이즈로 세탁기(1)의 각 처리에 따른 적절한 성능을 발휘할 수 있도록 형성되어 있으므로, 이 모터(12)에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
수조(10)는 저수 가능한 바닥 있는 원통 형상의 용기이며, 개구를 상방의 투입구(4)를 향하게 한 상태에서, 복수의 매닮 부재(16)에 의해 본체(2)의 내부에 현가 되어 있다. 수조(10)의 내부에는, 미도시의 주수(注水) 기구를 통해 주수 가능하게 되어 있다. 수조(10)의 하부에는 밸브로 개폐가 제어되는 배수관(17)이 연결되어 있으며, 불필요한 물은 이 배수관(17)을 통해 세탁기(1)의 외부로 배수된다.
드럼(11)은 수조(10)보다도 한 단계 작은, 세탁물을 넣는 바닥이 있는 원통 형상의 용기이다. 드럼(11)은 그 개구가 투입구(4)를 향하며, 수직 방향으로 연장된 세로축(J)을 중심으로 회전할 수 있도록 수조(10)에 수용되어 있다. 세탁물의 처리는 전부 이 드럼(11)의 내부에서 실행된다. 드럼(11)의 원통 형상을 한 원주벽에는 다수의 물빠짐 구멍(11a)이 전면에 걸쳐 형성되어 있다(도 2에서는 일부만 도시). 드럼(11)의 개구부에는 밸런서(14)가 설치되어 있다. 밸런서(14)는 내부에 복수의 볼이나 점성 유체를 수용한 원 고리 형상의 부재이며, 드럼(11)의 회전시에 세탁물의 치우침으로 인해 생기는 중량 밸런스의 불균형을 조정한다. 드럼(11)의 바닥부에는 상면에 교반 날개를 갖는 원판 형상의 펄세이터(13)가 회전 가능하게 설치되어 있다.
제어장치(15)는 CPU나 ROM 등의 하드웨어와 제어 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어 있으며, 세탁기(1)에서 수행되는 각 처리를 종합적으로 제어한다. 제어장치(15)는 각종 스위치, 모터(12), 밸브 등과 전기적으로 접속되어 있고, 사용자의 지시에 따라, 제어 프로그램이 세탁이나 탈수 운전을 수행하여, 세탁, 헹굼, 탈수의 처리를 실행한다.
예를 들면, 일반적으로는, 세탁이나 헹굼의 처리에서는, 모터(12)가 펄세이터(13)를 일정 주기로 반전시키면서 회전 구동하고, 물이나 세제와 함께 세탁물을 교반한다. 탈수 처리에서는, 모터(12)가 드럼(11)을 일정 방향으로 고속으로 회전 구동하고, 원심력의 작용으로 세탁물을 원주벽에 밀어붙여서 탈수한다.
이에 반해, 본 세탁기(1)에서는 더욱 고도의 운전 제어를 수행할 수 있도록, 세탁이나 헹굼의 처리시에 펄세이터(13)와 함께 드럼(11)도 회전 구동할 수 있도록 구성되어 있다.
(모터)
모터(12)는 직경이 수조(10)보다도 작은 편평한 원주 형상의 외관을 갖고, 세로축(J)이 그 중심을 지나도록, 수조(10)의 하측에 조립되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 모터(12)는 아우터 로터(20), 인너 로터(30), 인너 샤프트(40), 아우터 샤프트(50), 스테이터(60) 등으로 구성되어 있다. 즉, 이 모터(12)는, 하나의 스테이터(60)의 내외에 2개의 로터(20, 30)를 구비하고 있으며(듀얼 로터), 이들 로터(20, 30)가, 클러치나 가감속기 등을 개재하지 않고 펄세이터(13)나 드럼(11)에 연결되어 있으며, 이들을 직접 구동하도록 구성되어 있다(다이렉트 드라이브(direct drive)). 로터(20, 30)는 스테이터(60)의 코일(63)을 공용하고 있으며, 이들 코일(63)에 제어된 복합 전류를 공급함으로써, 이 모터(12)는 로터(20, 30)의 각각을 독립적으로 구동할 수 있도록 형성되어 있다.
아우터 로터(20)는 편평한 바닥 있는 원통 형상의 부재이며, 중심 부분이 개구된 원판 형상의 바닥벽부(21)와, 바닥벽부(21)의 둘레 가장자리에 설치된 원통 형상의 둘레벽부(22)와, 바닥벽부(21)의 중심 부분에 일체화된 보스부(23)와, 복수의 아우터 마그넷(24)를 포함한다. 바닥벽부(21) 및 둘레벽부(22)는 백 요크로서 기능하도록 철판을 프레스 가공하여 형성되어 있으며, 보스부(23)는 소결 합금 등으로 형성되어 있다. 보스부(23)의 중심에는 톱니 형상으로 하는 세레이션 가공이 내주면에 이루어진 축공이 형성되어 있다.
바닥벽부(21)에는 방열을 수행하는 복수의 슬릿(21a)이 형성되어 있다. 각 아우터 마그넷(24)은, 직사각형 판 형상 또는 기와 형상의 영구 자석으로 이루어지고, 둘레벽부(22)의 내면에 고정되어 있다. 본 실시형태에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 48개의 아우터 마그넷(24)이 원주 방향으로 연속해서 N극과 S극이 교대로 나열되도록 배치되어 있다.
인너 로터(30)는, 아우터 로터(20)보다도 외경이 작은 편평한 바닥 있는 원통 형상의 부재이며, 중심 부분이 개구된 사다리꼴 형상의 내측 바닥벽부(31)와, 내측 바닥벽부(31)의 주위에 설치된 원통 형상의 내측 둘레벽부(32)와, 내측 바닥벽부(31)의 중심 부분에 일체화된 내측 보스부(33)와, 복수의 인너 마그넷(34)을 포함한다. 아우터 로터(20)와 마찬가지로, 내측 바닥벽부(31) 및 내측 둘레벽부(32)는 철판을 프레스 가공하여 형성되어 있고, 내측 보스부(33)는 소결 합금 등으로 형성되어 있다. 내측 보스부(33)의 중심에는 보스부(23)의 축공보다도 내경이 크고, 내주면에 세레이션 가공이 이루어진 축공이 형성되어 있다.
내측 바닥벽부(31)에는 스테이터(60)를 수조(10)에 체결하는 작업용 개구(31a)가 복수 개 형성되어 있다. 각 인너 마그넷(34)은, 직사각형 판 형상 또는 기와 형상의 영구 자석으로 이루어지고, 내측 둘레벽부(32)의 외면에 고정되어 있다. 본 실시형태에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 42개의 인너 마그넷(34)이 원주 방향으로 연속해서 N극과 S극이 교대로 나열되도록 배치되어 있다.
인너 샤프트(40)는 가늘고 긴 원주 형상의 축 부재이며, 그 상하의 단부에 외주면에 세레이션 가공이 이루어진 결합 부위를 갖는 설치부(41, 41)가 형성되어 있다. 결합 부위를 축공에 압입 또는 볼트로 고정함으로써 하측의 설치부(41)가 보스부(23)에 고정되고, 인너 샤프트(40)의 하단부는, 아우터 로터(20)에 고정되어 있다.
아우터 샤프트(50)는 인너 샤프트(40)보다도 짧고, 인너 샤프트(40)의 외경보다도 큰 내경을 갖는 가늘고 긴 원통 형상의 축 부재이다. 아우터 샤프트(50)의 상하의 단부에도 외주면에 세레이션 가공이 이루어진 결합 부위를 갖는 설치부(51, 51)가 형성되어 있다. 결합 부위를 축공에 압입 또는 볼트로 고정함으로써 하측의 설치부(51)가 내측 보스부(33)에 고정되고, 아우터 샤프트(50)의 하단부는 인너 로터(30)에 고정되어 있다.
스테이터(60)는 아우터 로터(20)의 내경보다도 외경이 작고 인너 로터(30)의 외경보다도 내경이 큰 원 고리 형상의 바디부(60a)와, 그 상부의 내주 가장자리로부터 중심 쪽으로 돌출된 플랜지부(60b)를 구비하고, 수지 몰드 성형으로 형성되어 있다. 스테이터(60)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
(모터의 조립)
도 4에 도시하는 바와 같이, 스테이터(60)는 수조(10)의 바닥면에 마련된 모터 브라킷(70)에 플랜지부(60b)를 체결함으로써 설치된다. 인너 로터(30)가 연결된 아우터 샤프트(50)는 베어링(71)과 볼 베어링(72)을 통해 모터 브라킷(70)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 수조(10)의 내부에 돌출된 상측의 설치부(51)에 드럼(11)에 고정된 브라킷이 설치됨으로써, 아우터 샤프트(50)의 상단부는 드럼(11)에 고정되어 있다.
아우터 로터(20)가 연결된 인너 샤프트(40)는 그 상단부가 드럼(11)의 내부에 돌출되도록 아우터 샤프트(50)의 하단부에 삽입되어 있다. 인너 샤프트(40)는 상하의 인너 베어링(73, 73)를 통해, 드럼(11) 및 아우터 샤프트(50)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 펄세이터(13)의 중앙부에 형성된 설치공에 상측의 설치부(41)의 결합 부위를 결합시킨 상태에서 체결함으로써, 인너 샤프트(40)의 상단부는 펄세이터(13)에 고정되어 있다.
인너 로터(30)와 아우터 로터(20)가 스테이터(60)와 약간의 간극을 두고 대향하도록, 스테이터(60), 인너 로터(30), 및 아우터 로터(20)가 조립되어 있다. 이 모터(12)에서는, 스테이터(60)에 제어된 복합 전류가 공급됨으로써, 각 코일(63)에서 주기적으로 변동하는 자계가 형성된다.
이 모터(12)의 경우 3상(phase)과 6상(phase)으로 이루어진 복합 전류가 공급되고, 극수가 적은 인너 로터(30)는 3상으로 구동되고, 극수가 많은 아우터 로터(20)는 6상으로 구성되도록 되어 있다.
이 주기적인 자계의 변동이 인너 마그넷(34)와 아우터 마그넷(24) 각각에 작용함으로써, 인너 로터(30), 아우터 샤프트(50), 및 드럼(11)으로 이루어진 일체 구조물과, 아우터 로터(20), 인너 샤프트(40), 및 펄세이터(13)로 이루어진 일체 구조물이 세로축(J)을 중심으로 개별적으로 회전 구동된다.
(스테이터의 세부 구조)
도 6에 도시하는 바와 같이, 스테이터(60)의 본체 부분인 바디부(60a)는 복수의 I형 코어(코어 요소)(61), 인슐레이터(62), 복수의 코일(63), 수지 성형체(75) 등으로 구성되어 있다. 본 실시형태의 스테이터(60)에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 36개의 I형 코어(61) 및 코일(63)이 구비되어 있다.
I형 코어(61)는, 도 26이나 도 29에도 도시하는 바와 같이, 축 방향에서 본 단면이 I 형상을 갖는 얇은 판 형상의 철 부재이다. I형 코어(61)의 내주측의 단부에는 양 구석부가 원주 방향으로 칼날 형상으로 튀어나옴으로써, 세로로 길고 가로 폭이 넓은 내측 티스(61a)가 마련되어 있다. 또, I형 코어(61)의 외주측의 단부에도 그 양 구석부가 원주 방향으로 칼날 형상으로 튀어나옴으로써, 세로로 길고 가로 폭이 넓은 외측 티스(61b)가 마련되어 있다. 이들 I형 코어는 바디부(60a)의 둘레 전체에 등 간격으로 방사 형상으로 나열되어 있으며, 각각이 분리 독립된 상태로 배치되어 있다.
이들 I형 코어(61)의 각각의 주위에, 인슐레이터(62)를 개재하여 와이어(W)(절연재로 피복된 도전선)를 소정의 순서 및 구성으로 연속해서 감음으로써, I형 코어(61) 마다 코일(63)이 형성되어 있다. I형 코어(61), 인슐레이터(62), 및 코일(63)은 몰드 성형에 의해 원 고리 형상으로 성형된 수지 성형체(75)에 매설되어 있으며, 내측 티스(61a)와 외측 티스(61b)의 각 단면 부분만이 수지 성형체(75)의 내주면과 외주면에 노출되어 있다. 바디부(60a)의 상부에는 제어장치나 전원의 전기 배선이 접속되는 커넥터(76)가 마련되어 있다.
〈제1 실시예〉
제1 실시예는, 세탁기에 적절한 세탁기용 모터에 관한 것이다.
(슬롯수와 로터의 극수의 관계)
도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 실시예에 있어서는, 인너 로터(30) 측을 3상 구동하고, 아우터 로터(20) 측을 6상 구동하는 모터(12)를 대상으로 한다. 즉, 아우터 로터(20)가 제1 로터, 인너 로터(30)가 제2 로터이다. 그리고, 권선은 분수 슬롯 권선(fractional slot winding)으로 형성된다. 스테이터(60)의 코일(63)에는 아우터 로터(20)와 인너 로터(30) 각각에 대응하는 전류를 서로 겹치게 한 복합 전류가 공급된다. 이로 인해, 코일(63)은 아우터 로터(20) 및 인너 로터(30)를 독립적으로 구동시키기 위한 별개의 회전 자계를 발생시킨다.
또, 이 모터(12)에서는, 스테이터(60)가 발생하는 회전 자계의 수와 아우터 로터(20) 및 인너 로터(30)의 자극의 수가 다르게 구성되어 있다. 구체적으로는, 스테이터(60)의 슬롯수(S)가 36, 인너 로터(30)의 극수(P1)가 42, 아우터 로터(20)의 극수(P2)가 48이 되도록 구성되므로, 그 비율은 S:P1:P2＝6:7:8로 된다(도 5 참조). 이때, 스테이터(60)의 슬롯에 삽입되는 코어 요소(61)의 티스의 폭은 로터의 마그넷의 폭보다 크게 형성할 수 있다. 구체적으로, 인너 로터(30)는 스테이터(60)의 내주면과 마주하도록 원주상으로 배치된 복수의 인너 마그넷(34)을 포함하며, 인너 로터(30)와 마주하는 스테이터(60)의 코어 요소(61)의 티스(teeth)(내측 티스)(61a)의 폭은 복수의 인너 마그넷(34) 각각의 폭의 1/2보다 크다. 다른 예로는, 인너 로터(30)와 마주하는 스테이터(60)의 코어 요소(61)의 티스(61a)의 폭은 복수의 인너 마그넷(34) 각각의 폭보다 크게 형성할 수 있다. 또한, 아우터 로터(20)는 스테이터(60)의 외주면과 마주하도록 원주상으로 배치된 복수의 아우터 마그넷(24)을 포함하며, 아우터 로터(20)와 마주하는 스테이터(60)의 코어 요소(61)의 티스(외측 티스)(61b)의 폭은 복수의 아우터 마그넷(24) 각각의 폭의 1/2보다 크다. 다른 예로는, 도 12에 도시된 바와 같이, 아우터 로터(20)와 마주하는 스테이터(60)의 코어 요소(61)의 티스(61b)의 폭은 복수의 아우터 마그넷(24) 각각의 폭보다 크게 형성할 수 있다.
도 8은 종래의 모터에 있어서 스테이터가 발생하는 회전 자계의 수와 인너 로터의 자극의 수와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 종래의 모터는 S:P1:P2＝6:4:2가 되도록 구성된 모터이다. 이와 같이 구성된 모터에서는, 스테이터(60)가 발생하는 회전 자계의 수와, 인너 로터(30)의 자극의 수가 동일하다. 또한, 도시는 생략하지만, 아우터 로터의 자극의 수에 대해서도, 스테이터(60)가 발생하는 회전 자계의 수가 동일하다.
도 9는 본 실시형태의 모터에 있어서 스테이터가 발생하는 회전 자계의 수와 인너 로터의 자극의 수와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 모터(12)에서는, 스테이터(60)가 발생하는 회전 자계의 수와, 인너 로터(30)의 자극의 수가 다르게 구성되어 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 아우터 로터(20)의 자극의 수에 대해서도, 스테이터(60)가 발생하는 회전 자계의 수와는 다르다.
(권선 계수)
이하, 본 실시형태의 모터(12)의 권선 계수를 종래의 모터의 권선 계수와 비교하여 설명한다. 도 10은 종래의 모터의 권선 계수를 나타내는 표이다. 도 11은 본 실시형태의 모터의 권선 계수를 나타내는 표이다. 한편, 단절권 계수를 Kp, 분포권 계수를 Kd, 권선 계수를 Kw라 하면, Kw＝Kp·Kd이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 종래의 모터에서는 인너측(도 10의 4Pole)을 구동할 때, 3상에서는 Kp＝0.87, Kd＝1, Kw＝0.87이 되어 구동할 수 있다. 6상에서는 Kp＝0.87, Kd＝0, Kw＝0이 되어 구동할 수 없다.
한편, 아우터측(도 10의 2Pole)을 구동할 때, 3상에서는 Kp＝0.5, Kd＝0, Kw＝0이 되어 구동할 수 없다. 6상에서는 Kp＝0.5, Kd＝1, Kw＝0.5가 되어 구동할 수 있다.
즉, 3상 구동은 인너측에만 영향을 끼치고, 아우터측에는 영향을 주지 않는다. 6상 구동에서는 아우터측에만 영향을 끼치고, 인너측에는 영향을 주지 않는다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 모터(12)에서는, 인너측(도 11의 7Pole)을 구동할 때, 3상에서는 Kp＝0.97, Kd＝0.97, Kw＝0.93이 되어 구동할 수 있다. 6상에서는 Kp＝0.97, Kd＝0, Kw＝0이 되어 구동할 수 없다.
한편, 아우터측(도 11의 8Pole)을 구동할 때, 3상에서는 Kp＝0.87, Kd＝0, Kw＝0이 되어 구동할 수 없다. 6상에서는 Kp＝0.87, Kd＝0.87, Kw＝0.75가 되어 구동할 수 있다.
즉, 3상 구동은 인너측에만 영향을 끼치고, 아우터측에는 영향을 주지 않는다. 6상 구동에서는 아우터측에만 영향을 끼치고, 인너측에는 영향을 주지 않는다.
이와 같이, 본 실시형태의 모터(12)는 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 코일(63)의 권선 계수가 종래의 모터에 비해 크다. 특히, 아우터 로터(20)측에서는, 종래의 모터의 권선 계수 Kw＝0.5인데 반해, 본 실시형태의 모터(12)의 권선 계수 Kw＝0.75가 되므로, 권선 계수가 50％ 개선되는 것을 알 수 있다. 이로 인해, 권선 계수를 개선하여 토크를 효율적으로 발생시킬 수 있다.
이하, 도 12∼도 15를 이용하여, 본 실시형태의 모터(12)의 구성을 채용한 경우에, 토크를 효율적으로 발생시키는 것이 가능한 원리에 대해 설명한다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 종래의 모터는 아우터 로터(20)의 하나의 아우터 마그넷(24)에 대해 3개의 외측 티스(61b)가 대향하고 있다. 그래서, 중앙 위치의 티스(61b)는 아우터 마그넷(24)의 중앙부를 포함한 자속 파형의 60° 상당의 자속을 받을 수 있다. 이로 인해, 하나의 아우터 마그넷(24)의 전체 자속의 50％를 이용 가능하므로, Kp＝0.5가 된다.
여기서, 중앙 위치의 티스(61b)가 A상인 경우, 다음의 A상의 티스(61b)도, 하나의 아우터 마그넷(24) 전체의 자속의 50％를 이용 가능하며, Kp＝0.5가 된다.
또한, Kp의 일반식은 아래와 같이 나타낼 수 있다.
Kp＝sin(β／2), β는 슬롯폭(전기각)
그리고, 도 13의 각 상의 벡터도에 도시하는 바와 같이, A상의 2개의 티스(61b)에서 받은 자속을 합성하면, 0.5cos0°＋ 0.5cos0°＝1이 된다. 즉, A상에 대해 2개의 티스(61b)의 자속 벡터는 크기가 0.5이고, 각각 A상과 동일한 위상이므로 합성하면 크기가 1이 된다. 이 A상에 대한 0°의 어긋남이 Kd를 나타내므로, 종래의 모터에서는, Kd＝cos0°＝1이다.
한편, 도 14에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 모터(12)에서는 아우터 로터(20)의 하나의 아우터 마그넷(24)의 중앙부로부터 30° 어긋난 위치에 티스(61b)의 중앙부가 마주하고 있다. 이 티스(61b)에서는 인접하는 아우터 마그넷(24)의 N극과 S극에서 취소되는 자속을 제외하고, 자속 파형의 120° 상당의 자속을 받을 수 있다. 이로 인해, 하나의 아우터 마그넷(24)의 전체 자속의 87％를 이용 가능하므로, Kp＝0.87이 된다.
여기서, 상술한 티스(61b)가 A상인 경우, 다음의 A상의 티스(61b)도 하나의 아우터 마그넷(24) 전체의 자속의 87％를 이용 가능하며, Kp＝0.87이 된다.
그래서, 도 15의 각 상의 벡터도에 도시하는 바와 같이, A상의 2개의 티스(61b)에서 받은 자속을 합성하면, 0.87cos30°＋ 0.87cos30°＝1.5가 된다. 즉, A상에 대해 2개의 티스(61b)의 자속 벡터는 크기가 0.87로 각각 30° 앞서거나 혹은 늦어지고 있으므로, 합성하면 A상의 위상에서 크기가 1.5가 된다. 이 A상에 대한 30°의 어긋남이 Kd를 나타내므로, 본 실시형태의 모터(12)에서는, Kd＝cos30°＝0.87이 된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 모터(12)의 구성을 채용한 쪽이, 종래의 모터의 구성에 비해, 더 많은 자속을 이용할 수 있으며, 토크를 효율적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, A상에 대해서만 자속을 비교하고 있으나, B상∼F상의 자속도 A상과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
(로터의 자속 분포의 고조파(高調波)에 대한 단절권 계수)
도 16은 로터의 자속 분포의 고조파에 대한 단절권 계수를 비교한 표이다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 종래의 모터에서는 3차, 5차, 및 7차의 고조파에 대한 단절권 계수는, 최대는 6상측의 3차에서 Kp＝1이다. 이에 반해, 본 실시형태의 모터(12)에서는 3차, 5차, 및 7차의 고조파에 대한 단절권 계수는, 최대는 6상측의 5차와 7차에서 Kp＝0.87이다. 즉, 본 실시형태에서는, 고조파에 대한 단절권 계수를 1 미만으로 할 수 있다.
여기서, 도 17의 그래프에 도시하는 바와 같이, 종래의 모터에서는 유기 전압의 파형이 일그러져 있으며, 이때의 왜율(Klirrfaktor)은 약 31％이다. 한편, 도 18의 그래프에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 모터(12)에서는 유기 전압의 파형이 거의 일그러져 있지 않으며, 이때의 왜율은 약 4.9％이다.
이상과 같이, 본 실시형태의 모터(12)에서는, 로터의 자속 분포의 고조파에 대한 코일(63)의 단절권 계수가 종래의 모터에 비해 작아져 있다. 또, 본 실시형태의 모터(12)에서는, 종래의 모터에 비해 유기 전압의 파형의 왜율이 84％ 정도 낮아져 있다. 이로 인해, 토크 리플이 감소하여 진동이나 소음을 줄일 수 있다.
(변형예 등)
본 실시형태에서는, 스테이터(60)의 슬롯수를 36, 인너 로터(30)의 극수를 42, 아우터 로터(20)의 극수를 48로 한 구성(S:P1:P2＝6:7:8)에 대해 설명했으나, 이 형태에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 스테이터(60)의 슬롯수를 36, 인너 로터(30)의 극수를 48, 아우터 로터(20)의 극수를 42로 한 구성(S:P1:P2＝6:8:7)이어도 좋다.
이상에서 설명한 스테이터(60)의 슬롯수, 인너 로터(30)의 극수, 및 아우터 로터(20)의 극수의 비를 만족하는 경우, 스테이터이 슬롯 수와 로터의 극수는 다음과 같이 일반화할 수 있다.
S＝12n
P1＝(6±1)·2n
P2＝(6±2)·2n
여기서, S는 상기 스테이터의 슬롯 수, P1은 상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터의 어느 하나의 극수(P1), P2는 다른 하나의 극수(P2)이고, n은 1 이상의 정수이다.
또, 본 실시형태에서는, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 외주 부분에 마그넷이 등간격으로 붙어 있는 모터(12)에 대해 설명했으나, 모터는 이 형태에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 외주 부분에 자성체와 마그넷이 서로 밀착된 상태에서 원주 방향으로 교대로 배치된, 이른바 자속 집중형 모터로 구성할 수도 있다.
〈제2 실시예〉
제2 실시예는, 세탁기에 적절한 한 개의 스테이터의 내측과 외측에 2개의 로터를 구비한 듀얼 로터형 모터에 관한 것이고, 그 중에서도 특히, 스테이터의 코어가 서로 독립된 복수의 코어 요소로 구성되어 있으며, 이들 코어 요소의 개수가 2개의 로터의 극수보다 적은 모터에 관한 것이다.
(모터의 요부 구성)
세탁기(1)에서는, 큰 코깅 토크(비여자(deenergization) 상태에서 로터를 움직이는 경우에 마그넷과 코어의 사이에 작용하는 자기적 흡인력에 의해 발생하는 토크)는 소음이나 진동의 원인이 되기 때문에, 코깅 토크는 작은 것이 바람직하다.
또, 이 모터(12)와 같이, 인너 로터(30)와 아우터 로터(20)가 하나의 스테이터(60)를 공용하고 있는 듀얼 로터형 모터인 경우, 인너 로터(30)와 아우터 로터(20) 중 어느 하나가 구동하면 그 로터의 구동으로 형성되는 자계의 영향으로 다른 하나의 로터에서 토크 리플이 발생한다는 특유의 문제가 있다(상호 리플).
이 상호 리플이 커지면, 코깅 토크와 마찬가지로 소음이나 진동의 원인이 된다. 그 때문에, 세탁기(1)에 이와 같은 듀얼 로터형 모터를 사용하는 경우, 코깅 토크뿐 아니라 상호 리플도 작게 할 필요가 있다.
그래서, 전자계 해석을 수행함으로써, 인너 로터(30)의 극수, 아우터 로터(20)의 극수, 및 스테이터(60)의 슬롯수(I형 코어(61)의 개수와 동수)의 조합(이른바 슬롯 콤비네이션)별로, I형 코어(61)의 티스 개각(teeth 開角)을 검토함으로써, 코깅 토크와 상호 리플 모두를 효과적으로 작게 할 수 있는 조건을 발견했다.
다음으로, 상술한 모터(12)를 예로 들어 상기 내용에 대해 상세하게 설명한다. 참고로, 모터(12)의 슬롯 콤비네이션은 인너 로터(30)의 극수:42, 아우터 로터(20)의 극수:48, 스테이터(60)의 슬롯수:36이며, I형 코어(61)의 개수는 인너 로터(30)와 아우터 로터(20) 각각의 극수보다 적고, 아우터 로터(20)는 인너 로터(30)보다 극수가 많다.
도 19에, 극수가 많은 아우터 로터(20)를 무부하로 구동하여, 내측 티스(61a)의 티스 개각(4.76°, 6.19°, 7.62°)별로 외측 티스(61b)의 티스 개각에 따라 아우터 로터(20)에서 발생하는 유기 전압과 코깅 토크가 어떻게 변화하는지를 조사한 결과를 나타낸다.
한편, 여기서 말하는 티스 개각이란, 티스의 원주 방향의 양단과 스테이터의 중심(J)을 연결하는 선에 의해 생기는 각도(중심각)이다. 도 20에는 내측 티스(61a)의 티스 개각(내측 티스 개각 θ1)과 외측 티스(61b)의 티스 개각(외측 티스 개각 θ2)을 나타낸다.
모터(12)의 경우, I형 코어(61)의 개수가 36개이므로 티스 개각의 물리적 상한은 10°가 되므로(인접하는 티스의 사이의 극간이 0인 경우), 대략 3°∼ 대략 9°의 티스 개각의 범위에서 해석을 수행했다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 아우터 로터(20)에서 발생하는 유기 전압은, 외측 티스 개각(θ2)의 변화에 영향을 받아, 외측 티스 개각(θ2)의 해석 범위의 중간 정도에서 최대인 피크를 나타내는 곡선 형상으로 변화한다. 또, 아우터 로터(20)에서 발생하는 유기 전압은, 내측 티스 개각(θ1)의 영향을 받아 내측 티스 개각(θ1)이 커질수록 높아지는 경향이 있다.
아우터 로터(20)에서 발생하는 코깅 토크는, 외측 티스 개각(θ2)의 변화에 따라 외측 티스 개각(θ2)의 해석 범위의 중간 정도가 골이 되는 2개의 피크를 나타내는 곡선 형상으로 변화한다. 이에 반해, 아우터 로터(20)에서 발생하는 코깅 토크는 내측 티스 개각(θ1)이 변화해도 변화하지 않으므로 내측 티스 개각(θ1)의 영향은 극히 작다.
도 21에는, 극수가 적은 인너 로터(30)를 무부하로 구동하여, 외측 티스 개각(θ2)(5.42°, 6.25°, 7.08°) 별로, 내측 티스 개각(θ1)에 따라 인너 로터(30)에서 발생하는 유기 전압과 코깅 토크가 어떻게 변화하는지를 조사한 결과를 나타낸다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 인너 로터(30)에서 발생하는 유기 전압은, 내측 티스 개각(θ1)의 변화에 영향을 받아, 내측 티스 개각(θ1)의 해석 범위의 중간 정도에서 최대인 피크를 나타내는 곡선 형상으로 변화한다. 또, 인너 로터(30)에서 발생하는 유기 전압은, 외측 티스 개각(θ2)의 영향을 받아 외측 타스 개각(θ2)이 커질수록 높아지는 경향이 있다.
인너 로터(30)에서 발생하는 코깅 토크는, 아우터 로터(20)에서 발생하는 코깅 토크에 비해 매우 작을 뿐 아니라, 내측 티스 개각(θ1)이 변화해도 변화하지 않으므로 내측 티스 개각(θ1)의 영향은 매우 작다. 또, 인너 로터(30)에서 발생하는 코깅 토크는, 외측 티스 개각(θ2)이 변화해도 변화하지 않으므로 외측 티스 개각(θ2)의 영향도 매우 작다.
따라서, 코깅 토크에 관해서는, 아우터 로터(20)가 문제가 되고 인너 로터(30)는 무시할 수 있다. 그러나, 본 모터(12)의 경우, 아우터 로터(20)의 구동으로 인너 로터(30)에서 상호 리플이 발생하기 때문에, 이 상호 리플이 문제가 될 수 있다. 그래서, 이 상호 리플에 대해서도 검토했다.
도 22에, 아우터 로터(20)를 구동하고, 내측 티스 개각(θ1)(4.76°, 6.19°, 7.62°)별로, 외측 티스 개각(θ2)에 따라 인너 로터(30)에서 발생하는 상호 리플이 어떻게 변화하는지를 조사한 결과를 나타낸다. 그 결과, 인너 로터(30)에서 발생하는 상호 리플은 외측 티스 개각(θ2)의 영향을 받아 외측 티스 개각(θ2)이 커질수록 높아지는 경향이 있다.
도 23에, 이 경우에 있어서, 외측 티스 개각(θ2)(5.00°, 6.25°, 7.14°)별로, 내측 티스 개각(θ1)에 따라 인너 로터(30)에서 발생하는 상호 리플이 어떻게 변화하는지를 조사한 결과를 나타낸다. 인너 로터(30)에서 발생하는 상호 리플은, 내측 티스 개각(θ1)의 영향을 받아 내측 티스 개각(θ1)의 해석 범위의 중간 정도에서 최소가 되는 곡선 형상으로 변화한다.
도 19에, 현재의 기준치를 일점 쇄선으로 나타낸다. 높은 유기 전압을 확보하면서 아우터 로터(20)에서 발생하는 코깅 토크를 현재의 기준치 이하로 억제하기 위해서는 외측 티스 개각(θ2)을 5.0°∼7.14°의 범위로 설정하면 된다는 것을 알 수 있다. 또, 이 범위라면, 도 22에 도시한 바와 같이, 인너 로터(30)에서 발생하는 상호 리플도 억제할 수 있다.
또한, 도 23에도 현재의 기준치를 일점 쇄선으로 나타낸다. 인너 로터(30)에서 발생하는 상호 리플도 현재의 기준치를 초과할 수 있기 때문에, 기준치 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 인너 로터(30)에서 발생하는 상호 리플도 기준치 이하로 하려면, 내측 티스 개각(θ1)을 2.67°∼9.5°의 범위로 설정하면 된다는 것을 알 수 있다.
또한, 모터(12)의 경우, 아우터 로터(20)의 극수가 인너 로터(30)보다 많기 때문에, 내측 티스 개각(θ1)과 외측 티스 개각(θ2)은 상술한 관계가 되나, 아우터 로터(20)의 극수와 인너 로터(30)의 극수가 반대인 경우, 즉, 인너 로터(30)의 극수가 아우터 로터(20)보다 많은 경우에는, 상술한 관계는 반대가 된다.
또, 상술한 내측 티스 개각(θ1)과 외측 티스 개각(θ2)의 범위는 I형 코어(61)의 개수(코어 요소의 개수)에 의해 결정되기 때문에, 이들의 범위는 코어 요소이 개수에 기초하여 일반화할 수 있다.
즉, 상술한 외측 티스 개각(θ2)의 범위 5.0°∼7.14°에 대해서는, 인너 로터(30)와 아우터 로터(20) 중 극수가 많은 로터와 대향하고 있는 내측 티스(61a)와 외측 티스(61b) 중 어느 하나의 티스에 있어서, 이 티스의 티스 개각이 180°／Nc ∼ 257°／Nc (Nc는 코어 요소 개수)가 되는 범위로 일반화할 수 있다.
그리고, 상술한 내측 티스 개각(θ1)의 범위 2.67°∼9.5°에 대해서는, 인너 로터(30)와 아우터 로터(20) 중 극수가 적은 로터와 대향하고 있는 내측 티스(61a)와 외측 티스(61b) 중 다른 하나의 티스에 있어서, 이 티스의 티스 개각이 96°／Nc ∼ 342°／Nc (Nc는 코어 요소 개수)가 되는 범위로 일반화할 수 있다.
또, 상술한 관계는 모터(12)의 슬롯 콤비네이션(인너 로터(30) 극수:42, 아우터 로터(20)의 극수:48, 스테이터(60)의 슬롯수:36)에 한정되지 않고, 소정의 슬롯 콤비네이션에 대해서도 성립할 수 있다.
구체적으로는, 인너 로터(30)와 아우터 로터(20) 중, 극수가 적은 로터의 극수를 P1으로 하고, 극수가 많은 로터의 극수를 P2로 한 경우에, 다음의 조건을 만족시키는 슬롯 콤비네이션에 대해 성립할 수 있다.
Nc＝12n
P1＝(6±1)·2n
P2＝(6±2)·2n
(n은 1 이상의 정수)
또한, 상술한 슬롯 콤비네이션에 비교하면 효과는 약하지만, 다음의 조건을 만족하는 슬롯 콤비네이션에 대해서도 성립할 수 있다.
Nc＝6n
P1＝6n±2
P2＝6n±4
(n은 2 이상의 정수)
도 24에, 이 슬롯 콤비네이션에 있어서 도 19에 상당하는 전자계 해석 결과의 일 예를 나타낸다.
마찬가지로, 다음의 조건을 만족하는 슬롯 콤비네이션에 있어서도 성립할 수 있다.
Nc＝6n
P1＝6n±4
P2＝6n±8
(n은 2 이상의 정수)
도 25에, 이 슬롯 콤비네이션에 있어서 도 19에 상당하는 전자계 해석 결과의 일 예를 나타낸다.
이와 같이, 제2 실시예의 실시형태의 모터에 의하면 코깅 토크나 상호 리플을 효과적으로 줄일 수 있기 때문에, 세탁기에 사용하면, 소음이나 진동을 효과적으로 억제하면서, 드럼과 펄세이터를 높은 토크로 구동할 수 있다.
〈제3 실시예〉
제3 실시예는, 세탁기의 드럼 등을 다이렉트 드라이브 형식으로 회전 구동하는 듀얼 로터형 모터에 관한 것으로, 그 중에서도 특히, 몰드 성형으로 형성되는 스테이터의 구조에 관한 것이다.
(인슐레이터 등의 상세, 스테이터의 제조방법)
스테이터(60)의 제조는, 분리 독립적으로 형성된 다수의 I형 코어(61)를 정확하게 소정 위치에 배치할 필요가 있는 등, 작업공수가 많을 뿐 아니라 작업 난이도가 높다. 그래서, 고품질을 확보하면서 효율적으로 제조할 수 있는 인슐레이터(62) 등이 연구되고 있다. 이하, 스테이터(60)의 제조방법을 설명하면서 인슐레이터(62)의 구조에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 26에 I형 코어(61)와 인슐레이터(62)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 인슐레이터(62)는 두께가 얇은 벽체가 이어진 구조물이며, 수지의 사출 성형 등으로 형성되어 있다. 인슐레이터(62)는 모든 I형 코어(61)를 사이에 끼워 넣은 상태에서 축 방향으로 서로 닿게 해서 연결되는 한 쌍의 고리 형상 연결체(81, 82)로 구성되어 있다.
본 실시형태의 인슐레이터(62)의 경우, 하측의 고리 형상 연결체(81)는 원 고리 형상으로 형성된 한 개의 몸체로 되어 있다(주 연결체(81)). 상측의 고리 형상 연결체(82)는 원호 형상을 한 복수의(본 실시형태에서는 3개)의 연결 요소(82a)로 구성되어 있으며, 이들을 연결함으로써 주 연결체(81)와 상하 대칭 형상의 원 고리 형상으로 형성된다(부 연결체(82)). 단, 부 연결체(82)에는 주 연결체(81)와 다르게 커넥터(76)를 구성하는 단자부(83)가 마련되어 있다. 코일(63)로부터 도출되는 와이어(W)의 단부는 전부 이 단자부(83)에 접속된다.
주 연결체(81)에는 I형 코어(61)의 각각이 삽입되는 36개의 코어 삽입부(84)가 둘레 방향으로 등간격으로 마련되어 있다. 코어 삽입부(84)는 I형 코어(61)의 하측의 대략 절반의 부분을 수용하고, 두께가 얇은 벽체로 I형 코어(61)의 외형에 따른 형상으로 형성되어 있다. 각 코어 삽입부(84)는 그 외주측의 양 가장자리부의 사이가 벽체(연결벽부(84a))에 의해 연결되어 있다.
각 연결요소(82a)의 기본 구조는 주 연결체(81)와 같으며, I형 코어(61)의 각각이 삽입되는 12개의 코어 삽입부(84)가 둘레 방향으로 등간격으로 마련되어 있다. 코어 삽입부(84)는 I형 코어(61)의 상측의 대략 절반 부분을 수용하고, 두께가 얇은 벽체로 I형 코어(61)의 외형에 따른 형상으로 형성되어 있다. 각 코어 삽입부(84)의 외주측의 벽체(연결벽부(84a))가 늘어섬으로써 코어 삽입부(84)는 서로 연결되어 있다.
인슐레이터(62)인 주 연결체(81)와 부 연결체(82)는 I형 코어(61)와 코일(63) 사이의 절연성을 확보할 필요가 있다. 그 때문에, 주 연결체(81)와 부 연결체(82)는 절연성 수지(절연성이 뛰어난 수지)를 이용하여 형성되어 있다. 특히, 주 연결체(81)는 절연성 수지와 CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)으로 구성할 수 있다. 그러면, 강성이 더 강화되고, 이로 인해, 주 연결체(81)의 변형이나 파손을 억제할 수 있으므로 취급이 용이해 진다.
단, CFRP는 절연성이 낮기 때문에, 본 실시형태에서는, 예를 들면, 연결벽부(84a) 등과 같이 주 연결체(81) 중 코일(63)이 감기지 않는 부위는 CFRP로 구성되고 코일(63)이 감기는 I형 코어(61)의 주변 부위 등은 절연성 수지로 구성되는, 2중 구조로 성형되어 있다. 다른 예로, CFRP와 절연성 수지를 부위별로 나눠 성형되는 것이 아니라, CFRP가 절연성 수지로 피복되도록 성형하고, 주 연결체(81) 전체를 CFRP와 절연성 수지로 구성할 수도 있다.
CFRP를 구성하는 베이스 수지에는, 절연성 수지와 동종의 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 베이스 수지를 절연성 수지와 동종으로 함으로써, 2중 성형에 의한 CFRP와 절연성 수지의 일체성이 향상되고, 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(제1 단계)
제조시에는, 우선, 작업대 등에 주 연결체(81)를 올리고 안정적으로 지지한 후, 주 연결체(81)의 코어 삽입부(84)의 각각에 I형 코어(61) 각각을 1개씩 삽입한다. 단순 작업의 반복이기 때문에, 삽입 작업은 간단하게 할 수 있으며, 자동화하는 것도 용이하다. 코어 삽입부(84)에 삽입하는 것만으로, 각 I형 코어(61)를 적절한 위치에 배치할 수 있다.
그리고, 주 연결체(81)에 부 연결체(82)가 서로 닿게 하여 연결함으로써, 코어 보유 구조체(C1)(연결된 한 쌍의 고리 형상 연결체(81, 82)에 I형 코어(61)가 끼워 넣어진 구조체)를 형성한다. 이때, 고리 형상 연결체(81, 82)의 쌍방이 일체로 형성되어 있으면, 모든 I형 코어(61)와 코어 삽입부(84)의 위치를 일치시키지 않으면 삽입할 수 없기 때문에, 연결이 어렵다. 그러나, 본 실시예의 경우에는, 나중에 연결되는 부 연결체(82)가 복수의 연결요소(82a)로 분할되어 있기 때문에, 연결을 비교적 용이하게 할 수 있다. 또, 일체로 형성되어 있어 강성이 뛰어난 주 연결체(81)를 하측으로 하여 취급하기 때문에, 코어 보유 구조체(C1)를 안정적으로 취급할 수 있다.
도 27, 도 28, 도 29에, 코어 보유 구조체(C1)를 나타낸다. 코어 보유 구조체(C1)에는, 36개의 티스 본체(61c)와 36개의 슬롯(85)이 형성되어 있다. 티스 본체(61c)는 I형 코어(61)가 인슐레이터(62)로 피복된 부분이며, 여기에 와이어(W)가 감긴다. 슬롯(85)은 서로 인접하는 티스 본체(61c, 61c)의 사이를 축 방향으로 관통한 공간이며, 여기에 감긴 와이어(W)가 수용된다.
코어 보유 구조체(C1)의 외주측의 양 가장자리부에는, 축 방향으로 돌출하는 외측 플랜지부(86, 86)가 마련되어 있다. 마찬가지로, 코어 보유 구조체(C1)의 내주측의 양 가장자리부에도, 축 방향으로 돌출하는 내측 플랜지부(87, 87)가 마련되어 있다. 이 외측 플랜지부(86)와 내측 플랜지부(87)는 감겨있는 와이어(W)의 감김이 망가지는 것을 방지하는 것이며, 코일(63)의 축 방향의 높이보다 약간 높게 형성되어 있다.
코어 보유 구조체(C1)의 내주면에는, 각 슬롯(85)에 연통하는 36개의 슬롯 개구(85a)가 슬릿 형상으로 개구되어 있다. 코어 보유 구조체(C1)의 내주면과 외주면에는, I형 코어(61)가 노출되어 내측 코어 면부(88) 및 외측 코어 면부(89)가 형성되어 있다.
도 29에 도시하는 바와 같이, 축 방향에서 볼 때, 연결벽부(84a)의 중앙부의 두께(t)는 그 양단부보다도 두껍게 형성되어 있다. 그래서, 주 연결체(81)나 코어 보유 구조체(C1)의 강성이 향상될 수 있다.
마찬가지로, 축 방향에서 볼 때, 내측 코어 면부(88)는 인슐레이터(62)의 내주면보다도 안쪽에 위치하고, 외측 코어 면부(89)는 인슐레이터(62)의 외주면보다도 바깥쪽에 위치하고 있다. 이와 같이 구성하면, 몰드 형성시에, 금형(D)에 내측 코어 면부(88)와 외측 코어 면부(89)가 접하게 되기 때문에, I형 코어(61)를 지름 방향으로 고정밀도로 위치 결정할 수 있고, 스테이터(60)의 진원도를 높일 수 있다. 그 결과, 인너 로터(30)나 아우터 로터(20) 사이의 극간을 작게 할 수 있게 되므로, 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.
(제2 단계)
코어 보유 구조체(C1)는 권선기(M)에 세팅되어 인슐레이터(62)로 피복된 I형 코어(61)의 각각에 와이어(W)를 감아 코일(63)을 형성하는 권선 처리가 기계적으로 수행된다. 이에 의해, 코어 보유 구조체(C1)에 코일(63)이 형성된 구조체(권선체(C2))를 형성한다.
도 30에 도시하는 바와 같이, 권선기(M)에는 코어 보유 구조체(C1)를 회전 제어 가능하게 지지하는 지지부재(Ms)와, 코어 보유 구조체(C1)에 대해 축 방향으로 변위 가능함과 동시에 선단으로부터 와이어(W)를 내보내는 3개의 노즐(Mn)이 마련되어 있다. 권선기(M)에서는 코어 보유 구조체(C1)의 외주측을 지지한 지지부재(Ms)를 회전 제어하면서, 코어 보유 구조체(C1)의 내주측에서 3개의 노즐(Mn)을 동기하여 변위 제어함으로써 권선 처리가 수행된다.
코어 보유 구조체(C1)를 지지부재(Ms)에서 강고하게 지지하기 위해, 도 28에 도시하는 바와 같이, 외측 코어 면부(89)의 상부와 하부에는 축 방향으로 연장되는 홈부(89a)(협지 구조의 일 예)가 형성되어 있다. 지지부재(Ms)에는, 도 30에 도시하는 바와 같이, 이들 홈부(89a)에 끼워 넣는 협지 기구(Mp)가 마련되어 있으므로 권선 처리시에 협지 기구(Mp)를 각 홈부(89a)에 끼워 넣음으로써, 코어 보유 구조체(C1)는 지지부재(Ms)에 강고하게 지지되어 안정적으로 권선 처리를 수행할 수 있다.
또, 외측 코어 면부(89)의 양측(원주 방향)의 가장자리부가 인슐레이터(62)의 외면으로부터 돌출되어 있는 경우에는, 협지 기구(Mp)에 홈부(89a)를 끼워 넣는 것이 아니라, 외측 코어 면부(89)의 양측(원주 방향)의 가장가리부를 협지 기구(Mp)에 끼워 넣도록 해도 좋다.
복합 전류를 공급하여 인너 로터(30)와 아우터 로터(20) 쌍방을 개별적으로 구동시키기 위해, 각 코일(63)은 3상과 6상 모두에 대응한 6상 구성으로 되어 있다(A∼F상). 구체적으로는, 각 코일(63)은 6개의 와이어(W) 각각을 일정한 순서로 36개의 I형 코어(61) 각각에 감음으로써 형성되어 있으며, 권선 처리에서는 3개의 노즐(Mn)을 동기하여 변위 제어함으로써, 3개의 와이어(W)를 동시에 같은 동작으로 권선하는 처리가 2회 수행된다. 따라서, 적은 공수로 코일(63)을 형성할 수 있으므로 생산성이 뛰어나다.
권선기(M)는 권선 처리가 개시되면, 소정의 티스 본체(61c)에 와이어(W)를 감아 가고, 소정의 권선 패턴으로 자동적으로 3상 코일군을 형성하도록 제어된다. 상세하게는, 각 상의 소정의 티스 본체(61c)에 대해 각 노즐(Mn)이 위치 결정된 후, 와이어(W)의 감기가 시작된다. 그렇게 하여, 도 30과 도 31에 화살표로 나타내는 바와 같이, 각 노즐(Mn)의 축 방향의 변위와 코어 보유 구조체(C1)의 회전을 소정의 순서로 교대로 반복하면서 각 노즐(Mn)을 지름 방향으로 변위시킴으로써, 노즐(Mn)로부터 인출된 와이어(W)가 티스 본체(61c)에 감아진다.
도 32 및 도 33을 참조하여 권선 패턴에 대해 설명한다. 코어 보유 구조체(C1)는 동일한 권선 패턴으로 이루어진 Ⅰ∼Ⅲ의 3개의 구획으로 나눌 수 있다. 하나의 구획은 12개의 티스 본체(61c)로 구성되어 있으며, 도 32에서는 시계방향으로 각 티스 본체(61c)에 1∼12의 번호를 부여하여 구별한다.
도 33은 Ⅰ 구획의 권선 패턴을 나타내고 있다. 흰 동그라미로 표시된 티스 본체(61c)는 반시계방향(CCW)으로 감기는 것을 나타내고, 검은 동그라미로 표시된 티스 본체(61c)는 시계방향(CW)으로 감기는 것을 나타내고 있다. 예를 들면, 1회째의 권선 처리에 있어서, Ⅰ 구획의 번호 2, 4, 6의 티스 본체(61c)로부터 와이어(W)의 감기가 개시된 것으로 한다. 이들 티스 본체(61c)에 와이어(W)가 반시계방향으로 소정 횟수 감기어 코일(63)이 형성되면, 와이어(W)가 상방으로 인출된다. 이어서, 번호 1, 3, 5의 티스 본체(61c)에 와이어(W)가 시계방향으로 소정 횟수 감기어 코일(63)이 형성되고, 와이어(W)가 상방으로 인출된다.
그렇게 하여 인출된 와이어(W)는 Ⅱ의 구획의 번호 2, 4, 6의 티스 본체(61c)로부터 와이어(W) 감기가 개시되고, Ⅰ의 구획과 동일하게 권선 처리가 수행된다. 이어서, Ⅲ의 구획으로 이행하고, Ⅰ 및 Ⅱ의 구획과 동일하게 권선 처리가 수행된다. 이로 인해, Ⅰ∼Ⅲ의 각 구획에, 같은 권선 패턴의 코일(63)(D, E, F)이 18개 형성된다.
다음으로, 새로운 와이어(W)가 각 노즐(Mn)에서 인출되어 2회째의 권선 처리가 수행된다.
Ⅰ 구획의 번호 7, 9, 11의 티스 본체(61c)로부터 와이어(W) 감기가 개시되고, 이들 티스 본체(61c)에 와이어(W)가 반시계방향으로 소정 횟수 감기어 와이어(W)가 하방으로 인출된다. 이어서, 번호 8, 10, 12의 티스 본체(61c)에 와이어(W)가 시계방향으로 소정 횟수로 감기 후, 와이어(W)가 하방으로 인출된다.
그렇게 하여 인출된 와이어(W)는 Ⅱ의 구획으로 이행되고, Ⅱ의 구획의 번호 7, 9, 11의 티스 본체(61c)로부터 와이어(W) 감기가 개시되어 Ⅰ의 구획과 동일하게 권선 처리가 수행된다. 이어서, Ⅲ의 구획으로 이행되어, Ⅰ 및 Ⅱ의 구획과 동일하게 권선 처리가 수행된다. 이로 인해, Ⅰ∼Ⅲ의 각 구획에 같은 권선 패턴의 코일(63)(A, B, C)이 18개 형성되어 권선 처리가 완료된다.
도 34에 도시하는 바와 같이, 권선 처리시, 1회째에 처리되는 3개의 와이어(W)의 점퍼선(Wa)(구획 사이에 걸쳐지는 부분)은, 상측에 위치하는 외측 플랜지부(86)의 외면에 따라 배치되고, 2회째에 처리되는 3개의 와이어(W)의 점퍼선(Wa)은, 하측에 위치하는 외측 플랜지부(86)의 외면에 따라 배치되어 있다. 외측 플랜지부(86)의 소정 부분에는 노치부(86a)가 형성되어 있으므로, 이 노치부(86a)를 통해 와이어(W)는 외측 플랜지부(86)의 외면측에 인출될 수 있다.
이와 같이, 상하의 외측 플랜지부(86)에 3개씩 나눠서 점퍼선(Wa)을 배치함으로써, 인슐레이터(62) 나아가서 스테이터(60)의 축 방향의 높이를 억제할 수 있기 때문에, 모터(12)의 소형화를 도모할 수 있다. 권선 처리마다 점퍼선(Wa)을 같은 쪽의 외측 플랜지부(86)에 배치하기 때문에, 와이어(W)의 배치 구조가 간소화되고, 권선기(M)의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
권선 처리가 종료된 후, 권선체(C2)는 권선기(M)로부터 제거된 후, 작업대에 올려지며, 각 와이어(W)의 시작단과 끝단이 단자부(83)의 소정의 단자에 접속된다. 이때, 권선체(C2)는 주 연결체(81)를 하측으로 하여 취급되고, 부 연결체(82)에 배치되어 있는 단자부(83)가 상측에 위치하게 되기 때문에, 접속 처리를 용이하게 수행할 수 있다.
(제3 단계)
권선체(C2)는 금형(D)에 세팅되고, 열경화성 수지를 이용하여 몰드 성형이 수행된다.
도 35에 도시하는 바와 같이, 금형(D)은 축 방향으로 서로 맞닿는 한 쌍의 상형과 하형으로 구성되어 있고, 금형(D)의 내부에는 권선체(C2)를 수용하는 원 고리 형상의 캐비티(Dc)가 형성되어 있다. 내측 코어 면부(88)와 외측 코어 면부(89)의 부분이 수지 성형체(75)로부터 노출되도록 하기 위해, 캐비티(Dc)의 내주면에 내측 코어 면부(88)가 면접촉하고 캐비티(Dc)의 외주면에 외측 코어 면부(89)가 면접촉하도록 캐비티(Dc)의 치수가 설정된다.
권선체(C2)의 내주면은 슬롯 개구(85a)에 의해 복수로 분할되어 있기 때문에, 권선 처리로 인해 위치 어긋남이나 변형이 생기기 쉽다. 게다가, 이 모터(12)에서는, 스테이터(60)의 내주측이 고속으로 회전하여 소음을 발생하기 쉽기 때문에, 권선체(C2)의 내주측의 진원도나 자극의 배치의 정밀도가 낮으면 소음이 높아질 가능성이 있다.
그래서, 권선체(C2)의 내주면과 이에 대향하는 금형(D)의 대향면 사이에 위치 결정 구조가 마련되어 있다. 이 위치 결정 구조에 의해 권선체(C2)를 금형(D)에 대해 원주 방향으로 위치 결정한 상태에서 몰드 성형하도록 하고 있다.
구체적으로는, 권선체(C2)의 내주면에는, 도 27에 도시한 바와 같이, 상부 가장자리와 하부 가장자리 각각으로부터 축 방향으로 연장되는 복수의 오목부(90)가 내측 코어 면부(88)와 인슐레이터(62)에 걸쳐 형성되어 있다. 그리고, 상형이나 하형의 대향면에는, 도 35에 도시하는 바와 같이, 이들 오목부(90)에 삽입되는 볼록부(D1)가 복수 개 형성되어 있다. 각 오목부(90)에 각 볼록부(D1)를 삽입하여 결합하고, 권선체(C2)를 상형과 하형에 장착함으로써, 권선체(C2)를 금형(D)에 대해 고정밀도로 원주 방향으로 위치 결정할 수 있다.
또, 권선체(C2)의 내주면에 면하고 있는 복수의 슬롯 개구(85a)를 이용하여 위치 결정 구조를 마련할 수도 있다. 즉, 도 36에 도시하는 바와 같이, 각 슬롯 개구(85a)에 감합하도록, 복수의 결합 돌출부(D2)를 금형(D)에 마련하고, 이들 결합 돌출부(D2)를 각 슬롯 개구(85a)에 삽입하고, 권선체(C2)를 상향과 하형에 장착한다. 이렇게 함으로써도, 권선체(C2)를 금형(D)에 대해 고정밀도로 원주 방향으로 위치 결정할 수 있다.
또한, 이때, 권선체(C2)의 외주측에 면하는 인슐레이터(62)의 전 둘레의 일부가 금형(D)의 외주면에 접촉하여 권선체(C2)를 내주측으로 누르도록 치수가 설정될 수 있다. 이로 인해, 권선체(C2)의 내주면과 금형(D)과의 밀착성이 높아지기 때문에, 권선체(C2)의 내주측의 진원도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이 권선체(C2)를 금형(D)에 세팅하여 몰드 성형을 수행함으로써, 수지 성형체(75)가 형성되고, 도 6에 도시한 바와 같은 구조의 스테이터(60)가 형성된다.
(변형예 등)
예를 들면, 도 37 및 도 38에 도시하는 바와 같이, 부 연결체(82)와 서로 닿는 주 연결체(81)의 연결 부위의 주위에, 복수의 작은 봉 형상의 임시 연결부(92)를 개재하여 복수의 코어 삽입부(84) 각각을 연결하는 고리 형상 지지부(93)를 마련할 수 있다. 이때, 제3 단계 후에, 임시 연결부(92)를 절단하여 고리 형상 지지부(93)를 제거하는 제4 단계를 더 포함할 수 있다.
이렇게 하면, 고리 형상 지지부(93)로 주 연결체(81)의 강성을 강화할 수 있기 때문에, 권선 처리나 성형 처리 시에, 코어 보유 구조체(C1)나 권선체(C2)의 취급(핸들링)이 쉬워진다. 또한, 코어 보유 구조체(C1)의 변형을 억제한 상태에서 몰드 성형할 수 있기 때문에, 모터 품질의 향상도 도모할 수 있다.
도 39에 도시하는 바와 같이, 주 연결체(81)를 사용하지 않고, 복수로 분할되어 있는 부 연결체(82)로 고리 형상 연결체의 쌍방을 구성할 수도 있다. 이 경우, 하나의 부 연결체(82)에서 복수의 연결 요소(82a)의 각각의 사이의 연결 부위(95)와, 다른 하나의 부 연결체(82)에서의 연결 요소(82a)의 각각의 사이의 연결 부위(95)가 원주 방향으로 어긋나서 서로 일치하지 않도록(상하로 겹치지 않는다.) 배치한다. 이와 같이, 쌍방의 고리 형상 연결체를 복수의 연결 요소로 구성하여도, 일체화할 수 있고, 안정적으로 지지할 수 있다. 일체형의 주 연결체(81)를 성형하는 금형에 비하면, 분할되어 있는 만큼 금형을 작게 할 수 있기 때문에, 금형 비용을 대폭으로 절감할 수 있는 이점도 있다.
특히 이 경우, 도 39에 도시하는 바와 같이, 단자부(83)가 배치되어 있는 상측의 부 연결체(82)의 개수보다도 주 연결체(81)에 상당하는 측의 부 연결체(82)의 개수를 적게 하는 것이 좋다. 이렇게 하면, 연결 부위(95)를 쉽게 옮길 수 있고, 분할수가 적어서 강도가 강한 부 연결체(82)가 하측이 되기 때문에 안정적으로 지지할 수 있고, 접속 처리도 용이하게 할 수 있다.
스테이터(60)의 슬롯 개구(85a)는 외주측에 마련해도 좋다. 스테이터(60), 인너 로터(30), 및 아우터 로터(20)의 극수는 사양에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 코일(63)의 배치나 구성도 변경할 수 있다. 모터(12)를 구동하는 전류는 복합 전류에 한정되지 않는다.
〈제4 실시예〉
제4 실시예는 세탁기에 이용되는 모터 제어 장치에 관한 것이다.
(모터의 회전 동작의 제어)
도 40에 도시하는 바와 같이, 세탁기(1)에 구비되어 있는 제어장치(15)와 인너 로터(30)는 드럼측 인버터 회로(101)를 통해 접속되어 있고, 제어장치(15)와 아우터 로터(20)는 펄세이터측 인버터 회로(102)를 통해 접속되어 있다. 또, 각 인버터 회로(101, 102)는 서로 병렬로 접속됨과 동시에, 공통의 직류 전원(100)에 접속되어 있다.
제어장치(15)는 소정의 지령신호와 삼각파로 이루어진 반송파를 사용하여, 펄스폭 변조 제어(PWM 제어)된 전기신호를 드럼측 및 펄세이터측 인버터 회로(101, 102)에 입력하고, 모터(12)에 직류 전압을 인가시킨다.
드럼측 인버터 회로(101)는 3상 인버터 회로이고, 고전위측인 상부 암측에 3개의 상부 암측 스위칭 소자(이하, 상부 암측 SW 소자라고 한다)(80a, 80b, 80c)가 마련되고, 저전위측인 하부 암측에 3개 하부 암측 스위칭 소자(이하, 하부 암측 SW 소자라고 한다(80d, 80e, 80f)가 마련되어 있어, 총 6개의 SW 소자를 갖고 있다.
상부 암측 SW 소자(80a)와 하부 암측 SW 소자(80d)는 서로 직렬로 접속되어 인버터를 형성하고 있으며, 마찬가지로, 상부 암측 SW 소자(80b)와 하부 암측 SW 소자(80e), 및, 상부 암측 SW 소자(80c)와 하부 암측 SW 소자(80f)도 서로 직렬로 접속되어 인버터를 형성하고 있다. 그리고, 이들의 3개의 인버터가 병렬로 접속되어 드럼측 인버터 회로(101)를 구성하고 있다.
각 SW 소자(80a∼80f)는 제어장치(15)로부터의 상기 전기신호에 기초하여 온 또는 오프 제어되고, 이 온 및 오프의 조합에 의해, 모터(12)로의 공급 전력이 제어된다. 이로 인해, 인너 로터(30)의 회전 속도, 즉, 드럼(11)의 회전 속도가 제어된다. 또한, 각 SW 소자(80a∼80f)는, 본 실시형태에서는 IGBT이다.
드럼측 인버터 회로(101)에는, 드럼측 인버터 회로(101)로부터 모터(12)로 공급되는 정류를 검출하기 위한 드럼측 전류 센서(103)가 접속되어 있다. 드럼측 전류 센서(103)에서 검출된 검출 전류는 제어장치(15)로 전달된다.
한편, 펄세이터측 인버터 회로(102)도 드럼측 인버터 회로(101)와 마찬가지로, 3상 인버터 회로이며, 고전위측인 상부 암측에 3개의 상부 암측 SW 소자(90a, 90b, 90c)가 마련되고, 저전위측인 하부 암측에 3개의 하부 암측 SW 소자(90d, 90e, 90f)가 마련되어 있어, 총 6개의 SW 소자를 갖고 있다. 상부 암측 SW 소자(90a)와 하부 암측 SW 소자(90d)는 서로 직렬로 접속되어 인버터를 형성하고 있고, 마찬가지로, 상부 암측 SW 소자(90b)와 하부 암측 SW 소자(90e), 및, 상부 암측 SW 소자(90c)와 하부 암측 SW 소자(90f)도 서로 직렬로 접속되어 인버터를 형성하고 있다.
그리고, 이들 3개의 인버터가 병렬로 접속되어 펄세이터측 인버터 회로(102)를 구성한다. 또, 드럼용 인버터 회로(101)와 마찬가지로, 각 SW 소자(90a∼90f)는 제어장치(15)로부터의 상기 전기신호에 기초하여 온 또는 오프 제어되고, 이 온 및 오프의 조합에 의해, 모터(12)로의 공급 전력이 제어되어 아우터 로터(20)의 회전 속도, 즉, 펄세이터(13)의 회전 속도가 제어된다. 또한, 각 SW 소자(90a∼90f)는 본 실시형태에서는 IGBT이다.
또한, 펄세이터측 인버터 회로(102)에는 펄세이터측 인버터 회로(102)로부터 모터(12)로 공급되는 전류를 검출하기 위한 펄세이터측 전류 센서(104)가 접속되어 있다. 펄세이터측 전류 센서(104)에서 검출된 검출 전류는 제어장치(15)로 전달된다.
또, 세탁기(1)는 인너 로터(30)의 회전수를 검출하는 드럼측 위치 센서(105)와 아우터 로터(20)의 회전수를 검출하는 펄세이터측 위치 센서(106)를 구비하고 있다. 드럼측 위치 센서(105)는 인너 로터(30)의 실회전 속도를 검출함으로써, 드럼(11)의 회전 속도를 검출하는 반면, 펄세이터측 위치 센서(106)는 아우터 로터(20)의 실회전 속도를 검출함으로써, 펄세이터(13)의 회전 속도를 검출한다. 각 위치 센서(105, 106)에서 검출된 검출 회전 속도는 제어장치(15)로 전달된다.
제어장치(15)는 드럼측 및 펄세이터측 전류 센서(103, 104)로부터 검출된 검출 전류로부터 산출되는 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 산출 회전 속도나, 드럼측 및 펄세이터측 위치 센서(105, 106)로부터 검출되는 검출 회전 속도에 기초하여, 드럼(11) 및 펄세이터(13)가 원하는 회전 속도가 되도록, 드럼측 및 펄세이터측 인버터(101, 102)에 입력하는 전기신호를 보정한다.
이로 인해, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 회전 속도가 제어된다. 이상으로부터, 드럼측 및 펄세이터측 전류 센서(103, 104)와 드럼측 및 펄세이터측 위치 센서(105, 106)는 회전 속도 검출 수단을 구성한다.
여기서, 제어장치(15)는, 탈수 공정에서는 드럼(11)과 펄세이터(13)를 같은 방향으로 고속 회전시키고, 상기 탈수 공정의 종료 후에 드럼(11)과 펄세이터(13)를 상기 고속 회전으로부터 감속시켜 정지시키는 감속 공정을 실행한다. 상기 감속 공정에 있어서, 드럼(11)과 펄세이터(13)에 회전 속도의 차가 생기면, 세탁물이 속도가 늦은 쪽으로 따라 돌아가서 드럼(11)과 펄세이터(13) 사이에서 세탁물이 당겨져서, 옷감 손상이 발생할 우려가 있다.
또, 본 실시형태와 같이, 인너 로터(30)와 아우터 로터(20)를 구비하고, 드럼(11)과 펄세이터(13)를 독립적으로 회전시키도록 하고 있는 경우, 인너 로터(30) 와 아우터 로터(20) 각각에 작용하는 토크에 기초하는 회생 전력이 발생하기 때문에, 상기 회생 전력이 로터가 하나인 경우의 거의 2배가 된다.
이 때문에, 드럼(11)과 펄세이터(13)(상세하게는, 인너 로터(30)와 아우터 로터(20))를 급격하게 감속시켜 버리면, 상기 회생 전력을 다 소비하지 못하고 상기 회생 전력이 직류 전원(100)에 작용하여, 직류 전원(100)을 파손해버릴 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해, 드럼(11)과 펄세이터(13)를 완만하게 감속시켜 상기 회생 전력을 적절하게 처리할 필요가 있다.
이와 같이, 동기 제어를 실행하면서, 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 완만하게 감속시킬 필요가 있는 경우, 감속률이 낮은 쪽, 즉, 회전 속도가 큰 쪽에 회전 속도를 맞추는 것이 바람직하다. 그러나, 회전 속도가 큰 쪽에 회전 속도를 맞추면, 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 정지시키기까지 시간이 걸린다.
그래서, 실시형태 1에서는, 제어장치(15)가 PWM 제어에 이용되는 반송파의 1 주기마다 실행하는, 드럼측 및 펄세이터측 위치 센서(105, 106)에 의해 검출되는 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 검출 회전 속도를 대략 동일하게 하는 동기 제어와, 상부 암측 SW 소자의 전부를 온시키고 하부 암측 SW 소자의 전부를 오프시켜 단락 브레이크를 거는 상부 암측 단락 브레이크 제어와, 상부 암측 SW 소자의 전부를 오프시키고 하부 암측 SW 소자의 전부를 온시켜 단락 브레이크를 거는 하부 암측 단락 브레이크 제어에 있어서, 상기 반송파의 1 주기마다의 상기 검출 회전 속도에 기초하여 상기 PWM 제어에 의해 설정된, 상기 동기 제어를 실행하는 기간인 동기 제어 기간의 길이를 바꾸지 않고, 상부 암측 단락 브레이크 제어를 실행하는 기간인 상부 암측 단락 브레이크 기간을 단축함과 동시에, 하부 암측 단락 브레이크 제어를 실행하는 기간인 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행하도록 하고 있다.
단락 브레이크에서는 모터(12)로부터 회생 전류가 흐르지 않으면 브레이크 효과를 나타내지 않기 때문에, 직류 전원(100)으로부터의 직류 전압의 영향을 받는 상부 암측 SW 소자를 단락시키는 상부 암측 단락 브레이크보다도, 접지측에 접속되고 직류 전압의 영향을 받지 않는 하부 암측 SW 소자를 단락시키는 하부 암측 단락 브레이크가 브레이크 효과가 크다. 이 때문에, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행함으로써, 드럼(11) 및 펄세이터(13)에 대해 동기 제어를 실행하면서 감속시킬 때의 감속 시간을 단축할 수 있다.
이하에서, 도 41 및 도 42를 참조하면서, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어에 대해 설명한다. 또한, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어 방법은 드럼측 인버터 회로(101)와 펄세이터측 인버터 회로(102)에서 실질적으로 동일하기 때문에, 이하의 설명에서는, 드럼측 인버터 회로(101)에 대한 제어에 대해서만 설명한다.
우선, 도 41을 참조하면서, 상기 동기 제어 기간, 상기 상부 암측 단락 브레이크 기간, 및 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간에 대해 설명한다.
도 41에, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행하기 전의, PWM 제어에 있어서의 지령신호 Va, Vb, Vc와 반송파(C)와의 관계, 및 이에 기초하는 상부 암측 및 하부 암측 SW 소자(80a∼80f)로의 전기신호를 나타낸다. 또한, 도면 중의 a, b, c, d, e, f는, 예를 들면, a는 상부 암측 SW 소자(80a)로 전송되는 전기신호인 것과 같이, 각 SW 소자에 각각 대응하고 있다. 또, 도 41에서는 드럼측 인버터 회로(101)로 보내지는 전기신호 중 임의의 부분이 빠진 것으로서, 도 41에 도시하는 기간의 전후에 동일하거나 다른 전기신호가 제어장치(15)로부터 드럼측 인버터 회로(101)로 보내지고 있다.
제어장치(15)로부터 드럼측 인버터 회로(101)로 보내지는 PWM 제어된 전기신호는, 지령신호(Va, Vb, Vc)와 반송파(C)의 비교에 의해 결정된다. 상세하게는, 지령신호(Va, Vb, Vc)와 반송파(C)가 교차한 점을 기준으로 하여, 반송파(C)에 대해 지령신호(Va, Vb, Vc)가 상회하고 있는 범위에서는, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)를 오프시키고, 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)를 온시키는 전기신호를 보낸다. 한편, 반송파(C)에 대해 지령신호(Va, Vb, Vc)가 하회하고 있는 범위에서, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)를 오프시키고, 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)를 온시키는 전기신호를 보낸다.
또한, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행하기 전의 지령신호(Va, Vb, Vc)는 드럼 및 펄세이터의 검출 회전 속도에 기초하여 결정되어 있다. 또, 설명을 간단하게 하기 위해, 도 41에서는, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 온과 오프의 전환과, 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)의 온과 오프의 전환이, 동시에 수행되도록 그려져 있으나, 실제로는, 인버터를 형성하는 SW 소자끼리(예를 들면, 상부 암측 SW 소자(80a)와 하부 암측 SW 소자(80d))가 동시에 온 상태가 되지 않도록 전환의 타이밍을 어긋나게 하고 있다.
구체적으로는, ∼t1의 기간에서는, 제어장치(15)는, 반송파(C)에 대해 모든 지령신호(Va, Vb, Vc)가 높기 때문에, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 전부를 오프시키고, 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)의 전부를 온시킨 상태로 한다. 이때는, 모터(12)로부터의 회생 전류가 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)를 통해 소비되고, 모터(12)의 인너 로터(30)에는 단락 브레이크가 걸린다. 여기서부터, t1에서 반송파(C)가 지령신호(Va)를 상회하면, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80a)를 온시킴과 동시에, 하부 암측 SW 소자(80d)를 오프시킨다.
이로 인해, 모터(12)에 직류 전원(100)으로부터의 직류 전압이 인가되어 인너 로터(30)의 회전 속도가 조정된다. 이후, 반송파(C)가 지령신호(Vb)를 상회할 때에는, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80b)를 온시킴과 동시에, 하부 암측 SW 소자(80e)를 오프시킨다. 그리고, t2에 있어서, 반송파(C)가 지령신호(Vc)를 상회할 때에는, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80c)를 온시킴과 동시에, 하부 암측 SW 소자(80f)를 오프시켜서, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 전부를 온시키고 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)의 전부를 오프시킨 상태로 한다.
이때에는, 모터(12)로 접속된 부분이 모두 동전위가 되어, 모터(12)에는 드럼측 인버터 회로(101)로부터 직류 전압이 인가되지 않게 된다. 이때에는, 모터(12)로부터의 회생 전류가 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)를 통해 소비되고, 인너 로터(30)에는 단락 브레이크가 걸린다.
그리고, 반송파(C)인 삼각파의 산 정점을 통과한 후, 시간(t3)에 있어서, 반송파(C)가 지령신호(Vc)를 하회했을 때에는, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80c)를 오프시킴과 동시에, 하부 암측 SW 소자(80f)를 온시킨다. 이로 인해, 모터(12)에 대해 다시 전위차가 생겨, 모터(12)에 직류 전압이 인가되므로 인너 로터(30)의 회전 속도가 조정된다.
이후, 반송파(C)가 지령신호(Vb)를 하회했을 때에는, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80b)를 오프시킴과 동시에, 하부 암측 SW 소자(80e)를 온시킨다. 그리고, t4에서, 반송파(C)가 지령신호(Va)를 하회했을 때에는, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80a)를 오프시킴과 동시에, 하부 암측 SW 소자(80d)를 온시킨다. 이로 인해, 다시 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 전부를 오프시키고 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)의 전부를 온시킨 상태가 된다. 이때는, 다시 모터(12)로부터의 회생 전력이 하부 암측 SW 소자(80a∼80f)를 통해 소비되고, 인너 로터(30)에 단락 브레이크가 걸린다.
상술한 바와 같이, 도 41의 ∼t1 및 t4∼의 기간에서는, 모터(12)의 인너 로터(30)에 하부 암측 단락 브레이크가 걸리고, 도 41의 t1∼t2 및 t3∼t4의 기간에서는, 모터(12)에 직류 전압이 인가되어 그 회전 속도가 조정되고, 도 41의 t2∼t3의 기간에서는, 모터(12)의 인너 로터(30)에 상부 암측 단락 브레이크가 걸린다. 즉, 도 41의 ∼t1 및 t4∼의 기간이 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간에 상당하고, 도 41의 t1∼t2 및 t3∼t4의 기간이 상기 동기 제어 기간에 상당하고, 도 41의 t2∼t3의 기간이 상기 상부 암측 단락 브레이크 기간에 상당한다.
다음으로, 도 42를 참조하면서, 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어에 대해 설명한다.
도 42에, 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행했을 때의, PWM 제어에 있어서의 지령신호 Va', Vb', Vc'와 반송파(C)와의 관계, 및 그에 기초하는 상부 암측 및 하부 암측 SW 소자(80a∼80f)로의 전기신호를 나타낸다. 또한, 도 42에 도시하는 가상선은, 도 41에 있어서의 지령신호 Va, Vb, Vc에 대응한다.
제어장치(15)는 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행할 때에는, 동기 제어 기간의 길이를 바꾸지 않도록 하여 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시킨다. 구체적으로는, 상기 PWM 제어에 있어서 보정 전의 지령신호 Va, Vb, Vc와 반송파(C)에 의해 설정된다. 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)가 온되는 임계값을 반송파(C)의 산측으로 동일한 크기만큼 이동시킨다.
즉, 지령신호 Va, Vb, Vc와 반송파(C)와의 교점이 반송파(C)의 산측으로 이동하도록, 도 42에 가상선으로 나타내는 보정 전의 지령신호 Va, Vb, Vc를 보정하여, 도 42에 실선으로 나타내는 지령신호 Va', Vb', Vc'로 한다. 지령신호 Va, Vb, Vc를 반송파(C)의 산쪽으로 움직이게 해서, 새로운 지령신호 Va', Vb', Vc'로 함으로써, 지령신호가 반송파(C)를 하회하는 기간이 단축되고 지령신호가 반송파(C)를 상회하는 기간이 확대되기 때문에, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)가 전부 온되고 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)가 전부 오프되는 상부 암측 단락 브레이크 기간을 단축시키고, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)가 전부 오프되고 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)가 전부 온되는 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대(구체적으로는, 도 42에 도시하는 t1∼t1' 및 t4'∼t4의 기간만큼 확대)시킬 수 있다.
또, 산측으로 움직이는, 각 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 임계값의 크기를 같게 함으로써, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c) 및 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)가 온 또는 오프되는 타이밍만이 변화하고, 동기 제어 기간(도 42의 t1'∼t2' 및 t3'∼t4'의 기간)의 길이를 유지할 수 있다. 이로 인해, 상기 동기 제어 기간의 길이를 유지하면서, 브레이크 효과가 큰 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시킬 수 있다.
여기서, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)가 온되는 각각의 기간 중 가장 짧은 기간에 기초하여, 즉, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c) 중, PWM 제어에 있어서의 듀티비가 가장 작은 상부 암측 SW 소자(도 41과 도 42에서, 상부 암측 SW 소자(80c))의 상기 듀티비에 기초하여, 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정한다. 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어에서는, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 온되는 기간이 단축되기 때문에, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 상기 듀티비가 작아진다.
이 때문에, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c) 중 상기 듀티비가 가장 작은 상부 암측 SW 소자의 상기 듀티비가 듀티비 0％로 되는 기간이, 하부 암측 단락 브레이크 기간의 최장 기간이 된다. 이로 인해, 제어장치(15)는 상부 암측 SW 소자(80a∼80c) 중 PWM 제어의 듀티비가 가장 작은 상부 암측 SW 소자의 상기 듀티비에 기초하여, 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정한다. 이로 인해, 적절하게 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대할 수 있다.
제어장치(15)는 상술한 하부 암측 단락 브레이크 확대 제어를 펄세이터측 인버터 회로(102)에 대해서도 수행하여 아우터 로터(20)를 감속시킴으로써, 펄세이터(13)를 감속시킨다. 또한, 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어의 방법은 드럼측 및 펄세이터측 인버터 회로(101, 102)에서 동일하나, 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이는 드럼(11)과 펄세이터(13)의 회전 속도의 차이에 따라 적절하게 변경된다. 또, 상기 반송파의 주기는 드럼측 인버터 회로(101)에 대한 제어와 펄세이터측 인버터 회로(102)에 대한 제어에서 다를 수 있다.
따라서, 실시형태 1에서는, 제어장치(15)는 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 같은 방향으로 회전시키는 탈수 공정의 종료 후의 감속 공정에 있어서, 드럼측 및 펄세이터측 위치 센서(105, 106)에 의해 각각 검출되는, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 검출 회전 속도를 대략 동일하게 하기 위한 동기 제어와, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 전부를 온시키고 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)의 전부를 오프시켜 모터(12)에 단락 브레이크를 거는 상부 암측 단락 브레이크 제어와, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 전부를 오프시키고 하부 암측 SW 소자(80d∼80f)의 전부를 온시켜 모터(12)에 단락 브레이크를 거는 하부 암측 단락 브레이크 제어를 실행함과 동시에, 반송파의 1 주기마다에 있어서의 상기 검출 회전 속도에 기초하여 상기 PWM 제어에 의해 설정된, 상기 동기 제어를 실행하는 기간인 동기 제어 기간의 길이를 바꾸지 않고, 상기 상부 암측 단락 브레이크 제어를 실행하는 기간인 상부 암측 단락 브레이크 기간을 단축시킴과 동시에, 상기 하부 암측 단락 브레이크 제어를 실행하는 기간인 하부 암측 단락 브레이크 기간을 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 모터(12)로부터의 회생 전력을 적절하게 소비하면서, 드럼(11)과 펄세이터(13)를 동기 제어하여 감속시킬 때의 감속 시간을 단축시킬 수 있다.
다음으로, 상술한 실시형태(실시형태 1)와는 다른 형태(실시형태 2)에 대해 설명한다. 또한, 실시형태 2는 세탁기(1)의 구성에 대해서는 실시형태 1과 공통이며, 제어장치(15)에 따른 제어의 내용만이 실시형태 1과 다르기 때문에, 이하의 설명에서는, 제어의 내용만을 설명하고, 세탁기(1)의 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 또, 이하의 설명에서는, 실시형태 1과 공통된 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
실시형태 2에서는, 미리 목표 회전 속도가 정해져 있으며, 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 감속시킬 때에는, 드럼측 및 펄세이터측 위치 센서(105, 106)에 의해 검출되는 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도가 되도록 제어되는 점, 특히, 실시형태 1의 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어에 있어서, 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이가 상기 검출 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차이에 기초하여 결정되는 점에서 실시형태 1과는 다르다.
이와 같이, 미리 목표 회전 속도를 정해두고, 상기 검출 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차이에 기초하여, 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정함으로써, 감속 공정에서 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 빨리 그리고 정확하게 감속시켜 정지시킬 수 있다.
실시형태 2에 있어서의 제어에 대해, 도 43의 그래프를 참조하면서 설명한다. 또한, 드럼(11)에 대한 제어와 펄세이터(13)에 대한 제어는 실질적으로 동일하기 때문에, 이하에서는, 드럼(11)에 대한 제어만을 설명하고, 펄세이터(13)에 대한 제어에 대해서는 생략한다.
도 43은, 드럼(11)의 검출 회전 속도와 목표 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 세로축은 회전 속도이며, 가로축은 시간이다. 드럼(11)은, 탈수 공정중(도 43의 0∼t1까지의 기간)은 대략 일정 속도가 되도록 제어된다. 그리고 시간 t1에서 탈수 공정이 종료되면, 감속 공정으로 들어간다.
상기 감속 공정에서, 제어장치(15)는 드럼(11)의 상기 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도가 되도록, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행하면서 드럼(11)을 감속시킨다.
상기 감속 공정에 있어서의 제어를 구체적으로 설명하면, 상기 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도를 하회하며 동시에 상기 검출 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차이가 소정값보다 커졌을 때에, 제어장치(15)는 드럼(11)과 펄세이터(13)의 회전 속도에 차이가 생길 가능성이 있다고 판단하고, 상기 회전 속도의 차이의 크기에 기초하여, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어에서 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간을 짧게 하도록 제어한다. 이로 인해, 드럼(11)의 회전 속도를 상기 목표 회전 속도에 가까워지게 할 수 있다.
한편으로, 상기 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도를 상회하며 동시에 상기 검출 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차이가 소정값보다 커졌을 때에는, 제어장치(15)는 모터(12)로부터의 회생 전력을 다 소비하지 못했다고 판단하여, 상기 회전 속도의 차이의 크기에 기초하여, 상기 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하도록 제어한다. 이로 인해, 소비하지 못한 회생 전력을 소비할 수 있다. 또한, 상기 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하는 경우는, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 PWM 제어에 있어서의 듀티비로부터 정해진, 하부 암측 단락 브레이크 기간의 최장 기간의 범위 내에서 길게 한다.
다음으로, 도 44의 흐름도를 참조하면서, 실시형태 2에 따른 세탁기(1)의 감속 공정에 있어서의 제어장치(15)의 처리 동작에 대해 설명한다.
최초의 단계 S101에서, 드럼측 위치 센서(105)에 의해 드럼(11)(상세히는, 인너 로터(30))의 회전 속도를 검출한다.
다음으로, 단계 S102에서, 단계 S101에서 검출된 검출 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차이의 절대값이 소정값보다도 작은지 여부에 대해 판단한다. 상기 회전 속도의 차이의 절대값이 상기 소정값 이상인 NO일 경우에는, 단계 S103으로 진행된다. 한편, 상기 회전 속도의 차이의 절대값이 상기 소정값보다 작은 YES일 경우에는 리턴한다.
상기 단계 S103에서는, 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어에 있어서 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간을 변경한다. 구체적으로는, 상기 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도보다도 클 때에는, 상기 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하고, 상기 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도보다도 작을 때에는, 상기 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간을 짧게 한다. 이에 의해, 드럼(11)의 회전 속도를 상기 목표 회전 속도에 가깝게 하면서, 동시에 모터(12)로부터의 회생 전력을 적절하게 소비할 수 있다. 단계 S103 후에는, 단계 S101로 되돌아가서, 드럼(11)의 회전 속도를 검출하고, 단계 S102에서 다시 판정을 한다.
또한, 펄세이터측 인버터 회로(102)에 대해서도 동일한 흐름도에 기초하여 제어를 수행한다.
따라서, 실시형태 2에서는, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 목표 회전 속도를 미리 설정해두고, 상기 검출 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차이에 기초하여 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어에서 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정하기 때문에, 실시형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 정확하게 감속시켜 정지시킬 수 있다.
또 다른 형태(실시형태 3)에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 실시형태 1과 공통된 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
실시형태 3에서는, 도 45에 도시하는 바와 같이, 드럼측 및 펄세이터측 인버터 회로(101, 102)에 인가되는 직류 전압을 검출하기 위한 전압 센서(108)가 마련되어 있는 점에서, 실시형태 1 및 2와 다르다. 전압 센서(108)는 드럼측 및 펄세이터측 인버터 회로(101, 102)보다 직류 전원(100) 쪽에 드럼측 및 펄세이터측 인버터 회로(101, 102)와 병렬이 되도록 접속된 저항(109, 110) 사이의 전압을 측정하여, 드럼측 및 펄세이터측 인버터 회로(101, 102)에 인가되는 직류 전압을 검출한다. 그 외의 세탁기(1)의 구성은 실시형태 1 및 2와 동일하다.
또, 실시형태 3은 확대시키는 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정하는 방법이 실시형태 1, 2와 다르다. 자세하게는, 실시형태 3에서는, 전압 센서(108)에서 검출되는 검출 전압과 기 설정된 목표 전압의 차이에 기초하여 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이가 결정된다.
실시형태 3에 있어서의 제어에 대해, 도 46의 그래프를 참조하면서 설명한다. 또한, 드럼(11)에 대한 제어와 펄세이터(13)에 대한 제어는 실질적으로 동일하기 때문에, 이하에서는, 드럼(11)에 대한 제어만을 설명하고, 펄세이터(13)에 대한 제어에 대해서는 생략한다.
도 46은, 드럼측 인버터 회로(101)에 인가되는 직류 전압, 드럼(11)의 회전 속도 및 목표 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 46의 좌측의 세로축은 드럼측 인버터 회로(101)에 인가되는 직류 전압이며, 우측의 세로축은 회전 속도이며, 가로축은 시간이다. 또, 목표 전압은 전압 전원(100)에 기초하는 전압으로 설정되어 있다. 또한, 드럼(11)의 회전 속도는 실시형태 2와 동일하게 드럼측 위치 센서(105)에 의해 검출된다.
드럼(11)은 탈수 공정 중(도 46의 0∼t1까지의 기간)에는 대략 일정 속도가 되도록 제어된다. 이때, 드럼측 인버터 회로(101)에는 직류 전원(100)으로부터 전원 전압이 인가되어 있기 때문에, 상기 검출 전압은 상기 목표 전압과 동일해진다. 그리고, 시간 t1에서 탈수 공정이 종료되면, 감속 공정에 들어간다. 상기 감속 공정에서, 제어장치(15)는 드럼(11)의 상기 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도가 되도록, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어를 실행하면서, 드럼(11)을 감속시킨다.
이 감속 공정에서, 상기 검출 회전 속도가 상기 목표 회전 속도를 상회했을 때에는, 모터(12)로부터의 회생 전력을 다 소비하지 못하고, 모터(12)로부터 드럼측 인버터 회로(101)로 직류 전원(100)의 전압보다도 높은 전압이 인가된다. 이때, 도 46에 도시하는 바와 같이, 전압 센서(108)에서 검출되는 검출 전압은 상기 목표 전압보다 높아진다.
그래서, 제어장치(15)는 상기 검출 전압이 상기 목표 전압을 상회했을 때에는 모터(12)로부터의 회생 전력을 다 소비하지 못했다고 판단하여, 상기 검출 전압이 상기 목표 전압보다 높은 만큼 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하도록 제어한다. 이로 인해, 소비되지 못한 회생 전력을 소비시키고, 드럼(11)의 상기 검출 회전 속도를 상기 목표 회전 속도로 할 수 있다.
상술한 바와 같이 하부 암측 단락 브레이크 기간의 길이를 결정함으로써, 상기 회생 전력을 적절하게 소비하면서, 드럼 및 펄세이터를 감속시킬 수 있다. 또한, 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 할 때에는, 상부 암측 SW 소자(80a∼80c)의 PWM 제어에서의 듀티비로부터 정해진 하부 암측 단락 브레이크 기간의 최장 기간을 초과하지 않는 범위에서 길게 한다.
다음으로, 도 47의 흐름도를 참조하면서, 실시형태 3에 따른 세탁기(1)의 감속 공정에 있어서의 제어장치(15)의 처리 동작에 대해 설명한다.
최초의 단계 S201에서, 전압 센서(108)로 드럼측 인버터 회로(101)에 인가되고 있는 전압을 검출한다.
다음으로, 단계 S202에서 단계 S201에서 검출된 검출 전압이 기설정된 목표 전압보다 큰지 아닌지에 대해 판정한다. 단계 S201의 판정이 NO일 때는, 단계 S203으로 진행하고, 단계 S201의 판정이 YES일 때에는, 리턴한다.
단계 S203에서는, 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 한다. 이때, 상기 검출 전압이 상기 목표 전압보다 높은 만큼 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하도록 한다. 이로 인해, 모터(12)로부터의 회생 전력을 적절하게 소비할 수 있다. 단계 S203 후에는, 단계 S201로 되돌아가서, 드럼측 인버터 회로(101)에 인가되어 있는 압력을 검출하고, 단계 S202에서 다시 판정을 받는다.
또한, 펄세이터측 인버터 회로(102)에 대해서도 동일한 흐름도에 기초하여 제어를 수행한다.
따라서, 실시형태 3에서는, 드럼측 및 펄세이터측 인버터 회로(101, 102)에 인가되는 전압을 검출하는 전압 센서(108)를 구비하고, 상기 전압 센서(108)에서 검출되는 검출 전압이 기설정된 목표 전압보다도 높은 만큼 상기 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하도록 구성되어 있기 때문에, 실시형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 더욱 적절하게 모터(12)의 회생 전력을 소비하면서, 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 감속시킬 수 있다.
(변형예 등)
상기 하부 암측 단락 브레이크 기간 확대 제어시에 이용하는 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 검출 회전 속도로서, 드럼측 및 펄세이터측 위치 센서(105, 106)에 의해 검출된 검출 회전 속도를 이용하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 드럼측 및 펄세이터측 전류 센서(103, 104)에서 검출되는 검출 전류로부터 산출된 회전 속도를 이용할 수도 있다.
또, 하부 암측 단락 브레이크 기간을 결정하는 제어에 대해서는, 각각 조합하도록 해도 좋다. 예를 들면, 실시형태 2의 제어와 실시형태 3의 제어를 조합하여, 검출 전압이 목표 전압보다도 높아졌을 경우에, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 검출 회전 속도와 목표 회전 속도의 차이로부터 모터(12)로부터의 회생 전력을 소비하고 있지 않은 것이 드럼측 인버터 회로(101)인지 펄세이터측 인버터 회로(102)인지를 특정하여, 상기 회생 전력이 소비되지 않은 쪽만 하부 암측 단락 브레이크 기간을 길게 하는 제어를 할 수 있다.
〈제5 실시예〉
제5 실시예는, 세탁 운전이나 헹굼 운전에 관한 것이고, 특히, 그 세탁 처리나 헹굼 처리에서의 드럼 및 펄세이터의 회전 제어 기술에 관한 것이다.
즉, 이 세탁기(1)의 제어장치(15)에는, 도 48에 도시하는 바와 같이, 세탁 처리 및 헹굼 처리 중의 어느 하나의 행정에서, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 쌍방을 동시에 독립적으로 회전시키는 이중 회전 제어부(15a)가 마련되어 있다. 이중 회전 제어부(15a)가 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 쌍방을 동시에 독립적으로 회전시킴으로써, 드럼(11)의 내부에서 방향이나 유속이 다양한 수류를 발생시킬 수 있고, 세탁물을 적절하게 수중에 분산시키면서 부드러운 터치로 세탁이나 헹굼 처리를 수행할 수 있게 되어 있다.
(세탁 처리나 헹굼 처리에서의 드럼 및 펄세이터의 회전 제어)
이 세탁기(1)에는, 상술한 바와 같이 인너 로터(30)와 아우터 로터(20)가 하나의 스테이터(60)를 공용하는 타입의 듀얼 로터형 모터(12)가 설치되어 있다. 이 때문에, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 쌍방을 독립적으로 구동시킬 수 있을 뿐 아니라, 인너 로터(30)의 지름을 아우터 로터(20)에 가깝게 할 수 있기 때문에, 인너 로터(30)에서도 높은 토크를 얻을 수 있게 되어 있다.
이 세탁기(1)의 경우, 드럼(11)을 높은 토크에서도 안정적으로 구동할 수 있기 때문에, 도 48에 도시하는 바와 같이, 이중 회전 제어부(15a)가 모터(12)에 공급하는 복합 전류를 제어함으로써, 세탁 처리나 헹굼 처리시에 인너 로터(30)에 의한 드럼(11)의 회전과 아우터 로터(20)에 의한 펄세이터(13)의 회전이 개별로 독립적으로 제어되므로, 고도하며 섬세한 처리를 다양하게 수행할 수 있게 된다.
(제1 제어 패턴)
도 49에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 회전 제어의 일 예(제1 제어 패턴)를 나타낸다. 제1 제어 패턴은 드럼(11)과 펄세이터(13)를 모터(12)로 구동하여 동일한 방향으로 다른 회전수로 회전시키는 제어 패턴이다. 예시한 제1 제어 패턴에서는, 드럼(11)과 펄세이터(13)가 동기하여 간헐적으로 동일한 방향으로 회전하고, 드럼(11)의 회전수(R1)가 펄세이터(13)의 회전수(R2)보다도 크도록 설정되어 있다.
간헐적으로 수행되는 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 회전의 방향은, 가상선으로 나타내는 바와 같이 동일 방향이어도 좋으며, 역방향, 즉 반전해도 좋다. 드럼(11)과 펄세이터(13)를 같은 방향으로 회전시킴으로써, 세탁물을 회전시키면서 완만하게 드럼(11)의 외측이나 내측으로 이동시킬 수 있으므로, 세탁물을 수중에서 적절하게 분산시키면서 부드러운 터치로 세탁이나 헹굼을 수행할 수 있다.
예시와 같이, 드럼(11)의 회전수를 펄세이터(13)의 회전수보다 크게 하면, 세탁물을 완만하게 드럼(11)의 외측에 이동시킬 수 있고, 반대로 드럼(11)의 회전수를 펄세이터(13)의 회전수보다 작게 하면, 세탁물을 완만하게 드럼(11)의 내측으로 이동시킬 수 있다.
(제2 제어 패턴)
도 50에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제2 제어 패턴)를 나타낸다. 제2 제어 패턴은 드럼(11)과 펄세이터(13) 중, 드럼(11)만이 모터(12)에 의해 회전 구동되고, 펄세이터(13)는 드럼(11)의 회전에 부수하여 회전하는 제어 패턴이다. 인너 로터(30) 및 아우터 로터(20)를 구동하는 복합 전류의 공급이 수행되지 않고, 인너 로터(30)만을 구동하는 3상 전류가 스테이터(60)에 공급된다. 이로 인해, 소비 전력을 억제하면서, 펄세이터(13)를 드럼(11)의 회전에 부수하여 드럼(11)과 동일 방향으로 낮은 회전수로 회전시킬 수 있다.
아우터 로터(20)에는 코깅 토크(비여자의 상태에서 로터를 움직이게 한 경우에, 마그넷과 코어 사이에 작용하는 자기적 흡인력으로 인해 발생하는 토크)가 작용한다. 또, 이 모터(12)의 경우, 아우터 로터(20)에 상호 리플(인너 로터(30)의 구동으로 인해 형성되는 자계의 영향으로 인해, 아우터 로터(20)에서 발생하는 토크 리플)도 작용한다. 이 때문에, 펄세이터(13)의 회전에는 일정한 브레이크가 걸린다.
이 때문에, 펄세이터(13)는 드럼(11)보다 낮은 회전수로 회전하게 되므로, 세탁물을 회전시키면서 완만하게 드럼(11)의 외측으로 이동시킬 수 있다.
(제3 제어 패턴)
도 51에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제3 제어 패턴)를 나타낸다. 제3 제어 패턴은, 드럼(11) 및 펄세이터(13) 각각을 다른 주기로 반전시키면서 회전시키는 제어 패턴이다. 예시한 제3 제어 패턴에서는, 드럼(11) 및 펄세이터(13) 각각은 일정 간격으로 반전하면서 회전하고, 드럼(11)에서 1 주기(예시에서는 정회전, 정지, 및 역회전이 수행되는 기간)분의 처리가 수행되는 사이에, 펄세이터(13)에서는 2 주기 분의 처리가 수행되도록 설정되어 있다.
이와 같이 회전 제어함으로써도, 세탁물을 수중에서 적절하게 분산시키면서, 부드러운 터치로 세탁이나 헹굼을 수행할 수 있게 된다. 또한, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 각 주기는 달라도 좋으며, 1:2의 관계에 한정되지 않는다.
(제4 제어 패턴)
도 52에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제4 제어 패턴)를 나타낸다. 제4 제어 패턴은 드럼(11)을 동일 방향으로 회전시킨 상태에서, 펄세이터(13)를 반전시키면서 회전시키는 제어 패턴이다. 예시한 제4 제어 패턴에서는 드럼(11)은 일정한 회전수로 정회전하는 상태로 유지되고, 그 동안 펄세이터(13)는 간헐적으로 반전하여 정회전과 역회전을 반복하도록 설정되어 있다.
이 경우, 펄세이터(13)의 회전수는 드럼(11)의 회전수와 동일해도 좋고 달라도 좋다. 또, 펄세이터(13)의 정회전 시와 역회전 시의 회전수도 동일해도 좋고 달라도 좋다. 이와 같이 회전 제어하면, 드럼(11)의 회전에 의해 드럼(11)의 내부의 물이나 세탁물에 원심력이 작용하기 때문에, 드럼(11)의 주변부의 수위가 상대적으로 높아지고, 세탁물도 드럼(11)의 주변부에 모이기 쉬워진다. 이러한 상태에서 펄세이터(13)가 회전하기 때문에, 세탁물을 수중에서 적절하게 분산시키면서, 다종 다양한 세탁물에 대해 효과적으로 세탁이나 헹굼을 수행할 수 있고, 적은 수량으로 효율적으로 세탁 처리나 헹굼 처리를 수행할 수 있다.
(제5 제어 패턴)
도 53에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제5 제어 패턴)를 나타낸다. 제5 제어 패턴은 회전수가 목표 회전수에 도달하기까지의 기동 시간 t1, 및 목표 회전수로부터 회전이 정지할 때까지의 종료시간 t2의 적어도 어느 하나를 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 다르게 하는 제어 패턴이다.
이 회전 제어에서는, 관성력이 큰 드럼(11)은 정지 상태로부터 작은 속도로 기동되고, 기설정되어 있는 목표 회전수까지 천천히 증속된다. 그리고, 관성력이 작은 펄세이터(13)는 정지 상태로부터 큰 속도로 기동되고, 기설정되어 있는 목표 회전수까지 빠르게 증속된다.
즉, 드럼(11)의 기동시간 t1이 펄세이터(13)의 기동시간 t1보다도 길게 설정되어 있다. 이렇게 함으로써, 관성력에 대응하는 효율적인 기동을 수행할 수 있기 때문에, 소비 전력을 줄일 수 있다.
기동시간 t1뿐 아니라, 종료시간 t2도 기동시간 t1과 마찬가지로 다르게 하는 것이 바람직하다. 즉, 제동 제어를 수행하지 않고, 관성력이 큰 드럼(11)은 목표 회전수로부터 작은 속도로 종료시켜 정지 상태까지 천천히 감속시킨다. 관성력이 작은 펄세이터(13)는 목표 회전수로부터 큰 속도로 종료시켜 정지상태까지 빨리 감속시킨다. 이렇게 하면, 더욱 더 소비 전력을 줄일 수 있다.
또한, 도 53에서는, 편의상, 전반에서 드럼(11)과 펄세이터(13)를 역방향으로 회전시키는 패턴을, 후반에서 동일 방향으로 회전시키는 패턴을 나타낸 것이다. 후반을, 전반과 마찬가지로 드럼(11)과 펄세이터(13)를 역방향으로 회전시키면서, 반전시켜도 좋으며, 전반을, 후반과 동일하게 드럼(11)과 펄세이터(13)를 같은 방향으로 회전시키면서, 반전시켜도 좋다. 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 회전은 임의로 제어할 수 있다.
(제6 제어 패턴)
도 54에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제6 제어 패턴)를 나타낸다. 제6 제어 패턴은, 제5 제어 패턴에서 추가로 모터(12)에 의한 구동의 개시 타이밍(P)을 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 다르게 하는 제어 패턴이다.
드럼(11) 및 펄세이터(13)는 쌍방이 동시에 목표 회전수로 회전하는 것에 의해 세탁 처리나 헹굼 처리를 효율적으로 수행할 수 있기 때문에, 그 적정 회전 기간(K)은 긴 것이 바람직하다. 그러나 제5 제어 패턴에서는 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 기동 시간이나 종료 시간이 다르기 때문에, 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 모터(12)에 의한 구동시간(Ton)을 동일하게 하면, 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 적정 회전 기간(K)에 차이가 생긴다.
그래서, 예시한 제6 제어 패턴에서는, 드럼(11)의 모터(12)에 의한 구동 개시 타이밍(P)을 펄세이터(13)의 모터(12)에 의한 구동 개시 타이밍(P)보다 빠르게 함으로써, 드럼(11)과 펄세이터(13)가 목표 회전수에 달하는 타이밍을 일치시켜서 쌍방의 적정 회전 기간(K)의 최적의 조합을 실현하고 있다.
(제7 제어 패턴)
도 55에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제7 제어 패턴)를 나타낸다. 제7 제어 패턴은, 제5 제어 패턴에서 추가로 모터(12)에 의한 구동 기간(Ton)과 구동 정지 기간(Toff) 중의 적어도 어느 하나를 드럼(12)과 펄세이터(13)에서 다르게 하는 제어 패턴이다. 또한, 구동 기간(Ton)은 드럼(11) 등이 모터(12)에 의해 구동되는 통전 기간이며, 구동 정지 기간(Toff)은 드럼(11) 등이 모터(12)에 의해 구동되지 않는 비통전 기간이다.
제5 제어 패턴에서는, 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 기동 시간이나 종료 시간이 다르기 때문에, 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 회전 기간(회전하고 있는 기간)이나 정지 기간(회전이 정지하고 있는 기간)에 차이가 생긴다.
그래서, 예시한 제7 제어 패턴에서는, 드럼(11)과 펄세이터(13)에서 구동 기간(Ton)과 구동 정지 기간(Toff)을 다르게 함으로써, 드럼(11)과 펄세이터(13)에서, 회전 기간 및 정지 기간의 길이와 타이밍이 일치하도록 설정되어 있다. 따라서, 세탁 처리나 헹굼 처리를 효율적으로 수행할 수 있다.
(제8 제어 패턴)
도 56에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제8 제어 패턴)를 나타낸다. 제8 제어 패턴은 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 서로 역방향으로 간헐적으로 회전시키고, 그 상태에서, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 적어도 어느 하나에서, 간헐적으로 수행되는 각 회전의 회전 기간(Tr) 및 이들 회전 기간 사이의 각 정지 기간(Ts)의 적어도 어느 하나의 길이를 다르게 하는 제어 패턴이다.
드럼(11) 및 펄세이터(13)를 서로 역방향으로 간헐적으로 회전시킨 경우, 드럼(11)의 내부에 수류가 정체되는 상태가 생겨, 체류하는 세탁물이 발생하는 경향이 있다. 그래서, 예시한 제8 제어 패턴에서는, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 쌍방에 있어서, 서로의 회전 기간(Tr) 및 정지 기간(Ts)의 길이 및 타이밍은 일치시키면서, 이들 회전 기간(Tr) 및 정지 기간(Ts)의 길이가 각각 다르게 설정되어 있다.
구체적으로는, 전반의 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 회전시의 회전 기간(Tr1)에 대해, 후반의 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 회전시의 회전 기간(Tr2)은 짧아져 있다. 그리고, 전반의 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 정지 기간(Ts1)에 대해, 후반의 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 정지 기간(Ts2)은 길어져 있다.
이와 같이, 각 회전 기간(Tr)이나 각 정지 기간(Ts)의 길이를 다르게 함으로써, 드럼(11)의 내부에 수류가 정체되는 상태가 생기는 것을 방지할 수 있고, 세탁물을 전체적으로 이동시킬 수 있다. 또한, 회전 기간(Tr)이나 정지 기간(Ts)의 길이는 적절하게 조정할 수 있다. 또, 회전 기간(Tr)이나 정지 기간(Ts)의 길이를 다르게 하는 것은 드럼(11)과 펄세이터(13) 중의 어느 하나만이어도 좋으며, 길이를 다르게 하는 것은 회전 기간(Tr)과 정지 기간(Ts) 중의 어느 하나만이어도 좋다.
(제9 제어 패턴)
도 57에, 이중 회전 제어부(15a)에 의해 수행되는 다른 회전 제어의 일 예(제9 제어 패턴)를 나타낸다. 제9 제어 패턴은 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 서로 역방향으로 간헐적으로 회전시킴과 동시에, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 적어도 어느 하나에서 간헐적으로 수행되는 각 회전의 회전수를 다르게 하는 제어 패턴이다. 이 제9 제어 패턴에 의해서도, 제8 제어 패턴과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
예시한 제9 제어 패턴에서는, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 쌍방에서, 서로의 각 회전 기간(Tr) 및 각 정지 기간(Ts)의 길이와 타이밍은 일치시키면서, 각 회전에서의 회전수(R)가 다르게 설정되어 있다.
구체적으로는, 드럼(11)에서는 전반의 회전 시의 회전수(R1)에 대해, 후반의 회전 시의 회전수(R2)가 작아지도록 설정되어 있다. 그리고, 펄세이터(13)에서는 전반의 회전 시의 회전수(R3)에 대해. 후반의 회전 시의 회전수(R4)가 커지도록 설정되어 있다.
이 경우, 회전수(R)는 적절하게 조정할 수 있다. 또, 회전수(R)를 다르게 하는 것은 드럼(11)과 펄세이터(13) 중의 어느 하나뿐이어도 좋다. 또한, 제8 및 제9의 제어 패턴을 조합하여, 각 회전의 회전수(R)를 다르게 하는 것과, 각 회전 기간(Tr) 및 각 정지 기간(Ts)의 길이를 다르게 하는 것의 쌍방을 조합해서 수행해도 좋다.
제8 및 제9 제어 패턴에 한정되지 않고, 제1∼제9 제어 패턴은, 개별로 수행해도 좋으며, 이들 제어 패턴을 조합해서 수행해도 좋다.
(변형예 등)
예를 들면, 모터의 타입은, 실시형태의 듀얼 로터형 모터(12)에 한정되지 않는다. 특허문헌 2와 같은 구조의 모터여도 좋다. 또, 변속기 등을 조합한 모터여도 좋다. 즉, 드럼과 펄세이터가 개별적으로 구동할 수 있는 모터이면 된다.
〈제6 실시예〉
제6 실시예는 드럼과 펄세이터를 상반 회전시킬 때에 모터에 가해지는 부하를 줄일 수 있는 기술에 관한 것이다.
도 58에 도시하는 바와 같이, 제어장치(15)와 모터(12)는 인버터 회로(111)를 통해 접속되어 있다. 인버터 회로(111)에는 인버터(112)와 부하 검출 수단(113a, 113b)이 마련되어 있다.
인버터(112)는 제어장치(15)로부터 송신된 전기신호에 기초하여, 구동 전압을 모터(12)로 전달한다. 모터(12)의 아우터 로터(20) 및 인너 로터(30)의 동작은 인버터(112)로부터 전달된 구동 전압에 기초하여 제어된다.
부하 검출 수단(113a, 113b)은 아우터 로터(20)에 구동 연결된 펄세이터(13) 와 인너 로터(30)에 구동 연결된 드럼(11)을 작동시킬 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 검출하는 것이다. 부하 검출 수단(113a)은 펄세이터(13)를 구동시킬 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 검출하고, 부하 검출 수단(113b)은 드럼(11)을 구동시킬 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 검출한다.
부하 검출 수단(113a, 113b)은 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 작동시킬 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 검출할 수 있는 것이라면 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들면, 전류 센서에 의해 모터(12)에 흐르는 전류를 검출함으로써 모터(12)에 가해지는 부하를 검출해도 좋으며, 위치 센서에 의해 검출되는 로터(20, 30)의 회전 속도를 검출함으로써 모터(12)가 작동할 때에 상기 모터(12)에 가해지는 부하를 검출하도록 해도 좋다. 부하 검출 수단(113a, 113b)에서 검출된 검출 부하는 검출신호로서 제어장치(15)로 송신된다.
또, 도 58에 도시하는 바와 같이, 세탁기(1)에는 세탁기(1)의 진동을 검출하기 위한 진동 검출 수단(114)이 마련되어 있다. 진동 검출 수단(114)은, 예를 들면, 드럼(11)보다 외측의 수조(10)에 배치되어 있다. 진동 검출 수단(14)은 세탁기(1)의 진동, 특히 드럼(11)의 진동을 검출 가능한 것이라면 특히 한정되지 않는다.
예를 들면, 변위 센서에 의해 세탁기(1)의 변위를 측정함으로써, 세탁기(1)의 진동의 크기를 검출하도록 구성해도 좋으며, 가속도 센서에 의해 진동하는 세탁기(1)의 가속도를 검출함으로써, 진동의 크기를 검출하도록 구성해도 좋다. 또, 상기 부하 검출 수단(113a, 113b)을 진동 검출 수단(114)과 겸용하도록 해도 좋다. 진동 검출 수단(114)에서 검출된 검출 진동은 검출 신호로서 제어장치(15)로 송신된다.
제어장치(15)는 부하 검출 수단(113a, 113b)에 의해 검출된 검출 부하나 진동 검출 수단(114)에서 검출된 검출 진동에 기초하여, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 동작을 제어한다. 상세하게는, 검출 부하나 검출 진동 등에 기초하여 모터(12)를 제어하기 위한 전기신호를 송신한다. 제어장치(15)로부터 송신된 전기신호는 인버터(112)에 입력되고, 인버터(112)를 통해 상기 전기신호에 기초하는 구동 전압이 모터(12)에 부여된다.
그리고, 상기 구동 전압에 의해 모터(12)의 아우터 로터(20) 및 인너 로터(30)의 동작이 제어된다. 이상으로, 제어장치(15)로부터 송신된 전기신호에 기초하여, 아우터 로터(20)에 구동 연결된 펄세이터(13) 및 인너 로터(30)에 구동 연결된 드럼(11)의 동작이 제어된다.
(모터의 회전 동작의 제어)
세탁기(1)는 상술한 바와 같이, 로터(20, 30)를 각각 독립적으로 구동할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 종래와는 다른 형태의 운전을 실현할 수 있다.
특히, 세탁기(1)에서는, 세탁 운전시에, 인너 로터(30)(드럼(11))를 시계방향으로 회전(이하, 정회전이라고 한다)시키고 아우터 로터(20)(펄세이터(13))를 반시계방향으로 회전(이하, 역회전이라고 한다)시키는 제1 상반 구동 모드와, 인너 로터(30)(드럼(11))를 역회전시키고 아우터 로터(20)(펄세이터(13))를 정회전시키는 제2 상반 구동 모드를 정지 기간을 사이에 넣으면서 교대로 반복하는 운전이 제공될 수 있다.
즉, 드럼(11)과 펄세이터(13)를 서로 반대 방향으로 회전시킴으로써, 드럼 내의 물에 비트는 힘을 발생시켜 세탁물의 세척 누락을 방지할 수 있다. 또, 제1 상반 구동 모드와 제2 상반 구동 모드를 정지 기간을 그 사이에 넣으면서 교대로 반복함으로써, 수류의 방향을 전환하고 세탁물을 풀 수 있다. 이 결과, 세탁 효율의 향상이 기대된다.
여기서, 제1 상반 구동 모드로부터 제2 상반 구동 모드로, 또는 제2 상반 구동 모드로부터 제1 상반 구동 모드로 전환할 때에는, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 회전 방향을 반전시키기 위해, 모터(12)에 비교적 큰 기동 부하가 가해진다. 특히, 드럼(11)은 세탁기(1) 안에서도 큰 부품이기 때문에, 드럼(11)을 회전시켰을 때에는 상기 회전 방향에 대해 비교적 큰 관성력이 드럼(11)에 부여된다. 그 때문에, 드럼(11)의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터(12)에는 과대한 기동 부하가 가해진다. 이때, 이 과대한 기동 부하에 의해 모터(12)가 기동 불량을 일으킬 가능성이 있다.
또, 상술한 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 관성력은 모터(12)에 의해 가속된 후인 정지 기간 중에 가장 커지는 경우, 상기 정지 기간이 짧은 만큼 관성력이 많이 남은 상태에서 회전 방향을 반전시키게 되기 때문에, 상기 정지 기간이 짧을수록 모터(12)의 기동 불량이 일어나기 쉽다.
그래서, 실시형태 1에서는, 정지 기간이 기규정된 기준 시간보다 짧은 시간으로 설정되어 있는 경우에, 부하 검출 수단(113a, 113b)에 의해 검출되는 검출 부하가 기설정된 목표 부하 이하가 되도록 드럼(11)과 펄세이터(13)의 적어도 하나의, 온(On)과 오프(Off)의 적어도 어느 하나의 타이밍을 제어하는 부하 저감 보정 제어를 실행하도록 하고 있다.
구체적으로는, 검출 부하가 목표 부하보다도 커졌을 때에, 부하 저감 보정 제어로서, 이하에 설명하는 제1 보정 제어 또는 제2 보정 제어 중 하나를 실행하여 모터(12)에 가해지는 기동 부하를 감소시킨다. 또한, 상기 기준 시간은 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 관성력이 충분히 저하될 정도의 길이의 시간이다. 또, 목표 부하는 모터(12)의 기동 불량이 발생하지 않는 정도의 부하이다.
이하에서, 제1 보정 제어 및 제2 보정 제어에 대해, 도 59 및 도 60을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 59에, 제1 보정 제어의 실행시에 모터(12)에 부여되는 전기신호를 나타낸다. 제1 보정 제어는, 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드의 온 시에, 드럼(11)과 펄세이터(13) 중의 어느 하나를 온시키고 나서 제1 소정 시간이 경과된 후에, 드럼(11)과 펄세이터(13) 중의 나머지 하나를 온시키는 제어이다. 또한, 도 59는, 드럼(11)을 온시키고 나서 제1 소정 시간(도 59에서는 t1)이 경과된 후에 펄세이터(13)를 온시키도록 한 경우에, 모터(12)에 전송되는 전기신호(펄스 신호)를 나타낸다.
여기서는, 도 59에 기초하여, 드럼(11)을 온시키고 나서, 제1 소정 시간이 경과된 후에 펄세이터(13)를 온시키는 경우에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 59를 참조하면, 우선, 제어장치(15)는 제1 상반 구동 모드를 온으로 하여, 드럼(11)을 정회전시키고 펄세이터(13)를 역회전시킨다. 이때, 드럼(11) 내의 세탁물은 일반적으로 펄세이터(13)의 회전 방향으로 따라 돈다.
다음으로, 제1 상반 구동 모드를 오프로 하여 소정 시간(이하, 정지 기간이라고 한다) 동안 모터(12)를 휴지시킨다. 이 정지 기간 동안, 드럼(11)은 관성력에 의해 정회전 방향으로 타성 회전하고, 펄세이터(13)도 관성력에 의해 역회전 방향으로 타성 회전한다.
또, 도 59에 도시하는 바와 같이, 펄세이터(13)의 회전 방향으로 따라 돎으로써 드럼(11) 내의 세탁물에도 관성력이 발생하고, 세탁물은 펄세이터의 회전 방향과 동일하게 역회전 방향으로 타성 회전한다. 이 정지 기간은, 기준 시간보다도 짧기 때문에, 세탁물의 관성력은 다음의 제2 상반 구동 모드가 온 될 때까지 계속 남는다.
정지 기간의 경과 후, 제어장치(15)는 제2 상반 구동 모드를 온으로 하여 드럼(11)을 역회전시키고 펄세이터(13)를 정회전시킨다.
이 제2 상반 구동 모드를 온할 때에, 부하 검출 수단(113a, 113b)은 모터(12)에 가해지는 부하를 검출한다. 그리고, 상기 검출 부하가 목표 부하보다도 클 때에는, 제어장치(15)는 모터(12)의 기동 불량이 발생할 가능성이 있다고 판단하고, 다음의 제1 상반 구동 모드를 기동할 때에, 제1 보정 제어를 실행한다.
다음으로, 제어장치(15)는 제2 상반 구동 모드를 오프로 하여, 정지 기간 동안 모터(12)를 휴지시킨다. 이 정지 기간 동안, 상술한 바와 같이 드럼(11) 및 펄세이터(13)는 관성력으로 타성 회전한다. 이때, 세탁물은 펄세이터(13)의 회전 방향과 같은 정회전 방향으로 타성 회전한다.
그리고, 정지 기간의 경과 후 제1 상반 구동 모드를 온할 때에, 제어장치(15)는 제1 보정 제어를 실행하여, 우선, 드럼(11)만을 온하여 상기 드럼(11)을 정회전시킨다. 이 시점에서는, 펄세이터(13)는 역회전하고 있지 않기 때문에, 드럼(11) 내의 세탁물에는 정회전 방향의 관성력이 남아 있다.
이 때문에, 드럼(11)은 세탁물의 관성력을 이용하여 구동된다. 이로 인해, 드럼(11)의 회전 방향을 정회전 방향으로 반전시키기 쉬워지고, 드럼(11)을 정회전시키기 위해 모터(12)에 가해지는 기동 부하가 줄어든다.
다음으로, 드럼(11)을 온으로 하고 나서 제1 소정 시간이 경과한 후, 제어장치(15)는 펄세이터(13)를 온으로 하여 역회전시킨다. 드럼(11) 내의 세탁물은, 다시 펄세이터(13)의 회전 방향으로 따라 돌아서, 정회전 방향으로부터 역회전 방향으로 회전 방향을 바꾼다.
이로 인해, 이번에는 드럼(11) 내의 세탁물에 역회전 방향의 관성력이 발생한다. 이 결과, 다음의 제2 상반 구동 모드를 기동할 때에, 다시 제1 보정 제어를 실행함으로써, 드럼(11)의 회전 방향을 역회전 방향으로 반전시키기 위해 모터(12)에 가해지는 기동 부하가 감소된다.
상술한 바와 같이, 제1 보정 제어를 실행함으로써, 드럼(11) 내의 세탁물에 발생한 관성력의 방향이 펄세이터(13)에 의해 전환되기 전에 상기 관성력을 이용하여 드럼(11)의 회전 방향을 반전시킬 수 있으므로, 드럼(11)의 회전 방향을 반전시킬 때에 모터(12)에 가해지는 기동 부하가 감소한다.
여기서, 예를 들면, 세탁물이 드럼(11)에 달라붙는 등으로, 상술한 바와 반대로, 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌고 있을 때에는 펄세이터(13)를 드럼(11)보다도 먼저 온시키도록 한다. 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌고 있는 경우, 드럼(11)에는 드럼(11) 자신의 관성력에 더해 세탁물의 관성력이 작용하기 때문에, 드럼(11)의 회전 방향을 반전시킬 때에 모터(12)에 과대한 부하가 가해진다.
그 때문에, 펄세이터(13)를 먼저 회전시켜서, 세탁물이 펄세이터(13)를 따라 돌도록 세탁물에 힘을 가한다. 그리고 세탁물이 펄세이터(13)의 방향으로 따라 돌게 되면, 드럼(11) 쪽을 먼저 온시키도록 한다. 이로 인해, 모터(12)에 과대한 부하가 가해지는 것을 방지한다.
또한, 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌고 있는지 여부는 부하 검출 수단(113a, 113b)에 의해 검출할 수 있다. 예를 들면, 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌고 있을 때에는, 세탁물의 반전 전의 관성력의 방향과 펄세이터(13)의 반전 후의 회전 방향이 같아지기 때문에, 펄세이터(13)의 반전 시에 모터(12)(아우터 로터(20))의 부하가 작아진다.
부하가 작아짐으로써, 전류 센서에 의해 검출되는 전류가 작아진다. 이로 인해, 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌고 있는 것이 검출된다. 또, 위치 센서에 의해 정지 기간 중의 아우터 로터(20) 및 인너 로터(30)의 회전 속도를 검출하여, 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌고 있는 것을 검출할 수도 있다.
도 60에, 제2 보정 제어의 실행시에 모터(12)에 부여되는 전기신호를 나타낸다. 제2 보정 제어는, 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드의 오프 시에, 드럼(11)과 펄세이터(13) 중의 어느 하나를 오프시키고 나서 제2 소정 시간이 경과된 후에 드럼(11)과 펄세이터(13) 중의 나머지 하나를 오프시키는 제어이다. 또한, 도 60은, 드럼(11)을 오프시키고 나서 제2 소정 시간(도 60에서는 t2)이 경과된 후에 펄세이터(13)를 오프시키도록 한 경우에, 모터(12)에 전송되는 전기신호(펄스 신호)를 나타낸다.
여기서는, 도 60에 기초하여, 우선 드럼(11)을 오프시키고 나서 펄세이터(13)를 오프시키는 경우에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 60을 참조하면, 우선, 제어장치(15)는 제1 상반 구동 모드를 온으로 하ㅇ여 드럼(11)을 정회전시키고 펄세이터(13)를 역회전시킨다. 이때, 드럼(11) 내의 세탁물은 펄세이터(13)의 회전 방향으로 따라 돈다.
다음으로, 제1 상반 구동 모드를 오프로 하여, 정지 기간 동안 모터(12)를 휴지시킨다. 상술한 바와 같이, 이 정지 기간 동안, 드럼(11) 및 펄세이터(13)는 관성력으로 타성 회전한다. 이때, 세탁물은 펄세이터(13)의 회전 방향인 역회전 방향으로 타성 회전한다.
정지 기간의 경과 후, 제어장치(15)는 제2 상반 구동 모드를 온으로 하여, 드럼(11)을 역회전시키고 펄세이터(13)를 정회전시킨다.
이 제2 상반 구동 모드를 온으로 할 때에, 부하 검출 수단(113a, 113b)은 모터(12)에 가해지는 부하를 검출한다. 그리고, 상기 검출 부하가 목표 부하보다도 클 때에는, 제어장치(15)는 모터(12)의 기동 불량이 발생할 가능성이 있다고 판단하여, 제2 상반 구동 모드를 오프할 때에 제2 보정 제어를 실행한다.
제2 보정 제어를 실행할 때, 제어장치(15)는 우선, 드럼(11)만을 오프한다. 드럼(11)은 오프된 후에 관성력에 의해 역회전 방향으로 타성 회전한다. 그리고, 드럼(11)을 오프시키고 나서 제2 소정 시간이 경과된 후에, 펄세이터(13)를 오프시킨다.
펄세이터(13)를 늦게 오프시키는 것에 의해, 다시 말해, 펄세이터(13)를 길게 회전시키는 것에 의해 드럼(11) 내의 세탁물에 펄세이터(13)의 회전 방향으로 힘이 생기기 때문에, 드럼(11) 내의 세탁물에는 드럼(11)과 펄세이터(13)을 동시에 오프시키는 경우와 비교하여, 큰 관성력이 남는다. 펄세이터(13)를 오프시킨 후, 제어장치(15)는 정지 기간 동안 모터(12)를 휴지시킨다. 이 정지 기간 동안, 드럼(11) 내의 세탁물과 펄세이터(13)는 정회전 방향으로 타성 회전한다.
그리고, 정지 기간의 경과 후, 제어장치(15)는 다음의 제1 상반 구동 모드를 온으로 하여, 드럼(11)을 정회전시키고 펄세이터(13)를 역회전시킨다. 이때, 드럼(11) 내의 세탁물에는 드럼(11)과 펄세이터(13)를 동시에 오프시키는 경우에 비해 큰 관성력이 남아있기 때문에, 상기 세탁물의 관성력을 이용하여 드럼(11)의 회전 방향을 정회전 방향으로 반전시킴으로써 모터(12)에 가해지는 기동 부하가 감소한다.
또, 펄세이터(13)의 회전 방향이 역회전 방향으로 반전함으로써, 드럼(11) 내의 세탁물은 다시 펄세이터(13)의 회전 방향으로 따라 돌아, 정회전 방향으로부터 역회전 방향으로 회전 방향을 바꾼다. 이로 인해, 제1 상반 구동 모드를 오프했을 때에는, 이번에는 드럼(11) 내의 세탁물에 역회전 방향의 관성력이 발생한다. 이 결과, 제1 상반 구동 모드를 오프할 때에, 다시 제2 보정 제어를 실행함으로써, 다음의 제2 상반 구동 모드를 온하여 드럼(11)의 회전 방향을 역회전 방향으로 반전시킬 때에, 모터(12)에 가해지는 기동 부하가 감소한다.
상술한 바와 같이, 제2 보정 제어를 실행함으로써, 드럼(11)과 펄세이터(13)를 동시에 오프시키는 경우와 비교하여, 큰 관성력을 드럼(11) 내의 세탁물에 남길 수 있기 때문에, 상기 관성력을 이용하여 드럼(11)을 기동시킴으로써, 모터(12)에 가해지는 기동 부하를 줄일 수 있다.
이상과 같이, 제1 또는 제2 보정 제어 중 어느 하나를 실행함으로써, 제1 상반 구동 모드와 제2 상반 구동 모드를 교대로 실행할 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 감소시킬 수 있다. 이 결과, 모터의 기동 불량이 방지된다.
또한, 정지 기간이 상기 기준 시간보다도 긴 시간으로 설정되어 있는 경우에는 정지 기간 동안에 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 관성력이 충분히 저하되기 때문에, 제1 상반 구동 모드로부터 제2 상반 구동 모드로 또는 제2 상반 구동 모드로부터 제1 상반 구동 모드로 전환될 때에 모터(12)에 가해지는 부하는 목표 부하 이하가 되는 경우가 거의 대부분이다. 이 때문에, 정지 기간이 기준 시간 이상의 시간으로 설정되어 있는 경우에는 상기 제1 또는 제2 보정 제어는 실행되지 않는다.
여기서는, 상술한 제1 보정 제어에서는 드럼(11) 내의 세탁물의 관성력을 이용하여 드럼(11)의 회전 방향을 반전시킴으로써, 드럼(11)의 회전 방향을 반전시키기 쉽게 하고 있다. 제1 보정 제어를 실행할 때에, 제1 소정 시간 동안은, 드럼(11) 만이 세탁물의 관성력과 같은 방향으로 회전하기 때문에, 세탁물에는 관성력에 더해 드럼(11)의 회전력이 부여된다.
이와 같이 관성력과 회전력이 조합됨으로써, 제1 소정 시간 동안 세탁기(1)에는 세탁물의 회전에 따른 원심력이 작용한다. 또, 상술한 제2 보정 제어의 경우에서도, 드럼(11)을 먼저 오프시키고, 제2 소정 시간 동안 펄세이터(13)만을 회전시킴으로써, 드럼(11) 내의 세탁물에 펄세이터(13)와 같은 회전 방향의 비교적 큰 관성력을 부여하고 있기 때문에, 제2 소정 시간 동안은 드럼(11)과 펄세이터(13)를 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우와 비교하면, 세탁기(1)에는 세탁물로부터 큰 원심력이 작용한다. 이는, 제1 보정 제어에 있어서 펄세이터(13)를 먼저 온한 경우나, 제2 보정 제어에 있어서 드럼(11)을 늦게 오프시킨 경우에서도 동일하다.
이와 같이, 세탁기(1)에 세탁물로부터의 원심력이 작용하면, 세탁기(1)가 진동하고, 세탁 공정에서 소음 등의 원인이 되는 경우가 있다. 특히, 세탁물이 드럼(11) 내에서 한군데로 몰려 있는 경우는 상기 원심력이 커지기 때문에, 세탁기(1)의 진동도 커지기 쉽다.
그래서, 제어장치(15)는 진동 검출 수단(114)으로 세탁기(1)의 진동을 검출하여, 검출된 검출 진동이 기규정된 소정 진동보다도 큰 경우에는, 진동 저감 제어로서 제1 보정 제어에서의 제1 소정 시간의 길이와 제2 보정 제어에서의 제2 소정 시간의 길이를 단축시키는 제어를 실행한다. 제1 소정 시간을 단축시킴으로써, 펄세이터(13)에 의해 세탁물의 회전 방향과 반대 방향의 수류가 조기에 발생하기 때문에, 세탁물의 회전이 상기 수류에 의해 감속되어 세탁물로부터 세탁기(1)에 작용하는 원심력이 감소한다.
이로 인해, 세탁기(1)의 진동을 감소시킬 수 있다. 한편, 제2 소정 시간을 단축시키는 것에 의해 펄세이터(13)의 회전 시간이 짧아지기 때문에, 펄세이터(13)에 의해 세탁물에 발생하는 회전 방향의 관성력이 감소하고, 상기 관성력에 의한 원심력도 감소한다. 이로 인해, 세탁기(1)의 진동을 감소시킬 수 있다.
또한, 제1 소정 시간 및 제2 소정 시간의 길이를 단축시킴에 따라, 검출 진동이 소정 진동보다도 작아졌을 때에는, 제어장치(15)는 제1 소정 시간 및 제2 소정 시간의 길이를 원래로 되돌리도록 해도 좋다. 예를 들면, 진동의 원인이 세탁물의 쏠림이었던 경우는, 드럼(11)과 펄세이터(13)의 상반 회전으로 인해 세탁물이 풀려서 쏠림이 해소되어 있을 가능성이 있기 때문이다.
반대로, 제1 소정 시간 또는 제2 소정 시간을 단축시켰다고 해도, 세탁기(1)의 진동이 소정 진동 이하가 되지 않을 때에는, 제1 소정 시간 또는 제2 소정 시간을 더 짧게 한다. 단, 제1 소정 시간 또는 제2 소정 시간을 더 짧게 함으로써, 모터(12)의 부하가 목표 부하보다도 커졌을 때에는, 제어장치(15)는 진동 저감 제어보다도 부하 저감 보정 제어를 우선시켜 제1 소정 시간 또는 제2 소정 시간을 더 짧게 하지 않도록 제어한다.
상술한 제어에 의해, 모터(12)의 부하를 저감하고, 또한 세탁기(1)의 진동을 저감시킬 수 있다.
다음으로, 도 61을 참조하면서, 제어장치(15)에 의한 세탁기(1)의 부하 저감 보정 실행시의 처리 동작에 대해 설명한다. 또한, 도 61은, 초기 상태로부터 제1 또는 제2 상반 구동 모드가 실행되어, 정지 기간이 경과 되기까지를 생략하고 있으며, 제1 또는 제2 상반 구동 모드로 전환되는 부분부터 기재하고 있다.
단계 S101에서, 제어장치(15)는 모터(12)에 전기신호를 보내 모드를, 제1 상반 구동 모드로부터 제2 상반 구동 모드로, 또는 제2 상반 구동 모드로부터 제1 상반 구동 모드로 전환한다.
다음 단계 S102에서, 제어장치(15)는 정지 기간이 기준 시간보다도 짧게 설정되어 있는지 여부를 판단한다. 정지 기간이 기준 시간보다도 짧은 YES인 경우는, 단계 S103로 진행된다. 한편, 정지 기간이 기준 시간 이상인 NO의 경우는, 제어장치(15)는 모터(12)의 기동 불량이 발생할 가능성은 적다고 판단하여, 단계 S103 이후를 생략하고 그 뒤로 리턴시킨다.
상기 단계 S103에서는, 부하 검출 수단(113a, 113b)은 모드를 전환할 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 검출한다.
단계 S104에서는, 제어장치(15)는 단계 S103에서 검출된 검출 부하가 목표 부하보다도 큰지 여부에 대해 판정한다. 이 단계 S104에서, 검출 부하가 목표 부하보다도 큰 YES일 때는, 제어장치(15)는 모터(12)가 기동 불량을 발생시킬 가능성이 있다고 판단하여 단계 S105로 진행한다. 한편, 검출 부하가 목표 부하 이하인 NO일 때에는, 그 뒤로 리턴시킨다.
상기 단계 S105에서는, 검출 부하를 목표 부하 이하로 하기 위해 제1 또는 제2 보정 제어를 실행한다. 어느 쪽을 실행할지는, 미리 제어장치(15)에 의해 결정되어 있어도 좋으며, 세탁기(1)를 조작할 때에 사용자가 임의로 결정할 수 있도록 해도 좋다.
다음의 단계 S106에서는, 진동 검출 수단(114)에 의해 세탁기(1)의 진동을 검출한다. 검출 후, 단계 S107로 진행된다.
상기 단계 S107에서는, 검출 진동이 소정 진동보다 큰지 아닌지에 대해 판정한다. 이 단계 S107에서, 검출 진동이 소정 진동보다 큰 YES인 경우에는, 진동 저감 제어를 실행하기 위해 단계 S108로 진행한다. 한편, 이 단계 S107에서, 검출 진동이 소정 진동 이하인 NO일 때에는, 진동 저감 제어를 실행하지 않고, 그 뒤로 리턴한다.
상기 단계 S108에서는, 진동 저감 제어로서 제1 소정 시간 또는 제2 소정 시간을 단축시킨다. 상술한 바와 같이, 제1 소정 시간 또는 제2 소정 시간을 단축시킴으로써, 세탁물의 원심력이 작아지고 진동이 감소한다. 진동 저감 제어의 실행 후는 그 뒤로 리턴한다.
따라서, 이 세탁기(1)는, 모터(12)의 부하를 검출하는 부하 검출 수단(113a, 113b)과, 부하 검출 수단(113a, 113b)에 의해 검출된 검출 부하에 기초하여 인버터(112)를 통해 모터(12)에 전기신호를 전송하여 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 동작을 제어하는 제어장치(15)를 구비하고, 제어장치(15)는 드럼(11)을 정회전시키고 펄세이터(13)를 역회전시키는 제1 상반 구동 모드와, 드럼(11)을 역회전시키고 펄세이터(13)를 정회전시키는 제2 상반 구동 모드를, 정지 기간을 그 사이에 넣으면서 교대로 실행함과 동시에, 검출 부하가 기설정된 목표 부하 이하가 되도록, 드럼(11)과 펄세이터(13) 중 적어도 어느 하나의, 온과 오프 중 적어도 어느 하나의 타이밍을 제어하는 제1 보정 제어 또는 제2 보정 제어를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 드럼(11) 내의 세탁물의 관성력을 이용하여 드럼(11) 또는 펄세이터(13)의 회전 방향을 반전시킬 수 있으며, 그 결과로, 제1 및 제2 상반 구동 모드를 전환할 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 줄일 수 있다. 이로 인해, 모터(12)의 기동 불량의 발생을 방지할 수 있다.
다음으로, 상술한 실시형태와 다른 형태(실시형태 2)에 대해 설명한다. 한편, 세탁기(1)의 구성은 상술한 실시형태와 공통되며, 제어장치(15)에 의한 제어가 다르기 때문에, 다른 구성을 설명하고, 공통된 구성에 대해서는 같은 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
실시형태 2는, 특히, 모터(12)의 부하를 줄이기 위한 부하 저감 보정 제어의 내용이 실시형태 1과는 다르다. 구체적으로는, 제어장치(15)는 드럼(11) 내에 수용된 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하고 있는 경우는, 정지 기간 동안에 드럼(11)의 회전을 감속시켜 정지시키고, 상기 정지 후에 다음의 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드를 실행시키도록 하고 있다.
즉, 실시형태 1에서는, 제1 또는 제2 보정 제어에 의해 드럼(11) 또는 펄세이터(13)를 온 또는 오프하는 타이밍을 보정함으로써, 모드를 전환할 때에 모터(12)에 가해지는 부하를 감소시키도록 구성하였으나, 실시형태 2에서는, 부하 저감 보정 제어로서 제3 보정 제어에 의해, 정지 기간 동안에 드럼(11)의 회전을 감속시켜 정지시키고, 상기 정지 후에 다음의 제1 상반 구동 모드 또는 제2 상반 구동 모드를 온시키도록 함으로써, 모터(12)에 가해지는 부하를 감소시키도록 하고 있다.
이하에서, 도 62를 참조하면서, 제3 보정 제어에 대해 상세하게 설명한다.
도 62는, 제3 보정 제어의 실행 시에 모터(12)에 전송되는 전기신호를 나타낸다. 제3 보정 제어는 상술한 바와 같이 제1 상반 구동 모드와 제2 상반 구동 모드의 사이의 정지 기간에서 드럼(11)의 회전을 감속시켜 정지시키고, 상기 정지 후에 다음의 제1 또는 제2 상반 구동 모드를 온시키는 제어이다.
제3 보정 제어는, 예를 들면, 세탁물이 드럼에 달라붙는 등으로, 드럼(11) 내의 세탁물이 펄세이터(13)가 아니라 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌을 때에 실행된다. 또한, 세탁물이 드럼(11)의 회전 방향으로 따라 돌고 있는지 아닌지는 실시형태 1과 마찬가지로 부하 검출 수단(113a, 113b)에 의해 검출할 수 있다.
도 62를 참조하면, 우선, 제어장치(15)는 제1 상반 구동 모드를 온으로 하여, 드럼(11)을 정회전시키고 펄세이터(13)를 역회전시킨다.
다음으로, 제어장치(15)는 제1 상반 구동 모드를 오프로 하여, 정지 기간 동안 모터(12)를 휴지시킨다. 정지 기간에서, 부하 검출 수단(113a, 113b)(특히, 위치 센서)은 드럼(11) 내의 세탁물이 회전하고 있는 방향을 검출한다.
그리고, 세탁물의 회전 방향이 드럼(11)의 회전 방향과 같은 경우, 제어장치(15)는 드럼(11)의 회전 방향을 반전시킬 때에 모터(12)에 과대한 부하가 가해진다고 판단하여, 제3 보정 제어를 실행하여, 정지 기간 동안에 드럼(11)의 회전을 감속시켜 정지시킨다.
구체적으로, 소위, 전자 브레이크 제어를 실행하여, 모터(12)에 역위상의 펄스 신호를 부여하고 드럼(11)의 회전에 대해 브레이크를 발생시킨다. 상기 펄스 신호의 크기는 정지 기간 동안에 드럼(11)의 회전을 정지시킬 수 있는 정도의 크기이다. 또한, 브레이크는 역위상의 단(短) 펄스를 복수 회 부여하여 발생시킬 수도 있다.
정지 기간이 경과된 후에는, 제어장치(15)는 제2 상반 구동 모드를 온으로 하여 드럼(11)을 역회전시키고 펄세이터(13)를 정회전시킨다. 제3 보정 제어에 의해, 드럼(11)의 회전을 정지시킴으로써 드럼(11)에는 정회전 방향의 관성력이 발생하고 있지 않기 때문에, 드럼(11)을 역회전시킬 때에 모터(12)에 가해지는 기동 부하가 작아진다.
또, 드럼(11)을 정지시켰다고 해도, 도 62에 도시하는 바와 같이, 드럼(11) 내의 세탁물에는 정회전 방향의 관성력이 남기 때문에, 펄세이터(13)의 회전 방향을 정회전 방향으로 반전시키면 세탁물은 펄세이터(13)의 회전 방향으로 따라 돌기 쉬워진다. 세탁물이 펄세이터(13)의 회전 방향으로 따라 돌면, 도 62에 도시하는 바와 같이, 세탁물의 관성력은 펄세이터(13)의 회전 방향으로 작용하기 때문에, 제2 상반 구동 모드를 오프한 후의 정지 기간에 있어서의 드럼(11)의 관성력은 세탁물의 관성력에 의해 작아진다.
이로 인해, 다음의 제1 상반 구동 모드를 온하여 드럼(11)의 회전 방향을 반전시킬 때에, 모터(12)에 가해지는 기동 부하를 작게 할 수 있다. 또, 드럼(11)의 회전을 감속시키는 것만이라면, 모터(12)에는 드럼(11)의 회전 방향을 반전시키는 것보다도 작은 부하밖에 가해지지 않기 때문에, 제3 보정 제어에 의해 모터(12)에 과대한 부하가 가해지는 일도 없다.
또한, 실시형태 2에 있어서도, 정지 기간이 상기 기준 시간보다도 긴 시간으로 설정되어 있는 경우에는, 제어장치(15)는 정지 기간 동안에 드럼(11)의 관성력이 충분히 저하된다고 판단하여 상기 제3 보정 제어를 실행하지 않는다.
(변형예 등)
예를 들면, 하나의 모터(12)는 인너 로터(30)와 아우터 로터(20)를 구비하고, 인너 로터(30)로 드럼(11)을 구동하고 아우터 로터(20)로 펄세이터(13)를 구동하도록 구성하고 있었으나, 이에 한정되지 않고, 모터를 2개 마련하고, 드럼(11)과 펄세이터(13)에 각각 접속하도록 해도 좋다.
이때, 2개 모터에 대해 인버터를 하나씩 마련하도록 해도 좋으며, 2개의 모터에 대해 하나의 인버터를 마련하도록 해도 좋다. 또한, 인버터를 하나로 하는 경우는, 모터는 가변 자극 모터를 이용하는 것이 바람직하다.
또, 부하 검출 수단(113a, 113b)에 의해 검출되는 검출 부하가 목표 부하보다도 커졌을 때에, 제1 또는 제2 보정 제어를 실행하도록 하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세탁 공정 동안, 항상 제1 또는 제2 보정 제어를 실행하도록 할 수 있다.
또한, 정지 기간이 기준 시간보다도 길 때에는, 제1∼제3 보정 제어를 실행하지 않도록 하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 정지 기간의 길이에 상관없이 제1∼제3 보정 제어를 실행하도록 해도 좋다.
또, 제1∼제3 보정 제어를 각각 조합하도록 해도 좋다. 예를 들면, 제1 보정 제어와 제2 보정 제어를 조합하여, 드럼(11)의 온의 타이밍을 빠르게 하면서, 펄세이터(13)의 오프의 타이밍을 늦추도록 한다. 이와 같이, 제1∼제3 보정 제어를 각각 조합함으로써, 드럼(11) 내의 세탁물의 관성력을 더 이용하기 쉬워지고, 모터(12)의 부하가 보다 줄어드는 효과가 기대된다.
〈제7 실시예〉
제7 실시예는, 세탁조와 펄세이터를 독립 구동할 수 있는 세탁기에 관한 것이다.
도 63에 도시하는 바와 같이, 모터(12)에는 아우터 로터(20)에 구동 연결된 펄세이터(13)와 인너 로터(30)에 구동 연결된 드럼(11)의 언밸런스량을 검출하는 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)이 접속되어 있다. 검출 수단(121a)은 펄세이터(13)의 언밸런스량을 검출하고, 검출 수단(121b)은 드럼(11)의 언밸런스량을 검출한다.
언밸런스 검출 수단(121a, 121b)은 펄세이터(13) 및 드럼(11)의 언밸런스량을 검출할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 전류 센서, 진동 센서, 속도 센서 등을 이용할 수 있다. 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)에서 검출된 언밸런스량은, 검출 신호(D121a, 121b)로서 제어장치(15)로 송신된다. D121a는, 언밸런스 검출 수단(121a)의 검출 신호이며, D121b는, 언밸런스 검출 수단(121b)의 검출 신호이다.
(모터의 회전 동작의 제어)
이 세탁기(1)는, 로터(20, 30)의 각각을 독립적으로 구동할 수 있게 되어 있기 때문에, 다른 형태의 운전을 실현할 수 있다.
＝세탁 운전시의 모터 제어＝
세탁 운전시에는 아우터 로터(20)(펄세이터(13))만을 구동하는 일반 세탁, 인너 로터(30)(드럼(11))와 아우터 로터(20)를 반대로 구동하는 역(逆)수류, 인너 로터(30)만을 구동하는 약(弱)수류 등이 제공된다.
＝탈수 운전시의 모터 제어＝
탈수 운전시에는 양쪽의 로터(20, 30)를 같은 방향으로 동시에 구동할 수 있다. 이로 인해, 특히 저속시에 있어서, 큰 토크를 얻기 쉬어지고, 기동이 빨라지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 형태에서는, 제어장치(15)가 탈수 운전시에 모터 제어를 수행함으로써 언밸런스를 해소할 수 있도록 하고 있다.
이하에 있어서, 탈수 운전시의 언밸런스 해소에 따른 모터 제어에 대해서, 도 64 내지 도 70을 참조하여 상세하게 설명한다.
―제어예 1―
도 64에 도시하는 바와 같이, 우선, 단계 S110에서는, 양방의 로터(20, 30)를 같은 방향으로 회전 구동하고, 인너 로터(30)의 회전수(회전 속도) ωIL 및 아우터 로터(20)의 회전수 ωOL이 소정 회전수 ω1(ω1＜ωC)이 될 때까지 상승시킨다. 즉, 드럼(11)과 펄세이터(13)가 동일 회전수 ω1로 회전하게 된다. 또한, 본 개시에 있어서, 동일이란 실질적으로 동일한 범위를 포함하는 개념이다. 또, ωC는 세탁기(1)(드럼(11))의 공진 회전수이다.
아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 회전수 ωOL, ωIL이 ω1이 된 후, 단계 S111에서는 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)이 드럼(11)과 펄세이터(13)의 언밸런스량을 검출하고 단계 S112로 진행한다.
단계 S112에서, 드럼(11)의 언밸런스량의 검출값 MUSB가 소정값 α 이하이고, 펄세이터(13)의 언밸런스량의 검출값 MUPL이 소정값 β 이하인 경우(S112에서 YES), 단계 S113으로 진행된다.
단계 S113에서는, 아어터 및 인너 로터(20, 30)의 회전수 ωIL, ωOL을 동일하게 유지한 채로, 같은 속도 기울기로 공진 회전수 ωC 이상의 소정의 회전수까지 상승시키고, 소정 시간 경과 후에 탈수 운전을 종료한다.
도 65는, 제어예 1에 따른 로터(20, 30)의 회전수(도 65에서는 드럼 속도, 펄세이터 속도라고 기재하고, 도 66과 도 70에서도 동일하다.)의 시간 변화를 나타낸 그래프이다. 도 65에 도시하는 바와 같이, 드럼(11)과 펄세이터(13)의 언밸런스량의 검출값 MUSB, MUPL이 소정값 이하인 경우, 즉, 그대로 가속해도 진동량이 소정값 이하라고 예측되는 경우에는, 2개의 로터(20, 30)의 회전수를 같은 속도 기울기로 공진 회전수 ωC 이상의 회전수까지 상승시킨다(도 65의 시간 T130 이후 참조). 이로 인해, 보다 짧은 시간에서 탈수 운전을 종료시킬 수 있다.
―제어예 2―
한편, 단계 S112에서, 드럼(11)의 언밸런스량의 검출값 MUSB가 소정값 α보다 크거나, 또는, 펄세이터(13)의 언밸런스량의 검출값 MUPL이 소정값 β보다 큰 경우(S112에서 NO), 단계 S114로 진행된다.
단계 S114에서, 이하 식(1)의 조건이 만족되는 경우(단계 S114에서 YES), 회전 제어로 이행한다. 구체적으로는, 단계 S115 및 S116으로 진행된다.
│(MUSB×L1)―(MUPL×L2)│≤γ·····(1)
여기서, 도 68 및 도 69에 도시하는 바와 같이, L1은 드럼(11)측의 언밸런스 USB의 회전 반경이고, L2는 펄세이터(13)측의 언밸런스 UPL의 회전 반경이다.
즉, 'MUSB×L1'은 드럼(11)측의 언밸런스에 따른 모멘트량(PUSB)이고, 'MUPL×L2'는 펄세이터(13)측의 언밸런스에 따른 모멘트량(PUPL)이다. 또, γ는 임의로 설정 가능한 소정의 모멘트량이다. 또한, 상기 식(1)의 L1과 L2로서, 각각, 드럼(11)의 반경과 펄세이터(13)의 반경을 이용해도 좋다. 이하의 식(2)에 있어서도 동일하게 한다.
단계 S115에서는, 인너 로터(30)의 회전수 ωIL을 ω1로 유지한 채로, 아우터 로터(20)의 회전수 ωOL을 ω1로부터 ω2(ω2＜ω1)로 변경한다. 도 66은, 제어예 2에 따른 2개의 로터(20, 30)의 회전수의 시간 변경을 나타낸 그래프이며, 시간 T120로부터 시간 T121에서, 단계 S115에서의 속도 변화를 나타내고 있다.
이와 같이, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 사이에 소정의 속도차(회전수 차:ω1―ω2)를 부여하여 회전시킴으로써, 드럼(11)측의 언밸런스 USB의 위치와 펄세이터(13)측의 언밸런스 UPL의 위치의 위치관계를 주기적으로 변화시킬 수 있다. 이로 인해, 드럼(11)과 펄세이터(13)를 합한 언밸런스량(UT)이 주기적으로 변화한다.
도 67은, 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)으로서 전류 센서를 이용하여, 상기 언밸런스량의 주기적인 변화를 검출한 결과를 나타내고 있다. 도 67에서, 실선은 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)의 검출 신호(D121a, D121b)인 q축 전류 파형을 나타내고 있다. 도 68은, 도 67의 점 A(검출 신호(D121a, D121b)의 진폭이 최대일 때)에 있어서의 언밸런스의 위치를 나타낸 도면이다. 도 69는, 도 67의 점 B(검출 신호(D121a, D121b)의 진폭이 최소일 때)에 있어서의 언밸런스의 위치를 나타낸 도면이다.
도 67에 도시하는 바와 같이, 펄세이터측과 드럼측에서 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)의 검출신호의 주기는 다른 반면, 언밸런스량을 나타내는 진폭(도 67의 파선)은 같은 주기로 변화한다. 따라서, 제어장치(15)는 펄세이터측 또는 드럼측 중 어느 하나의 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)으로부터의 검출신호(D121a, D121b)를 확인함으로써, 언밸런스량(UT)의 주기적인 변화를 검출할 수 있다.
그래서, 단계 S116에서는, 검출 신호(D121a, D121b) 중 어느 하나에 기초하여, 언밸런스량의 검출값 MUSB 또는 MUPL이 최소가 되는 타이밍에 맞춰서 아우터 로터(20)의 회전수 ωOL을 ω2로부터 ω1로 선형적으로 변화시키고, 단계 S113으로 진행된다. 단계 S116에 대응한 회전수 변화는, 도 66의 시간 T122부터 시간 T130에 도시되어 있다. 또한, 제어장치(15)는 검출 신호(D121a, D121b)의 양쪽에 기초하여 상기 언밸런스량이 최소가 되는 타이밍을 판단해도 좋다.
이로 인해, 드럼(11)과 펄세이터(13)는 각각의 언밸런스 USB, UPL이, 도 69에 도시하는 바와 같이 평면상으로 볼 때, 대향하는 위치가 된 상태에서 동일한 회전수가 된다. 이와 같은 대향 위치에서의 회전으로 인해, 각각의 언밸런스 모멘트가 서로 상쇄되어 드럼(11)과 펄세이터(13)의 언밸런스량의 합계값(토탈 언밸런스량)이 최소화된다.
그 후, 단계 S113에서, 양쪽의 로터(20, 30)의 회전수 ωIL, ωOL을 ω1로부터 공진 회전수 ωC 이상의 소정의 회전수까지 동일한 속도 기울기로 상승시키고, 소정 시간 경과 후에 탈수 운전을 종료한다(도 66의 시간 T130 이후 참조). 이로 인해, 단계 S116에서 최소화된 언밸런스량을 유지한 채로 가속할 수 있으므로, 드럼(11)의 진동을 방지할 수 있다. 또, 언밸런스량을 적극적으로 제어하고 있기 때문에, 세탁기(10)를 계속 사용할 경우, 탈수 운전 동안의 드럼(11) 진동의 편차를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 동일한 속도 기울기란 실질적으로 동일한 범위를 포함하는 개념이다. 예를 들면, 언밸런스 USB와 언밸런스 UPL의 상대적 위치가 실질적으로 변하지 않는 범위에서의 속도 기울기 차(시간차)를 포함하는 개념이다.
―제어예 3―
한편, 단계 S114에 있어서, 하기 식(2)의 조건이 만족되는 경우(단계 S114에서 NO), 속도 변동 제어로 이행한다. 구체적으로는, 단계 S117로 진행된다.
│(MUSB×L1)―(MUPL×L2)│＞γ·····(2)
단계 S117에서는, 드럼(11)측의 언밸런스에 따른 모멘트량 PUSB와 펄세이터(13)측의 언밸런스에 따른 모멘트량 PUPL의 비교를 수행하고, 모멘트량이 큰 쪽에 소정의 속도 변동을 부여한다.
구체적으로는, 예를 들면, 펄세이터(13)측의 모멘트량 PUPL이 큰 경우, 아우터 로터(20)의 회전수 ωOL을 직사각형 파형(소정 주기)으로 감속시킨다. 즉, ω1과 ω3(ω3＜ω1)과의 사이에서 직사각형 파형으로 속도 변동시킨다. 이때, 인너 로터(30)의 회전수 ωIL은, ω1로 유지된 채이다. 도 70은, 제어예 3에 따른 로터(20, 30)의 회전수의 시간 변화를 나타낸 도면이며, 시간 T111로부터 시간 T112에서, 단계 S117에서의 속도 변화의 일 예를 나타내고 있다.
이와 같이, 모멘트량이 큰 쪽에 소정의 속도 변동을 부여함으로써, 언밸런스의 상태를 변화시킬 수 있다. 또한, 속도 변동은 직사각형 파형으로 감속시키는 것에 한정되지 않고, 임의로 설정할 수 있다. 예를 들면, 직사각형 파형으로 증속시키거나, 삼각 파형, 사다리꼴 파형으로 증속 또는 감속하거나, 이들을 조합시켜도 좋다. 단, 모터 토크에 의한 부담이나 발열의 관점에서는 감속시키는 것이 바람직하다.
소정의 속도 변동 제어가 수행된 후, 흐름은 S112로 되돌아가서, 드럼(11) 과 펄세이터(13)의 언밸런스량의 검출값 MUSB, MUPL의 판정이 수행된다. 이후의 흐름은, 언밸런스량이나 모멘트량에 따라, '제어예 1', '제어예 2' 또는 상기 속도 변동 제어 중 어느 하나가 실시된다.
도 70에서는, 시간 T112 이후에 '제어예 2' 기재의 회전 제어가 실시된 예를 나타내고 있다. 또한, 속도 변동 제어가 반복해서 실시되는 경우에 있어서, 그 실시마다 속도 변동 제어의 변동 속도의 증감이나, 변동 파형의 모드(형상 등)를 변경해도 좋다. 또, 속도 변동 제어의 반복 횟수에 상한값을 설정하도록 해도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 세탁기(1)에 따르면, 드럼과 펄세이터를 소정의 속도차로 회전시키고, 언밸런스가 최소가 되는 타이밍에서 드럼과 펄세이터를 동일 속도로 하여 그대로 가속시키기 때문에, 언밸런스의 발생을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로는, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 토탈의 언밸런스(언밸런스의 합계값)는 각각의 언밸런스가 대향 위치에 있을 때에 언밸런스 모멘트가 서로 상쇄되서 최소가 된다.
따라서, 본 형태에서는, 드럼(11)과 펄세이터(13) 사이에 소정의 속도차를 부여함으로써 언밸런스의 위치를 주기적으로 변화시키고, 언밸런스가 최소가 되는 타이밍에 맞춰, 즉, 언밸런스가 대향 위치가 될 때에 드럼(11) 및 펄세이터(13)가 동일 속도가 되도록 회전 제어하고, 그 후, 동일 속도인 채로 동일 속도 기울기로 함께 가속시킨다. 이 언밸런스가 최소로 되는 타이밍은 어느 하나의 언밸런스 검출 수단(121a, 121b)으로부터의 검출 신호(D121a, D121b)를 확인함으로써 판단할 수 있다.
이로 인해, 언밸런스가 대향 위치에 있는 상태에서 드럼(11)과 펄세이터(13)를 가속시킬 수 있기 때문에, 보다 효과적이며 안정적으로 언밸런스의 발생을 방지할 수 있다. 이와 같이, 언밸런스의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 드럼의 진동이 방지되고, 탈수 시간이 단축될 수 있다. 또, 언밸런스의 위치가 대향 위치에 오도록 적극적으로 제어하기 때문에, 계속 사용할 경우에 탈수 운전 동안의 드럼의 진동 편차를 감소시킬 수 있다.
또, 도 64의 단계 S112에서, 언밸런스량이 소정의 기준값 이하인 경우에는, 가속시켜도 소정의 진동 이하로 탈수 운전할 수 있다는 판단에 기초하여, 회전 제어를 수행하지 않고 드럼(11)과 펄세이터(13)를 동시에 같은 속도 기울기로 가속시키도록 하고 있다. 이로 인해, 더욱 짧은 시간에 탈수 시간을 종료시킬 수 있다. 또한, 드럼(11) 및 펄세이터(13)를 동시에 가속시키기 때문에, 특별히 저속시에, 큰 토크를 얻기 쉬워지고, 기동이 빨라지는 효과를 얻을 수 있으며, 탈수 시간을 단축할 수 있다.
또한, 도 64의 단계 S114에 있어서, 드럼(11) 및 펄세이터(13)의 언밸런스 모멘트의 차가 소정의 값보다도 큰 경우에는, 단계 S117에서 소정의 속도 변동 제어를 수행하도록 하고 있다. 드럼(11)과 펄세이터(13) 사이에서 언밸런스 모멘트의 차이가 큰 경우, 회전 제어를 수행해도 충분히 언밸런스의 발생을 방지할 수 없는 경우가 있으므로, 속도 변동 제어에 의해 회전 제어나 가속 제어가 효과적으로 수행될 수 있도록 언밸런스의 상태를 변화시킨다. 이와 같은 속도 변동 제어를 수행함으로써, 드럼(11)과 펄세이터(13)를 정지시키지 않고 언밸런스를 해소할 수 있기 때문에, 탈수 시간의 대폭적인 단축이 가능해진다.
(변형예 등)
도 64의 단계 S115에서, 아우터 로터(20)의 회전수 ωOL을 ω1로부터 ω2(ω2＜ω1)로 감속하는 것으로 했으나, 회전수 ωOL을 ω1로부터 ω4(ωc＞ω4＞ω1)로 증속할 수도 있다. 또, 도 64의 단계 S115에서, 아우터 로터(20)의 회전수 ωOL를 ω1로 유지한 채로, 인너 로터(30)의 회전수 ωIL을 ω1로부터 ω2나 ω4로 변경할 수도 있다.
상기 어느 경우에 있어서도, 단계 S116에서는, 언밸런스량의 검출값 MUSB 또는 MUPL이 최소가 되는 타이밍에 맞추어 2개의 로터(20, 30)의 회전수 ωOL, ωIL을 동일하게 하여, 단계 S113으로 진행된다. 또한, 상술한 동일한 회전수는 ω1로 한정되지 않고, 다른 회전수일 수도 있다. 예를 들면, 상기 동일한 회전수가 ω2나 ω4일 수도 있다.
또, 도 66 및 도 70에서는, 공진 회전수 ωC 이하의 회전수에서 회전 제어를 실시하는 것으로 했으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 단계 S113에서 공진 회전수 ωC 이상의 소정의 회전수까지 상승시킨 후에, 언밸런스를 보정하기 위해 회전 제어를 실시해도 좋다. 이 경우, 도 64의 단계 S115 및 S116과 동일하게, 드럼 과 펄세이터를 소정의 속도 차이로 회전시키고, 언밸런스가 최소가 되는 타이밍에서 드럼과 펄세이터를 동일 속도로 되돌리면 된다.
〈제8 실시예〉
제8 실시예는, 세탁기의 탈수 운전에 관한 것이다.
(모터의 회전 동작의 제어)
도 71에 도시하는 바와 같이, 모터(12)에는 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 회전 속도를 검출하는 속도 검출부로서의 속도 센서(18)가 접속되어 있다. 속도 센서(18)에 의해 검출된 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 회전 속도를 나타내는 신호는 제어장치(15)로 송신된다.
제어장치(15)는 드럼(11)의 탈수 운전시에, 속도 센서(18)에서 검출된 인너 로터(30)의 회전 속도를 목표 속도로 하고, 아우터 로터(20)의 회전 속도가 목표 속도와 거의 일치하도록 아우터 로터(20)의 회전 동작을 제어한다. 즉, 본 실시형태에서는, 드럼(11)을 회전시키는 인너 로터(30)를 기준으로 펄세이터(13)를 회전시키는 아우터 로터(20)를 추종시키는 제어를 수행하도록 하고 있다. 이와 같이, 탈수 운전시에 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)를 동기 운전시켜 속도 변동을 억제함으로써, 세탁물의 옷감 손상을 경감할 수 있다.
그런데, 아우터 로터(20)의 회전 속도와 인너 로터(30)의 회전 속도에 속도차가 생기고 있는 경우에는, 이 속도차가 누적되는 것에 의해 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 사이에서 위상차가 생기게 된다.
예를 들면, 아우터 로터(20)의 회전 속도와 인너 로터(30)의 회전 속도의 속도차가 5rpm이고, 이 속도차가 일정한 상태인 채로 회전을 계속하면, 1초 후에는, 30deg의 위상차가 생기게 된다. 그리고, 이와 같은 위상차가 생기면, 드럼(11)의 탈수 운전시에 드럼(11)과 펄세이터(13) 사이에서 세탁물이 당겨져서 옷감 손상이 생기기 때문에 바람직하지 않다.
그래서, 본 실시형태에서는, 드럼(11)의 탈수 운전시에, 이와 같은 위상차를 해소할 수 있도록 하고 있다.
구체적으로, 도 71에 도시하는 바와 같이, 제어장치(15)는 위상 산출부(15b)를 갖는다. 위상 산출부(15b)는 속도 센서(18)로부터 송신된 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 회전 속도를 적산함으로써, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 위상을 산출한다. 또, 위상 산출부(15b)에서는, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 위상에 기초하여, 인너 로터(30)에 대한 아우터 로터(20)의 위상차가 산출된다. 제어장치(15)는 위상 산출부(15b)에서 산출된 위상차를 해소하도록, 아우터 로터(20)의 회전 동작을 제어한다.
(탈수 운전시의 모터의 동작)
이하, 탈수 운전시의 모터의 동작에 대해, 도 72를 이용하여 설명한다. 도 72에 도시하는 바와 같이, 우선, 단계 101에서는, 인너 로터(30)의 회전 속도가 목표로 하는 회전 속도가 되도록 인너 로터(30)의 회전 동작을 제어하고, 단계 S102로 진행된다. 도 73에 도시하는 예에서는, 인너 로터(30)는 1000rpm을 목표 속도로 하고 있다.
단계 S102에서는, 위상 산출부(15b)에 의해, 인너 로터(30)의 회전 속도에 기초하여 인너 로터(30)의 위상을 산출하고, 단계 S103로 진행된다.
단계 S103에서는, 인너 로터(30)의 회전 속도를 목표 속도로 하고, 아우터 로터(20)의 회전 속도를 목표 속도에 대략 일치되도록 아우터 로터(20)의 회전 동작을 제어하여, 단계 S104로 진행된다.
단계 S104에서는, 위상 산출부(15b)에 의해 아우터 로터(20)의 회전 속도에 기초하여 아우터 로터(20)의 위상을 산출하고, 단계 S105로 진행된다.
단계 S105에서는, 위상 산출부(15b)에서 인너 로터(30)에 대한 아우터 로터(20)의 위상차를 산출하고, 단계 S106로 진행한다. 여기서, 도 73에 도시하는 예에서는, 0.5초까지의 사이에, 위상차가 10deg 정도 발생하고 있다.
단계 S106에서는, 제어장치(15)에서 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 위상차가 소정값보다 작은지를 판단한다. 단계 S106에서의 판정이 'YES'인 경우에는, 단계 S101로 되돌아가서 처리를 반복한다. 단계 S106에서의 판정이 'NO'인 경우에는, 단계 S107로 분기한다. 도 73에 도시하는 예에서는, 위상차가 0deg가 되도록, 소정값을 설정하고 있다.
단계 S107에서는, 위상차가 소정값보다 작아지도록 아우터 로터(20)의 목표 속도를 보정하고, 단계 S104로 진행된다.
여기서, 도 73에 도시하는 예에서는, 0∼0.4초 정도 동안은 아우터 로터(20)의 회전 속도가 인너 로터(30)의 회전 속도를 하회하고 있기 때문에, 아우터 로터(20)를 가속하도록 목표 속도를 보정하고 있다. 한편, 0.4∼0.9초 정도 동안은, 아우터 로터(20)의 회전 속도가 인너 로터(30)의 회전 속도를 상회하고 있기 때문에, 아우터 로터(20)를 감속하도록 목표 속도를 보정하고 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 세탁기(1)에 따르면, 목표로 하는 회전 속도까지 인너 로터(30)를 가속하는 한편, 아우터 로터(20)는 기준이 되는 인너 로터(30)의 회전 속도를 목표 속도로서 추종하도록 제어하고 있기 때문에, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 속도차를 줄일 수 있다.
또, 인너 로터(30)에 대한 아우터 로터(20)의 위상차가 소정값보다도 커진 경우에, 아우터 로터(20)의 회전 동작을 제어하여 위상차를 해소하도록 하고 있다. 이로 인해, 드럼(11)과 펄세이터(13)에 걸쳐 배치되어 있던 세탁물이 드럼(11)과 펄세이터(13)의 위치 어긋남으로 인해 당겨져 버리기 전에, 이 위치 어긋남을 해소함으로써 세탁물의 옷감 손상을 줄일 수 있다.
〈제9 실시예〉
제9 실시예도, 제8 실시예와 동일하게 세탁기의 탈수 운전에 관한 것이다.
(모터의 회전 동작의 제어)
도 74에 도시하는 바와 같이, 제8 실시예와 동일하게, 모터(12)에는 속도 센서(18)가 접속되어 있다. 또, 도 9의 실시예에서는 모터(12)의 스테이터(60)에 마련된 코일(63)에 통전되는 전류를 검출하는 전류 센서(19)가 더 구비되어 있다.
속도 센서(18)에서 검출된 아우터 로터(20)와 인너 로터(30) 각각의 회전 속도와 전류 센서(19)에서 검출된 모터(12)의 전류값은 제어장치(15)로 피드백되고, 제어장치(15)는 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)를 목표의 회전 속도로 회전 동작시킨다.
특히, 제어장치(15)는 드럼(11)의 탈수 운전시에 속도 센서(18)에서 검출된 인너 로터(30)의 회전 속도를 목표 속도로 하고, 아우터 로터(20)의 회전 속도가 목표 속도와 거의 일치하도록 아우터 로터(20)의 회전 속도를 제어한다. 즉, 본 실시형태에서는, 드럼(11)을 회전시키는 인너 로터(30)를 기준으로, 펄세이터(13)를 회전시키는 아우터 로터(20)를 추종시키는 제어를 수행하도록 하고 있다. 이와 같이, 탈수 운전시에 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)를 동기 운전시켜 속도 변화를 억제함으로써, 세탁물의 옷감 손상을 경감할 수 있다.
또한, 제어장치(15)는 드럼(11)의 탈수 운전시에, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)를 동기 운전시켜 회전 속도를 가속하고 있는 도중에 세탁물에 의한 펄세이터(13)가 드럼(11)을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판단한 경우에, 아우터 로터(20)를 회전시키는 모터(12)로의 통전을 정지하여 펄세이터(13)를 회전 프리로 한다. 즉, 본 실시형태에서는, 펄세이터(13)의 따라 돎이 없어지는 타이밍에서, 아우터 로터(20)만 회전 프리 상태로 하고, 인너 로터(30)의 회전 속도의 가속 제어를 계속한다. 이로 인해, 세탁물의 중량, 상태, 종류 등에 따른 적절한 타이밍에서 펄세이터(13)를 회전 프리로 할 수 있으므로, 세탁물의 옷감 손상을 줄일 수 있고, 모터(12)로의 통전 정지에 의해 전력을 절약할 수 있다.
세탁물에 의한 펄세이터(13)가 드럼(11)을 따라 도는 현상이 없어졌는지 아닌지는 아우터 로터(20)의 회전 속도의 불안정함으로 판정할 수 있다. 도 75는, 중부하 시와 경부하 시에 있어서의 아우터 로터(20)의 회전 속도 변동을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 75의 그래프에서는, 편의상 중부하 시와 경부하 시의 아우터 로터(20)의 회전 속도 변동 주기가 동일하지만, 실제로는 이에 한정되지 않는다. 아우터 로터(20)는 설정 회전 속도로 회전하도록 제어장치(15)에 의해 회전 동작이 제어된다.
여기서, 중부하 시, 즉, 세탁물이 펄세이터(13)에 마찰하여 아우터 로터(20)의 따라 돎이 있는 경우, 아우터 로터(20)의 설정 회전 속도에 대한 실제의 회전 속도(속도 센서(18)에서 검출된 회전 속도)의 변동이 작은 것에 반해, 경부하 시, 즉, 세탁물에 의한 아우터 로터(20)의 따라 돎이 없는 경우, 아우터 로터(20)의 설정 회전 속도에 대한 실제의 회전 속도의 변동이 크다.
탈수 개시 시에는 세탁물이 드럼(11) 내에 균등하게 분산하여 중력으로 인해 드럼(11)의 바닥에 쌓여 있다. 이 초기 상태로부터 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 동기 운전을 개시시키면, 아우터 로터(20)는 중부하에서 동작하는 것이 되므로 아우터 로터(20)의 설정 회전 속도에 대한 실제의 회전 속도의 변동은 작다. 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 회전 속도의 가속에 따라 세탁물이 원심력에 의해 드럼(11)의 내벽면에 달라붙게 되므로, 아우터 로터(20)에 마찰하는 세탁물이 적어져서 아우터 로터(20)의 부하가 서서히 가벼워진다.
즉, 아우터 로터(20)의 설정 회전 속도에 대한 실제의 회전 속도의 변동은 서서히 커진다. 따라서, 제어장치(15)는 아우터 로터(20)의 설정 회전 속도에 대한 속도 센서(18)에서 검출된 아우터 로터(20)의 회전 속도의 변동이 소정량보다도 커졌을 때, 세탁물에 의한 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판정할 수 있다.
또, 세탁물에 의한 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 도는 현상이 없어졌는지 아닌지는, 전류 센서(19)에서 검출된 전류로부터 판정할 수 있다. 도 76은, 아우터 로터(20)의 회전 속도와 모터 전류의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 탈수 운전이 개시되면, 모터(12)의 q축 전류가 증대되어 아우터 로터(20)는 서서히 회전 속도를 올리고 설정 회전 속도에 도달한다.
아우터 로터(20)의 회전 가속 중에 전압이 포화되면 모터(12)의 d축 전류를 증가시켜서 위상을 진행시킨다. 세탁물이 펄세이터(13)에 마찰하여 아우터 로터(20)의 따라 돎이 있는 경우, 모터(12)의 부하가 무겁기 때문에 d축 전류 및 q축 전류 모두 크지만, 아우터 로터(20)의 따라 돎이 없어지면, 모터(12)의 부하가 가벼워 져서 d축 전류 및 q축 전류 모두 작아진다.
따라서, 제어장치(15)는 전류 센서(19)에서 검출된 전류를 회전 좌표계로 변환한 회전 좌표계 전류, 구체적으로는, d축 전류, q축 전류, 및 이들을 합성한 벡터량의 적어도 하나가 소정량보다도 작아졌을 때, 세탁물에 의한 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판정할 수 있다. 혹은, d축 전류와 q축 전류의 합성 전류의 진각(進角)으로부터 펄세이터(13)의 따라 돎을 판정할 수도 있다.
(탈수 운전시의 모터의 동작)
이하, 탈수 운전시의 모터의 동작에 대해서, 도 77을 이용하여 설명한다. 도 77에 도시하는 바와 같이, 우선, 단계 S1에서는, 제어장치(15)는 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 동기 운전을 개시하여 회전 속도를 가속시키고, 단계 S2로 진행된다.
단계 S2에서는, 제어장치(15)는 세탁물에 의한 펄세이터(13)의 따라 돎이 있는지 아닌지를 판정한다. 펄세이터(13)의 따라 돎의 유무는, 상술한 바와 같이, 아우터 로터(20)의 회전 속도 변동 또는 모터(12)의 전류량으로부터 판정할 수 있다. 만약 펄세이터(13)의 따라 돎이 있다고 판정하면, 단계 S1로 되돌아간다. 한편, 만약 펄세이터(13)의 따라 돎이 없다고 판정하면, 단계 S3로 진행된다.
단계 S3에서는, 제어장치(15)는 아우터 로터(20)를 회전시키는 모터(12)로의 통전을 정지하여 펄세이터(13)을 회전 프리로 하고, 단계 S4로 진행된다.
단계 S4에서는, 제어장치(15)는 펄세이터(13)를 회전 프리로 했을 때, 즉, 세탁물에 의한 펄세이터(13)가 드럼(11)을 따라 도는 현상이 없어졌다고 판정했을 때의 아우터 로터(20)의 회전 속도를 기억하고, 단계 S5로 진행된다.
단계 S5에서는, 제어장치(15)는 인너 로터(30)의 회전 속도를 최대로 하여 드럼(11)을 최대 회전 속도로 회전시키고, 단계 S6으로 진행된다.
단계 S6에서는, 제어장치(15)는 인너 로터(30)의 회전 속도를 낮춰 드럼(11)을 감속시키고, 단계 S7로 진행된다.
단계 S7에서는, 제어장치(15)는 인너 로터(30)의 회전 속도가 펄세이터(13)를 회전 프리로 했을 때에 기억한 아우터 로터(20)의 회전 속도보다도 작은지를 판정한다. 만약 인너 로터(30)의 회전 속도가 기억하고 있던 회전 속도보다 크면, 단계 S6으로 되돌아간다. 한편, 만약 인너 로터(30)의 회전 속도가 기억하고 있던 회전 속도보다 작으면, 단계 S8로 진행된다.
단계 S8에서는, 제어장치(15)는 아우터 로터(20)를 회전시키는 모터(12)로의 통전을 재개하여, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 동기 운전을 재개시켜 회전 속도를 서서히 낮추어서, 단계 S9로 진행된다.
단계 S9에서는, 제어장치(15)는 모터(12)로의 통전을 정지하여, 아우터 로터(20)와 인너 로터(30)의 회전 속도를 제로로 한다.
상기와 같이, 펄세이터(13)를 회전 프리로 했을 때의 회전 속도로 펄세이터(13)를 다시 회전시키기 시작함으로써, 세탁물의 중량, 상태, 종류 등에 따른 적정한 타이밍에서 펄세이터(13)의 회전을 재개할 수 있으므로, 세탁물의 옷감 손상을 경감할 수 있다.
또한, 아우터 로터(20)의 회전 속도가 소정의 회전 속도에 도달했을 때에 펄세이터(13)를 다시 회전시키기 시작하도록 해도 좋다. 이 경우, 상기 단계 S4를 생략할 수 있다. 단, 해당 소정의 회전 속도로서 몇 개의 값을 준비해두고, 세탁물의 중량, 상태, 종류 등에 따라 사용자가 임의로 설정값을 변경할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 세탁기(1)에 따르면, 드럼(11)의 탈수 운전시에 세탁물에 의한 펄세이터(13)의 따라 돎이 없어졌다고 판정한 경우에 펄세이터(13)를 회전 프리로 하도록 하고 있기 때문에, 드럼(11)을 따라 도는 세탁물이 회전 프리가 된 펄세이터(13)에 마찰하여 펄세이터(13)를 따라 돌게 함으로써 세탁물을 손상시키는 일이 없으며, 아우터 로터(20)를 회전시키는 모터(12)로의 통전을 정지함으로써 소비 전력을 줄일 수 있다.
또, 아우터 로터(20)의 회전 속도의 변동 또는 모터(12)에 통전되는 전류로부터 펄세이터(13)의 따라 돎의 유무를 용이하게 판정할 수 있다.
또, 탈수 공정의 종료시에, 드럼(11)을 따라 도는 세탁물이 회전 프리의 펄세이터(13)에 마찰하여 펄세이터(13)를 따라 돌게 함으로써 세탁물을 손상시키는 일을 없앨 수 있다.
또한, 세탁물의 중량, 상태, 종류 등에 따른 적정한 타이밍에서 펄세이터(13)의 회전을 재개할 수 있으므로 세탁물의 옷감 손상을 경감할 수 있다.
〈제10 실시예〉
제10 실시예도, 제8 및 제9 실시예와 동일하게 세탁기의 탈수 운전에 관한 것이다.
＝탈수 운전시의 모터 제어＝
탈수 운전시에는, 2개의 로터(20, 30)를 동일 방향으로 동시에 구동할 수 있다. 이로 인해, 특히 저속시에 있어서, 큰 토크를 얻기 쉬워지고, 기동이 빨라 지는 효과를 얻을 수 있다.
또, 탈수 운전시의 에너지 효율을 높이는, 즉, 세탁기의 전체 소비 에너지를 절감하는 것을 목적으로 하여, 펄세이터(13)를 회전 프리로 한 상태에서 드럼(12)을 회전 제어하는 것이 가능하다.
도 78 및 도 79는, 모터(12)와 제어장치(15)(일부 발췌)의 구성을 나타내는 블록도이다.
―통상 상태에 따른 모터 제어―
도 78은, 모터(12) 및 제어장치(15)의 구성 요소 중에서 펄세이터(13)를 회전 프리 상태로 했을 경우에 동작하는 블록을 중심으로 기재한 블록도이다. 본 형태에서는, 모터(12) 측 및 펄세이터(13)측 양쪽이 도 78에 도시한 제어장치(15)에 의해 제어된다.
도 78에 도시하는 바와 같이, 모터(12)에는 모터(12)를 구동하는 인버터(131)가 접속되어 있다. 또, 모터(12)에는 아우터 로터(20)에 구동 연결된 펄세이터(13)와 인너 로터(30)에 구동 연결된 드럼(11) 각각의 회전 속도를 검출하는 속도 검출 수단(130)이 설치되어 있다.
속도 검출 수단(130)은 펄세이터(13)의 회전 속도를 검출할 수 있다면 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면, 홀 센서 등과 같은 속도 센서를 이용할 수 있다. 속도 검출 수단(130)에서 검출된 속도 ωmm은 위상 연산기(133)와 제어장치(15)로 송신된다.
인버터(131)에는 전류 센서(132)가 접속되어 있으며, 인버터(131)의 각 상에 흐르는 상 전류 Iuvw를 검출한다.
위상 연산기(133)는 상기 검출 속도 ωmm을 각도 θ로 변환하는 기능을 갖고, 예를 들면, 적분기로 실현할 수 있다. 전압 변환기(134)는 후술하는 전류 제어기(152)로부터의 전압 지령값 Vdqs를 받아 3상 전압으로 변환하고, 인버터(131)로 출력한다.
전류 변환기(135)는 전류 센서(132)에서 검출된 상 전류 Iuvw를 받아 q축 전류 Iq와 d축 전류 Id의 합성 전류인 Idqm으로 변환하고, 제어장치(15)로 피드백한다. 위상 연산기(133)로부터 출력된 각도 θ는 전압 변환기(134) 및 전류 변환기(135)가 전압 및 전류의 변환 과정에서 실시하는 회전 변환에 이용된다.
도 78에 있어서, 제어장치(15)는 속도 제어기(151), 전류 제어기(152), 약계자 제어기(153), 및 토크 지령부(154)를 더 구비하고 있다.
속도 제어기(151)는 탈수시의 속도 프로파일에 따르는 속도 지령값 ωms와 속도 검출 수단(130)으로부터 받은 검출 속도 ωmm의 차분을 받아, 드럼(11)과 펄세이터(13)의 회전 속도가 속도 지령값 ωms가 되도록 하는 토크 지령값 Iqs를 출력한다.
전류 제어기(152)는 속도 제어기(151)로부터 출력된 토크 지령값 Iqs와 약계자 제어기로부터 출력된 d축 전류 지령값 Ids가 합성된 전류 지령값 Idqs와, 전류 변환기(135)로부터 받은 q축 전류 및 d축 전류의 합성 전류 Idqm의 차분을 받아, 모터(12)의 q축 전류 및 d축 전류가 전류 지령값 Idqs가 되는 전압 지령값 Vdqs를 출력한다.
도 80은, 회전 프리 상태에 있어서의 드럼 및 펄세이터의 회전수, Iq 및 Id 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
또한, 도 80에서, 상단 도면은 펄세이터(13)(아우터 로터(20))의 회전 속도 No1과 드럼(11)(인너 로터(30))의 회전 속도 Ni의 시간 변화를 나타내고 있다. 또, 중단 도면은, 드럼(11)측의 모터 구동에 따른 q축 전류 Iqi 및 d축 전류 Idi의 시간 변화를 나타내고, 하단 도면은, 펄세이터(13)측의 모터 구동에 따른 q축 전류 Iqo 및 d축 전류 Ido(이하, 단순히 q축 전류 Iqo 및 d축 전류 Ido라고도 한다)의 시간 변화를 나타내고 있다. 이하, 도 81에 있어서도 동일하게 한다.
도 80의 형태에서는, 상단 도면에 도시하는 바와 같이, 전시간 영역에 있어서 드럼(11)의 회전 속도 Ni에 펄세이터(13)의 회전 속도 No1이 동일 속도로 추종하는 것으로 하고, 도 81의 펄세이터(13)의 회전 속도 No1에 대해서도 동일하게 한다. 예를 들면, 다량의 세탁물이 눌려 넣어진 상태에서 탈수 운전이 수행되면, 이와 같은 상태가 되는 경우가 있다.
우선, 도 80의 중단 도면에 도시하는 바와 같이, 제어부(15)는 드럼(11)의 속도 지령값 ωms를 1000［rpm］으로 설정하며, 이에 따라 드럼(11)측의 q축 전류 Iqi가 상승한다. 그 후, 이 드럼(11)의 회전 속도의 상승에 의해 유기된 역기전력에 의한 저항력이 증가한다.
이 때문에, 제어장치(15)에서는 이 저항력을 절감시키기 위한 약계자 제어가 수행된다. 약계자 제어기(153)는 드럼(11)측의 전류 제어기(152)에 대해 시간 경과에 따라 절대값이 커지는 역방향의 d축 전류 Idi를 출력하고 있다. 또한, 약계자 제어는, 공지된 기술을 적용할 수 있다.
또, 드럼(11)의 회전에 추종하여 펄세이터(13)가 따라 도는 상태가 발생하고 있기 때문에, 펄세이터(13)측에 대해 시간 경과에 따라 절대값이 커지는 역방향의 q축 전류 Iqo가 발생하고 있다. 또, 펄세이터(13)의 회전수의 상승에 의해 유기된 역기전력에 의한 저항력이 증가한다. 그 때문에, 제어장치(15)에서는 이 저항력을 줄이기 위한 약계자 제어가 수행된다. 약계자 제어기(153)는 펄세이터(13)측의 전류 제어기(152)에 대해 시간 경과에 따라 절대값이 커지는 역방향의 d축 전류 Idi를 출력하고 있다.
상기의 펄세이터(13)측의 q축 전류 Iqo와 유기된 역기전력은 펄세이터(13)와 동일한 축을 중심으로 회전하는 드럼(11)측의 저항력도 증가시키기 때문에, 드럼(11)측의 d축 전류 Idi가 발산하여 포화 전류에 도달하므로, 탈조(loss of synchronism)나 제어 불능이 발생하고 있다(도 80 중간 도면의 E 참조).
그 결과, 도 80 상단 도면에 도시하는 바와 같이, 소정 시간 경과 후에도 드럼(11)의 회전 속도는 속도 지령값 ωms인 1000［rpm］에 도달하지 않고, 속도 상승이 한계에 도달하는 경우가 있다. 즉, 고속역까지 안정된 동작(제어)이 불가능한 경우가 있다. 또한, 도 80 상단 도면에서는, 일 점 쇄선으로 속도 상승이 이상적으로 수행된 경우의 예를 나타내고 있다.
―토크 제어 모드에 따른 모터 제어―
도 79는, 모터(12) 및 제어장치(15)의 구성 요소 중 토크 제어 모드 시에 동작하는 블록을 중심으로 기재한 블록도이다. 또한, 본 실시형태에서는, 드럼(11)측은 도 78과 같은 블록도로 동작시키는 것으로 하고, 펄세이터(13)측에 대해 도 79의 블록도로 동작시키는 것으로 한다.
도 79의 형태에서는, 도 78의 속도 제어기(151) 대신에 전류 제어기(152)에 대해 소정의 토크 지령값 Iqs를 출력하는 토크 지령부(154)를 구비하고 있다. 또한, 펄세이터(13)측을 도 79의 블록도로 동작시키는 경우에, 도 78의 제어장치(15)에 대해, 속도 제어기(151)와 병렬로 토크 지령부(154)를 마련하여, 예를 들면, 제어 프로그램이 속도 제어기(151)와 토크 지령부(154) 중 어느 것을 사용하는지를 스위치로 전환하도록 해도 좋다.
소정의 토크 지령값 Iqs는 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 도는 현상이 생긴 경우에서도 원하는 고속역까지의 안정된 동작이 실현되도록 임의의 값을 설정할 수 있다. 또, 소정의 토크 지령값 Iqs는 펄세이터(13)를 회전 프리로 한 상태에서, 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 돎이 생긴 경우와 비교하여, 세탁기 전체의 소비 에너지를 감소시키는 임의의 값을 설정할 수 있다.
예를 들면, 소정의 토크 지령값 Iqs는, Iqs＝0으로 설정할 수 있다. 여기서, 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 도는 현상이 발생하고 있는 경우에는, 펄세이터(13)를 돌리기 위한 토크는 불필요하기 때문에, 상기와 같이 토크 지령값을 Iqs＝0으로 설정하는 것이 가능하다.
도 81은, 드럼(11)과 펄세이터(13)의 회전 속도가 0［rpm］인 상태, 즉, 탈수 운전의 개시 단계로부터 제어장치(15)가 토크 제어 모드로 탈수 운전을 수행한 예를 나타내고 있다. 예를 들면, 제어부(15)는 탈수 운전 개시 직전에 드럼(11)을 구동시키고, 따라 돎이 발생하고 있는지 아닌지를 검출할 수 있는 경우에, 그 결과에 따라 탈수 운전의 개시 단계로부터 토크 제어 모드로 동작시키는 경우가 있다.
도 80의 경우와 마찬가지로, 우선, 도 81 중단 도면에 도시하는 바와 같이, 제어부(15)는 드럼(11)의 속도 지령값 ωms를 1000［rpm］으로 설정하고, 이에 따라 드럼(11)측의 q축 전류 Iqi가 상승한다. 그 후, 이 드럼(11)의 회전수 상승에 의해 유기된 역기전력에 의한 저항력을 줄이기 위해, 약계자 제어가 수행되고, 드럼(11)측에 대해 시간 경과에 따라 절대값이 커지는 역방향의 d축 전류 Idi가 부여되어 있다.
도 81 상단 도면에 도시하는 바와 같이, 드럼(11)의 회전에 추종하여 펄세이터(13)가 따라 도는 상태가 발생하고 있다. 그러나, 제어장치(15)는 토크 지령부(154)로부터 토크 지령값 Iqs＝0을 출력시켜 펄세이터를 토크 제어하고 있기 때문에, 도 81 하단 도면에 도시하는 바와 같이, 펄세이터(13)측의 q축 전류 Iqo는 략 "0"이 된다.
한편, 펄세이터(13)의 회전수의 상승에 따라 유기된 역기전력에 의해 저항력이 증가하기 때문에, 제어장치(15)의 약계자 제어기(153)는 펄세이터(13)측의 전류 제어기(152)에 대해 시간 경과에 따라 절대값이 커지는 역방향의 d축 전류 Ido를 출력하고 있다.
여기서, 도 81에서는, 후술하는 펄세이터측의 토크 제어로 인해 펄세이터(13)측의 q축 전류 Iqo와 유기된 역기전력이 감소하기 때문에, 도 81 중단 도면에 도시한 바와 같이, 드럼(11)측의 q축 전류 Iqi의 탈수 공정 초기의 전류 증가가 적어도 드럼(11)의 회전수를 상승시키는 것이 가능하다. 또한, 도 81 상단 도면에 도시하는 바와 같이, 모터(12)를 더욱 고속으로 회전시킬 수 있고, 탈수 운전시에 고속역까지 안정적인 동작을 실현하는 것이 가능하다.
도 82 및 도 83은 회전 프리 상태 및 토크 제어 모드에서 인버터의 상 전류의 시간 변화를 나타내고 있다. 도 82는 회전 프리 상태의 그래프이고, 도 83은 토크 제어 모드에 있어서의 그래프이다.
도 82, 도 83 및 다음의 표 1에 도시하는 바와 같이, 펄세이터측의 토크 제어를 실시함으로써, 드럼(11)측의 q축 전류 Iqi와 d축 전류 Idi, 및 펄세이터(13)측의 q축 전류 Iqo와 d축 전류 Ido를 대폭으로 삭감하는 것이 가능하다.

 1000rpm 도달시
Idi Ido Iqi Iqo
토크 제어 없음 ―3A ―3.26A 0.85A ―0.83A
토크 제어 있음 ―1.8A ―2.8A 0.13A ―0.07A
이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 토크 지령값 Iqs를 "0"으로 함으로써, 펄세이터측의 역기전력과 드럼측의 제어 전류가 서로 영향을 미침으로써 발생하는 저항력이 없어짐으로써 드럼측 모터의 부하가 감소되고, 소비 에너지를 대폭으로 줄일 수 있다.
(변형예 등)
탈수 운전의 개시 단계로부터 제어장치(15)가 토크 제어 모드로 탈수 운전을 수행한 예를 나타냈으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 속도 검출 수단(130)에서 검출된 펄세이터(13)의 속도가 소정의 임계값 C에 도달했을 때에, 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 도는 현상이 생기고 있다고 판정하도록 해도 좋다. 도 81 상단 도면에서는, 임계값 C가 10［rpm］으로 설정된 예를 나타내고 있다.
이 경우, 펄세이터(13)측은 펄세이터(13)의 속도가 10［rpm］ 미만에서는 도 78의 블록도로 제어되고, 펄세이터(13)의 속도가 소정의 10［rpm］에 도달하면 도 79의 블록도로 제어되게 된다. 제어장치(15)에 의한 구체적인 제어는 상기의 실시형태와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
소정의 임계값 C는 임의로 설정하는 것이 가능하나, 예를 들면, 이하에 도시하는 바와 같은 기준에 기초하여 설정되는 것이 바람직하다. 세탁기에 이용되는 속도 센서는, 홀 센서를 이용하는 것이 일반적이나, 홀 센서의 경우, 분해능의 문제로 10［rpm］ 미만에서 제어하는 것은 바람직하지 않다.
즉, 홀 센서를 이용하는 경우와 같이, 분해능의 문제 등으로 정확한 속도(자극 위치)를 센싱하는 것이 어려운 시스템에 대해서는, 그 분해능 이상의 회전 속도로 임계값 C를 설정하는 것이 바람직하다. 그래서, 본 명세서에서는, 임계값 C로서 10［rpm］을 설정하고 있는 예를 나타내고 있다.
또, 전시간 영역에 있어서 드럼(11)의 회전 속도 Ni에 펄세이터(13)의 회전 속도 No1이 동일 속도로 추종하는 경우에 대해서 설명했으나, 동일 속도로 추종하는 경우에 한정되지 않는다.
예를 들면, 세탁물의 양이 적어지면, 펄세이터(13)의 드럼(11)을 따라 도는 상태가 변화하여, 예를 들면, 펄세이터(13)의 회전 속도가 도 81 상단의 회전 속도 No2, No3과 같은 상태가 되는 경우가 있다. 회전 속도 No2는 약 400［rpm］에서 펄세이터(13)의 회전이 안정화된 예를 나타내고 있고, 회전 속도 No3은 탈수 운전의 도중에 펄세이터(13)의 따라 돎이 해제된 예를 나타내고 있다. 이와 같은 경우에 있어서도, 제어장치(15)는 소정의 기준에 기초하여 토크 제어를 실시하도록 하면 좋으며, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제어장치(15)는, 회전 속도 No3로 도시된 바와 같이, 탈수 운전의 도중에 펄세이터(13)의 회전수가 감소하여 펄세이터(13)의 회전 속도가 소정의 속도 이하(예를 들면, 임계값 D 이하)가 되는 경우에, 펄세이터(13)를 회전 프리 상태로 되돌리도록 제어할 수 있다.
이로 인해, 펄세이터(13)의 구동에 따른 소비 에너지를 펄세이터(13)의 상태에 따라 최적화할 수 있다. 또한, 임계값 D는 히스테리시스를 고려하여, 임계값 C보다 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하며, 도 81 상단 도면에서는, 임계값 D가 5［rpm］로 설정된 예를 나타내고 있다.
1 세탁기
10 수조
11 드럼
12 모터
13 펄세이터
15 제어장치(제어부)
15a 이중 회전 제어부
15b 위상 산출부
18 속도 센서(속도 검출부)
19 전류 센서(전류 검출부)
20 아우터 로터(제1 로터)
30 인너 로터(제2 로터)
40 인너 샤프트
50 아우터 샤프트
60 스테이터
60a 바디부
60b 플랜지부
61 I형 코어(코어 요소)
61a 내측 티스
61b 외측 티스
62 인슐레이터
63 코일
75 수지 성형체
80a∼80c 상부 암측 스위칭 소자
80d∼80f 하부 암측 스위칭 소자
81 주 연결체
82 부 연결체
84 코어 삽입부
90a∼90c 상부 암측 스위칭 소자
90d∼90f 하부 암측 스위칭 소자
101 드럼측 인버터 회로
102 펄세이터측 인버터 회로
103 드럼측 전류 센서(회전 속도 검출 수단)
104 펄세이터측 전류 센서(회전 속도 검출 수단)
105 드럼측 위치 센서(회전 속도 검출 수단)
106 펄세이터측 위치 센서(회전 속도 검출 수단)
108 전압 센서(전압 검출 수단)
112 인버터
113a 부하 검출 수단
113b 부하 검출 수단
114 진동 검출 수단
121a 언밸런스 검출 수단
121b 언밸런스 검출 수단
130 속도 검출 수단
M 권선기
D 금형
C1 코어 보유 구조체
C2 권선체
J 세로축
Wa 점퍼선
Va∼Vc 지령신호
Va'∼Vc' 지령신호
C 반송파

Claims (15)

  1. 인너 로터;
    상기 인너 로터의 외주 측에 설치되는 아우터 로터; 및
    상기 인너 로터와 상기 아우터 로터의 사이에 설치되며, 고리 형상으로 형성된 스테이터;를 포함하며,
    상기 인너 로터와 상기 아우터 로터를 구동하는 전류의 상수가 서로 다르며,
    상기 스테이터는 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 각각에 대응하는 상수가 다른 전류를 서로 겹치게 한 복합 전류가 공급되면, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터를 독립적으로 구동시킬 수 있는 회전 자계를 발생시키는 코일과 코어 요소를 포함하며,
    상기 인너 로터는 상기 스테이터의 내주면과 대응하도록 원주상으로 배치된 복수의 인너 마그넷을 포함하고, 상기 아우터 로터는 상기 스테이터의 외주면과 마주하도록 원주상으로 배치된 복수의 아우터 마그넷을 포함하며,
    상기 스테이터의 코어 요소의 티스(teeth)의 폭은 마주하는 상기 아우터 마그넷 또는 상기 인너 마그넷의 폭의 1/2보다 큰, 세탁기용 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터의 코어 요소의 티스의 폭은 마주하는 상기 아우터 마그넷 또는 상기 인너 마그넷의 폭보다 큰, 세탁기용 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터의 슬롯 수(S), 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 어느 하나의 로터의 자극 수(P1), 다른 하나의 로터의 자극 수(P2)는, 1 이상의 정수를 n이라고 할 때,
    S＝12n
    P1＝(6±1)·2n
    P2＝(6±2)·2n
    이라는 조건을 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 세탁기용 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인너 로터 및 상기 아우터 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 상기 코일의 권선 계수는, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 모두, 0.5보다 큰 것을 특징으로 하는 세탁기용 모터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터에 의해 발생되는 회전 자계의 수는 상기 인너 로터의 자극의 수와 상기 아우터 로터의 자극의 수와 다른 것을 특징으로 하는 세탁기용 모터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인너 로터와 상기 아우터 로터의 자속 분포의 고조파에 대한 상기 코일의 단절권 계수는, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중의 어느 하나가 1 미만인 것을 특징으로 하는 모터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터는,
    둘레 방향으로 독립적으로 일정한 간격으로 배치된 복수의 코어 요소; 및
    상기 복수의 코어 요소의 각각에 와이어를 감아 구성한 복수의 코일;을 구비하고,
    상기 복수의 코어 요소 각각의 티스는,
    상기 인너 로터와 마주하는 내측 티스;
    상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스;를 구비하고,
    상기 인너 로터의 자극 수와 상기 아우터 로터의 자극 수는 다르며,
    상기 복수의 코어 요소는, 상기 인너 로터의 자극 수와 상기 아우터 로터의 자극 수 중 어느 하나의 자극 수보다도 적은 개수를 포함하고,
    상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 자극 수가 많은 로터와 마주하는, 상기 내측 티스와 상기 외측 티스 중 어느 하나의 티스는, 180°／Nc ∼ 257°／Nc (Nc는 코어 요소의 개수)의 범위로 설정되는 티스 개각(開角)을 갖는, 세탁기용 모터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인너 로터 및 상기 아우터 로터 중 자극 수가 적은 로터와 마주하고 있는, 상기 내측 티스와 상기 외측 티스 중 다른 하나의 티스는, 96°／Nc ∼ 342°／Nc (Nc는 코어 요소 개수)의 범위로 설정되는 티스 개각을 갖는, 세탁기용 모터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 자극 수가 적은 로터의 자극 수를 P1로 하고, 자극 수가 많은 로터의 자극 수를 P2로 한 경우에, 다음의 조건을 만족시키는, 세탁기용 모터.
    Nc＝12n
    P1＝(6±1)·2n
    P2＝(6±2)·2n
    (n은 1 이상의 정수)
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터는,
    각각이 분리 독립적으로 배치되는 복수의 코어 요소;
    상기 복수의 코어 요소를 수용하는 인슐레이터(insulator);
    상기 인슐레이터를 개재하여 상기 복수의 코어 요소의 각각의 주위에 와이어를 감아 형성하는 복수의 코일; 및
    상기 복수의 코어 요소, 상기 복수의 코일, 및 상기 인슐레이터를 매설하는 수지 성형체;를 포함하며,
    상기 인슐레이터는 상기 복수의 코어 요소를 사이에 끼운 상태에서, 축 방향으로 서로 맞대서 연결되는 한 쌍의 고리 형상 연결체로 형성되고,
    상기 한 쌍의 고리 형상 연결체는 상기 복수의 코어 요소 각각이 삽입되는 복수의 코어 삽입부가 원주 방향으로 등간격으로 마련되는, 세탁기용 모터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 고리 형상 연결체는,
    일체로 형성된 고리 형상의 주 연결체; 및
    원호 형상의 복수의 연결 요소를 연결하여 형성되는 부 연결체;를 포함하는, 세탁기용 모터.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 고리 형상 연결체를 연결하여 구성되는 코어 보유 구조체의 내주면 및 외주면에는 상기 복수의 코어 요소 각각이 노출된 내측 코어 면부 및 외측 코어 면부가 마련되며,
    상기 내측 코어 면부는 상기 인슐레이터의 내주면보다 내측에 위치하고, 상기 외측 코어 면부는 상기 인슐레이터의 외주면보다 외측에 위치하는, 세탁기용 모터.
  13. 인너 로터, 상기 인너 로터의 외주 측에 설치되는 아우터 로터, 및 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터의 사이에 설치되며, 고리 형상으로 형성된 스테이터를 포함하는 세탁기용 모터;
    상기 세탁기용 모터의 인너 로터에 연결되어 세탁물을 수용하는 드럼; 및
    상기 세탁기용 모터의 아우터 로터에 연결되어 상기 드럼 내의 세탁물을 교반시키는 펄세이터;를 포함하며,
    상기 세탁기용 모터는,
    상기 인너 로터와 상기 아우터 로터를 구동하는 전류의 상수가 서로 다르며,
    상기 스테이터는 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 각각에 대응하는 상수가 다른 전류를 서로 겹치게 한 복합 전류가 공급되면, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터를 독립적으로 구동시킬 수 있는 회전 자계를 발생시키는 코일과 코어 요소를 포함하며,
    상기 인너 로터는 상기 스테이터의 내주면과 대응하도록 원주상으로 배치된 복수의 인너 마그넷을 포함하고, 상기 아우터 로터는 상기 스테이터의 외주면과 마주하도록 원주상으로 배치된 복수의 아우터 마그넷을 포함하며,
    상기 스테이터의 코어 요소의 티스(teeth)의 폭은 마주하는 상기 아우터 마그넷 또는 상기 인너 마그넷의 폭의 1/2보다 큰, 세탁기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스테이터의 슬롯 수(S), 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 중 어느 하나의 로터의 자극 수(P1), 다른 하나의 로터의 자극 수(P2)는, 1 이상의 정수를 n이라고 할 때,
    S＝12n
    P1＝(6±1)·2n
    P2＝(6±2)·2n
    이라는 조건을 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 스테이터에 의해 발생되는 회전 자계의 수는 상기 인너 로터의 자극의 수와 상기 아우터 로터의 자극의 수와 다르며,
    상기 인너 로터 및 상기 아우터 로터의 자속 분포의 기본파에 대한 상기 코일의 권선 계수는, 상기 인너 로터와 상기 아우터 로터 모두, 0.5보다 큰 것을 특징으로 하는 세탁기.
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