KR20180026765A - 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법에 관한 것으로서, 세탁기 외통(22）저부에 댐핑 변화 댐퍼(33)가 설치되고, 상기 댐핑 변화 댐퍼(33)의 일단은 외통（22）과 연결되고, 타단은 세탁기 하우징（44）과 연결되며, 부동한 회전속도 단계는 댐핑 변화 댐퍼（33）에 부동한 전류를 입력하여, 댐핑 변화 댐퍼（33）에서 대응되는 댐핑력이 발생되도록 함으로써 진동을 저감시킨다. 진동 저감 과정에서, 진동의 크기와 모터의 실제 회전속도를 실시간 검출하여 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 산출하고, 진동의 크기 및 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 기초로 입력 전류의 크기를 실시간 조정한다.
Description
본 발명은 세탁기 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 세탁기의 진동 저감 제어 방법에 관한 것이며, 특히는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법에 관한 것이다.
기존의 제어 방법은 일반적으로 저속시 큰 전류를 통과시켜 큰 댐핑을 제공하고, 고속시 전류를 통과시키지 않음으로써 작은 댐핑을 제공한다. 부동한 프로세스 단계에서 부동한 전류를 통과시켜 전체 세탁과정에서 댐핑을 변경한다.
출원번호 201180022691.X인 특허는 자류 변액 댐퍼의 제어 방법에 관한 것으로서, 탈수 프로세스는 2단 제어만 수행하는 바, V＜400RPM이면 1암페어의 전류를 통과시키고, 기타 단에서는 전류를 통과시키지 않는다.
출원번호 201110052337.3인 특허는 댐핑 변화 댐퍼 및 이런 댐퍼를 사용하는 트롬 세탁기에 관한 것으로서, 해당 댐퍼는 댐핑 캐비티와 완충 캐비티로 구성된 댐퍼 트롬 바디; 트롬 바디 내부로 삽입된 피스톤 로드; 댐핑 캐비티 내부에 설치된 피스톤 로드 상에 고정된 피스톤을 포함하고, 완충 캐비티는 외부와 연통된다; 댐핑 캐비티 내부에 자기 유체가 충만되고, 피스톤 내부에 전자석 및 자기 유체의 유동을 위한 스로틀 홀이 설치되며, 상기 전자석은 피스톤 로드 내부의 와이어를 통해 메인 컨트롤러와 연결되고, 메인 컨트롤러는 전류 크기를 제어함으로써, 전자석의 자성 강도 변화를 이용하여 자기 유체의 유동성을 변경하여 댐핑을 실시간 제어하는 목적을 달성한다 . 회전 속도에 따라4개의 부동한 단을 설정하되, 각각 부동한 제어 전류와 대응된다.
하지만, 각 단 시간 구간에서 댐핑은 고정적인 바 변하지 않는다. 또한 댐퍼의 이동 속도가 댐핑력에 대한 영향을 고려하지 않는다. 시험결과에 따르면 댐핑력은 전류와 댐퍼 이동 속도가 증가함에 따라 증가한다. 예를 들면, 공진 단계에서, 원래에는 1.0암페어의 전류를 통과시키면 120N의 댐핑력을 발생되도록 설정되어 있지만, 편심량이 원 스칼라보다 커지면 트롬의 실제 회전 속도가 보다 작아지게 되는 바, 1.0암페어의 전류가 입력될 경우 이때 출력되는 댐핑력은 120N보다 작게 된다. 따라서 각 단 시간구간의 입력전류가 일정하도록 설정하더라도 원하는 댐핑력을 얻을 수 없다.
이를 감안하여 본 발명에 이르기까지 되었다.
본 발명의 목적은 종래기술의 단점을 해결하기 위하여, 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법을 제공함으로써 입력 전류의 크기를 실시간 조절하여 원하는 댐핑력을 얻는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술방안은 다음과 같다: 세탁기 외통 저부에 댐핑 변화 댐퍼가 설치되고, 상기 댐핑 변화 댐퍼의 일단은 외통과 연결되고, 타단은 세탁기 케이스와 연결되며, 부동한 회전속도 단계는 댐핑 변화 댐퍼에 부동한 전류을 입력하여, 댐핑 변화 댐퍼에서 대응되는 댐핑력이 발생되도록 함으로써 진동을 저감시킨다. 진동 저감 과정에서 진동의 크기와 모터의 실제 회전속도를 실시간 검출하여 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 산출하고, 진동의 크기 및 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 기초로 입력 전류의 크기를 실시간 조정한다.
상기 진동의 크기는 진폭 A로서, 상기 실시간 검출한 진동의 크기는 센서 유닛을 설치함으로써 획득되고, 센서 유닛은 실시간 진동신호를 검출하여 진폭A을 결정한다.
상기 제어 방법의 단계는 다음과 같다:
단계1: 센서 유닛이 진동신호를 검출하고, 진폭A을 결정하며, 검출된 진폭A과 기설정된 진폭A＇의 크기를 비교하여, A＜A＇이면 현재 상태를 유지하고, A≥A＇이면 다음 단계로 넘어간다;
단계2: 메인제어패널이 모터의 현재 회전속도n를 검출함과 동시에 프로세스에 기설정된 목표 회전속도N를 획득하여 속도 차이값ΔN을 산출하고, 검출 및 산출된 속도 차이값ΔN과 기설정된 속도 차이값ΔN＇의 크기를 비교하여, ΔN＜ΔN＇이면 현재 상태를 유지하고, ΔN≥ΔN＇이면 다음 단계로 넘어간다;
단계3: 검출된 진폭A과 검출 및 산출된 속도 차이값ΔN을 기초로 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F을 결정하고, 검출된 진폭A과 검출된 실제 속도n를 기초로 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V를 결정하며, 구비하여야 할 댐핑력F과 이동 속도V를 기초로 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류를 결정한 후 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 조정한다.
단계3에서, 메인제어패널 내부에 상기 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 상기 진폭A 및 속도 차이값ΔN의 일대일 대응관계가 기설정되어 있으며, 진폭A과 속도 차이값ΔN을 결정한 후, 대응되는 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F을 획득한다.
단계3에서, 메인제어패널 내부에 상기 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V와 진폭A 및 실제 속도n의 대응관계: V= 2πnAK/60가 기설정되어 있으며, 여기서K는 편차 보정 계수이고, 바람직하게, 상기 편차 보정 계수의 값은 0.2-0.5이고, 진폭A과 실제 속도n를 결정한 후 대응되는 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V를 산출한다.
단계3에서, 메인제어패널 내부에 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류I와 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F 및 이동 속도V의 일대일 대응관계가 기설정되어 있으며, 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 이동 속도V를 결정한 후,대응되는 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류I를 획득하고, 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 I로 조정한다.
단계1에서, 기설정된 진폭A＇은 네개의 회전속도범위 저속세탁 단계: 회전속도0-80RPM, 분포단계: 회전속도80-150RPM, 가속 단계: 회전속도150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도400RPM 이상에 대하여 네개의 설정범위: 0-20mm, 0-4mm, 0-8mm, 0-2mm가 설정되며 바람직하게는 2-10mm, 1-2mm, 0.5-1.5mm, 0.25-1.0mm이다.
단계3에서, 기설정된 속도 차이값ΔN＇은 0-30RPM이고, 바람직하게는 5-10RPM이다.
상기 메인제어패널은 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 4개의 급으로 나누고, 네개의 회전속도범위 저속세탁 단계: 회전속도0-80RPM, 분포단계: 회전속도80-150RPM, 가속 단계: 회전속도150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도400RPM이상에 대응되는 입력 전류는 각각 0.1-0.5암페어, 0.5-1.0암페어, 1.0-1.5암페어, 0암페어이다.
상기 메인제어패널은 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 4개의 급으로 나누고, 네개의 회전속도범위 저속세탁 단계: 회전속도0-80RPM, 분포단계: 회전속도80-150RPM, 가속 단계: 회전속도150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도400RPM이상에 대응되는 입력 전류는 각각 0.2-0.4암페어, 0.5-0.6암페어, 1.2-1.3암페어, 0암페어이다.
본 발명에 따른 기술방안을 사용함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다:
1. 본 발명에 따른 제어 방법은 실시간 검출 과정을 추가하여, 입력 전류값을 실시간 최적화함으로써 실제 생성된 댐핑력이 최대한 원하는 댐핑력에 근접되도록 하고, 최대한 진동을 저감시킴과 동시에 진동부재에 의해 전체 시스템이 공진하는 것을 방지한다.
2. 본 발명에 따른 제어 방법은 전류 크기에 따라 댐핑력 크기를 결정한 기초상에서 모터의 회전속도 크기（즉 댐퍼의 이동 속도）가 댐핑력에 대한 영향을 추가적으로 고려함으로써, 전체적으로 회전속도에 따라 복수의 단계로 나누고, 각 단계 내에서 전류를 실시간 검출하고 미세 조정하여, 실제 생성된 댐핑력이 최대한 원하는 댐핑력에 근접하도록 한다.
이하 도면을 결합하여 본 발명의 구체실시방식에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1: 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법 흐름도;
도 2: 본 발명의 실시예에 따른 단계별 제어 도면;
도 3: 본 발명의 실시예에 따른 세탁기 연결구조도;
도 4: 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼 구조도.
도 2: 본 발명의 실시예에 따른 단계별 제어 도면;
도 3: 본 발명의 실시예에 따른 세탁기 연결구조도;
도 4: 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼 구조도.
본 발명에 따른 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 세탁기 외통(22) 저부에 댐핑 변화 댐퍼(33)가 설치되고, 상기 댐핑 변화 댐퍼(33)의 일단은 외통(22)과 연결되고, 타단은 세탁기 케이스(44)와 연결되며, 부동한 회전속도 단계는 댐핑 변화 댐퍼에 부동한 전류를 입력하고, 댐핑 변화 댐퍼는 대응되는 댐핑력를 발생하여, 진동을 저감시킨다. 진동 저감 과정에서 진동의 크기와 모터의 실제 회전속도를 실시간 검출하고, 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 산출하며, 진동의 크기 및 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 이용하여 입력 전류의 크기를 실시간 조절한다. 외통(22) 상부는 현가 스프링(11)을 통해 세탁기 케이스(44)상에 걸려진다.
자성 댐핑 변화 댐퍼의 댐핑력 크기는 전류와 관련되는 바, 양자는 정비례 관계를 이룬다. 따라서 일반적으로 원하는 댐핑력을 결정한 후, 댐퍼로 입력 필요한 전류 크기를 산출한다. 하지만, 댐퍼로 입력되는 전류가 일정할 경우, 생성되는 댐핑력이 서로 다를 수 있다. 이는, 댐핑력이 입력 전류와 관련될 뿐만 아니라 댐퍼 이동 속도와도 관련되기 때문이다. 댐핑력은 전류와 댐퍼 이동 속도가 증가함에 따라 증가한다. 하지만 세탁기의 세탁시 회전속도와 탈수시 회전속도에는 큰 차이가 발생하므로, 댐퍼의 이동 속도에 큰 차이가 발생한다. 따라서 입력된 전류만을 기초로 얻어지는 댐핑력은 정확하지 않다. 또한, 부하의 편심 등 원인으로 인하여, 세탁기의 실제 회전속도와 기설정된 회전속도 사이에 차이값이 발생하여, 댐퍼의 실제 이동 속도와 기설정된 이동 속도에 차이값이 발생하는 바, 예를 들면 원래는 1.0암페어의 전류를 통과시키면 120N의 댐핑력을 발생하도록 설정되어 있으나, 편심량이 원 스칼라보다 커지면 트롬의 실제 회전속도가 작아지며 댐퍼 이동 속도가 작아진다. 1.0암페어의 전류를 입력하면 이때 출력되는 댐핑력은 120N보다 작게 된다. 일반적으로 댐핑 변화 댐퍼의 표준화 댐핑력 규격은 0.1min/s의 선속도에서 측정된다 .
상기 진동의 크기는 진폭A으로 반영된다. 상기 진동의 크기는 센서 유닛을 설치함으로서 실시간 검출된다. 센서 유닛이 실시간 진동 신호를 검출하고 진폭A을 결정한다. 또는 , 변위 센서를 통하여 변위를 검출함으로서 진폭A을 획득한다. 하지만 상기 검출방식에 제한되지 않고, 실시간 진폭 크기를 검출할 수 있는 방식이면 모두 가능하다.
실시예 1
도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 실시간 검출하는 과정을 추가하여 입력 전류값을 실시간 최적화함으로써, 실제 생성된 댐핑력이 최대한 원하는 댐핑력에 근접하도록 하고, 진동을 최대한 저감시킴과 동시에 진동부재로 인하여 전체 시스템이 공진하는 것을 방지한다. 상기 제어 방법의 단계는 다음과 같다:
단계1: 센서 유닛이 진동신호을 검출하고, 진폭A을 결정하며, 검출된 진폭A과 기설정된 진폭A＇의 크기를 비교한다. 만약 A＜A＇이면 현재 상태를 유지시키고, A≥A＇이면 다음 단계로 넘어간다;
단계2: 메인제어패널이 모터의 현재 회전속도n를 검출함과 동시에 프로세스에 기설정된 목표 회전속도N를 획득하여 속도 차이값ΔN을 산출하며 검출 및 산출된 속도 차이값ΔN과 기설정된 속도 차이값ΔN＇의 크기를 비교한다. 만약 ΔN＜ΔN＇이면 현재 상태를 유지하고, 만약 ΔN≥ΔN＇이면 다음 단계로 넘어간다;
단계3: 검출된 진폭A과 검출 및 산출된 속도 차이값ΔN을 기초로 댐핑 변화 댐퍼의 댐핑력F를 결정하고, 검출된 진폭A과 검출된 실제 속도n를 기초로 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V를 결정하며, 필요한 댐핑력F과 이동 속도V를 기초로 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류I를 결정하고, 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 조절한다.
단계3에서, 메인제어패널 내에 상기 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F 및 상기 진폭A과 속도 차이값ΔN의 일대일 대응관계가 기설정되어 있다. 진폭A과 속도 차이값ΔN을 결정한 후 대응되는 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F을 획득한다. 상기 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 상기 진폭A 및 속도 차이값ΔN의 일대일 대응관계가 테이블 대응 관계이다. 즉 어느 하나의 진폭A과 어느 하나의 속도 차이값ΔN이 상응하는 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 대응된다. 상기 대응관계는 연구자가 대량의 실험 또는 경험으로부터 획득한 대응관계로서, 상기 대응관계는 대량의 서로 근접하면서도 이산된 점의 대응관계인 바, 기설정된 대응관계에 결정된 진폭A과 속도 차이값ΔN과 완전히 동일한 점이 존재하지 않으면, 근접한 점을 찾아 대응되는 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F을 결정할 수 있다.
단계3에서, 메인제어패널에 상기 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V 및 진폭A과 실제 속도n의 대응관계: V= 2πnAK/60가 기설정되어 있으며, 여기서 K는 편차 보정 계수로서, 바람직하게 상기 편차 보정 계수K는 0.2-0.5의 값을 가진다. 진폭A과 실제 속도n를 결정한 후, 대응되는 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V를 산출한다. 댐퍼는 세탁기의 외통과 연결되며, 양자의 진동 주파수가 동일하다. 댐퍼 장착시 수직방향과 일정한 협각이 존재하지만, 세탁기 운동 과정에서 상기 협각은 미세한 변화가 발생한다. 따라서 편차 보정 계수K을 도입한다. 댐퍼의 이동 속도V는 근접하게 아래 수식으로부터 산출될 수 있다: V=KωA=2πfAK=2πnAK/60, 여기서: ω은 트롬 회동 각속도, n는 트롬의 회전속도, 단위는 RPM로서, 트롬의 매분 회동 권수를 의미한다. 직접 구동 모터일 경우, 모터의 회전속도와 트롬의 회전속도가 동일하다. 모터와 트롬 사이에 감속 클러치가 설치된다. 트롬의 회전속도는 모터회전속도에 감속비를 곱한 값이다. K는 편차 보정 계수로서, K값은 바람직하게 0.2-0.5, 더욱 바람직하게는 0.3-0.4이다.
단계3에서, 메인제어패널 내에 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류I와 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F 및 이동 속도V의 일대일 대응관계가 기저장되어 있다. 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 이동 속도V를 획득한 후 대응되는 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류I를 획득하고, 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 I로 조정한다. 상기 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류I 및 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 이동 속도V의 일대일 대응관계가 테이블 대응관계이다. 즉 어느 하나의 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 어느 하나의 이동 속도V가 상응하는 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류I와 대응된다. 상기 대응관계는 연구자가 대량의 실험 또는 경험으로부터 획득한 대응관계로서, 상기 대응관계는 대량의 서로 근접하면서도 이산된 점의 대응관계인 바, 기설정된 대응관계에 결정된 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F과 이동 속도V와 완전히 동일한 점이 존재하지 않으면, 근접한 점을 찾아 대응되는 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력F을 결정할 수 있다.
단계3에서, 기설정된 속도 차이값ΔN＇은 0-30RPM, 바람직하게 5-10RPM이다.
단계1에서, 기설정된 진폭A＇은 저속 세탁 단계: 회전속도0-80RPM, 분포단계: 회전속도80-150RPM, 가속 단계: 회전속도150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도400RPM이상인 네개의 회전속도범위 각각에 대하여 네개의 설정범위: 0-20mm, 0-4mm, 0-8mm, 0-2mm가 설정되며, 각각 바람직하게 2-10mm, 1-2mm, 0.5-1.5mm, 0.25-1.0mm이다.
상기 제어 방법을 통하여, 현재 입력된 전류가 현재 필요한 댐핑력 발생 가능 여부를 실시간 검출하고, 입력된 전류를 실시간 최적으로 조정하여 실제 생성된 댐핑력이 최대한 필요한 댐핑력에 근접하도록 함과 동시에, 전류 크기를 고려하여 댐핑력 크기를 결정하는 기초상에서, 모터의 회전속도 크기（즉 댐퍼의 이동 속도）가 댐핑력에 대한 영향을 추가적으로 고려한다.
전체 세탁 과정에서 세탁기의 운동계수를 실시간 검출하고, 검출된 운동파리미터를 기초로 적합한 댐핑력을 입력한다. 댐핑력의 크기는 전류값을 통해 제어된다. 상기 제어 방법은 세탁 단계에 의해 제한되지 않으며, 설정된 제어 파라미터에 도달하면, 즉 대응되는 전류값을 입력한다. 여기서 운동 파라미터는 회전속도거나 피드백된 전류일 수 있다. 하지만, 피드백된 전류신호는 간헐적, 비연속적이므로 회전속도를 검출량으로 선정한다.
실제 시험에 따르면, 부하량 다소는 탈수 조작 시 세탁기의 실제 회전속도n와 목표 회전속도N의 차이값ΔN에 거의 영향을 받지 않으며, 주로는 편심 크기와 관련되는 바, 편심량이 클수록 실제 회전속도가 작으며 역의 경우에도 마찬가지이다. 따라서 , 세탁기의 현재 회전속도를 검출함으로써 편심량의 값을 결정할 수 있다. 세탁기 회전시, 모터의 운행 상황은 실시간 주제어패널로 피드백된다. 따라서 모터는 모터회전속도를 검출하기 위한 기능성소재로서 이용될 수 있다. 메인 제어패널은 모터의 운행상황에 따라 전류의 크기를 조절하여 전자석의 자성 강도를 변경함으로써, 자기 유체의 유동성을 제어하여 댐퍼의 댐핑력을 조정한다.
실시예 2
본 실시예는 전류크기로부터 댐핑력 크기를 결정한 기초상에서, 모터의 회전속도 크기（즉, 댐퍼의 이동 속도）가 댐핑력에 대한 영향을 추가적으로 고려하여 전류를 최적화함으로써, 실제 생성된 댐핑력이 최대한 필요한 댐핑력에 근접하도록 한다. 세탁기에 대하여 회전속도에 따라 전체적으로 구간을 나누고, 구간별 제어의 기초상에서, 구간별 제어의 각 동작상태를 실시간 제어한다. 실시간 제어시, 검출된 모터의 회전속도 차이값ΔN과 진동의 크기를 기초로 댐핑력의 크기를 결정하고, 실제 회전속도N를 기초로 인가 필요한 전류의 크기를 결정할 수 있다. 전류를 실시간 최적으로 조절한다.
도2에 도시된 바와 같이, 세탁기의 동작흐름과 모터 회전속도를 기초로, 세탁기의 동작상태를 다음과 같은 4개의 단계로 나누고, 경험값에 따라 가장 바람직한 전류값을 설정한다.
S1: 세탁 단계,이때 회전속도가 보다 낮은 바, 바람직하게 회전속도가 0-80RPM로서 큰 진폭이 발생하지 않으며, 댐퍼에 보다 작은 댐핑력, 바람직학 80-100N을 인가한다. 이때, 통과되는 전류는 0.1-0.5암페어, 바람직하게0.2-0.4암페어이다.
S2 : 분포단계, 이때 회전속도는 80-150RPM로서, 해당 단계는 세탁이 종료되고, 배수가 완료되어, 내부 트롬이 어느 한 가속도를 기초로 회전속도를 93RPM까지 상승시켜, 세탁기 내부의 세탁물을 균일하게 트롬 벽에 분포시킨다. 이때, 회전속도가 비교적 크며, 내외통 어셈블리에 보다 작은 진폭이 발생된다. 이때 댐퍼는 보다 큰 댐핑력을 발생하여야 하는 바, 부동한 세탁기에 따라, 해당 단계의 댐핑력은 100-150N로 설정될 수 있다. 이때 통과되는 전류는 0.5-1.0암페어, 가장 바람직하게는 0.6암페어이다.
S3 : 가속 단계, 이때 회전속도는 150-400RPM로서, 세탁기에 분포 완료되어 점차적으로 고속으로 운행된다. 이때 회전속도가 증가하고, 트롬 내부의 세탁물이 대량의 물을 함유하고 있으므로 공진이 발생하기 극히 쉽다. 댐핑력을 최대값으로 증가시켜 외통이 하우징에 충돌하는 것을 방지하여야 한다. 이 단계의 댐핑력은 150-300N으로 설정될 수 있다. 이때 통과되는 전류는 전류1.0-1.5암페어, 바람직하게는 1.2암페어이다.
S4 : 고속탈수단계, 이때 회전속도는 400RPM이상으로서, 해당 단계에서 트롬은 이미 보다 높은 속도로 일정시간 동안 작동한 상태인 바, 세탁물에 함유된 물이 일부분 탈출되었다. 세탁기의 회전속도가 증가함에 따라, 진폭이 점차적으로 감소되지만, 진동 에너지는 증가한다. 따라서 , 내외통 어셈블리와 케이스의 연계를 차단하여, 내외통 어셈블리의 진동이 케이스로 전달되는 것을 가능한 방지하여야 한다. 이 단계의 댐퍼 댐핑력은 0-60N로 설정될 수 있다. 이때 전류가 통과되지 않는다.
구간별 제어와 동시에 실시간 검출하는 과정을 추가하여 입력 전류값을 실시간 최적화함으로써, 실제 생성된 댐핑력이 최대한 필요한 댐핑력에 근접하도록 한다. 진동 시스템의 저속 운행시 대응되게 댐핑을 증가시키거나 감소시켜 진동을 대폭 감소시킴과 동시에 진동부재의 공진을 방지한다. 고속 운행시 댐퍼 댐핑을 감소시켜, 진동부재의 에너지가 케이스로 전달되는 것을 방지함으로써, 케이스의 공진을 방지한다.
즉, 상기 각 단계마다 실시간 검출 과정을 추가하여, 입력 전류값을 실시간 최적화함으로써, 실제 생성된 댐핑력이 최대한 필요한 댐핑력에 근접하도록 한다. 상기 실시간 최적화하는 제어 방법의 단계는 다음과 같다:
단계1: 센서 유닛이 진동신호를 검출하여, 진폭A을 결정하고, 검출된 진폭A과 기설정된 진폭A＇의 크기를 비교한다. 만약 A＜A＇이면 현재 상태를 유지하고, 만약 A≥A＇이면 다음 단계로 넘어간다;
단계2: 메인제어패널이 모터의 현재 회전속도n를 검출함과 동시에 프로세스에 기설정된 목표 회전속도N를 획득하여 속도 차이값ΔN을 산출한다. 검출 및 산출된 속도 차이값ΔN과 기설정된 속도 차이값ΔN＇의 크기를 비교하여, 만약 ΔN＜ΔN＇이면 현재 상태를 유지하고, 만약 ΔN≥ΔN＇이면 다음 단계로 넘어간다;
단계3: 검출된 진폭A과 검출 및 산출된 속도 차이값ΔN을 기초로 댐핑 변화 댐퍼가 구비되어야 할 댐핑력F을 산출한다. 검출된 진폭A과 검출된 실제 속도n를 기초로 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V를 결정하고, 구비하여야 할 댐핑력F과 이동 속도V를 기초로 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류를 결정한 후, 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 조절한다.
상기 각 단계의 상세내역은 실시예1과 동일하다.
상기 메인제어패널은 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 4개의 급으로 나누고, 저속세탁 단계: 회전속도0-80RPM, 분포단계: 회전속도80-150RPM, 가속 단계: 회전속도150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도400RPM이상인 4개의 회전속도 범위 각각에 대응되는 입력 전류는 각각 0.1-0.5암페어, 0.5-1.0암페어, 1.0-1.5암페어, 0암페어이다.
또한, 바람직하게 ,상기 메인제어패널은 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 4개의 급으로 나누고, 저속세탁 단계: 회전속도0-80RPM, 분포단계: 회전속도80-150RPM, 가속 단계: 회전속도150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도400RPM 이상인 4개의 회전속도 범위에 대응되는 입력 전류는 각각 0.2-0.4암페어, 0.5-0.6암페어, 1.2-1.3암페어, 0암페어이다.
동시에 메인제어패널이 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류 조절 과정을 기록하고, 정기적으로 고객단말로 출력하여 연구자가 해당 기계에 대해 연구개발하고, 입력 전류의 가장 바람직한 값을 최적화하는데 사용되도록 한다.
실시예 3
도4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자성 댐핑 변화 댐퍼는 하우징(1), 피스톤(2), 전자석(3) 등 부재로 구성된다. 여기서 댐핑 캐비티(10)와 완충 캐비티(8)는 댐퍼 트롬 본체를 구성한다. 완충 캐비티(8)는 외부와 연통되고, 댐핑 캐비티(10)내부에는 자기 유체가 충만된다. 자기 유체는 철 자성 고체과립、모액 오일 및 안정제 총 3개지 물질로 구성된다. 피스톤 내부에 전자석 및 자기 유체의 유통을 위한 스로틀 홀이 설치된다. 전자석(3)은 피스톤 로드(4) 내부의 와이어(6)를 통해 메인제어패널과 연결된다. 메인제어패널은 전류 크기를 제어함으로써, 전자석 자성 강도 변화를 이용하여 자기 유체의 유동성을 변경하여 댐핑을 실시간 조정하는 목적을 달성한다 .
또한, 메인제어패널은 기능성 소자와 연결되어, 기능성 소자의 수요에 따라 전류 크기를 대응되게 조정한다. 메인제어패널가 전류 크기를 변경하면, 전자석(3)의 자성이 변화한다. 이때, 스로틀 홀 위치에 자력 제어가 발생하고, 자기 유체 내부의 철분자（나노급 과립）이 자력의 작용하에 횡방향으로의 입자체인을 형성한다. 입자 체인의 강도는 자력의 강도에 따라 변화하여, 자기 유체가 스로틀 홀에서의 유동성에 영향을 미침으로써 자기 유체가 댐핑 캐비티 상하실 사이에서의 유통에 영향을 미친다. 자기 유체가 스로틀 홀을 통과할려면 철분자로 조성된 입자 체인을 돌파하여야 하므로 댐핑력이 형성된다. 전류가 커지면 전자석(3)의 자성이 커지고 자기 유체의 유동성이 저감되며 댐핑력이 증가된다; 전류가 작아지면 전자석의 자성이 작아지고 자기 유체의 유동성이 증가되며 댐핑력이 감소된다. 전자력이 충분히 커지면, 댐퍼가 강성체로 변경되어, 진동부재의 진동을 완전히 제한한다. 고속 운행시 댐퍼의 댐핑을 제거한다. 이때 전자력이 충분히 작아, 진동부재의 에너지가 케이스로 전달되는 것을 방지함으로써 케이스의 공진을 방지한다. 수요에 따라 댐핑을 증가 또는 감소시켜 진동을 대폭 감소시킴과 동시에 진동부재에 의해 전체 시스템이 공진하는 것을 방지한다.
이상은 본 발명의 바람직한 실시방식일 뿐, 해당분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경을 진행할 수 있으며 이도 본 발명의 보호범위에 속한다는 것은 자명할 것이다.
1: 하우징 2: 피스톤
3: 전자석 4: 피스톤 로드
5: 씰링 6: 와이어
7: 완충 스프링 8: 완충 캐비티
9: 완충격판 10: 댐핑 캐비티
11: 현가 스프링 22: 외통
33: 댐핑 변화 댐퍼 44: 케이스
3: 전자석 4: 피스톤 로드
5: 씰링 6: 와이어
7: 완충 스프링 8: 완충 캐비티
9: 완충격판 10: 댐핑 캐비티
11: 현가 스프링 22: 외통
33: 댐핑 변화 댐퍼 44: 케이스
Claims (13)
- 세탁기 외통 저부에 댐핑 변화 댐퍼가 설치되고, 상기 댐핑 변화 댐퍼의 일단은 외통과 연결되고, 타단은 세탁기 케이스와 연결되며, 부동한 회전속도 단계는 댐핑 변화 댐퍼에 부동한 전류를 입력하여, 댐핑 변화 댐퍼에서 대응되는 댐핑력이 발생되도록 함으로써 진동을 저감시키는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법에 있어서, 진동 저감 과정에서 진동의 크기와 모터의 실제 회전속도를 실시간 검출하여 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 산출하고, 진동의 크기 및 실제 회전속도와 목표 회전속도의 차이값을 기초로 입력 전류의 크기를 실시간 조정하는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 진동의 크기는 진폭 A로서, 상기 실시간 검출한 진동의 크기는 센서 유닛을 설치함으로써 획득되고, 센서 유닛은 실시간 진동신호를 검출하여 진폭 A를 결정하는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제어 방법의 단계는,
단계1: 센서 유닛이 진동신호를 검출하고, 진폭 A를 결정하며, 검출된 진폭 A와 기설정된 진폭 A＇의 크기를 비교하여, A＜A＇이면 현재 상태를 유지하고, A≥A＇이면 다음 단계로 넘어가는 단계;
단계2: 메인제어패널이 모터의 실제 회전속도 n을 실시간으로 검출함과 동시에 프로세스에 기설정된 목표 회전속도 N을 획득하여 속도 차이값 ΔN을 산출하고, 검출 및 산출된 속도 차이값 ΔN과 기설정된 속도 차이값 ΔN＇의 크기를 비교하여, ΔN＜ΔN＇이면 현재 상태를 유지하고, ΔN≥ΔN＇이면 다음 단계로 넘어가는 단계;
단계3: 검출된 진폭 A와 검출 및 산출된 속도 차이값ΔN을 기초로 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력 F를 결정하고, 검출된 진폭 A와 검출된 실제 회전속도 n을 기초로 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V를 결정하며, 구비하여야 할 댐핑력 F와 이동 속도 V를 기초로 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류를 결정한 후 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 조정하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제3항에 있어서,
단계 3에서, 메인제어패널 내부에 상기 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력 F와 상기 진폭 A 및 속도 차이값ΔN의 일대일 대응관계가 기설정되어 있으며, 진폭 A와 속도 차이값 ΔN을 결정한 후, 대응되는 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력 F를 획득하는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제3항에 있어서,
단계 3에서, 메인제어패널 내부에 상기 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도 V와 진폭 A 및 실제 회전속도 n 사이의 대응관계: V= 2πnAK/60 이 기설정되어 있으며, 여기서 K는 편차 보정 계수이고, 진폭 A와 실제 회전속도 n을 결정한 후 대응되는 댐핑 변화 댐퍼의 이동 속도V를 산출하는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제5항에 있어서,
상기 편차 보정 계수 K의 값은 0.2-0.5인 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제3항에 있어서,
단계 3에서, 메인제어패널 내부에 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류 I와 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력 F 및 이동 속도 V의 일대일 대응관계가 기설정되어 있으며, 댐핑 변화 댐퍼가 구비하여야 할 댐핑력 F와 이동 속도 V를 결정한 후,대응되는 댐핑 변화 댐퍼에 필요한 전류 I를 획득하고, 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 I로 조정하는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제3항에 있어서,
단계 1에서, 기설정된 진폭A＇은 네개의 회전속도범위, 즉 저속세탁 단계: 회전속도 0-80RPM, 분포단계: 회전속도 80-150RPM, 가속 단계: 회전속도 150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도 400RPM 이상에 대응하여 각각 네개의 설정범위: 0-20mm, 0-4mm, 0-8mm, 0-2mm가 설정되는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제8항에 있어서,
기설정된 진폭A＇은 저속세탁 단계, 분포단계, 가속 단계, 고속탈수단계 각각에 대응하여 네개의 설정범위 2-10mm, 1-2mm, 0.5-1.5mm, 0.25-1.0mm가 설정되는 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제3항에 있어서,
단계 3에서, 기설정된 속도 차이값 ΔN＇은 0-30RPM인 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제10항에 있어서,
기설정된 속도 차이값 ΔN＇은 5-10RPM인 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제3 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인제어패널은 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 각각 네개의 회전속도범위, 즉 저속세탁 단계: 회전속도 0-80RPM, 분포단계: 회전속도 80-150RPM, 가속 단계: 회전속도 150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도 400RPM 이상에 대응되는 4개의 급으로 나누고, 이 급에 대응하는 입력 전류는 각각 0.1-0.5암페어, 0.5-1.0암페어, 1.0-1.5암페어, 0암페어인 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법. - 제12항에 있어서,
상기 메인제어패널은 댐핑 변화 댐퍼의 입력 전류를 각각 네개의 회전속도범위, 즉 저속세탁 단계: 회전속도 0-80RPM, 분포단계: 회전속도 80-150RPM, 가속 단계: 회전속도 150-400RPM, 고속탈수단계: 회전속도 400RPM 이상에 대응되는 4개의 급으로 나누고, 이 급에 대응하는 입력 전류는 각각 0.2-0.4암페어, 0.5-0.6암페어, 1.2-1.3암페어, 0암페어인 것을 특징으로 하는 세탁기 자성 댐핑 변화 진동 저감 제어 방법.
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