WO2017014461A1 - 세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기 - Google Patents

세탁기용 모터, 및 이를 구비한 세탁기 Download PDF

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미야케히로유키
나카가와유키노리
키타지마켄지
카미토시히로
후나코시히데카즈
니시쿠리노부하루
나가사키야수마사
나카니시타케히로
카츠모토히로시
요시다미노루
소노다야스유키
오시게마사키
오쿠노토모유키
시마카게카츠유키
와나타베히로시
아키타유지
타카시마요시노리
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    • D06F34/14—Arrangements for detecting or measuring specific parameters
    • D06F34/16—Imbalance

Definitions

  • the present invention relates to a washing machine motor, and a washing machine having the same.
  • Patent Documents 1 to 4 Techniques related to the first to tenth embodiments disclosed are disclosed in Patent Documents 1 to 4 below.
  • Patent Literature 1 discloses a technique for independently driving an internal rotor and an external rotor by a composite current in which currents corresponding to respective rotors are further combined.
  • the motor of patent document 1 is for automobiles, and the stator of the motor is comprised from the independent core more than the number of poles of an internal rotor and an external rotor.
  • Patent Document 2 discloses a motor for rotationally driving a drum and a pulsator of a washing machine in a direct drive type (a type in which a drum and a pulsator are directly driven by a motor without passing through a complicated transmission mechanism).
  • the motor of this washing machine has a structure in which an outer rotor-shaped washing motor (drives a pulsator) and an inner rotor-shaped dewatering motor (drives a drum) are arranged inside and outside, and a stator disposed between the rotors of two motors.
  • the unit is provided with two stators for washing motors and dewatering motors.
  • the washing machine motor requires a specific output performance corresponding to low speed high torque and high speed low torque.
  • a dehydration motor for which high torque is not required is arranged in an inner motor shape
  • a washing motor is arranged in an outer rotor shape in which the outer diameter of the rotor is large and high torque is obtained, thereby achieving proper output performance.
  • the pulsator in a washing process or a rinsing process requiring a high torque, the pulsator is rotated while inverting forward and reverse in a state in which the drum is kept from rotating as in the conventional control. To control it.
  • the washing motor and the dewatering motor are driven synchronously, and only the dewatering motor is driven at the timing when the washing motor reaches the predetermined rotational speed, and the power supply to the washing motor is stopped to rotate the washing motor. To be free.
  • stator cores each of which has an insulator member (insulating material) mounted on both ends thereof, so that the coils are wound around 18 stator cores.
  • insulator member insulating material
  • stator skeleton structure is formed in the stator forming container. Is inserted. Thereafter, resin is filled into the space between the stator molding container and the stator skeleton structure to form a resin mold molded article.
  • the stator Since the convex portions remain in the resin mold molded article, the stator is completed when the convex portions are finally removed by machining.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-275826 (Patent No. 3480300)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-276777 (Patent No. 3524376)
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-174637
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-321636
  • the motor of patent document 1 is set so that the number of the rotating magnetic fields which the stator may generate
  • the winding coefficient on the outer rotor side is 0.87, but the winding coefficient on the inner rotor side is reduced to 0.5. It is difficult to generate a predetermined torque during low speed rotation.
  • the first embodiment relates to a motor which can generate a torque efficiently by improving the winding coefficient of the coil with a relatively simple configuration.
  • a drum dehydration tank
  • a pulsator stir blade
  • the motor is provided in the lower part of the water tank, and a drum and a pulsator are rotationally driven by this motor.
  • a type in which a drum and a pulsator are directly driven by a motor without going through a complicated transmission mechanism has become common (direct drive type).
  • the washing machine motor requires a specific output performance corresponding to low speed high torque and high speed low torque.
  • the dehydration motor which does not require a high torque is arrange
  • a dual rotor type motor such as Patent Document 1 has one stator, the outer diameter of the inner rotor can be increased by that amount, so that the torque of the dewatering motor can be increased while avoiding the increase of the entire motor.
  • the second embodiment relates to a dual rotor type motor which can reduce cogging torque and mutual ripple, and can suppress noise and the like to a level at which a conventional washing machine is inferior.
  • Patent Document 3 is suitable for arranging a stator core wound around each coil, and then sandwiching between a pair of gallery plates, tightening a plurality of bolts and nuts that require attention to insulation and tightening degree, As the number of poles of the stator increases, such as the removal of the convex portion, which requires precision, the number of tasks and the difficulty of work increase, resulting in not only a lack of productivity but also a problem in securing quality.
  • the third embodiment relates to the practical use of a washing machine motor that can cope with various operation control by enabling the stator of a dual-pole motor having a large number of poles to be efficiently manufactured.
  • the rotational speed in order to properly consume the regenerative power while executing the synchronous control, it is preferable to adjust the rotational speed to the side with the lower deceleration rate, that is, the side with the higher rotational speed.
  • the rotation speed is set to the one with the larger rotation speed, it takes a long time to stop the drum and the pulsator.
  • the fourth embodiment relates to shortening the deceleration time when decelerating while performing the synchronous control of the drum and the pulsator while appropriately consuming the regenerative power of the motor.
  • the fifth embodiment relates to a washing machine that can cope with a wide variety of laundry.
  • the pulsator is rotated alternately in another direction (hereinafter referred to as upper half rotation), thereby generating a force to twist the water in the drum, thereby preventing the laundry from being evenly washed.
  • a mode of rotating the drum clockwise and simultaneously rotating the pulsator counterclockwise may be considered as opposed to a mode of rotating the drum counterclockwise and simultaneously rotating the pulsator clockwise.
  • the laundry can be unwound as the direction of water flow changes.
  • the sixth embodiment relates to reducing the load on the motor when the rotational direction of the drum and the pulsator is reversed, and thus preventing the motor starting failure.
  • the seventh embodiment relates to providing a washing machine which more stably prevents the occurrence of unbalance, has low vibration, and can shorten the dehydration time.
  • the rotational speed of the dewatering motor is accelerated to control the rotational speed of the washing motor to be close to the rotational speed of the washing motor. It may exceed. In this case, this time, it is necessary to accelerate the rotational speed of the washing motor so that the rotational speed of the dewatering motor is approached.
  • the control becomes unstable because the motor having a large rotational speed changes to a random cycle, and the positional displacement between the drum and the pulsator becomes relatively large.
  • the eighth embodiment relates to a washing machine capable of dewatering operation that can reduce cloth damage to laundry.
  • the appropriate timing at which the washing motor should be rotated free may vary depending on the weight, state, type, and the like of the laundry. For this reason, as in the invention of Patent Literature 2, if the rotation speed of the washing motor when the washing motor is rotated in the dehydration process is fixed, the washing motor may not be in the rotating free state at an appropriate timing. Can be.
  • the washing motor is rotated free earlier than an appropriate timing
  • the laundry that is rotating along the drum may rub against the pulsator that has become rotation free, causing the pulsator to rotate together, resulting in damage to the laundry.
  • the washing motor is rotated free later than the proper timing, the time for supplying power to the washing motor becomes longer, and thus the power consumption increases.
  • the ninth embodiment relates to a washing machine which can reduce the damage to the cloth of the laundry and perform the dehydration operation while saving electricity.
  • the washing motor also rotates after the dehydration motor. Then, there arises a problem that a high-speed rotation is impossible due to the generation of a resistive force (force in the direction of preventing the rotation of the dewatering motor) due to counter electromotive force, or there is a possibility that out of step or out of control occurs. In order to avoid such a phenomenon, it is conceivable to simultaneously drive both the washing motor and the dehydration motor in the same direction. However, this method has a problem in that efficiency is lowered because energy required to rotate two motors is required.
  • the tenth embodiment relates to a washing machine capable of increasing energy efficiency during dehydration operation.
  • annular stator and first and second rotors having different driving constants are provided, and the driving constant of the first rotor is larger than the driving constant of the second rotor.
  • the stator has a coil for generating respective rotating magnetic fields for independently driving the first and second rotors by supplying a composite current in which currents corresponding to the first and second rotors overlap each other.
  • the number of rotating magnetic fields generated by the stator is different from the number of magnetic poles of the first and second rotors.
  • the winding coefficient of the coil with respect to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor is larger than 0.5 on both the first rotor side and the second rotor side.
  • the number of rotating magnetic fields generated by the stator and the number of magnetic poles of the first rotor and the second rotor are different, and the winding coefficient of the coil with respect to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor is larger than 0.5.
  • torque can be produced efficiently by improving the winding coefficient of a coil.
  • it is possible to obtain high torque even at low speed rotation.
  • the number of slots S of the stator the number of poles P1 of the first rotor or the second rotor, and the number of other poles P2 are integers of 1 or more, n
  • the condition may be set to satisfy the condition.
  • the number of slots of the stator, the number of poles of the first rotor, and the number of poles of the second rotor are set to satisfy the above conditions. For this reason, a motor with a coil winding coefficient greater than 0.5 with respect to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor can be obtained.
  • the winding coefficient of the coil with respect to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor can be 0.7 or more on both the first rotor side and the second rotor side.
  • high torque can be generated by setting the coil's winding coefficient to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor to 0.7 or more.
  • the break winding coefficient of the coil with respect to the harmonics of the magnetic flux distribution of the rotor can be such that either one of the first rotor side or the second rotor side is less than one.
  • a motor having at least one of the above-described features, a drum connected to an inner rotor configured as one of the first rotor or the second rotor to receive laundry, and the other of the first rotor or the second rotor. It can be configured as a washing machine having a pulsator connected to the outer rotor consisting of one and stirring the laundry in the drum.
  • the motor for a washing machine of the first embodiment can be applied as a motor for independently driving the drum and the pulsator.
  • a second embodiment relates to a dual rotor type motor having an inner rotor and an outer rotor inside and outside one stator, wherein the stator is jointly used by the inner rotor and the outer rotor.
  • the stator includes a plurality of core elements arranged at regular intervals independently in the circumferential direction, and a plurality of coils formed by winding a wire around each of the core elements.
  • the core element includes an inner tooth facing the inner rotor and an outer tooth facing the outer rotor.
  • the inner rotor and the outer rotor have different numbers of poles, and the core element is configured to be smaller than the number of poles of the inner rotor and the outer rotor.
  • the tooth opening of the tooth is between 180 ° / Nc-in the inner rotor and the outer rotor, which face the rotor having a large number of poles. It can be set within the range of 257 ° / Nc (Nc is the number of core elements).
  • this motor is a dual rotor type motor in which one stator is shared by an inner rotor and an outer rotor having different poles, and the stator has a plurality of core elements that are independent in the circumferential direction with a smaller number of poles of these rotors. It is provided.
  • the tooth opening angle of the teeth of the core element facing the rotor with a large number of poles is set within a range of 180 ° / Nc to 257 ° / Nc (Nc is the number of core elements).
  • the cogging torque is at a level comparable to that of a conventional washing machine. It can reduce the noise and can suppress the noise.
  • the tooth opening of the tooth is 96 ° / Nc to 342 ° / Nc ( Nc can be set within the range).
  • the mutual ripple can be reduced to a level comparable to that of the conventional washing machine, so that noise and the like can be further suppressed.
  • such a dual rotor type motor is suitable for a washing machine. That is, it is a washing machine having such a motor, a drum rotatably provided inside the water tank, and a pulsator rotatably provided inside the drum, wherein any one of the inner rotor and the outer rotor is attached to the drum.
  • the pulsator may be connected to another one of the inner rotor and the outer rotor.
  • the inner rotor may be connected to the drum, and the outer rotor may be connected to the pulsator.
  • the structure is more efficient because a relatively high torque can be exhibited in a pulsator requiring a relatively high torque.
  • One of the third embodiments relates to a motor for a washing machine for separately driving two shafts around a rotating shaft.
  • the motor may include an inner rotor rotatably connected to one of the shafts, an outer rotor disposed on an outer circumferential side of the inner rotor and rotatably connected to the other one of the shafts, and the inner rotor and the outer rotor. It is arrange
  • the stator is formed of a plurality of core elements, each of which is separately and independently arranged, a plurality of coils formed by winding a wire around each of the core elements through an insulator, and a thermosetting resin. It has a coil and the resin molded object which embeds the said insulator.
  • the insulator is constituted by a pair of annular connectors which are connected to each other in the axial direction with the plurality of the core elements sandwiched therebetween. At least one of the annular linkages is integrally formed with a main linkage, and a plurality of core inserts into which the core elements are inserted are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction.
  • the insulator interposed between the plurality of core elements and the plurality of coils is constituted by a pair of annular connecting bodies which are connected to each other in the axial direction, at least one of which is integrally formed. It is the main connecting body formed.
  • the several core insertion part in which each of the core elements is inserted in the main connection body is provided at equal intervals in the circumferential direction, simply repeating the simple operation of inserting each one of the core elements into these core insertion parts one by one. It is possible to arrange a plurality of core elements at appropriate positions. Therefore, even the stator of the dual rotor type motor with many poles can be manufactured efficiently.
  • the other one of the annular connectors may be configured as a sub connector formed by connecting a plurality of connection elements having an arc shape.
  • the linkage is difficult because the core inserting portion of the annular linking body does not coincide with the positions of all the core elements. However, if it is made into the sub connection body separated by several connection element, since connection becomes easy, it can work efficiently.
  • derived from the said coil is connected to the said sub connection body can be arrange
  • the main connector can be composed of an insulating resin and CFRP (carbon fiber reinforced plastic).
  • resin which comprises the said CFRP can be made into the same kind of resin as the said insulating resin.
  • the plurality of coils are formed by, for example, winding each of the six wires in a predetermined order to each of the plurality of core elements, and both edge portions of the outer circumference of the core retaining structure formed by connecting a pair of annular connectors.
  • the flange portion protruding in the axial direction is provided, and three jumper wires of the wire can be assigned along each of the flange portions.
  • An inner core surface portion and an outer core surface portion are formed on the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the core retaining structure formed by connecting a pair of the annular connectors, by exposing the core element.
  • the inner core surface portion may be located inside the inner circumferential surface of the insulator, and the outer core surface portion may be located outside the outer circumferential surface of the insulator.
  • the position can be precisely positioned in the radial direction of the core element, and the roundness of the stator can be increased.
  • the gap between the inner rotor and the outer rotor can be reduced, and the motor performance can be improved.
  • connection wall part between the inner peripheral side of the adjacent core insertion part, and any one edge part of the outer peripheral side is connected by a connection wall part, and the thickness of the center part of the said connection wall part can be formed thicker than the both ends in the axial direction.
  • both of the annular linking bodies can be constituted by the linking body divided into plural, without using the integrated main linking body.
  • both of the annular connecting bodies are formed by connecting a plurality of connecting elements having an arc shape in which a plurality of core insertion portions into which each of the plurality of core elements is inserted are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction,
  • part between each of the said connection elements in another said annular coupling body shift
  • part is different from the upper and lower ring-shaped linkage body, even if both ring-shaped linkage bodies are comprised by the some connecting element, it can integrate and can support stably. Since the metal mold
  • the wire is drawn from the coil to the annular connector having a smaller number of connecting elements than one connecting member of the other annular connecting member, and having a larger number of connecting elements.
  • the terminal part to which the edge part of is connected can be arrange
  • the annular connecting body having a small number of divisions and high strength becomes the lower side, so that it can be stably supported and the connection process can be easily performed.
  • Another one of the third embodiment relates to a washing machine.
  • the washing machine includes a pulsator driven rotationally during washing, a drum driven rotationally during washing and dehydration, and the motor described above, one of the shafts connected to the drum, and the other of the shafts. It is connected to the pulsator.
  • the above-mentioned motor can not only efficiently manufacture the stator of a dual-pole motor having a large number of poles, but also obtain a relatively high torque on the inner rotor side to which the drum is connected while avoiding the size of the motor.
  • a washing machine that can cope with operation control can be provided at a low cost.
  • the other of the third embodiment relates to the manufacturing method of the above-mentioned washing machine motor.
  • the manufacturing method includes: forming a core retaining structure by inserting each of the plurality of core elements into each of the core inserting portions, and then connecting the other one of the annular connecting members to the main connecting member against each other. And a second step of forming a winding body by setting the core holding structure to a winding machine and winding a wire around each of the core elements covered with the insulator to form a plurality of coils; And a third step of mold molding using the thermosetting resin.
  • the core holding structure formed by a simple operation can be mechanically wound with a winding machine to form a winding body, and the winding body can be set in a mold and mold molded, so that it is relatively easy. It can manufacture and it is excellent in productivity.
  • the jumper wires of the three wires processed at the first time are axially formed from both edge portions of the outer circumference of the core holding structure.
  • the wires may be routed along one flange portion of the pair of flange portions protruding in the direction, and the jumper wires of the three wires processed for the second time may be routed along the other one of the flange portions.
  • the main connecting member may further include a fourth step of detachably providing an annular support for connecting each of the plurality of core inserts, and removing the annular support after the third step. have.
  • the rigidity of the main connecting body can be strengthened at the annular support, the core holding structure and the winding body can be easily handled at the time of winding processing or molding processing.
  • the mold can be molded in a state in which deformation of the core holding structure or the like is suppressed, the motor quality can be improved.
  • a positioning structure is provided between at least one main surface inside and outside of the winding body and an opposing surface of the mold facing the main surface, and the winding structure causes the winding body to circumferentially with respect to the mold. It can be made to mold-molding in the state which positioned by the.
  • the positioning structure may be constituted by a recess formed in the core element exposed to the main surface, and a convex portion formed in the mold to engage the recess. Or it may be composed of a plurality of slot openings facing the main surface and the engaging projection formed in the mold to engage the slot opening. In particular, the positioning structure can be provided between the inner circumferential surface of the winding body and the opposing surface of the mold facing the inner circumferential surface.
  • the winding body can be accurately positioned in the circumferential direction with respect to the mold.
  • a pinch structure is provided on either of the inner and outer surfaces of the core retaining structure, and the winding process (or winding process) of the wire is performed while the winding machine sandwiches the pinch structure. Can be done.
  • the sandwiching structure may comprise a groove formed in the core element exposed to the main surface, or may comprise an edge portion on both sides of the core element protruding from the main surface.
  • the core holding structure can be strongly supported and the winding can be stably performed.
  • the winding body may be set in the mold so that the insulator facing the outer peripheral side of the winding body contacts the mold.
  • a fourth embodiment includes a rotatable drum for accommodating laundry, a pulsator provided concentrically with the rotary shaft center of the drum, and independently rotating the drum and the pulsator, respectively, for stirring the laundry in the drum. It aims at the motor control apparatus of the washing machine provided with a motor.
  • a drum side inverter circuit connected to the motor to drive the drum in rotation
  • a pulsator side inverter circuit connected to the motor to drive the pulsator in rotation
  • a rotation speed of the drum and the pulsator respectively.
  • a control device for controlling the operation of the motor through the drum-side inverter circuit and the pulsator-side inverter circuit by rotation speed detecting means for performing the step and an electric signal PWM controlled using a command signal and a carrier wave. Equipped.
  • the drum-side inverter circuit and the pulsator-side inverter circuit are constituted by a plurality of inverters comprising an upper female switching element and a lower female switching element connected in series with each other in parallel.
  • the control device is configured to equalize the detected rotational speeds of the drum and the pulsator, respectively, detected by the rotational speed detecting means in a deceleration step after the end of the dehydration process of rotating the drum and the pulsator in the same direction.
  • the upper arm side short break control for turning on all of the upper arm side switching elements, turning off all of the lower arm side switching elements, and applying a short circuit brake to the motor, and all of the upper arm switching elements. Is turned off and all of the lower arm side switching elements are turned on, and a lower arm side short break control for applying a short circuit brake to the motor is executed, and the PWM control is performed based on the detected rotational speed per cycle of the carrier wave.
  • synchronous control according to the electric signal set by the PWM control is performed based on the detected rotational speed of the drum and the pulsator, and specifically, the drum and the pulsator (specifically, , A synchronous control period for adjusting the rotational speed of the motor), an upper arm side short break period for shortening the upper arm side of the inverter circuit to apply a short circuit brake to the motor, and a lower part for short circuit braking to the motor by shorting the lower arm side of the inverter circuit.
  • a synchronous control period for adjusting the rotational speed of the motor an upper arm side short break period for shortening the upper arm side of the inverter circuit to apply a short circuit brake to the motor
  • a lower part for short circuit braking to the motor by shorting the lower arm side of the inverter circuit There is a female short circuit break period.
  • the control apparatus shortens the upper arm side short break break period without changing the length of the synchronous control period for these three periods, and performs lower arm side short break break enlargement control for expanding the lower arm side short break break period.
  • the braking effect is inferior to that of the lower arm side short break.
  • the period for applying the lower arm side short break with a large brake effect to the motor can be lengthened and synchronous control can be appropriately executed.
  • the carrier wave comprises a triangular wave
  • the control device turns on the upper arm side switching element, which is set by the command signal and the carrier wave in the PWM control. It is preferable that the lower arm side short-circuit break period is extended by moving a threshold by the same magnitude on the apex side of the triangle wave, respectively.
  • the threshold value for turning on the upper arm side switching element by moving the threshold value for turning on the upper arm side switching element by the same amount to the peak side of the carrier, turning on part of the upper arm side switching element and part of the lower arm side switching element, and rotating the drum and pulsator
  • the length of the synchronous control period for which the speed is about the same can be prevented from being changed, and at the same time, the period of the lower arm short break that turns off all of the upper arm switching element and turns on all of the lower arm switching element can be expanded. Can be.
  • the lower arm-side short-circuit break period can be expanded while not changing the length of the synchronous control period.
  • the control apparatus is the lower arm side short circuit based on the duty ratio of the upper arm side switching element having the smallest duty ratio in the PWM control among the upper arm side switching elements. It is preferably configured to determine the length of the brake period.
  • the maximum length of the lower arm side short-circuit break period which can be enlarged until the duty ratio of the upper arm side switching element with the smallest duty ratio in PWM control among the upper arm side switching elements is 0% of the duty ratio. Becomes Therefore, by controlling as mentioned above, the lower arm side short-circuit break period can be expanded suitably.
  • control device In the motor control device of the washing machine, the control device is configured to determine the length of the lower arm side short-circuit brake period based on a difference between the detected rotational speed of the drum and the pulsator and a preset target rotational speed. It is preferable that it is done.
  • the drum and the pulsator can be decelerated while comparing the detected rotational speed of the drum and the pulsator with the preset target rotational speed, so that the drum and the pulsator can be decelerated and stopped quickly and accurately.
  • the regenerative power from the motor can be appropriately consumed by lengthening the lower arm side short-circuit brake period.
  • the drum side inverter circuit and the pulsator side inverter circuit are connected in parallel to each other, and a voltage for detecting a DC voltage applied to the drum side inverter circuit and the pulsator side inverter circuit. It is further provided with a detection means, and it is preferable that the said control apparatus is comprised so that the said lower arm side short-circuit break period may become longer, so that the detection voltage detected by the said voltage detection means becomes higher than predetermined target voltage.
  • the fifth embodiment is a vertical washing machine, a drum rotatably provided in a water tank, a pulsator rotatably provided at a bottom of the drum, and a motor for driving each of the drum and the pulsator separately. And a control device for controlling the motor. And the said control apparatus is equipped with the double rotation control part which rotates both the said drum and the said pulsator independently simultaneously simultaneously in any process in a washing process and a rinse process.
  • both the drum and the pulsator are rotated independently at the same time in the washing process or the rinsing process, so that water flows of various directions and flow rates can be generated in the drum, and the laundry can be properly washed in the water. While dispersing, washing and rinsing can be effectively performed for a wide variety of laundry.
  • the dual rotation control section may be configured to rotate the drum and the pulsator at different rotational speeds in the same direction.
  • the washing machine can be smoothly moved to the outside or inside of the drum while the washing machine is rotated, and washing or rinsing can be performed with a soft touch while properly distributing the laundry in water.
  • only the drum may be rotationally driven by the motor, and the pulsator may rotate in conjunction with the rotation of the drum.
  • the pulsator can be rotated at a low rotational speed in the same direction as the drum while constraining the rotation of the pulsator while suppressing power consumption.
  • the dual rotation controller may rotate the drum and the pulsator while inverting the drum and the pulsator at different cycles.
  • washing or rinsing can be effectively performed on various kinds of laundry while properly distributing the laundry in water.
  • the dual rotation control unit may rotate while inverting the pulsator while the drum is rotated in the same direction.
  • washing or rinsing can be effectively performed on a wide variety of laundry while appropriately dispersing the laundry in water, and washing or rinsing treatment can be efficiently performed in a small quantity.
  • the drum and the pulsator may differ in at least one of the start time until reaching the target rotation speed and the end time until the stop at the target rotation speed.
  • the said dual rotation control part makes the start timing of the drive which concerns on the said motor different from the said drum and the said pulsator.
  • the driving time according to the motor in the drum and the pulsator is made the same, so that even if a difference occurs during the period in which the drum and the pulsator rotate at the target rotational speed simultaneously, the timing at which the drum and the pulsator reach the target rotational speed is matched.
  • the period can be optimized.
  • the dual rotation control section may differ in the drum and the pulsator from at least one of the driving period and the driving stop of the motor.
  • the length and timing of the rotation period and the stop period can be matched, and the washing process and the rinsing process can be performed efficiently.
  • the dual rotation control section rotates the drum and the pulsator intermittently in the opposite direction to each other, and at least one of the drum and the pulsator, the rotation period of each rotation that is performed intermittently and these At least one length of each stop period between rotation periods may differ.
  • the dual rotation control unit intermittently rotates the drum and the pulsator in the opposite direction to each other, and at least one of the drum and the pulsator varies the rotation speed of each rotation performed intermittently. You may also
  • a rotatable drum accommodating laundry, a pulsator concentrically arranged with the rotation axis of the drum, and for independently rotating the drum and the pulsator, respectively.
  • the washing machine is provided with a motor and an inverter for driving the motor.
  • an electric signal is applied to the motor through the inverter based on load detection means for detecting a load applied to the motor and the detected load detected by the load detection means, It further includes a controller for controlling the operation of the drum and the pulsator.
  • the control device includes a first upper half driving mode for rotating the drum forward and reversely rotating the pulsator, and a second upper half driving mode for rotating the drum reversely and forward rotating the pulsator.
  • Load reduction correction control for controlling at least one timing of at least one of the drum and the pulsator on and off so that the detection load is equal to or less than a predetermined target load while being alternately put in the middle. It is configured to run.
  • the load on the motor can be reduced by using the inertia force of the laundry in the drum.
  • the drum when laundry is running in the rotational direction of the pulsator, the drum is turned on earlier than the pulsator and the rotational direction is reversed, so that the rotational direction of the drum can be reversed using the inertia of the laundry. This reduces the load on the motor when the rotation direction of the drum or pulsator is reversed.
  • the load reduction correction control is configured to turn on either the drum or the pulsator at the time of turning on the first upper half driving mode or the second upper half driving mode after the stop period has elapsed. After the first predetermined time has elapsed, it is preferable that the control turns on the other of the drum or the pulsator.
  • either the drum or the pulsator can be turned on earlier than the other one when the first or second upper half drive mode is turned on. For this reason, either the drum or the pulsator can be reversed using the inertia force of the laundry. For example, when laundry is running in the rotational direction of the pulsator, the drum is turned on earlier than the pulsator, and the rotational direction is reversed so that the rotational direction of the drum is reversed before the rotational direction of the laundry is reversed by the pulsator. Can be reversed.
  • the load reduction correction control is performed after turning off either the drum or the pulsator at the time of turning off the first upper half driving mode or the second upper half driving mode which is before entering the stop period.
  • the control for turning off the drum or the other of the pulsator after the second predetermined time has elapsed may be sufficient.
  • control device is configured to execute the load reduction correction control when the stop period is shorter than a preset reference time.
  • a reference time when the period of time (hereinafter referred to as a reference time) is set long enough to sufficiently reduce the inertia forces of the drum and the pulsator, the load applied to the motor when the rotation direction of the drum and the pulsator is reversed. Does not become large enough to cause a start up failure of the motor. Therefore, by carrying out load reduction correction control only when the stop time is shorter than the reference time, load reduction correction control can be appropriately executed.
  • the washing machine when the laundry accommodated in the drum is rotating in the same direction as the rotation direction of the drum, during the stop period, the rotation of the drum is decelerated and stopped, and after the stop, the first first upper half It is preferable to be configured to turn on the drive mode or the second upper half drive mode.
  • the washing machine configured to turn on either the drum or the pulsator after turning on either the drum or the pulsator upon turning on the first upper drive mode or the second upper drive mode and then turn on the other of the drum or pulsator after the first predetermined time has elapsed.
  • the apparatus further comprises vibration detection means for detecting the vibration applied to the washing machine, and the control device includes the first vibration when the detection vibration detected by the vibration detection means is larger than a predetermined vibration. It is preferable that it is comprised so that a predetermined time may be short.
  • the vibration detecting means when a vibration greater than the predetermined vibration is detected by the vibration detecting means, the first predetermined time is shortened, and water flow is generated earlier in the reverse direction to the rotation direction of the laundry. Slows down and reduces the centrifugal force acting on the washing machine from the laundry. For this reason, it is possible to prevent the vibration from acting on the washing machine.
  • the washing machine configured to turn off the power supply, the washing machine further comprising vibration detecting means for detecting a vibration applied to the washing machine, wherein the control device includes a predetermined predetermined detection vibration detected by the vibration detecting means.
  • the control device includes a predetermined predetermined detection vibration detected by the vibration detecting means.
  • the second predetermined time when one of the drum or the pulsator is rotated longer than the other to generate a greater inertia force on the laundry, if the laundry is pulled, the centrifugal force of the laundry for the second predetermined time There is a fear that strong vibration is applied to the washing machine. Therefore, when a vibration larger than the predetermined vibration is detected by the vibration detecting means, the second predetermined time is shortened to reduce the centrifugal force due to the rotation of the laundry. For this reason, the vibration of a washing machine can be reduced.
  • Another embodiment of the sixth embodiment includes a rotatable drum for accommodating laundry, a pulsator provided concentrically with the rotation axis of the drum, and agitating the laundry in the drum, and independently of the drum and the pulsator.
  • a washing machine including a motor to rotate and an inverter for driving the motor is targeted.
  • an electric signal is applied to the motor through the inverter based on load detection means for detecting a load applied to the motor and the detected load detected by the load detection means, It further includes a controller for controlling the operation of the drum and the pulsator.
  • the control device includes a first upper half driving mode for rotating the drum forward and reversely rotating the pulsator, and a second upper half driving mode for rotating the drum reversely and forward rotating the pulsator.
  • the laundry when laundry adheres to the drum, the laundry may return in the rotational direction of the drum.
  • the inertial force of the laundry acts on the drum in addition to the inertia force of the drum, the rotational direction of the drum When inverting the motor, an excessive load is applied to the motor.
  • the washing machine of the seventh embodiment periodically changes the unbalanced amount by intentionally giving a predetermined speed difference between the drum and the pulsator during the drum dehydration operation, and thereafter the drum and the unbalanced amount when the unbalanced amount becomes minimum. Rotation control was performed so that the speed of the pulsator was the same.
  • a rotatable drum for accommodating laundry, a pulsator provided concentrically with the rotation axis of the drum, and a motor for rotating the drum and the pulsator independently of each other are provided. It is a washing machine.
  • the motor has unbalance detection means for detecting an unbalance amount during rotation of at least one of the drum and the pulsator, having a first rotor for rotating the pulsator and a second rotor for rotating the drum; And a control unit for controlling the rotation operation of the first and second rotors based on the detected value of the unbalance amount, wherein the control unit is predetermined between the drum and the pulsator during dewatering operation of laundry.
  • the unbalance amount is periodically changed, and rotation control is performed so that the speeds of the drum and the pulsator become equal when the unbalance amount becomes minimum.
  • the control unit periodically changes the unbalance amount by providing a predetermined speed difference between the drum and the pulsator, and the speed between the drum and the pulsator is equal at a timing at which the change in the unbalance amount is minimized.
  • the drum and the pulsator can be rotated at the same speed with the unbalanced state being the minimum. That is, the occurrence of unbalance can be prevented.
  • the dehydration time can be significantly shortened.
  • the unbalance detecting means detects an unbalance amount of the drum and the pulsator while the drum and the pulsator are rotating at the same speed, and the controller controls at least one of the drum and the pulsator. If the detected value of the unbalance amount is larger than a predetermined value and the difference between the unbalance moment of the drum and the unbalance moment of the pulsator calculated based on the detected value of the unbalance amount is less than or equal to the predetermined value, the rotation control is executed.
  • the unbalance detecting means detects an unbalance amount of the drum and the pulsator while the drum and the pulsator are rotating at the same speed, and the controller controls the unbalance amount according to the detected value of the unbalance amount.
  • the solution may be selectively changed.
  • the controller in order for the controller to selectively change the unbalance canceling method according to the detected value of the unbalance amount, the unbalance canceling method having higher aptitude and need may be applied. As a result, it is possible to select a method that can effectively prevent unbalance from occurring, and further shorten the dehydration time.
  • the controller if the detected values of the unbalance amount of the drum and the pulsator are all less than or equal to a predetermined value, does not perform the rotation control and raises the rotation speed of the drum and the pulsator while maintaining the same. You may comprise.
  • the spin speed of the drum and the pulsator is accelerated without performing the rotation control, so that the dehydration time can be shortened.
  • the control unit may further include an unbalance moment of the drum and an unbalance moment of the pulsator, the detected value of any unbalanced amount of the drum and the pulsator being greater than a predetermined value, and calculated based on the detected value of the unbalanced amount.
  • the unbalanced state may be changed by applying a predetermined speed variation to the larger unbalanced moment among the drum and the pulsator.
  • a control part gives predetermined speed control to a drum or a pulsator, and can cancel an unbalance in a short time, without stopping a drum or a pulsator. For this reason, dehydration time can be shortened significantly.
  • Another embodiment of the seventh embodiment is a washing machine including a rotatable drum for accommodating laundry, and a motor provided concentrically with the rotation axis of the drum and independently rotating a pulsator for stirring the laundry in the drum. Control method.
  • the control method includes the steps of: periodically changing an unbalance amount by providing a predetermined speed difference between the drum and the pulsator during the dehydration operation of the laundry, and during the relative rotation period, the drum and the Detecting at least one unbalance amount of the pulsator; and making the speeds of the drum and the pulsator equal when the detected value of the unbalance amount is minimum.
  • the drum and the pulsator can be rotated at the same speed with the unbalanced detection value as the minimum state. That is, the occurrence of unbalance can be prevented. In addition, since the occurrence of unbalance can be prevented without stopping the rotation of the drum or the pulsator, the dehydration time can be significantly shortened.
  • An eighth embodiment is a washing machine including a drum accommodating laundry, a pulsator for stirring the laundry in the drum, and a motor for independently rotating the drum and the pulsator, respectively. A solution was found.
  • the motor has an annular stator, an outer rotor disposed outside the stator to rotate the pulsator, and an inner rotor disposed inside the stator to rotate the drum, the outer rotor and And a speed detector for detecting the rotational speed of the inner rotor, and a controller for controlling the rotational operations of the outer rotor and the inner rotor, wherein the controller is configured to detect the speed detected by the speed detector during dehydration operation of the drum.
  • the rotational speed of the inner rotor is a target speed
  • the rotational motion of the outer rotor is controlled so that the rotational speed of the outer rotor substantially coincides with the target speed.
  • the rotational speed of the inner rotor is set to be approximately equal to the target speed at the rotational speed of the inner rotor when the drum is dewatered. In this way, by damaging the speed fluctuation by synchronously driving the outer rotor and the inner rotor during dewatering operation, it is possible to reduce the cloth damage.
  • the target rotational speed is controlled while accelerating differently depending on the performance difference of the two motors. Therefore, it becomes difficult to raise the rotation speed of the outer rotor and the inner rotor at the same speed until the target rotational speed is reached.
  • the inner rotor is accelerated to the target rotational speed, while the outer rotor is controlled to follow the rotational speed of the reference inner rotor as the target speed.
  • Speed difference can be reduced.
  • the control safety is improved without changing the rotor to be controlled at random periods.
  • a phase calculating unit for calculating a phase difference between the outer rotor and the inner rotor relative to the inner rotor based on the rotational speeds of the outer rotor and the inner rotor detected by the speed detecting unit;
  • the rotation operation of the outer rotor may be controlled so that the phase difference is smaller than a predetermined value.
  • a ninth embodiment is a washing machine including a drum accommodating laundry, a pulsator for stirring the laundry in the drum, and a motor for independently rotating the drum and the pulsator, respectively.
  • the means was devised.
  • the motor has an annular stator, an outer rotor disposed outside the stator to rotate the pulsator, and an inner rotor disposed inside the stator to rotate the drum, the outer rotor and And a speed detecting unit for detecting a rotational speed of the inner rotor, and a control unit for controlling rotation operations of the outer rotor and the inner rotor, wherein the control unit includes the outer rotor and the inner rotor during the dehydration operation of the drum. If it is determined that the phenomenon of running along the drum of the pulsator due to the laundry has disappeared while synchronously driving the motor, the energization to the motor for rotating the outer rotor is stopped to stop the pulsator. It is comprised so that rotation may be free.
  • the pulsator is set to rotation free when it is determined that the pulsation phenomenon due to the laundry has disappeared during the dehydration operation of the drum.
  • the laundry running along the drum rubs against the rotating pulsator and rotates along the pulsator, thereby avoiding damage to the laundry and reducing power consumption by stopping power supply to the motor that rotates the outer rotor. can do.
  • the control unit is free from a phenomenon in which the laundry rotates along the drum of the pulsator when the variation of the rotational speed of the outer rotor detected by the speed detection unit with respect to the set rotational speed of the outer rotor is greater than a predetermined value. You may comprise so that it may determine that it has lost.
  • the current detection part which detects the electric current supplied to the said motor is provided,
  • the said control part is made by the said laundry by the said laundry when the rotation coordinate system electric current which converted the electric current detected by the said current detection part into the rotation coordinate system became smaller than a predetermined amount. It may be configured so that it is determined that the phenomenon of circulating along the drum of the pulsator is eliminated.
  • the control unit resumes the control of the rotational operation of the outer rotor to synchronize the outer rotor and the inner rotor to reduce the rotational speed.
  • You may comprise so that.
  • control unit is configured to use the rotational speed of the outer rotor as the predetermined rotational speed when it is determined that the phenomenon of turning along the drum of the pulsator by the laundry disappears.
  • the pulsator is rotated again at the rotational speed when the pulsator is rotated free to start.
  • the drum and the pulsator are configured to be rotatable independently of each other, and during the dehydration operation of the laundry, the drum is controlled to rotate while the pulsator is rotated free, while In the case where it was determined that the phenomenon of turning along the drum had occurred, the pulsator was switched to the torque control mode in the rotation free state.
  • the washing machine is provided with a rotatable drum accommodating laundry, a pulsator concentrically with the rotary shaft center of the drum, and independently rotating the drum and the pulsator, respectively, for stirring the laundry in the drum.
  • a control unit for controlling rotation of the motor wherein the control unit stops driving of the pulsator according to the motor at the time of dehydration operation of the laundry, and makes the pulsator rotate free. While the drum is controlled to rotate, when the laundry determines that a phenomenon in which the laundry rotates along the drum of the pulsator occurs, the pulsator is given a torque command value from a rotation-free state so as to increase the torque of the pulsator. Switch to the torque control mode to control.
  • the control part rotates the drum in the state which made the pulsator rotation free at the time of dehydration operation, the energy consumption according to a pulsator drive can be reduced significantly.
  • the control unit is configured to switch the pulsator to actively torque control from the rotation free state when it is determined that the phenomenon of turning along the drum of the pulsator occurs.
  • the phenomenon of turning along the pulsator's drum occurs, the load on the drum motor is increased due to the resistance generated by the counter electromotive force on the pulsator side and the control current on the drum side, which increases the consumption of the washing machine.
  • the energy is increasing. Therefore, by actively controlling the torque of the pulsator, it becomes possible to control to reduce the energy consumption of the washing machine total.
  • the said control part may be comprised so that the torque command value according to the said torque control may be less than or equal to the driven torque of the said pulsator, and it performs weak field control by giving a predetermined
  • the pulsator since the field weakening control is carried out, the counter electromotive force induced by the phenomenon of turning along the drum of the pulsator (hereinafter simply referred to as the pulsator) can be suppressed, so that the motor can be rotated at a higher speed. Will be. That is, a washing machine capable of stable operation up to a high speed station in dewatering operation can be realized.
  • the resistance generated by the counter electromotive force on the pulsator side and the control current on the drum side are influenced to each other to suppress the motor (drum side). Since the load on a furnace can be reduced, it becomes possible to also reduce washing machine total consumption energy.
  • the speed detection means which detects the rotational speed of the said pulsator is provided,
  • the said control part is a drum of the said pulsator when the rotational speed of the said pulsator detected by the said speed detection means reached the predetermined threshold value. You may comprise so that it may determine that the phenomenon which follows is occurring.
  • the said predetermined threshold value is as low as possible as long as it is the rotational speed which can control a pulsator.
  • 10 [rpm] is set as a predetermined threshold value.
  • a predetermined threshold value can be set arbitrarily.
  • control unit returns the pulsator to the rotation free state when the rotational speed of the pulsator detected by the speed detecting means becomes lower than or equal to a predetermined threshold value after switching to the torque control mode. It is preferable to construct.
  • the control unit switches to the torque control mode, for example, when the laundry is loosened and the running state is released and the rotational speed of the pulsator becomes less than or equal to the predetermined speed, the pulsator is returned to the rotational free state. Consists of. For this reason, control instability at the ultra low speed can be prevented.
  • the first embodiment it is possible to efficiently generate torque by improving the winding coefficient of the coil.
  • cogging torque and mutual ripple can be reduced, and the two axes can be driven with high torque while effectively suppressing noise and vibration.
  • the stator of the dual rotor type motor having a large number of poles can be manufactured efficiently, it is possible to provide a washing machine that can cope with various operation control at low cost.
  • the lower arm short circuit brake having a greater brake effect than the upper arm short circuit brake consumes the regenerative power from the motor appropriately and applies the brake to the motor, thereby providing a drum and pulsator. Data can be stopped relatively quickly. As a result, it is possible to shorten the deceleration time when the drum and the pulsator are controlled and decelerated while appropriately consuming regenerative power from the motor.
  • the rotation direction of the drum or pulsator can be reversed by using the inertia force of the laundry in the drum. This reduces the load on the motor when the rotation direction of the drum or pulsator is reversed. As a result, starting failure of the motor can be prevented.
  • the unbalance by controlling the unbalance by the rotation control of the drum and the pulsator, the unbalance can be prevented more stably.
  • the eighth embodiment by damaging the speed fluctuation by synchronously driving the outer rotor and the inner rotor during the dehydration operation, it is possible to reduce the cloth damage.
  • the pulsator when it is determined that the pulsator circulating phenomenon due to the laundry has disappeared during the dehydration operation of the drum, the pulsator is rotated free to reduce the damage to the cloth of the laundry and dehydrate while saving power.
  • the pulsator when it is determined that ⁇ is generated along with the pulsator during the dehydration operation of the washing machine, the pulsator is switched from the rotation-free state to the torque control mode, thereby increasing the energy efficiency during the dehydration operation, Control safety in the area can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a washing machine.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line X-X of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a main member of the motor.
  • FIG. 4 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing the assembling structure of the motor.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the assembling structure of the motor.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the structure of the stator.
  • Fig. 7 is a diagram showing the relationship between the constant, the number of slots, and the number of poles of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a relationship between the number of rotating magnetic fields generated by a stator in a conventional motor and the number of magnetic poles of an inner rotor.
  • Fig. 9 is a diagram showing a relationship between the number of rotating magnetic fields generated by the stator and the number of magnetic poles of the inner rotor in the motor of the embodiment according to the first example.
  • FIG. 10 is a diagram showing a winding coefficient of a conventional motor with respect to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor.
  • Fig. 11 is a diagram showing the winding coefficient of the motor of this embodiment with respect to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor in the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a magnetic flux received by a tooth of a conventional motor.
  • Fig. 13 is a diagram when the magnetic flux received from two teeth of a conventional motor is synthesized.
  • Fig. 14 is a view for explaining the magnetic flux received by the teeth of the motor according to the first embodiment.
  • Fig. 15 is a view when synthesizing the magnetic fluxes received at the two outer teeth of the motor according to the first embodiment.
  • Fig. 16 is a diagram comparing break-off coefficients for harmonics of the magnetic flux distribution of the rotor.
  • 17 is a graph showing waveforms of induced voltages in a conventional motor.
  • FIG. 18 is a graph showing waveforms of induced voltages in a motor according to the first embodiment.
  • FIG. 19 is a graph showing changes in induced voltage and cogging torque occurring in the outer rotor driven at no load in the motor according to the second embodiment.
  • 20 is a view for explaining the tooth opening of the motor according to the second embodiment.
  • 21 is a graph showing changes in induced voltage and cogging torque occurring in the inner rotor driven at no load in the motor according to the second embodiment.
  • Fig. 22 is a graph showing a change in mutual ripple occurring in the inner rotor when the outer rotor is driven in the motor according to the second embodiment.
  • FIG. 23 is a graph showing the change in mutual ripple generated in the inner rotor by the inner tooth opening in the motor according to the second embodiment for each outer tooth opening.
  • FIG. 24 is a graph corresponding to FIG. 19 in another slot combination according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a graph corresponding to FIG. 19 in another slot combination according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a graph corresponding to FIG. 19 in another slot combination according to the second embodiment.
  • 26 is an exploded perspective view schematically showing the core retaining structure in the motor according to the third embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic perspective view of a part of the core retaining structure viewed from the center side in the motor according to the third embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic perspective view of a part of the core holding structure seen from the outer circumferential side in the motor according to the third embodiment.
  • 29 is a schematic cross-sectional view of a portion of the core retaining structure in the motor according to the third embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram for explaining the winding process in relation to the motor according to the third embodiment.
  • 31 is a diagram for explaining a winding process in relation to the motor according to the third embodiment.
  • FIG. 32 is a diagram for explaining a winding pattern in relation to a motor according to a third embodiment.
  • FIG 33 is a diagram for explaining a winding pattern in relation to a motor according to a third embodiment.
  • FIG. 34 is a schematic perspective view of a part of the winding body viewed from the outer circumferential side with respect to the motor according to the third embodiment.
  • 35 is a diagram for explaining a positioning structure with respect to the motor according to the third embodiment.
  • 36 is a diagram for explaining a modification of the positioning structure with respect to the motor according to the third embodiment.
  • 37 is a diagram for explaining a modification of the method for manufacturing the motor according to the third embodiment.
  • 38 is a diagram for explaining a modification of the method for manufacturing the motor according to the third embodiment.
  • FIG. 39 is a view corresponding to FIG. 26 showing a modification of the motor according to the third embodiment.
  • FIG. 39 is a view corresponding to FIG. 26 showing a modification of the motor according to the third embodiment.
  • FIG. 40 is a schematic diagram showing the structure of a motor, a drum side inverter circuit, a pulsator side inverter circuit, and a control device of the washing machine according to the fourth embodiment.
  • 41 is a schematic diagram showing a relationship between a command signal and a carrier wave and signals to the upper arm side and lower arm side switching elements based on the washing machine according to the fourth embodiment.
  • FIG 43 is a graph showing a relationship between a detected rotational speed of a drum and a target rotational speed in the washing machine provided with the motor control device according to the second embodiment with respect to the washing machine according to the fourth embodiment.
  • 44 is a flowchart showing the processing operation in the deceleration process according to the control apparatus in the washing machine provided with the motor control apparatus according to the second embodiment with respect to the washing machine according to the fourth embodiment.
  • 45 is a schematic view showing the configuration of a motor, a drum side inverter circuit, a pulsator side inverter circuit, and a control apparatus in the washing machine with the motor control apparatus according to the third embodiment with respect to the washing machine according to the fourth embodiment.
  • Fig. 46 is a relationship between a DC voltage applied to a drum side inverter circuit, a detected rotational speed of a drum, and a target rotational speed in the washing machine with the motor control device according to the third embodiment in relation to the washing machine according to the fourth embodiment.
  • 47 is a flowchart showing the processing operation in the deceleration process according to the control apparatus in the washing machine provided with the motor control apparatus according to the third embodiment with respect to the washing machine according to the fourth embodiment.
  • FIG. 48 is a block diagram in rotation control of a drum and a pulsator in relation to the washing machine according to the fifth embodiment.
  • 49 is a time chart illustrating an example of rotation control of a first control pattern in relation to a washing machine according to a fifth embodiment.
  • 50 is a time chart illustrating an example of rotation control of a second control pattern in relation to a washing machine according to a fifth embodiment.
  • 51 is a time chart illustrating an example of rotation control of a third control pattern in relation to a washing machine according to the fifth embodiment.
  • FIG. 52 is a time chart illustrating an example of rotation control of a fourth control pattern in relation to the washing machine according to the fifth embodiment.
  • 53 is a time chart illustrating an example of rotation control of a fifth control pattern with respect to the washing machine according to the fifth embodiment.
  • FIG. 54 is a time chart illustrating an example of rotation control of a sixth control pattern with respect to the washing machine according to the fifth embodiment.
  • 55 is a time chart illustrating an example of rotation control of a seventh control pattern with respect to the washing machine according to the fifth embodiment.
  • 56 is a time chart illustrating an example of rotation control of an eighth control pattern with respect to the washing machine according to the fifth embodiment.
  • 57 is a time chart illustrating an example of rotation control of a ninth control pattern in relation to a washing machine according to the fifth embodiment.
  • FIG. 58 is a block diagram showing a configuration of a motor and a control apparatus in relation to the washing machine according to the sixth embodiment.
  • 59 is a graph showing an electric signal applied to a motor when driving a drum and a pulsator in the execution of the first correction control in connection with the washing machine according to the sixth embodiment.
  • 60 is a graph showing an electric signal applied to a motor when driving the drum and the pulsator in the execution of the second correction control in connection with the washing machine according to the sixth embodiment.
  • 61 is a flowchart showing processing operations during operation of the washing machine according to the control device in relation to the washing machine according to the sixth embodiment.
  • FIG. 62 is a graph showing an electric signal applied to a motor when driving a drum and a pulsator in executing the third correction control in the washing machine according to the second embodiment with respect to the washing machine according to the sixth embodiment; to be.
  • FIG. 63 is a block diagram showing a configuration of a motor and a control apparatus in relation to the washing machine according to the seventh embodiment.
  • FIG. 63 is a block diagram showing a configuration of a motor and a control apparatus in relation to the washing machine according to the seventh embodiment.
  • 64 is a flowchart showing a procedure for controlling the rotation operation of the motor in relation to the washing machine according to the seventh embodiment.
  • 65 is a graph illustrating a time change of the rotation speed of the drum and the pulsator in relation to the washing machine according to the seventh embodiment.
  • 66 is a graph showing a time change of the rotation speed of the drum and the pulsator in relation to the washing machine according to the seventh embodiment.
  • 67 is a waveform diagram showing detection signals of unbalance detection means in relation to the washing machine according to the seventh embodiment.
  • FIG. 68 is a schematic diagram showing the unbalanced positions of the drum and the pulsator at point A of FIG. 67;
  • FIG. 69 is a schematic view showing the unbalanced positions of the drum and the pulsator at point B in FIG. 67;
  • 70 is a graph illustrating a time change of the rotation speed of the drum and the pulsator in relation to the washing machine according to the seventh embodiment.
  • 71 is a block diagram showing a configuration of a motor and a control apparatus in relation to the washing machine according to the eighth embodiment.
  • 72 is a flowchart showing the procedure for controlling the rotation operation of the motor in relation to the washing machine according to the eighth embodiment.
  • 73 is a graph showing a relationship between a phase difference between a drum and a pulsator and a rotational speed between the drum and the pulsator in relation to the washing machine according to the eighth embodiment.
  • FIG. 74 is a block diagram showing a configuration of a motor and a control apparatus in relation to the washing machine according to the ninth embodiment.
  • FIG. 76 is a graph showing a time change of the rotational speed and the motor current of the outer rotor in relation to the washing machine according to the ninth embodiment.
  • 77 is a flowchart showing the procedure for controlling the rotation operation of the motor in relation to the washing machine according to the ninth embodiment.
  • FIG. 78 is a block diagram showing a configuration of a motor and a control apparatus in relation to the washing machine according to the tenth embodiment.
  • 79 is a block diagram showing a configuration of a motor and a control apparatus in relation to the washing machine according to the tenth embodiment.
  • 81 is a graph showing a time change of the rotational speeds, Iq and Id of the drum and the pulsator in the torque control mode in connection with the washing machine according to the tenth embodiment.
  • 82 is a graph showing a time change of the phase current of the inverter in the rotation free state with respect to the washing machine according to the tenth embodiment.
  • 83 is a graph showing a time change of the phase current of the inverter in the torque control mode in connection with the washing machine according to the tenth embodiment.
  • This washing machine 1 is a fully automatic washing machine in which each process of washing, rinsing, and dehydration is performed by automatic control.
  • the washing machine 1 has a main body 2 having a vertically rectangular box shape, and an inlet 4 for opening and closing with a lid 3 is formed thereon. The loading and unloading of the laundry is performed through this inlet 4 (so-called vertical washing machine). Behind the inlet 4, various switches and display parts which a user operates are provided.
  • a tub 10, a drum 11, a motor 12, a pulsator 13, a balancer 14, and a controller 15. Etc. are provided inside the main body 2, inside the main body 2, a tub 10, a drum 11, a motor 12, a pulsator 13, a balancer 14, and a controller 15. Etc. are provided inside the main body 2, inside the main body 2, a tub 10, a drum 11, a motor 12, a pulsator 13, a balancer 14, and a controller 15. Etc. are provided inside the main body 2, inside the main body 2, a tub 10, a drum 11, a motor 12, a pulsator 13, a balancer 14, and a controller 15. Etc. are provided inside the main body 2, inside the main body 2, inside the main body 2, a tub 10, a drum 11, a motor 12, a pulsator 13, a balancer 14, and a controller 15. Etc. are provided inside the main body 2, inside the main body 2, inside the main body 2, a tub 10, a drum 11, a motor 12, a pulsator 13, a balancer 14,
  • the water tank 10 is a bottomed cylindrical container which can store water, and is suspended in the inside of the main body 2 by the some like-like member 16 in the state which made the opening point toward the upper inlet 4. Inside the water tank 10, water can be pumped through the water injector mechanism of a city which is not shown in figure.
  • the lower part of the water tank 10 is connected to the drain pipe 17 which is controlled to open and close by a valve, and unnecessary water is drained to the outside of the washing machine 1 through the drain pipe 17.
  • the drum 11 is a cylindrical container with a bottom for storing laundry one step smaller than the water tank 10.
  • the drum 11 is accommodated in the water tank 10 so that its opening may face the inlet 4 and rotate about the vertical axis J extending in the vertical direction.
  • the whole laundry is processed inside this drum 11.
  • many dripping holes 11a are formed over the whole surface (only a part is shown in FIG. 2).
  • the balancer 14 is provided in the opening part of the drum 11.
  • the balancer 14 is a circular annular member in which a plurality of balls or viscous fluids are accommodated.
  • the balancer 14 adjusts an imbalance in the weight balance caused by the washing of the laundry during rotation of the drum 11.
  • a disk-shaped pulsator 13 having a stirring blade on its upper surface is rotatably provided.
  • the control device 15 is composed of hardware such as a CPU or a ROM and software such as a control program, and comprehensively controls each process performed in the washing machine 1.
  • the control device 15 is electrically connected to various switches, motors 12, valves and the like, and according to a user's instruction, the control program performs washing or dehydration operation to perform washing, rinsing, and dehydration processes.
  • the motor 12 rotates while inverting the pulsator 13 at a fixed cycle and agitates the laundry with water or detergent.
  • the motor 12 rotates the drum 11 at a high speed in a constant direction, and pushes the laundry to the circumferential wall for dehydration by the action of centrifugal force.
  • the drum 11 is also rotatably driven together with the pulsator 13 during the washing or rinsing process so as to perform higher driving control.
  • the motor 12 has a flat cylindrical appearance with a diameter smaller than that of the water tank 10, and is assembled below the water tank 10 so that the longitudinal axis J passes through its center.
  • the motor 12 is composed of an outer rotor 20, an inner rotor 30, an inner shaft 40, an outer shaft 50, a stator 60, and the like. That is, this motor 12 is equipped with two rotors 20 and 30 inside and outside of one stator 60 (dual rotor), and these rotors 20 and 30 provide a clutch, a deceleration gear, etc. It is connected to the pulsator 13 or the drum 11 without being interposed, and is comprised so that it may drive directly (direct drive).
  • the rotors 20 and 30 share the coils 63 of the stator 60, and by supplying a controlled complex current to these coils 63, the motor 12 is responsible for each of the rotors 20 and 30. It is formed to be able to drive independently.
  • the outer rotor 20 is a cylindrical member having a flat bottom, a disk-shaped bottom wall portion 21 having a central portion opened, a cylindrical circumferential wall portion 22 provided at a peripheral edge of the bottom wall portion 21,
  • hub part 23 integrated in the center part of the bottom wall part 21, and several outer magnet 24 are included.
  • the bottom wall portion 21 and the circumferential wall portion 22 are formed by pressing an iron plate so as to function as a back yoke, and the boss portion 23 is formed of a sintered alloy or the like.
  • the axial hole which serrated process of serrated procession was formed in the inner peripheral surface is formed.
  • the bottom wall portion 21 is provided with a plurality of slits 21a for dissipating heat.
  • Each outer magnet 24 is made of a permanent magnet of rectangular plate shape or tile shape, and is fixed to the inner surface of the circumferential wall portion 22. In this embodiment, as shown in FIG. 5, 48 outer magnets 24 are arranged so that the N poles and the S poles are alternately arranged in succession in the circumferential direction.
  • the inner rotor 30 is a flat bottomed cylindrical member having an outer diameter smaller than that of the outer rotor 20, and has a trapezoidal inner bottom wall portion 31 having a central portion open and an inner bottom wall portion 31 around the inner rotor wall 31.
  • the inner peripheral wall part 32 of the cylindrical shape provided, the inner boss part 33 integrated in the center part of the inner bottom wall part 31, and the some inner magnet 34 are included.
  • the inner bottom wall portion 31 and the inner circumferential wall portion 32 are formed by pressing a steel plate, and the inner boss portion 33 is formed of a sintered alloy or the like.
  • an inner diameter is larger than that of the boss portion 23, and a shaft hole in which serration is formed is formed on the inner circumferential surface.
  • the inner bottom wall portion 31 is provided with a plurality of working openings 31a for fastening the stator 60 to the water tank 10.
  • Each inner magnet 34 consists of a rectangular plate shape or tile shape permanent magnet, and is fixed to the outer surface of the inner peripheral wall part 32. In this embodiment, as shown in FIG. 5, 42 inner magnets 34 are arrange
  • the inner shaft 40 is an elongated circumferential shaft member, and mounting portions 41 and 41 are formed at upper and lower ends thereof with engaging portions in which serration is performed on the outer circumferential surface thereof.
  • the lower mounting portion 41 is fixed to the boss portion 23, and the lower end portion of the inner shaft 40 is fixed to the outer rotor 20 by press-fitting or bolting the engaging portion to the shaft hole.
  • the outer shaft 50 is an elongated cylindrical shaft member that is shorter than the inner shaft 40 and has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner shaft 40.
  • mounting portions 51 and 51 having engaging portions formed with serrations on the outer circumferential surface thereof are formed.
  • the lower mounting portion 51 is fixed to the inner boss portion 33 and the lower end portion of the outer shaft 50 is fixed to the inner rotor 30 by press-fitting or bolting the engaging portion to the shaft hole.
  • the stator 60 has a circular annular body portion 60a having a smaller outer diameter than the inner diameter of the outer rotor 20 and having an inner diameter larger than the outer diameter of the inner rotor 30, and a flange portion protruding toward the center from the inner peripheral edge of the upper portion thereof.
  • 60b is provided and is formed by resin mold molding. The detailed structure of the stator 60 is mentioned later.
  • the stator 60 is installed by fastening the flange part 60b to the motor bracket 70 provided in the bottom surface of the water tank 10.
  • the outer shaft 50 to which the inner rotor 30 is connected is rotatably supported by the motor bracket 70 through the bearing 71 and the ball bearing 72.
  • the bracket fixed to the drum 11 is provided in the upper installation part 51 which protruded in the inside of the water tank 10, and the upper end part of the outer shaft 50 is being fixed to the drum 11. As shown in FIG.
  • the inner shaft 40 to which the outer rotor 20 is connected is inserted into the lower end of the outer shaft 50 so that the upper end thereof protrudes inside the drum 11.
  • the inner shaft 40 is rotatably supported by the drum 11 and the outer shaft 50 via the upper and lower inner bearings 73 and 73.
  • the upper end part of the inner shaft 40 is fixed to the pulsator 13 by fastening in the state which engaged the engagement site
  • stator 60, the inner rotor 30, and the outer rotor 20 are assembled so that the inner rotor 30 and the outer rotor 20 face the stator 60 with a slight gap.
  • a controlled current is supplied to the stator 60, so that a magnetic field that periodically varies in each coil 63 is formed.
  • This periodic magnetic field fluctuation acts on each of the inner magnet 34 and the outer magnet 24, thereby forming an integral structure consisting of the inner rotor 30, the outer shaft 50, and the drum 11, and the outer rotor 20. ),
  • the inner shaft 40, and the integral structure consisting of the pulsator 13 are individually driven to rotate about the longitudinal axis (J).
  • the body portion 60a which is a main body portion of the stator 60 includes a plurality of I-type cores (core elements) 61, an insulator 62, a plurality of coils 63, a resin molded body ( 75).
  • the stator 60 of this embodiment is equipped with 36 I-type cores 61 and the coil 63, as shown in FIG.
  • the I-type core 61 is a thin plate-shaped iron member whose cross section seen from the axial direction has I shape. Both corners protrude in the shape of a blade in the circumferential direction at an end portion on the inner circumferential side of the I-type core 61, so that an inner tooth 61a that is vertically long and wide in width is provided. Further, both corners of the I-shaped core 61 are protruded in the shape of a blade in the circumferential direction, so that an outer tooth 61b that is vertically long and wide in width is provided.
  • These I-type cores are arranged radially at equal intervals over the entire circumference of the body portion 60a, and each of them is arranged in a separate and separated state.
  • the I-type core 61 is wound around each of these I-type cores 61 by winding the wire W (conductive wire covered with an insulating material) in a predetermined order and configuration via an insulator 62.
  • Each coil 63 is formed.
  • the I-type core 61, the insulator 62, and the coil 63 are embedded in the resin molded body 75 formed in a ring shape by mold molding, and the inner tooth 61a and the outer tooth 61b are embedded in the resin molded body 75. Only each end surface part is exposed to the inner peripheral surface and outer peripheral surface of the resin molding 75.
  • the upper part of the body part 60a is provided with the connector 76 to which the electrical wiring of a control apparatus or a power supply is connected.
  • the first embodiment relates to a motor for a washing machine suitable for a washing machine.
  • the motor 12 which drives the inner rotor 30 side by three phases and drives the outer rotor 20 side by six phases is targeted. That is, the outer rotor 20 is the first rotor and the inner rotor 30 is the second rotor.
  • the winding is then formed of fractional slot windings.
  • the coil 63 of the stator 60 is supplied with a composite current in which currents corresponding to each of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 overlap each other. As a result, the coil 63 generates a separate rotating magnetic field for independently driving the outer rotor 20 and the inner rotor 30.
  • the inner rotor 30 includes a plurality of inner magnets 34 arranged circumferentially to face the inner circumferential surface of the stator 60, and the core element of the stator 60 facing the inner rotor 30.
  • the width of the teeth (inner teeth) 61a of 61 is greater than half of the width of each of the plurality of inner magnets 34.
  • the width of the teeth 61a of the core elements 61 of the stator 60 facing the inner rotor 30 may be greater than the width of each of the plurality of inner magnets 34.
  • the outer rotor 20 also includes a plurality of outer magnets 24 arranged circumferentially to face the outer circumferential surface of the stator 60, and the core elements 61 of the stator 60 facing the outer rotor 20.
  • the width of the teeth (outer teeth) 61b of the () is larger than 1/2 of the width of each of the plurality of outer magnets 24.
  • the width of the teeth 61b of the core elements 61 of the stator 60 facing the outer rotor 20 is greater than the width of each of the plurality of outer magnets 24. Can be formed.
  • FIG. 8 is a diagram showing a relationship between the number of rotating magnetic fields generated by a stator and the number of magnetic poles of an inner rotor in a conventional motor.
  • the number of rotating magnetic fields generated by the stator 60 and the number of magnetic poles of the inner rotor 30 are the same.
  • the number of rotating magnetic fields generated by the stator 60 is the same with respect to the number of magnetic poles of the outer rotor.
  • FIG. 9 is a diagram showing a relationship between the number of rotating magnetic fields generated by the stator and the number of magnetic poles of the inner rotor in the motor of the present embodiment.
  • the number of rotating magnetic fields generated by the stator 60 and the number of magnetic poles of the inner rotor 30 are configured differently.
  • the number of magnetic poles of the outer rotor 20 is also different from the number of rotating magnetic fields generated by the stator 60.
  • the winding coefficient of the motor 12 of this embodiment is demonstrated compared with the winding coefficient of the conventional motor.
  • 10 is a table showing a winding coefficient of a conventional motor.
  • 11 is a table which shows the winding coefficient of the motor of this embodiment.
  • Kp break winding coefficient
  • Kd distribution winding coefficient
  • Kw Kp ⁇ Kd.
  • Kp 0.5
  • Kd 0
  • the three-phase drive affects only the inner side and does not affect the outer side.
  • 6-phase drive only the outer side is affected, not the inner side.
  • the three-phase drive affects only the inner side and does not affect the outer side.
  • 6-phase drive only the outer side is affected, not the inner side.
  • the motor 12 of the present embodiment has a larger winding coefficient of the coil 63 with respect to the fundamental wave of the magnetic flux distribution of the rotor as compared with the conventional motor.
  • the winding coefficient Kw of the conventional motor is 0.5
  • the winding coefficient Kw of the motor 12 of the present embodiment is 0.75, which shows that the winding coefficient is improved by 50%. For this reason, torque can be produced efficiently by improving a winding coefficient.
  • Kp sin ( ⁇ / 2), ⁇ is slot width (electric angle)
  • the center part of the tooth 61b opposes the position which shifted 30 degrees from the center part of one outer magnet 24 of the outer rotor 20.
  • adopted the structure of the motor 12 of this embodiment can use more magnetic flux compared with the structure of the conventional motor, and can generate a torque efficiently.
  • Fig. 16 is a table comparing the break-band coefficients for the harmonics of the magnetic flux distribution of the rotor.
  • the disconnection winding coefficient with respect to harmonics can be made less than one.
  • the waveform of the induced voltage is distorted, and the distortion factor (Klirrtex) at this time is about 31%.
  • the waveform of the induced voltage is hardly distorted in the motor 12 of this embodiment, and the distortion at this time is about 4.9%.
  • the disconnection winding coefficient of the coil 63 with respect to the harmonic of the magnetic flux distribution of a rotor is small compared with the conventional motor.
  • the distortion of the waveform of an induced voltage is about 84% lower than the conventional motor. As a result, torque ripple can be reduced to reduce vibration and noise.
  • the stator can generalize the number of slots and the number of rotors as follows.
  • S is the number of slots in the stator
  • P1 is the pole number P1 of either the first rotor or the second rotor
  • P2 is the other pole number P2
  • n is an integer of 1 or more.
  • the motor 12 in which magnet was attached to the outer peripheral part of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 at equal intervals was demonstrated, the motor is not limited to this form.
  • it can also be comprised by what is called a flux concentration type motor which was alternately arrange
  • the second embodiment relates to a dual rotor type motor having two rotors inside and outside of one stator suitable for a washing machine, among which, in particular, the stator cores are composed of a plurality of core elements independent of each other, The number of these core elements relates to a motor which is less than the number of poles of the two rotors.
  • the cogging torque (torque generated by the magnetic attraction force acting between the magnet and the core when the rotor is moved in the deenergization state) causes noise or vibration, and thus cogging
  • the torque is preferably small.
  • the slot combination of the motor 12 is the number of poles of the inner rotor 30: 42, the number of poles of the outer rotor 20: 48, the number of slots of the stator 60: 36, and the number of I-type cores 61. Is less than the number of poles of the inner rotor 30 and the outer rotor 20, and the outer rotor 20 has more poles than the inner rotor 30.
  • the outer rotor 20 having a large number of poles is driven at no load, and according to the tooth opening of the outer tooth 61b for each tooth opening (4.76 °, 6.19 °, 7.62 °) of the inner tooth 61a, the outer rotor ( Fig. 20 shows the results of investigating how the induced voltage and cogging torque change.
  • a tooth opening angle here is an angle (center angle) which arises by the line which connects the both ends of the circumferential direction of a tooth, and the center J of a stator.
  • Fig. 20 shows the tooth opening (internal tooth opening ⁇ 1) of the inner tooth 61a and the tooth opening (outer tooth opening ⁇ 2) of the outer tooth 61b.
  • the induced voltage generated in the outer rotor 20 is influenced by the change in the outer tooth opening angle ⁇ 2, and the peak maximum in the middle of the analysis range of the outer tooth opening angle ⁇ 2 is obtained. It changes to the curve shape shown.
  • the induced voltage generated in the outer rotor 20 tends to increase as the inner tooth open angle ⁇ 1 increases due to the influence of the inner tooth open angle ⁇ 1.
  • the cogging torque generated in the outer rotor 20 changes to a curved shape showing two peaks in which the middle degree of the analysis range of the outer tooth opening angle ⁇ 2 becomes a valley in accordance with the change of the outer tooth opening angle ⁇ 2.
  • the cogging torque generated by the outer rotor 20 does not change even when the inner tooth opening angle ⁇ 1 changes, so the influence of the inner tooth opening angle ⁇ 1 is extremely small.
  • the inner rotor 30 having a small number of poles is driven at no load, and the inner rotor 30 is opened according to the inner tooth opening angle ⁇ 1 for each of the outer tooth opening angles ⁇ 2 (5.42 °, 6.25 °, 7.08 °).
  • the results of the investigation of how the induced voltage and cogging torque change are shown.
  • the induced voltage generated by the inner rotor 30 is influenced by the change in the inner tooth opening angle ⁇ 1, and the peak which is the maximum at the middle of the analysis range of the inner tooth opening angle ⁇ 1 is obtained. It changes to the curve shape shown.
  • the induced voltage generated by the inner rotor 30 tends to increase as the outer tass opening angle ⁇ 2 increases due to the influence of the outer teeth opening angle ⁇ 2.
  • the cogging torque generated by the inner rotor 30 is not only very small compared to the cogging torque generated by the outer rotor 20, but does not change even when the inner tooth opening angle ⁇ 1 changes, so the influence of the inner tooth opening angle ⁇ 1 Very small
  • the cogging torque generated by the inner rotor 30 does not change even when the outer tooth opening angle ⁇ 2 changes, so the influence of the outer tooth opening angle ⁇ 2 is also very small.
  • FIG. 23 in this case, it is examined how the mutual ripple occurring in the inner rotor 30 changes according to the inner tooth opening angle ⁇ 1 for each of the outer tooth opening angles ⁇ 2 (5.00 °, 6.25 °, 7.14 °). Results are shown.
  • the mutual ripple generated in the inner rotor 30 changes into a curved shape that is minimum in the middle of the analysis range of the inner tooth opening angle ⁇ 1 under the influence of the inner tooth opening angle ⁇ 1.
  • a current reference value is shown by the dashed-dotted line.
  • the outer tooth opening angle ⁇ 2 may be set in a range of 5.0 ° to 7.14 ° in order to suppress the cogging torque generated by the outer rotor 20 to the current reference value or less while ensuring a high induced voltage. Moreover, if it is this range, as shown in FIG. 22, mutual ripple generate
  • the present reference value is also shown by a dashed-dotted line in FIG. Since the mutual ripple generated in the inner rotor 30 may also exceed the current reference value, it is preferable to suppress it below the reference value. It is understood that the inner tooth opening angle ⁇ 1 may be set in the range of 2.67 ° to 9.5 ° so that the mutual ripple generated by the inner rotor 30 is also lower than the reference value.
  • the inner tooth 61a and the outer tooth 61b which oppose the rotor with many poles among the inner rotor 30 and the outer rotor 20 are many.
  • the inner tooth 61a and the outer tooth 61b which oppose the rotor of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 with a few poles are few.
  • the other tooth can be generalized to a range in which the tooth opening of the tooth is 96 ° / Nc to 342 ° / Nc (Nc is the number of core elements).
  • the number of poles of the rotor with the smallest number of poles is P1
  • the number of poles of the rotor with the highest number of poles is P2.
  • the slot combination satisfies the following conditions. Can be established.
  • FIG. 25 shows an example of the electromagnetic field analysis results corresponding to FIG. 19 in this slot combination.
  • the drum and the pulsator can be driven with high torque while effectively suppressing noise and vibration.
  • the third embodiment relates to a dual rotor type motor for rotationally driving a drum or the like of a washing machine in a direct drive type, and more particularly, to a structure of a stator formed by mold molding.
  • stator 60 In the manufacture of the stator 60, it is necessary not only to arrange a large number of I type
  • the insulator 62 is a structure in which a thin wall is connected, and is formed by injection molding of a resin or the like.
  • the insulator 62 is constituted by a pair of annular connectors 81 and 82 which are brought into contact with each other in the axial direction while all the I-shaped cores 61 are sandwiched therebetween.
  • the lower ring-shaped connecting body 81 consists of one body formed in circular ring shape (main connecting body 81).
  • the upper ring-shaped connecting body 82 is composed of a plurality of connecting elements 82a having an arc shape (three in the present embodiment), and by connecting them, a circle having a vertically symmetrical shape with the main connecting body 81 is connected. It is formed in an annular shape (sub-connector 82).
  • the sub connecting body 82 is provided with a terminal portion 83 constituting the connector 76. The ends of the wires W drawn from the coil 63 are all connected to the terminal portion 83.
  • each core insertion part 84 into which each of the I-type cores 61 are inserted are provided in the main connecting body 81 at equal intervals in the circumferential direction.
  • the core insertion part 84 accommodates about half of the lower part of the I-type core 61, and is formed in the shape according to the external shape of the I-type core 61 with a thin wall.
  • Each core insertion part 84 is connected by the wall (connection wall part 84a) between the both edge parts of the outer peripheral side.
  • each connection element 82a is the same as the main connection body 81, and 12 core insertion parts 84 into which each of the I-type cores 61 are inserted are provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the core insertion part 84 accommodates about half of the upper side of the I-type core 61, and is formed in the shape according to the external shape of the I-type core 61 with a thin wall.
  • the core inserting portions 84 are connected to each other by extending the walls (connection wall portions 84a) on the outer circumferential side of each core inserting portion 84.
  • the main connecting body 81 and the sub connecting body 82 which are the insulator 62 need to ensure insulation between the I-type core 61 and the coil 63. Therefore, the main connection body 81 and the sub connection body 82 are formed using insulating resin (resin excellent in insulation).
  • the main connector 81 can be composed of an insulating resin and CFRP (carbon fiber reinforced plastic). Then, rigidity is further strengthened, and therefore, deformation and breakage of the main connecting body 81 can be suppressed, so that handling becomes easy.
  • part which the coil 63 does not wind among the main connection bodies 81, such as the connection wall part 84a etc. consists of CFRP and the coil 63
  • the peripheral portion of the wound I-shaped core 61 and the like are molded into a double structure composed of an insulating resin.
  • the CFRP and the insulating resin may not be formed by dividing into parts, but may be molded so that the CFRP is covered with the insulating resin, and the entire main connecting body 81 may be formed of the CFRP and the insulating resin.
  • base resin which comprises CFRP.
  • base resin which comprises CFRP.
  • the main connecting body 81 is raised and supported stably, and then one I-type core 61 is inserted into each of the core inserting portions 84 of the main connecting body 81. . Since it is a repetition of a simple task, the insertion task can be simplified and it is easy to automate. Only by inserting into the core insertion part 84, each I-type core 61 can be arrange
  • the I-type core 61 is connected to the core retaining structure C1 (a pair of annular connectors 81 and 82 connected to each other by connecting the sub-connectors 82 to each other to the main connector 81. Embedded structure).
  • the core retaining structure C1 a pair of annular connectors 81 and 82 connected to each other by connecting the sub-connectors 82 to each other to the main connector 81. Embedded structure.
  • both of the ring-shaped connecting bodies 81 and 82 are integrally formed, they cannot be inserted unless the positions of all the I-shaped cores 61 and the core inserting portions 84 coincide.
  • the secondary connecting body 82 to be connected later is divided into a plurality of connecting elements 82a, the connection can be made relatively easy.
  • the main connecting body 81 formed integrally and excellent in rigidity is handled downward, the core holding structure C1 can be handled stably.
  • the core holding structure C1 shows the core holding structure C1.
  • 36 teeth main bodies 61c and 36 slots 85 are formed.
  • the tooth main body 61c is a part in which the I-type core 61 is covered with the insulator 62, and the wire W is wound thereon.
  • the slot 85 is a space penetrating in the axial direction between the teeth main bodies 61c and 61c adjacent to each other, and the wire W wound thereon is accommodated.
  • outer flange parts 86 and 86 which protrude in the axial direction are provided in the both edge parts of the outer peripheral side of the core holding structure C1.
  • inner flange portions 87 and 87 which protrude in the axial direction are also provided at both edge portions on the inner circumferential side of the core holding structure C1.
  • the outer flange portion 86 and the inner flange portion 87 prevent the winding of the wound wire W from breaking, and are formed slightly higher than the height in the axial direction of the coil 63.
  • the thickness t of the center part of the connection wall part 84a is formed thicker than the both ends as seen from an axial direction.
  • the rigidity of the main connector 81 or the core retaining structure C1 can be improved.
  • the inner core face portion 88 is located inside the inner circumferential surface of the insulator 62, and the outer core face portion 89 is located outside the outer circumferential surface of the insulator 62.
  • the core holding structure C1 is set in the winding machine M, and winding processing for winding the wire W around each of the I-shaped cores 61 covered with the insulator 62 to form the coil 63 is mechanically performed. . Thereby, the structure (winding body C2) in which the coil 63 was formed in the core holding structure C1 is formed.
  • the winding machine M has the support member Ms which supports the core holding structure C1 so that rotation control is possible, and the core holding structure C1 can be displaced to the axial direction with respect to the core holding structure C1, and from the front end.
  • Three nozzles Mn through which the wires W are sent are provided.
  • winding is performed by synchronously controlling displacement of the three nozzles Mn on the inner circumferential side of the core holding structure C1 while rotationally controlling the supporting member Ms supporting the outer circumferential side of the core holding structure C1. Processing is performed.
  • groove portions 89a extending in the axial direction on the upper and lower portions of the outer core face portion 89 (clamping structure) An example of) is formed.
  • FIG. 30 since the holding member Ms is provided with the clamping mechanism Mp which fits into these groove
  • the groove part 89a is not inserted into the clamping mechanism Mp, but the outer core face part ( The edges of both sides (circumferential direction) of 89 may be inserted into the clamping mechanism Mp.
  • each coil 63 has a six-phase configuration corresponding to both three and six phases (A to F phases). ). Specifically, each coil 63 is formed by winding each of the six wires W in each of the 36 I-type cores 61 in a constant order. In the winding process, the three nozzles Mn are synchronously displaced. By controlling, the process of winding three wires W simultaneously in the same operation is performed twice. Therefore, the coil 63 can be formed with a small number of labors, so the productivity is excellent.
  • the winding machine M When the winding process is started, the winding machine M is wound so that the wire W may be wound around the predetermined tooth main body 61c, and automatically form a three-phase coil group in a predetermined winding pattern.
  • the diameters of the nozzles Mn are alternately repeated in a predetermined order in the axial displacement of the nozzles Mn and the rotation of the core holding structure C1. By displacing in the direction, the wire W drawn out from the nozzle Mn is wound around the tooth main body 61c.
  • the core holding structure C1 can be divided into three sections I to III made up of the same winding pattern.
  • One compartment is composed of twelve tooth bodies 61c, and in Fig. 32, each tooth body 61c is assigned a number from 1 to 12 in the clockwise direction to distinguish it.
  • the tooth body 61c indicated by a white circle shows the winding in the counterclockwise direction CCW
  • the tooth body 61c indicated by the black circle shows the winding in the clockwise direction CW.
  • the winding of the wire W is started from the tooth main body 61c at Nos. 2, 4, and 6 of the I section.
  • the wires W are wound around the teeth main body 61c a predetermined number of times in the counterclockwise direction and the coils 63 are formed, the wires W are pulled upwards.
  • the coils W are formed by winding the wires W a predetermined number of times in the clockwise direction on the tooth main bodies 61c having the numbers 1, 3, and 5, and the wires W are drawn upwards.
  • the wire W thus drawn out starts winding of the wire W from the tooth main bodies 61c of Nos. 2, 4, and 6 of the division of II, and winding processing is performed in the same manner as the division of I. Subsequently, the process proceeds to the section III, and winding processing is performed in the same manner as the sections I and II. For this reason, 18 coils 63 (D, E, F) of the same winding pattern are formed in each of the sections I to III.
  • the winding of the wire W is started from the tooth main body 61c of Nos. 7, 9 and 11 of the I section.
  • the wire W is wound around the tooth main body 61c a predetermined number of times in a counterclockwise direction so that the wire W is wound. Pulled out downward. Subsequently, the wire W is wound around the tooth main body 61c at numbers 8, 10, and 12 clockwise a predetermined number of times, and then the wire W is drawn out downward.
  • the wire W thus pulled out is transferred to the section II, and winding of the wire W is started from the tooth main body 61c at Nos. 7, 9 and 11 of the section II and the winding treatment is performed in the same manner as the section I. Is performed. Subsequently, the process proceeds to the section III, and the winding processing is performed in the same manner as the sections I and II. For this reason, 18 coils 63 (A, B, C) of the same winding pattern are formed in each of the sections I to III, and the winding processing is completed.
  • the jumper wire Wa (parts spanned between the sections) of the three wires W processed at the first time is the outer flange portion 86 located at the upper side.
  • the jumper wire Wa of the three wires W disposed along the outer surface and processed second is disposed along the outer surface of the outer flange portion 86 located below. Since the notch part 86a is formed in the predetermined part of the outer flange part 86, the wire W can be drawn out to the outer surface side of the outer flange part 86 via this notch part 86a.
  • the jumper wire Wa by dividing three by the upper and lower outer flange parts 86, the height of the axial direction of the insulator 62 and the stator 60 can be suppressed, and therefore the motor 12 is downsized. Can be planned. Since the jumper wire Wa is arrange
  • the winding body C2 is removed from the winding machine M, and then placed on a work table, and the start end and end of each wire W are connected to a predetermined terminal of the terminal portion 83.
  • the connection processing can be easily performed. Can be.
  • the winding body C2 is set in the mold D, and mold molding is performed using a thermosetting resin.
  • die D is comprised from a pair of upper mold
  • the inner core face portion 88 and the outer core face portion 89 are in surface contact with the inner circumferential surface of the cavity Dc and the outer circumferential surface of the cavity Dc.
  • the dimensions of the cavity Dc are set such that the outer core face 89 is in surface contact with each other.
  • the inner circumferential surface of the winding body C2 is divided into a plurality of parts by the slot opening 85a, positional shift and deformation are likely to occur due to the winding process.
  • this motor 12 since the inner circumferential side of the stator 60 rotates at high speed, it is easy to generate noise. Therefore, when the roundness of the inner circumferential side of the winding body C2 and the precision of arrangement of the magnetic poles are low, the noise may be increased. There is a possibility.
  • a positioning structure is provided between the inner circumferential surface of the winding body C2 and the opposing surface of the mold D opposite thereto.
  • the winding body C2 is molded in a state in which the winding body C2 is positioned in the circumferential direction with respect to the mold D.
  • a plurality of recesses 90 extending in the axial direction from each of the upper edge and the lower edge have an inner core face portion 88 and an insulator ( 62).
  • FIG. 35 in the opposing surface of an upper mold
  • the convex portions D1 are inserted into and coupled to the concave portions 90, and the winding body C2 is mounted on the upper mold and the lower mold, whereby the winding bodies C2 are positioned in the circumferential direction with high precision with respect to the mold D. You can decide.
  • the positioning structure can also be provided using the some slot opening 85a facing the inner peripheral surface of the winding body C2. That is, as shown in FIG. 36, the some protrusion protrusion D2 is provided in the metal mold
  • a dimension may be set such that a portion of the entire circumference of the insulator 62 facing the outer circumferential side of the winding body C2 contacts the outer circumferential surface of the mold D to press the winding C2 toward the inner circumferential side. .
  • die D becomes high, the roundness of the inner peripheral side of the winding body C2 can be improved.
  • a resin molded body 75 is formed, and a stator 60 having a structure as shown in FIG. 6 is formed.
  • the temporary connection part 92 may be cut to further include a fourth step of removing the annular support part 93.
  • the rigidity of the main connecting body 81 can be strengthened by the annular support part 93, the handling (handling) of the core holding structure C1 and the winding body C2 is carried out at the time of winding process and shaping
  • the mold can be molded in a state where the deformation of the core holding structure C1 is suppressed, the motor quality can be improved.
  • both the annular coupling body can be comprised by the sub-connection body 82 divided into many, without using the main coupling body 81.
  • FIG. 39 the connecting portion 95 between each of the plurality of connecting elements 82a in one sub-connector 82, and each of the connecting elements 82a in the other sub-connector 82. It arrange
  • the number of sub-connectors 82 on the side corresponding to the main connector 81 is higher than the number of sub-connectors 82 on the upper side where the terminal portion 83 is disposed. It is good to have less.
  • the connection part 95 can be easily moved, since the number of divisions is small and the strong connecting part 82 becomes a lower side, it can support stably and can also make connection process easy.
  • the slot opening 85a of the stator 60 may be provided on the outer peripheral side.
  • the number of poles of the stator 60, the inner rotor 30, and the outer rotor 20 can be appropriately changed according to the specification.
  • the arrangement and configuration of the coil 63 can also be changed.
  • the current driving the motor 12 is not limited to the composite current.
  • the fourth embodiment relates to a motor control apparatus used for a washing machine.
  • control apparatus 15 and the inner rotor 30 which are equipped in the washing machine 1 are connected through the drum side inverter circuit 101, and the control apparatus 15 and the outer rotor ( 20 is connected via a pulsator side inverter circuit 102.
  • the inverter circuits 101 and 102 are connected to each other in parallel and are connected to a common DC power supply 100.
  • the control device 15 inputs an electric signal subjected to pulse width modulation control (PWM control) to the drum side and the pulsator side inverter circuits 101 and 102 by using a carrier wave consisting of a predetermined command signal and a triangular wave. Apply a DC voltage to 12).
  • PWM control pulse width modulation control
  • the drum-side inverter circuit 101 is a three-phase inverter circuit, and three upper arm side switching elements (hereinafter referred to as upper arm side SW elements) 80a, 80b, and 80c are provided on the upper arm side, which is the high potential side, and the low potential side.
  • Three lower arm side switching elements (hereinafter referred to as lower arm side SW elements (80d, 80e, 80f)) are provided on the lower arm side and have a total of six SW elements.
  • the upper arm side SW element 80a and the lower arm side SW element 80d are connected in series to each other to form an inverter.
  • the upper arm side SW element 80b and the lower arm side SW element 80e, and the upper arm side SW The element 80c and the lower arm side SW element 80f are also connected in series to each other to form an inverter.
  • These three inverters are connected in parallel to form a drum-side inverter circuit 101.
  • Each of the SW elements 80a to 80f is controlled on or off based on the electric signal from the controller 15, and the power supply to the motor 12 is controlled by the combination of the on and off. For this reason, the rotational speed of the inner rotor 30, that is, the rotational speed of the drum 11 is controlled.
  • each SW element 80a-80f is IGBT in this embodiment.
  • the drum side inverter circuit 101 is connected to a drum side current sensor 103 for detecting the rectification supplied from the drum side inverter circuit 101 to the motor 12.
  • the detected current detected by the drum side current sensor 103 is transmitted to the controller 15.
  • the pulsator side inverter circuit 102 is a three-phase inverter circuit similarly to the drum side inverter circuit 101, and the three upper arm side SW elements 90a, 90b, 90c are provided on the upper arm side which is a high potential side, Three lower arm side SW elements 90d, 90e, and 90f are provided on the lower arm side, which is the low potential side, and have a total of six SW elements.
  • the upper arm side SW element 90a and the lower arm side SW element 90d are connected in series to each other to form an inverter.
  • the element 90c and the lower arm side SW element 90f are also connected in series to each other to form an inverter.
  • each of the SW elements 90a to 90f is controlled on or off based on the electric signal from the controller 15, and the combination of the on and off controls the motor.
  • the power supply to 12 is controlled to control the rotational speed of the outer rotor 20, that is, the rotational speed of the pulsator 13.
  • each SW element 90a-90f is IGBT in this embodiment.
  • the pulsator side inverter circuit 102 is connected to a pulsator side current sensor 104 for detecting a current supplied from the pulsator side inverter circuit 102 to the motor 12.
  • the detected current detected by the pulsator side current sensor 104 is transmitted to the controller 15.
  • the washing machine 1 is provided with the drum side position sensor 105 which detects the rotation speed of the inner rotor 30, and the pulsator side position sensor 106 which detects the rotation speed of the outer rotor 20.
  • the drum side position sensor 105 detects the rotational speed of the drum 11 by detecting the actual rotational speed of the inner rotor 30, while the pulsator side position sensor 106 performs the actual rotation of the outer rotor 20. By detecting the speed, the rotational speed of the pulsator 13 is detected.
  • the detected rotational speed detected by each position sensor 105, 106 is transmitted to the controller 15.
  • the control device 15 calculates the rotational speed of the drum 11 and the pulsator 13 calculated from the detected currents detected by the drum side and pulsator side current sensors 103 and 104, or the drum side and pulsator side positions. Electrical signals input to the drum side and pulsator side inverters 101 and 102 such that the drum 11 and the pulsator 13 become desired rotational speeds based on the detected rotational speeds detected from the sensors 105 and 106. Calibrate
  • the drum side and pulsator side current sensors 103 and 104 and the drum side and pulsator side position sensors 105 and 106 constitute a rotation speed detecting means.
  • the controller 15 rotates the drum 11 and the pulsator 13 at high speed in the same direction in the dehydration step, and rotates the drum 11 and the pulsator 13 at the high speed after the dehydration step is completed.
  • the deceleration process is performed to decelerate and stop from. In the deceleration step, if a difference in rotational speed occurs between the drum 11 and the pulsator 13, the laundry is turned along with the slower speed, and the laundry is pulled between the drum 11 and the pulsator 13 to damage the fabric. This may occur.
  • the inner rotor 30 and the outer rotor 20 are provided as in the present embodiment, and the drum 11 and the pulsator 13 are rotated independently, the inner rotor 30 and the outer rotor 30 are rotated. Since the regenerative power based on the torque acting on each of the rotors 20 is generated, the regenerative power is almost doubled when there is only one rotor.
  • Synchronous control for making the detection rotational speed approximately equal to (13), upper arm side short break control for turning on all of the upper arm side SW elements, turning off all of the lower arm side SW elements, and applying a short circuit brake;
  • the lower arm side short break control for turning off all and turning on all of the lower arm side SW elements to apply a short break, the synchronous control set by the PWM control based on the detected rotational speed per one period of the carrier wave is performed.
  • the upper arm-side short-circuit break period which is the period for executing the upper arm side short break control
  • the lower arm side short break period enlargement control which expands the lower arm side short break break period which is the period which performs lower arm side short break brake control is performed.
  • the short circuit brake In the short circuit brake, if the regenerative current does not flow from the motor 12, the brake effect is not exhibited. Therefore, the short circuit brake is connected to the ground side rather than the upper female short circuit brake for shorting the upper arm side SW element affected by the DC voltage from the DC power supply 100.
  • the lower arm side short break which shorts the lower arm side SW element which is not influenced by DC voltage has a big brake effect. For this reason, by performing the said lower arm side short-circuit brake period expansion control, the deceleration time at the time of decelerating, performing synchronous control with respect to the drum 11 and the pulsator 13 can be shortened.
  • the lower arm side short break break expansion control will now be described with reference to FIGS. 41 and 42. Further, since the lower arm side short break period expansion control method is substantially the same in the drum side inverter circuit 101 and the pulsator side inverter circuit 102, in the following description, the control on the drum side inverter circuit 101 is performed. Explain only about.
  • FIG. 41 shows the relationship between the command signals Va, Vb, Vc and the carrier wave C in the PWM control before executing the lower arm side short break break expansion control, and the upper arm side and lower arm side SW elements 80a based thereon.
  • a, b, c, d, e, f in the figure correspond to each SW element, for example, as a is an electrical signal transmitted to the upper arm side SW element 80a.
  • any part of the electric signals sent to the drum-side inverter circuit 101 is omitted, and the same or different electric signals are transmitted from the controller 15 to the drum-side inverter circuit before and after the period shown in Fig. 41. It is sent to (101).
  • the PWM controlled electric signal sent from the controller 15 to the drum-side inverter circuit 101 is determined by comparison of the command signals Va, Vb, Vc with the carrier wave C. Specifically, on the basis of the point where the command signals Va, Vb and Vc intersect with the carrier C, the upper part is in the range where the command signals Va, Vb and Vc are higher than the carrier C. Electrical signals for turning off the dark side SW elements 80a to 80c and turning on the lower arm side SW elements 80d to 80f are sent. On the other hand, in the range where the command signals Va, Vb, and Vc are less than the carrier wave C, the upper arm side SW elements 80a to 80c are turned off and the lower arm side SW elements 80d to 80f are turned on. Send a signal
  • the command signals Va, Vb, and Vc before the lower arm side short break period expansion control are determined based on the detected rotational speeds of the drum and the pulsator.
  • switching on and off of the upper arm side SW elements 80a-80c and switching on and off of the lower arm side SW elements 80d-80f are performed simultaneously.
  • the timing of switching is shifted so that the SW elements forming the inverter (for example, the upper arm side SW element 80a and the lower arm side SW element 80d) are not turned on at the same time.
  • the DC voltage from the DC power supply 100 is applied to the motor 12, and the rotational speed of the inner rotor 30 is adjusted.
  • the control device 15 turns on the upper arm side SW element 80b and turns off the lower arm side SW element 80e.
  • the controller 15 turns on the upper arm side SW element 80c and turns off the lower arm side SW element 80f. All of the upper arm side SW elements 80a to 80c are turned on, and all of the lower arm side SW elements 80d to 80f are turned off.
  • the controller 15 switches the upper arm side SW element 80c.
  • the lower arm side SW element 80f is turned on. For this reason, a potential difference arises again with respect to the motor 12, and since the direct current voltage is applied to the motor 12, the rotation speed of the inner rotor 30 is adjusted.
  • the control device 15 turns off the upper arm side SW element 80b and turns on the lower arm side SW element 80e.
  • the control device 15 turns off the upper arm side SW element 80a and turns on the lower arm side SW element 80d. For this reason, all of the upper arm side SW elements 80a to 80c are turned off again, and all of the lower arm side SW elements 80d to 80f are turned on. At this time, the regenerative power from the motor 12 is consumed again through the lower arm side SW elements 80a to 80f, and the inner rotor 30 is subjected to a short circuit brake.
  • the lower arm side short-circuit brake is applied to the inner rotor 30 of the motor 12 in the periods t to t1 and t4 to FIG. 41, and in the periods t1 to t2 and t3 to t4 in FIG. 41.
  • the DC voltage is applied to (12) to adjust the rotational speed thereof
  • the upper arm side short break is applied to the inner rotor 30 of the motor 12 in the period t2 to t3 in FIG. That is, the periods t1 to t4 of FIG. 41 correspond to the lower arm side short break periods, and the periods t1 to t2 and t3 to t4 of FIG. 41 correspond to the synchronous control periods, and t2 to t3 of FIG. 41.
  • the period of corresponds to the upper arm side short break period.
  • the control apparatus 15 When performing the lower arm side short break period expansion control, the control apparatus 15 enlarges the lower arm side short break period so that the length of a synchronous control period may not be changed. Specifically, it is set by the command signals Va, Vb, Vc and the carrier C before correction in the PWM control. The threshold value at which the upper arm side SW elements 80a to 80c are turned on is moved by the same magnitude toward the mountain side of the carrier C.
  • the command signals Va, Vb and Vc before correction indicated by virtual lines in FIG. 42 are corrected so that the intersection between the command signals Va, Vb, Vc and the carrier C moves to the mountain side of the carrier C.
  • the command signals Va ', Vb', and Vc 'indicated by solid lines are assumed.
  • the upper arm side short-circuit break period in which the upper arm side SW elements 80a to 80c are all turned on and the lower arm side SW elements 80d to 80f are all turned off is shortened, and the upper arm side SW is The lower arm side short-circuit break period in which the elements 80a to 80c are all turned off and the lower arm side SW elements 80d to 80f are all turned on (specifically, t1 to t1 'and t4' to t4 shown in FIG. 42). Time period).
  • the timing at which the upper arm side SW elements 80a to 80c and the lower arm side SW elements 80d to 80f are turned on or off by making the threshold values of the upper arm side SW elements 80a to 80c moving toward the mountain side equal. Only changes are made, and the length of the synchronous control periods (period t1 'to t2' and t3 'to t4' in Fig. 42) can be maintained. For this reason, the lower arm side short break period with a large brake effect can be expanded, maintaining the length of the said synchronous control period.
  • the control apparatus 15 is based on the shortest period of each period in which the upper arm side SW elements 80a to 80c are turned on, that is, the duty in PWM control among the upper arm side SW elements 80a to 80c. Based on the duty ratio of the upper arm side SW element (the upper arm side SW element 80c in FIGS. 41 and 42) having the smallest ratio, the length of the lower arm side short break period is determined. In the lower arm side short break period enlargement control, since the on period of the upper arm side SW elements 80a to 80c is shortened, the duty ratio of the upper arm side SW elements 80a to 80c is reduced.
  • the control apparatus 15 determines the length of the lower arm side short-circuit break period based on the duty ratio of the upper arm side SW element with the smallest duty ratio of PWM control among the upper arm side SW elements 80a to 80c. For this reason, the said lower arm side short break period can be extended suitably.
  • the controller 15 decelerates the pulsator 13 by decelerating the outer rotor 20 by performing the above-described lower arm side short break expansion control to the pulsator side inverter circuit 102.
  • the lower arm side short break period expansion control method is the same in the drum side and pulsator side inverter circuits 101 and 102, but the length of the lower arm side short break break period is the rotational speed of the drum 11 and the pulsator 13; It will change accordingly.
  • the period of the carrier wave may be different in the control on the drum side inverter circuit 101 and the control on the pulsator side inverter circuit 102.
  • the drum apparatus and the pulsator side position sensor 105 Synchronous control for making the detected rotational speeds of the drum 11 and the pulsator 13 approximately equal, respectively detected by 106, and turning on all of the upper arm side SW elements 80a to 80c and lower arm side SW elements.
  • the upper arm side short circuit brake control which turns off all of 80d-80f and short-circuits a brake to the motor 12, and turns off all of the upper arm side SW elements 80a-80c, and the lower arm side SW element 80d-80f.
  • the synchronous control set by the PWM control on the basis of the detected rotational speed in each cycle of the carrier is executed while lower arm side short-circuit brake control for turning on all the motors to short-circuit the brake is performed.
  • Running period Without changing the length of the synchronous control period, the upper arm side short break period, which is a period for executing the upper arm side short break control, is shortened, and the lower arm side short break period, which is a period for executing the lower arm side short break control, is expanded. Since it is comprised so that lower arm side short-circuit brake period expansion control may be performed, the deceleration time at the time of synchronously controlling the drum 11 and the pulsator 13 and decelerating while consuming the regenerative power from the motor 12 suitably will be made. It can be shortened.
  • Embodiment 2 is common with Embodiment 1 about the structure of the washing machine 1, and only the content of the control by the control apparatus 15 differs from Embodiment 1, only the content of control is demonstrated in the following description.
  • the description of the configuration of the washing machine 1 is omitted.
  • symbol is attached
  • the target rotational speed is predetermined, and when decelerating the drum 11 and the pulsator 13, the drum 11 detected by the drum side and the pulsator side position sensors 105 and 106, and In the point where the detection rotational speed of the pulsator 13 is controlled so that it becomes the said target rotational speed, especially the lower arm side short-circuit brake period expansion control of Embodiment 1 WHEREIN:
  • the length of the lower arm side short-circuit brake period to enlarge is the detection rotation speed. Is different from Embodiment 1 in that it is determined based on the difference between the target rotational speed and the above.
  • the target rotational speed is determined in advance, and the length of the lower arm side short-circuit brake period is determined based on the difference between the detected rotational speed and the target rotational speed, so that the drum 11 and the pulsator 13 in the deceleration process. Can be stopped quickly and accurately.
  • control in the second embodiment will be described with reference to the graph of FIG. 43.
  • control with respect to the drum 11 and the control with respect to the pulsator 13 are substantially the same, only the control with respect to the drum 11 is demonstrated below, and the control with respect to the pulsator 13 is abbreviate
  • FIG. 43 is a graph showing the relationship between the detected rotational speed of the drum 11 and the target rotational speed.
  • the vertical axis is rotation speed and the horizontal axis is time.
  • the drum 11 is controlled so that it may become a substantially constant speed during the dehydration process (period from 0 to t1 in FIG. 43). Then, when the dehydration process is completed at time t1, the flow enters the deceleration process.
  • the control device 15 decelerates the drum 11 while executing the lower arm side short break brake expansion control so that the detected rotation speed of the drum 11 becomes the target rotation speed.
  • the control in the deceleration step will be described.
  • the control device 15 It is determined that there is a possibility that a difference occurs in the rotational speeds of the drum 11 and the pulsator 13, and based on the magnitude of the difference in the rotational speeds, the lower arm-side short-circuit break periods enlarged by the lower arm-side short-circuit break period expansion control Control to shorten. For this reason, the rotation speed of the drum 11 can be made close to the said target rotation speed.
  • the control device 15 exhausts the regenerative power from the motor 12. It is judged that it did not consume, and based on the magnitude
  • the rotational speed of the drum 11 (in detail, the inner rotor 30) is detected by the drum side position sensor 105.
  • step S102 it is determined whether or not the absolute value of the difference between the detection rotation speed detected in step S101 and the target rotation speed is smaller than a predetermined value. If the absolute value of the difference in the rotational speeds is NO equal to or greater than the predetermined value, the flow proceeds to step S103. On the other hand, if the absolute value of the difference in the rotational speed is YES smaller than the predetermined value, it is returned.
  • step S103 the lower arm side short break period to be enlarged in the lower arm side short break period enlargement control is changed. Specifically, when the detected rotational speed is larger than the target rotational speed, the lower arm side short-circuit brake period to be enlarged is made longer, and when the detected rotational speed is smaller than the target rotational speed, the lower arm-side short-circuit brake period to be enlarged. Shorten. This makes it possible to appropriately consume the regenerative power from the motor 12 while keeping the rotational speed of the drum 11 close to the target rotational speed.
  • step S103 the process returns to step S101 to detect the rotational speed of the drum 11, and determines again in step S102.
  • the pulsator side inverter circuit 102 is also controlled based on the same flowchart.
  • the target rotational speed of the drum 11 and the pulsator 13 is set previously, and is expanded by the said lower arm side short-circuit brake period expansion control based on the difference of the said detection rotational speed and the said target rotational speed. Since the length of the lower arm side short-circuit brake period to be determined is determined, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the drum 11 and the pulsator 13 can be accurately decelerated and stopped.
  • Embodiment 3 since it is provided with the voltage sensor 108 for detecting the DC voltage applied to the drum side and the pulsator side inverter circuits 101 and 102, as shown in FIG. Different from 2.
  • the voltage sensor 108 is connected to the DC power supply 100 side rather than the drum side and pulsator side inverter circuits 101 and 102 so that the resistors 109 and 110 are connected in parallel with the drum side and pulsator side inverter circuits 101 and 102.
  • the DC voltage is applied between the drum side and the pulsator side inverter circuits 101 and 102 by detecting the voltage between the circuits.
  • the configuration of the other washing machine 1 is the same as that of the first and second embodiments.
  • the method of determining the length of the lower arm side short break period to enlarge is different from Embodiment 1, 2.
  • the length of the lower arm side short break period is determined based on the difference between the detected voltage detected by the voltage sensor 108 and the predetermined target voltage.
  • control in the third embodiment will be described with reference to the graph of FIG. 46.
  • control with respect to the drum 11 and the control with respect to the pulsator 13 are substantially the same, only the control with respect to the drum 11 is demonstrated below, and the control with respect to the pulsator 13 is abbreviate
  • FIG. 46 is a graph showing the relationship between the DC voltage applied to the drum-side inverter circuit 101, the rotational speed of the drum 11, and the target rotational speed.
  • the vertical axis on the left side of FIG. 46 is a DC voltage applied to the drum-side inverter circuit 101, the vertical axis on the right side is a rotational speed, and the horizontal axis is time.
  • the target voltage is set to a voltage based on the voltage power supply 100.
  • the rotational speed of the drum 11 is detected by the drum side position sensor 105 similarly to the second embodiment.
  • the drum 11 is controlled to be at a substantially constant speed during the dehydration process (period from 0 to t1 in FIG. 46). At this time, since the power supply voltage is applied from the DC power supply 100 to the drum-side inverter circuit 101, the detection voltage becomes equal to the target voltage. Then, when the dehydration process is completed at time t1, the deceleration process is started. In the deceleration step, the control device 15 decelerates the drum 11 while executing the lower arm side short break break expansion control so that the detected rotation speed of the drum 11 becomes the target rotation speed.
  • the controller 15 determines that the regenerative power from the motor 12 has not been consumed when the detection voltage exceeds the target voltage, and thus the lower arm side short break period is increased by the detection voltage being higher than the target voltage. Control to lengthen. For this reason, the regenerative power which was not consumed is consumed, and the said detection rotation speed of the drum 11 can be made into the said target rotation speed.
  • the drum and the pulsator can be decelerated while appropriately consuming the regenerative power.
  • it lengthens in the range which does not exceed the longest period of a predetermined lower arm side short break period from the duty ratio in PWM control of the upper arm side SW elements 80a-80c.
  • the voltage applied to the drum-side inverter circuit 101 by the voltage sensor 108 is detected.
  • step S202 it is determined whether or not the detection voltage detected in step S201 is greater than a predetermined target voltage.
  • the flow advances to step S203.
  • the determination in step S201 is YES, the process returns.
  • step S203 the lower arm side short-circuit break period is lengthened. At this time, the lower arm side short break period is extended as the detection voltage is higher than the target voltage. For this reason, the regenerative electric power from the motor 12 can be consumed suitably.
  • step S203 the flow returns to step S201 to detect the pressure applied to the drum-side inverter circuit 101, and is judged again in step S202.
  • the pulsator side inverter circuit 102 is also controlled based on the same flowchart.
  • the voltage sensor 108 which detects the voltage applied to the drum side and the pulsator side inverter circuits 101 and 102 is provided, and the detection voltage detected by the voltage sensor 108 is preset. Since the lower arm side short-circuit brake period is longer than the target voltage, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the drum 11 can be more appropriately consumed while consuming the regenerative power of the motor 12. And the pulsator 13 can be decelerated.
  • the detected rotational speeds of the drum 11 and the pulsator 13 used in the lower arm side short break period enlargement control
  • the detected rotational speeds detected by the drum side and the pulsator side position sensors 105 and 106 are used.
  • the present invention is not limited thereto, and a rotation speed calculated from the detection currents detected by the drum side and pulsator side current sensors 103 and 104 may be used.
  • the control for determining the lower arm side short break period may be combined. For example, when the detection voltage is higher than the target voltage by combining the control of the second embodiment and the control of the third embodiment, the difference between the detected rotational speed of the drum 11 and the pulsator 13 and the target rotational speed Specifies whether it is the drum-side inverter circuit 101 or the pulsator-side inverter circuit 102 that does not consume the regenerative power from the motor 12. Lengthening control is possible.
  • the fifth embodiment relates to a washing operation or a rinsing operation, and more particularly, to a rotation control technique of a drum and a pulsator in the washing process or a rinsing process.
  • both the drum 11 and the pulsator 13 are independently independent of the control device 15 of the washing machine 1 in any one of the washing process and the rinsing process.
  • the dual rotation control part 15a which rotates by speed is provided.
  • various directions and flow rates of water can be generated inside the drum 11, and the laundry can be suitably underwater. It is possible to perform washing or rinsing treatment with a soft touch while dispersing in.
  • the washing machine 1 is provided with a dual rotor type motor 12 of a type in which the inner rotor 30 and the outer rotor 20 share one stator 60. For this reason, since both the drum 11 and the pulsator 13 can be driven independently, since the diameter of the inner rotor 30 can be made close to the outer rotor 20, the inner rotor 30 Even high torque can be obtained.
  • the dual rotation control part 15a controls the complex current supplied to the motor 12.
  • the rotation of the drum 11 by the inner rotor 30 and the rotation of the pulsator 13 by the outer rotor 20 are independently controlled during washing or rinsing treatment, thereby providing high and delicate processing. It can be done in various ways.
  • the first control pattern is a control pattern in which the drum 11 and the pulsator 13 are driven by the motor 12 to rotate at different rotational speeds in the same direction.
  • the drum 11 and the pulsator 13 are synchronously rotated intermittently in the same direction, and the rotational speed R1 of the drum 11 is the rotational speed R2 of the pulsator 13. It is set to be larger than).
  • the direction of rotation of the drum 11 and the pulsator 13 which are intermittently performed may be the same direction as shown by an imaginary line, and may be reverse direction, ie, reverse.
  • the laundry By rotating the drum 11 and the pulsator 13 in the same direction, the laundry can be smoothly moved to the outside or inside of the drum 11 while rotating the laundry.
  • the laundry can be washed with a gentle touch while appropriately dispersing the laundry in water. Rinsing can be performed.
  • the rotation speed of the drum 11 is made larger than the rotation speed of the pulsator 13, the laundry can be moved smoothly to the outside of the drum 11, and conversely, the rotation speed of the drum 11 is pulsed. If it is smaller than the rotation speed of the eater 13, laundry can be moved to the inside of the drum 11 gently.
  • FIG. 50 shows an example (second control pattern) of another rotation control performed by the dual rotation control section 15a.
  • the second control pattern only the drum 11 of the drum 11 and the pulsator 13 is driven to rotate by the motor 12, and the pulsator 13 is rotated in response to the rotation of the drum 11. Pattern.
  • the supply of the composite current for driving the inner rotor 30 and the outer rotor 20 is not performed, and the three-phase current for driving only the inner rotor 30 is supplied to the stator 60.
  • the pulsator 13 can be rotated at the low rotation speed in the same direction as the drum 11, with the pulsator 13 accompanying rotation of the drum 11, suppressing power consumption.
  • Cogging torque (torque generated by the magnetic attraction force acting between the magnet and the core when the rotor is moved in a non-excited state) is applied to the outer rotor 20.
  • mutual ripple (torque ripple generated in the outer rotor 20 due to the influence of the magnetic field formed by the driving of the inner rotor 30) also acts on the outer rotor 20. . For this reason, a certain brake is applied to the rotation of the pulsator 13.
  • the third control pattern is a control pattern in which each of the drum 11 and the pulsator 13 is rotated while being inverted at different cycles.
  • the drum 11 and the pulsator 13 each rotate while inverting at regular intervals, and a period in which the drum 11 performs one cycle (for example, forward rotation, stoppage, and reverse rotation) is performed.
  • the processing for two cycles is performed while the processing for) is performed.
  • each period of the drum 11 and the pulsator 13 may differ, and is not limited to 1: 2 relationship.
  • the fourth control pattern is a control pattern which rotates while inverting the pulsator 13 while the drum 11 is rotated in the same direction.
  • the drum 11 is maintained in a state of forward rotation at a constant rotational speed, during which the pulsator 13 is intermittently inverted and set to repeat forward rotation and reverse rotation.
  • the rotation speed of the pulsator 13 may be the same as or different from the rotation speed of the drum 11. Moreover, the rotation speed at the time of forward rotation and reverse rotation of the pulsator 13 may be same or different.
  • the centrifugal force acts on the water or the laundry inside the drum 11 by the rotation of the drum 11, so that the water level in the peripheral portion of the drum 11 becomes relatively high, and the laundry also includes the drum 11. It becomes easy to gather at the periphery of. Since the pulsator 13 rotates in such a state, it is possible to effectively wash or rinse a wide variety of laundry while distributing the laundry properly in water, and to efficiently wash or rinse with a small quantity. Can be.
  • an example (5th control pattern) of the other rotation control performed by the double rotation control part 15a is shown.
  • the fifth control pattern at least one of the start time t1 until the rotational speed reaches the target rotational speed and the end time t2 until the rotation stops from the target rotational speed is determined by the drum 11 and the pulsator 13.
  • the control pattern is different.
  • the drum 11 with a large inertia force is started at a low speed from the stop state, and is gradually increased to a predetermined target rotational speed. Then, the pulsator 13 having a small inertia force is started at a high speed from the stationary state, and is rapidly increased to a predetermined target rotational speed.
  • the start time t1 of the drum 11 is set longer than the start time t1 of the pulsator 13. In this way, an efficient start corresponding to the inertia force can be performed, and thus power consumption can be reduced.
  • the drum 11 having a large inertia force ends at a small speed from the target rotational speed and slowly decelerates to a stop state.
  • the pulsator 13 having a small inertial force terminates at a high speed from the target rotational speed and decelerates quickly to a stopped state. This can further reduce power consumption.
  • the pattern which rotates the drum 11 and the pulsator 13 in the reverse direction in the first half shows the pattern which rotates in the same direction later.
  • the second half may be reversed while rotating the drum 11 and the pulsator 13 in the reverse direction as in the first half, and the first half is rotated in the same direction as the second half, while the drum 11 and the pulsator 13 are rotated in the same manner as the second half. You may reverse it.
  • the rotation of the drum 11 and the pulsator 13 can be controlled arbitrarily.
  • the sixth control pattern is a control pattern in which the start timing P of driving by the motor 12 is further different in the drum 11 and the pulsator 13 in the fifth control pattern.
  • the appropriate rotation period K is long.
  • the drive time Ton by the motor 12 in the drum 11 and the pulsator 13 is the same. In this case, a difference occurs in the proper rotation period K between the drum 11 and the pulsator 13.
  • the drive start timing P by the motor 12 of the drum 11 is made earlier than the drive start timing P by the motor 12 of the pulsator 13,
  • the optimum combination of both proper rotation periods K is realized by matching the timing which the drum 11 and the pulsator 13 reach
  • the seventh control pattern further controls the drum 12 and the pulsator 13 to differ from at least one of the driving period Ton and the driving stop period Toff by the motor 12 in the fifth control pattern.
  • the driving period Ton is an energization period in which the drum 11 and the like are driven by the motor 12
  • the driving stop period Toff is a non-energization in which the drum 11 and the like are not driven by the motor 12. It is a period.
  • the drum 11 and the pulsator 13 are rotated in the drum 11 and the pulsator 13 by differentiating the driving period Ton and the driving stop period Toff.
  • the length and timing of the period and the stop period are set to coincide. Therefore, a washing process or a rinse process can be performed efficiently.
  • the eighth control pattern rotates the drum 11 and the pulsator 13 intermittently in opposite directions to each other, and in that state, each rotation performed intermittently in at least one of the drum 11 and the pulsator 13 Is a control pattern for varying the length of at least one of the rotation period Tr and each stop period Ts between these rotation periods.
  • the rotation period Tr2 at the time of rotation of the drum 11 and the pulsator 13 of the latter half is Shortened.
  • the stop period Ts1 of the drum 11 and the pulsator 13 of the first half is long.
  • each rotation period Tr or each stop period Ts By varying the length of each rotation period Tr or each stop period Ts, it is possible to prevent the state of water flow stagnating inside the drum 11 and to move the laundry as a whole.
  • the length of rotation period Tr and stop period Ts can be adjusted suitably.
  • the length of the rotation period Tr or the stop period Ts may be different from any one of the drum 11 and the pulsator 13, and the length of the rotation period Tr and the stop period Ts may be different. ) May be any one.
  • Fig. 57 shows an example (ninth control pattern) of another rotation control performed by the dual rotation control section 15a.
  • the ninth control pattern rotates the drum 11 and the pulsator 13 intermittently in opposite directions to each other, and at the same time, the number of rotations of each rotation performed intermittently in at least one of the drum 11 and the pulsator 13. Is a control pattern that makes Also with this ninth control pattern, the same effects as in the eighth control pattern can be obtained.
  • both the drum 11 and the pulsator 13 are rotated in each rotation while the timing and the length of each rotation period Tr and each stop period Ts coincide with each other.
  • the number R is set differently.
  • the rotation speed R2 at the time of the second half rotation is set smaller than the rotation speed R1 at the time of the first half rotation.
  • the rotation speed R3 at the time of the rotation of the first half is set so that the rotation speed R4 at the time of the latter half rotation may become large.
  • the rotation speed R can be adjusted suitably. Moreover, only one of the drum 11 and the pulsator 13 may be sufficient as the rotation speed R to differ. In addition, by combining the eighth and ninth control patterns, the rotational speed R of each rotation is different from that of the rotational period Tr and the length of each stopping period Ts. May be performed.
  • the first to ninth control patterns may be performed individually or in combination of these control patterns.
  • the type of motor is not limited to the dual rotor type motor 12 of the embodiment.
  • the motor of the structure similar to patent document 2 may be sufficient.
  • the motor which combined the transmission etc. may be sufficient.
  • the motor can be driven separately from the drum and the pulsator.
  • the sixth embodiment relates to a technique capable of reducing the load on the motor when the drum and the pulsator are rotated halfway.
  • the control apparatus 15 and the motor 12 are connected through the inverter circuit 111.
  • the inverter circuit 111 and the load detection means 113a and 113b are provided in the inverter circuit 111.
  • the inverter 112 transmits a driving voltage to the motor 12 based on the electric signal transmitted from the control device 15.
  • the operation of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 of the motor 12 is controlled based on the driving voltage transmitted from the inverter 112.
  • the load detecting means 113a, 113b detects a load applied to the motor 12 when operating the pulsator 13 driven to the outer rotor 20 and the drum 11 driven to the inner rotor 30. will be.
  • the load detecting means 113a detects the load applied to the motor 12 when driving the pulsator 13, and the load detecting means 113b is applied to the motor 12 when driving the drum 11. Detect the load.
  • the load detecting means 113a, 113b is not particularly limited as long as it can detect the load applied to the motor 12 when the drum 11 and the pulsator 13 are operated.
  • the load applied to the motor 12 may be detected by detecting a current flowing through the motor 12 by the current sensor, and the motor by detecting the rotational speed of the rotors 20 and 30 detected by the position sensor. You may make it detect the load applied to the said motor 12 when (12) operates.
  • the detection load detected by the load detection means 113a, 113b is transmitted to the control apparatus 15 as a detection signal.
  • the washing machine 1 is provided with vibration detecting means 114 for detecting the vibration of the washing machine 1.
  • the vibration detection means 114 is arrange
  • the vibration detecting means 14 is not particularly limited as long as it can detect vibration of the washing machine 1, in particular, vibration of the drum 11.
  • size of the vibration of the washing machine 1 may be detected by measuring the displacement of the washing machine 1 with a displacement sensor, and the vibration is detected by detecting the acceleration of the washing machine 1 which vibrates with an acceleration sensor. It may be configured to detect the size of.
  • the load detecting means 113a and 113b may also be used as the vibration detecting means 114. The detection vibration detected by the vibration detection means 114 is transmitted to the control device 15 as a detection signal.
  • the controller 15 controls the operation of the drum 11 and the pulsator 13 based on the detection load detected by the load detection means 113a and 113b or the detection vibration detected by the vibration detection means 114. do.
  • the electric signal for controlling the motor 12 is transmitted based on the detection load, the detection vibration, or the like.
  • the electric signal transmitted from the control device 15 is input to the inverter 112, and a drive voltage based on the electric signal is applied to the motor 12 via the inverter 112.
  • the operation of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 of the motor 12 is controlled by the drive voltage.
  • the operation of the pulsator 13 driven to the outer rotor 20 and the drum 11 driven to the inner rotor 30 is controlled based on the electric signal transmitted from the control device 15.
  • washing machine 1 is configured to drive the rotors 20 and 30 independently of each other as described above, it is possible to realize a different form of operation than the conventional one.
  • the inner rotor 30 (drum 11) is rotated clockwise (hereinafter referred to as forward rotation) at the time of washing operation, and the outer rotor 20 (pulsator 13) Is rotated counterclockwise (hereinafter referred to as reverse rotation), and the inner rotor 30 (drum 11) is rotated in reverse to rotate the outer rotor 20 (pulsator 13).
  • forward rotation clockwise
  • outer rotor 20 pulsesator 13
  • reverse rotation the inner rotor 30 (drum 11) is rotated in reverse to rotate the outer rotor 20 (pulsator 13).
  • Alternatingly repeating operation may be provided with the second upper half driving mode of forward rotation intervening a stop period.
  • Embodiment 1 when the stop period is set to a time shorter than the predetermined reference time, the drum 11 is set so that the detection load detected by the load detection means 113a, 113b is equal to or less than the predetermined target load. And at least one of the pulsator 13 and the load reduction correction control for controlling at least one of ON and OFF timings.
  • the load reduction correction control when the detection load is greater than the target load, as the load reduction correction control, one of the first correction control and the second correction control described below is executed to reduce the starting load applied to the motor 12.
  • the reference time is a length of time such that the inertial forces of the drum 11 and the pulsator 13 are sufficiently lowered.
  • the target load is a load such that failure of starting of the motor 12 does not occur.
  • 59 shows an electric signal applied to the motor 12 at the time of performing the first correction control.
  • the first correction control is performed after the first predetermined time elapses after turning on either the drum 11 or the pulsator 13 when the first upper half driving mode or the second upper half driving mode is turned on. 11) and the other one of the pulsator 13 is turned on.
  • 59 shows an electric signal transmitted to the motor 12 when the pulsator 13 is turned on after the first predetermined time (t1 in FIG. 59) has elapsed since the drum 11 was turned on. (Pulse signal).
  • the control device 15 turns on the first upper half driving mode, rotates the drum 11 forward, and rotates the pulsator 13 counterclockwise. At this time, the laundry in the drum 11 generally turns along the rotation direction of the pulsator 13.
  • the first upper half driving mode is turned off to pause the motor 12 for a predetermined time (hereinafter referred to as a stop period).
  • a stop period the drum 11 inertia rotates in the forward rotation direction by the inertia force, and the pulsator 13 also inertia rotates in the reverse rotation direction by the inertia force.
  • inertia force also arises in the laundry in the drum 11 by pulling along the rotation direction of the pulsator 13, and a laundry is inertia rotation in the reverse rotation direction similarly to the rotation direction of a pulsator. do. Since this stop period is shorter than the reference time, the inertia force of the laundry continues to remain until the next second half driving mode is turned on.
  • the controller 15 turns the second upper half driving mode on to reverse the drum 11 and rotates the pulsator 13 forward.
  • the load detecting means 113a, 113b detects the load applied to the motor 12.
  • the control device 15 determines that the start failure of the motor 12 may occur, and when the next first half driving mode is started, the control device 15 performs the first correction control. Run
  • the controller 15 turns off the second upper half driving mode to stop the motor 12 during the stop period.
  • the drum 11 and the pulsator 13 inertia rotate with inertia as described above.
  • the laundry is inertia rotated in the forward rotational direction as in the rotational direction of the pulsator 13.
  • the controller 15 executes the first correction control, first turning on only the drum 11 and forwardly rotating the drum 11. At this time, since the pulsator 13 is not rotating in reverse, the inertia force in the forward rotational direction remains in the laundry in the drum 11.
  • the drum 11 is driven using the inertia force of laundry. For this reason, it becomes easy to reverse the rotation direction of the drum 11 to a forward rotation direction, and the starting load applied to the motor 12 to reduce the forward rotation of the drum 11 reduces.
  • the control device 15 turns the pulsator 13 on to rotate it in reverse.
  • the laundry in the drum 11 again rotates in the rotation direction of the pulsator 13 and changes the rotation direction from the forward rotation direction to the reverse rotation direction.
  • the direction of rotation of the drum 11 is reversed using the inertia force before the direction of inertia force generated in the laundry in the drum 11 is switched by the pulsator 13. Therefore, the starting load applied to the motor 12 decreases when the rotation direction of the drum 11 is reversed.
  • the pulsator 13 is turned on earlier than the drum 11. Let's do it.
  • the inertia force of the laundry acts on the drum 11 in addition to the inertia force of the drum 11 itself. 12) Excessive load is applied.
  • the pulsator 13 is rotated first, and a force is applied to the laundry so that the laundry rotates along the pulsator 13. And when the laundry is turned along the direction of the pulsator 13, to turn on the drum (11) side first. This prevents an excessive load on the motor 12.
  • the load detection means 113a, 113b whether the laundry is turning along the rotation direction of the drum 11 can be detected. For example, when the laundry rotates in the rotational direction of the drum 11, since the direction of inertia force before the laundry is reversed and the rotational direction after the inversion of the pulsator 13 are the same, when the pulsator 13 is inverted, The load of the motor 12 (outer rotor 20) becomes small.
  • the smaller the load the smaller the current detected by the current sensor. For this reason, it is detected that laundry rotates along the rotation direction of the drum 11.
  • the rotation speed of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 during a stop period can be detected by a position sensor, and it can also detect that laundry is turning along the rotation direction of the drum 11.
  • 60 shows an electric signal applied to the motor 12 at the time of performing the second correction control.
  • the second correction control is performed after turning off any one of the drum 11 and the pulsator 13 when the first upper half driving mode or the second upper half driving mode is turned off, and then the drum 11 after the second predetermined time has elapsed.
  • 60 shows an electric signal transmitted to the motor 12 when the pulsator 13 is turned off after the second predetermined time (t2 in FIG. 60) has elapsed since the drum 11 was turned off. (Pulse signal).
  • the controller 15 turns on the first upper half driving mode to forward rotate the drum 11 and reversely rotate the pulsator 13. At this time, the laundry in the drum 11 turns along the rotation direction of the pulsator 13.
  • the first upper half drive mode is turned off, and the motor 12 is stopped during the stop period.
  • the drum 11 and the pulsator 13 inertia rotate with inertial force.
  • the laundry is inertia rotated in the reverse rotation direction which is the rotation direction of the pulsator 13.
  • control device 15 After the elapse of the stop period, the control device 15 turns on the second upper half driving mode, reversely rotates the drum 11 and rotates the pulsator 13 forward.
  • the load detecting means 113a, 113b detects a load applied to the motor 12.
  • the control device 15 determines that the start failure of the motor 12 may occur, and executes the second correction control when the second upper half driving mode is turned off.
  • the control device 15 When executing the second correction control, the control device 15 first turns off only the drum 11. After the drum 11 is turned off, the drum 11 is inertia rotated in the reverse rotation direction by the inertia force. Then, after the second predetermined time has elapsed since the drum 11 is turned off, the pulsator 13 is turned off.
  • the drum 11 Large laundry inertia remains in the laundry inside) compared with the case where the drum 11 and the pulsator 13 are turned off simultaneously.
  • the controller 15 stops the motor 12 during the stop period. During this stop period, the laundry in the drum 11 and the pulsator 13 inertia rotate in the forward rotation direction.
  • the control device 15 turns on the next first upper half driving mode to turn the drum 11 forward and to rotate the pulsator 13 counterclockwise.
  • the rotation direction of the drum 11 is forward rotated using the inertia force of the laundry. Inverting in the direction decreases the starting load on the motor 12.
  • the large inertia force can be left in the laundry in the drum 11 as compared with the case where the drum 11 and the pulsator 13 are turned off at the same time by executing the second correction control.
  • the starting load applied to the motor 12 can be reduced.
  • the load on the motor 12 can be reduced when the first upper half driving mode and the second upper half driving mode are alternately executed. As a result, poor starting of the motor is prevented.
  • the first half drive mode is changed from the first half drive mode to the second half drive mode.
  • the load applied to the motor 12 when switching from the second upper half driving mode to the first upper half driving mode is almost the target load or less. For this reason, when the stop period is set to a time equal to or greater than the reference time, the first or second correction control is not executed.
  • the rotation direction of the drum 11 is easily reversed by using the inertia force of the laundry in the drum 11 to reverse the rotation direction.
  • the rotational force of the drum 11 is applied to the laundry in addition to the inertia force.
  • the inertial force and the rotational force are combined, so that the centrifugal force according to the rotation of the laundry acts on the washing machine 1 during the first predetermined time.
  • the drum 11 is first turned off and only the pulsator 13 is rotated for a second predetermined time, thereby rotating the same as the pulsator 13 in the laundry in the drum 11. Since a relatively large inertial force is given in the direction, a large centrifugal force is applied from the laundry to the washing machine 1 as compared with the case where the drum 11 and the pulsator 13 are rotated in opposite directions during the second predetermined time. do. This is the same even when the pulsator 13 is first turned on in the first correction control or when the drum 11 is turned off late in the second correction control.
  • the washing machine 1 vibrates, which may cause noise or the like in the washing step.
  • the vibration of the washing machine 1 also tends to be large.
  • the controller 15 detects the vibration of the washing machine 1 by the vibration detecting means 114, and when the detected detection vibration is larger than the predetermined vibration, the control device 15 uses the first correction control as the vibration reduction control. Control is performed to shorten the length of the first predetermined time and the length of the second predetermined time in the second correction control. By shortening the first predetermined time, the water flow in the direction opposite to the rotation direction of the laundry is generated early by the pulsator 13, so that the rotation of the laundry is decelerated by the water flow and acts on the washing machine 1 from the laundry. Centrifugal force is reduced.
  • the vibration of the washing machine 1 can be reduced.
  • the rotation time of the pulsator 13 is shortened by shortening a 2nd predetermined time, the inertia force of the rotation direction which generate
  • the control device 15 returns the length of the first predetermined time and the second predetermined time to its original state. You may do so. For example, when the cause of the vibration is the load of the laundry, the laundry may be loosened due to the opposite rotation of the drum 11 and the pulsator 13, and the pulling may be eliminated.
  • the control device 15 gives priority to the load reduction correction control over the vibration reduction control, thereby giving the first predetermined time. Or control not to shorten the second predetermined time.
  • the load of the motor 12 can be reduced, and the vibration of the washing machine 1 can be reduced.
  • FIG. 61 abbreviate
  • step S101 the controller 15 sends an electric signal to the motor 12 to switch the mode from the first upper half driving mode to the second upper half driving mode, or from the second upper half driving mode to the first upper half driving mode.
  • step S102 the control device 15 determines whether the stop period is set shorter than the reference time. If the stop period is YES which is shorter than the reference time, the process proceeds to step S103. On the other hand, in the case of NO in which the stop period is equal to or greater than the reference time, the control device 15 determines that the start failure of the motor 12 is unlikely to occur, and skips after step S103 and returns thereafter.
  • step S103 the load detection means 113a, 113b detects the load applied to the motor 12 when switching modes.
  • step S104 the control device 15 determines whether the detection load detected in step S103 is greater than the target load. In step S104, when the detection load is YES larger than the target load, the control device 15 determines that the motor 12 may cause a start failure, and proceeds to step S105. On the other hand, when the detection load is NO which is less than or equal to the target load, it is returned thereafter.
  • step S105 the first or second correction control is executed to bring the detection load to the target load or less. Which one is executed may be determined in advance by the control device 15, or may be arbitrarily determined by the user when the washing machine 1 is operated.
  • step S106 the vibration of the washing machine 1 is detected by the vibration detecting means 114. After the detection, the flow proceeds to step S107.
  • step S107 it is determined whether the detection vibration is greater than the predetermined vibration. In step S107, if the detected vibration is YES that is larger than the predetermined vibration, the flow proceeds to step S108 to execute the vibration reduction control. On the other hand, in this step S107, when the detection vibration is NO which is equal to or less than the predetermined vibration, the vibration reduction control is not executed, and then returned thereafter.
  • step S108 the first predetermined time or the second predetermined time is shortened as the vibration reduction control. As described above, by shortening the first predetermined time or the second predetermined time, the centrifugal force of the laundry becomes small and the vibration is reduced. After execution of the vibration reduction control, the processing returns thereafter.
  • the washing machine 1 operates the inverter 112 based on the load detection means 113a and 113b for detecting the load of the motor 12 and the detection load detected by the load detection means 113a and 113b.
  • a control device 15 which transmits an electric signal to the motor 12 to control the operation of the drum 11 and the pulsator 13, and the control device 15 rotates the drum 11 forward and pulses.
  • the first upper half driving mode for rotating the data 13 and the second upper half driving mode for rotating the drum 11 and the forward rotation of the pulsator 13 are alternately executed while the stop period is interposed therebetween.
  • the first correction control or the second correction for controlling the timing of at least one of on and off of at least one of the drum 11 and the pulsator 13 so that the detection load is equal to or less than the predetermined target load. Since the controller is configured to execute control, the inertia force of the laundry in the drum 11 can be utilized. Can reverse the direction of rotation of the drum 11 or the pulsator 13, and, as a result, the first and second may reduce the load on the motor 12 when the switch opposite the drive mode. For this reason, generation
  • Embodiment 2 in particular, the contents of the load reduction correction control for reducing the load of the motor 12 are different from those in Embodiment 1. Specifically, when the laundry accommodated in the drum 11 is rotating in the same direction as the rotation direction of the drum 11, the control device 15 decelerates and stops the rotation of the drum 11 during the stop period. After the stop, the next first half driving mode or the second half driving mode is executed.
  • the load applied to the motor 12 at the time of switching a mode is correct
  • the third rotation control decelerates and stops the rotation of the drum 11 during the stop period, and after the stop, the first first half drive mode or the first operation is performed. By turning on the two-half driving mode, the load on the motor 12 is reduced.
  • the third correction control decelerates and stops the rotation of the drum 11 in the stopping period between the first upper half driving mode and the second upper half driving mode, and after the stop, the next first or second upper half driving. Control to turn on mode.
  • the third correction control is executed when the laundry in the drum 11 rotates in the rotational direction of the drum 11 instead of the pulsator 13, for example, when the laundry adheres to the drum.
  • whether the laundry is turning along the rotation direction of the drum 11 or not can be detected by the load detecting means 113a and 113b similarly to the first embodiment.
  • the control device 15 turns on the first upper half driving mode, rotates the drum 11 forward, and rotates the pulsator 13 counterclockwise.
  • the controller 15 turns off the first upper half driving mode to stop the motor 12 during the stop period.
  • the load detecting means 113a, 113b (in particular, the position sensor) detects the direction in which the laundry in the drum 11 is rotating.
  • the controller 15 determines that an excessive load is applied to the motor 12 when the rotation direction of the drum 11 is reversed. 3 correction control is executed to decelerate the rotation of the drum 11 during the stop period.
  • so-called electromagnetic brake control is executed to impart an antiphase pulse signal to the motor 12 and generate a brake for rotation of the drum 11.
  • the magnitude of the pulse signal is large enough to stop the rotation of the drum 11 during the pause period.
  • the brake may be generated by applying a single pulse of a reversed phase a plurality of times.
  • the control device 15 turns on the second upper half driving mode and reversely rotates the drum 11 and rotates the pulsator 13 forward. Since the inertia force in the forward rotation direction is not generated in the drum 11 by stopping the rotation of the drum 11 by the third correction control, the starting force applied to the motor 12 when the drum 11 is reversely rotated. The load becomes smaller.
  • the starting load applied to the motor 12 can be made small when turning on the next 1st upper half drive mode and inverting the rotation direction of the drum 11.
  • the third correction control is applied to the motor 12. There is no excessive load.
  • the controller 15 determines that the inertia force of the drum 11 is sufficiently lowered during the stop period, and the third correction control is performed. Do not run
  • one motor 12 includes an inner rotor 30 and an outer rotor 20, drives the drum 11 with the inner rotor 30, and the pulsator 13 with the outer rotor 20.
  • two motors may be provided and connected to the drum 11 and the pulsator 13, respectively.
  • one inverter may be provided for two motors, and one inverter may be provided for two motors.
  • the motor uses a variable magnetic pole motor.
  • the first to third correction controls are not to be executed.
  • the present invention is not limited thereto, and the first to third correction controls may be executed regardless of the length of the stop period.
  • first to third correction controls may be combined respectively. For example, by combining the first correction control and the second correction control, the timing of turning on the pulsator 13 is slowed while the timing of turning on the drum 11 is increased. By combining each of the first to third correction controls in this manner, the inertia force of the laundry in the drum 11 can be more easily used, and the effect of reducing the load on the motor 12 is expected.
  • a seventh embodiment relates to a washing machine capable of independently driving a washing tank and a pulsator.
  • the motor 12 has an unbalance detection means 121a for detecting an unbalance amount of the pulsator 13 driven to the outer rotor 20 and the drum 11 driven to the inner rotor 30. , 121b) is connected.
  • the detection means 121a detects an unbalance amount of the pulsator 13, and the detection means 121b detects an unbalance amount of the drum 11.
  • the unbalance detecting means 121a, 121b is not particularly limited as long as it can detect the unbalanced amounts of the pulsator 13 and the drum 11.
  • a current sensor, a vibration sensor, a speed sensor, etc. can be used.
  • the unbalance amount detected by the unbalance detection means 121a, 121b is transmitted to the control apparatus 15 as detection signals D121a, 121b.
  • D121a is a detection signal of the unbalance detection means 121a
  • D121b is a detection signal of the unbalance detection means 121b.
  • washing machine 1 can drive each of the rotors 20 and 30 independently, it is possible to realize other forms of operation.
  • both rotors 20 and 30 can be driven simultaneously in the same direction. For this reason, especially at low speed, it is easy to obtain a large torque, and the effect which speeds up starting can be acquired.
  • the controller 15 can eliminate the unbalance by performing motor control during the dehydration operation.
  • step S110 both rotors 20 and 30 are driven to rotate in the same direction, so that the rotational speed (rotational speed)? IL of the inner rotor 30 and the outer rotor 20 are rotated.
  • the speed is increased until the speed ⁇ OL becomes a predetermined speed ⁇ 1 ( ⁇ 1 ⁇ C). That is, the drum 11 and the pulsator 13 rotate at the same rotational speed ⁇ 1.
  • ⁇ C is the resonance speed of the washing machine 1 (drum 11).
  • the unbalance detecting means 121a, 121b detects the unbalanced amount of the drum 11 and the pulsator 13 in step S111. The flow then advances to step S112.
  • step S112 when the detected value M USB of the unbalance amount of the drum 11 is equal to or less than the predetermined value ⁇ , and the detected value M UPL of the unbalance amount of the pulsator 13 is equal to or less than the predetermined value ⁇ (YES in S112), step S113. Proceeds.
  • step S113 while maintaining the rotational speeds ⁇ IL and OL of the inner and inner rotors 20 and 30 equally, the same speed gradient is raised to a predetermined rotation speed equal to or more than the resonance rotational speed ⁇ C, and dehydration operation is performed after a predetermined time elapses. To exit.
  • FIG. 65 is a graph showing the time change of the rotation speeds of the rotors 20 and 30 according to the control example 1 (in FIG. 65, the drum speed and the pulsator speed, and the same also in FIGS. 66 and 70).
  • the detection values M USB and M UPL of the unbalanced amounts of the drum 11 and the pulsator 13 are equal to or less than a predetermined value, that is, when the vibration amount is predicted to be equal to or less than the predetermined value even when accelerated as it is.
  • the speeds of the two rotors 20 and 30 are raised to the speeds of the resonance speed ⁇ C or more at the same speed gradient (see time T130 after FIG. 65). As a result, the dehydration operation can be terminated in a shorter time.
  • step S114 when the condition of the following formula (1) is satisfied (YES in step S114), the control proceeds to rotation control. Specifically, the process proceeds to steps S115 and S116.
  • L1 is the rotation radius of the unbalanced USB on the drum 11 side
  • L2 is the rotation radius of the unbalanced UPL on the pulsator 13 side.
  • 'M USB ⁇ L1' is the moment amount P USB according to the unbalance on the drum 11 side
  • 'M UPL ⁇ L2' is the moment amount P UPL according to the unbalance on the pulsator 13 side.
  • L1 and L2 of said formula (1) you may use the radius of the drum 11, and the radius of the pulsator 13, respectively. The same applies to the following formula (2).
  • step S115 while maintaining the rotational speed ⁇ IL of the inner rotor 30 at ⁇ 1, the rotational speed ⁇ OL of the outer rotor 20 is changed from ⁇ 1 to ⁇ 2 ( ⁇ 2 ⁇ 1).
  • FIG. 66 is a graph showing the time change of the rotation speed of the two rotors 20 and 30 according to the control example 2, and shows the speed change in step S115 from time T120 to time T121.
  • FIG. 67 shows the result of detecting the periodic change in the unbalance amount using a current sensor as the unbalance detection means 121a and 121b.
  • the solid line shows the q-axis current waveform which is the detection signal D121a, D121b of the unbalance detection means 121a, 121b.
  • FIG. 68 is a diagram showing an unbalanced position at point A (when the amplitude of the detection signals D121a and D121b is maximum) of FIG. 67.
  • FIG. 69 is a diagram showing an unbalanced position at point B (when the amplitude of the detection signals D121a and D121b is minimum) of FIG. 67.
  • the control apparatus 15 detects the periodical change of the unbalance amount UT by confirming the detection signals D121a and D121b from the unbalance detection means 121a and 121b of either the pulsator side or the drum side. can do.
  • step S116 the rotational speed ⁇ OL of the outer rotor 20 is adjusted from ⁇ 2 to ⁇ 1 in accordance with the timing at which the unbalanced detection value M USB or M UPL becomes minimum based on either of the detection signals D121a and D121b.
  • the process proceeds to step S113.
  • the rotation speed change corresponding to step S116 is shown from time T122 of FIG. 66 to time T130.
  • the control device 15 may also determine the timing at which the unbalance amount is minimum based on both of the detection signals D121a and D121b.
  • the drum 11 and the pulsator 13 become the same rotation speed in the state where each unbalanced USB and UPL became the opposite position in plan view as shown in FIG. Due to such rotation at the opposite positions, the respective unbalance moments cancel each other, minimizing the total value (total unbalance amount) of the unbalance amounts of the drum 11 and the pulsator 13.
  • step S113 the rotational speeds? IL and? OL of the rotors 20 and 30 of both rotors are raised at the same speed gradient from ⁇ 1 to a predetermined rotation speed of not less than the resonance rotational speed ⁇ C and the dehydration operation is terminated after a predetermined time elapses. (See after time T130 in FIG. 66). For this reason, since it can accelerate while maintaining the unbalance amount minimized in step S116, the vibration of the drum 11 can be prevented. In addition, since the unbalance amount is actively controlled, when the washing machine 10 continues to be used, the variation of the vibration of the drum 11 during the dehydration operation can be reduced.
  • the same velocity gradient is a concept that includes substantially the same range.
  • the concept includes a speed gradient difference (time difference) in a range where the relative positions of the unbalanced USB and the unbalanced UPL do not substantially change.
  • step S114 when the condition of following formula (2) is satisfied (NO in step S114), it transfers to speed fluctuation control. Specifically, the process proceeds to step S117.
  • step S117 the moment amount P USB according to the unbalance on the drum 11 side and the moment amount P UPL according to the unbalance on the pulsator 13 side are compared, and a predetermined speed variation is given to the larger moment amount.
  • FIG. 70 is a diagram showing a time change in the rotation speed of the rotors 20 and 30 according to the control example 3, and shows an example of the speed change in step S117 from time T111 to time T112.
  • speed fluctuation is not limited to deceleration by a rectangular waveform, It can set arbitrarily. For example, you may speed up by a rectangular waveform, speed up or slow down by a triangular waveform, a trapezoidal waveform, or may combine them. However, it is preferable to decelerate from a viewpoint of burden and heat generation by a motor torque.
  • the flow returns to S112 to determine the detection values M USB , M UPL of the unbalanced amounts of the drum 11 and the pulsator 13.
  • the subsequent flow is carried out by any one of 'control example 1', 'control example 2' or the speed change control according to the unbalance amount and the moment amount.
  • FIG. 70 the example in which the rotation control of description of "control example 2" was performed after time T112 is shown.
  • speed fluctuation control when speed fluctuation control is repeatedly performed, you may change the fluctuation speed of speed fluctuation control and the mode (shape etc.) of a fluctuation waveform for every implementation. Moreover, you may make it set an upper limit to the frequency
  • the drum and the pulsator are rotated at a predetermined speed difference, the drum and the pulsator are accelerated as they are at the same speed at the timing that the unbalance becomes minimum, and thus unbalanced. Can be prevented.
  • the total unbalance (total value of the unbalance) of the drum 11 and the pulsator 13 is minimized when the unbalance moments cancel each other out when the respective unbalances are at opposite positions.
  • the position of the unbalance is changed periodically, and the timing at which the unbalance is minimum, i.e., the unbalance is the opposite position
  • the drum 11 and the pulsator 13 are controlled to rotate at the same speed, and then accelerated together at the same speed gradient while maintaining the same speed.
  • the timing at which this unbalance is minimized can be determined by checking the detection signals D121a and D121b from any of the unbalance detection means 121a and 121b.
  • step S112 of FIG. 64 when the unbalance amount is equal to or less than the predetermined reference value, the drum 11 and the pulsator 13 are not performed without performing rotation control based on the determination that the dehydration operation can be carried out below the predetermined vibration even if accelerated. Are simultaneously accelerated at the same speed gradient. Thus, the dehydration time can be terminated in a shorter time. In addition, since the drum 11 and the pulsator 13 are accelerated at the same time, particularly at a low speed, a large torque can be easily obtained, an effect of speeding up the start can be obtained, and the dehydration time can be shortened.
  • step S114 of FIG. 64 when the difference of the unbalance moment of the drum 11 and the pulsator 13 is larger than a predetermined value, it is made to perform predetermined speed fluctuation control in step S117.
  • the rotation control and the acceleration control are effectively controlled by the speed fluctuation control. Change the state of unbalance so that it can be done. By performing such speed fluctuation control, unbalance can be eliminated without stopping the drum 11 and the pulsator 13, so that the dehydration time can be significantly shortened.
  • step S115 of FIG. 64 the rotational speed ⁇ OL of the outer rotor 20 is decelerated from ⁇ 1 to ⁇ 2 ( ⁇ 2 ⁇ 1). However, the rotational speed ⁇ OL may be increased from ⁇ 1 to ⁇ 4 ( ⁇ c> ⁇ 4> ⁇ 1). .
  • the rotational speed ⁇ IL of the inner rotor 30 may be changed from ⁇ 1 to ⁇ 2 or ⁇ 4 while maintaining the rotational speed ⁇ OL of the outer rotor 20 at ⁇ 1.
  • step S116 the rotational speeds ⁇ OL and ⁇ IL of the two rotors 20 and 30 are the same in accordance with the timing at which the unbalanced detection value M USB or M UPL is minimum, and the flow proceeds to step S113. do.
  • the same rotation speed mentioned above is not limited to ⁇ 1, It may be another rotation speed.
  • the same rotational speed may be omega 2 or omega 4.
  • rotation control is performed at a rotation speed of resonance speed ⁇ C or less, but is not limited thereto.
  • rotation control may be performed in order to correct unbalance.
  • the drum and the pulsator may be rotated at a predetermined speed difference, and the drum and the pulsator may be returned to the same speed at a timing when the unbalance is minimum.
  • An eighth embodiment relates to dewatering operation of a washing machine.
  • the speed sensor 18 as a speed detection part which detects the rotational speed of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 is connected to the motor 12. As shown in FIG. The signal indicating the rotational speed of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 detected by the speed sensor 18 is transmitted to the control device 15.
  • the controller 15 sets the rotation speed of the inner rotor 30 detected by the speed sensor 18 as the target speed, and the rotation speed of the outer rotor 20 is equal to the target speed.
  • the rotational motion of the outer rotor 20 is controlled to substantially match. That is, in this embodiment, the control which follows the outer rotor 20 which rotates the pulsator 13 with respect to the inner rotor 30 which rotates the drum 11 is performed. In this way, by damaging the speed fluctuation by synchronously driving the outer rotor 20 and the inner rotor 30 during the dehydration operation, it is possible to reduce the cloth damage of the laundry.
  • the control device 15 includes a phase calculator 15b.
  • the phase calculator 15b calculates the phases of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 by integrating the rotational speeds of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 transmitted from the speed sensor 18.
  • the phase difference of the outer rotor 20 with respect to the inner rotor 30 is calculated based on the phase of the outer rotor 20 and the inner rotor 30.
  • the controller 15 controls the rotation operation of the outer rotor 20 so as to eliminate the phase difference calculated by the phase calculator 15b.
  • step 101 the rotation operation of the inner rotor 30 is controlled so that the rotation speed of the inner rotor 30 becomes a target rotation speed, and the flow proceeds to step S102.
  • the inner rotor 30 makes 1000 rpm the target speed.
  • step S102 the phase calculator 15b calculates the phase of the inner rotor 30 based on the rotational speed of the inner rotor 30, and proceeds to step S103.
  • step S103 the rotational speed of the outer rotor 20 is controlled so that the rotational speed of the inner rotor 30 is the target speed, and the rotational speed of the outer rotor 20 is approximately equal to the target speed, and the flow proceeds to step S104. .
  • step S104 the phase calculation part 15b calculates the phase of the outer rotor 20 based on the rotational speed of the outer rotor 20, and proceeds to step S105.
  • step S105 the phase calculator 15b calculates the phase difference of the outer rotor 20 with respect to the inner rotor 30, and proceeds to step S106.
  • the phase difference has generated about 10 deg for up to 0.5 second.
  • step S106 the controller 15 determines whether the phase difference between the outer rotor 20 and the inner rotor 30 is smaller than a predetermined value. If the determination in step S106 is YES, the flow returns to step S101 to repeat the process. If the determination in step S106 is NO, the flow branches to step S107.
  • the predetermined value is set so that a phase difference may be 0deg.
  • step S107 the target speed of the outer rotor 20 is corrected so that the phase difference becomes smaller than the predetermined value, and the flow proceeds to step S104.
  • the target speed is accelerated so as to accelerate the outer rotor 20. Is correcting.
  • the rotational speed of the outer rotor 20 exceeds the rotational speed of the inner rotor 30 for about 0.4 to 0.9 second, the target speed is corrected to decelerate the outer rotor 20.
  • the inner rotor 30 is accelerated to the target rotational speed, while the outer rotor 20 adjusts the rotational speed of the inner rotor 30 as a reference. Since the control is performed to follow the target speed, the speed difference between the outer rotor 20 and the inner rotor 30 can be reduced.
  • the rotation operation of the outer rotor 20 is controlled to eliminate the phase difference. For this reason, before the laundry arrange
  • the ninth embodiment also relates to the dehydration operation of the washing machine as in the eighth embodiment.
  • the speed sensor 18 is connected to the motor 12 similarly to 8th Embodiment.
  • a current sensor 19 is further provided for detecting a current supplied to the coil 63 provided in the stator 60 of the motor 12.
  • the rotational speed of each of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 detected by the speed sensor 18 and the current value of the motor 12 detected by the current sensor 19 are fed back to the controller 15 and controlled.
  • the device 15 rotates the outer rotor 20 and the inner rotor 30 at a target rotational speed.
  • the controller 15 sets the rotational speed of the inner rotor 30 detected by the speed sensor 18 as the target speed during the dehydration operation of the drum 11, and the rotational speed of the outer rotor 20 is the target speed.
  • the rotational speed of the outer rotor 20 is controlled to substantially match with. That is, in this embodiment, the control which follows the outer rotor 20 which rotates the pulsator 13 with respect to the inner rotor 30 which rotates the drum 11 is performed. In this way, by damaging the speed change by synchronously driving the outer rotor 20 and the inner rotor 30 during the dehydration operation, it is possible to reduce the cloth damage of the laundry.
  • control device 15 operates the outer rotor 20 and the inner rotor 30 synchronously during the dehydration operation of the drum 11, and the pulsator 13 by laundry washes the drum while the rotation speed is accelerated.
  • the energization to the motor 12 which rotates the outer rotor 20 is stopped, and the pulsator 13 is made to be rotation free. That is, in this embodiment, only the outer rotor 20 is made into the rotation free state at the timing which lose
  • the pulsator 13 can be rotated freely at an appropriate timing according to the weight, condition, type, etc. of the laundry. Thus, damage to the cloth of the laundry can be reduced, and power can be saved by stopping the energization of the motor 12. Can be.
  • FIG. 75 is a graph showing variation in rotational speed of the outer rotor 20 during heavy and light loads.
  • the rotation operation is controlled by the controller 15 so that the outer rotor 20 rotates at the set rotation speed.
  • the actual rotational speed (speed sensor 18 with respect to the set rotational speed of the outer rotor 20).
  • the actual rotational speed with respect to the set rotational speed of the outer rotor 20 at light load that is, when there is no shock along the outer rotor 20 due to laundry.
  • the fluctuation of is large.
  • the laundry is evenly distributed in the drum 11 and accumulated at the bottom of the drum 11 due to gravity.
  • the synchronous operation of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 is started from this initial state, since the outer rotor 20 operates at a heavy load, the actual rotation speed with respect to the set rotation speed of the outer rotor 20 is determined. The fluctuation is small. Since the laundry adheres to the inner wall surface of the drum 11 by the centrifugal force due to the acceleration of the rotational speed of the outer rotor 20 and the inner rotor 30, there is less laundry that rubs against the outer rotor 20 and the outer rotor ( The load of 20) gradually becomes lighter.
  • the control device 15 uses a pulsator caused by laundry ( It can be determined that the phenomenon of turning along the drum 11 of 13 is eliminated.
  • FIG. 76 is a graph showing a time change of the rotational speed of the outer rotor 20 and the motor current.
  • the d-axis current of the motor 12 is increased to advance the phase.
  • the d-axis current and the q-axis current are large because the load on the motor 12 is heavy, but the load along the outer rotor 20 is large. If this is eliminated, the load on the motor 12 becomes lighter, so that both the d-axis current and the q-axis current become small.
  • the controller 15 is a predetermined amount of the rotation coordinate system current obtained by converting the current detected by the current sensor 19 into the rotation coordinate system, specifically, the d-axis current, the q-axis current, and the combined vector amount thereof.
  • k may be determined from the advance of the combined current of the d-axis current and the q-axis current according to the pulsator 13.
  • step S1 the control apparatus 15 starts synchronous operation of the outer rotor 20 and the inner rotor 30 to accelerate the rotation speed, and proceeds to step S2.
  • step S2 the control apparatus 15 determines whether or not there is a jam along with the pulsator 13 by laundry. As described above, the presence or absence of the pits along the pulsator 13 can be determined from the rotational speed variation of the outer rotor 20 or the current amount of the motor 12. If it is determined that there is a jam along with the pulsator 13, the process returns to step S1. On the other hand, if it is determined by the pulsator 13 that there is no jam, the flow proceeds to step S3.
  • step S3 the control apparatus 15 stops energization to the motor 12 which rotates the outer rotor 20, makes the pulsator 13 rotation free, and advances to step S4.
  • step S4 the control apparatus 15 determines that when the pulsator 13 is rotated free, that is, it is determined that the pulsator 13 caused by the laundry has not disappeared along the drum 11, the outer rotor.
  • the rotation speed of 20 is stored, and the flow proceeds to step S5.
  • step S5 the controller 15 rotates the drum 11 at the maximum rotational speed at the maximum rotational speed of the inner rotor 30, and proceeds to step S6.
  • step S6 the control device 15 slows down the drum 11 by lowering the rotational speed of the inner rotor 30, and proceeds to step S7.
  • step S7 the controller 15 determines whether the rotational speed of the inner rotor 30 is smaller than the rotational speed of the outer rotor 20 stored when the pulsator 13 is rotated free. If the rotational speed of the inner rotor 30 is greater than the stored rotational speed, the process returns to step S6. On the other hand, if the rotational speed of the inner rotor 30 is smaller than the rotational speed memorized, it progresses to step S8.
  • step S8 the control apparatus 15 resumes energization to the motor 12 which rotates the outer rotor 20, resumes the synchronous operation of the outer rotor 20 and the inner rotor 30, and gradually lowers the rotational speed.
  • the flow proceeds to step S9.
  • step S9 the controller 15 stops energization to the motor 12 to zero the rotational speeds of the outer rotor 20 and the inner rotor 30.
  • the pulsator 13 is rotated again at the rotational speed when the pulsator 13 is rotated free, thereby rotating the pulsator 13 at an appropriate timing according to the weight, state, and type of laundry. Since it can resume, damage to the cloth of a laundry can be reduced.
  • step S4 may be omitted.
  • the pulsator 13 is rotated when it is determined that the water is removed along the pulsator 13 due to laundry during the dehydration operation of the drum 11. Since it is made to be free, the laundry which turns along the drum 11 rubs against the pulsator 13 which became rotation free, and turns it along the pulsator 13, without damaging the laundry, and the outer rotor 20
  • the power consumption can be reduced by stopping the energization to the motor 12 which rotates the motor.
  • the laundry turning along the drum 11 may rub against the rotating free pulsator 13 and rotate along the pulsator 13, thereby preventing damage to the laundry.
  • the tenth embodiment also relates to the dehydration operation of the washing machine similarly to the eighth and ninth embodiments.
  • the two rotors 20 and 30 can be driven simultaneously in the same direction. For this reason, especially at low speed, it is easy to obtain a large torque and the effect which speeds up starting can be acquired.
  • 78 and 79 are block diagrams showing the configuration of the motor 12 and the control device 15 (some extracts).
  • FIG. 78 is a block diagram centering on the block which operates when the pulsator 13 is rotated free among the components of the motor 12 and the control apparatus 15. As shown in FIG. In this embodiment, both the motor 12 side and the pulsator 13 side are controlled by the controller 15 shown in FIG. 78.
  • the inverter 12 which drives the motor 12 is connected to the motor 12.
  • the motor 12 is also provided with speed detecting means 130 for detecting the rotational speed of each of the pulsator 13 driven to the outer rotor 20 and the drum 11 driven to the inner rotor 30. .
  • the speed detecting means 130 is not particularly limited as long as it can detect the rotational speed of the pulsator 13, and for example, a speed sensor such as a hall sensor can be used.
  • the speed ⁇ mm detected by the speed detecting means 130 is transmitted to the phase calculator 133 and the control device 15.
  • the current sensor 132 is connected to the inverter 131, and detects the phase current Iuvw flowing in each phase of the inverter 131.
  • the phase calculator 133 has a function of converting the detection speed ⁇ mm into an angle ⁇ , and can be realized by, for example, an integrator.
  • the voltage converter 134 receives the voltage command value Vdqs from the current controller 152 which will be described later, converts it into a three-phase voltage, and outputs it to the inverter 131.
  • the current converter 135 receives the phase current Iuvw detected by the current sensor 132 and converts it into Idqm, which is a combined current of the q-axis current Iq and the d-axis current Id, and feeds it back to the controller 15.
  • the angle ⁇ output from the phase calculator 133 is used for rotation conversion performed by the voltage converter 134 and the current converter 135 in the process of converting the voltage and the current.
  • the controller 15 further includes a speed controller 151, a current controller 152, a field weakening controller 153, and a torque command unit 154.
  • the speed controller 151 receives the difference between the speed command value ⁇ ms according to the speed profile at the time of dehydration and the detection speed ⁇ mm received from the speed detecting means 130, so that the rotational speed of the drum 11 and the pulsator 13 is the speed command.
  • the torque command value Iqs which makes the value ⁇ ms is output.
  • the current controller 152 is configured to combine the torque command value Iqs output from the speed controller 151 with the d-axis current command value Ids output from the field weakening controller, and the q-axis current received from the current converter 135. And the difference between the combined current Idqm of the d-axis current, and outputs the voltage command value Vdqs such that the q-axis current and the d-axis current of the motor 12 become the current command value Idqs.
  • the upper figure has shown the time change of rotation speed No1 of the pulsator 13 (outer rotor 20), and rotation speed Ni of the drum 11 (inner rotor 30).
  • the interruption figure shows the time change of the q-axis current Iqi and the d-axis current Idi according to the motor drive on the drum 11 side
  • the lower figure shows the q-axis current Iqo according to the motor drive on the pulsator 13 side.
  • d-axis current Ido hereinafter, simply referred to as q-axis current Iqo and d-axis current Ido.
  • the controller 15 sets the speed command value ⁇ ms of the drum 11 to 1000 [rpm], whereby the q-axis current Iqi on the drum 11 side rises. do. Thereafter, the resistance by the counter electromotive force induced by the increase in the rotational speed of the drum 11 increases.
  • the field weakening control is performed in the control apparatus 15 to reduce this resistance.
  • the field weakening controller 153 outputs the d-axis current Idi in the reverse direction in which the absolute value increases with time over the current controller 152 on the drum 11 side.
  • the field weakening control can apply a well-known technique.
  • the q-axis current Iqo on the pulsator 13 side and the counter electromotive force induced above also increase the resistance on the drum 11 side that rotates about the same axis as the pulsator 13, so that the d-axis on the drum 11 side is increased. Since the current Idi diverges and reaches the saturation current, loss of synchronism or loss of control occurs (see E in the middle figure of FIG. 80).
  • the rotation speed of the drum 11 does not reach 1000 [rpm] which is the speed command value (omega) ms, and the speed rise may reach a limit. In other words, stable operation (control) up to a high speed range may not be possible.
  • the example of the case where the speed increase was performed ideally by the dashed-dotted line is shown.
  • FIG. 79 is a block diagram centering on the block which operates in the torque control mode among the components of the motor 12 and the control apparatus 15. As shown in FIG. In the present embodiment, the drum 11 side is operated in the same block diagram as in FIG. 78, and the pulsator 13 side is operated in the block diagram in FIG.
  • the torque command part 154 which outputs predetermined torque command value Iqs with respect to the current controller 152 is provided.
  • the torque command unit 154 is provided in parallel with the speed controller 151 for the control device 15 of FIG. 78.
  • the control program may be switched to switch which of the speed controller 151 and the torque command unit 154 is used.
  • the predetermined torque command value Iqs can be set to an arbitrary value so that stable operation up to a desired high speed range can be realized even when a phenomenon occurs in the drum 11 of the pulsator 13.
  • the predetermined torque command value Iqs reduces the energy consumption of the entire washing machine as compared with the case where a shock occurs along the drum 11 of the pulsator 13 while the pulsator 13 is rotated free. You can set any value.
  • the controller 15 performs the dehydration operation in the torque control mode from the state where the rotational speeds of the drum 11 and the pulsator 13 are 0 [rpm], that is, from the start of the dehydration operation. It is shown.
  • the control part 15 can drive the drum 11 just before the start of dehydration operation, and can detect whether or not there is a generation, the torque control mode is started from the start of dewatering operation according to the result. May be operated.
  • the control part 15 sets the speed command value (omega) ms of the drum 11 to 1000 [rpm], and, accordingly, on the drum 11 side, The q-axis current Iqi rises. Thereafter, in order to reduce the resistance caused by the counter electromotive force induced by the increase in the rotational speed of the drum 11, the field weakening control is performed, and the d-axis in the reverse direction in which the absolute value increases with time over the drum 11 side is increased. The current Idi is given.
  • the field weakening controller 153 of the control device 15 is the current controller 152 on the pulsator 13 side.
  • the d-axis current Ido in the reverse direction is increased as the absolute value increases over time.
  • the drum 11 is shown in FIG. It is possible to increase the rotational speed of the drum 11 at least by increasing the current in the initial stage of the dehydration step of the q-axis current Iqi on the side. 81, the motor 12 can be rotated at a higher speed, and stable operation can be realized up to a high speed region during dewatering operation.
  • FIG. 82 and 83 show the time change of the phase current of the inverter in the rotation free state and torque control mode.
  • FIG. 82 is a graph of a rotation free state
  • FIG. 83 is a graph in the torque control mode.
  • the torque command value Iqs As described above, according to the present embodiment, by setting the torque command value Iqs to "0", the resistance generated by the counter electromotive force on the pulsator side and the control current on the drum side is eliminated so that the load on the drum motor is reduced. It is possible to reduce the energy consumption significantly.
  • control device 15 performs the dehydration operation in the torque control mode from the start of the dehydration operation is illustrated, but is not limited thereto.
  • the speed of the pulsator 13 detected by the speed detecting means 130 reaches a predetermined threshold C, it is determined that the phenomenon of turning along the drum 11 of the pulsator 13 occurs.
  • You may also 81 shows an example in which the threshold C is set to 10 [rpm].
  • the pulsator 13 side is controlled by the block diagram of FIG. 78 when the speed of the pulsator 13 is less than 10 [rpm], and FIG. 79 when the speed of the pulsator 13 reaches a predetermined 10 [rpm]. It is controlled by the block diagram of. Since the specific control by the control apparatus 15 is the same as the above embodiment, the detailed description is abbreviate
  • the predetermined threshold C can be arbitrarily set, it is preferable to set based on the criteria as shown below, for example. It is common to use a hall sensor for the speed sensor used in the washing machine. However, in the case of the hall sensor, it is not preferable to control it to less than 10 [rpm] due to the problem of resolution.
  • the threshold C for a system in which it is difficult to sense an accurate speed (stimulus position) due to a problem of resolution or the like as in the case of using a hall sensor, it is preferable to set the threshold C at a rotational speed equal to or higher than the resolution. Therefore, in this specification, the example which sets 10 [rpm] as threshold value C is shown.
  • the rotation speed of the pulsator 13 is the rotational speed No2 of the upper part of FIG. It may be in the same state as No3.
  • Rotational speed No2 has shown the example in which rotation of the pulsator 13 was stabilized at about 400 [rpm]
  • rotational speed No3 has shown the example in which the ⁇ was released along the pulsator 13 in the middle of dehydration operation.
  • the control apparatus 15 should just perform torque control based on a predetermined
  • control apparatus 15 reduces the rotation speed of the pulsator 13 in the middle of dehydration operation
  • predetermined speed for example, The threshold value D or less
  • the threshold D is preferably set to a value smaller than the threshold C in consideration of hysteresis, and an example in which the threshold D is set to 5 [rpm] in the upper figure of FIG. 81 is shown.

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
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]
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.

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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