WO2017025010A1

WO2017025010A1 - 洗衣机

Info

Publication number: WO2017025010A1
Application number: PCT/CN2016/094007
Authority: WO
Inventors: 大西崇之; 马场义一; 米泽孝昭; 大江克己
Original assignee: 青岛海尔洗衣机有限公司; 海尔亚洲株式会社
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2017-02-16
Also published as: EP3333304A4; US20180216275A1; CN107849789A; KR20180033299A; JP2017035202A; CN107849789B; KR102015387B1; EP3333304A1

Abstract

一种洗衣机，其能使用感应电机（72）实现如同使用了变频器的情况下的高效的运转。该洗衣机具备：输入轴（80m），对使洗涤物旋转的旋转部（80）输入旋转动力；感应电机（72），向正反方向旋转，成为旋转部（80）的动力源；以及变速器（8），位于该感应电机（72）的输出轴（72m）与旋转部（80）的输入轴（80m）之间，随着启动向降低减速比的方向变速，该洗衣机设计成在感应电机（72）的低效的低旋转区域使从动侧的转矩倍增，并且迅速地通过低旋转区域，移至高旋转区域。

Description

洗衣机

技术领域

本发明涉及一种洗衣机，其设计成能高效地运用感应电机。

背景技术

在洗衣机中，以往多使用低价的感应电机。感应电机是一种AC电机，是在流过交流电的线圈所制造的旋转磁场向转子侧制造感应电流，并通过其产生的磁场与旋转磁场的相互作用进行驱动的电机。一般而言，在这种电机的输出轴上发出的旋转动力经由一对带轮以及传动带，进而经由减速器传递给搅拌翼、脱水桶等旋转部的输入轴(专利文献1)。

另一方面，洗衣机中也被提供采用变频控制的构件。变频控制是能在将交流电变换为直流电之后，再变换为任意频率的交流电并驱动电机的控制方式(专利文献2)。

但是，在感应电机方式中，由于轮径比固定，因此电机的启动迟缓，在低效的低旋转区域的工作变多，除此之外，特别是在一边往正反方向切换旋转一边实施洗涤过程、漂洗过程的洗衣机中，由于启动特性会产生很大的影响，因此存在无法解决效率差的问题的缺点。

另一方面，变频控制方式的洗衣机，虽然能设定为高效运转的频率，但是由于控制系统复杂，因此存在整体上价格高昂的缺点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-166089号公报

专利文献2：日本特开平04-322696号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明着眼于这样的问题，目的在于提供一种由新的结构构成的洗衣机，其能使用感应电机实现如同使用了变频器的情况下的高效的运转。

用于解决问题的方案

本发明为了实现上述目的，采用了如下方案。

即，本发明的洗衣机的特征在于，具备：输入轴，对使洗涤物旋转的旋转部输入旋转动力；感应电机，向正反方向旋转，成为所述旋转部的动力源；以及变速器，位于该感应电机的输出轴与对所述旋转部的输入轴之间，随着启动向降低减速比的方向变速。

作为变速器的优选的实施方式，可以例举出，具备：可变型的驱动侧带轮单元，设置于所述输出轴侧；可变型的从动侧带轮单元，设置于所述输入轴侧；以及传动带，该变速器在两带轮单元之间传送动力，并根据所述输出轴或所述输入轴的转速来改变轮径比。

为了积极地利用像这样使惯性重量增大的情况，优选提供经由驱动器驱动所述感应电机的控制部，进行以对所述旋转部预先设定的规定驱动时间和到该旋转部停止为止的规定惯性旋转时间为工作单位，并按每一个该工作单位反复进行对所述旋转部的反转驱动的控制。

这种情况下的规定驱动时间优选设定为足以使所述变速器的变速比从最大变至最小的时间以上。

发明效果

根据以上说明的本发明，即使感应电机的启动特性固定，也能通过使变速器介入，在感应电机的低效的低旋转区域使从动侧的转矩倍增，迅速地通过该低旋转区域。然后，通过转矩随之倍增而使得启动之后对洗涤物的清洗力提高，然后通过迅速地移至电机效率高的高旋转区域侧从而实现耗电量的减少。洗衣机由于在短时间内反复进行正转/反转这一特有的动作，因此上述的效果会反复出现。因此，根据本发明，即使是使用感应电机的低价的结构，也能实现如同使用了变频器的情况下的高效的运转。

根据由可变型的带轮单元和传动带构成变速器的本发明，与使用固定型的带轮的结构相比，惯性重量只增加了包括可变结构所需的要素部件的部分。因此，拉动洗涤物进行旋转时的惯性矩也增大，能进一步提高清洗效果。

在这种情况下，当驱动时间相同时，到停止为止的时间也会随着惯性重量增加的部分而变长。当旋转部以与固定型的带轮相同的惯性停止时间进行反转时，会在惯性旋转中反转，但是只要通过本发明的控制部，等旋转部停止再反转，就能将惯性重量所引发的惯性旋转有效地运用于清洗。并且，只要采用这样的设定，由于感应电机每次都会出现速度为0的情况，因此每次都能利用启动时的转矩倍增效果。

特别是，由于只要从最大至最小，最大限度地利用变速比，就会在感应电机高效地启动后，改变变速比并达到旋转部所需的转速，因此能增加电机效率高的高旋转区域的时间占比，实现耗电量的减少。

附图说明

图1是在变速器启动时的状态下表示本发明的一实施方式的洗衣机的主要部分的局部纵剖图。

图2是表示与同一实施方式相比不搭载变速器的洗衣机的大致结构的整体剖视图。

图3是表示同一实施方式的电机的控制系统的说明图。

图4是表示在同一实施方式中使用的变速器的启动后的状态的图。

图5是表示在同一实施方式中使用的感应电机的特性的图表。

附图标记说明

8：变速器；72：感应电机；72m：输出轴；73m：输入轴；80：旋转部；80m：输入轴；81：驱动侧带轮单元；82：从动侧带轮单元；83：传动带；91：控制部；92：驱动器；T1、T3：驱动时间；T2、T4：惯性旋转时间。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。

图1是表示采用本发明的实施方式的变速器8的洗衣机的局部纵剖图，图2是表示未采用这样的变速器的洗衣机1的整体纵剖图。

首先，关于图2的洗衣机1的基本结构进行说明，在此基础上对安装了本实施方式的变速器的洗衣机进行说明。

洗衣机1为所谓的立式洗衣机，具备壳体2和在其内部由吊棒3悬吊支承的洗涤桶单元4。洗涤桶单元4具备：有底的大致圆筒状的外桶5、在其内部同轴配置的有底的大致圆筒状的内桶6、以及设置于外桶5的底部的驱动机构7。

壳体2由大致矩形状的底面21和从该底面21立起的四个壁面22构成，呈具备上方开口的内部空间Sp的箱形。在壳体2的上端24附近的四角处设置有钩状的悬挂固定部25，该悬挂固定部25通过将吊棒3的基端3A侧悬挂固定，从而作为用于将吊棒3悬吊的支点发挥功能。

在壳体2的上部，设置有与操作面板一体化的罩26，并且该罩26的一部分设置为开闭盖26a，能通过折叠门式操作开闭内部空间Sp。

构成洗涤桶单元4的外桶5是有底的大致圆筒状的部件，具有构成底部的俯视为大致圆形的底板51和从底板51的边缘部立起的周壁52。在周壁52的下部，俯视时在四个位置以均分的方式一体地设置有钩状的被悬吊支承部53。被悬吊支承部53能安装吊棒3的顶端3B侧。

内桶6构成所谓的洗涤脱水桶，构成为有底的大致圆筒状，具有构成底部的俯视时为大致圆形的底板61和从底板61的边缘部立起的周壁62。内桶6在外桶5的内部与该外桶5同轴地配置，并且经由驱动机构7由外桶5可旋转地支承。在底板61以及周壁62，设置有未图示的许多通水孔，能通过该通水孔将内桶6内的水排出。此外，在内桶6的底板61的正上方，同轴状地设置有一般被称为波轮的搅拌翼63。

驱动机构7包括安装于外桶5的底板51的下表面的基部件71、安装于该基部件71的感应电机72、以及包括离合器的动力分配部73。感应电机72的输出轴72m和动力分配部73的输入轴73m分别具备固定带轮72a、73a，通过在这些固定带轮72a、73a的周围卷绕平传动带74，能相互进行动力的传递。

动力分配部73将输入输入轴73a的旋转动力经由离合器分配给同轴配置的两个输入轴75、76，将内侧的第一输入轴75与上述搅拌翼63的中心连接，将外侧的第二输入轴76与内桶6的底板61连接。动力分配部73根据来自控制单元的指令，通过固定带轮72a、传动带74、固定带轮73a将感应电机72的旋转动力输入输入轴73a，将该旋转动力选择性地只切换至第一输入轴75或切换至第一输入轴75和第二输入轴76双方。由此，洗衣机1在洗涤时主要只使搅拌翼63旋转，在脱水时使内桶6和搅拌翼63一体旋转。本发明的旋转部80在洗涤过程以及漂洗过程中搅拌翼63相当于此，在脱水工序中搅拌翼63以及内桶6相当于此。

在这样的结构中，在本实施方式中，在感应电机72的输出轴72m与旋转部80的输入轴80m(动力分配部73的输入轴73m)之间的动力传递部，夹有图1所示的变速器8。对图1中与图2共通的部分赋予相同的附图标记。

采用变速器8的目的在于，改善感应电机72的特性。对于感应电机72而言，由于固定带轮72a与73a的轮径比始终固定并且在高旋转区域才首次出现有效的转矩，因此启动迟缓，在冲击电流大的低旋转区域的动作较多。除此之外，特别是在向正反方向切换旋转的同时执行洗涤过程、漂洗过程的洗衣机1中，启动特性差会给整体造成很大的影响。

因此，夹有变速器8，随着启动往将减速比按照后述那样从1∶3.4缩小至1∶1.7的方向变速。如此，即使感应电机72的启动特性固定，在该感应电机72的低效的低旋转区域使输入从动侧的输入轴73m的转矩倍增，并迅速地通过该低旋转区域。其结果是，通过转矩倍增，在启动之后提高对洗涤物的清洗力，然后通过迅速地移至电机效率高的高旋转区域侧，从而实现感应电机72的耗电量的降低。洗衣机1由于在短时间内反复进行正转/反转这一特有的动作，因此反复得到上述的效果，即使是使用感应电机72的低价的结构，也能实现如同使用了变频器的情况下的高效的运转。

该变速器8是根据感应电机72的输出轴72m的转速改变变速比的自动变速器。具体地说，具有设置于输出轴72m侧的可变型的驱动侧带轮单元81、设置于输入轴73m侧的可变型的从动侧带轮单元82、以及在两带轮单元81、82之间传送动力的V型传动带83，根据输出轴72m的转速往减速比变小的方向改变轮径比。简单地将结构进行对比的话，该动力传递部从图2的结构中去掉固定带轮72a、平传动带74以及固定带轮73a，取而代之安装驱动侧带轮单元81、从动侧带轮单元82以及V型传动带83。

将这样的所谓V型传动带式变速器的构造与图2所示的固定型的带轮构造相比较的话，可变型的两带轮单元81、82的惯性重量只增加可变结构所需的要素部件的部分。因此，拉动洗涤物进行旋转时的惯性矩增大，能有助于提高清洗效果。

驱动侧带轮单元81具备：驱动侧可动带轮81a，以能一体旋转并且能沿着轴向移动的方式与感应电机72的输出轴72m连接；驱动侧固定带轮81b，以能一体旋转的方式固定在所述输出轴72m并且与所述驱动侧可动带轮81a对置；以及转速感应部81c，将与输出轴72m的转速对应的轴向的位移施加给驱动侧可动带轮81a。

驱动侧可动带轮81a以及驱动侧固定带轮81b的对置面呈越是沿着径向远离中心对置距离越大的倒碟状。

转速感应部81c由以下部件构成：变速板81c1，设置于与驱动侧可动带轮81a对置的位置并且具有与输出轴72m大致正交的支承面；重型辊子81c2，位于该变速板81c1与驱动侧可动带轮81a之间，以与它们一体旋转的方式配置并且能向径向转动；锥状的引导面81c3，位于驱动侧可动带轮81a侧并且位于增设在重型辊子81c2的位置，随着该重型辊子81c2远离中心，被重型辊子81c2向驱动侧固定带轮81b侧施力。

另一方面，从动侧带轮单元82具备：从动侧可动带轮82a，以能一体旋转并且能沿着轴向移动的方式与旋转部80的输入轴80m即动力分配部73的输入轴73m连接；从动侧固定带轮82b，可一体旋转地固定在所述输入轴73m并且与所述从动侧可动带轮82a对置；以及弹簧82c，将从动侧可动带轮82a向从动侧固定带轮82b弹性施力。

从动侧可动带轮82a以及从动侧固定带轮82b的对置面也呈越是沿着径向远离中心对置距离越大的倒碟状。

V型传动带83使用耐热性、耐磨损性等优良的玻璃纤维、凯夫拉(KEVLAR)纤维等形成为无限轨道状，在内周面列设有多个齿。

图1表示感应电机启动前的状态，图4表示感应电机启动后的状态。最初从动侧可动带轮82a处于被弹簧82c施力，缩短了与从动侧固定带轮82b的对置距离的图1的状态，V型传动带83所卡合的从动侧带轮单元82的带轮径实质上变大。由于相对的驱动侧可动带轮81a不作用离心力，因此重型辊子81c2位于输出轴72m附近的位置，V型传动带83处于被拉向从动侧带轮单元8两侧从而与驱动侧固定带轮81b的对置距离增大的状态，V型传动带83所卡合的驱动侧带轮单元81的带轮径实质上变小。此时的轮径比在本实施方式中为驱动侧∶从动侧＝1∶3.4，与后述的启动后的轮径比相比，从动侧的转速相对于驱动侧的转速低，减速比大。

当感应电机72从该状态启动时，通过驱动侧可动带轮81a旋转，重型辊子81c2由于离心力，如图1→图4那样向外周侧移动，随之驱动侧可动带轮81a通过引导面81c3被压向重型辊子81c2，向接近驱动侧固定带轮81b的方向移动。其结果是，与驱动侧固定带轮81b的对置距离缩短，使驱动侧带轮单元81的实质的带轮径相对于V型传动带83只增大Δr1。随之，V型传动带83被拉向驱动侧带轮单元81侧，从动侧可动带轮82a抵抗弹簧82c的弹力，如图1→图4那样往增大与从动侧固定带轮82b的对置距离的方向移动，使实质的带轮径相对于V型传动带83只减少Δr2。此时的轮径比在本实施方式中为驱动侧∶从动侧＝1∶1.7，与上述的启动时的轮径比相比，从动侧的转速相对于驱动侧的转速变高，减速比变小。这期间，轮径比即减速比线性变化。

另一方面，如图3(a)所示，感应电机72以由控制单元91经由电机驱动器92进行控制的方式构成。控制部91例如为司职该洗衣机1的所有洗涤程序的控制的微型计算机，作为控制的一环进行对感应电机72通电的接通/切断控制。图3(b)表示作为置入控制部91的一个流程，对洗涤过程中的感应电机72进行的通电控制的概要的流程图。

首先，在步骤S1中接通向正方向的通电，在从通电开始经过了规定驱动时间T1后，在步骤S2中将通电切断。接着，在从切断通电开始经过了规定惯性旋转时间T2后，这次在步骤S3中接通向反方向的通电，在从通电开始经过了规定驱动时间T3后，在步骤S4中将通电切断。然后，从切断通电开始经过了规定惯性旋转时间T4后，移至步骤S5。在该步骤S5中，判断从洗涤过程开始时即从最初的步骤S1的通电接通开始是否经过了对洗涤过程设定的规定的过程执行时间T5，当为“否”时，返回步骤S1，当为“是”时，结束流程。

换句话说，以对旋转部80的规定驱动时间T1(T3)和到旋转部80即搅拌翼63停止为止的规定惯性旋转时间T2(T4)为工作单位，并按每一个该工作单位反复进行对旋转部80的反转驱动的控制。

在本实施方式中，驱动时间T1、T3设定为1.3秒，惯性旋转时间T2、T4设定为1.5秒，过程执行时间T5设定为6分钟。与之对比，与未采用变速器8的图2的结构的情况进行比较，则图2的情况下的驱动时间T1、T3设定为1.3秒，惯性旋转时间T2、T4设定为0.5秒，过程执行时间T5设定为4分钟。相对于驱动时间T1、T3相同，惯性旋转时间T2、T4变长是为了与随着加入变速器8而产生的惯性重量的增加使得感应电机72启动后从断电开始到停止所需的时间延长的情况相对应。随着惯性重量的增加而增大的是，在驱动侧，构成图1的驱动侧带轮单元81的带轮81a、81b；旋转感应部81c的重量相对于图2的驱动侧带轮72a的重量的差分，在从动侧，构成图1的从动侧带轮单元82的带轮82a、82b；弹簧82c的重量相对于图2的从动侧带轮73a的重量的差分。

即，在图1的结构中，当以与固定型的带轮72a、73a相同的惯性停止时间T2、T4＝0.5秒进行反转时，会在惯性旋转中会使旋转反转，虽然耗电变大，但是通过将惯性停止时间T2、T4设定为＝1.5秒并等到停止再反转，不仅不会造成用电浪费，还能将惯性重量所引发的惯性旋转有效地运用于清洗。并且，根据这样的设定，由于感应电机72每次都会出现速度为0的情况，因此每次都能利用启动时的转矩倍增效果。

然后，上述的启动时的规定时间T1、T3设定为足以使变速器的变速比从最大的1∶3.4变至最小的1∶1.7的时间以上。即，虽然在使用感应电机72的情况下无法控制电流值，但是在本实施方式的构造下由于当启动感应电机72时，在感应电机72高效地启动后，变速器8改变变速比达到旋转部80所需的转速，此时感应电机72也到达高旋转区域，因此能使电机效率高的区域的时间占比增加从而实现耗电量的减少。

图5是表示相对于转速的冲击电流以及转矩的特性的图。虽然在转速低的区域冲击电流多而感应电机的输出转矩低，不能高效地运转，但是当转速变高时冲击电流会减少，取而代之输出转矩增加。根据本实施方式，能经由变速器8使输入轴72m侧的转矩倍增，迅速地通过低效的低旋转区域并且能在高效的高旋转区域进行运转。

以上，关于本发明的一实施方式进行了说明，但是各部分的具体结构不局限于上述的实施方式。

例如，在上述实施方式中以洗涤过程为例对电机驱动流程进行了说明，但是也可以在漂洗过程中执行以此为基准的流程。

此外，驱动时间、惯性旋转时间；最大变速比、最小变速比等也不局限于上述的具体数值。

进而，由于通过采用变速器，能将输出转矩倍增，因此可以采用更小型并且低价的电机。

其他的结构也可以在不脱离本发明的技术精神的范围内进行各种变形。

Claims

一种洗衣机，其特征在于，具备：

输入轴，对使洗涤物旋转的旋转部输入旋转动力；

感应电机，向正反方向旋转，成为所述旋转部的动力源；以及

变速器，位于该感应电机的输出轴与对所述旋转部的输入轴之间，随着启动向降低减速比的方向变速。
根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于，

所述变速器具备：

可变型的驱动侧带轮单元，设置于所述输出轴侧；

可变型的从动侧带轮单元，设置于所述输入轴侧；以及

传动带，能在两个带轮单元之间传送动力，

所述变速器根据所述输出轴或所述输入轴的转速改变轮径比。
根据权利要求2所述的洗衣机，其特征在于，

具备：经由驱动器驱动所述感应电机的控制部，

该控制部以对所述旋转部预先设定的规定驱动时间和到该旋转部停止为止的规定惯性旋转时间为工作单位，并按每一个该工作单位反复进行对所述旋转部的反转驱动。
根据权利要求3所述的洗衣机，其特征在于，

所述规定驱动时间设定为足以使所述变速器的变速比从最大变至最小的时间以上。