WO2023008794A1 - 세탁기 - Google Patents

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WO2023008794A1
WO2023008794A1 PCT/KR2022/010301 KR2022010301W WO2023008794A1 WO 2023008794 A1 WO2023008794 A1 WO 2023008794A1 KR 2022010301 W KR2022010301 W KR 2022010301W WO 2023008794 A1 WO2023008794 A1 WO 2023008794A1
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WO
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rotor
stator
clutch
movable
side fixing
Prior art date
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PCT/KR2022/010301
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English (en)
French (fr)
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카자마오사무
카츠모토히로시
소노다야스유키
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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Priority to CN202280052200.4A priority patent/CN117730176A/zh
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    • D06F37/30—Driving arrangements 
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    • H—ELECTRICITY
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06F33/00—Control of operations performed in washing machines or washer-dryers 
    • D06F33/30—Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
    • D06F33/48—Preventing or reducing imbalance or noise

Definitions

  • the present disclosure relates to washing machines.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2020-124381 discloses a drive unit dedicated to washing machines.
  • This drive unit includes a shaft, a motor for rotating the shaft, a clutch interposed between the shaft and the motor, and a reduction gear using a planetary gear mechanism.
  • the clutch has a movable part that slides in the rotational axis direction, a pair of fixed parts positioned apart from each other in the direction of the rotational axis, and a driving part that switches the connection state of the reduction gear by sliding the movable part and connecting it to one of the fixed parts.
  • the washing machine includes a rotating tub and a driving device for driving the rotary tub.
  • the driving device includes a shaft, a motor having a stator and a rotor, a speed reducer interposed between the shaft and the rotor, a first mode in which the rotation of the rotor is transmitted to the shaft via the speed reducer, and the rotor
  • a clutch capable of switching to a second mode in which rotation is transmitted to the shaft without passing through the reduction gear and a control unit are provided.
  • the clutch includes a rotor-side fixing part rotatable in conjunction with the rotation of the rotor, a stator-side fixing part fixed to the stator and opposed to the rotor-side fixing part at a distance in the axial direction of the shaft, and the rotor side fixing part. and a movable part movable in the axial direction between the fixed part and the stator side fixed part.
  • the first mode is obtained when the stator-side fixing part and the movable part are engaged
  • the second mode is obtained when the rotor-side fixing part and the movable part are engaged.
  • the control unit moves the movable part in the axial direction from an initial state in which any one of the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part engages with the movable part, and the other one of the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part and the movable part performs a switching process in which the movable part is engaged with the end state.
  • the controller adjusts the engagement position by changing the rotational phase of the rotor so that the engagement position of the movable part with respect to the other one of the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part becomes a target engagement position before reaching the end state. Perform regulating action. According to this, occurrence of engagement failure in the clutch can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a washing machine according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 2 is a schematic side view of one embodiment of a drive unit.
  • FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of one embodiment of a driving unit.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a drive unit.
  • FIG. 5 is a schematic partial cut-away perspective view of an embodiment of a stator.
  • FIG. 6 is a schematic partial cut-away perspective view of one embodiment of a rotor.
  • FIG. 7 is a schematic partial cutaway exploded perspective view of an embodiment of a reducer.
  • FIG. 8 is a schematic partially cut-away perspective view of an embodiment of a reducer and clutch.
  • FIG. 9 is a schematic partially cut-away perspective view of an embodiment of a reducer and clutch.
  • FIG. 10 is a schematic partially cut-away perspective view of an embodiment of a clutch.
  • 11 is a schematic diagram for explaining switching of a clutch.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing one embodiment of a driving circuit.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for describing an embodiment of a first adjustment operation.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a first adjustment operation.
  • 15 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a second adjusting operation.
  • 16 is a schematic diagram for describing a second adjusting operation according to an embodiment.
  • 17 is a flowchart showing an embodiment of a driving operation of the washing machine.
  • 18 is a flow chart of one embodiment of a process in which clutch switching is performed.
  • 19 is a timing chart for explaining an embodiment of a switching process performed before a dewatering process.
  • 20 is a circuit diagram showing one embodiment of a driving circuit.
  • 21 is a schematic diagram for describing an embodiment of a first adjustment operation.
  • 22 is a schematic diagram for describing an embodiment of a first adjustment operation.
  • FIG. 23 is a schematic diagram for describing an embodiment of a second adjusting operation.
  • 24 is a schematic diagram for describing a second adjusting operation according to an embodiment.
  • 25 is a schematic diagram for explaining the spacing of the rotor-side fixing claws.
  • Fig. 26 is a schematic diagram for explaining the spacing of stator-side fixing claws.
  • 27 is a timing chart for explaining an embodiment of a switching process performed before a dewatering process.
  • 28 is a circuit diagram showing one embodiment of a driving circuit.
  • 29 is a graph illustrating a change in clutch current when power is supplied to the clutch coil and the movable part moves in the axial direction.
  • FIG. 30 is a graph illustrating a change in clutch current when power is supplied to the clutch coil but the movable part does not move in the axial direction.
  • 31 is a flowchart showing an embodiment of an operation of a control unit in a movement operation.
  • 32 is a schematic diagram showing an example of the behavior of the rotating tub when power to the motor is stopped in a state where the position of the unbalanced mass point of the laundry in the rotating tub is not the position of the target mass point.
  • FIG. 33 is a schematic diagram showing an example of the behavior of the rotating tub when power to the motor is stopped while the position of the unbalanced mass point of laundry in the rotating tub is the target mass point position.
  • Fig. 34 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the rotational speed of the rotating tub and the position of unbalanced mass points of the laundry in the rotating tub.
  • 35 is a schematic diagram showing an embodiment of a mover of a drive unit.
  • 36 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of an actuator.
  • Fig. 37 shows the relationship between the state of the actuator and the driving force.
  • 39, 40, and 41 are partially cut-away perspective views of an embodiment of a reducer and a clutch.
  • 42 is a diagram for explaining one embodiment of switching of clutches.
  • 43 is a time chart of one embodiment of a braking process.
  • 44 is a flowchart of one embodiment of switchover decision processing.
  • a washing machine 1 is a schematic configuration diagram of a washing machine 1 according to an example of the present disclosure.
  • the washing machine 1 is a drum type washing machine.
  • the washing machine 1 may be an automatic washing machine, and may automatically execute a series of washing processes including washing, rinsing, spin-drying, and the like.
  • a washing machine 1 includes a case 2, a fixed tub 3, a rotating tub 4, a water supply device 5, a drain pump 6, a driving unit 10, and a controller 15 ) can be provided.
  • directions such as up and down may be used for convenience with reference to the corresponding drawing.
  • axial direction the direction in which the rotational axis extends
  • circumferential direction the circumferential direction centered on the rotational axis
  • radial direction the direction orthogonal to the rotational axis (diameter or radius) direction
  • the case 2 is a box-shaped container including a panel, a frame, and the like, and forms the outside of the washing machine 1.
  • a circular inlet 2a for putting in and taking out laundry is provided on the front side of the case 2.
  • a door 2b having a transparent window is installed in the inlet 2a.
  • the inlet 2a is opened and closed by a door 2b.
  • an operating unit 2c having a switch or the like operated by a user is provided above the inlet 2a in the case 2.
  • a fixing tank 3 communicating with the inlet 2a is installed inside the case 2.
  • the fixed tank 3 is a bottomed cylindrical container capable of storing water, and its opening is connected to the input port 2a.
  • the fixing tank 3 is supported by a damper (not shown) installed inside the case 2 so that the center line (axis line) thereof is stabilized in an upwardly inclined posture from the horizontal. That is, the fixing jaw 3 is arranged so that its axis follows a direction crossing the vertical direction.
  • the rotary tank 4 is a cylindrical container having a slightly smaller diameter than the stationary tank 3, and is accommodated in the stationary tank 3 so that its center line (axis line) coincides with the center line (axis line) of the stationary tank 3.
  • the rotating tub 4 is rotatable in an attitude in which its center line (axis line) is inclined upward from the horizontal.
  • the rotating tub 4 is arranged so that its axis follows a direction crossing the vertical direction.
  • a circular opening 4a facing the input port 2a is formed at the front of the rotating tub 4.
  • Laundry is put into the rotary tub 4 through the input port 2a and the circular opening 4a.
  • a plurality of dewatering holes 4b (only some of them are shown in FIG. 1) are formed in all directions.
  • lifters 4c for agitation are attached to a plurality of locations inside the side of the rotating tub 4.
  • the front part of the rotary tub 4 is rotatably supported by the inlet 2a.
  • a water supply device 5 is installed on the top of the fixed tank 3.
  • the water supply device 5 has a water supply pipe 5a, a water supply valve 5b, and a medicine injection unit 5c.
  • An upstream end of the water supply pipe 5a protrudes out of the washing machine 1 and is connected to a water supply source (not shown).
  • the downstream end of the water supply pipe 5a is connected to the water supply port 3a opened in the upper part of the fixing tank 3.
  • the water supply valve 5b and the medicine injection unit 5c are installed in the middle of the water supply pipe 5a in this order from the upstream side.
  • the drug input unit 5c accommodates drugs such as detergents and softeners. The drug is mixed with the water supplied to the drug input unit 5c and put into the fixing tank 3.
  • a drain port 3b is installed at the bottom of the fixing tank 3.
  • the drain port 3b is connected to the drain pump 6.
  • the drain pump 6 discharges unnecessary water accumulated in the fixed tub 3 to the outside of the washing machine 1 through the drain pipe 6a.
  • the driving unit 10 is mounted on the bottom of the fixing tank 3.
  • the drive unit 10 may include a unit base 20 , a shaft 30 , and a motor 40 .
  • the shaft 30 penetrates the bottom of the fixed jaw 3 and protrudes into the fixed jaw 3.
  • the front end of the shaft 30 is fixed to the center of the bottom of the rotating tub 4. That is, the bottom of the rotating tub 4 is supported by the shaft 30 .
  • the driving unit 10 directly drives the rotating tub 4 . Accordingly, the rotating tub 4 rotates around the rotational axis J by driving the motor 40 .
  • the axis of rotation J coincides with the center line of the fixed tank 3, the center line of the rotating tank 4, and the axis of the shaft 30.
  • the rotational axis J is arranged to extend in a direction inclined or substantially horizontal to the horizontal direction. The configuration of the drive unit 10 will be described in detail below.
  • the controller 15 comprehensively controls the operation of the washing machine 1 . Specifically, the controller 15 controls the driving unit 10 .
  • the driving unit 10 and the control unit 15 form the driving device 7 .
  • the control unit 15 has a processor 16 and a driving circuit 17.
  • the processor 16 is communicatively connected to each part of the washing machine 1 and controls each part of the washing machine 1.
  • the processor 16 may include at least one central processing unit and a memory for storing programs and data for operating the central processing unit.
  • Power is supplied to the driving circuit 17 from a power source (not shown).
  • the drive circuit 17 is electrically connected to the drive unit 10 and supplies power to the drive unit 10 . Accordingly, the drive unit 10 is driven and the rotary tub 4 rotates.
  • the configuration of the driving circuit 17 will be described in detail below.
  • the drive unit 10 is demonstrated.
  • 3 is a schematic exploded perspective view of one embodiment of the drive unit 10 .
  • 4 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the drive unit 10 .
  • the drive unit 10 may include a unit base 20 , a shaft 30 , a motor 40 , a reducer 50 , and a clutch 60 .
  • the motor 40, the reduction gear 50, and the clutch 60 are arranged in a line in a substantially vertical direction with respect to the rotational axis J.
  • the unit base 20 may be a substantially disk-shaped metal or resin member mounted on the bottom of the fixing tank 3 .
  • a cylindrical shaft insertion hole 21 extending along the rotational axis J is formed.
  • a pair of ball bearings (main bearing 22 and sub bearing 23) are mounted on both ends of the shaft insertion hole 21.
  • the shaft 30 and the sub bearing 23 are disclosed in a state installed in the motor 40 .
  • the motor 40 is installed behind the unit base 20.
  • the shaft 30 may be a cylindrical metal member having a smaller diameter than the shaft insertion hole 21 .
  • the shaft 30 is inserted into the shaft insertion hole 21 so that its distal end protrudes from the shaft insertion hole 21 .
  • the shaft 30 is supported on the unit base 20 via ball bearings 22 and 23. Accordingly, the shaft 30 is rotatable around the rotational axis (J). As shown in FIG. 4 , the proximal end of the shaft 30 protrudes from the sub bearing 23 .
  • a main frame 51m of a carrier (Fig. 7: 51) of a reduction gear 50 described later is fixed to the proximal end of the shaft 30.
  • a screw hole 30s extending along the rotational axis J is formed at the proximal end of the shaft 30 .
  • a serration (FIG. 7: 30t) extending along the axis of rotation J is formed on the outer circumferential surface of the proximal end of the shaft 30.
  • the motor 40 has a stator 41 and a rotor 45 .
  • the rotor 45 faces the stator 41 with a predetermined gap therebetween.
  • the rotor 45 is rotatable around the shaft 30 .
  • the motor 40 is an outer rotor type motor in which the rotor 45 is located outside the stator 41 in the radial direction.
  • the motor 40 is a three-phase motor.
  • the stator 41 has an annular stator core 42.
  • the surface of the stator core 42 is coated with an insulating insulator.
  • the stator core 42 includes an annular core portion 42a, a plurality of teeth portions 42b protruding radially outward from the core portion 42a in the radial direction, and a core portion 42a. It has a fixed flange portion 42c provided on the inner side.
  • the stator 41 is fixed to the unit base 20 via a fixed flange portion 42c.
  • a plurality of motor coils are formed by winding a conductive wire in a predetermined order around each of the plurality of teeth portions 42b.
  • a part of the stator core 42 is exposed on the apical surface of the plurality of teeth portions 42b. The exposed portion of the stator core 42 faces the magnet 47 of the rotor 45 to be described later in the radial direction with a predetermined gap therebetween.
  • the plurality of motor coils include three-phase motor coils.
  • the plurality of motor coils include a U-phase motor coil 43u, a V-phase motor coil 43v, and a W-phase motor coil 43w.
  • Electricity to the motor coil 43 is controlled by the controller 15 .
  • the motor coil 43 When the motor coil 43 is energized, it generates a magnetic field that rotates the rotor 45 .
  • a magnetic field is formed between the motor coil 43 and the rotor 45. Due to the action of this magnetic field, the rotor 45 rotates around the rotational axis J.
  • the rotor 45 has a rotor case 46 and a plurality of magnets 47 .
  • the rotor case 46 is a bottomed cylindrical member arranged so that its center coincides with the rotational axis J.
  • the rotor case 46 accommodates the stator 41.
  • the rotor case 46 has a disk-shaped bottom wall 46a having a round hall formed in the center thereof, and a cylindrical peripheral wall 46b extending around the bottom wall 46a.
  • the bottom wall 46a may be formed by a plurality of members, or may be a single member.
  • the rotor case 46 has a shallow bottom (thickness), and the height of the circumferential wall 46b is smaller than the radius of the bottom wall 46a.
  • a ring hole is formed in the center of the bottom wall 46a.
  • the rotor case 46 has a cylindrical shaft support portion 46c formed around the ring hole of the bottom wall 46a.
  • the shaft support portion 46c faces the circumferential wall 46b in the radial direction.
  • Each of the plurality of magnets 47 is made of a rectangular permanent magnet bent in an arc shape.
  • a plurality of magnets 47 are fixed to the inner surface of the circumferential wall 46b of the rotor case 46 so as to line up in series in the circumferential direction.
  • the plurality of magnets 47 constitute the magnetic poles of the rotor 45, and are arranged in a magnetized state such that S poles and N poles are alternately lined up. For example, four magnetic poles are formed on one magnet 47 .
  • a cylindrical oil-impregnated sintered bearing 48 is fixed to the radially inner side of the shaft support portion 46c.
  • the shaft support portion 46c is supported by the shaft 30 (specifically, the main frame 51m fixed to the shaft 30) via a sintered bearing 48 in a slidable state. Accordingly, the rotor case 46 is rotatable with respect to the shaft 30 .
  • FIG. 7 is a schematic partial cutaway exploded perspective view of one embodiment of a reducer.
  • the reducer 50 is interposed between the shaft 30 and the rotor 45.
  • the reducer 50 is disposed around the shaft support portion 46c.
  • the reducer 50 is accommodated in the rotor case 46.
  • the reducer 50 is a reducer using a planetary gear mechanism.
  • the reducer 50 has a carrier 51, a sun gear 52, an internal gear 53, and a plurality of (four in this example) satellite gears 54.
  • Carrier 51 is fixed to shaft 30 .
  • the carrier 51 has a main frame 51 m and a sub frame 51 s.
  • the sub frame 51s is an annular member having a plurality of (four in this example) lower bearing recesses respectively corresponding to a plurality of planetary gears 54 .
  • the sub frame 51s is mounted on the rotor case 46 via an annular guide plate 55.
  • a ring-shaped first sliding member 56 is fixed to the radially inner side of the guide plate 55 .
  • the guide plate 55 is mounted on the bottom wall 46a of the rotor case 46 in a rotatable state with the first sliding member 56 interposed between the guide plate 55 and the shaft support portion 46c.
  • the main frame 51m has a base portion 51a in the shape of a user cylinder with a shallow bottom, and a cylindrical shaft fixing portion 51b protruding from the center of the base portion 51a to the rear of the base portion 51a.
  • the back surface of the base portion 51a faces the subframe 51s.
  • a plurality of lower bearing recesses formed on the sub frame 51s and a plurality of (four in this example) upper bearing recesses respectively opposed to each other in the axial direction are formed on the back surface of the base portion 51a.
  • a serration 51t coupled to the proximal end of the shaft 30 is formed on the inner circumferential surface of the shaft fixing portion 51b.
  • the main frame 51m is fixed to the shaft 30 in a non-rotatable state.
  • a shaft support portion 46c of the rotor 45 is supported around the shaft fixing portion 51b through a sintered bearing 48 as shown in FIGS. 4 and 6 .
  • the sun gear 52 is rotatable together with the rotor 45 .
  • the sun gear 52 is formed on the outer circumferential surface of the shaft support portion 46c.
  • An internal gear 53 surrounds the sun gear 52 .
  • the internal gear 53 is made of a substantially cylindrical member having a larger diameter than the sun gear 52 .
  • a gear portion 53a is provided below the inner circumferential surface of the internal gear 53 .
  • the gear portion 53a is formed with teeth in all directions.
  • a plurality of inner slide guides 53b in the form of linear protrusions extending in the direction of the rotation axis are formed over the entire circumference at regular intervals.
  • the internal gear 53 is arranged about the rotational axis J around the sun gear 52.
  • the lower part of the internal gear 53 is placed on the guide plate 55.
  • a ring-shaped second sliding member (Fig. 4: 57) is fixed.
  • the carrier 51 main frame 51m
  • the carrier 51 main frame 51m
  • the plurality of satellite gears 54 are rotatably supported by the carrier 51, respectively, and are interposed between the sun gear 52 and the internal gear 53 so as to be meshed with the sun gear 52 and the internal gear 53, respectively. are placed
  • each of the plurality of satellite gears 54 is a small-diameter gear member.
  • a pin hole penetrates the center of the satellite gear 54. Both ends of the pin 54p inserted into the pin hole are supported by the upper bearing recess of the main frame 51m and the lower bearing recess of the subframe 51s.
  • teeth are formed over the entire circumference. These teeth mesh with both the sun gear 52 and the internal gear 53.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic partial cut-away perspective views of an embodiment of a reducer and a clutch.
  • 10 is a schematic partially cut-away perspective view of an embodiment of a clutch.
  • 11 is a schematic diagram for explaining switching of a clutch.
  • the clutch 60 is accommodated in the rotor case 46 and disposed around the reducer 50 .
  • the clutch 60 is switchable between the first mode and the second mode. In the first mode, the rotation of the rotor 45 is transmitted to the shaft 30 via the reduction gear 50. In the second mode, rotation of the rotor 45 is transmitted to the shaft 30 without passing through the reducer 50 .
  • the clutch 60 has a rotor side fixed portion 61, a stator side fixed portion 62, a movable portion 65, and a driving portion 66.
  • the drive unit 66 has a mover 67 and a stator 68.
  • the rotor side fixing part 61 is formed in an annular shape surrounding the circumference of the shaft 30 and is rotatable in conjunction with the rotation of the rotor 45 .
  • the rotor side fixing part 61 is fixed to the rotor 45.
  • the rotor side fixing part 61 may be disposed at a part rotating at a constant speed with the rotor 45 .
  • the rotor side fixing part 61 may be integrally formed with the rotor case 46 .
  • the rotor side fixing portion 61 has a rotor side base portion 61a and a plurality of rotor side fixing claws 61r.
  • the rotor side base portion 61a is formed in an annular shape centered on the rotational axis J, and is mounted on the bottom wall 46a of the rotor case 46.
  • the plurality of rotor side fixing claws 61r are arranged in an annular shape centered on the rotational axis J, and protrude from the rotor side base portion 61a toward a movable portion 65 described later in the axial direction.
  • the plurality of rotor-side fixing claws 61r may include a plurality of protrusions arranged at equal intervals over the entire circumference. A plurality of these protrusions protrude upward.
  • the stator side fixing part 62 is formed in an annular shape surrounding the shaft 30 and is fixed to the stator 41 .
  • the stator-side fixing part 62 faces the rotor-side fixing part 61 at a distance in the axial direction of the shaft 30 .
  • the axial length of the gap between the rotor side fixing part 61 and the stator side fixing part 62 is longer than the axial length of the movable part 65.
  • stator side fixing part 62 is directly fixed to the stator 41 .
  • the stator-side fixing part 62 may be indirectly fixed to the stator 41 .
  • the stator-side fixing part 62 may be disposed in a non-rotating part like the stator 41 .
  • the stator side fixing part 62 may be integrally formed with the unit base 20 or the stator core 42 . That is, the state of "fixed to the stator 41" includes not only the state of "directly fixed to the stator 41" but also the state of "indirectly fixed to the stator 41" do.
  • Examples of the state of being “indirectly fixed to the stator 41” include a state in which the stator 41 is not rotated (such as the unit base 20), and the stator 41 is not rotated. A state formed integrally with a part, etc. are mentioned.
  • the stator side fixing portion 62 has a stator side base portion 62a and a plurality of stator side fixing claws 62s.
  • the stator-side base portion 62a is formed in an annular shape centered on the rotational axis J, and is mounted on the core portion 42a of the stator core 42.
  • a plurality of stator-side fixing claws 62s are arranged in an annular shape centered on the rotational axis J, and protrude in the axial direction from the stator-side base portion 62a toward a movable portion 65 described later.
  • the plurality of stator-side fixing claws 62s may include a plurality of protrusions arranged at equal intervals over the entire circumference. A plurality of these protrusions protrude downward.
  • the movable part 65 is formed in an annular shape surrounding the shaft 30 .
  • the movable part 65 is movable in the axial direction between the rotor side fixing part 61 and the stator side fixing part 62.
  • the movable part 65 is installed on the outer periphery of the internal gear 53.
  • the movable part 65 is rotatable together with the internal gear 53.
  • the movable part 65 is a cylindrical member having a larger diameter than the internal gear 53.
  • On the inner circumferential surface of the movable part 65 a plurality of outer slide guides (FIG. 8: 65a) including linear protrusions extending in the axial direction are formed over the entire circumference at equal intervals.
  • outer slide guides 65a mesh with a plurality of inner slide guides formed on the outer circumferential surface of the internal gear 53 (FIG. 11: 53b).
  • the movable part 65 is disposed around the internal gear 53 in a state where each of its outer slide guides 65a is engaged with each of the inner slide guides 53b of the internal gear 53. Accordingly, the movable part 65 is slidable in the axial direction.
  • the movable part 65 has a plurality of rotor-side movable claws (Fig. 8: 65r) and a plurality of stator-side movable claws (Fig. 8: 65s).
  • a plurality of rotor side movable claws 65r are arranged in an annular shape centered on the rotational axis J, and protrude axially toward the rotor side fixing portion 61. Referring to FIG. 11 , the plurality of rotor-side movable claws 65r can be engaged with the plurality of rotor-side fixing claws 61r of the rotor-side fixing part 61 .
  • the plurality of rotor-side movable claws 65r may include a plurality of protrusions arranged at equal intervals over the entire circumference. A plurality of these protrusions protrude downward.
  • a plurality of stator-side movable claws 65s are arranged in an annular shape centering on the rotational axis J, and protrude axially toward the stator-side fixing portion 62. Referring to FIG. 11 , the plurality of stator-side movable claws 65s are engageable with the plurality of stator-side fixing claws 62s of the stator-side fixing part 62 .
  • the plurality of stator-side movable claws 65s may include a plurality of protrusions arranged at equal intervals over the entire circumference. A plurality of these protrusions protrude upward.
  • the movable part 65 has a mover accommodating part (Fig. 9: 65b).
  • the movable element accommodating portion 65b opens outward in the radial direction of the movable portion 65 .
  • the mover accommodating portion 65b accommodates the mover 67.
  • the axial length of the gap between the rotor side fixing part 61 and the stator side fixing part 62 is longer than the axial length of the movable part 65. Therefore, when the rotor-side fixed part 61 and the movable part 65 are engaged (connected), the stator-side fixed part 62 and the movable part 65 are not engaged with each other, and the stator-side fixed part 62 and the movable part ( 65) are opposed at intervals in the axial direction.
  • stator-side fixed part 62 and the movable part 65 are engaged (connected), the rotor-side fixed part 61 and the movable part 65 are not engaged with each other, and the rotor-side fixed part 61 and the movable part ( 65) are opposed at intervals in the axial direction.
  • the drive unit 66 drives the movable unit 65 .
  • the mover 67 of the drive unit 66 has a slider core 67a and a clutch magnet 67b and is attached to the mover 65 .
  • the slider core 67a is a cylindrical member made of a magnetic metal and installed inside the mover accommodating portion 65b.
  • the clutch magnet 67b includes a permanent magnet.
  • the clutch magnet 67b is installed over the entire circumference of the mover accommodating portion 65b in a state in contact with the surface of the slider core 67a.
  • the clutch magnet 67b includes a plurality of magnetic pole members formed of arc-shaped permanent magnet thin plates.
  • Each of the plurality of magnetic pole members has a plurality of magnetic poles in which N poles and S poles are alternately aligned in the axial direction.
  • the magnetic pole member when the magnetic pole member is viewed in a cross-sectional direction, the magnetic pole member has a central magnetic pole (eg, S pole) located at its center and end magnetic poles (eg, N pole) located at both ends in the axial direction.
  • the stator 68 of the driving unit 66 has a clutch coil 68a, a coil holder 68b, and a holder support 68c.
  • the coil holder 68b is an insulating ring-shaped member having a substantially C-shaped cross section with an opening facing outward in the radial direction.
  • the clutch coil 68a is formed by winding the wire around the coil holder 68b.
  • the holder support 68c includes a pair of upper and lower annular members with the coil holder 68b sandwiched therebetween. The holder support 68c is fixed to the stator 41.
  • the clutch coil 68a (stator 68) faces the clutch magnet 67b (moving member 67) with a slight gap in the radial direction.
  • Energization to the clutch coil 68a is controlled by the controller 15.
  • the clutch coil 68a When the clutch coil 68a is energized, it generates a magnetic field that moves the clutch magnet 67b in the axial direction.
  • a magnetic field is formed between the clutch coil 68a and the clutch magnet 67b. Accordingly, the movable part 65 moves in the axial direction.
  • the clutch 60 is switched between the first mode and the second mode. Specifically, the clutch 60 becomes a first mode when the stator side fixed portion 62 and the movable portion 65 are engaged, and becomes a second mode when the rotor side fixed portion 61 and the movable portion 65 are engaged.
  • the internal gear 53 is supported by the stator 41 via the movable part 65. Accordingly, the rotation of the rotor 45 and the sun gear 52 is transmitted to the shaft 30 and the carrier 51 through the reducer 50 . Thus, the drive unit 10 outputs high torque rotational force at low rotation.
  • the internal gear 53 is supported by the rotor 45 through the movable part 65. Accordingly, the rotation of the rotor 45 and the sun gear 52 is transmitted to the shaft 30 and the carrier 51 without passing through the reducer 50 . That is, since the rotor 45, the sun gear 52, and the internal gear 53 rotate integrally, the plurality of satellite gears 54 do not turn (revolution). Accordingly, the shaft 30 and the carrier 51 also rotate integrally therewith. Thus, the drive unit 10 outputs low torque rotational force at high rotation.
  • the drive circuit 17 includes a motor drive circuit 70 and a clutch drive circuit 80 .
  • the motor driving circuit 70 drives the motor 40 by supplying power to the motor coil 43 .
  • Motor drive circuit 70 operates in response to control by processor 16 .
  • the motor driving circuit 70 may include an inverter.
  • the motor driving circuit 70 includes a first bus 72 and a second bus 73 connected to the DC power supply 71, and three output lines (U-phase output line 74u and V-phase output line). (74), and W-phase output line 74w), and three arms (U-phase arm 75u, V-phase arm 75, and W-phase arm 75w).
  • the DC power source 71 may include a converter that converts AC power supplied from a commercial power source (not shown) into DC power.
  • the U-phase motor coil 43u, V-phase motor coil 43v, and W-phase motor coil 43w are star-connected (Y-connected).
  • the connection point of the U-phase motor coil 43u, the V-phase motor coil 43v, and the W-phase motor coil 43w becomes the neutral point 43c.
  • the U-phase output line 74u, the V-phase output line 74, and the W-phase output line 74w are connected to the U-phase motor coil 43u, the V-phase motor coil 43v, and the W-phase motor coil 43w. connected to each The U-phase arm 75u, the V-phase arm 75, and the W-phase arm 75w are connected in parallel between the first bus bar 72 and the second bus bar 73.
  • the midpoint of the U-phase arm 75u is connected to the U-phase output line 74u.
  • the midpoint of the V-phase arm 75 is connected to the V-phase output line 74.
  • the midpoint of the W-phase arm 75w is connected to the W-phase output line 74w.
  • the U-phase arm 75u has a first switching element SW1 and a second switching element SW2.
  • the first switching element SW1 and the second switching element SW2 are connected in series between the first bus line 72 and the second bus line 73 .
  • the first switching element SW1 is connected between the first bus line 72 and the U-phase output line 74u.
  • the second switching element SW2 is connected between the U-phase output line 74u and the second bus line 73.
  • a free wheeling diode is connected to each of the first switching element SW1 and the second switching element SW2 in a back-to-back connection or inverse parallel connection.
  • the connection point of the 1st switching element SW1 and the 2nd switching element SW2 constitutes the midpoint of the U-phase arm 75u.
  • the structure of the V-phase arm 75 and the W-phase arm 75w is the same as that of the U-phase arm 75u.
  • the V-phase arm 75 has a third switching element SW3 and a fourth switching element SW4.
  • the W-phase arm 75w has a fifth switching element SW5 and a sixth switching element SW6.
  • the motor driving circuit 70 converts the DC power supplied from the DC power source 71 into AC power by a switching operation of turning the first to sixth switching elements SW1 to SW6 on and off, and converts the AC power to the AC power. is supplied to the motor coil 43 (in this example, the U-phase motor coil 43u, the V-phase motor coil 43v, and the W-phase motor coil 43w). As a result, the rotor 45 rotates.
  • the switching operation of the motor driving circuit 70 is controlled by the processor 16.
  • the processor 16 controls the switching operation of the motor driving circuit 70 by pulse width modulation (PWM) control so that the rotor 45 rotates at a predetermined speed.
  • PWM pulse width modulation
  • the motor driving circuit 70 performs an operation of supplying power to the motor coil 43 (current control operation) so that the state of the motor current flowing through the motor coil 43 becomes a target state.
  • the target state is set to a state when the rotational phase of the rotor 45 becomes the target phase. Therefore, by setting the state of the motor current flowing through the motor coil 43 to the target state, the rotational phase of the rotor 45 can be set to the target phase.
  • the current control operation of the motor driving circuit 70 is controlled by the processor 16.
  • the processor 16 controls the on/off of the switching elements SW1 to SW6 of the motor driving circuit 70 so that the on/off combination of the switching elements SW1 to SW6 becomes a target combination.
  • the target combination is set to a combination when the rotational phase of the rotor 45 becomes the target phase (a combination of on/off of the switching elements SW1 to SW6).
  • the clutch drive circuit 80 drives the clutch 60 by supplying electric power to the clutch coil 68a.
  • Clutch drive circuit 80 operates in response to control by processor 16 .
  • the clutch drive circuit 80 supplies power to the clutch coil 68a without using the power supplied from the motor drive circuit 70 .
  • the clutch driving circuit 80 includes a first power supply line 81a and a second power supply line 81b connected to a DC power supply 81, a first wiring 85, a second wiring 86, and a switching unit. (800).
  • the first wire 85 is connected to one end of the clutch coil 68a.
  • the second wire 86 is connected to the other end of the clutch coil 68a.
  • the DC power supply 81 is a power source different from the DC power supply 71 .
  • the DC power source 81 may include a converter that converts AC power supplied from a commercial power source (not shown) into DC power.
  • the switching unit 800 switches the connection state between the first power line 81a and the second power line 81b and the first wire 85 and the second wire 86 .
  • the switching unit 800 has four switching elements (SWa, SWb, SWc, SWd).
  • the switching element SWa is connected between the first power line 81a and the first wiring 85
  • the switching element SWb is connected between the first wiring 85 and the second power line 81b.
  • the switching element SWc is connected between the first power line 81a and the second wiring 86
  • the switching element SWd is connected between the second wiring 86 and the second power line 81b.
  • the movable part 65 when the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a becomes equal to or greater than the threshold value, the movable part 65 is moved in the axial direction by the magnetic field generated in the clutch coil 68a. Further, when the direction of the clutch current flowing through the clutch coil 68a changes, the direction of movement of the movable part 65 (direction of movement in the axial direction) changes. Specifically, when clutch current flows from one end side of the clutch coil 68a to the other end side (e.g., left to right side in FIG. 12), the movable part 65 moves from one end side to the other end side (e.g. rotor in the axial direction). It moves from the side fixing part 61 side toward the stator side fixing part 62 side).
  • the movable part 65 moves from the other end side in the axial direction to the one end side (e.g., the stator side). It moves from the fixing part 62 side toward the rotor side fixing part 61 side).
  • the clutch drive circuit 80 is configured so that the clutch current flowing through the clutch coil 68a is in the target direction (targeted direction) and the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is equal to or greater than a threshold value. Power is supplied to the coil 68a.
  • the target direction is set to the direction of the clutch current when the movement direction of the movable part 65 in the axial direction becomes the target direction.
  • the threshold value is set as an absolute value of the clutch current required to generate a magnetic field that moves the movable part 65. Therefore, the movable part 65 can be moved in the target direction in the axial direction by setting the direction of the clutch current to the target direction and setting the absolute value of the clutch current to be equal to or greater than the threshold value.
  • Operation of the clutch drive circuit 80 is controlled by the processor 16 .
  • the processor 16 wants to move the movable part 65 from one end side in the axial direction to the other end side (eg, from the rotor side fixing part 61 side to the stator side fixing part 62 side)
  • the clutch In the drive circuit 80 the switching elements SWa and SWd are turned on, and the switching elements SWb and SWc are turned off. Accordingly, the first power supply line 81a and the first wiring 85 are connected, and the second power supply line 81b and the second wiring 86 are connected, from one end side of the clutch coil 68a.
  • a clutch current flows toward the other end side (left to right in FIG. 12).
  • the movable part 65 moves from one end side in the axial direction to the other end side (for example, from the rotor side fixing part 61 side to the stator side fixing part 62 side).
  • the controller 15 performs switching processing.
  • the controller 15 moves the movable part 65 in the axial direction from the starting state in which either one of the rotor-side fixed part 61 and the stator-side fixed part 62 engages with the movable part 65. It is switched to an end state in which the other one of the rotor side fixing part 61 and the stator side fixing part 62 is engaged with the movable part 65.
  • the control unit 15 performs an adjusting operation before entering the end state.
  • the control unit 15 rotates the rotor 45 so that the meshing position of the movable part 65 with respect to the other one of the rotor-side fixing part 61 and the stator-side fixing part 62 becomes the target engaging position.
  • Adjust the engagement position by changing the phase.
  • the engagement position (rotational phase) of the movable part 65 with respect to the rotor-side fixing part 61 (or the stator-side fixing part 62) to which the movable part 65 is to be engaged is simply referred to as "engagement position". do.
  • the adjusting operation will be described in detail below.
  • the target engagement position of the movable part 65 with respect to the rotor-side fixing part 61 is between the plurality of rotor-side fixing claws 61r of the rotor-side fixing part 61 and the plurality of rotor sides of the movable part 65. It is a position where the movable claw 65r opposes in the axial direction.
  • the target engagement position of the movable part 65 with respect to the stator-side fixing part 62 is between the plurality of stator-side fixing claws 62s of the stator-side fixing part 62 and the plurality of stator-side movable claws of the movable part 65.
  • 65s is a position facing in the axial direction.
  • the controller 15 performs a shifting operation after an adjusting operation in the switching process.
  • the control unit 15 moves the movable unit 65 in the axial direction. The movement operation will be described in detail below.
  • control unit 15 supplies power to the motor coil 43 so that the rotational phase of the rotor 45 becomes a target phase in the adjustment operation.
  • the target phase of the rotor 45 is set to the rotational phase of the rotor 45 when the meshing position becomes the target meshing position. Therefore, by setting the rotational phase of the rotor 45 as the target phase, the engagement position can be made the target engagement position.
  • the rotor-side fixed part 61, the stator-side fixed part 62, and the movable part 65 so that the meshing position becomes the target meshing position when the rotational phase of the rotor 45 becomes the target phase. is designed
  • the target phase of the rotor 45 is set to a rotational phase of the rotor 45 that is uniquely determined from a combination of on/off of the switching elements SW1 to SW6 of the motor drive circuit 70 .
  • the rotational phase of the rotor 45 becomes the target phase
  • the rotational phase of the rotor-side fixing part 61 and the rotational phase of the stator-side fixing part 62 coincide
  • the engagement position is the target engagement.
  • the rotor side fixed part 61, the stator side fixed part 62, and the movable part 65 are designed so that they are positioned.
  • a plurality of rotor-side fixing claws 61r of the rotor-side fixing part 61, a plurality of stator-side fixing claws 62s of the stator-side fixing part 62, and a plurality of rotors of the movable part 65 Each of the side movable claws 65r and the plurality of stator side movable claws 65s of the movable portion 65 are equally spaced at intervals of integer multiples of 360 degrees, which is an electric angle.
  • the following relational expression holds.
  • the spacing between the stator-side fixed claws 62s, the rotor-side movable claws 65r, and the stator-side movable claws 65s is also the same as that between the rotor-side fixed claws 61r.
  • k is an integer greater than or equal to 1.
  • a second rotor-side fixing claw of may be included.
  • the stator side fixed claw 62s, the rotor side movable claw 65r, and the stator side movable claw 65s are also the same as those of the rotor side fixed claw 61r.
  • the number of rotor side movable claws 65r of the movable portion 65 is the same as the number of rotor side fixing claws 61r of the rotor side fixing portion 61 .
  • the number of stator-side movable claws 65s of the movable portion 65 is equal to the number of stator-side fixing claws 62s of the stator-side fixing portion 62 .
  • the number of stator side fixing claws 62s of the stator side fixing part 62 is the same as the number of rotor side fixing claws 61r of the rotor side fixing part 61 . That is, the numbers of the rotor side fixed claws 61r, the stator side fixed claws 62s, the rotor side movable claws 65r, and the stator side movable claws 65s are the same.
  • k is "1"
  • the number of poles P of the motor 40 is "48”
  • the rotor side fixed claw 61r the stator side fixed claw 62s, the rotor side movable claw ( 65r)
  • each number of the stator side movable claws 65s is "24”
  • Each interval ⁇ m of (65s) is “15°”.
  • FIG. 13 and 14 are schematic diagrams for explaining an embodiment of a first adjustment operation.
  • the first adjustment operation which is an adjustment operation performed in the switching process to bring the gripping to the end state, will be described.
  • the angle used below is an electrical angle.
  • FIG. 13 illustrates a case where the rotational phase of the rotor 45 changes from “-120°” to “0°” which is the target phase.
  • the rotational force of the rotor 45 passes through the sun gear 52, the satellite gear 54, and the internal gear 53 to the movable part ( 65) is passed on.
  • the movable part 65 rotates, and the stator side movable claw 65s of the movable part 65 comes into contact with the stator side fixing claw 62s of the stator side fixing part 62.
  • the movable part 65 rotates in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor 45 .
  • the controller 15 turns on the first, fourth, and sixth switching elements SW1, SW4, and SW6 in the motor driving circuit 70, and turns on the second and third switching elements SW1, SW4, and SW6.
  • the fifth switching elements (SW2, SW3, SW5) are turned off. Accordingly, the motor current output from the first switching element SW1 is input to the neutral point 43c through the U-phase motor coil 43u.
  • the motor current input to the neutral point 43c is classified into the V-phase motor coil 43v and the W-phase motor coil 43w, and is input to the fourth switching element SW4 and the sixth switching element SW6.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes “0°”.
  • the rotational phase of the rotor 45 and the rotor-side fixing part 61 becomes the target phase (0° in this example).
  • the engagement position of the movable part 65 with respect to the rotor side fixed part 61 becomes a target engagement position.
  • the rotor 45 moves forward (rightward in the example of FIG. 13) or backward (shown in FIG. 13). In the example, it rotates in the left direction) so that the rotational phase of the rotor 45 becomes the target phase.
  • the movable part 65 rotates in the reverse or forward direction.
  • the rotational direction of the rotor 45 in the first adjusting operation changes according to the rotational phase of the rotor 45 before rotation.
  • the rotational phase of the rotor 45 is the target phase
  • the rotational phase of the rotor side fixing part 61 and the rotational phase of the stator side fixing part 62 coincide.
  • the number of rotor side fixing claws 61r is equal to the number of stator side fixing claws 62s.
  • the rotational phase of the rotor 45 is set as the target phase, so that the movable part 65 relative to the rotor-side fixed part 61 ) can be set as the target engagement position.
  • FIG. 15 and 16 are schematic diagrams for explaining an embodiment of a second adjusting operation.
  • the movable part 65 is moved in the axial direction so that the stator side fixing part 62 and the movable part 65 are engaged.
  • the second adjustment operation which is an adjustment operation performed in the switching process to bring the gripping to the end state, will be described.
  • the angle used below is an electric angle.
  • Fig. 15 illustrates a case where the rotational phase of the rotor 45 changes from "-120°" to the target phase "0°".
  • the target phase in the second adjustment operation is the same as the target phase in the first adjustment operation.
  • the movable part 65 engaged with the rotor side fixed part 61 is rotated. Specifically, when the rotor-side fixing part 61 rotates together with the rotor 45, the rotor-side fixing claw 61r of the rotor-side fixing part 61 contacts the rotor-side movable claw 65r of the movable part 65. And, the rotational force of the rotor side fixing part 61 is transmitted to the movable part 65. Accordingly, the movable part 65 rotates together with the fixed part 61 on the rotor side.
  • the controller 15 turns on the first, fourth, and sixth switching elements SW1, SW4, and SW6 in the motor driving circuit 70, and turns on the second and third switching elements SW1, SW4, and SW6.
  • the fifth switching elements (SW2, SW3, SW5) are turned off. Accordingly, the motor current output from the first switching element SW1 is input to the neutral point 43c through the U-phase motor coil 43u.
  • the motor current input to the neutral point 43c is classified into the V-phase motor coil 43v and the W-phase motor coil 43w, and is input to the fourth switching element SW4 and the sixth switching element SW6.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes “0°”.
  • the rotational phase of the rotor 45 and the rotor-side fixing part 61 becomes the target phase (0° in this example).
  • the rotational phase of the movable part 65 becomes a phase according to the target phase.
  • the engagement position of the movable part 65 with respect to the stator-side fixed part 62 becomes a target engagement position.
  • the rotor 45 moves forward (rightward in the example of FIG. 15) or backward (see FIG. 15). In the example, it rotates in the left direction) so that the rotational phase of the rotor 45 becomes the target phase. Also, according to the rotation of the rotor 45, the movable part 65 rotates in a forward or reverse direction.
  • the rotational direction of the rotor 45 in the second adjusting operation changes according to the rotational phase of the rotor 45 before rotation.
  • the rotational phase of the rotor 45 is the target phase
  • the rotational phase of the rotor side fixing part 61 and the rotational phase of the stator side fixing part 62 coincide.
  • the number of rotor side fixing claws 61r is equal to the number of stator side fixing claws 62s.
  • the rotational phase of the rotor 45 is set as the target phase, so that the movable part 65 relative to the rotor side fixed part 61 ) can be set as the target engagement position.
  • the control unit 15 performs a movement operation for moving the movable unit 65 in the axial direction after the adjustment operation.
  • the controller 15 determines that the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is equal to or greater than the threshold value during the movement operation, and the direction of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is the target direction. Power is supplied to the clutch coil 68a so as to be (the direction of the current corresponding to the direction in which the movable part 65 is to be moved).
  • the movable part 65 moves in the axial direction, and from the start state in which either one of the rotor-side fixing part 61 and the stator-side fixing part 62 is engaged with the movable part 65, the rotor-side fixing part 61 ) and the other one of the stator side fixing part 62 and the movable part 65 are engaged.
  • control unit 15 maintains (fixes) the rotational phase of the rotor 45 so that the engagement position is maintained at the target engagement position. Specifically, power is supplied to the motor coil 43 so that the state of the motor current flowing through the motor coil 43 is maintained in a target state (a state according to the target phase of the rotor 45).
  • the length in the circumferential direction between the plurality of rotor-side fixing claws 61r in the rotor-side fixing part 61 is "rotor-side movable claw of the movable part 65 ( 65r) in the circumferential direction (Fig. 15, L65r in Fig. 15) "is longer.
  • the engagement position of the movable part 65 with respect to the rotor-side fixing part 61 is the target engagement position, between the plurality of rotor-side fixing claws 61r and the plurality of rotor-side movable claws 65r are formed. They can be opposed in the axial direction. Accordingly, it is possible to avoid an engagement defect between the rotor side fixed part 61 and the movable part 65.
  • the length in the circumferential direction between the plurality of stator side fixing claws 62s in the stator side fixing part 62 is "stator side movable claw of the movable part 65. It is longer than the circumferential length (L65s) of (65s in FIGS. 13 and 14).
  • FIG. 17 is a flowchart of an embodiment of a driving operation of the washing machine.
  • 18 is a flow chart of one embodiment of a process in which clutch switching is performed.
  • step S1 laundry is first put into the rotary tub 4 (step S1).
  • step S1 when the laundry is loaded, detergent and the like are also introduced into the drug input unit 5c.
  • step S2 an instruction to start washing is input to the control unit 15 (specifically, the processor 16) by operating the operation unit 2c (YES in step S2). Accordingly, the controller 15 automatically initiates a series of washing processes including washing, rinsing, and spin-drying.
  • the controller 15 measures the weight of the laundry to set the water supply amount (step S3).
  • the controller 15 sets an appropriate water supply amount based on the measured weight of the laundry (step S4).
  • the controller 15 After setting the water supply amount, the controller 15 starts the washing process (step S5).
  • the controller 15 controls the water supply valve 5b to supply a predetermined amount of water to the fixed tub 3 .
  • the detergent accommodated in the drug input unit 5c is put into the fixing tank 3 together with the water supplied.
  • the control unit 15 drives the drive unit 10 and starts rotation of the rotary tub 4 .
  • the controller 15 can determine whether or not it is a washing or rinsing process (step S10). In the case of a washing or rinsing process, the controller 15 sets the clutch 60 to the first mode (step S11). On the other hand, when it is not a washing or rinsing process (ie, a spin-drying process), the controller 15 sets the clutch 60 to the second mode (step S12).
  • step S5 the controller 15 sets the clutch 60 to the first mode. Accordingly, the drive unit 10 outputs a high torque torque at a low speed. Therefore, the relatively heavy rotary tub 4 can be efficiently rotated at a low speed.
  • step S6 the controller 15 starts the rinsing process.
  • the washing water accumulated in the fixed tub 3 is drained by driving the drain pump 6 .
  • the controller 15 executes water supply and agitation processing similarly to the washing process.
  • the drive unit 10 is driven with the clutch 60 maintained in the first mode.
  • step S7 the processor 16 executes a dewatering process.
  • the rotary tub 4 is driven to rotate at high speed for a predetermined time.
  • the control unit 15 switches the clutch 60 to the second mode before starting the dewatering process.
  • the driving unit 10 outputs low-torque rotational force at high-speed rotation. Therefore, the relatively lightweight rotary tub 4 can be efficiently rotated at high speed.
  • the control unit 15 notifies the end of washing by sounding a predetermined buzzer (not shown). Then, the operation of the washing machine 1 ends.
  • FIG. 19 is a timing chart for explaining an embodiment of a switching process performed before a dewatering process. Referring to Fig. 19, the switching process performed before the dewatering step will be described. In the switching process performed before the dewatering step, the movable part 65 is moved in the axial direction from the start state in which the stator-side fixed part 62 and the movable part 65 are engaged, and the rotor-side fixed part 61 and the movable part 65 are separated. Set the interlocking end state.
  • the controller 15 can perform an adjustment operation, a maintenance operation, and a moving operation.
  • the controller 15 maintains the rotational phase of the rotor 45 adjusted by the adjustment operation. Specifically, in the maintenance operation, the control unit 15 supplies power to the motor coil 43 so that the state of the motor current flowing through the motor coil 43 is maintained in a target state (a state according to the target phase of the rotor 45). supply Accordingly, the rotational phase of the rotor 45 is maintained at the target phase, and a state in which the rotating tub 4 does not rotate is maintained. As a result, the laundry in the rotary tub 4 moves downward by its own weight.
  • the period from time t0 to time t1 is an adjustment period P11 in which an adjustment operation is performed.
  • the period from time t1 to time t2 is an unbalance correction period P12 in which a maintenance operation is performed.
  • the period from time t2 to time t3 is a movement period (P13) in which movement operation is performed.
  • the controller 15 starts an adjusting operation. Accordingly, power supply to the motor coil 43 is started, and the motor current im flowing through the motor coil 43 is gradually increased. Then, in the adjustment period P11, the rotational phase of the rotor 45 is adjusted, and the engagement position X approaches the target engagement position Xt.
  • the engagement position X becomes the target engagement position Xt, and the adjustment operation ends. Then, the control unit 15 starts a holding operation.
  • the unbalance correction period P12 the state in which the rotating tub 4 does not rotate is maintained.
  • laundry attached to the wall around the rotating tub 4 moves downward due to its own weight. Accordingly, since the laundry is collected at the lowermost part of the rotating tub 4, the state in which the rotating tub 4 does not rotate is easily maintained.
  • the holding operation ends.
  • the control unit 15 initiates a movement operation. Accordingly, power supply to the clutch coil 68a is started, and the clutch current ic flowing to the clutch coil 68a is gradually increased. Then, when the clutch current ic reaches the threshold value ith, the movable part 65 starts to move in the axial direction from the stator-side fixed part 62 toward the rotor-side fixed part 61.
  • the control unit 15 fixes the rotational phase of the rotor 45 so that the meshing position is maintained at the target meshing position.
  • the state of the motor current flowing through the motor coil 43 is maintained as a target state (a state according to the target phase of the rotor 45). Accordingly, the rotational phase of the rotor 45 is maintained at the target phase, and the meshing position is maintained at the target meshing position.
  • an engagement defect between the rotor-side fixed part 61 (or the stator-side fixed part 62) and the movable part 65 will occur.
  • the movable portion 65 is moved in the axial direction to the end state in which the rotor side fixed portion 61 and the movable portion 65 are engaged.
  • the control unit 15 performs an adjustment operation before reaching an end state.
  • the controller 15 adjusts the engagement position by changing the rotational phase of the rotor 45 so that the engagement position becomes the target engagement position.
  • the control unit 15 performs a moving operation of moving the movable unit 65 after the adjusting operation.
  • the movable part 65 can be moved in the axial direction to bring it to an end state. In this way, occurrence of engagement failure in the clutch 60 can be reliably suppressed.
  • the control unit 15 performs a maintenance operation for maintaining the rotational phase of the rotor 45 adjusted by the adjustment operation. do.
  • a state in which the rotating tub 4 is not rotated can be maintained. Accordingly, since the laundry in the rotary tub 4 is moved downward by its own weight and the laundry can be collected at the lowermost part of the rotary tub 4, the state in which the rotary tub 4 does not rotate is easily maintained. Therefore, the engagement position can be stabilized.
  • the adjusting operation is effective not only for switching the washing machine 1 from the washing process to the spin-drying process, but also for switching the washing machine 1 from the spin-drying process to the washing process.
  • laundry may not be taken out of the rotary tub 4 .
  • the engagement position is likely to deviate from the target engagement position, it is effective to perform the adjustment operation in the switching process.
  • a gap (gap between magnetic poles) of a predetermined size is formed between magnetic pole members provided to a mover of a clutch.
  • a plurality of slits are provided in the stator of the clutch so as to face each of these inter-pole gaps in the radial direction.
  • the engagement position can be set as the target position without providing a means for detecting the non-uniform magnetic action as described above. Accordingly, the risk of a target position difference due to a detection error can be eliminated.
  • the rotational phase of the rotor 45 at the target engagement position may be a rotational phase when the cogging torque of the motor 40 becomes a stable point.
  • the stable point of the cogging torque is a state in which the cogging torque is below a predetermined stable value (a value that the cogging torque is considered to be substantially zero).
  • the washing machine 1 is different from the washing machine 1 of the first embodiment in the configuration of the drive circuit 17 of the controller 15. Other configurations of the washing machine 1 of the second embodiment are the same as those of the washing machine 1 of the first embodiment.
  • the clutch drive circuit 80 electrically connects the motor coil 43 and the clutch coil 68a, thereby converting power supplied from the motor drive circuit 70 to the clutch coil. (68a).
  • Clutch drive circuit 80 operates in response to control by processor 16 .
  • the impedance of the clutch coil 68a is lower than that of the motor coil 43.
  • the clutch drive circuit 80 of this embodiment has a first wiring 85, a second wiring 86, and a relay 82.
  • the first wiring 85 connects one end of the W-phase motor coil 43w and the clutch coil 68a.
  • the second wiring 86 connects the V-phase motor coil 43v and the other end of the clutch coil 68a.
  • the relay 82 is provided on one of the first wiring 85 and the second wiring 86 (the first wiring 85 in the example of FIG. 20 ). When the relay 82 is turned on, the clutch coil 68a is electrically connected to the V-phase motor coil 43v and the W-phase motor coil 43w.
  • the clutch drive circuit 80 of this embodiment when the motor drive circuit 70 performs a switching operation (operation for rotating the rotor 45 at a predetermined speed), the motor coil 43 and the clutch coil 68a is electrically disconnected. Specifically, the processor 16 turns off the relay 82 of the clutch drive circuit 80.
  • the clutch drive circuit 80 of the present embodiment does not perform the switching operation of the motor drive circuit 70 and supplies power to the clutch coil 68a
  • the motor coil 43 and the clutch coil ( 68a) is electrically connected.
  • the processor 16 turns on the relay 82 of the clutch drive circuit 80.
  • the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a can be changed by changing the absolute value of the motor current flowing through the motor coil 43.
  • the motor current flowing through the motor coil 43 is changed by changing the ratio of the on-times of the switching elements SW1 to SW6 of the motor driving circuit 70 (the ratio occupied by the time the switching elements are on in a predetermined period).
  • the absolute value of can be changed, and as a result, the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a can be changed.
  • the direction of the clutch current flowing through the clutch coil 68a can be changed by changing the direction of the motor current flowing through the motor coil 43.
  • the motor drive circuit 70 of this embodiment performs the first current control operation when the motor coil 43 and the clutch coil 68a are electrically connected by the clutch drive circuit 80 .
  • the first current control operation in the motor drive circuit 70, the state of the motor current flowing through the motor coil 43 becomes the target state, and the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is below the threshold value. , power is supplied to the motor coil 43 and the clutch coil 68a.
  • the rotational phase of the rotor 45 can be set to the target phase without moving the movable part 65 in the axial direction.
  • the motor drive circuit 70 of this embodiment performs the second current control operation when the motor coil 43 and the clutch coil 68a are electrically connected by the clutch drive circuit 80 .
  • the state of the motor current flowing through the motor coil 43 becomes the target state, and the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is equal to or greater than the threshold value.
  • power is supplied to the motor coil 43 and the clutch coil 68a so that the direction of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is the target direction (targeted direction).
  • the movable part 65 can be moved to the target engagement position in a state where the rotational phase of the rotor 45 is maintained at the target phase.
  • the first current control operation and the second current control operation of the motor driving circuit 70 are controlled by the processor 16 .
  • the first current control operation of the motor drive circuit 70 is performed in the adjustment operation in the switching process.
  • the second current control operation of the motor driving circuit 70 is performed in the movement operation in the switching process.
  • the control unit 15 of this embodiment supplies power to the motor coil 43 so that the rotational phase of the rotor 45 becomes a target phase in the adjustment operation, as in the previous embodiment.
  • the target phase of the rotor 45 is set to the rotational phase of the rotor 45 when the meshing position becomes the target meshing position. Therefore, by setting the rotational phase of the rotor 45 as the target phase, the engagement position can be made the target engagement position.
  • the first adjustment operation from the start state in which the stator side fixed portion 62 and the movable portion 65 are engaged, the movable portion 65 is moved in the axial direction to move the rotor side fixed portion ( 61) and the movable part 65 are engaged with the movable part 65
  • the second adjusting operation from the start state in which the rotor side fixed part 61 and the movable part 65 are engaged, the movable part (65) is moved in the axial direction to bring the stator side fixed portion 62 and the movable portion 65 into an end state in which they engage.
  • the "target phase in the first adjustment operation” and the “target phase in the second adjustment operation” are different from each other.
  • the “target phase in the first adjustment operation” and the “target phase in the second adjustment operation” are displaced by 180 degrees electrically.
  • the rotational phase of the rotor 45 becomes the target phase
  • the rotational phase of the rotor-side fixing part 61 and the rotational phase of the stator-side fixing part 62 do not coincide with the engagement position.
  • the rotor-side fixed part 61, the stator-side fixed part 62, and the movable part 65 are designed so that is the target engagement position.
  • a plurality of rotor-side fixing claws 61r of the rotor-side fixing part 61, a plurality of stator-side fixing claws 62s of the stator-side fixing part 62, and a plurality of Each of the rotor-side movable claw 65r and the plurality of stator-side movable claws 65s of the movable part 65 are equally spaced at intervals of integer multiples of 180 degrees of the electric angle. For example, if the number of poles of the motor 40 is "P" and the angle of the interval between the rotor side fixing claws 61r (the angle represented by the mechanical angle) is " ⁇ m", the following relational expression holds.
  • the spacing between the stator-side fixed claws 62s, the rotor-side movable claws 65r, and the stator-side movable claws 65s is also the same as that between the rotor-side fixed claws 61r.
  • k is an integer greater than or equal to 1.
  • a second rotor-side fixing claw of may be included.
  • the stator side fixed claw 62s, the rotor side movable claw 65r, and the stator side movable claw 65s are also the same as those of the rotor side fixed claw 61r.
  • the number of rotor side movable claws 65r of the movable portion 65 is equal to the number of rotor side fixing claws 61r of the rotor side fixing portion 61.
  • the number of stator-side movable claws 65s of the movable portion 65 is equal to the number of stator-side fixing claws 62s of the stator-side fixing portion 62 .
  • the number of stator side fixing claws 62s of the stator side fixing part 62 is the same as the number of rotor side fixing claws 61r of the rotor side fixing part 61 . That is, the numbers of the rotor side fixed claws 61r, the stator side fixed claws 62s, the rotor side movable claws 65r, and the stator side movable claws 65s are the same.
  • k is "2"
  • the number of poles P of the motor 40 is "48”
  • the rotor side fixed claw 61r the stator side fixed claw 62s, and the rotor side movable claw. 65r
  • each number of the stator side movable claws 65s is "24”
  • Each interval ⁇ m of the claws 65s is "15°”.
  • the same adjustment operation as that of the first embodiment see Figs. 13 to 16) can be performed.
  • 21 and 22 are schematic diagrams showing an embodiment of a first adjustment operation. An example of the first adjusting operation will be described with reference to FIGS. 21 and 22 . In the first adjusting operation of the present embodiment, the following four stages of processing are sequentially performed. In addition, the angle used below is an electric angle. 21 and 22 illustrate a case in which the rotational phase of the rotor 45 gradually changes from "-60°" to the target phase of "120°".
  • the controller 15 turns on the first, fourth, and fifth switching elements SW1, SW4, and SW5 in the motor driving circuit 70, and The third and sixth switching elements SW2, SW3, and SW6 are turned off. Accordingly, the motor current output from the first switching element SW1 is input to the neutral point 43c through the U-phase motor coil 43u.
  • the motor current output from the fifth switching element SW5 is input to the neutral point 43c through the W-phase motor coil 43w.
  • the motor current input to the neutral point 43c flows through the V-phase motor coil 43v and is input to the fourth switching element SW4.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes “-60°”. Accordingly, the rotational phase of the rotor 45 and the rotor-side fixing part 61 becomes the initial phase (-60° in this example).
  • the rotor 45 moves forward (rightward in the example of FIG. 21) or reverse (leftward in the example of FIG. 21) according to the position (rotational phase) of the rotor 45 before the motor current is applied. ), the rotational phase of the rotor 45 becomes the initial phase.
  • the movable part 65 rotates in the reverse or forward direction by the rotation of the rotor 45 . Therefore, the stator-side movable claw 65s of the movable portion 65 is the stator-side fixed claw on the reverse side (left side in the example of FIG. 21) or forward side (right side in the example of FIG. 21) of the stator side fixing portion 62. (62s).
  • FIG. 21 the stator-side fixed claw on the reverse side (left side in the example of FIG. 21) or forward side (right side in the example of FIG. 21) of the stator side fixing portion 62. (62s).
  • the rotor 45 rotates in the forward direction and the movable part 65 rotates in the reverse direction, and the stator-side movable claw 65s of the movable part 65 rotates on the stator side on the reverse side of the stator-side fixing part 62. It is contacting the fixed claw 62s.
  • the controller 15 turns on the first, fourth, and sixth switching elements SW1, SW4, and SW6 in the motor driving circuit 70, and The third and fifth switching elements SW2, SW3, and SW5 are turned off. Accordingly, the motor current output from the first switching element SW1 is input to the neutral point 43c through the U-phase motor coil 43u.
  • the motor current input to the neutral point 43c is classified into the V-phase motor coil 43v and the W-phase motor coil 43w, and is input to the fourth switching element SW4 and the sixth switching element SW6.
  • the rotor 45 rotates in the forward direction (rightward in the example of FIG. 21), so that the movable part 65 has the opposite direction to the rotational direction of the rotor 45 (leftward in the example of FIG. 21). direction) (reaction force of the internal gear 53) is applied. Accordingly, the stator-side movable claw 65s of the movable portion 65 always comes into contact with the stator-side fixing claw 62s on the reverse side of the stator-side fixing portion 62 (left side in the example of FIG. 21). The same applies to the third step and the fourth step described later.
  • the controller 15 turns on the first, third, and sixth switching elements SW1, SW3, and SW6 in the motor driving circuit 70, and The fourth and fifth switching elements SW2, SW4, and SW5 are turned off. Accordingly, the motor current output from the first switching element SW1 is input to the neutral point 43c through the U-phase motor coil 43u.
  • the motor current output from the third switching element SW3 is input to the neutral point 43c through the V-phase motor coil 43v.
  • the motor current input to the neutral point 43c is input to the sixth switching element SW6 through the W-phase motor coil 43w.
  • the controller 15 turns on the second, third, and sixth switching elements SW2, SW3, and SW6 in the motor driving circuit 70, and The fourth and fifth switching elements SW1, SW4, and SW5 are turned off. Accordingly, the motor current output from the third switching element SW3 is input to the neutral point 43c through the V-phase motor coil 43v.
  • the motor current input to the neutral point 43c is divided into the U-phase motor coil 43u and the W-phase motor coil 43w, and is input to the second switching element SW2 and the sixth switching element SW6.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes “120°”.
  • the rotational phase of the rotor 45 and the rotor-side fixing part 61 becomes the target phase (120° in this example).
  • the engagement position of the movable part 65 with respect to the rotor side fixed part 61 becomes a target engagement position.
  • 23 and 24 are schematic diagrams for describing an embodiment of a second adjusting operation. An example of the second adjusting operation will be described with reference to FIGS. 23 and 24 . In the second adjusting operation of the present embodiment, the following four stages of processing are sequentially performed. In addition, the angle used below is an electric angle. 23 and 24 illustrate a case in which the rotational phase of the rotor 45 gradually changes from "60°" to the target phase of "240°".
  • the control unit 15 turns on the first, third, and sixth switching elements SW1, SW3, and SW6 in the motor driving circuit 70, and second, The fourth and fifth switching elements SW2, SW4, and SW5 are turned off. Accordingly, the motor current output from the first switching element SW1 is input to the neutral point 43c through the U-phase motor coil 43u.
  • the motor current output from the third switching element SW3 is input to the neutral point 43c through the V-phase motor coil 43v.
  • the motor current input to the neutral point 43c is input to the sixth switching element SW6 through the W-phase motor coil 43w.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes “60°”.
  • the rotor 45 and the rotor side fixing part 61 become in initial phase (60° in this example).
  • the rotational phase of the movable part 65 becomes a phase according to the initial phase of the rotor side fixing part 61 .
  • the rotor 45 moves forward (rightward in the example of FIG. 23) or reverse (leftward in the example of FIG. 23) according to the position (rotational phase) of the rotor 45 before the motor current is applied. direction), the rotational phase of the rotor 45 becomes the initial phase. Further, the rotation of the rotor 45 causes the rotor side fixing part 61 to rotate in a forward or reverse direction. Therefore, the rotor-side movable claw 65r of the movable part 65 is the rotor-side fixed claw on the reverse side (left side in the example of FIG. 23) or forward side (right side in the example of FIG. 23) of the rotor side fixing portion 61. (61r). In the example of FIG.
  • the rotor 45 rotates in the forward direction
  • the rotor side fixed portion 61 rotates in the forward direction
  • the rotor side movable claw 65r of the movable portion 65 rotates in the reverse direction of the rotor side fixed portion 61. It is in contact with the rotor side fixing claw 61r on the side.
  • the controller 15 turns on the second, third, and sixth switching elements SW2, SW3, and SW6 in the motor driving circuit 70, and The fourth and fifth switching elements SW1, SW4, and SW5 are turned off. Accordingly, the motor current output from the third switching element SW3 is input to the neutral point 43c through the V-phase motor coil 43v.
  • the motor current input to the neutral point 43c is classified into the U-phase motor coil 43u and the W-phase motor coil 43w, and is input to the second switching element SW2 and the sixth switching element SW6.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes “120°”. Accordingly, the rotational phase of the rotor 45 and the rotor side fixing part 61 changes from “60°” to "120°”. Also, the rotational phase of the movable part 65 becomes a phase according to "120°".
  • the rotor 45 rotates in the forward direction (rightward in the example of Fig. 23), so that the rotor side fixed portion 61 rotates in the forward direction.
  • the rotor-side movable claw 65r of the movable portion 65 always comes into contact with the rotor-side fixing claw 61r on the reverse side of the rotor-side fixing portion 61 (the left side in the example of FIG. 23).
  • the third step and the fourth step described later are the third step and the fourth step described later.
  • the controller 15 turns on the second, third, and fifth switching elements SW2, SW3, and SW5 in the motor driving circuit 70, and The fourth and sixth switching elements SW1, SW4, and SW6 are turned off. Accordingly, the motor current output from the third switching element SW3 is input to the neutral point 43c through the V-phase motor coil 43v.
  • the motor current output from the fifth switching element SW5 is input to the neutral point 43c through the W-phase motor coil 43w.
  • the motor current input to the neutral point 43c is input to the second switching element SW2 through the U-phase motor coil 43u.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes “180°”. Accordingly, the rotational phase of the rotor 45 and the rotor side fixing part 61 changes from "120°” to "180°”. Also, the rotational phase of the movable part 65 becomes a phase according to "180°".
  • the controller 15 turns on the second, fourth, and fifth switching elements SW2, SW4, and SW5 in the motor driving circuit 70, and The third and sixth switching elements SW1, SW3, and SW6 are turned off. Accordingly, the motor current output from the fifth switching element SW5 is input to the neutral point 43c through the W-phase motor coil 43w.
  • the motor current input to the neutral point 43c is divided into the U-phase motor coil 43u and the V-phase motor coil 43v, and is input to the second switching element SW2 and the fourth switching element SW4.
  • the rotor 45 rotates so that the rotational phase of the rotor 45 becomes "240°".
  • the rotational phase of the rotor 45 and the rotor-side fixture 61 becomes the target phase (240° in this example).
  • the rotational phase of the movable part 65 becomes a phase according to the target phase.
  • the engagement position of the movable part 65 with respect to the stator-side fixed part 62 becomes a target engagement position.
  • the length L61 in the circumferential direction between the plurality of rotor side fixing claws 61r in the rotor side fixing part 61 is "the rotor side fixing part at the target engagement position.” 61 and the stator-side fixing part 62, the circumferential length " ⁇ L” according to the rotational phase difference and "the circumferential length L65r of the rotor-side movable claw 65r of the movable part 65".
  • Fig. 26 is a schematic diagram for explaining the spacing of stator-side fixing claws.
  • the circumferential length L62 between the plurality of stator side fixing claws 62s in the stator side fixing part 62 is "the rotor side height at the target engagement position.” Longer than the sum of “the circumferential length ⁇ L according to the rotational phase difference between the top 61 and the stator-side fixed portion 62” and “the circumferential length of the stator-side movable claw 65s of the movable portion 65 (L65s)” .
  • FIG. 27 is a timing chart for explaining an embodiment of a switching process performed before a dewatering process. Referring to Fig. 27, switching processing performed before the spin-drying process of the washing machine 1 of the present embodiment will be described.
  • the controller 15 performs a pre-adjustment operation, a maintenance operation, a switching operation, an adjustment operation, and a moving operation.
  • the entire adjustment operation of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the maintenance operation in this embodiment is the same as that in Embodiment 1.
  • the switching operation is an operation of switching the relay 82 of the clutch drive circuit 80 from an OFF state to an ON state.
  • the period from time t0 to time t1 is a total adjustment period P21 in which all adjustment operations are performed.
  • the period from time t1 to time t2 is an unbalance correction period P22 in which a holding operation is performed.
  • the period from time t2 to time t4 is a switching period (P23) in which switching operation is performed.
  • the period from time t4 to time t5 is an adjustment period P24 in which an adjustment operation is performed.
  • the period from time t5 to time t6 is a movement period (P25) in which movement operation is performed.
  • the entire adjustment period P21 is the same as the adjustment period P11 of the first embodiment.
  • the control unit 15 starts a holding operation.
  • the unbalance correction period P22 is the same as the unbalance correction period P12 of the first embodiment.
  • the holding operation ends.
  • the control unit 15 initiates a switching operation.
  • the controller 15 stops supplying power to the motor coil 43 . Accordingly, in the switching period P23, the motor current im flowing through the motor coil 43 becomes zero.
  • the controller 15 electrically connects the motor coil 43 and the clutch coil 68a. Specifically, the relay 82 of the clutch drive circuit 80 turns on from the off state.
  • the switching operation ends.
  • the controller 15 initiates an adjustment operation.
  • the first current control operation is performed by the motor driving circuit 70 .
  • the rotational phase of the rotor 45 is adjusted, and the engagement position X approaches the target engagement position Xt.
  • the absolute value of the clutch current ic flowing through the clutch coil 68a is lower than the threshold value ith due to the first current control operation. Therefore, the movable part 65 does not move in the axial direction.
  • the adjustment operation ends.
  • the control unit 15 initiates a movement operation.
  • the second current control operation is performed by the motor driving circuit 70 .
  • the clutch current ic flowing through the clutch coil 68a reaches the threshold value ith, and the movable part 65 moves from the stator-side fixed part 62 to the rotor-side fixed part 61. ) in the axial direction.
  • the rotational phase of the rotor 45 is maintained at the target phase and the engagement position is maintained at the target engagement position by the second current control operation.
  • the controller 15 adjusts the engagement position step by step by changing the rotational phase of the rotor 45 step by step toward the target phase.
  • the impedance of the clutch coil 68a is lower than that of the motor coil 43.
  • the configuration of the clutch drive circuit 80 is different from the drive circuit 17 of the second embodiment.
  • Other configurations of the drive circuit 17 of this embodiment are the same as those of the drive circuit 17 of the second embodiment.
  • the first wire 85 connects the neutral point 43c (connection point of the motor coils 43u, 43v, 43w) and one end of the clutch coil 68a.
  • the second wire 86 connects the potential point 71a of the DC power supply 71 and the other end of the clutch coil 68a.
  • the potential point 71a of the DC power supply 71 is a potential point at which the potential of the DC power supply 71 is divided into two. According to this embodiment, the same effect as that of Embodiment 2 can be obtained.
  • the relay 82 can be omitted.
  • the operation of the controller 15 is different from the washing machine 1 of the first embodiment.
  • Other configurations of the washing machine 1 of this embodiment are the same as those of the washing machine 1 of the first embodiment.
  • the control unit 15 is configured to supply power to the clutch coil 68a for generating a magnetic field for moving the clutch magnet 67b installed in the movable unit 65 in the axial direction.
  • the controller 15 supplies power to the clutch coil 68a (power for generating a magnetic field for moving the clutch magnet 67b in the axial direction). After starting, whether or not the movable part 65 moves is determined based on whether or not the electric power is distorted.
  • 29 is a graph showing an example of a change in clutch current when power is supplied to a clutch coil and the movable part moves in the axial direction.
  • 30 is a graph showing an example of a change in clutch current when power is supplied to the clutch coil but the movable part does not move in the axial direction.
  • the relationship between the distortion of electric power supplied to the clutch coil 68a and the movement of the movable part 65 will be described with reference to FIGS. 29 and 30 .
  • 29 and 30 in the period from time t1 to time t2, power supply to the clutch coil 68a continues, and the clutch current ic continues to flow through the clutch coil 68a.
  • the induced electromotive force is generated by the movement of the clutch magnet 67b installed in the movable part 65.
  • Distortion occurs in the electric power supplied to the clutch coil 68a (clutch current ic in the example of FIG. 29) by the induced electromotive force generated in the coil 68a.
  • the clutch current ic alternately repeats an increase (positive change) and a decrease (negative change). Therefore, as shown in Fig. 29, the differential value di of the clutch current ic is not only a positive value, but also a negative value.
  • FIG. 31 is a flowchart showing an embodiment of an operation of a control unit in a movement operation. Referring to FIG. 31, the operation of the control unit 15 in the moving operation will be described. The control unit 15 performs the following processing in the movement operation.
  • the controller 15 starts supplying electric power (electric power for generating a magnetic field for moving the clutch magnet 67b in the axial direction) to the clutch coil 68a (step S31).
  • the controller 15 determines that the absolute value of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is equal to or greater than the threshold value, and that the direction of the clutch current flowing through the clutch coil 68a is in the target direction (moving unit 65). Power is supplied to the clutch coil 68a so as to be the direction of the current corresponding to the direction to be moved).
  • the controller 15 determines whether or not distortion has occurred in the electric power supplied to the clutch coil 68a in the period from the start of supply of electric power to the clutch coil 68a to the end of supply (step S32).
  • the controller 15 receives an output of a current sensor (not shown) that detects the clutch current ic, and determines whether or not the clutch current ic flowing to the clutch coil 68a is distorted.
  • the control unit 15 determines that distortion has occurred in the clutch current ic when the differential value di of the clutch current ic falls below a threshold value dth (see FIGS. 29 and 30) that is smaller than zero. do.
  • control unit 15 determines that the movement of the movable part 65 has succeeded with respect to the movement operation, and ends the movement operation.
  • step S322 when distortion does not occur in the electric power supplied to the clutch coil 68a (NO in step S322), the control unit 15 determines that the movement of the movable unit 65 has failed with respect to the movement operation (step S33). And the control part 15 starts supplying electric power to the clutch coil 68a again (step S31).
  • control unit 15 After the control unit 15 starts supplying power to the clutch coil 68a in the moving operation, it determines whether or not the movable unit 65 has moved based on whether or not the power is distorted. . Accordingly, it can be confirmed that the movement of the movable part 65 has succeeded in the movement operation.
  • the washing machine 1 of the present embodiment differs from the washing machine 1 of the first embodiment in the operation of the controller 15 before performing the switching process.
  • Other configurations of this embodiment are the same as those of Embodiment 1.
  • the controller 15 performs an unbalance correction operation before performing the switching process.
  • the switching process moves the movable part 65 in the axial direction from the start state in which either one of the rotor-side fixing part 61 and the stator-side fixing part 62 engages with the movable part 65, and the rotor-side fixing part 61 ) and stator side fixing part 62 and the movable part 65 are engaged with each other.
  • the control unit 15 controls the motor 40 to rotate the rotating tub 4 so that the position of the unbalanced mass points of the laundry in the rotating tub 4 approaches the position of the target mass point so that the rotating tub 4 ), the position of the unbalanced mass or material point of the laundry is corrected. Further, the rotational speed of the rotating tub 4 in the unbalance correcting operation is set to a rotational speed at which the laundry in the rotating tub 4 can move without adhering to the inner wall of the rotating tub 4.
  • the unbalanced mass point of the laundry in the rotary tub 4 is simply referred to as “unbalanced mass point”.
  • the target mass point position is a position that becomes the lowermost part of the rotating tub 4 when the meshing position becomes the target meshing position.
  • the engagement position is the engagement position of the movable part 65 with respect to the rotor-side fixing part 61 (or the stator-side fixing part 62) at which the movable parts 65 are to be engaged with each other.
  • the controller 15 measures (estimates) the position of the unbalanced mass point based on the rotational speed of the rotating tub 4.
  • the location measurement of unbalanced mass points will be described in detail below.
  • FIG. 32 is a schematic diagram showing an example of the behavior of the rotating tub when power to the motor is stopped in a state where the position of the unbalanced mass point of the laundry in the rotating tub is not the position of the target mass point.
  • FIG. 33 is a schematic diagram showing an example of the behavior of the rotating tub when power to the motor is stopped while the position of the unbalanced mass point of laundry in the rotating tub is the target mass point position.
  • the state where the black arrow on the inside of the rotating tub 4 coincides with the black arrow on the outside indicates a state where the engagement position is the target engagement position
  • the black arrow on the inside of the rotating tub 4 A state in which the arrow and the outer black arrow do not match indicates a state in which the engagement position has not reached the target engagement position.
  • Fig. 34 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the rotational speed of the rotating tub and the position of unbalanced mass points of the laundry in the rotating tub. Referring to Fig. 34, the position measurement of unbalanced mass points based on the rotational speed of the rotating tub 4 will be described.
  • the unbalanced mass point (the amount of laundry W in the rotating tub 4)
  • the rotational speed Vr of the rotating tub 4 is minimized, and the position of the unbalanced mass point is the lowermost portion of the rotating tub 4. position, the rotational speed Vr of the rotating tub 4 tends to be maximum.
  • the relationship between the "rotational phase of the rotating tub 4" and the “rotational phase of the rotor 45" is uniquely determined, and the relationship between the "rotational phase of the rotor 45" and the “engagement position” is also unique. is determined by Therefore, by specifying the rotational phase of the rotor 45 when the rotational speed Vr of the rotating tub 4 becomes the minimum, the position (rotational phase) of the unbalanced mass point can be specified. Accordingly, it can be determined whether the position of the unbalanced mass point is close to the target mass point position (a position at the lowermost part of the rotating tub 4 when the engaging position becomes the target engaging position).
  • the controller 15 specifies the position (rotational phase) of the unbalanced mass point based on the rotational phase of the rotor 45 when the rotational speed Vr of the rotating tub 4 becomes minimum. Then, the control unit 15 performs an unbalance correcting operation (by rotating the rotating tub 4, until the difference between the position of the unbalanced mass point and the position of the target mass point falls below the threshold), the position of the unbalanced mass point of the laundry in the rotating tub 4 ) continues, and if the difference between the position of the unbalanced mass point and the position of the target mass point is less than the threshold value, the unbalance correcting operation is terminated.
  • the controller 15 performs an unbalance correction operation before performing the switching process.
  • the control unit 15 adjusts the position of the unbalanced mass point of the laundry in the rotating tub 4 to the target mass point position (the lowest position of the rotating tub 4 when the engaging position becomes the target engaging position).
  • the motor 40 By controlling the motor 40 to rotate the rotating tub 4 so as to approach, the position of the unbalanced mass point of the laundry in the rotating tub 4 is corrected.
  • the engagement position can be easily approached to the target engagement position.
  • the control unit 15 may start the movement operation before the end of the adjustment operation in consideration of the movement time of the movable unit 65 required to go from the start state to the end state in the movement operation. Specifically, the control unit 15 sets the expected end point, which is the point in time at which the engagement position becomes the target engagement position and the adjustment operation is expected to end, as an end point, and is earlier than the expected end point by the "moving time of the movable unit 65". It is also possible to start the movement operation during the period in which the starting point is the starting point.
  • the mover 67 of the drive unit 66 may have the configuration shown in FIG. 35 .
  • the slider core 67a of the mover 67 is a metal cylindrical member having a C-shaped cross section open outward in the radial direction.
  • the clutch magnet 67b of the mover 67 is a permanent magnet formed in a cylindrical shape and installed inside the slider core 67a. A gap is formed between both ends of the slider core 67a in the axial direction and the clutch magnet 67b.
  • the clutch magnet 67b is magnetized so that the outer side in the radial direction becomes the S pole and the inner side in the radial direction becomes the N pole. Accordingly, both ends in the axial direction of the slider core 67a become N poles in a false sense. That is, the clutch magnet 67b may be configured in a consequent pole type.
  • the number of rotor side fixing claws 61r and the number of stator side fixing claws 62s may be different from each other.
  • the number of rotor side fixing claws 61r and the number of rotor side movable claws 65r may be different from each other.
  • the number of stator-side fixed claws 62s and the number of stator-side movable claws 65s may be different from each other.
  • the respective numbers of the rotor-side fixed claws 61r, the stator-side fixed claws 62s, the rotor-side movable claws 65r, and the stator-side movable claws 65s may differ from each other.
  • the drive mechanism (drive unit 66) for actuating the movable part 65 in the axial direction may be an electromagnetic drive mechanism using a solenoid coil or a radial coil, or a mechanical drive mechanism using a spring, motor, or the like.
  • the rotational phase of the rotor 45 is determined by setting the on-off combination of the switching elements SW1 to SW6 of the motor drive circuit 70 as a target combination (a combination according to the target phase of the rotor 45).
  • a target combination a combination according to the target phase of the rotor 45.
  • on/off of the switching elements SW1 to SW6 of the motor driving circuit 70 may be controlled by PWM control so that the rotational phase of the rotor 45 becomes a target phase.
  • the control unit 15 may detect the rotational phase of the rotor 45 and adjust the rotational phase of the rotor 45 so that the detected rotational phase of the rotor 45 becomes a target phase.
  • detection of the rotational phase of the rotor 45 may be performed based on outputs of various sensors (not shown) installed in the drive unit 10, for example.
  • the increase from the initial value to the target value of the motor current flowing through the motor coil 43 may be an increase represented by a function such as a linear function, a quadratic function, or a sigmoid function. .
  • a function such as a linear function, a quadratic function, or a sigmoid function.
  • the rotating tub 4 when the engaging position is the target engaging position, the rotating tub 4 is a space between two lifters 4c installed on the rotating tub 4 (two lifters 4c adjacent in the circumferential direction).
  • the central part can be designed to be the lowest part.
  • the dehydration process may be started in a state in which a predetermined amount of water is accumulated in the fixing tank 3 .
  • the laundry in the rotating tub 4 is easily moved downward by its own weight, so that the laundry can be easily collected at the lowermost part of the rotating tub 4.
  • the holding operation is performed in the switching process before the dewatering step is mentioned as an example, but it is not limited to this.
  • the holding operation can be omitted depending on the amount of load (the weight of the laundry in the rotary tub 4).
  • the motor 40 is a three-phase motor
  • the motor 40 may be a single-phase motor or a multi-phase motor other than a three-phase motor.
  • the movable part and the fixed part are connected by engaging the movable part and the fixed part.
  • the driving device capable of suppressing occurrence of poor engagement in a clutch and a washing machine employing the same.
  • One embodiment of the washing machine is a rotating tub;
  • a drive unit for rotating the rotary tub; includes.
  • One embodiment of the drive unit includes a shaft;
  • a motor having a stator and a rotor; a reducer interposed between the shaft and the rotor; a clutch capable of switching between a first mode in which the rotation of the rotor is transmitted to the shaft via the speed reducer and a second mode in which the rotation of the rotor is transmitted to the shaft without passing through the speed reducer;
  • a controller may be provided.
  • the first mode is obtained when the stator-side fixing part and the movable part are engaged, and the second mode is obtained when the rotor-side fixing part and the movable part are engaged.
  • the control unit moves the movable part in the axial direction from an initial state in which any one of the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part engages with the movable part, and the other one of the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part
  • the switching process for bringing the movable part into an end state in which the movable part engages, before entering the end state the meshing position of the movable part with respect to the other one of the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part becomes a target engaging position
  • An adjustment operation of adjusting the engagement position may be performed by changing the rotational phase of the rotor.
  • control unit may perform a movement operation of moving the movable unit in the axial direction after the adjustment operation in the switching process.
  • the clutch may have a driving unit that drives the movable unit.
  • the driving unit may have a clutch magnet installed in the movable unit and a clutch coil generating a magnetic field for moving the clutch magnet in the axial direction.
  • the control unit may start to supply power for generating the magnetic field to the clutch coil, and then determine whether or not the movable unit moves based on whether or not the electric power is distorted.
  • the reducer may include a carrier fixed to the shaft; a sun gear rotatable with the rotor; an internal gear surrounding the sun gear; A plurality of satellite gears, each rotatably supported by the carrier and meshed with the sun gear and the internal gear, may be provided.
  • the movable part may be installed on an outer circumference of the internal gear and rotate together with the internal gear.
  • the rotor-side fixing part has a plurality of rotor-side fixing claws
  • the stator-side fixing part has a plurality of stator-side fixing claws
  • the movable part has a plurality of rotors engageable with the plurality of rotor-side fixing claws.
  • side movable claws and a plurality of stator-side movable claws engageable with the plurality of stator-side fixing claws.
  • the target engaging position of the movable part with respect to the rotor-side fixing part is a position between the plurality of rotor-side fixing claws and the plurality of rotor-side movable claws facing each other in the axial direction, and the movable part with respect to the stator-side fixing part.
  • the target engagement position may be a position where the plurality of stator-side fixing claws and the plurality of stator-side movable claws face each other in the axial direction.
  • the circumferential length between the plurality of rotor-side fixing claws is a circumferential length according to a rotational phase difference between the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part at the target engagement position and the rotor-side movable claw. may be longer than the sum of the circumferential length of
  • the circumferential length between the plurality of stator-side fixed claws is the circumferential length according to the rotational phase difference between the rotor-side fixing part and the stator-side fixing part at the target engagement position and the circumferential length of the stator-side movable claw. can be longer than the sum of
  • the rotational phase of the rotor at the target engagement position may be a rotational phase when the cogging torque of the motor becomes a stable point.
  • the stator may have a motor coil generating a magnetic field for rotating the rotor.
  • the clutch may have a driving unit that drives the movable unit.
  • the driving unit may have a clutch magnet installed in the movable unit and a clutch coil generating a magnetic field for moving the clutch magnet in the axial direction.
  • the controller may have a motor driving circuit supplying power to the motor coil and a clutch driving circuit supplying power to the clutch coil.
  • the clutch driving circuit may supply power supplied from the motor driving circuit to the clutch coil by electrically connecting the motor coil and the clutch coil, and an impedance of the clutch coil may be lower than an impedance of the motor coil.
  • the controller may perform the adjustment operation and a maintenance operation for maintaining the rotational phase of the rotor adjusted by the adjustment operation.
  • the rotary tub may be arranged such that an axis line intersects a vertical direction.
  • the control unit rotates the rotating tub by controlling the motor so that the position of the unbalanced mass points of the laundry in the rotating tub is close to the target position, so that the position of the unbalanced mass points of the laundry in the rotating tub is It is possible to perform an unbalance correction operation that corrects .
  • the target mass point position may be a lowermost position of the rotating tub when the meshing position becomes the target meshing position.
  • the actuator 100 includes a fixing member 110 and a movable member 120 reciprocating along the fixing member 110 .
  • the movable member 120 linearly reciprocates in a predetermined range in a direction (first direction, axial direction) indicated by an arrow Y1 in FIG. 1 . That is, the actuator 100 is a linear type.
  • the fixed member 110 and the movable member 120 are arranged to face each other with a slight gap (G) in a direction (second direction, radial direction) intersecting (substantially perpendicular to) the first direction.
  • the fixing member 110 may include an outer core 111, an inner core 112, an electric wire 113, and two magnets 114a and 114b.
  • the outer core 111 and the inner core 112 may be formed of a soft magnetic material such as a steel plate.
  • the outer core 111 connects a pair of support wall portions 111aa and 111ab111a spaced apart in a first direction and opposed to each other, and ends of the support wall portions 111aa and 111ab on the far side from the movable member 120. It has a wall portion (111b), and may be integrally formed such that the cross section has a U-shaped (arch) shape.
  • Each of the two magnets 114a and 114b is a magnet having a rectangular cross section, and is in contact with two opposing surfaces of the pair of support wall portions 111aa and 111ab along the opening of the outer core 111, respectively.
  • the two magnets 114a and 114b are parallel in the first direction.
  • the pair of magnets 114a and 114b are magnetized to be oriented in a first direction, and their N poles are arranged to face each other in the first direction. That is, the magnets 114a and 114b are arranged so that the S poles are the sides of the respective support wall portions 111aa and 111ab and the N poles are opposite to each other.
  • the inner core 112 has a rectangular cross section and is disposed between the two magnets 114a and 114b in a state of being in contact with the two magnets 114a and 114b.
  • the two magnets 114a and 114b and the inner core 112 are integrated, and the opening of the outer core 111 is blocked by these.
  • these two magnets 114a and 114b and the inner core 112 face the gap G in an exposed state together with the ends of the two supporting wall portions 111aa and 111ab of the outer core 111.
  • the exposed surfaces formed by the two magnets 114a and 114b, the inner core 112, and the ends of the two supporting wall portions 111aa and 111ab of the outer core 111 are flat surfaces parallel to the first direction.
  • One or more wires 113 are accommodated in the space between the two magnets 114a and 114b and the inner core 112 and the connection wall 111b.
  • the number of wires 113 is preferable and is usually plural, it is set as a group of wires here.
  • the wire group extends in a direction crossing (substantially orthogonal to) both the first direction and the second direction, that is, in a direction substantially perpendicular to the paper in FIG. 1 .
  • the movable member 120 has two salient pole cores 120aa and 120ab, a connection core 120b, and the like, and may be integrally formed of a plate-shaped soft magnetic material.
  • the movable member 120 may be formed by bending a steel plate.
  • the two salient pole cores 120aa and 120ab extend in parallel in the second direction and are arranged side by side at a predetermined interval in the first direction.
  • the ends of the respective salient pole cores 120aa and 120ab are set so as to face the two magnets 114a and 114b, respectively.
  • flange portions 121aa and 121ab protruding in opposite directions in the first direction are provided at the ends of the salient electrode cores 120aa and 120ab, respectively.
  • the cross section of the movable member 120 is formed into a so-called hat shape.
  • the connecting core 120b only needs to be separated from the magnets 114a and 114b, and the cross section may have a V or U shape.
  • the actuator 100 maintains the movable member 120 in the first position or the second position by a magnetic field formed between the movable member 120 and the fixed member 110 when power is not applied. Then, the movable member 120 reciprocates between the first position indicated by the solid line in FIG. 1 and the second position indicated by the dashed-dotted line by passing current through the wire group and switching the flow direction (conducting direction). That is, when the current direction is switched, the magnetic field between the movable member 120 and the fixed member 110 changes. Accordingly, a driving force is generated in the movable member 120, and the driving force changes according to the displacement of the movable member 120.
  • a line L1 represents the change in the driving force at each position when the power is off.
  • a line L2 represents a change in driving force when the current is applied in the direction toward the paper surface of FIG. 2 (second current direction).
  • a line L3 represents a change in driving force when the current is applied in a forward direction from the sheet of FIG. 2 (first current direction).
  • the two-dot chain line L4 will be described later.
  • the driving force after the movable member 120 reaches the position (P0, midpoint) where the movable member 120 faces the fixed member 110 in front is smaller than the driving force before passing the midpoint P0.
  • the second half can be gently displaced, the impact sound is suppressed.
  • FIG 38 shows an example of a magnetic flux diagram obtained by magnetic field analysis when the movable member 120 is displaced from the first position to the second position. Lines in each drawing indicate magnetic flux. Similarly, the arrow B indicates the driving force acting on the movable member 120 .
  • 38(a) is a state in which the movable member 120 is located in the first position. No current flows through the wire 113 (de-energized state). Of the two magnets 114a and 114b of the fixed member 110, a large amount of magnetic flux of the magnet 114a (first magnet 114a) positioned on the first position side flows to the movable member 120 toward the first position side. A forward thrust is generated, and the movable member 120 is held in the first position.
  • 38(b) is a state in which the movable member 120 is located in the first position.
  • the electric wire 113 is energized in the second energization direction.
  • the energization weakens the magnetic flux flowing through the movable member 120 by the first magnet 114a.
  • a propulsive force directed toward the second position is generated by the magnetic force of the magnet 114b (the second magnet 114b) located on the side of the second position, and the movable member 120 moves from the first position to the second position.
  • 38(c) is a transient state in which the movable member 120 is displaced.
  • Magnetic flux by energization and magnetic flux of the first magnet 114a pass through the core 112 of the fixed member 110 and flow to the movable member 120, and the magnetic flux density of the movable member 120 increases. Therefore, the increase in the gap magnetic flux for imparting the driving force is suppressed, and the driving force gradually decreases. Thereby, the movable member 120 gently displaces from the first position toward the second position while weakening the acceleration.
  • 38(d) is a state in which the movable member 120 has reached the second position. As the magnetic flux density of the movable member 120 further increases, the driving force of the movable member 120 decreases and the movable member 120 is maintained in the second position.
  • the case where the movable member 120 is displaced from the second position to the first position is the same as the case where the movable member 120 is displaced from the first position to the second position, except that the displacement direction is opposite. Therefore, the description thereof is omitted.
  • a two-dot chain line L4 shown in Fig. 37 indicates the driving force when the movable member has a magnet (mover side magnet) as a comparison object.
  • the driving force is maximized near the place of displacement, and the size is also large. Therefore, the force or speed at which the movable member is displaced is too strong, and a loud impact sound is generated.
  • the driving force decreases in the second half of the displacement and decreases as it approaches the target position, so that the force of the displacement of the movable member or You can speed up moderately.
  • the actuator 100 of this embodiment and the comparison target were compared under the same conditions, a decrease in thrust of about 50% was recognized at most. Therefore, the actuator 100 of this embodiment can effectively suppress the impact sound.
  • the movable member 120 has a mover-side magnet as in the comparison object, there is a possibility that the mover-side magnet is separated when the movable member 120 rotates at a high speed.
  • the actuator 100 of this embodiment since there is no magnet on the mover side, there is no such concern. Therefore, the movable member 120 can rotate at high speed, which is advantageous for dehydration, for example.
  • the actuator 100 of this embodiment is also advantageous in terms of ease of manufacture. That is, a normal magnet is magnetized after assembling a hard magnetic material to an object, rather than assembling the magnet itself to the object. When the magnet itself is assembled to the counterpart, manufacturing becomes difficult due to the influence of magnetism, for example, foreign matter such as iron powder adheres to the magnet or its surroundings in the subsequent manufacturing process.
  • the actuator 100 of this embodiment Although it is difficult to magnetize the comparative mover-side magnet after assembling the hard magnetic material to the movable member, in the actuator 100 of this embodiment, by assembling the hard magnetic material to the stationary member 110 and then magnetizing the magnets 114a and 114b ) is relatively easy to form. Therefore, the actuator 100 of this embodiment has the advantage of being easy to manufacture. In the actuator 100 of this embodiment, since the core (iron core) with high processing accuracy becomes the main magnetic path for the air gap, that is, the gap G, the unevenness of magnetic flux due to the unevenness of magnetization in the core portion is reduced. This can be alleviated, and iron loss due to uneven magnetization can also be suppressed.
  • the actuator 100 of this embodiment magnetic flux does not flow in a direction that demagnetizes the magnets 114a and 114b (see magnetic flux distribution in Fig. 3). Therefore, low-cost magnets can be used for these magnets 114a and 114b because the demagnetization resistance may be low.
  • the movable member 120 can be formed only with a thin iron plate, the movable member 120 can be reduced in weight. Energy required to displace the movable member 120 is reduced and noise can be reduced.
  • the embodiment of the actuator 100 described above may be applied to the driving unit 10 of the washing machine 1 described above.
  • the actuator 100 may be used for the clutch 60 of the aforementioned drive unit 10 .
  • the stator 68 (fixed member 110) and the mover 67 (movable member 120) of the clutch 60 (actuator 100) have a circular shape concentric, and are formed in an annular shape.
  • the wire group forms the clutch coil 68a.
  • the structure of the washing machine 1 is the same as that described in FIGS. 1 to 8 .
  • an example in which the actuator 100 is applied to the clutch 60 of the drive unit 10 will be described.
  • the clutch 60 is disposed around the reducer 50. Clutch 60 is housed in rotor case 46 . 39, 40, and 41 are partially cut-away perspective views of the reducer 50 and the clutch 60 according to an embodiment.
  • the clutch 60 may include a movable part 65, fixed claws 62r and 62s on the rotor and stator sides, and a driving part (clutch driver) 66.
  • the drive unit 66 has a mover 67 and a stator 68. Then, these movers 67 and stators 68 are constructed using the actuator 100 described above.
  • the movable part 65 is a cylindrical member having a larger diameter than the internal gear 53.
  • a plurality of outer slide guides 65a made of linear protrusions extending in the direction of the rotation axis are formed over the entire circumference at regular intervals, as shown only in part in FIG. 39 .
  • These outer slide guides 65a mesh with a plurality of inner slide guides 53b formed on the outer circumferential surface of the internal gear 53.
  • the movable part 65 is disposed around the internal gear 53 in a state where each of its outer slide guides 65a is engaged with each of the inner slide guides 53b of the internal gear 53. Thereby, the movable part 65 is slidable in the direction of the rotational axis.
  • Rotor side and stator side movable claws 65r and 65s are formed on the outer circumferential surface of the movable part 65 .
  • the rotor side and stator side movable claws 65r and 65s include a plurality of projections (movable side projections) protruding in the direction of the rotation axis, and are formed on the outer circumferential surface of the movable part 65 at regular intervals over the entire circumference.
  • the rotor-side movable claw 65r is disposed at the lower end of the movable portion 65, and each projection protrudes downward.
  • the stator-side movable claw 65s is disposed at the upper end of the movable portion 65, and each projection protrudes upward.
  • a mover accommodating portion 65b for accommodating the mover 67 is formed between the rotor side and stator side movable claws 65r and 65s on the outer peripheral surface of the movable portion 65 .
  • the rotor side fixing claw 61r is attached to the annular rotor base portion 61a mounted on the rotor case 46.
  • the rotor side fixing claws 61r include a plurality of protrusions (fixing side protrusions) projecting in the direction of the rotational axis at regular intervals over the entire circumference of the annular rotor base portion 61a. These projections protrude upward.
  • these protrusions may be integrally formed with other components constituting the rotor 45 when integrally molding the rotor 45, and may be integrally formed with the rotor case 46. .
  • the stator-side fixing claw 62s is attached to an annular stator-side base portion 62a attached to the stator 41.
  • the stator-side fixing claw 62s may include a plurality of protrusions (fixed-side protrusions) protruding in the rotational axis direction at regular intervals over the entire circumference of the annular stator-side base portion 62a. These projections protrude downward. Also, these protrusions may be integrally formed with the insulator.
  • the rotor-side fixing claws 61r and the stator-side fixing claws 62s are arranged to face each other at a distance from each other in the rotation axis direction.
  • the rotor side fixed claws 61r are configured to engage with the rotor side movable claws 65r.
  • the stator-side fixed claws 62s are configured to engage with the stator-side movable claws 65s.
  • the distance between the rotor-side fixing claw 61r and the stator-side fixing claw 62s is set larger than the distance between the rotor-side movable claw 65r and the stator-side movable claw 65s. Therefore, when the rotor-side fixed claws 61r engage and connect with the rotor-side movable claws 65r, the stator-side fixed claws 62s do not engage with the stator-side movable claws 65s. When the stator-side fixing claws 62s engage and connect with the stator-side movable claws 65s, the rotor-side fixing claws 61r do not engage with the rotor-side movable claws 65r.
  • the mover 67 of the driving unit 66 includes a movable member 120 .
  • the movable member 120 is installed in the mover accommodating portion 65b.
  • the stator 68 of the drive unit 66 includes a fixing member 110 . That is, the stator 68 includes a clutch coil 68a, an inner core 112, an outer core 111, and two magnets 114a and 114b.
  • the outer core 111 is formed by a pair of upper and lower annular holder supports 68c.
  • the holder support 68c is fixed to the stator 41.
  • Both the inner core 112 and the two magnets 114a and 114b are formed in an annular shape.
  • the movable member 120 faces the stationary member 110 with a slight gap (G) in the radial direction in a state located inside the stationary member 110.
  • 42 is a diagram for explaining one embodiment of switching of clutches.
  • Energization to the clutch coil 68a is controlled by the controller 15.
  • the movable member 120 is linearly displaced with respect to the stationary member 110 when the controller 15 supplies switching currents, that is, currents in opposite directions to the clutch coil 68a.
  • the controller 15 executes a process for sliding the movable part 65 in one of the rotation axis directions (switching process). 42, the first mode in which the stator-side movable claws 65s engage the stator-side fixed claws 62s, and the rotor-side movable claws 65r engage the rotor-side fixed claws 61r. Physing is switched to the second mode.
  • the internal gear 53 is supported by the stator 41 via the movable part 65.
  • the rotation of the rotor 45 and the sun gear 52 is transmitted to the shaft 30 and the carrier 51 through the reducer 50 .
  • the drive unit 10 outputs a high-torque rotational force at low rotation.
  • the internal gear 53 is supported by the rotor 45 through the movable part 65.
  • the rotation of the rotor 45 and the sun gear 52 is transmitted to the shaft 30 and the carrier 51 without passing through the reducer 50 . That is, since the rotor 45, the sun gear 52, and the internal gear 53 rotate integrally, each satellite gear 54 does not revolve. Thereby, the shaft 30 and the carrier 51 also rotate integrally with them.
  • the drive unit 10 outputs low-torque rotational force at high rotation.
  • the motor 40, the reducer 50 and the clutch 60 are arranged side by side in a line in a direction substantially perpendicular to the rotation axis J.
  • the clutch 60 is built in efficiently and they are integrally constituted.
  • by switching the clutch 60 it is possible to output high-torque rotational force at low rotation and high-rotation rotational force at low torque but high rotation through one shaft 30.
  • the driving unit 10 can output rotational force suitable for a washing machine with a compact size.
  • the drive unit 10 is suitable for a washing machine.
  • step S1 laundry is initially put into the rotary tub 4 (step S1). Detergent and the like are also put into the drug inlet 5c. Then, an instruction to start washing is input to the control unit 15 by operating the operation unit 2c (Yes in step S2). Thereby, the controller 15 automatically starts a series of washing processes including washing, rinsing, and spin-drying.
  • the controller 15 Prior to the washing process, the controller 15 measures the weight of laundry to set the water supply amount (step S3). The control unit 15 sets an appropriate amount of water supply based on the measured laundry weight (step S4). After setting the water supply amount, the controller 15 starts the washing process (step S5). When the washing process starts, the controller 15 controls the water supply valve 5b to supply a predetermined amount of water to the fixed tub 3. At that time, the detergent accommodated in the drug input unit 5c is put into the fixing tank 3 together with the water supplied.
  • control unit 15 drives the drive unit 10 to start rotation of the rotary tub 4 .
  • control unit 15 determines whether it is a washing or rinsing process as shown in FIG. 18 prior to rotation of the rotating tub 4 (step S10). As a result, if it is a washing or rinsing process, the controller 15 controls the clutch 60 to switch to the first mode (step S11). If it is not a washing or rinsing process, that is, a spin-drying process, the controller 15 controls the clutch 60 to switch to the second mode (step S12).
  • the controller 15 switches the clutch 60 to the first mode. Thereby, the rotational force of high torque is output by the drive unit 10 at low speed. Therefore, the relatively heavy rotary tub 4 can be efficiently rotated at a low speed.
  • step S6 the controller 15 starts a rinsing process.
  • the washing water accumulated in the fixed tub 3 is drained by driving the drain pump 6 .
  • the control unit 15 performs water supply and agitation processing like a washing process.
  • the drive unit 10 is driven while the clutch 60 is maintained in the first mode.
  • step S7 the controller 15 executes a dehydration process.
  • the rotating tub 4 is driven to rotate at high speed for a predetermined time. Accordingly, the control unit 15 switches the clutch 60 to the second mode prior to the spin-drying process. In the second mode, rotational force of low torque can be output at high rotation. Therefore, the relatively lightweight rotary tub 4 can be efficiently rotated at high speed.
  • the controller 15 executes a switching process to stop the supply of switching current to the clutch 60 (braking process) immediately before the movable section 65 is connected to the fixed claws 61r and 62s.
  • a graph G1 shows a change in current flowing through the clutch 60 .
  • Graph G2 shows the speed of the movable part 65.
  • Graph G3 shows the driving force of the movable part 65.
  • MP is a target position at which the fixed claws 61r, 62s and the movable claws 65r, 65s engage (corresponding to the first position and the second position).
  • the control part 15 turns off the energization to the clutch coil 68a. Even when the current to the clutch coil 68a is turned off, the movable part 65 is displaced by inertia and the magnetic force of the magnet. When the power supply to the clutch coil 68a is turned off, the speed of the movable part 65 is suppressed by a sharp decrease in propulsive force and braking by regenerative current. Thereby, an impact sound can be suppressed. Since the supply of the switching current to the clutch 60 is simply stopped, it can be easily controlled. The impact sound can be effectively suppressed only by adjusting the stopping timing.
  • the switching process fails, such as that the clutch 60 is not switched or is not in an appropriate position even if it is switched, and the motor 40 is driven in that state, problems such as generation of abnormal noise or damage to the clutch 60 may occur. . Taking this into account, the success or failure of each switching process can be determined.
  • Successful switching of the clutch 60 can be determined by using the structure of the drive unit 66, specifically the actuator 100. Specifically, the controller 15 compares the current flowing through the clutch coil 68a with a predetermined judgment value immediately after the switching process is executed. By doing this, the controller 15 can execute a process for determining whether switching of the clutch 60 is successful (a switching determination process).
  • the clutch coil 68a is energized based on the predetermined voltage command value for judgment immediately before the switching process is executed, and thus the current flowing through the clutch coil 68a can be set as the judgment value.
  • the judgment value may be influenced by external factors such as the environmental temperature and the usage condition of the clutch 60 .
  • the switching judgment processing can be performed with high precision. In this way, the switching judgment processing may be executed by comparing the judgment value with the current flowing through the clutch coil 68a based on the voltage command value for judgment immediately after the switching processing is executed.
  • the control unit 15 controls the clutch coil 68a based on a predetermined voltage command value (voltage command value that allows a current of a magnitude not to affect the state of the clutch 60 to flow) immediately prior to the start of the switching process. ) to the current.
  • a predetermined voltage command value voltage command value that allows a current of a magnitude not to affect the state of the clutch 60 to flow
  • the current value Ia flowing through the clutch coil 68a is obtained, and the current value Ia is set as a judgment value (step S20).
  • a predetermined voltage is applied for a short period of several milliseconds to which the clutch 60 cannot respond.
  • the voltage may be applied by PWM modulated with a carrier frequency of several tens of kHz using an inverter, or the voltage may be applied by one pulse.
  • control unit 15 executes switching processing (step S21). As a result, the movable part 65 is displaced, and the clutch 60 is switched to either the first mode or the second mode.
  • the control unit 15 energizes the clutch coil 68a based on the same voltage command value for judgment as before to determine whether switching of the clutch 60 has been properly performed, and obtains a current value Ib to be compared ( Step S22). Then, the controller 15 compares whether the current value Ib is larger than the judgment value Ia (step S23).
  • the magnetic field generated by the current flowing through the clutch coil 68a forms a magnetic path mainly through the iron core of the movable part and the fixed part having low magnetic permeability and low magnetic resistance.
  • the magnetic flux density when current flows in the same direction is different depending on the position of the clutch mover.
  • Soft magnetic materials used for iron cores have properties in which magnetic permeability decreases and magnetic resistance increases when magnetic flux density increases. If this characteristic is used, the magnetic resistance at the time of current application changes depending on the position of the clutch 60, so the impedance of the clutch coil 68a changes and the transient response of the current when voltage is applied changes.
  • step S24 when the current value Ib is greater than the judgment value Ia, switching of the clutch 60 is determined to be successful (step S24).
  • step S25 switching of the clutch 60 is judged to be a failure and retry is made (step S25).
  • the current value Ib is larger than the judgment value Ia is judged successful, if the direction in which the current flows at the time of switching is reversed, the magnitude relationship between the current value Ib and the judgment value Ia is Opposite.
  • ) of the current values (Ia, Ib) are used for determination, it is possible to determine only the magnitude relationship of the values regardless of the direction in which the current flows.
  • the first decision value (Ia) is multiplied by a coefficient, and if the later decision value (Ib) does not exceed this value, it is judged as success. You may as well not do it.
  • the success or failure of the switching of the clutch 60 can be appropriately determined each time, so that troubles based on poor switching of the clutch 60 can be suppressed.
  • the technology to be disclosed is not limited to the above-described embodiments, and may include various other configurations as well.
  • the N poles of the magnets are arranged to face each other, but the S poles of the magnets may be arranged to face each other.
  • the same effect as in the embodiment can be obtained.
  • three or more magnets of the fixing member 110 may be sufficient.
  • the movable member 120 may be disposed inside the fixed member 110 or may be disposed outside the fixed member 110 .
  • the clutch may have a driving unit for driving the movable unit.
  • the driving unit may include a fixing member.
  • the fixing member may include a clutch coil extending in a direction crossing the axial direction and the radial direction;
  • Each identical magnetic pole may include two magnets arranged to face each other in the axial direction.
  • the movable part may include a movable member.
  • the movable member may include: two salient pole cores whose respective ends are closely opposed to the two magnets; A connecting core connecting proximal end portions of the two salient pole cores at a location away from the two magnets.
  • the movable part may reciprocate in the axial direction according to the switching of the current direction of the clutch coil.
  • the movable member may be integrally formed using a plate-shaped soft magnetic material, and flange portions protruding in opposite directions in the axial direction may be installed at each end portion of the salient pole core.
  • control unit may execute a braking process of stopping supply of switching current to the clutch immediately before reaching the end state.
  • the controller determines whether the movable part is connected to either the rotor-side fixed part or the stator-side fixed part by comparing the current flowing through the clutch coil with a predetermined judgment value immediately after the switching process is executed. It is possible to execute switching judgment processing to determine whether or not.
  • control unit sets the current flowing in the clutch coil as the judgment value by energizing the clutch coil based on a predetermined voltage command value for judgment immediately before executing the switching process, and sets the set judgment value and , It is possible to execute the switching judgment processing by comparing the current flowing through the clutch coil based on the voltage command value for judgment immediately after the switching processing is executed.
  • One embodiment of the actuator of the present disclosure includes a fixing member that is fixed and used, and a movable member that reciprocates in a first predetermined direction along the fixing member.
  • the fixing member may include an electric wire positioned apart in a second direction crossing the first direction and extending in a direction that is offset from both the first and second directions; and two magnets disposed between the electric wire and the movable member in a state parallel to the first direction and disposed such that the same magnetic pole faces each other in the first direction.
  • the movable member may include two salient pole cores disposed side by side in the first direction and each end portion of which may be opposed to the two magnets in close proximity to each other; and a connecting core connecting proximal end portions of the two salient pole cores at a position away from the two magnets.
  • the movable member moves reciprocally according to the switching of the energization direction of the electric wire.
  • the movable member reciprocates linearly relative to the stationary member according to the switching of the energization direction.
  • the movable member is only the core and has no magnet. Therefore, there is no fear that the magnet may come off even if it rotates at high speed.
  • the movable member has two salient pole cores and a connecting core constituting a path of magnetic flux, and has a simple structure and easy manufacturing.
  • a pair of magnets are installed on the stationary member in a predetermined arrangement in which identical magnetic poles face each other together with a wire that forms a magnetic field between the movable member and the movable member by energization.
  • the movable member may be integrally formed using a plate-shaped soft magnetic material, and flange portions protruding in a direction opposite to the first direction may be installed at each end portion of the salient pole core. By providing the flange portion, the movable member can be operated more stably.
  • the fixing member and the movable member may have a circular shape having a center coincident with each other, and a coil wound around the center by the wire may be configured.
  • the movable member may be disposed inside the fixed member.
  • the movable member may be disposed outside the fixed member.
  • a drive unit for a washing machine includes a drive shaft rotatably supported about a rotation shaft; a motor rotating the drive shaft; and a clutch and a speed reducer interposed between the driving shaft and the motor.
  • the clutch may include: a movable part that slides in the direction of the rotation shaft to which the rotation shaft extends; a pair of fixing claws spaced apart in the direction of the rotating shaft; and a drive unit for switching the connection state of the reducer by sliding the movable unit and connecting it to one of the pair of fixing claws.
  • the driving unit is configured using the above-described actuator.
  • the performance of the washing machine can be improved by using the above-described actuator as a driving unit of a clutch that switches the connection state of the reduction gear.
  • the driving unit for the washing machine may further include a control unit controlling an operation of the clutch.
  • the control unit supplies a predetermined switching current to the clutch to perform a switching process of connecting the movable part to one of the pair of fixed claws, and immediately before the movable part is connected to the one fixed claw.
  • a braking process for stopping the supply of the switching current to the clutch can be executed. In this way, impact noise can be effectively suppressed by simple control of stopping the supply of the switching current, that is, turning off the current supply.
  • control unit executes a switching process of connecting the movable part to one of the pair of fixed claws by supplying a predetermined switching current to the clutch, and at the time of execution of the switching process, the It is possible to execute a switching judgment process for determining whether or not the movable part is connected to the one fixed claw.
  • control device may execute the switching judgment processing by comparing the current flowing in the coil with a predetermined judgment value immediately after the switching processing is executed.
  • the current flowing in the coil is set as the judgment value by energizing the coil based on a predetermined voltage command value for judgment, and the judgment value;
  • the switching judgment process can be executed by comparing the current flowing through the coil based on the voltage command value for judgment.
  • the driving unit of the washing machine, and the washing machine according to the embodiments the reciprocating motion of the movable part can be efficiently and appropriately performed, so that collision sound can be suppressed and the like simply.

Landscapes

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Abstract

개시된 세탁기는, 제어부를 포함한다. 제어부는 로터측 고정부 및 스테이터측 고정부 중 어느 하나와 가동부가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부를 축방향으로 이동시켜 로터측 고정부 및 스테이터측 고정부 중 다른 하나와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리를 수행한다. 제어부는 절환 처리의 종료 상태가 되기 전에, 조절 동작을 수행한다. 조절 동작에 있어서 제어부는 로터측 고정부 및 스테이터측 고정부의 다른 일방에 대한 가동부의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 로터의 회전 위상을 변화시킴으로써 맞물림 위치를 조절하는 조절 동작을 수행한다.

Description

세탁기
본 개시는 세탁기에 관한 것이다.
일본특허공개공보 2020－124381호에 세탁기 전용 구동 유닛이 개시되어 있다. 이 구동 유닛은, 샤프트와, 샤프트를 회전시키는 모터와, 샤프트와 모터와의 사이에 개재하는 클러치 및 유성 기어 기구를 이용한 감속기를 구비한다. 클러치는 회전축 방향으로 슬라이딩하는 가동부와, 회전축 방향으로 떨어져 위치하는 한 쌍의 고정부와, 가동부를 슬라이딩시켜 고정부 중 어느 하나와 연결함으로써, 감속기의 연결 상태를 절환하는 구동부를 갖는다.
세탁기는 회전조와 이를 구동하는 구동 장치를 구비한다. 구동 장치는, 샤프트와, 고정자와 로터를 갖는 모터와, 상기 샤프트와 상기 로터 사이에 개재하는 감속기와, 상기 로터의 회전이 상기 감속기를 경유하여 상기 샤프트에 전달되는 제1 모드와, 상기 로터의 회전이 상기 감속기를 경유하지 않고 상기 샤프트에 전달되는 제2 모드로 절환 가능한 클러치와, 제어부를 구비한다. 상기 클러치는 상기 로터의 회전과 연동하여 회전 가능한 로터측 고정부와, 상기 고정자에 고정되며 상기 샤프트의 축방향에 대해 상기 로터측 고정부와 간격을 두고 대향하는 스테이터측 고정부와, 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부 사이를 상기 축방향으로 이동 가능한 가동부를 가진다. 상기 스테이터측 고정부와 상기 가동부가 맞물림으로써 상기 제1 모드가 되고, 상기 로터측 고정부와 상기 가동부가 맞물림으로써 상기 제2 모드가 된다. 상기 제어부는 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 어느 하나와 상기 가동부가 맞물리는 개시 상태로부터, 상기 가동부를 상기 축방향으로 이동시켜 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 다른 하나와 상기 가동부가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리를 수행한다. 상기 제어부는 상기 종료 상태가 되기 전에, 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 다른 하나에 대한 상기 가동부의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 상기 로터의 회전 위상을 변화시킴으로써 상기 맞물림 위치를 조절하는 조절 동작을 수행한다. 이에 의하면, 클러치에서의 맞물림 불량의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 세탁기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 구동 유닛의 일 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 3은 구동 유닛의 일 실시예의 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 구동 유닛의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 고정자의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 6은 로터의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 7은 감속기의 일 실시예의는 개략적인 부분 절개 분해 사시도이다.
도 8은 감속기 및 클러치의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 9는 감속기 및 클러치의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 10은 클러치의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 11은 클러치의 절환을 설명하기 위한 개략도이다.
도 12는 구동 회로의 일 실시예를 보여주는 회로도이다.
도 13은 제1 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 14는 제1 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 15는 제2 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 16은 제2 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 17은 세탁기의 운전 동작의 일 실시예를 보여주는 플로우 차트다.
도 18은 클러치 절환이 행해지는 처리의 일 실시예의 플로우 차트이다.
도 19는 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 20은 구동 회로의 일 실시예를 보여주는 회로도이다.
도 21은 제1 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 22는 제1 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 23은 제2 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 24는 제2 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 25는 로터측 고정 클로의 간격에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 26은 스테이터측 고정 클로의 간격에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 27은 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 28은 구동 회로의 일 실시예를 보여주는 회로도이다.
도 29는 클러치 코일에 전력이 공급되어 가동부가 축방향으로 이동하는 경우의 클러치 전류의 변화를 예시하는 그래프이다.
도 30은 클러치 코일에 전력이 공급되었지만 가동부가 축방향으로 이동하지 않는 경우의 클러치 전류의 변화를 예시하는 그래프이다.
도 31은 이동 동작에 있어서의 제어부의 동작의 일 실시예를 보여주는 플로우 차트다.
도 32는 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치가 아닌 상태로 모터의 통전이 정지한 경우의 회전조의 거동의 일 예를 보여주는 개략도이다.
도 33은 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치인 상태로 모터의 통전이 정지한 경우의 회전조의 거동의 일 예를 보여주는 개략도이다.
도 34는 회전조의 회전 속도와 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치와의 관계의 일 예를 보여주는 개략도이다.
도 35는 구동부의 가동자의 일 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 36은 액추에이터의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 37는 액추에이터의 상태와 추진력의 관계를 나타낸다.
도 38은 가동 부재가 제1 위치에서 제2 위치로 변위하는 경우의 자계 해석으로 구한 자속선도의 일 예를 보여준다.
도 39, 도 40, 도 41은 감속기와 클러치의 일 실시예의 부분 절개 사시도들이다.
도 42는 클러치의 절환의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 43은 제동 처리의 일 실시예의 타임 차트이다.
도 44는 절환 판정 처리의 일 실시예의 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것은 아니다. 또한 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.
(실시 형태 1)
도 1은, 본 개시의 일 예에 따른 세탁기(1)의 개략적인 구성도이다 본 예에서는, 세탁기(1)는 드럼식 세탁기이다. 또한, 세탁기(1)는 전자동식 세탁일 수 있으며, 세탁, 헹굼, 탈수 등의 공정으로 이루어진 일련의 세탁 처리를 자동적으로 실행할 수 있다. 도 1을 참조하면, 세탁기(1)는 케이스(2), 고정조(3), 회전조(4), 급수 장치(5), 배수 펌프(6), 구동 유닛(10), 및 제어부(15)를 구비할 수 있다. 이하의 설명에서는, 편의상, 대응되는 도면을 기준으로 하여 상하 등의 방향을 이용하는 경우가 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 회전축선이 연장되는 방향을 "축방향"이라고 기재하고, 회전축선을 중심으로 한 둘레 방향을 "둘레 방향"이라고 기재하고, 회전축선에 대해 직교하는 방향(직경 또는 반경 방향)을 "직경 방향"이라고 기재한다.
〔케이스〕
케이스(2)는 패널, 프레임 등을 포함하는 박스형 용기로서, 세탁기(1)의 외곽을 형성한다. 케이스(2) 전면에는 세탁물을 출납하기 위한 원형의 투입구(2a)가 마련된다. 투입구(2a)에는 투명한 창을 갖는 도어(2b)가 설치된다. 투입구(2a)는 도어(2b)에 의해 개폐된다. 케이스(2)에 있어서의 투입구(2a)의 상측에는 사용자가 조작하는 스위치 등을 갖는 조작부(2c)가 설치된다.
〔고정조〕
케이스(2)의 내부에는 투입구(2a)에 연통하는 고정조(3)가 설치된다. 고정조(3)는 바닥이 있는 원통 형상의 저수 가능한 용기로서, 그 개구가 투입구(2a)와 접속된다. 고정조(3)는, 그 중심선(축선)이 수평으로부터 상향 경사진 자세로 안정되도록, 케이스(2) 내부에 설치된 댐퍼(미도시)에 의해 지지된다. 즉, 고정조(3)는 그 축선이 연직 방향과 교차하는 방향을 따르도록 배치된다.
〔회전조〕
회전조(4)는 고정조(3)보다 약간 소직경의 원통형 용기로서, 그 중심선(축선)이 고정조(3)의 중심선(축선)과 일치되도록 고정조(3)에 수용된다. 본 예에 있어서, 회전조(4)는 그 중심선(축선)이 수평으로부터 상향 경사진 자세로 회전 가능하다. 즉, 회전조(4)는 그 축선이 연직 방향과 교차하는 방향을 따르도록 배치된다. 회전조(4)의 전부(前部)에는 투입구(2a)와 마주보는 원형 개구(4a)가 형성된다. 세탁물은 투입구(2a) 및 원형 개구(4a)를 통해 회전조(4)의 내부로 투입된다. 회전조(4)의 측부에는 다수의 탈수공(4b)(도 1에서는 일부만 표시)이 사방에 걸쳐 형성된다. 또한, 회전조(4)의 측부 내측의 복수 개소에는, 교반용 리프터(lifter)(4c)가 장착된다. 회전조(4)의 전부(前部)는 투입구(2a)에 회전 가능한 상태로 지지된다.
〔급수 장치〕
고정조(3)의 상부에는 급수 장치(5)가 설치된다. 급수 장치(5)는 급수관(5a), 급수 밸브(5b), 및 약제 투입부(5c)를 갖는다. 급수관(5a)의 상류측 단부는 세탁기(1)의 외부로 돌출되고, 급수원(미도시)에 접속된다. 급수관(5a)의 하류측 단부는 고정조(3)의 상부에 개구된 급수구(3a)에 접속된다. 급수 밸브(5b) 및 약제 투입부(5c)는 상류측으로부터 이 순서로 급수관(5a)의 도중에 설치된다. 약제 투입부(5c)는 세제나 유연제 등의 약제를 수용한다. 약제는 약제 투입부(5c)에 공급되는 물에 혼합되어 고정조(3)에 투입된다.
〔배수 펌프〕
고정조(3)의 하부에는 배수구(3b)가 설치된다. 배수구(3b)는 배수 펌프(6)에 접속된다. 배수 펌프(6)는 고정조(3)에 고이는 불필요한 물을 배수관(6a)을 통해 세탁기(1)의 외부로 배출한다.
〔구동 유닛〕
도 2는 구동 유닛(10)의 일 예의 개략적인 측면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 고정조(3)의 저부에는 구동 유닛(10)이 장착된다. 구동 유닛(10)은 유닛 베이스(20), 샤프트(30), 및 모터(40) 등을 구비할 수 있다. 샤프트(30)는 고정조(3)의 저부를 관통하고, 고정조(3)의 내부로 돌출된다. 샤프트(30)의 선단은 회전조(4)의 저부 중심에 고정된다. 즉, 회전조(4)의 저부는 샤프트(30)에 의해 지지된다. 구동 유닛(10)은 회전조(4)를 직접적으로 구동한다. 이에 따라, 회전조(4)는 모터(40)의 구동에 의해 회전축선(J)을 중심으로 회전한다. 본 예에서는, 회전축선(J)은 고정조(3)의 중심선, 회전조(4)의 중심선, 샤프트(30)의 축선과 일치한다. 또한, 회전축선(J)은 수평 방향에 대해 경사진 방향 또는 대략 수평 방향으로 연장되도록 배치된다. 구동 유닛(10)의 구성에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.
〔제어부〕
제어부(15)는 세탁기(1)의 동작을 종합적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(15)는 구동 유닛(10)을 제어한다. 본 예에서는, 구동 유닛(10)과 제어부(15)가 구동 장치(7)를 형성한다. 제어부(15)는 프로세서(16)와 구동 회로(17)를 갖는다. 프로세서(16)는 세탁기(1)의 각 부분과 통신 가능하게 접속되고, 세탁기(1)의 각 부분을 제어한다. 예컨대, 프로세서(16)는 적어도 하나의 중앙처리장치와, 중앙처리장치를 동작시키기 위한 프로그램 및 데이터를 기억하는 메모리를 포함할 수 있다. 구동 회로(17)에 전원(미도시)으로부터 전력이 공급된다. 또한, 구동 회로(17)는 구동 유닛(10)과 전기적으로 접속되고, 구동 유닛(10)에 전력을 공급한다. 이에 따라, 구동 유닛(10)이 구동되고, 회전조(4)가 회전한다. 구동 회로(17)의 구성에 대해서는, 이하에서 상세히 설명한다.
〔구동 유닛의 상세〕
도 3~도 11을 참조하여, 구동 유닛(10)에 대해 설명한다. 도 3은 구동 유닛(10)의 일 실시예의 개략적인 분해 사시도이다. 도 4는 구동 유닛(10)의 일 실시예의 개략 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 구동 유닛(10)은 유닛 베이스(20), 샤프트(30), 모터(40), 감속기(50), 및 클러치(60)를 구비할 수 있다. 본 예에서는, 모터(40), 감속기(50), 및 클러치(60)가 회전축선(J)에 대해 대략 수직 방향으로 일렬로 나란한 상태가 되어 있다.
〈유닛 베이스〉
도 3에 나타낸 바와 같이, 유닛 베이스(20)는 고정조(3)의 저부에 장착되는 대략 원판상의 금속이나 수지 부재일 수 있다. 유닛 베이스(20)의 중심부에는, 회전축선(J)을 따라 연장되는 원통형의 축삽입공(21)이 형성된다. 축삽입공(21)의 양단부에는 한 쌍의 볼 베어링(메인 베어링(22) 및 서브 베어링(23))이 장착된다. 도 3에 있어서, 샤프트(30) 및 서브 베어링(23)은 모터(40)에 설치된 상태로 개시되어 있다. 모터(40)는 유닛 베이스(20)의 뒤쪽에 설치되어 있다.
〈샤프트〉
샤프트(30)는 축삽입공(21)보다 소직경의 원주상 금속 부재일 수 있다. 샤프트(30)는 그 선단 부분이 축삽입공(21)으로부터 돌출되도록 축삽입공(21)에 삽입된다. 샤프트(30)는 볼 베어링(22, 23)을 통해 유닛 베이스(20)에 지지된다. 그에 따라, 샤프트(30)는 회전축선(J)을 중심으로 회전 가능하다. 도 4에 도시한 바와 같이, 샤프트(30)의 기단부는 서브 베어링(23)으로부터 돌출된다. 샤프트(30)의 기단부에는 후술하는 감속기(50)의 캐리어(도 7: 51)의 메인 프레임(51m)이 고정된다. 구체적으로, 샤프트(30)의 기단부에는 회전축선(J)을 따라 연장되는 나사공(30s)이 형성된다. 샤프트(30) 기단부의 외주면에는 회전축선(J)을 따라 연장되는 세레이션(serration)(도 7: 30t)이 형성된다. 그리고, 후술하는 메인 프레임(51m)의 축고정부(도 7: 51b)에 샤프트(30)의 기단부가 삽입된 상태로, 샤프트(30)의 나사공(30s)에 고정구를 통해 볼트(BT)가 체결된다.
〈모터〉
도 5는 고정자의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다. 도 6은 로터의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 모터(40)는 스테이터(41), 및 로터(45)를 갖는다. 로터(45)는 스테이터(41)와 소정의 갭을 두고 대향한다. 또한, 로터(45)는 샤프트(30)를 중심으로 회전 가능하다. 본 예에 있어서, 모터(40)는 스테이터(41)의 직경 방향 외측에 로터(45)가 위치하는 아우터 로터형 모터이다. 또한, 모터(40)는 삼상 모터이다.
《스테이터》
도 5에 도시한 바와 같이, 스테이터(41)는 원환상의 스테이터 코어(42)를 갖는다. 스테이터 코어(42)의 표면은 절연성 인슐레이터로 피복된다. 스테이터 코어(42)는 원환상의 코어부(42a)와, 코어부(42a)로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 돌출되는 복수의 티스부(teeth portion)(42b)와, 코어부(42a)의 내측에 설치된 고정 플랜지부(42c)를 갖는다. 스테이터(41)는 고정 플랜지부(42c)를 통해 유닛 베이스(20)에 고정된다. 복수의 티스부(42b) 각각에 소정의 순서로 도선을 감음으로써 복수의 모터 코일이 형성된다. 복수의 티스부(42b)의 선단면(apical surface)에는, 스테이터 코어(42)의 일부가 노출되어 있다. 이러한 스테이터 코어(42)의 노출 부분은 소정의 갭을 두고 후술하는 로터(45)의 자석(47)과 직경 방향으로 대향한다.
본 예에서는, 복수의 모터 코일은 삼상의 모터 코일을 포함한다. 구체적으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 복수의 모터 코일은 U상 모터 코일(43u), V상 모터 코일(43v), 및 W상 모터 코일(43w)을 포함한다. 이하에서는, 이러한 모터 코일의 총칭을, 단순히 "모터 코일(도 12: 43)"이라고 기재한다. 모터 코일(43)로의 통전은 제어부(15)에 의해 제어된다. 모터 코일(43)은 통전되면, 로터(45)를 회전시키는 자계를 발생시킨다. 구체적으로, 모터 코일(43)에 교류 전력이 공급됨으로써, 이러한 모터 코일(43)과 로터(45) 사이에 자계가 형성된다. 이 자계의 작용에 의해, 로터(45)는 회전축선(J)을 중심으로 회전한다.
《로터》
도 6에 도시한 바와 같이, 로터(45)는 로터 케이스(46)와, 복수의 자석(47)을 갖는다. 로터 케이스(46)는 중심이 회전축선(J)에 일치하도록 배치되는 유저 원통(有底円筒; bottomed cylindrical) 형상을 한 부재이다. 본 예에 있어서, 로터 케이스(46)는 스테이터(41)를 수용한다. 로터 케이스(46)는 중심부에 환공(round hall)이 형성된 원판상 저벽(46a)과, 그 저벽(46a) 주위로 늘어선 원통형 둘레벽(46b)을 갖는다. 또한, 저벽(46a)은 다수의 부재에 의하여 형성될 수 있으며, 단일의 부재일 수도 있다. 로터 케이스(46)는 바닥이 얕고(두께가 얇고), 저벽(46a)의 반경보다 둘레벽(46b)의 높이가 작게 형성된다. 저벽(46a)의 중심부에는 환공이 형성된다. 로터 케이스(46)는 저벽(46a)의 환공의 주위에 형성된 원통형 축지지부(46c)를 갖는다. 축지지부(46c)는 직경 방향으로 둘레벽(46b)과 대향한다.
복수의 자석(47) 각각은 원호 형상으로 구부러진 직사각형의 영구 자석으로 이루어진다. 복수의 자석(47)은 둘레 방향으로 직렬로 늘어서도록 로터 케이스(46)의 둘레벽(46b)의 내면에 고정된다. 복수의 자석(47)은 로터(45)의 자극을 구성하고, S극과 N극이 교대로 늘어서도록 착자된 상태로 배치된다. 예컨대, 하나의 자석(47)에 4개의 자극이 형성된다.
축지지부(46c)의 직경 방향 내측에는 원통형의 소결 함유 베어링(oil-impregnated sintered bearing)(48)이 고정되어 있다. 축지지부(46c)는, 소결 함유 베어링(48)을 통해 샤프트(30)(상세하게는, 샤프트(30)에 고정된 메인 프레임(51m))에 슬라이딩 가능한 상태로 지지된다. 이에 따라, 로터 케이스(46)는 샤프트(30)에 대해 회전 가능하다.
〈감속기〉
도 7은 감속기의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 분해 사시도이다. 도 7을 참조하면, 감속기(50)는 샤프트(30)와 로터(45) 사이에 개재한다. 감속기(50)는 축지지부(46c)의 주위에 배치된다. 감속기(50)는 로터 케이스(46)에 수용된다. 감속기(50)는 유성 기어 기구를 이용한 감속기이다. 감속기(50)는 캐리어(51), 태양 기어(52), 인터널 기어(53), 및 복수(본 예에서는 4개)의 위성 기어(54)를 갖는다.
《캐리어》
캐리어(51)는 샤프트(30)에 고정된다. 본 예에 있어서, 캐리어(51)는 메인 프레임(51m)과, 서브 프레임(51s)을 갖는다. 서브 프레임(51s)은 복수의 위성 기어(54)에 각각 대응하는 복수(본 예에서는 4개)의 하측 베어링 오목부를 갖는 환상 부재이다. 서브 프레임(51s)은 환상의 가이드 플레이트(55)를 통해 로터 케이스(46) 상에 장착된다. 가이드 플레이트(55)의 직경 방향 내측에는 링 형상의 제1 슬라이딩 부재(56)가 고정된다. 가이드 플레이트(55)는 축지지부(46c)와의 사이에 제1 슬라이딩 부재(56)를 개재하고, 회전 가능한 상태로 로터 케이스(46)의 저벽(46a) 상에 장착된다.
메인 프레임(51m)은 바닥이 얕은 유저 원통 형상을 한 베이스부(51a)와, 베이스부(51a)의 중앙부로부터 베이스부(51a)의 후방으로 돌출된 원통형 축고정부(51b)를 가지고 있다. 베이스부(51a)의 이면은 서브 프레임(51s)과 대향한다. 베이스부(51a)의 이면에는 서브 프레임(51s)에 형성된 복수의 하측 베어링 오목부와 축방향에 대해 각각 대향하는 복수(본 예에서는 4개)의 상측 베어링 오목부가 형성된다. 축고정부(51b)의 내주면에는 샤프트(30)의 기단부에 결합되는 세레이션(51t)이 형성된다. 축고정부(51b)에 샤프트(30)의 기단부가 삽입됨으로써, 메인 프레임(51m)은 회전 불능인 상태로 샤프트(30)에 고정된다. 축고정부(51b)의 주위에는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 소결 함유 베어링(48)을 통해 로터(45)의 축지지부(46c)가 지지된다.
《태양 기어》
태양 기어(52)는 로터(45)와 함께 회전 가능하다. 본 예에 있어서, 태양 기어(52)는 축지지부(46c)의 외주면에 형성된다.
《인터널 기어》
인터널 기어(53)는 태양 기어(52)의 주위를 둘러싼다. 본 예에 있어서, 인터널 기어(53)는 태양 기어(52)보다 직경이 큰 대략 원통형의 부재로 이루어진다. 인터널 기어(53)의 내주면 하부에는, 기어부(53a)가 설치된다. 기어부(53a)에는 톱니가 사방에 걸쳐 형성된다. 또한, 인터널 기어(53)의 외주면에는 회전축 방향으로 연장되는 선상의 돌기 형태인 복수의 내측 슬라이드 가이드(53b)가 등간격으로 전체 둘레에 걸쳐 형성된다. 인터널 기어(53)는 태양 기어(52) 주위에 회전축선(J)을 중심으로 배치된다. 인터널 기어(53)의 하부는 가이드 플레이트(55) 상에 배치된다. 인터널 기어(53)의 상부 내측에는, 링 형상의 제2 슬라이딩 부재(도 4: 57)가 고정된다. 캐리어(51)(메인 프레임(51m))는 제2 슬라이딩 부재(57)를 통해 회전 가능한 상태로 인터널 기어(53)에 지지된다.
《위성 기어》
복수의 위성 기어(54)는 각각 캐리어(51)에 회전 가능하게 지지되고, 각각 태양 기어(52) 및 인터널 기어(53)에 맞물리도록 태양 기어(52)와 인터널 기어(53) 사이에 배치된다. 본 예에 있어서, 복수의 위성 기어(54) 각각은 소직경의 기어 부재이다. 위성 기어(54)의 중심부에는 핀 구멍이 관통된다. 핀 구멍에 삽입된 핀(54p)의 양단부는 메인 프레임(51m)의 상측 베어링 오목부와 서브 프레임(51s)의 하측 베어링 오목부에 지지된다. 위성 기어(54)의 외주면에는 톱니가 전체 둘레에 걸쳐 형성된다. 이 톱니가 태양 기어(52) 및 인터널 기어(53)에 모두 맞물린다. 이러한 구성에 의해, 인터널 기어(53)가 고정된 상태(회전 불능인 상태)에서 태양 기어(52)가 소정의 속도로 회전하면, 그에 따라, 복수의 위성 기어(54)가 태양 기어(52)의 주위를 선회(공전)하면서 회전(자전)한다. 이에 따라, 캐리어(51) 및 샤프트(30)는 감속된 상태로 회전한다.
〈클러치〉
도 8과 도 9는 감속기 및 클러치의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도들이다. 도 10은 클러치의 일 실시예의 개략적인 부분 절개 사시도이다. 도 11은 클러치의 절환을 설명하기 위한 개략도이다. 도 8 내지 도 11을 참조하면, 클러치(60)는 로터 케이스(46)에 수용되고, 감속기(50) 주위에 배치된다. 클러치(60)는 제1 모드와 제2 모드로 절환 가능하다. 제1 모드에서는, 로터(45)의 회전이 감속기(50)을 경유하여 샤프트(30)에 전달된다. 제2 모드에서는 로터(45)의 회전이 감속기(50)를 경유하지 않고 샤프트(30)에 전달된다. 클러치(60)는 로터측 고정부(61), 스테이터측 고정부(62), 가동부(65), 및 구동부(66)를 갖는다. 구동부(66)는 가동자(67)와, 고정자(68)를 갖는다.
《로터측 고정부》
로터측 고정부(61)는 샤프트(30)의 주위를 둘러싸는 환상으로 형성되고, 로터(45)의 회전과 연동하여 회전 가능하다. 본 예에 있어서, 로터측 고정부(61)는 로터(45)에 고정된다. 또한, 로터측 고정부(61)는 로터(45)와 등속으로 회전하는 부분에 배치될 수 있다. 예컨대, 로터측 고정부(61)는 로터 케이스(46)와 일체로 형성될 수 있다. 본 예에 있어서, 로터측 고정부(61)는 로터측 베이스부(61a)와, 복수의 로터측 고정 클로(claw)(61r)를 갖는다. 로터측 베이스부(61a)는 회전축선(J)을 중심으로 하는 환상으로 형성되고, 로터 케이스(46)의 저벽(46a)에 장착된다. 복수의 로터측 고정 클로(61r)는 회전축선(J)을 중심으로 하는 환상으로 배열되고, 로터측 베이스부(61a)로부터 후술하는 가동부(65)를 향해 축방향으로 돌출된다. 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 로터측 고정 클로(61r)는 전체 둘레에 걸쳐 등간격으로 배열되는 복수의 돌기를 포함할 수 있다. 이러한 복수의 돌기는 상방을 향해 돌출된다.
《스테이터측 고정부》
스테이터측 고정부(62)는 샤프트(30)의 주위를 둘러싸는 환상으로 형성되고, 스테이터(41)에 고정된다. 스테이터측 고정부(62)는 샤프트(30)의 축방향으로 로터측 고정부(61)와 간격을 두고 대향한다. 로터측 고정부(61)와 스테이터측 고정부(62)와의 간격의 축방향 길이는 가동부(65)의 축방향 길이보다 길다.
본 예에 있어서, 스테이터측 고정부(62)는 스테이터(41)에 직접적으로 고정된다. 또한 스테이터측 고정부(62)는 스테이터(41)에 간접적으로 고정될 수도 있다. 예컨대, 스테이터측 고정부(62)는 스테이터(41)와 마찬가지로 회전하지 않는 부분에 배치될 수 있다. 구체적으로, 스테이터측 고정부(62)는 유닛 베이스(20)나 스테이터 코어(42)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 "스테이터(41)에 고정되는"이라고 하는 상태에는, "스테이터(41)에 직접적으로 고정되는"이라고 하는 상태 뿐만 아니라, "스테이터(41)에 간접적으로 고정되는"이라고 하는 상태도 포함된다. "스테이터(41)에 간접적으로 고정되는"이라고 하는 상태의 예로는, 스테이터(41)와 마찬가지로 회전하지 않는 부분(유닛 베이스(20) 등)에 배치되는 상태, 스테이터(41)와 마찬가지로 회전하지 않는 부분과 일체로 형성되는 상태 등을 들 수 있다.
본 예에 있어서, 스테이터측 고정부(62)는 고정자측 베이스부(62a)와, 복수의 스테이터측 고정 클로(claw)(62s)를 갖는다. 고정자측 베이스부(62a)는 회전축선(J)을 중심으로 하는 환상으로 형성되고, 스테이터 코어(42)의 코어부(42a)에 장착된다. 복수의 스테이터측 고정 클로(62s)는 회전축선(J)을 중심으로 하는 환상으로 배열되고, 고정자측 베이스부(62a)로부터 후술하는 가동부(65)를 향해 축방향으로 돌출된다. 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 스테이터측 고정 클로(62s)는 전체 둘레에 걸쳐 등간격으로 배열되는 복수의 돌기를 포함할 수 있다. 이러한 복수의 돌기는 하방을 향해 돌출된다.
《가동부》
가동부(65)는 샤프트(30)의 주위를 둘러싸는 환상으로 형성된다. 가동부(65)는 로터측 고정부(61)와 스테이터측 고정부(62) 사이의 축방향으로 이동 가능하다. 본 예에 있어서, 가동부(65)는 인터널 기어(53)의 외주에 설치된다. 가동부(65)는 인터널 기어(53)와 함께 회전 가능하다. 가동부(65)는 인터널 기어(53)보다 직경이 큰 원통형 부재이다. 가동부(65)의 내주면에는 축방향으로 연장되는 선상의 돌기를 포함하는 복수의 외측 슬라이드 가이드(도 8: 65a)가 등간격으로 전체 둘레에 걸쳐 형성된다. 이러한 외측 슬라이드 가이드(65a)는 인터널 기어(53)의 외주면에 형성된 복수의 내측 슬라이드 가이드(도 11: 53b)와 서로 맞물린다. 가동부(65)는 그 외측 슬라이드 가이드(65a)의 각각이 인터널 기어(53)의 내측 슬라이드 가이드(53b)의 각각에 맞물린 상태로, 인터널 기어(53)의 주위에 배치된다. 이에 따라, 가동부(65)는 축방향으로 슬라이드 가능하다.
가동부(65)는 복수의 로터측 가동 클로(claw)(도 8: 65r)과, 복수의 스테이터측 가동 클로(claw)(도 8: 65s)을 갖는다. 복수의 로터측 가동 클로(65r)는 회전축선(J)을 중심으로 하는 환상으로 배열되고, 로터측 고정부(61)를 향해 축방향으로 돌출된다. 도 11을 참조하면, 복수의 로터측 가동 클로(65r)는 로터측 고정부(61)의 복수의 로터측 고정 클로(61r)와 맞물림 가능하다. 구체적으로는, 복수의 로터측 가동 클로(65r)는 전체 둘레에 걸쳐 등간격으로 배열되는 복수의 돌기를 포함할 수 있다. 이러한 복수의 돌기는 하방을 향해 돌출된다. 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)는 회전축선(J)을 중심으로 하는 환상으로 배열되고, 스테이터측 고정부(62)를 향해 축방향으로 돌출된다. 도 11을 참조하면, 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)는 스테이터측 고정부(62)의 복수의 스테이터측 고정 클로(62s)와 맞물림 가능하다. 구체적으로, 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)는 전체 둘레에 걸쳐 등간격으로 배열되는 복수의 돌기를 포함할 수 있다. 이러한 복수의 돌기는 상방을 향해 돌출된다.
가동부(65)는 가동자 수용부(도 9: 65b)를 갖는다. 가동자 수용부(65b)는 가동부(65)의 직경 방향 외측으로 개구된다. 가동자 수용부(65b)는 가동자(67)를 수용한다.
또한, 로터측 고정부(61)와 스테이터측 고정부(62)와의 간격의 축방향 길이는 가동부(65)의 축방향 길이보다 길다. 따라서, 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는(연결되는) 경우, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 서로 맞물리지 않고, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 축방향에서 간격을 두고 대향한다. 한편, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는(연결되는) 경우, 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 서로 맞물리지 않고, 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 축방향에서 간격을 두고 대향한다.
《구동부》
구동부(66)는 가동부(65)를 구동한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 구동부(66)의 가동자(67)는 슬라이더 코어(67a)와, 클러치 마그넷(67b)을 가지며, 가동부(65)에 설치된다. 슬라이더 코어(67a)는 자성을 갖는 금속제의 원통형 부재이며, 가동자 수용부(65b)의 내측에 설치된다. 클러치 마그넷(67b)은 영구자석을 포함한다. 클러치 마그넷(67b)은 슬라이더 코어(67a)의 표면에 접한 상태로 가동자 수용부(65b)의 전체 둘레에 걸쳐 설치된다. 예컨대, 클러치 마그넷(67b)은 원호 형상의 영구자석 박판으로 형성된 복수의 자극 부재를 포함한다. 복수의 자극 부재의 각각은 축방향으로 N극과 S극이 교대로 나란한 복수의 자극을 갖는다. 예컨대, 자극 부재를 횡단면 방향에서 본 경우, 자극 부재는 그 중앙부에 위치하는 중앙 자극부(예컨대, S극)와, 그 축방향의 양단부에 위치하는 단부 자극(예컨대, N극)을 갖는다.
도 10에 도시한 바와 같이, 구동부(66)의 고정자(68)는 클러치 코일(68a), 코일 홀더(68b), 및 홀더 서포트(68c)를 갖는다. 코일 홀더(68b)는 개구가 직경 방향 외측을 향하는 단면이 대략 C형상을 한, 절연성 링 형상 부재이다. 코일 홀더(68b)에 전선이 감김으로써 클러치 코일(68a)이 형성된다. 홀더 서포트(68c)는 그 사이에 코일 홀더(68b)가 끼워진 상하 한 쌍의 환상 부재를 포함한다. 홀더 서포트(68c)는 스테이터(41)에 고정된다. 이에 따라, 클러치 코일(68a)(고정자(68))은 클러치 마그넷(67b)(가동자(67))과 직경 방향으로 약간의 갭을 두고 대향된다. 클러치 코일(68a)로의 통전은 제어부(15)에 의해 제어된다. 클러치 코일(68a)은 통전되면, 클러치 마그넷(67b)을 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시킨다. 구체적으로, 클러치 코일(68a)로의 통전에 의해, 클러치 코일(68a)과 클러치 마그넷(67b) 사이에 자계가 형성된다. 이에 따라, 가동부(65)는 축방향으로 이동한다.
《클러치의 동작》
도 11에 도시한 바와 같이, 가동부(65)가 축방향으로 이동함으로써, 클러치(60)는 제1 모드와 제2 모드로 절환된다. 구체적으로, 클러치(60)는 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물림으로써 제1 모드가 되고, 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물림으로써 제2 모드가 된다.
제1 모드에서는, 인터널 기어(53)가 가동부(65)를 통해 스테이터(41)에 지지된다. 이에 따라, 로터(45) 및 태양 기어(52)의 회전은 감속기(50)를 통해 샤프트(30) 및 캐리어(51)로 전달된다. 따라서, 구동 유닛(10)은 저회전에서 고(高)토크의 회전력을 출력한다.
한편, 제2 모드에서는 인터널 기어(53)가 가동부(65)를 통해 로터(45)에 지지된다. 이에 따라, 로터(45) 및 태양 기어(52)의 회전은 감속기(50)를 통하지 않고, 샤프트(30) 및 캐리어(51)에 전달된다. 즉, 로터(45), 태양 기어(52), 및 인터널 기어(53)가 일체가 되어 회전되므로, 복수의 위성 기어(54)는 선회(공전)하지 않는다. 이에 따라, 샤프트(30) 및 캐리어(51)도 이것들과 일체가 되어 회전한다. 따라서, 구동 유닛(10)은 고회전에서 저(低)토크의 회전력을 출력한다.
〔구동 회로〕
도 12는 구동 회로의 일 실시예를 보여주는 회로도이다. 도 12는 실시 형태 1의 구동 회로(17)의 구성을 예시한다. 도 12를 참조하면, 구동 회로(17)는 모터 구동 회로(70)과, 클러치 구동 회로(80)를 갖는다.
〈모터 구동 회로〉
모터 구동 회로(70)는 모터 코일(43)로 전력을 공급함으로써 모터(40)를 구동시킨다. 모터 구동 회로(70)는 프로세서(16)에 의한 제어에 응답하여 동작한다. 본 예에 있어서, 모터 구동 회로(70)는 인버터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 모터 구동 회로(70)는 직류 전원(71)에 접속되는 제1 모선(72) 및 제2 모선(73)과, 3개의 출력선(U상 출력선(74u), V상 출력선(74), 및 W상 출력선(74w))과, 3개의 아암(arm)(U상 아암(75u), V상 아암(75), 및 W상 아암(75w))을 갖는다. 예컨대, 직류 전원(71)은 상용 전원(미도시)으로부터 공급된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터를 포함할 수 있다.
U상 모터 코일(43u), V상 모터 코일(43v), 및 W상 모터 코일(43w)은 스타 결선(Y 결선)된다. U상 모터 코일(43u), V상 모터 코일(43v), 및 W상 모터 코일(43w)의 접속점은 중성점(43c)이 된다.
U상 출력선(74u), V상 출력선(74), 및 W상 출력선(74w)은 U상 모터 코일(43u), V상 모터 코일(43v), 및 W상 모터 코일(43w)에 각각 접속된다. U상 아암(75u), V상 아암(75), 및 W상 아암(75w)은 제1 모선(72)과 제2 모선(73) 사이에 병렬로 접속된다. U상 아암(75u)의 중점은 U상 출력선(74u)에 접속된다. V상 아암(75)의 중점은 V상 출력선(74)에 접속된다. W상 아암(75w)의 중점은 W상 출력선(74w)에 접속된다.
U상 아암(75u)은 제1 스위칭 소자(SW1)와, 제2 스위칭 소자(SW2)를 갖는다. 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 제1 모선(72)과 제2 모선(73) 사이에 직렬로 접속된다. 제1 스위칭 소자(SW1)는 제1 모선(72)과 U상 출력선(74u) 사이에 접속된다. 제2 스위칭 소자(SW2)는 U상 출력선(74u)와 제2 모선(73) 사이에 접속된다. 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)의 각각에는 환류 다이오드(free wheeling diode)가 역병렬(back-to-back connection 또는 inverse parallel connection)로 접속된다. 제1 스위칭 소자(SW1)와 제2 스위칭 소자(SW2)와의 접속점은 U상 아암(75u)의 중점을 구성한다.
V상 아암(75) 및 W상 아암(75w)의 구성은 U상 아암(75u)의 구성과 동일하다. V상 아암(75)은 제3 스위칭 소자(SW3)와, 제4 스위칭 소자(SW4)를 갖는다. W상 아암(75w)은 제5 스위칭 소자(SW5)와, 제6 스위칭 소자(SW6)를 갖는다.
모터 구동 회로(70)는 제1~제6 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프를 절환하는 스위칭 동작에 의해, 직류 전원(71)으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 그 교류 전력을 모터 코일(43)(본 예에서는 U상 모터 코일(43u), V상 모터 코일(43v), 및 W상 모터 코일(43w))로 공급한다. 이에 따라, 로터(45)가 회전한다. 또한, 모터 구동 회로(70)의 스위칭 동작은 프로세서(16)에 의해 제어된다. 예컨대, 프로세서(16)는 로터(45)가 소정의 속도로 회전하도록, PWM(pulse width modulation) 제어에 의해 모터 구동 회로(70)의 스위칭 동작을 제어한다.
또한 "모터 구동 회로(70)의 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프의 조합"과 "모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태(어느 모터 코일(43)로 어느 방향의 모터 전류가 흐르는지)"와의 관계는 일의적으로 정해진다. 또한, "모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태"와 "로터(45)의 회전 위상"과의 관계도 일의적으로 정해진다. 따라서, 모터 구동 회로(70)의 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프의 조합을 결정함으로써, 로터(45)의 회전 위상을 일의적으로 결정할 수 있다.
본 예에 있어서, 모터 구동 회로(70)는 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태가 목적 상태가 되도록, 모터 코일(43)로 전력을 공급하는 동작(전류 제어 동작)을 수행한다. 목적 상태는 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 될 때의 상태로 설정된다. 따라서, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태를 목적 상태로 함으로써, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상으로 할 수 있다. 또한, 모터 구동 회로(70)의 전류 제어 동작은 프로세서(16)에 의해 제어된다. 예컨대, 프로세서(16)는 모터 구동 회로(70)의 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프의 조합이 목적 조합이 되도록, 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프를 제어한다. 목적 조합은 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 될 때의 조합(스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프의 조합)으로 설정된다.
〈클러치 구동 회로〉
클러치 구동 회로(80)는 클러치 코일(68a)로 전력을 공급함으로써 클러치(60)를 구동시킨다. 클러치 구동 회로(80)는 프로세서(16)에 의한 제어에 응답하여 동작한다. 본 예에 있어서, 클러치 구동 회로(80)는 모터 구동 회로(70)로부터 공급되는 전력을 이용하지 않고, 클러치 코일(68a)로 전력을 공급한다. 클러치 구동 회로(80)는 직류 전원(81)에 접속되는 제1 전원선(81a) 및 제2 전원선(81b)와, 제1 배선(85)과, 제2 배선(86)과, 스위칭부(800)를 갖는다. 제1 배선(85)은 클러치 코일(68a)의 일단에 접속된다. 제2 배선(86)은 클러치 코일(68a)의 타단에 접속된다. 또한, 직류 전원(81)은 직류 전원(71)과는 다른 전원이다. 예컨대, 직류 전원(81)은 상용 전원(미도시)으로부터 공급된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터를 포함할 수 있다.
스위칭부(800)는 제1 전원선(81a) 및 제2 전원선(81b)과, 제1 배선(85) 및 제2 배선(86)과의 접속 상태를 절환한다. 본 예에서는, 스위칭부(800)는 4개의 스위칭 소자(SWa, SWb, SWc, SWd)를 갖는다. 스위칭 소자(SWa)는 제1 전원선(81a)과 제1 배선(85) 사이에 접속되며, 스위칭 소자(SWb)는 제1 배선(85)과 제2 전원선(81b) 사이에 접속된다. 스위칭 소자(SWc)는 제1 전원선(81a)와 제2 배선(86) 사이에 접속되고, 스위칭 소자(SWd)는 제2 배선(86)과 제2 전원선(81b) 사이에 접속된다. 제1 전원선(81a) 및 제2 전원선(81b)과, 제1 배선(85) 및 제2 배선(86)과의 접속 상태를 절환함으로써, 클러치 코일(68a)에 흐르는 클러치 전류의 방향을 제어할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값이 문턱값 이상이 되면, 클러치 코일(68a)에서 발생하는 자계에 의해, 가동부(65)가 축방향으로 이동한다. 또한, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 방향이 변화하면, 가동부(65)의 이동 방향(축방향으로의 이동의 방향)이 변화한다. 구체적으로, 클러치 코일(68a)의 일단측으로부터 타단측(예컨대, 도 12에 있어서의 좌측에서 우측)을 향해 클러치 전류가 흐르면, 가동부(65)는 축방향의 일단측으로부터 타단측(예컨대, 로터측 고정부(61)측으로부터 스테이터측 고정부(62)측)를 향해 이동한다. 또한, 클러치 코일(68a)의 타단측으로부터 일단측(예컨대, 도 12에 있어서의 우측에서 좌측)을 향해 클러치 전류가 흐르면, 가동부(65)는 축방향의 타단측으로부터 일단측(예컨대, 스테이터측 고정부(62)측으로부터 로터측 고정부(61)측)를 향해 이동한다.
클러치 구동 회로(80)는 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류가 목적 방향(목적으로 하는 방향)이 되고, 또한, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값이 문턱값 이상이 되도록, 클러치 코일(68a)에 전력을 공급한다. 목적 방향은 가동부(65)의 축방향에 있어서의 이동 방향이 목적으로 하는 방향이 될 때의 클러치 전류의 방향으로 설정된다. 문턱값은 가동부(65)를 이동시키는 자계를 발생시키기 위해 필요한 클러치 전류의 절대값으로 설정된다. 따라서, 클러치 전류의 방향을 목적 방향으로 하고, 또한 클러치 전류의 절대값을 문턱값 이상으로 함으로써, 가동부(65)를 축방향에 있어서 목적으로 하는 방향으로 이동시킬 수 있다.
클러치 구동 회로(80)의 동작은 프로세서(16)에 의해 제어된다. 예컨대, 프로세서(16)는 가동부(65)를 축방향의 일단측으로부터 타단측(예컨대, 로터측 고정부(61)측으로부터 스테이터측 고정부(62)측)을 향해 이동 시키고자 하는 경우, 클러치 구동 회로(80)에 있어서, 스위칭 소자(SWa, SWd)를 온 상태로 하고, 스위칭 소자(SWb, SWc)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제1 전원선(81a)과 제1 배선(85)이 접속되고, 또한, 제2 전원선(81b)과 제2 배선(86)이 접속되며, 클러치 코일(68a)의 일단측으로부터 타단측(도 12에 있어서의 좌측에서 우측)을 향해 클러치 전류가 흐른다. 그 결과, 가동부(65)가 축방향의 일단측으로부터 타단측(예컨대, 로터측 고정부(61)측으로부터 스테이터측 고정부(62)측)을 향해 이동한다.
〔절환 처리〕
클러치(60)의 제1 모드와 제2 모드를 절환하기 위해, 제어부(15)는 절환 처리를 수행한다. 절환 처리에 있어서, 제어부(15)는 로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 어느 하나와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 다른 하나와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 절환한다.
또한, 제어부(15)는 절환 처리에 있어서, 종료 상태가 되기 전에, 조절 동작을 수행한다. 조절 동작에 있어서, 제어부(15)는 로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 다른 하나에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 로터(45)의 회전 위상을 변화시킴으로써 맞물림 위치를 조절한다. 이하에서는, 가동부(65)가 맞물리려고 하는 로터측 고정부(61)(또는, 스테이터측 고정부(62))에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치(회전 위상)를 단순히 "맞물림 위치"라고 기재한다. 또한, 조절 동작에 대해서는, 이하에서 상세히 설명한다.
또한, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 목표 맞물림 위치는 로터측 고정부(61)의 복수의 로터측 고정 클로(61r)의 사이와, 가동부(65)의 복수의 로터측 가동 클로(65r)가 축방향에서 대향하는 위치이다. 스테이터측 고정부(62)에 대한 가동부(65)의 목표 맞물림 위치는 스테이터측 고정부(62)의 복수의 스테이터측 고정 클로(62s)의 사이와, 가동부(65)의 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)가 축방향에서 대향하는 위치이다.
본 예에 있어서, 제어부(15)는 절환 처리에 있어서, 조절 동작 이후에 이동 동작을 수행한다. 이동 동작에 있어서, 제어부(15)는 가동부(65)를 축방향으로 이동시킨다. 이동 동작에 대해서는, 이하에서 상세히 설명한다.
〔로터의 회전 위상과 맞물림 위치와의 관계〕
로터(45)가 회전하면, 로터(45)에 고정된 로터측 고정부(61)는 로터(45)와 함께 회전한다. 한편, 스테이터(41)에 고정된 스테이터측 고정부(62)는 로터(45)가 회전해도 회전되지 않는다. 따라서, 로터(45)의 회전 위상이 변화되면, 스테이터측 고정부(62)에 대한 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 변화되고, 그 결과, "로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 어느 하나와 맞물리는 가동부(65)"와 "로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 다른 하나"와의 회전 위상의 관계가 변화된다. 즉, 맞물림 위치가 변화된다. 이와 같이, 로터(45)의 회전 위상과 맞물림 위치와의 관계는 일의적으로 정해진다.
〔조절 동작의 상세〕
본 예에 있어서, 제어부(15)는 조절 동작에 있어서, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 되도록, 모터 코일(43)로 전력을 공급한다. 로터(45)의 목표 위상은 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 될 때의 로터(45)의 회전 위상으로 설정된다. 따라서, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상으로 함으로써, 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치로 할 수 있다.
구체적으로, 본 예에서는, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 될 때 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 로터측 고정부(61), 스테이터측 고정부(62), 및 가동부(65)가 설계된다. 로터(45)의 목표 위상은 모터 구동 회로(70)의 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프의 조합으로부터 일의적으로 정해지는 로터(45)의 회전 위상으로 설정된다. 이러한 구성에 의해, 조절 동작에 있어서, 로터(45)의 회전 위상을 검출하지 않고도, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록 로터(45)의 회전 위상을 조절할 수 있다.
또한, 본 예에서는 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 될 때, 로터측 고정부(61)의 회전 위상과 스테이터측 고정부(62)의 회전 위상이 일치한 상태로 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 로터측 고정부(61), 스테이터측 고정부(62), 및 가동부(65)가 설계된다.
구체적으로, 본 예에서는 로터측 고정부(61)의 복수의 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정부(62)의 복수의 스테이터측 고정 클로(62s), 가동부(65)의 복수의 로터측 가동 클로(65r), 가동부(65)의 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각은 전기각(electric angle)인 360°의 정수배 간격으로 등간격으로 배치된다.
예컨대, 모터(40)의 극수를 "P"로 하고, 로터측 고정 클로(61r)의 간격의 각도(기계각(mechanical angle)으로 나타나는 각도)를 "θm"로 하면, 이하의 관계식이 성립한다. 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 간격도 로터측 고정 클로(61r)의 간격과 같다.
θm=k×720/P
다만, "k"는 1 이상의 정수이다.
또한, 복수의 로터측 고정 클로(61r)에는 간격(θm)에 의해 등간격으로 배치된 복수의 제1 로터측 고정 클로와, 복수의 제1 로터측 고정 클로 사이에 있어서 등간격으로 배치된 복수의 제2 로터측 고정 클로가 포함될 수 있다. 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 스테이터측 가동 클로(65s)에 대해서도, 로터측 고정 클로(61r)와 동일하다.
또한, 본 예에서는, 가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)의 수는 로터측 고정부(61)의 로터측 고정 클로(61r)의 수와 동일하다. 가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(65s)의 수는 스테이터측 고정부(62)의 스테이터측 고정 클로(62s)의 수와 동일하다. 스테이터측 고정부(62)의 스테이터측 고정 클로(62s)의 수는 로터측 고정부(61)의 로터측 고정 클로(61r)와 동일하다. 즉, 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 수는 모두 동수이다.
구체적으로, 본 예에서는, k는 "1"이고, 모터(40)의 극수(P)는 "48"이며, 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 수는 "24"이고, 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 간격(θm)은 "15°"이다.
〈조절 동작의 구체예：제1 조절 동작〉
도 13과 도 14는 제1 조절 동작의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도들이다. 먼저 도 13을 참조하여, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리에 있어서 행해지는 조절 동작인 제1 조절 동작에 대해 설명한다. 또한 이하에서 이용하는 각도는 전기각이다. 도 13은, 로터(45)의 회전 위상이 "-120°"에서 목표 위상인 "0°"로 변화되는 경우를 예시하고 있다.
스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 경우, 로터(45)가 회전하면, 스테이터측 고정부(62)에 대해 로터측 고정부(61)가 회전한다. 그 결과, 스테이터측 고정부(62)와 맞물리는 가동부(65)와 로터측 고정부(61)와의 회전 위상의 관계가 변화되고, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 회전 위상의 관계(맞물림 위치)가 변화된다.
또한, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 경우, 로터(45)의 회전력이 태양 기어(52), 위성 기어(54), 및 인터널 기어(53)을 경유하여 가동부(65)로 전달된다. 이 회전력에 의해, 가동부(65)가 회전하고, 가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(65s)는 스테이터측 고정부(62)의 스테이터측 고정 클로(62s)에 접촉한다. 본 예에 있어서, 가동부(65)는 로터(45)의 회전 방향의 반대 방향으로 회전한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제1, 제4, 제6 스위칭 소자(SW1, SW4, SW6)를 온 상태로 하고, 제2, 제3, 제5 스위칭 소자(SW2, SW3, SW5)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자(SW1)로부터 출력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)과 W상 모터 코일(43w)로 분류하고, 제4 스위칭 소자(SW4)와 제6 스위칭 소자(SW6)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "0°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 목표 위상(본 예에서는 0°)이 된다. 그리고, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 된다.
또한, 모터 전류가 인가되기 전의 로터(45)의 위치(회전 이전의 로터(45)의 회전 위상)에 의해, 로터(45)가 순방향(도 13의 예에서는 우측 방향) 또는 역방향(도 13의 예에서는 좌측 방향)으로 회전하여 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 된다. 또한, 로터(45)의 회전에 따라, 가동부(65)가 역방향 또는 순방향으로 회전한다.
예컨대, 도 13에 도시한 바와 같이, 회전 이전의 로터(45)의 회전 위상이 "-120°"인 경우, 로터(45)의 회전 위상이 "-120°"로부터 "0°"가 되도록, 로터(45)가 순방향(도 13의 예에서는 우측 방향)으로 회전한다. 한편, 도 14에 도시한 바와 같이, 회전 이전의 로터(45)의 회전 위상이 "120°"인 경우, 로터(45)의 회전 위상이 "120°"로부터 "0°"가 되도록, 로터(45)가 역방향(도 14의 예에서는 좌측 방향)으로 회전한다.
이와 같이, 회전 이전의 로터(45)의 회전 위상에 의해, 제1 조절 동작에 있어서의 로터(45)의 회전 방향이 변화한다. 또한 본 예에서는, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상인 경우, 로터측 고정부(61)의 회전 위상과 스테이터측 고정부(62)의 회전 위상이 일치한다. 또한, 로터측 고정 클로(61r)의 수는 스테이터측 고정 클로(62s)의 수와 동일하다. 이러한 구성에 의해, 제1 조절 동작에 있어서 로터(45)가 순방향 및 역방향 중 어느 쪽으로 회전하더라도, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상으로 함으로써, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치로 할 수 있다.
〈조절 동작의 구체예：제2 조절 동작〉
도 15와 도 16은 제2 조절 동작의 일 실시예를 설명하기 위한 개략도들이다. 먼저 도 15를 참조하여, 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리에 있어서 행해지는 조절 동작인 제2 조절 동작에 대해 설명한다. 또한, 이하에서 이용하는 각도는 전기각이다. 도 15는, 로터(45)의 회전 위상이 "-120°"로부터 목표 위상인 "0°"로 변화되는 경우를 예시하고 있다. 본 예에서는, 제2 조절 동작에 있어서의 목표 위상은 제1 조절 동작에 있어서의 목표 위상과 동일하다.
로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는 경우, 로터(45)가 회전되면, 로터측 고정부(61)와 맞물리는 가동부(65)가 회전된다. 구체적으로, 로터(45)와 함께 로터측 고정부(61)가 회전되면, 로터측 고정부(61)의 로터측 고정 클로(61r)가 가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)와 접촉하고, 로터측 고정부(61)의 회전력이 가동부(65)로 전달된다. 이에 따라, 로터측 고정부(61)와 함께 가동부(65)가 회전한다. 그 결과, 로터측 고정부(61)와 맞물리는 가동부(65)와 스테이터측 고정부(62)와의 회전 위상의 관계가 변화되고, 스테이터측 고정부(62)에 대한 가동부(65)의 회전 위상의 관계(맞물림 위치)가 변화된다.
도 15에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제1, 제4, 제6 스위칭 소자(SW1, SW4, SW6)를 온 상태로 하고, 제2, 제3, 제5 스위칭 소자(SW2, SW3, SW5)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자(SW1)로부터 출력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)과 W상 모터 코일(43w)로 분류하고, 제4 스위칭 소자(SW4)와 제6 스위칭 소자(SW6)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "0°"이 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 목표 위상(본 예에서는 0°)이 된다. 또한, 가동부(65)의 회전 위상은 목표 위상에 따른 위상이 된다. 그리고, 스테이터측 고정부(62)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 된다.
또한, 모터 전류가 인가되기 전의 로터(45)의 위치(회전 이전의 로터(45)의 회전 위상)에 의해, 로터(45)가 순방향(도 15의 예에서는 우측 방향) 또는 역방향(도 15의 예에서는 좌측 방향)으로 회전하여 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 된다. 또한, 로터(45)의 회전에 따라 가동부(65)가 순방향 또는 역방향으로 회전한다.
예컨대, 도 15에 도시한 바와 같이, 회전 이전의 로터(45)의 회전 위상이 "-120°"인 경우, 로터(45)의 회전 위상이 "-120°"로부터 "0°"가 되도록, 로터(45)가 순방향(도 15의 예에서는 우측 방향)으로 회전한다. 한편, 도 16에 도시한 바와 같이, 회전 이전의 로터(45)의 회전 위상이 "120°"인 경우, 로터(45)의 회전 위상이 "120°"로부터 "0°"가 되도록, 로터(45)가 역방향(도 16의 예에서는 좌측 방향)으로 회전한다.
이와 같이, 회전 이전의 로터(45)의 회전 위상에 의해, 제2 조절 동작에 있어서의 로터(45)의 회전 방향이 변화한다. 또한 본 예에서는, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상인 경우, 로터측 고정부(61)의 회전 위상과 스테이터측 고정부(62)의 회전 위상이 일치한다. 또한, 로터측 고정 클로(61r)의 수는 스테이터측 고정 클로(62s)의 수와 동일하다. 이러한 구성에 의해, 제2 조절 동작에 있어서 로터(45)가 순방향 및 역방향 중 어느 쪽으로 회전하더라도, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상으로 함으로써, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치로 할 수 있다.
〔이동 동작의 상세〕
상술한 바와 같이, 제어부(15)는 절환 처리에 있어서, 조절 동작 후에, 가동부(65)를 축방향으로 이동시키는 이동 동작을 수행한다. 본 예에 있어서, 제어부(15)는 이동 동작에 있어서, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값이 문턱값 이상이 되고, 또한, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 방향이 목표 방향(가동부(65)를 이동 시키고자 하는 방향으로 대응하는 전류의 방향)이 되도록, 클러치 코일(68a)로 전력을 공급한다. 이에 따라, 가동부(65)가 축방향으로 이동하고, 로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 어느 하나와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 다른 하나와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태가 된다.
또한, 이동 동작에서는, 제어부(15)는 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치로 유지되도록, 로터(45)의 회전 위상을 유지(고정)한다. 구체적으로, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태가 목표 상태(로터(45)의 목표 위상에 따른 상태)로 유지되도록 모터 코일(43)로 전력을 공급한다.
〔로터측 고정 클로의 간격 길이〕
또한 본 예에서는, 로터측 고정부(61)에 있어서의 복수의 로터측 고정 클로(61r) 사이의 둘레 방향 길이(도 15, 도 16의 L61)는 "가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)의 둘레 방향 길이(도 15, 도 15의 L65r)"보다 길다. 이러한 구성에 의해, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치인 경우에, 복수의 로터측 고정 클로(61r) 사이와 복수의 로터측 가동 클로(65r)를 축방향에 있어서 대향시킬 수 있다. 이에 따라, 로터측 고정부(61)와 가동부(65)와의 맞물림 불량을 회피할 수 있다.
〔스테이터측 고정 클로의 간격 길이〕
또한, 본 예에서는, 스테이터측 고정부(62)에 있어서의 복수의 스테이터측 고정 클로(62s) 사이의 둘레 방향 길이(도 13, 도 14의 L62)는 "가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(도 13, 도 14의 65s)의 둘레 방향 길이(L65s)"보다 길다. 이러한 구성에 의해, 스테이터측 고정부(62)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치인 경우에, 복수의 스테이터측 고정 클로(62s) 사이와 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)를 축방향에 있어서 대향시킬 수 있다. 이에 따라, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)와의 맞물림 불량을 회피할 수 있다.
〔세탁기의 운전 동작〕
도 17은 세탁기의 운전 동작의 일 실시예의 플로우 차트다. 도 18은 클러치 절환이 행해지는 처리의 일 실시예의 플로우 차트이다. 먼저 도 17을 참조하여, 세탁기(1)의 운전 동작의 일 예에 대해 설명한다.
세탁기(1)의 운전이 수행되는 경우, 최초로, 회전조(4)에 세탁물이 투입된다(스텝 S1). 본 예에서는, 세탁물 투입시에, 세제 등도 약제 투입부(5c)로 투입된다. 그리고, 조작부(2c)의 조작에 의해 제어부(15)(구체적으로 프로세서(16))로 세탁 개시의 지시가 입력된다(스텝 S2의 YES). 이에 따라, 제어부(15)는 세탁, 헹굼, 및 탈수 등이 이루어지는 일련의 세탁 공정을 자동적으로 개시한다.
세탁 공정 이전에, 제어부(15)는 급수량을 설정하기 위해, 세탁물의 중량을 계측한다(스텝 S3). 제어부(15)는 계측된 세탁물의 중량에 기초하여 적절한 급수량을 설정한다(스텝 S4).
급수량의 설정이 끝나면, 제어부(15)는 세탁 공정을 개시한다(스텝 S5). 세탁 공정이 개시되면, 제어부(15)는 급수 밸브(5b)를 제어하고, 설정된 소정량의 물을 고정조(3)에 공급한다. 그 때, 약제 투입부(5c)에 수용된 세제는 급수되는 물과 함께 고정조(3)에 투입된다.
이어서, 제어부(15)는 구동 유닛(10)을 구동하고, 회전조(4)의 회전을 개시한다. 제어부(15)는 회전조(4)의 회전을 개시하기 전에, 도 18에 도시한 바와 같이, 세탁 또는 헹굼의 공정인지 여부를 판단할 수 있다(스텝 S10). 세탁 또는 헹굼의 공정인 경우, 제어부(15)는 클러치(60)를 제1 모드로 설정한다(스텝 S11). 한편, 세탁 또는 헹굼의 공정이 아닌 경우(즉, 탈수 공정인 경우), 제어부(15)는 클러치(60)를 제2 모드로 설정한다(스텝 S12).
세탁 공정인 경우(스텝 S5), 제어부(15)는 클러치(60)를 제1 모드로 설정한다. 이에 따라, 구동 유닛(10)은 저속으로 고토크의 회전력을 출력한다. 따라서, 비교적 무거운 회전조(4)를 저속으로 효율적으로 회전시킬 수 있다.
세탁 공정이 종료되면, 제어부(15)는 헹굼 공정을 개시한다(스텝 S6). 헹굼 공정에서는, 배수 펌프(6)의 구동에 의해, 고정조(3)에 모이는 세탁수가 배수된다. 이어서, 제어부(15)는 세탁 공정과 마찬가지로, 급수나 교반의 처리를 실행한다. 헹굼 공정에서는, 클러치(60)를 제1 모드로 유지한 상태로, 구동 유닛(10)이 구동된다.
헹굼 공정이 종료되면, 프로세서(16)는 탈수 공정을 실행한다(스텝 S7). 탈수 공정에 있어서, 회전조(4)는 소정 시간, 고속으로 회전 구동된다. 구체적으로, 제어부(15)는 탈수 공정을 개시하기 전에, 클러치(60)를 제2 모드로 절환한다. 클러치(60)가 제2 모드로 설정됨으로써, 구동 유닛(10)은 고속 회전에서 저토크의 회전력을 출력한다. 따라서, 비교적 가벼운 회전조(4)를 고속으로 효율적으로 회전시킬 수 있다.
세탁물은 원심력에 의해 회전조(4)의 내면에 붙은 상태가 된다. 세탁물에 포함되는 물은 회전조(4) 밖으로 유출된다. 이에 따라, 세탁물은 탈수된다. 탈수에 의해 고정조(3)에 고이는 물은 배수 펌프(6)의 구동에 의해 배출된다. 탈수 공정이 종료되면, 제어부(15)는 소정의 버저(미도시)를 울리는 등 세탁 종료를 알린다. 그리고, 세탁기(1)의 운전이 종료된다.
〔탈수 공정 전에 있어서의 절환 처리〕
도 19는 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 19를 참조하여 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리에 대해 설명한다. 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리에서는 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 한다.
실시 형태 1의 세탁기(1)의 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리의 일 실시예에 있어서, 제어부(15)는 조절 동작, 유지 동작, 및 이동 동작을 수행할 수 있다.
유지 동작에 있어서, 제어부(15)는 조절 동작에 의해 조절된 로터(45)의 회전 위상을 유지한다. 구체적으로, 제어부(15)는 유지 동작에 있어서, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태가 목표 상태(로터(45)의 목표 위상에 따른 상태)로 유지되도록, 모터 코일(43)로 전력을 공급한다. 이에 따라, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상으로 유지되고, 회전조(4)가 회전하지 않는 상태가 유지된다. 그 결과, 회전조(4) 내의 세탁물은 자중에 의해 하방으로 이동한다.
또한, 본 예에 있어서, 시각 t0로부터 시각 t1까지의 기간은 조절 동작을 하는 조절 기간(P11)이다. 시각 t1으로부터 시각 t2까지의 기간은 유지 동작이 행해지는 언밸런스 보정 기간(P12)이다. 시각 t2로부터 시각 t3까지의 기간은 이동 동작이 행해지는 이동 기간(P13)이다.
시각 t0가 되면, 제어부(15)는 조절 동작을 개시한다. 이에 따라, 모터 코일(43)로의 전력 공급이 개시되고, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류(im)가 서서히 증가된다. 그리고, 조절 기간(P11)에 있어서, 로터(45)의 회전 위상이 조절되고, 맞물림 위치(X)가 목표 맞물림 위치(Xt)에 가까워진다.
시각 t1이 되면, 맞물림 위치(X)가 목표 맞물림 위치(Xt)가 되고, 조절 동작이 종료된다. 그리고, 제어부(15)는 유지 동작을 개시한다. 이에 따라, 언밸런스 보정 기간(P12)에 있어서, 회전조(4)가 회전하지 않는 상태가 유지된다. 회전조(4) 내에서는, 회전조(4) 둘레의 벽에 붙어 있는 세탁물이 자중에 의해 하방으로 이동한다. 이에 따라, 회전조(4)의 최하부에 세탁물이 모이므로, 회전조(4)가 회전하지 않는 상태가 유지되기 쉽다.
시각 t2가 되면, 유지 동작이 종료된다. 제어부(15)는 이동 동작을 개시한다. 이에 따라, 클러치 코일(68a)로의 전력 공급이 개시되고, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류(ic)가 서서히 증가된다. 그리고, 클러치 전류(ic)가 문턱값(ith)에 도달하면, 가동부(65)는 스테이터측 고정부(62)로부터 로터측 고정부(61)를 향해 축방향으로 이동하기 시작한다.
또한, 이동 기간(P13)에 있어서, 제어부(15)는 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치에 유지되도록 로터(45)의 회전 위상을 고정한다. 구체적으로, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태가 목표 상태(로터(45)의 목표 위상에 따른 상태)로 유지된다. 이에 따라, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상으로 유지되고, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치로 유지된다.
시각 t3가 되면, 이동 동작이 종료되고, 모터 코일(43)로의 전력 공급이 정지되고, 클러치 코일(68a)로의 전력 공급이 정지된다.
〔클러치의 맞물림 불량〕
만일, 절환 처리에 있어서, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치로부터 어긋나 있는 경우, 로터측 고정부(61)(또는, 스테이터측 고정부(62))와 가동부(65)와의 맞물림 불량이 생기게 된다. 예컨대, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리에 있어서, 로터측 고정부(61)의 복수의 로터측 고정 클로(61r) 사이와, 가동부(65)의 복수의 로터측 가동 클로(65r)가 축방향에서 서로 대향되지 않은 경우, 스테이터측 고정부(62)로부터 로터측 고정부(61)를 향해 가동부(65)가 축방향으로 이동하면, 가동부(65)의 복수의 로터측 가동 클로(65r)가 로터측 고정부(61)의 복수의 로터측 고정 클로(61r)와 접촉하게 된다. 이와 같이, 클러치(60)에 대해 맞물림 불량이 발생하면, 클러치(60) 절환시에 발생하는 충격음이 커지게 된다.
이상과 같이, 본 개시의 일 실시예에 있어서, 제어부(15)는 절환 처리에 있어서, 종료 상태가 되기 전에 조절 동작을 수행한다. 조절 동작에 있어서, 제어부(15)는 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록 로터(45)의 회전 위상을 변화시킴으로써 맞물림 위치를 조절한다. 이러한 구성에 의해, 클러치(60)에 있어서의 맞물림 불량의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 클러치(60)의 절환시에 발생하는 충격음을 저감할 수 있다. 또한, 클러치(60)에 있어서의 맞물림 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 감속기(50)를 구성하는 각종 기어의 백래쉬에 의해 맞물림 위치가 어긋났다고 하더라도, 조절 동작에 의해 맞물림 위치를 조절할 수 있으므로, 감속기(50)의 각종 기어의 백래쉬에 기인하는 클러치(60)의 맞물림 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 있어서, 제어부(15)는 절환 처리에 있어서, 조절 동작 후에 가동부(65)를 이동시키는 이동 동작을 수행한다. 이러한 구성에 의해, 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치로 한 후에, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 종료 상태로 할 수 있다. 이에 따라, 클러치(60)에 있어서의 맞물림 불량의 발생을 확실히 억제할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에서는, 세탁기(1)의 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리에 있어서, 제어부(15)는 조절 동작에 의해 조절된 로터(45)의 회전 위상을 유지하는 유지 동작을 수행한다. 유지 동작에 의해, 회전조(4)가 회전되지 않는 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 회전조(4) 내의 세탁물을 자중에 의해 하방으로 이동시켜 회전조(4)의 최하부로 세탁물을 모을 수 있으므로, 회전조(4)가 회전하지 않는 상태가 유지되기 쉽다. 따라서, 맞물림 위치를 안정시킬 수 있다.
또한, 조절 동작은 세탁기(1)의 세탁 공정으로부터 탈수 공정으로의 절환 뿐만 아니라, 세탁기(1)의 탈수 공정으로부터 세탁 공정으로의 절환에도 유효하다. 예컨대, 세탁기(1)의 탈수 모드로부터 세탁 모드로 절환될 때, 세탁물이 회전조(4)로부터 취출되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치로부터 어긋나기 쉬우므로, 절환 처리에 있어서 조절 동작을 수행하는 것이 유효하다.
일본특허공개공보 2020－124381호에 따르면, 클러치의 가동자에게 설치된 자극 부재 사이에 소정 사이즈의 간극(자극간 간극)가 형성된다. 이러한 자극간 간극의 각각과 직경 방향으로 대향하도록 클러치의 고정자에 복수의 슬릿이 설치된다. 자극간 간극 및 슬릿의 각각이 직경 방향으로 대향할 때, 둘레 방향을 따라서 가동자와 고정자 사이에 불균일한 자기적 작용이 발생한다. 이 불균일한 자기적 작용을 검지함으로써, 가동자의 위치 결정을 수행할 수 있다. 이와 같이, 일본특허공개공보 2020－124381호에 따르면, 가동자의 위치 결정을 수행하기 위해 불균일한 자기적 작용을 검지하는 수단을 마련할 필요가 있다. 본 개시의 일 실시예에서는, 상기와 같은 불균일한 자기적 작용을 검지하는 수단을 마련하지 않고도 맞물림 위치를 목표 위치로 할 수 있다. 이에 따라, 검지 오차에 의한 목표 위치 차이의 리스크를 배제할 수 있다.
일 실시예로서, 목표 맞물림 위치에서의 로터(45)의 회전 위상은 모터(40)의 코깅 토크가 안정점이 될 때의 회전 위상일 수 있다. 코깅 토크의 안정점이란, 코깅 토크가 미리 정해진 안정값(코깅 토크가 실질적으로 제로로 간주하는 값)를 밑도는 상태이다. 이와 같이, 목표 맞물림 위치에서의 로터(45)의 회전 위상을 모터(40)의 코깅 토크가 안정점이 될 때의 회전 위상으로 함으로써, 코깅 토크에 의한 로터(45)의 회전을 억제할 수 있다. 이에 따라, 코깅 토크에 의한 맞물림 위치의 차이를 억제할 수 있다.
(실시 형태 2)
본 개시의 일 실시예에 따른 세탁기(1)는 제어부(15)의 구동 회로(17)의 구성이 실시 형태 1의 세탁기(1)와 다르다. 실시 형태 2의 세탁기(1)의 기타 구성은 실시 형태 1의 세탁기(1)의 구성과 동일하다. 일 실시예에 따른 구동 회로(17)에 있어서, 클러치 구동 회로(80)는 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)을 전기적으로 접속함으로써, 모터 구동 회로(70)로부터 공급되는 전력을 클러치 코일(68a)로 공급한다. 클러치 구동 회로(80)는 프로세서(16)에 의한 제어에 응답하여 동작한다. 본 실시예에서, 클러치 코일(68a)의 임피던스는 모터 코일(43)의 임피던스보다 낮다.
도 20은 구동 회로의 일 실시예를 보여주는 회로도이다. 도 20에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 클러치 구동 회로(80)는 제1 배선(85), 제2 배선(86), 및 릴레이(82)를 갖는다. 제1 배선(85)은 W상 모터 코일(43w)과 클러치 코일(68a)의 일단을 접속한다. 제2 배선(86)은 V상 모터 코일(43v)과 클러치 코일(68a)의 타단을 접속한다. 릴레이(82)는 제1 배선(85) 및 제2 배선(86)의 일방(도 20의 예에서는 제1 배선(85))에 설치된다. 릴레이(82)가 온 상태가 되면, 클러치 코일(68a)이 V상 모터 코일(43v) 및 W상 모터 코일(43w)에 전기적으로 접속된다.
본 실시예의 클러치 구동 회로(80)는 모터 구동 회로(70)가 스위칭 동작(로터(45)를 소정의 속도로 회전시키기 위한 동작)을 실시하는 경우, 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)을 전기적으로 비접속으로 한다. 구체적으로, 프로세서(16)는 클러치 구동 회로(80)의 릴레이(82)를 오프 상태로 한다.
또한, 본 실시예의 클러치 구동 회로(80)는 모터 구동 회로(70)의 스위칭 동작을 하지 않고, 또한, 클러치 코일(68a)로 전력을 공급하고자 하는 경우에, 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)을 전기적으로 접속한다. 구체적으로, 프로세서(16)는 클러치 구동 회로(80)의 릴레이(82)를 온 상태로 한다.
또한, 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)이 전기적으로 접속되어 있는 경우, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류의 절대값을 변화시킴으로써, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값을 변화시킬 수 있다. 예컨대, 모터 구동 회로(70)의 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 시간의 비율(소정 주기에 있어서 스위칭 소자가 온 상태인 시간이 차지하는 비율)을 변화시킴으로써, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류의 절대값을 변화시킬 수 있고, 그 결과, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값을 변화시킬 수 있다. 또한, 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)이 전기적으로 접속되어 있는 경우, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류의 방향을 변화시킴으로써, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 방향을 변화시킬 수 있다.
본 실시예의 모터 구동 회로(70)는 클러치 구동 회로(80)에 의해 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)이 전기적으로 접속되어 있는 경우, 제1 전류 제어 동작을 수행한다. 제1 전류 제어 동작에 있어서, 모터 구동 회로(70)는 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태가 목적 상태가 되고, 또한, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값이 문턱값을 밑돌도록, 모터 코일(43) 및 클러치 코일(68a)로 전력을 공급한다. 제1 전류 제어 동작을 실시함으로써, 가동부(65)를 축방향으로 이동시키지 않고, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상으로 할 수 있다.
또한, 본 실시예의 모터 구동 회로(70)는 클러치 구동 회로(80)에 의해 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)가 전기적으로 접속되어 있는 경우, 제2 전류 제어 동작을 수행한다. 제2 전류 제어 동작에 있어서, 모터 구동 회로(70)는 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류 상태가 목적 상태가 되고, 또한, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값이 문턱값 이상이 되며, 또한, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 방향이 목적 방향(목적으로 하는 방향)이 되도록 모터 코일(43) 및 클러치 코일(68a)로 전력을 공급한다. 제2 전류 제어 동작을 실시함으로써, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상으로 유지된 상태로, 가동부(65)를 목표 맞물림 위치로 이동시킬 수 있다.
모터 구동 회로(70)의 제1 전류 제어 동작 및 제2 전류 제어 동작은 프로세서(16)에 의해 제어된다. 모터 구동 회로(70)의 제1 전류 제어 동작은 절환 처리에 있어서의 조절 동작에서 행해진다. 모터 구동 회로(70)의 제2 전류 제어 동작은 절환 처리에 있어서의 이동 동작에서 행해진다.
〔조절 동작의 상세〕
본 실시예의 제어부(15)는 전술한 실시예와 마찬가지로, 조절 동작에 있어서, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 되도록, 모터 코일(43)로 전력을 공급한다. 로터(45)의 목표 위상은 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 될 때의 로터(45)의 회전 위상으로 설정된다. 따라서, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상으로 함으로써, 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치로 할 수 있다.
본 실시예에서는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제1 조절 동작(스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리에 있어서 행해지는 조절 동작)과, 제2 조절 동작(로터측 고정부(61)와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터, 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리에 있어서 행해지는 조절 동작)이 행해진다.
또한, 본 실시예에서는, "제1 조절 동작에 있어서의 목표 위상"과 "제2 조절 동작에 있어서의 목표 위상"이 서로 다르다. 예컨대, "제1 조절 동작에 있어서의 목표 위상"과 "제2 조절 동작에 있어서의 목표 위상"이 전기각으로 180°어긋나 있다. 이러한 설정에 의해, "제1 조절 동작 이후에 행해지는 이동 동작에 있어서 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 방향"과 "제2 조절 동작 이후에 행해지는 이동 동작에 있어서 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 방향"을 서로 반대 방향으로 하는 것이 용이해진다.
그리고, 본 실시예에서는, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 될 때, 로터측 고정부(61)의 회전 위상과 스테이터측 고정부(62)의 회전 위상이 일치하지 않은 상태로 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 로터측 고정부(61), 스테이터측 고정부(62), 및 가동부(65)가 설계된다. 구체적으로, 본 실시예에서는 로터측 고정부(61)의 복수의 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정부(62)의 복수의 스테이터측 고정 클로(62s), 가동부(65)의 복수의 로터측 가동 클로(65r), 가동부(65)의 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각은 전기각의 180°의 정수배 간격으로 등간격으로 배치된다. 예컨대, 모터(40)의 극수를 "P"로 하고, 로터측 고정 클로(61r)의 간격의 각도(기계각으로 나타나는 각도)를 "θm"로 하면, 이하의 관계식이 성립한다. 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 간격도 로터측 고정 클로(61r)의 간격과 같다.
θm=k×360/P
다만, "k"는 1 이상의 정수이다.
또한, 복수의 로터측 고정 클로(61r)에는 간격(θm)으로 등간격으로 배치된 복수의 제1 로터측 고정 클로와, 복수의 제1 로터측 고정 클로의 사이에 있어서 등간격으로 배치된 복수의 제2 로터측 고정 클로가 포함될 수 있다. 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 스테이터측 가동 클로(65s)에 대해서도, 로터측 고정 클로(61r)와 동일하다.
또한, 본 실시예에서는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)의 수는 로터측 고정부(61)의 로터측 고정 클로(61r)의 수와 동일하다. 가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(65s)의 수는 스테이터측 고정부(62)의 스테이터측 고정 클로(62s)의 수와 동일하다. 스테이터측 고정부(62)의 스테이터측 고정 클로(62s)의 수는 로터측 고정부(61)의 로터측 고정 클로(61r)와 동일하다. 즉, 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 수는 모두 동수이다.
구체적으로, 본 실시예에 있어서 k는 "2"이고, 모터(40)의 극수(P)는 "48"이며, 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 수는 "24"이고, 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 간격(θm)은 "15°"이다. 또한, k가 "1"인 경우, 실시 형태 1의 조절 동작(도 13~도 16 참조)과 동일한 조절 동작이 수행될 수 있다.
〈조절 동작의 구체예：제1 조절 동작〉
도 21과 도 22는 제1 조절 동작의 일 실시예를 보여주는 개략도들이다. 도 21 및 도 22를 참조하여 제1 조절 동작의 일 예에 대해 설명한다. 본 실시예의 제1 조절 동작에서는, 이하의 4 단계의 처리가 순차적으로 행해진다. 또한, 이하에서 이용하는 각도는 전기각이다. 도 21 및 도 22는 로터(45)의 회전 위상이 "-60°"로부터 목표 위상인 "120°"로 단계적으로 변화하는 경우를 예시하고 있다.
《제1 단계》
우선, 도 21에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제1, 제4, 제5 스위칭 소자(SW1, SW4, SW5)를 온 상태로 하고, 제2, 제3, 제6 스위칭 소자(SW2, SW3, SW6)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자(SW1)로부터 출력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 제5 스위칭 소자(SW5)로부터 출력된 모터 전류는 W상 모터 코일(43w)를 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)을 흘러 제4 스위칭 소자(SW4)에 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "-60°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 초기 위상(본 예에서는 -60°)이 된다.
또한, 제1 단계에서는, 모터 전류가 인가되기 전의 로터(45)의 위치(회전 위상)에 의해 로터(45)가 순방향(도 21의 예에서는 우측 방향) 또는 역방향(도 21의 예에서는 좌측 방향)으로 회전하여 로터(45)의 회전 위상이 초기 위상이 된다. 또한, 로터(45)의 회전에 의해 가동부(65)가 역방향 또는 순방향으로 회전한다. 그 때문에, 가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(65s)는 스테이터측 고정부(62)의 역방향측(도 21의 예에서는 좌측) 또는 순방향측(도 21의 예에서는 우측)의 스테이터측 고정 클로(62s)에 접촉하게 된다. 도 21의 예에서는, 로터(45)가 순방향으로 회전하여 가동부(65)가 역방향으로 회전하고, 가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(65s)가 스테이터측 고정부(62)의 역방향측 스테이터측 고정 클로(62s)에 접촉하고 있다.
《제2 단계》
이어서, 도 21에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제1, 제4, 제6 스위칭 소자(SW1, SW4, SW6)를 온 상태로 하고, 제2, 제3, 제5 스위칭 소자(SW2, SW3, SW5)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자(SW1)로부터 출력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)과 W상 모터 코일(43w)로 분류하고, 제4 스위칭 소자(SW4)와 제6 스위칭 소자(SW6)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "0°"이 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 "-60°"로부터 "0°"로 변화한다.
또한, 제2 단계에서는, 로터(45)가 순방향(도 21의 예에서는 우측 방향)으로 회전함으로써, 가동부(65)에는 로터(45)의 회전 방향의 반대 방향인 역방향(도 21의 예에서는 좌측 방향)으로 작용하는 힘(인터널 기어(53)의 반력)이 가해진다. 이에 따라, 가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(65s)는, 항상 스테이터측 고정부(62)의 역방향측(도 21의 예에서는 좌측)의 스테이터측 고정 클로(62s)에 접촉하게 된다. 후술하는 제3 단계 및 제4 단계에 대해서도 마찬가지이다.
《제3 단계》
이어서, 도 22에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제1, 제3, 제6 스위칭 소자(SW1, SW3, SW6)를 온 상태로 하고, 제2, 제4, 제5 스위칭 소자(SW2, SW4, SW5)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자(SW1)로부터 출력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 제3 스위칭 소자(SW3)로부터 출력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 W상 모터 코일(43w)을 통해 제6 스위칭 소자(SW6)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "60°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 "0°"로부터 "60°"로 변화한다.
《제4 단계》
이어서, 도 22에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제2, 제3, 제6 스위칭 소자(SW2, SW3, SW6)를 온 상태로 하고, 제1, 제4, 제5 스위칭 소자(SW1, SW4, SW5)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제3 스위칭 소자(SW3)로부터 출력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)과 W상 모터 코일(43w)로 분류하고, 제2 스위칭 소자(SW2)와 제6 스위칭 소자(SW6)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "120°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 목표 위상(본 예에서는 120°)이 된다. 그리고, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 된다.
〈조절 동작의 구체예：제2 조절 동작〉
도 23과 도 24는 제2 조절 동작의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 개략도들이다. 도 23 및 도 24를 참조하여 제2 조절 동작의 일 예에 대해 설명한다. 본 실시예의 제2 조절 동작에서는, 이하의 4 단계의 처리가 순차적으로 행해진다. 또한, 이하에서 이용하는 각도는 전기각이다. 도 23 및 도 24는 로터(45)의 회전 위상이 "60°"로부터 목표 위상인 "240°"로 단계적으로 변화하는 경우를 예시하고 있다.
《제1 단계》
우선, 도 23에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제1, 제3, 제6 스위칭 소자(SW1, SW3, SW6)를 온 상태로 하고, 제2, 제4, 제5 스위칭 소자(SW2, SW4, SW5)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자(SW1)로부터 출력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 제3 스위칭 소자(SW3)로부터 출력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 W상 모터 코일(43w)를 통해 제6 스위칭 소자(SW6)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "60°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)이 초기 위상(본 예에서는 60°)이 된다. 또한, 가동부(65)의 회전 위상은 로터측 고정부(61)의 초기 위상에 따른 위상이 된다.
또한, 제1 단계에서는, 모터 전류가 인가되기 전의 로터(45)의 위치(회전 위상)에 의해, 로터(45)가 순방향(도 23의 예에서는 우측 방향) 또는 역방향(도 23의 예에서는 좌측 방향)으로 회전하여 로터(45)의 회전 위상이 초기 위상이 된다. 또한, 로터(45)의 회전에 의해 로터측 고정부(61)가 순방향 또는 역방향으로 회전한다. 그 때문에, 가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)는 로터측 고정부(61)의 역방향측(도 23의 예에서는 좌측) 또는 순방향측(도 23의 예에서는 우측)의 로터측 고정 클로(61r)에 접촉하게 된다. 도 23의 예에서는, 로터(45)가 순방향으로 회전하여 로터측 고정부(61)가 순방향으로 회전하고, 가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)가 로터측 고정부(61)의 역방향측의 로터측 고정 클로(61r)에 접촉하고 있다.
《제2 단계》
이어서, 도 23에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제2, 제3, 제6 스위칭 소자(SW2, SW3, SW6)를 온 상태로 하고, 제1, 제4, 제5 스위칭 소자(SW1, SW4, SW5)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제3 스위칭 소자(SW3)로부터 출력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)와 W상 모터 코일(43w)로 분류하고, 제2 스위칭 소자(SW2)와 제6 스위칭 소자(SW6)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "120°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 "60°"로부터 "120°"로 변화한다. 또한, 가동부(65)의 회전 위상은 "120°"에 따른 위상이 된다.
또한, 제2 단계에서는, 로터(45)가 순방향(도 23의 예에서는 우측 방향)으로 회전함으로써, 로터측 고정부(61)이 순방향으로 회전한다. 이에 따라, 가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)는, 항상 로터측 고정부(61)의 역방향측(도 23의 예에서는 좌측)의 로터측 고정 클로(61r)에 접촉하게 된다. 후술하는 제3 단계 및 제4 단계에 대해서도 마찬가지이다.
《제3 단계》
이어서, 도 24에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제2, 제3, 제5 스위칭 소자(SW2, SW3, SW5)를 온 상태로 하고, 제1, 제4, 제6 스위칭 소자(SW1, SW4, SW6)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제3 스위칭 소자(SW3)로부터 출력된 모터 전류는 V상 모터 코일(43v)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 제5 스위칭 소자(SW5)로부터 출력된 모터 전류는 W상 모터 코일(43w)을 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)을 통해 제2 스위칭 소자(SW2)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "180°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 "120°"로부터 "180°"로 변화한다. 또한, 가동부(65)의 회전 위상은 "180°"에 따른 위상이 된다.
《제4 단계》
이어서, 도 24에 도시한 바와 같이, 제어부(15)는 모터 구동 회로(70)에 있어서, 제2, 제4, 제5 스위칭 소자(SW2, SW4, SW5)를 온 상태로 하고, 제1, 제3, 제6 스위칭 소자(SW1, SW3, SW6)를 오프 상태로 한다. 이에 따라, 제5 스위칭 소자(SW5)로부터 출력된 모터 전류는 W상 모터 코일(43w)를 통해 중성점(43c)으로 입력된다. 중성점(43c)으로 입력된 모터 전류는 U상 모터 코일(43u)과 V상 모터 코일(43v)로 분류하고, 제2 스위칭 소자(SW2)와 제4 스위칭 소자(SW4)로 입력된다.
상기와 같이 모터 코일(43)로 모터 전류가 흐름으로써, 로터(45)의 회전 위상이 "240°"가 되도록 로터(45)가 회전한다. 이에 따라, 로터(45) 및 로터측 고정부(61)의 회전 위상이 목표 위상(본 예에서는 240°)이 된다. 또한, 가동부(65)의 회전 위상은 목표 위상에 따른 위상이 된다. 그리고, 스테이터측 고정부(62)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 된다.
〔이동 동작의 상세〕
본 실시예의 이동 동작은 실시 형태 1의 이동 동작과 같다.
〔로터측 고정 클로의 간격 길이〕
도 25는 로터측 고정 클로의 간격에 대해 설명하기 위한 개략도이다. 도 25에 도시한 바와 같이, 본 예에서는, 로터측 고정부(61)에 있어서의 복수의 로터측 고정 클로(61r) 사이의 둘레 방향 길이(L61)는 "목표 맞물림 위치에서의 로터측 고정부(61)와 스테이터측 고정부(62)와의 회전 위상차에 따른 둘레 방향 길이 "ΔL"와 "가동부(65)의 로터측 가동 클로(65r)의 둘레 방향 길이(L65r)"와의 합계보다 길다.
이러한 구성에 의해, 로터측 고정부(61)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치인 경우, 복수의 로터측 고정 클로(61r)의 사이와 복수의 로터측 가동 클로(65r)를 축방향에 있어서 대향시킬 수 있다. 이에 따라, 로터측 고정부(61)와 가동부(65)와의 맞물림 불량을 회피할 수 있다.
〔스테이터측 고정 클로의 간격 길이〕
도 26은 스테이터측 고정 클로의 간격에 대해 설명하기 위한 개략도이다. 도 26에 도시한 바와 같이, 본 예에서는, 스테이터측 고정부(62)에 있어서의 복수의 스테이터측 고정 클로(62s) 사이의 둘레 방향 길이(L62)는, "목표 맞물림 위치에서의 로터측 고정부(61)와 스테이터측 고정부(62)와의 회전 위상차에 따른 둘레 방향 길이(ΔL)"와 "가동부(65)의 스테이터측 가동 클로(65s)의 둘레 방향 길이(L65s)"와의 합계보다 길다.
이러한 구성에 의해, 스테이터측 고정부(62)에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치인 경우, 복수의 스테이터측 고정 클로(62s)의 사이와 복수의 스테이터측 가동 클로(65s)를 축방향에 있어서 대향시킬 수 있다. 이에 따라, 스테이터측 고정부(62)와 가동부(65)와의 맞물림 불량을 회피할 수 있다.
〔탈수 공정 전에 있어서의 절환 처리〕
도 27은 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 27을 참조하여 본 실시예의 세탁기(1)의 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리에 대해 설명한다.
본 실시예의 세탁기(1)의 탈수 공정 전에 행해지는 절환 처리에 있어서, 제어부(15)는 전(前) 조절 동작, 유지 동작, 절환 동작, 조절 동작, 및 이동 동작을 수행한다. 본 실시예의 전 조절 동작은, 실시 형태 1의 조절 동작과 동일하다. 본 실시예의 유지 동작은 실시 형태 1의 유지 동작과 동일하다. 절환 동작은 클러치 구동 회로(80)의 릴레이(82)를 오프 상태로부터 온 상태로 절환하는 동작이다.
또한, 본 예에서는, 시각 t0로부터 시각 t1까지의 기간은 전 조절 동작이 행해지는 전 조절 기간(P21)이다. 시각 t1으로부터 시각 t2까지의 기간은 유지 동작을 하는 언밸런스 보정 기간(P22)이다. 시각 t2로부터 시각 t4까지의 기간은 절환 동작을 하는 절환 기간(P23)이다. 시각 t4로부터 시각 t5까지의 기간은 조절 동작을 하는 조절 기간(P24)이다. 시각 t5로부터 시각 t6까지의 기간은 이동 동작이 행해지는 이동 기간(P25)이다.
시각 t0가 되면, 제어부(15)는 전 조절 동작을 개시한다. 전 조절 기간(P21)은 실시 형태 1의 조절 기간(P11)과 동일하다.
시각 t1이 되면, 맞물림 위치(X)가 목표 맞물림 위치(Xt)가 되고, 조절 동작이 종료된다. 제어부(15)는 유지 동작을 개시한다. 언밸런스 보정 기간(P22)은 실시 형태 1의 언밸런스 보정 기간(P12)과 동일하다.
시각 t2가 되면, 유지 동작이 종료된다. 제어부(15)는 절환 동작을 개시한다. 절환 동작에 있어서, 제어부(15)는 모터 코일(43)로의 전력 공급을 정지한다. 이에 따라, 절환 기간(P23)에서는 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류(im)가 제로가 된다. 그리고, 시각 t3가 되면, 제어부(15)는 모터 코일(43)과 클러치 코일(68a)을 전기적으로 접속한다. 구체적으로, 클러치 구동 회로(80)의 릴레이(82)가 오프 상태로부터 온 상태가 된다.
또한, 절환 기간(P23)에서는 모터 전류(im)가 제로가 되므로, 회전조(4)가 회전하지 않는 상태를 유지할 수 없게 된다. 그 때문에, 회전조(4)와 함께 로터(45)가 회전하고, 그 결과, 도 27에 도시한 바와 같이, 맞물림 위치(X)가 목표 맞물림 위치(Xt)로부터 어긋나게 될 우려가 있다.
시각 t4가 되면, 절환 동작이 종료된다. 제어부(15)는 조절 동작을 개시한다. 본 실시예의 조절 동작에서는, 모터 구동 회로(70)에 의해 제1 전류 제어 동작이 수행된다. 이에 따라, 조절 기간(P24)에 있어서, 로터(45)의 회전 위상이 조절되고, 맞물림 위치(X)가 목표 맞물림 위치(Xt)에 가까워진다. 또한, 조절 기간(P24)에서는, 제1 전류 제어 동작에 의해, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류(ic)의 절대값이 문턱값(ith)을 밑돌고 있다. 그 때문에, 가동부(65)는 축방향으로 이동하지 않는다.
시각 t5가 되면, 조절 동작이 종료된다. 제어부(15)는 이동 동작을 개시한다. 본 실시예의 이동 동작에서는, 모터 구동 회로(70)에 의해 제2 전류 제어 동작이 수행된다. 이에 따라, 이동 기간(P25)에서는 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류(ic)가 문턱값(ith)에 도달하고, 가동부(65)는 스테이터측 고정부(62)로부터 로터측 고정부(61)를 향해 축방향으로 이동한다. 또한, 이동 기간(P25)에서는, 제2 전류 제어 동작에 의해, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상으로 유지되고, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치에 유지된다.
본 실시예에서는 실시 형태 1의 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 제어부(15)는 조절 동작에 있어서, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상을 향해 단계적으로 변화시킴으로써 맞물림 위치를 단계적으로 조절한다. 이러한 제어에 의해, 조절 동작에 있어서 로터(45)가 의도하지 않은 방향으로 회전하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 클러치 코일(68a)의 임피던스는 모터 코일(43)의 임피던스보다 낮다. 이러한 구성에 의해, 가동부(65)를 축방향으로 이동시키기 위해 필요한 클러치 코일(68a)의 확보를 용이하게 할 수 있다.
도 28은 구동 회로(17)의 일 실시예를 보여주는 회로도이다. 구동 회로(17)의 일 예는 클러치 구동 회로(80)의 구성이 실시 형태 2의 구동 회로(17)와 다르다. 본 실시예의 구동 회로(17)의 기타 구성은 실시 형태 2의 구동 회로(17)의 구성과 동일하다. 본 실시예의 클러치 구동 회로(80)에서는, 제1 배선(85)은 중성점(43c)(모터 코일(43u, 43v, 43w)의 접속점)과 클러치 코일(68a)의 일단을 접속한다. 제2 배선(86)은 직류 전원(71)의 전위점(71a)과 클러치 코일(68a)의 타단을 접속한다. 직류 전원(71)의 전위점(71a)은 직류 전원(71)의 전위를 2분하는 전위점이다. 본 실시예에 따르면, 실시 형태 2의 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예의 클러치 구동 회로(80)에 있어서, 릴레이(82)가 생략될 수 있다.
(실시 형태 3)
본 실시예의 세탁기(1)는 제어부(15)의 동작이 실시 형태 1의 세탁기(1)와 다르다. 본 실시예의 세탁기(1)의 기타 구성은 실시 형태 1의 세탁기(1)의 구성과 동일하다. 본 실시예에 있어서, 제어부(15)는 가동부(65)에 설치된 클러치 마그넷(67b)을 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시키기 위한 전력을 클러치 코일(68a)로 공급하도록 구성된다. 그리고, 제어부(15)는 가동부(65)를 축방향으로 이동시키는 이동 동작에 있어서, 클러치 코일(68a)로의 전력(클러치 마그넷(67b)을 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시키기 위한 전력)의 공급을 개시한 후에, 그 전력의 왜곡 유무에 기초하여 가동부(65)의 이동 유무를 판정한다.
〔전력의 왜곡과 가동부의 이동과의 관계〕
도 29는 클러치 코일에 전력이 공급되어 가동부가 축방향으로 이동하는 경우의 클러치 전류의 변화의 일 예를 보여주는 그래프이다. 도 30은 클러치 코일에 전력이 공급되었지만 가동부가 축방향으로 이동하지 않는 경우의 클러치 전류의 변화의 일 예를 보여주는 그래프이다. 도 29 및 도 30을 참조하여 클러치 코일(68a)로 공급되는 전력의 왜곡과 가동부(65)의 이동과의 관계에 대해 설명한다. 도 29 및 도 30의 예에서는, 시각 t1로부터 시각 t2까지의 기간에 있어서, 클러치 코일(68a)로의 전력 공급이 계속되고, 클러치 코일(68a)로 클러치 전류(ic)가 계속 흐르고 있다.
도 29에 도시한 바와 같이, 클러치 코일(68a)로 전력이 공급되어 가동부(65)가 축방향으로 이동하는 경우, 그 가동부(65)에 설치된 클러치 마그넷(67b)의 이동에 의해 유도 기전력이 클러치 코일(68a)에 발생하고, 이 유도 기전력에 의해 클러치 코일(68a)로 공급되는 전력(도 29의 예에서는 클러치 전류(ic))에 왜곡이 발생한다. 클러치 전류(ic)에 왜곡이 발생하는 경우, 클러치 전류(ic)는 증가(정방향의 변화)와 감소(부방향의 변화)를 교대로 반복한다. 따라서, 도 29에 도시한 바와 같이, 클러치 전류(ic)의 미분값(di)은 정(正)의 값 뿐만이 아니라, 부(負)의 값도 된다.
한편, 도 30에 도시한 바와 같이, 클러치 코일(68a)에 전력이 공급되었지만 가동부(65)가 축방향으로 이동되지 않는 경우, 클러치 코일(68a)에 유도 기전력이 발생하지 않으므로, 클러치 코일(68a)로 공급되는 전력(도 30의 예에서는 클러치 전류(ic))에 왜곡이 발생하지 않는다. 클러치 전류(ic)에 왜곡이 발생하지 않는 경우, 클러치 전류(ic)는 시간 경과에 따라 서서히 증가된다. 따라서, 도 30에 도시한 바와 같이, 클러치 전류(ic)의 미분값(di)은 정의 값만 된다.
〔제어부의 동작〕
도 31은 이동 동작에 있어서의 제어부의 동작의 일 실시예를 보여주는 플로우 차트다. 도 31을 참조하여 이동 동작에 있어서의 제어부(15)의 동작에 대해 설명한다. 제어부(15)는 이동 동작에 있어서, 이하의 처리를 수행한다.
제어부(15)는 클러치 코일(68a)로의 전력(클러치 마그넷(67b)을 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시키기 위한 전력)의 공급을 개시한다(스텝 S31). 본 예에 있어서, 제어부(15)는 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 절대값이 문턱값 이상이 되고, 또한, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류의 방향이 목표 방향(가동부(65)를 이동 시키고자 하는 방향으로 대응하는 전류의 방향)이 되도록, 클러치 코일(68a)로 전력을 공급한다.
이어서, 제어부(15)는 클러치 코일(68a)로의 전력의 공급 개시로부터 공급 종료까지의 기간에 있어서, 클러치 코일(68a)로 공급되는 전력에 왜곡이 발생하였는지 여부를 판정한다(스텝 S32). 본 예에 있어서, 제어부(15)는 클러치 전류(ic)를 검지하는 전류 센서(미도시)의 출력을 수신하고, 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류(ic)의 왜곡 유무를 판정한다. 구체적으로, 제어부(15)는 클러치 전류(ic)의 미분값(di)이 제로보다 작은 문턱값(dth)(도 29 및 도 30 참조)을 밑돌면, 클러치 전류(ic)에 왜곡이 발생한 것으로 판정한다.
클러치 코일(68a)로 공급되는 전력에 왜곡이 발생한 경우(스텝 S32의 YES), 제어부(15)는 이동 동작에 대해 가동부(65)의 이동이 성공하였다고 판정하고, 이동 동작을 종료한다.
한편, 클러치 코일(68a)로 공급되는 전력에 왜곡이 발생하지 않은 경우(스텝 S322의 NO), 제어부(15)는 이동 동작에 대해 가동부(65)의 이동이 실패하였다고 판정한다(스텝 S33). 그리고, 제어부(15)는 클러치 코일(68a)로의 전력 공급을 다시 개시한다(스텝 S31).
이상과 같이, 본 실시예에 있어서, 제어부(15)는 이동 동작에 있어서 클러치 코일(68a)로의 전력 공급을 개시한 후, 그 전력의 왜곡 유무에 기초하여 가동부(65)의 이동 유무를 판정한다. 이에 따라, 이동 동작에 대해 가동부(65)의 이동이 성공하였음을 확인할 수 있다.
(실시 형태 4)
본 실시예의 세탁기(1)는 절환 처리를 수행하기 전의 제어부(15)의 동작이 실시 형태 1의 세탁기(1)와 다르다. 본 실시예의 기타 구성은 실시 형태 1의 구성과 동일하다.
본 실시예에 있어서, 제어부(15)는 절환 처리를 수행하기 전에, 언밸런스 보정 동작을 수행한다. 또한, 절환 처리는 로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 어느 하나와 가동부(65)가 맞물리는 개시 상태로부터 가동부(65)를 축방향으로 이동시켜 로터측 고정부(61) 및 스테이터측 고정부(62) 중 다른 하나와 가동부(65)가 맞물리는 종료 상태로 하는 처리이다.
언밸런스 보정 동작에 있어서, 제어부(15)는 회전조(4) 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치에 근접하도록, 모터(40)를 제어하여 회전조(4)를 회전시킴으로써 회전조(4) 내의 세탁물의 언밸런스 질점(concentrated mass 또는 material point)의 위치를 보정한다. 또한, 언밸런스 보정 동작에 있어서의 회전조(4)의 회전 속도는 회전조(4) 내의 세탁물이 회전조(4)의 내벽에 붙지 않고 움직일 수 있는 회전 속도로 설정된다. 이하에서는, 회전조(4) 내의 세탁물의 언밸런스 질점을 단순히 "언밸런스 질점"이라고 기재한다.
목표 질점 위치는 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되는 경우에 회전조(4)의 최하부가 되는 위치이다. 또한, 맞물림 위치는 가동부(65)가 서로 맞물리려고 하는 로터측 고정부(61)(또는 스테이터측 고정부(62))에 대한 가동부(65)의 맞물림 위치이다.
본 예에 있어서, 제어부(15)는 회전 중인 회전조(4)의 회전 속도에 기초하여 언밸런스 질점의 위치를 측정(추정)한다. 언밸런스 질점의 위치 측정에 대해서는, 이하에서 상세히 설명한다.
〔모터의 통전 정지 후의 회전조의 거동〕
도 32는 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치가 아닌 상태로 모터의 통전이 정지한 경우의 회전조의 거동의 일 예를 보여주는 개략도이다. 도 33은 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치인 상태로 모터의 통전이 정지한 경우의 회전조의 거동의 일 예를 보여주는 개략도이다. 도 32 및 도 33을 참조하여 모터(40)의 통전 정지 후의 회전조(4)의 거동에 대해 설명한다. 도 32 및 도 33에 있어서, 회전조(4) 내측의 흑색 화살표와 외측의 흑색 화살표가 일치하고 있는 상태는, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치로 되어 있는 상태를 나타내고, 회전조(4) 내측의 흑색 화살표와 외측의 흑색 화살표가 일치하지 않은 상태는 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치로 되지 않은 상태를 나타내고 있다.
도 32에 도시한 바와 같이, 언밸런스 질점(회전조(4) 내의 세탁물(W)의 언밸런스 질점)의 위치가 목표 질점 위치가 아닌 경우, 모터(40)의 통전이 정지되면, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되지 않은 상태로, 회전조(4)의 회전이 정지된다. 그 때문에, 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치로 접근시키는 것이 곤란해진다.
한편, 도 33에 도시한 바와 같이, 언밸런스 질점(회전조(4) 내의 세탁물(W)의 언밸런스 질점)의 위치가 목표 질점 위치인 경우, 모터(40)의 통전이 정지되면, 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 된 상태에서 회전조(4)의 회전이 정지된다. 그 때문에, 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치에 접근시키는 것이 용이해진다.
〔회전조 내의 세탁물 언밸런스 질점의 위치 측정〕
도 34는 회전조의 회전 속도와 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치와의 관계의 일 예를 보여주는 개략도이다. 도 34를 참조하여 회전 중인 회전조(4)의 회전 속도에 기초한 언밸런스 질점의 위치 측정에 대해 설명한다.
도 34에 도시한 바와 같이, 회전조(4)의 회전 속도(Vr)가 목표 회전 속도(Vrt)가 되도록 모터(40)를 제어하는 경우, 언밸런스 질점(회전조(4) 내의 세탁물(W)의 언밸런스 질점)의 위치가 회전 중인 회전조(4)의 최상부 위치일 때, 회전조(4)의 회전 속도(Vr)가 최소가 되고, 언밸런스 질점의 위치가 회전 중인 회전조(4)의 최하부 위치일 때, 회전조(4)의 회전 속도(Vr)가 최대가 되는 경향이 있다. 또한 "회전조(4)의 회전 위상"과 "로터(45)의 회전 위상"과의 관계는 일의적으로 정해지며, "로터(45)의 회전 위상"과 "맞물림 위치"와의 관계도 일의적으로 정해진다. 따라서, 회전조(4)의 회전 속도(Vr)가 최소가 될 때의 로터(45)의 회전 위상을 특정함으로써, 언밸런스 질점의 위치(회전 위상)를 특정할 수 있다. 이에 따라, 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치(맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되는 경우에 회전조(4)의 최하부가 되는 위치)에 근접해 있는지를 판정할 수 있다.
본 예에 있어서, 제어부(15)는 회전조(4)의 회전 속도(Vr)가 최소가 될 때의 로터(45)의 회전 위상에 기초하여 언밸런스 질점의 위치(회전 위상)를 특정한다. 그리고, 제어부(15)는 언밸런스 질점의 위치와 목표 질점 위치와의 차이가 문턱값을 밑돌 때까지, 언밸런스 보정 동작(회전조(4)를 회전시킴으로써 회전조(4) 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치를 보정하는 동작)을 계속하고, 언밸런스 질점의 위치와 목표 질점 위치와의 차이가 문턱값을 밑돌면, 언밸런스 보정 동작을 종료한다.
이상과 같이, 본 실시예에 있어서, 제어부(15)는 절환 처리를 수행하기 전에 언밸런스 보정 동작을 수행한다. 언밸런스 보정 동작에 있어서, 제어부(15)는 회전조(4) 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치(맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되는 경우에 회전조(4)의 최하부가 되는 위치)에 근접하도록, 모터(40)를 제어하여 회전조(4)를 회전시킴으로써 회전조(4) 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치를 보정한다. 이러한 제어에 의해, 맞물림 위치를 목표 맞물림 위치에 용이하게 접근시킬 수 있다.
(그 밖의 실시 형태)
이상의 설명에서는, 조절 동작 후에 이동 동작이 행해지는 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 제어부(15)는 이동 동작에 있어서 개시 상태로부터 종료 상태가 되는데 필요한 가동부(65)의 이동 시간을 고려하여 조절 동작의 종료 전에 이동 동작을 개시할 수도 있다. 구체적으로, 제어부(15)는 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되고, 조절 동작이 종료될 것으로 예상되는 시점인 예상 종료 시점을 종점으로 하며, 예상 종료 시점보다 "가동부(65)의 이동 시간"만큼 이전 시점을 개시점으로 하는 기간 중에 이동 동작을 개시할 수도 있다.
도 35는 구동부의 가동자의 일 실시예의 개략도이다. 전술한 실시예들에서, 구동부(66)의 가동자(67)는 도 35에 도시된 구성을 가질 수 있다. 도 35의 예에서는, 가동자(67)의 슬라이더 코어(67a)는 단면이 직경 방향 외측으로 개구된 C형상인 금속제 원통형 부재이다. 가동자(67)의 클러치 마그넷(67b)은 원통형으로 형성된 영구 자석이며, 슬라이더 코어(67a)의 내측에 설치된다. 슬라이더 코어(67a)의 축방향의 양단부와 클러치 마그넷(67b)과의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 예컨대, 클러치 마그넷(67b)은 직경 방향 외측이 S극이 되고, 직경 방향 내측이 N극이 되도록 착자된다. 이에 따라, 슬라이더 코어(67a)의 축방향 양단부는 의사적으로 N극이 된다. 즉, 클러치 마그넷(67b)은 컨시퀀트 폴형(consequent pole type)으로 구성될 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 수가 동수인 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 로터측 고정 클로(61r)의 수와 스테이터측 고정 클로(62s)의 수가 서로 다를 수도 있다. 로터측 고정 클로(61r)의 수와 로터측 가동 클로(65r)의 수가 서로 다를 수도 있다. 스테이터측 고정 클로(62s)의 수와 스테이터측 가동 클로(65s)의 수가 서로 다를 수도 있다. 로터측 고정 클로(61r), 스테이터측 고정 클로(62s), 로터측 가동 클로(65r), 및 스테이터측 가동 클로(65s)의 각각의 수가 서로 다를 수도 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 클러치 코일(68a)에서 발생하는 자계에 의해 가동부(65)를 축방향으로 이동시키는 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 가동부(65)를 축방향으로 기동시키는 구동 기구(구동부(66))는 솔레노이드 코일이나 래디얼 코일 등을 이용한 전자식 구동 기구일 수도 있고, 스프링이나 모터 등을 이용한 기계의 구동 기구일 수도 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 모터 구동 회로(70)의 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프 조합을 목표 조합(로터(45)의 목표 위상에 따른 조합)으로 함으로써, 로터(45)의 회전 위상을 목표 위상으로 하는 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 되도록, PWM 제어에 의해 모터 구동 회로(70)의 스위칭 소자(SW1~SW6)의 온 오프가 제어될 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 로터(45)의 회전 위상이 검출되는 일 없이 조절 동작이 이루어지는 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 제어부(15)는 로터(45)의 회전 위상을 검출하고, 그 검출된 로터(45)의 회전 위상이 목표 위상이 되도록 로터(45)의 회전 위상을 조절할 수도 있다. 또한 로터(45)의 회전 위상의 검출은, 예컨대, 구동 유닛(10)에 설치된 각종 센서(미도시)의 출력에 기초하여 실시할 수 있다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 모터 코일(43)로 흐르는 모터 전류의 초기값으로부터 목표값까지의 증가는 1차 함수, 2차 함수, 시그모이드(sigmoid) 함수 등의 함수로 나타나는 증가일 수도 있다. 클러치 코일(68a)로 흐르는 클러치 전류에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 회전조(4)는 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치인 경우에 회전조(4)에 설치된 2개의 리프터(4c)(둘레 방향에 있어서 인접한 2개의 리프터(4c)) 사이의 중앙 부분이 최하부가 되도록 설계될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 회전조(4) 내에서 세탁물이 모이기 쉬운 리프터(4c) 사이의 부분을 최하부로 할 수 있으므로, 회전조(4)가 회전하지 않는 상태를 유지하기 쉬워진다. 이에 따라, 로터(45)가 회전하지 않는 상태를 용이하게 유지하므로, 맞물림 위치를 안정시킬 수 있다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 고정조(3) 내에 소정량의 물이 고인 상태에서 탈수 공정이 개시될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 유지 동작에 있어서, 회전조(4) 내의 세탁물이 자중에 의해 용이하게 하방으로 이동되므로, 회전조(4)의 최하부에 세탁물을 용이하게 모을 수 있다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 탈수 공정 전의 절환 처리에 있어서 유지 동작이 행해지는 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 부하량(회전조(4) 내의 세탁물의 중량)에 의해 유지 동작이 생략될 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 모터(40)이 삼상 모터인 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 모터(40)는 단상 모터일 수도 있고, 삼상 모터와는 다른 다상 모터일 수도 있다.
일본특허공개공보 2020－124381호의 구동 유닛에서는, 가동부와 고정부가 맞물림으로써 가동부와 고정부가 연결된다. 가동부를 축방향으로 슬라이딩시켜 가동부와 고정부를 연결할 때, 고정부에 대한 가동부의 맞물림 위치가 목표로 하는 위치로부터 어긋나 있는 경우, 고정부와 가동부와의 맞물림 불량이 발생될 수 있다. 따라서, 클러치에 있어서의 맞물림 불량의 발생을 억제할 수 있는 구동 장치 및 이를 채용한 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
세탁기의 일 실시예는 회전조; 상기 회전조를 회전시키는 구동 유닛;을 포함한다. 구동 유닛의 일 실시예는 샤프트; 스테이터와, 로터를 갖는 모터; 상기 샤프트와 상기 로터 사이에 개재하는 감속기; 상기 로터의 회전이 상기 감속기를 경유하여 상기 샤프트에 전달되는 제1 모드와, 상기 로터의 회전이 상기 감속기를 경유하지 않고 상기 샤프트에 전달되는 제2 모드로 절환 가능한 클러치; 및 제어부;를 구비할 수 있다. 상기 클러치의 일 실시예는, 상기 로터의 회전과 연동하여 회전 가능한 로터측 고정부; 상기 고정자에 고정되고, 상기 샤프트의 축방향에 대해 상기 로터측 고정부와 간격을 두고 대향하는 스테이터측 고정부; 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부 사이를 상기 축방향으로 이동 가능한 가동부;를 구비할 수 있다. 상기 스테이터측 고정부와 상기 가동부가 맞물림으로써 상기 제1 모드가 되고, 상기 로터측 고정부와 상기 가동부가 맞물림으로써 상기 제2 모드가 된다. 상기 제어부는 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 어느 하나와 상기 가동부가 맞물리는 개시 상태로부터, 상기 가동부를 상기 축방향으로 이동시켜 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 다른 하나와 상기 가동부가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리에 있어서, 상기 종료 상태가 되기 전에, 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 다른 하나에 대한 상기 가동부의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 상기 로터의 회전 위상을 변화시킴으로써 상기 맞물림 위치를 조절하는 조절 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제어부는 상기 절환 처리에 있어서, 상기 조절 동작 후에, 상기 가동부를 상기 축방향으로 이동시키는 이동 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 클러치는 상기 가동부를 구동하는 구동부를 가질 수 있다. 상기 구동부는 상기 가동부에 설치된 클러치 마그넷과, 상기 클러치 마그넷을 상기 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시키는 클러치 코일을 가질 수 있다. 상기 제어부는 상기 이동 동작에 있어서, 상기 클러치 코일로 상기 자계를 발생시키기 위한 전력의 공급을 개시한 후, 상기 전력의 왜곡 유무에 기초하여 상기 가동부의 이동 유무를 판정할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 감속기는, 상기 샤프트에 고정되는 캐리어; 상기 로터와 함께 회전 가능한 태양 기어; 상기 태양 기어의 주위를 둘러싸는 인터널 기어; 각각이 상기 캐리어에 회전 가능하게 지지되고, 각각이 상기 태양 기어 및 상기 인터널 기어와 맞물리는 복수의 위성 기어;를 가질 수 있다. 상기 가동부는 상기 인터널 기어의 외주에 설치되고, 상기 인터널 기어와 함께 회전될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 로터측 고정부는 복수의 로터측 고정 클로를 가지며, 상기 스테이터측 고정부는 복수의 스테이터측 고정 클로를 가지며, 상기 가동부는 상기 복수의 로터측 고정 클로와 서로 맞물림 가능한 복수의 로터측 가동 클로와, 상기 복수의 스테이터측 고정 클로와 서로 맞물림 가능한 복수의 스테이터측 가동 클로를 가질 수 있다. 상기 로터측 고정부에 대한 상기 가동부의 목표 맞물림 위치는 상기 복수의 로터측 고정 클로 사이와 상기 복수의 로터측 가동 클로가 상기 축방향으로 대향하는 위치이고, 상기 스테이터측 고정부에 대한 상기 가동부의 목표 맞물림 위치는 상기 복수의 스테이터측 고정 클로 사이와 상기 복수의 스테이터측 가동 클로가 상기 축방향으로 대향하는 위치일 수 있다.
일 실시예로서, 상기 복수의 로터측 고정 클로 사이의 둘레 방향 길이는 상기 목표 맞물림 위치에서의 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부와의 회전 위상차에 따른 둘레 방향 길이와 상기 로터측 가동 클로의 둘레 방향 길이와의 합계보다 길 수 있다. 상기 복수의 스테이터측 고정 클로 사이의 둘레 방향 길이는, 상기 목표 맞물림 위치에서의 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부와의 회전 위상차에 따른 둘레 방향 길이와 상기 스테이터측 가동 클로의 둘레 방향 길이와의 합계보다 길 수 있다.
일 실시예로서, 상기 목표 맞물림 위치에서의 상기 로터의 회전 위상은 상기 모터의 코깅 토크가 안정점이 될 때의 회전 위상일 수 있다.
일 실시예로서, 상기 고정자는 상기 로터를 회전시키는 자계를 발생시키는 모터 코일을 가질 수 있다. 상기 클러치는 상기 가동부를 구동하는 구동부를 가질 수 있다. 상기 구동부는 상기 가동부에 설치된 클러치 마그넷과, 상기 클러치 마그넷을 상기 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시키는 클러치 코일을 가질 수 있다. 상기 제어부는 상기 모터 코일에 전력을 공급하는 모터 구동 회로와, 상기 클러치 코일에 전력을 공급하는 클러치 구동 회로를 가질 수 있다. 상기 클러치 구동 회로는 상기 모터 코일과 상기 클러치 코일을 전기적으로 접속함으로써 상기 모터 구동 회로로부터 공급되는 전력을 상기 클러치 코일로 공급하고, 상기 클러치 코일의 임피던스는 상기 모터 코일의 임피던스보다 낮을 수 있다.
일 실시예로서, 상기 절환 처리에서는, 상기 제어부는 상기 조절 동작과, 상기 조절 동작에 의해 조절된 상기 로터의 회전 위상을 유지하는 유지 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 회전조는 축선이 연직 방향과 교차하는 방향을 따르도록 배치될 수 있다. 상기 제어부는 상기 절환 처리를 수행하기 전에, 상기 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치에 근접하도록, 상기 모터를 제어하여 상기 회전조를 회전시킴으로써 상기 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치를 보정하는 언밸런스 보정 동작을 수행할 수 있다. 상기 목표 질점 위치는 상기 맞물림 위치가 상기 목표 맞물림 위치가 될 때 상기 회전조의 최하부가 되는 위치일 수 있다.
전술한 실시예들에 따르면, 클러치에서의 맞물림 불량의 발생이 억제될 수 있다.
도 36은 액추에이터(100)의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 36을 참조하면, 액추에이터(100)는, 고정 부재(110)와, 그 고정 부재(110)를 따라 왕복 이동하는 가동 부재(120)를 구비한다. 가동 부재(120)는 도 1에 화살표(Y1)로 나타내는 방향(제1 방향, 축방향)의 소정 범위를 직선적으로 왕복 이동한다. 즉, 액추에이터(100)는 리니어형이다. 고정 부재(110) 및 가동 부재(120)는 제1 방향과 교차(대략 직교)하는 방향(제2 방향, 직경 방향)으로 약간의 간극(gap)(G))을 두고 대향하도록 배치되어 있다.
(고정 부재(110))
고정 부재(110)는 아우터 코어(outer core)(111), 이너 코어(inner core)(112), 전선(113), 2개의 자석(114a, 114b)을 포함할 수 있다. 아우터 코어(111) 및 이너 코어(112)는 강판 등의 연자성 재료로 형성될 수 있다. 아우터 코어(111)는 제1 방향으로 이격되고 서로 대향되는 한 쌍의 지지벽부(111aa, 111ab111a)와, 이들 지지벽부(111aa, 111ab)의 가동 부재(120)로부터 먼 쪽의 단부들에 이어지는 연결벽부(111b)를 가지며, 단면이 ㄷ자(아치) 형상이 되도록 일체로 형성될 수 있다.
연결벽부(111b)와 대향하고 있는 아우터 코어(111)의 개구부는 간극(G)에 면하여 있다. 2개의 각 자석(114a, 114b)은 단면이 직사각형인 자석이며, 아우터 코어(111)의 개구부를 따라 한 쌍의 지지벽부(111aa, 111ab)의 서로 대향되는 두 면에 각각 접촉된다. 2개의 자석(114a, 114b)은 제1 방향으로 나란하다.
한 쌍의 자석(114a, 114b)은 제1 방향으로 배향되도록 착자되어 있고, 각각의 N극이 제1 방향으로 마주보도록 배치되어 있다. 즉, 자석(114a, 114b)은 각각의 지지벽부(111aa, 111ab)의 측이 S극이 되고 각각 N극이 서로 대향하도록 배치되어 있다.
이너 코어(112)는 단면이 직사각형으로 형성되어 있고, 2개의 자석(114a, 114b)에 접촉된 상태로 이들 자석(114a, 114b)의 사이에 배치되어 있다. 2개의 자석(114a, 114b) 및 이너 코어(112)는 일체화되어 있고, 이들에 의해 아우터 코어(111)의 개구부가 막혀 있다.
이에 의해, 이들 2개의 자석(114a, 114b) 및 이너 코어(112)는 아우터 코어(111)의 두 지지벽부(111aa, 111ab)의 단부와 함께 노출된 상태로 간극(G)에 면하여 있다. 2개의 자석(114a, 114b), 이너 코어(112), 및 아우터 코어(111)의 두 지지벽부(111aa, 111ab)의 단부들에 의하여 형성되는 노출면은 제1 방향과 평행한 평탄한 면이다.
2개의 자석(114a, 114b) 및 이너 코어(112)와 연결벽부(111b) 사이의 공간에 1개 이상의 전선(113)이 수용되어 있다. 또, 전선(113)은 많은 것이 바람직하고, 또한 통상은 복수이므로, 여기서는 전선군으로 한다. 전선군은 제1 방향 및 제2 방향의 양쪽과 교차(대략 직교)하는 방향, 즉 도 1에서 지면(紙面)에 대해 대략 수직인 방향으로 연장되어 있다.
(가동 부재)
가동 부재(120)는 2개의 돌극 코어(120aa, 120ab), 연결 코어(120b) 등을 가지며, 판형의 연자성 재료에 의해 일체로 형성될 수 있다. 가동 부재(120)는 강판을 구부려 형성될 수 있다.
2개의 돌극 코어(120aa, 120ab)는 제2 방향으로 평행하게 연장되어 있고, 제1 방향으로 소정의 간격을 두고 나란히 배치되어 있다. 가동 부재(120)를 고정 부재(110)와 정면으로 대향시켰을 때에 각 돌극 코어(120aa, 120ab)의 끝단 부분이 2개의 자석(114a, 114b)과 각각 대향하도록 설정된다. 가동 부재(120)에서는 돌극 코어(120aa, 120ab)의 끝단 부분의 각각에 제1 방향을 서로 반대 방향으로 돌출되는 플랜지부(121aa, 121ab)가 설치되어 있다.
2개의 자석(114a, 114b)으로부터 떨어져 위치하고 있는, 이들 2개의 돌극 코어(120aa, 120ab)의 기단 부분이 연결 코어(120b)에 의해 연결되어 있다. 이에 의해, 가동 부재(120)의 단면은 이른바 모자 형상으로 형성되어 있다. 또, 연결 코어(120b)는 자석(114a, 114b)으로부터 떨어져 있으면 되고, 그 형상은 단면이 V나 U의 형상이어도 된다.
(액추에이터의 동작)
이 액추에이터(100)는 무통전 시에는 가동 부재(120)와 고정 부재(110)의 사이에 형성되는 자계에 의해 가동 부재(120)를 제1 위치 또는 제2 위치로 유지시킨다. 그리고, 전선군에 전류를 흘려보내어 그 흐르는 방향(통전 방향)을 절환함으로써 도 1에 실선으로 나타내는 제1 위치와 2점쇄선으로 나타내는 제2 위치의 사이를 가동 부재(120)가 왕복 이동한다. 즉, 통전 방향을 절환하면 가동 부재(120)와 고정 부재(110) 사이의 자계가 변화한다. 이에 따라, 가동 부재(120)에 추진력이 발생하고, 그 추진력이 가동 부재(120)의 변위에 따라 변화한다.
도 37은 액추에이터(100)의 상태와 추진력의 관계를 나타낸다. 가로축은 고정 부재(110)에 대한 가동 부재(120)의 위치를 나타내고 있다. 세로축은 제1 위치(P1) 또는 제2 위치(P2)로 향하는 추진력의 크기를 나타내고 있다. 선(L1)은 무통전 시에서의 각 위치에서의 추진력의 변화를 나타내고 있다. 선(L2)은 통전 방향이 앞에서 도 2의 지면(紙面)으로 향하는 방향(제2 통전 방향)으로 통전하였을 때의 추진력의 변화를 나타내고 있다. 선(L3)은 통전 방향이 도 2의 지면(紙面)에서 앞으로 향하는 방향(제1 통전 방향)으로 통전하였을 때의 추진력의 변화를 나타내고 있다. 2점쇄선(L4)에 대해서는 후술한다.
무통전 시에는 제1 위치(P1)이면 제1 위치(P1)로 향하는 추진력이 발생하고, 제2 위치(P2)이면 제2 위치(P2)로 향하는 추진력이 발생한다. 따라서, 제1 위치 또는 제2 위치에 위치한 상태이면 통전하지 않아도 그 위치에 가동 부재(120)를 안정적으로 유지할 수 있다. 그리고, 제1 통전 방향으로 통전함으로써 선(L3)이 나타내는 바와 같이 제1 위치로 향하는 추진력이 발생한다. 제2 통전 방향으로 통전함으로써 선(L2)이 나타내는 바와 같이 제2 위치로 향하는 추진력이 발생한다. 따라서, 통전 방향의 절환에 의해 가동 부재(120)를 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 왕복 이동시킬 수 있다. 통전에 의해 발생하는 추진력은, 가동 부재(120)가 고정 부재(110)에 정면으로 대향하는 위치(P0, 중간점)에 도달한 후의 추진력은 중간점(P0)을 통과하기 전의 추진력보다 작게 할 수 있다. 후반을 완만하게 변위시킬 수 있으므로 충격음은 억제된다.
도 38은 가동 부재(120)가 제1 위치에서 제2 위치로 변위하는 경우의 자계 해석으로 구한 자속선도의 일 예를 보여준다. 각 도면의 선이 자속을 나타내고 있다. 마찬가지로 화살표(B)는 가동 부재(120)에 작용하는 추진력을 나타내고 있다.
도 38의 (a)는 가동 부재(120)가 제1 위치에 위치하고 있는 상태이다. 전선(113)에 전류는 흐르지 않는다(무통전 상태). 고정 부재(110)의 2개의 자석(114a, 114b) 중 제1 위치 측에 위치하는 자석(114a)(제1 자석(114a))의 자속이 가동 부재(120)에 많이 흐름으로써 제1 위치 측으로 향하는 추진력이 발생하고, 가동 부재(120)는 제1 위치에 유지된다.
도 38의 (b)는 가동 부재(120)가 제1 위치에 위치하고 있는 상태이다. 전선(113)에 제2 통전 방향으로 통전되어 있다. 그 통전에 의해 제1 자석(114a)에 의한 가동 부재(120)에 흐르는 자속이 약해진다. 그리고, 제2 위치 측에 위치하는 자석(114b)(제2 자석(114b))의 자력에 의해 제2 위치 측으로 향하는 추진력이 발생하고, 가동 부재(120)는 제1 위치에서 제2 위치로 향하여 변위한다.
도 38의 (c)는 가동 부재(120)가 변위하고 있는 과도 상태이다. 통전에 의한 자속과 제1 자석(114a)의 자속이 고정 부재(110)의 코어(112)를 지나 가동 부재(120)에 흐르게 되고 가동 부재(120)의 자속 밀도는 상승한다. 그 때문에, 추진력을 부여하기 위한 갭 자속의 증가가 억제되어 추진력은 서서히 작아져 간다. 이에 의해, 가동 부재(120)는 제1 위치에서 제2 위치로 향하여 가속을 약하게 하면서 완만하게 변위한다.
도 38의 (d)는 가동 부재(120)가 제2 위치에 도달한 상태이다. 가동 부재(120)의 자속 밀도가 더욱 상승함으로써 가동 부재(120)의 추진력이 감소하여 제2 위치에 가동 부재(120)가 유지된다.
또, 가동 부재(120)가 제2 위치에서 제1 위치로 변위하는 경우는 변위하는 방향이 반대인 점을 제외하면 제1 위치에서 제2 위치로 변위하는 경우와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.
도 37에 나타내는 2점쇄선(L4)은 비교 대상으로서 가동 부재가 자석(가동자측 자석)을 갖는 경우의 추진력을 나타내고 있다. 이 경우, 변위처 근처에서 추진력이 극대가 되고 또한 그 크기도 크다. 그 때문에, 가동 부재가 변위하는 기세 또는 속도가 너무 강해 큰 충격음이 발생한다.
이에 반해, 본 실시예의 액추에이터(100)에서는, 선(L2)이나 선(L3)이 나타내는 바와 같이 변위의 후반은 추진력이 감소하여 목표로 하는 위치에 가까워질수록 작아지므로 가동 부재가 변위하는 기세 또는 속도를 적당히 할 수 있다. 본 실시예의 액추에이터(100)와 비교 대상을 같은 조건하에서 비교한 경우에는 최대 50% 정도의 추진력의 저하가 인정되었다. 따라서, 본 실시예의 액추에이터(100)이면 충격음을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 비교 대상과 같이 가동 부재(120)가 가동자측 자석을 갖는 경우, 가동 부재(120)가 고속으로 회전하는 경우에 가동자측 자석이 이탈될 우려가 있다. 이에 반해, 본 실시예의 액추에이터(100)에서는, 가동자측 자석이 없으므로 그러한 우려는 없다. 따라서, 가동 부재(120)가 고속으로 회전할 수 있고, 예를 들어 탈수 등에 유리해진다.
또한, 비교 대상과 비교한 경우, 본 실시예의 액추에이터(100)는 제조하기 쉬운 점에서도 유리하다. 즉, 통상 자석은 자석 자체를 상대물에 조립하는 것이 아니라 경자성 재료를 상대물에 조립한 후에 착자한다. 자석 자체를 상대물에 조립하면 그 후의 제조 공정에서 철분 등의 이물이 자석이나 그 주변에 부착되는 등 자기의 영향에 의해 제조가 곤란해진다.
비교 대상의 가동자측 자석은 가동 부재에 경자성 재료를 조립 후에 착자하기가 어렵지만, 본 실시예의 액추에이터(100)에서는, 경자석 재료를 고정 부재(110)에 조립한 후에 착자함으로써 자석(114a, 114b)을 형성하기가 비교적 용이하다. 따라서, 본 실시예의 액추에이터(100)는 제조하기 쉬운 이점이 있다. 본 실시예의 액추에이터(100)이면 가공 정밀도가 높은 코어(철심)가 에어갭, 즉 간극(G)에 대한 주요 자로(磁路)가 되기 때문에, 코어 부분에서의 착자의 불균일에 의한 자속의 불균일을 완화할 수 있고, 착자의 불균일에 기인하는 철손도 억제할 수 있다.
나아가, 본 실시예의 액추에이터(100)에서는, 자석(114a, 114b)을 감자(減磁)하는 방향으로 자속이 흐르기 어렵다(도 3의 자속 분포 참조). 따라서, 감자 내력이 낮아도 되므로 이들 자석(114a, 114b)에 저가의 자석을 이용할 수 있다. 또한, 가동 부재(120)를 철제의 박판만으로 형성할 수 있기 때문에 가동 부재(120)를 경량화할 수 있다. 가동 부재(120)를 변위시키기 위해 필요한 에너지가 적어지고 소음도 저감할 수 있다.
<세탁기용 구동 유닛>
다음에, 상술한 액추에이터(100)의 적용 사례(세탁기용 구동 유닛)에 대해 설명한다. 전술한 액추에이터(100)의 실시예는 전술한 세탁기(1)의 구동 유닛(10)에 적용될 수 있다. 구체적으로 전술한 구동 유닛(10)의 클러치(60)에 액추에이터(100)가 이용될 수 있다. 클러치(60)(액추에이터(100))의 고정자(68)(고정 부재(110)) 및 가동자(67)(가동 부재(120))는 중심이 일치한 원형 형상이며, 환상으로 형성되어 있다. 그리고, 전선군은 클러치 코일(68a)를 형성한다. 세탁기(1)의 구조는 도 1 내지 도 8에서 설명된 바와 동일하다. 이하에서는 구동 유닛(10)의 클러치(60)에 액추에이터(100)가 적용된 예를 설명한다.
(클러치(60))
클러치(60)는 감속기(50)의 주위에 배치되어 있다. 클러치(60)는 로터 케이스(46)에 수용되어 있다. 도 39, 도 40, 도 41은 감속기(50)와 클러치(60)의 일 실시예의 부분 절개 사시도들이다. 클러치(60)는 가동부(65), 로터측 및 스테이터측의 각 고정 클로(62r, 62s), 및 구동부(클러치 드라이버)(66)를 구비할 수 있다. 구동부 (66)는 가동자(67) 및 고정자(68)를 가지고 있다. 그리고, 이들 가동자(67) 및 고정자(68)가 상술한 액추에이터(100)를 이용하여 구성된다.
가동부(65)는 인터널 기어(53)보다 큰 직경의 원통형의 부재이다. 가동부(65)의 내주면에는 도 39에 일부만 도시된 바와 같이 회전축 방향으로 연장되는 선형의 돌기로 이루어지는 복수의 외측 슬라이드 가이드(65a)가 등간격으로 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 외측 슬라이드 가이드(65a)는 인터널 기어(53)의 외주면에 형성되어 있는 복수의 내측 슬라이드 가이드(53b)와 맞물린다. 가동부(65)는 그 외측 슬라이드 가이드(65a)의 각각을 인터널 기어(53)의 내측 슬라이드 가이드(53b)의 각각에 맞물리게 한 상태에서 인터널 기어(53)의 주위에 배치된다. 이에 의해, 가동부(65) 는 회전축 방향으로 슬라이드 가능하다.
가동부(65)의 외주면에는 로터측 및 스테이터측 가동 클로(65r, 65s)가 형성된다. 로터측 및 스테이터측 가동 클로(65r, 65s) 는 회전축 방향으로 돌출되는 복수의 돌기(가동측 돌기)를 포함하며, 가동부(65)의 외주면에 등간격으로 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 로터측 가동 클로(65r)는 가동부(65)의 하단부에 배치되어 있고, 각 돌기가 하방을 향하여 돌출되어 있다. 스테이터측 가동 클로(65s)는 가동부(65)의 상단부에 배치되어 있고, 각 돌기가 상방을 향하여 돌출되어 있다. 가동부(65)의 외주면에서의 로터측 및 스테이터측 가동 클로(65r, 65s)의 사이에는 가동자(67)를 수용하는 가동자 수용부(65b)가 형성되어 있다.
도 41에 도시된 바와 같이 로터측 고정 클로(61r)는 로터 케이스(46)에 장착된 환상의 로터 베이스부(61a)에 설치되어 있다. 로터측 고정 클로(61r)는 환상의 로터 베이스부(61a)전체 둘레에 걸쳐 등간격으로 회전축 방향으로 돌출되는 복수의 돌기(고정측 돌기)를 포함한다. 이들 돌기는 상방을 향하여 돌출되어 있다. 또한, 이들 돌기는, 도시하지 않았지만, 로터(45)의 일체 성형 시에 로터(45)를 구성하는 다른 구성부품과 일체로 형성될 수 있으며, 로터 케이스(46)에 일체적으로 형성될 수도 있다.
스테이터측 고정 클로(62s)는 스테이터(41)에 장착된 환상의 고정자측 베이스부(62a)에 설치되어 있다. 스테이터측 고정 클로(62s)는 환상의 고정자측 베이스부(62a) 전체 둘레에 걸쳐 등간격으로 회전축 방향으로 돌출되는 복수의 돌기(고정측 돌기)를 포함할 수 있다. 이들 돌기는 하방을 향하여 돌출되어 있다. 또한, 이들 돌기는 인슐레이터와 일체적으로 형성될 수도 있다.
로터측 고정 클로(61r)와 스테이터측 고정 클로(62s)는 회전축 방향으로 서로 떨어진 위치에서 대향하도록 배치되어 있다. 그리고, 로터측 고정 클로(61r)는 로터측 가동 클로(65r)와 맞물리도록 구성된다. 스테이터측고정 클로(62s)는 스테이터측 가동 클로(65s)와 맞물리도록 구성된다.
로터측 고정 클로(61r)와 스테이터 고정 클로(62s) 사이의 간격은 로터측 가동 클로(65r)와 스테이터측 가동 클로(65s) 사이의 간격보다 크게 설정되어 있다. 따라서, 로터측의 고정 클로(61r)가 로터측 가동 클로(65r)와 맞물려 연결될 때에는 스테이터측 고정 클로(62s)는 스테이터측 가동 클로(65s)와 맞물리지 않는다. 스테이터측 고정 클로(62s)가 스테이터측 가동 클로(65s)와 맞물려 연결될 때에는 로터측 고정 클로(61r)는 로터측 가동 클로(65r)와 맞물리지 않는다.
도 40에 도시된 바와 같이 구동부(66)의 가동자(67)는 가동 부재(120)를 구비한다. 가동 부재(120)는 가동자 수용부(65b)에 설치되어 있다. 도 41에 도시된 바와 같이 구동부(66)의 고정자(68)는 고정 부재(110)를 구비한다. 즉, 고정자(68)는 클러치 코일(68a), 이너 코어(112), 아우터 코어(111), 2개의 자석(114a, 114b)을 포함한다. 아우터 코어(111)는 상하 한 쌍의 환상의 홀더 서포트(68c)에 의하여 형성된다. 홀더 서포트(68c)는 스테이터(41)에 고정되어 있다. 이너 코어(112) 및 2개의 자석(114a, 114b)은 모두 환상으로 형성되어 있다. 가동 부재(120)는 고정 부재(110)의 내측에 위치한 상태에서 지름 방향으로 약간의 간극(도 36: G)을 두고 고정 부재(110)와 대향된다.
도 42는 클러치의 절환의 일 실시예를 설명하는 도면이다. 클러치 코일(68a)에의 통전은 제어부(15)에 의해 제어된다. 제어부(15)가 클러치 코일(68a)에 절환 전류, 즉 통전 방향이 서로 반대인 전류를 공급함으로써 가동 부재(120)는 고정 부재(110)에 대해 직선적으로 변위한다. 이에 의해, 제어부(15)는 가동부(65)를 회전축 방향 중 어느 한쪽으로 슬라이드시키는 처리(절환 처리)를 실행한다. 이에 의해, 도 42에 도시된 바와 같이 스테이터측 고정 클로(62s)에 스테이터측 가동 클로(65s)가 맞물리는 제1 모드와, 로터측 고정 클로(61r)에 로터측 가동 클로(65r)가 맞물리는 제2 모드로 절환된다.
제1 모드에서는 인터널 기어(53)가 가동부(65)를 통해 스테이터(41)에 지지된다. 이에 의해, 로터(45) 및 태양 기어(52)의 회전은 감속기(50)를 통해 샤프트(30) 및 캐리어(51)에 전달된다. 따라서, 구동 유닛(10)은 저회전으로 고토크의 회전력을 출력한다. 한편, 제2 모드에서는 인터널 기어(53)가 가동부(65)를 통해 로터(45)에 지지된다. 이에 의해, 로터(45) 및 태양 기어(52)의 회전은 감속기(50)를 통하지 않고 샤프트(30) 및 캐리어(51)에 전달된다. 즉, 로터(45), 태양 기어(52) 및 인터널 기어(53)가 일체가 되어 회전하기 때문에 각 위성 기어(54)는 공전하지 않는다. 이에 의해, 샤프트(30) 및 캐리어(51)도 이들과 일체가 되어 회전한다. 따라서, 구동 유닛(10)은 고회전으로 저토크의 회전력을 출력한다.
이와 같이 구동 유닛(10)에 의하면, 모터(40), 감속기(50) 및 클러치(60)가 회전축(J)에 대해 대략 수직인 방향으로 일렬로 나란하도록 모터(40)에 감속기(50) 및 클러치(60)가 효율적으로 내장되어 이들이 일체적으로 구성되어 있다. 그리고, 클러치(60)의 절환에 의해 1개의 샤프트(30)를 통해 저회전으로 고토크의 회전력과 저토크이지만 고회전의 회전력을 출력할 수 있다. 그리고 또한, 출력이 다른 제1 모드와 제2 모드의 두 모드에서도 모터(40)의 회전수 및 토크의 값을 비교적 가까운 값으로 설정할 수 있으므로 모터 효율을 최적화할 수 있다. 따라서, 구동 유닛(10)은 컴팩트한 사이즈로 세탁기에 적합한 회전력을 출력할 수 있다. 구동 유닛(10)은 세탁기에 적합하다.
이하에서 도 17 및 도 18을 참조하여 세탁기(1)의 운전 동작의 일 예를 설명한다.
세탁기(1)의 운전이 수행되는 경우, 처음에 회전조(4)에 세탁물이 투입된다(단계 S1). 세제 등도 약제 투입부(5c)에 투입된다. 그리고, 조작부(2c)의 조작에 의해 제어부(15)에 세탁 개시의 지시가 입력된다(단계 S2에서 Yes). 이에 의해, 제어부(15)는 세탁, 헹굼 및 탈수 등으로 이루어지는 일련의 세탁 공정을 자동으로 개시한다.
세탁 공정에 앞서서 제어부(15)는 급수량을 설정하기 위해 세탁물의 중량을 계측한다(단계 S3). 제어부(15)는 계측한 세탁물의 중량에 기초하여 적절한 급수량을 설정한다(단계 S4). 급수량의 설정이 끝나면 제어부(15)는 세탁 공정을 개시한다(단계 S5). 세탁 공정이 개시되면 제어부(15)는 급수 밸브(5b)를 제어하여 설정한 소정량의 물을 고정조(3)에 공급한다. 그 때, 약제 투입부(5c)에 수용된 세제가 급수되는 물과 함께 고정조(3)에 투입된다.
다음에, 제어부(15)는 구동 유닛(10)을 구동하여 회전조(4)의 회전을 개시한다. 그 때, 제어부(15)는 회전조(4)의 회전에 앞서서 도 18에 도시된 바와 같이 세탁 또는 헹굼 공정인지 여부를 판단한다(단계 S10). 그 결과, 세탁 또는 헹굼 공정이면 제어부(15)는 클러치(60)를 제어하여 제1 모드로 절환한다(단계 S11). 세탁 또는 헹굼 공정이 아닌, 즉 탈수 공정이면 제어부(15)는 클러치(60)를 제어하여 제2 모드로 절환한다(단계 S12).
여기서는 세탁 공정이기 때문에 제어부(15)는 클러치(60)를 제1 모드로 절환한다. 이에 의해, 구동 유닛(10)에 의해 저속으로 고토크의 회전력이 출력된다. 따라서, 비교적 무거운 회전조(4)를 저속으로 효율적으로 회전시킬 수 있다.
세탁 공정이 종료되면 제어부(15)는 헹굼 공정을 개시한다(단계 S6). 헹굼 공정에서는 배수 펌프(6)의 구동에 의해 고정조(3)에 모인 세탁수가 배수된다. 다음에, 제어부(15)는 세탁 공정과 같이 급수나 교반 처리를 실행한다. 헹굼 공정에서는 클러치(60)를 제1 모드로 유지한 상태에서 구동 유닛(10)이 구동된다.
헹굼 공정이 종료되면 제어부(15)는 탈수 공정을 실행한다(단계 S7). 탈수 공정에서는 회전조(4)가 소정 시간 고속으로 회전 구동된다. 따라서, 제어부(15)는 탈수 공정에 앞서서 클러치(60)를 제2 모드로 절환한다. 제2 모드이면 고회전으로 저토크의 회전력을 출력할 수 있다. 따라서, 비교적 가벼운 회전조(4)를 고속으로 효율적으로 회전시킬 수 있다.
세탁물은 원심력으로 회전조(4)의 내면에 달라붙은 상태가 된다. 세탁물에 포함된 물은 회전조(4) 밖으로 유출된다. 이에 의해 세탁물은 탈수된다. 탈수에 의해 고정조(3)에 고이는 물은 배수 펌프(6)의 구동에 의해 배출된다. 탈수 공정이 종료되면 소정의 버저를 울려 세탁 종료를 알리고 세탁기(1)의 운전이 종료된다.
(구동 유닛에 의한 충격음 억제 제어)
이 세탁기(1)에서는 구동부(클러치 드라이버)(66), 상세하게는 액추에이터(100)의 구조를 이용함으로써 충격음이 억제될 수 있다. 구체적으로 제어부(15)가 절환 처리를 실행하여 가동부(65)가 고정 클로(61r, 62s) 에 연결되기 직전에 클러치(60)에의 절환 전류의 공급을 정지하는 처리(제동 처리)를 실행한다.
도 43은 제동 처리의 일 실시예의 타임 차트이다. 도 43을 참조하면, 그래프(G1)는 클러치(60)에 흐르는 전류의 변화를 나타내고 있다. 그래프(G2)는 가동부(65)의 속도를 나타내고 있다. 그래프(G3)는 가동부(65)의 추진력을 나타내고 있다. MP는 고정 클로(61r, 62s)와 가동 클로(65r, 65s)가 맞물리는 목표 위치이다(제1 위치 및 제2 위치에 상당).
가동부(65)가 목표 위치(MP)에 도달하기 전의 소정의 타이밍에 제어부(15)가 클러치 코일(68a)에의 통전을 오프로 한다. 클러치 코일(68a)에의 통전이 오프가 되어도 가동부(65)는 관성 및 자석의 자력에 의해 변위한다. 클러치 코일(68a)에의 통전이 오프가 됨으로써 추진력의 급감과 회생 전류에 의한 제동에 의해 가동부(65)의 속도가 억제된다. 이에 의해 충격음을 억제할 수 있다. 클러치(60)에의 절환 전류의 공급을 정지할 뿐이므로 간단하게 제어할 수 있다. 정지하는 타이밍을 조정하는 것만으로 충격음을 효과적으로 억제할 수 있다.
(구동 유닛에 의한 클러치의 절환 판정 제어)
클러치(60)가 절환되지 않거나 절환되어 있어도 적절한 위치에 없는 등 절환 처리에 실패한 경우, 그 상태로 모터(40)가 구동되면 이상음의 발생이나 클러치(60)의 손상 등의 트러블이 발생할 수 있다. 이러한 점을 감안하여, 절환 처리마다 그 성공 여부를 판정할 수 있다.
구동부(66), 상세하게는 액추에이터(100)의 구조를 이용함으로써 클러치(60)의 절환의 성공 여부를 판정할 수 있다. 구체적으로 제어부(15)는 절환 처리가 실행된 직후에 클러치 코일(68a)에 흐르는 전류를 소정의 판정값과 비교한다. 이렇게 함으로써 제어부(15)는 클러치(60)의 절환의 성공 여부를 판정하는 처리(절환 판정 처리)를 실행할 수 있다.
절환 처리 전후에 동일 방향으로 전류를 흘려 보낸 경우는 가동 부재(120)와 고정 부재(110) 사이의 자속 밀도가 다르다. 이에 의해, 인덕턴스에 차이가 발생하여 전류의 과도 응답이 변화한다. 그 변화에 기초하여 절환 처리의 성공 여부를 판정할 수 있다. 구체적으로 도 38의 (b)에 도시된 바와 같이 절환 처리 전의 통전 시에는 가동 부재(120)에서 전류가 형성하는 자속은 자석(114)의 자속을 약하게 하도록 작동한다. 따라서, 자속 밀도는 낮다. 이에 반해, 도 38의 (d)에 도시된 바와 같이 절환 처리 후의 통전 시에는 전류의 자속의 방향 및 자석(114)의 자속의 방향은 동일하다. 따라서, 자속 밀도는 높다. 이에 의해, 절환 처리의 전후에서는 인덕턴스에 차이가 발생하고, 이에 따라 전류의 과도 응답에 변화가 발생한다. 그 변화에 기초하여 제어부(15)는 절환 처리의 성공 여부를 판정할 수 있다.
또, 판정값은 미리 소정의 값을 설정해도 되지만, 절환 처리를 실행하기 직전에 소정의 판정용 전압 지령값에 기초하여 클러치 코일(68a)에 통전하고, 이렇게 함으로써 클러치 코일(68a)에 흐르는 전류를 판정값으로서 설정할 수 있다. 환경 온도나 클러치(60)의 사용 상태 등의 외인에 의해 판정값이 영향을 받을 우려가 있다. 이에 대해, 절환 판정 처리마다 이러한 방법으로 판정값을 설정하면 그러한 영향을 배제할 수 있다. 따라서, 절환 판정 처리를 정밀도 높게 수행할 수 있다. 이렇게 하여 그 판정값과, 절환 처리가 실행된 직후에 판정용 전압 지령값에 기초하여 클러치 코일(68a)에 흐르는 전류를 비교함으로써 절환 판정 처리를 실행하면 된다.
도 44는 절환 판정 처리의 일 실시예의 흐름도이다. 제어부(15)는 절환 처리를 개시하는 경우 그 직전에 소정의 판정용 전압 지령값(클러치(60)의 상태에 영향을 주지 않는 크기의 전류를 흘려 보내는 전압 지령값)에 기초하여 클러치 코일(68a)에 통전한다. 이렇게 함으로써 클러치 코일(68a)에 흐르는 전류값(Ia)을 취득하고, 그 전류값(Ia)을 판정값으로서 설정한다(단계 S20). 구체적으로 클러치(60)가 응답할 수 없는 수 msec의 짧은 기간 소정의 전압을 인가한다. 예를 들어, 인버터를 이용하여 수십 kHz의 캐리어 주파수로 변조한 PWM으로 전압을 부여해도 되고, 1 펄스로 전압을 부여해도 된다.
이어서, 제어부(15)는 절환 처리를 실행한다(단계 S21). 이에 의해, 가동부(65)가 변위하고, 클러치(60)는 제1 모드 또는 제2 모드 중 어느 한쪽으로 절환된다.
제어부(15)는 클러치(60)의 절환이 적절히 수행되었는지 여부를 판정하기 위해 아까와 같은 판정용 전압 지령값에 기초하여 클러치 코일(68a)에 통전하고, 비교할 전류값(Ib)을 취득한다(단계 S22). 그리고, 제어부(15)는 그 전류값(Ib)이 판정값(Ia)보다 큰지 비교한다(단계 S23).
도 38의 해석 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 클러치 코일(68a)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계는 주로 투자율이 낮고 자기 저항이 낮은 가동부와 고정부의 철심을 지나 자로를 형성한다. 본 발명의 구성에서는 전술한 바와 같이 클러치 가동자의 위치에 따라 동일 방향으로 전류를 흘려 보냈을 때의 자속 밀도가 다르다. 철심에 이용되는 연자성 재료는 자속 밀도가 높아지면 투자율이 저하되고 자기 저항이 증대하는 성질을 가진다. 그 특성을 이용하면 클러치(60)의 위치에 따라 전류 인가 시의 자기 저항이 바뀌기 때문에 클러치 코일(68a)의 임피던스가 변화하여 전압 인가하였을 때의 전류의 과도 응답이 변화한다.
그 결과, 그 전류값(Ib)이 판정값(Ia)보다 큰 경우, 클러치(60)의 절환은 성공으로 판정한다(단계 S24). 그 전류값(Ib)이 판정값(Ia) 이하인 경우, 클러치(60)의 절환은 실패로 판정하고 재시도한다(단계 S25). 또, 여기서는 전류값(Ib)이 판정값(Ia)보다 크면 성공으로 판정하는 경우를 나타내었지만, 절환 시에 전류가 흐르는 방향이 반대이면 전류값(Ib)과 판정값(Ia)의 대소 관계는 반대가 된다.
전류값(Ia, Ib)의 절대값(｜Ia｜, ｜Ib｜)을 판정에 이용하면 전류가 흐르는 방향에 관계없이 수치의 대소 관계만으로 판정이 가능해진다. 또한, 오판정을 막기 위해 「｜Ib｜>｜Ia｜×계수」와 같이 처음에 취득하는 판정값(Ia)에 대해 계수를 곱하고 나중에 취득하는 판정값(Ib)이 이보다 웃돌지 않으면 성공으로 판정하지 않도록 해도 된다.
이 구동 유닛(10에 의하면 클러치(60)의 절환의 성공 여부가 그때마다 적절히 판정될 수 있다. 따라서, 클러치(60)의 절환 불량에 기초한 트러블을 억제할 수 있다.
또, 개시하는 기술은 상술한 실시형태들에 한정되지 않고, 그 이외의 여러 가지의 구성도 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 실시형태에서는 각 자석의 N극이 대향하도록 배치하였지만, 각 자석의 S극이 대향하도록 배치해도 된다. 코일에의 통전 방향을 반대로 함으로써 실시형태와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 고정 부재(110)의 자석은 3개 이상이어도 된다. 가동 부재(120)는 고정 부재(110)의 내측에 배치되어 있어도 되고, 고정 부재(110)의 외측에 배치되어 있어도 된다.
본 개시의 세탁기의 일 실시예로서, 상기 클러치는 상기 가동부를 구동하는 구동부를 가질 수 있다. 상기 구동부는 고정 부재를 포함할 수 있다. 상기 고정 부재는, 상기 축방향과 직경 방향에 교차하는 방향으로 연장된 클러치 코일; 각각의 동일 자극이 상기 축방향으로 마주보도록 배치되는 2개의 자석을 포함할 수 있다. 상기 가동부는 가동 부재를 포함할 수 있다. 상기 가동 부재는,각각의 끝단 부분이 상기 2개의 자석과 근접하여 대향되는 2개의 돌극 코어; 상기 2개의 자석으로부터 떨어진 위치에서 상기 2개의 돌극 코어의 기단 부분을 연결하는 연결 코어;를 포함할 수 있다. 상기 클러치 코일의 통전 방향의 절환에 따라 상기 가동부가 상기 축방향으로 왕복 이동될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 가동 부재가 판형의 연자성 재료를 이용하여 일체로 형성되고, 상기 돌극 코어의 끝단 부분의 각각에 상기 축방향으로 서로 반대방향으로 돌출되는 플랜지부가 설치될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제어부는 상기 종료 상태가 되기 직전에 상기 클러치에의 절환 전류의 공급을 정지하는 제동 처리를 실행할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제어부는 상기 절환 처리가 실행된 직후에 상기 클러치 코일에 흐르는 전류를 소정의 판정값과 비교함으로써 상기 가동부가 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부 중 어느 하나에 연결되었는지 여부를 판정하는 절환 판정 처리를 실행할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제어부는 상기 절환 처리를 실행하기 직전에 소정의 판정용 전압 지령값에 기초하여 상기 클러치 코일에 통전함으로써 상기 클러치 코일에 흐르는 전류를 상기 판정값으로서 설정하고, 설정된 판정값과, 상기 절환 처리가 실행된 직후에 상기 판정용 전압 지령값에 기초하여 상기 클러치 코일에 흐르는 전류를 비교함으로써 상기 절환 판정 처리를 실행할 수 있다.
본 개시의 액추에이터의 일 실시예는, 고정되어 이용되는 고정 부재와, 그 고정 부재를 따라 소정의 제1 방향으로 왕복 이동하는 가동 부재를 구비한다. 상기 고정 부재는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 떨어져 위치함과 아울러 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 양쪽과 공차하는 방향으로 연장되는 전선; 및 상기 제1 방향에 나란한 상태로 상기 전선과 상기 가동 부재의 사이에 배치됨과 아울러 각각의 동일 자극이 상기 제1 방향으로 마주보도록 배치되는 2개의 자석;을 가진다. 상기 가동 부재는, 상기 제1 방향에 나란히 배치됨과 아울러 각각의 끝단 부분이 상기 2개의 자석과 근접하여 대향 가능한 2개의 돌극 코어; 및 상기 2개의 자석으로부터 떨어진 위치에서 상기 2개의 돌극 코어의 기단 부분을 연결하는 연결 코어;를 가진다. 상기 전선의 통전 방향의 절환에 따라 상기 가동 부재가 왕복 이동한다. 액추에이터의 실시예에서, 통전 방향의 절환에 따라 가동 부재가 고정 부재에 대해 리니어로 왕복 이동한다. 가동 부재는 코어뿐이며 자석을 가지지 않는다. 따라서, 고속 회전해도 자석이 벗어나거나 할 우려는 없다. 가동 부재는 자속의 경로를 구성하는 2개의 돌극 코어 및 연결 코어를 가지며, 구조도 간단하고 제조도 용이하다. 또한, 고정 부재에는 통전에 의해 가동 부재와의 사이에서 자계를 형성하는 전선과 함께 동일 자극이 마주보는 소정의 배치로 한 쌍의 자석이 설치되어 있다. 이러한 자석을 고정 부재에 설치함으로써 무통전 시에는 왕복 동작의 기점이 되는 2개소의 위치에 가동 부재를 안정적으로 유지할 수 있다. 그리고, 가동 부재에 통전함으로써 원활하고 적당한 추진력을 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 가동 부재의 왕복 동작을 효율적이며 적절히 수행할 수 있으므로 충격음을 효과적으로 억제할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 가동 부재가 판형의 연자성 재료를 이용하여 일체로 형성되어 있고, 상기 돌극 코어의 끝단 부분의 각각에 상기 제1 방향을 역방향으로 돌출되는 플랜지부가 설치될 수 있다. 플랜지부를 마련함으로써 가동 부재를 보다 안정적으로 동작시킬 수 있다.
일 실시예로서, 상기 고정 부재 및 상기 가동 부재는 중심이 일치한 원형 형상이며, 상기 전선에 의해 상기 중심의 둘레로 감긴 코일이 구성될 수 있다. 일 실시예로서, 상기 가동 부재가 상기 고정 부재의 내측에 배치될 수 있다. 일 실시예로서, 상기 가동 부재가 상기 고정 부재의 외측에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 세탁기용 구동 유닛은, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 구동축; 상기 구동축을 회전시키는 모터; 및 상기 구동축과 상기 모터의 사이에 개재되는 클러치 및 감속기;를 구비한다. 상기 클러치는, 상기 회전축이 연장되는 회전축 방향으로 슬라이드하는 가동부; 상기 회전축 방향으로 떨어져 위치하는 한 쌍의 고정 클로; 및 상기 가동부를 슬라이드시켜 상기 한 쌍의 고정 클로 중 어느 한쪽과 연결함으로써 상기 감속기의 연결 상태를 절환하는 구동부;를 가진다. 상기 구동부가 전술한 액추에이터를 이용하여 구성된다. 감속기의 연결 상태를 절환하는 클러치의 구동부에 상술한 액추에이터를 이용함으로써 세탁기의 성능을 향상시킬 수 있다.
일 실시예로서, 상기 세탁기용 구동 유닛은, 상기 클러치의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비할 수 있다. 상기 제어부가 상기 클러치에 소정의 절환 전류를 공급함으로써 상기 한 쌍의 고정 클로 중 어느 한쪽의 고정 클로에 상기 가동부를 연결하는 절환 처리를 실행함과 아울러 상기 가동부가 상기 한쪽의 고정 클로에 연결되기 직전에 상기 클러치에의 상기 절환 전류의 공급을 정지하는 제동 처리를 실행할 수 있다. 이렇게 하면, 절환 전류의 공급 정지, 즉 통전을 오프로 하는 간단한 제어로 충격음을 효과적으로 억제할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제어부는 상기 클러치에 소정의 절환 전류를 공급함으로써 상기 한 쌍의 고정 클로 중 어느 한쪽의 고정 클로에 상기 가동부를 연결하는 절환 처리를 실행함과 아울러 상기 절환 처리의 실행 시에 상기 가동부가 상기 한쪽의 고정 클로에 연결되었는지 여부를 판정하는 절환 판정 처리를 실행할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제어 장치가 상기 절환 처리가 실행된 직후에 상기 코일에 흐르는 전류를 소정의 판정값과 비교함으로써 상기 절환 판정 처리를 실행할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 제어 장치가 상기 절환 처리를 실행하기 직전에 소정의 판정용 전압 지령값에 기초하여 상기 코일에 통전함으로써 그 코일에 흐르는 전류를 상기 판정값으로서 설정하고, 그 판정값과, 상기 절환 처리가 실행된 직후에 상기 판정용 전압 지령값에 기초하여 상기 코일에 흐르는 전류를 비교함으로써 상기 절환 판정 처리를 실행할 수 있다.
전술한 실시예들에 따르면, 클러치의 절환의 성공 여부를 정밀도 높게 판정할 수 있으므로, 절환 불량에 기인하는 이상음 등의 트러블의 발생을 방지할 수 있다.
개시된 액추에이터, 세탁기의 구동 유닛, 및 세탁기의 실시예들에 따르면, 가동부의 왕복 동작을 효율적이며 적절히 수행할 수 있게 되므로, 간단하게 충돌음의 억제 등을 수행할 수 있다.
전술한 실시예들은 적절히 조합되어 실시될 수 있다. 이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 회전조;
    상기 회전조를 회전시키는 구동 유닛;을 포함하며,
    상기 구동 유닛은,
    샤프트;
    스테이터와, 로터를 갖는 모터;
    상기 샤프트와 상기 로터 사이에 개재하는 감속기;
    상기 로터의 회전이 상기 감속기를 경유하여 상기 샤프트에 전달되는 제1 모드와, 상기 로터의 회전이 상기 감속기를 경유하지 않고 상기 샤프트에 전달되는 제2 모드로 절환 가능한 클러치;
    제어부;를 구비하고,
    상기 클러치는,
    상기 로터의 회전과 연동하여 회전 가능한 로터측 고정부;
    상기 고정자에 고정되고, 상기 샤프트의 축방향에 대해 상기 로터측 고정부와 간격을 두고 대향하는 스테이터측 고정부;
    상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부 사이를 상기 축방향으로 이동 가능한 가동부;를 가지며,
    상기 스테이터측 고정부와 상기 가동부가 맞물림으로써 상기 제1 모드가 되고, 상기 로터측 고정부와 상기 가동부가 맞물림으로써 상기 제2 모드가 되며,
    상기 제어부는 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 어느 하나와 상기 가동부가 맞물리는 개시 상태로부터, 상기 가동부를 상기 축방향으로 이동시켜 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 다른 하나와 상기 가동부가 맞물리는 종료 상태로 하는 절환 처리에 있어서, 상기 종료 상태가 되기 전에, 상기 로터측 고정부 및 상기 스테이터측 고정부 중 다른 하나에 대한 상기 가동부의 맞물림 위치가 목표 맞물림 위치가 되도록, 상기 로터의 회전 위상을 변화시킴으로써 상기 맞물림 위치를 조절하는 조절 동작을 수행하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 절환 처리에 있어서, 상기 조절 동작 후에, 상기 가동부를 상기 축방향으로 이동시키는 이동 동작을 수행하는 세탁기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클러치는 상기 가동부를 구동하는 구동부를 가지며,
    상기 구동부는 상기 가동부에 설치된 클러치 마그넷과, 상기 클러치 마그넷을 상기 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시키는 클러치 코일을 가지며,
    상기 제어부는 상기 이동 동작에 있어서, 상기 클러치 코일로 상기 자계를 발생시키기 위한 전력의 공급을 개시한 후, 상기 전력의 왜곡 유무에 기초하여 상기 가동부의 이동 유무를 판정하는 세탁기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감속기는,
    상기 샤프트에 고정되는 캐리어;
    상기 로터와 함께 회전 가능한 태양 기어;
    상기 태양 기어의 주위를 둘러싸는 인터널 기어;
    각각이 상기 캐리어에 회전 가능하게 지지되고, 각각이 상기 태양 기어 및 상기 인터널 기어와 맞물리는 복수의 위성 기어;를 가지며,
    상기 가동부는 상기 인터널 기어의 외주에 설치되고, 상기 인터널 기어와 함께 회전 가능한 세탁기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터측 고정부는 복수의 로터측 고정 클로를 가지며,
    상기 스테이터측 고정부는 복수의 스테이터측 고정 클로를 가지며,
    상기 가동부는 상기 복수의 로터측 고정 클로와 서로 맞물림 가능한 복수의 로터측 가동 클로와, 상기 복수의 스테이터측 고정 클로와 서로 맞물림 가능한 복수의 스테이터측 가동 클로를 가지며,
    상기 로터측 고정부에 대한 상기 가동부의 목표 맞물림 위치는 상기 복수의 로터측 고정 클로 사이와 상기 복수의 로터측 가동 클로가 상기 축방향으로 대향하는 위치이고,
    상기 스테이터측 고정부에 대한 상기 가동부의 목표 맞물림 위치는 상기 복수의 스테이터측 고정 클로 사이와 상기 복수의 스테이터측 가동 클로가 상기 축방향으로 대향하는 위치인 세탁기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 로터측 고정 클로 사이의 둘레 방향 길이는 상기 목표 맞물림 위치에서의 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부와의 회전 위상차에 따른 둘레 방향 길이와 상기 로터측 가동 클로의 둘레 방향 길이와의 합계보다 길고,
    상기 복수의 스테이터측 고정 클로 사이의 둘레 방향 길이는, 상기 목표 맞물림 위치에서의 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부와의 회전 위상차에 따른 둘레 방향 길이와 상기 스테이터측 가동 클로의 둘레 방향 길이와의 합계보다 긴 세탁기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 맞물림 위치에서의 상기 로터의 회전 위상은 상기 모터의 코깅 토크가 안정점이 될 때의 회전 위상인 세탁기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자는 상기 로터를 회전시키는 자계를 발생시키는 모터 코일을 가지며,
    상기 클러치는 상기 가동부를 구동하는 구동부를 가지며,
    상기 구동부는 상기 가동부에 설치된 클러치 마그넷과, 상기 클러치 마그넷을 상기 축방향으로 이동시키는 자계를 발생시키는 클러치 코일을 가지며,
    상기 제어부는 상기 모터 코일에 전력을 공급하는 모터 구동 회로와, 상기 클러치 코일에 전력을 공급하는 클러치 구동 회로를 가지며,
    상기 클러치 구동 회로는 상기 모터 코일과 상기 클러치 코일을 전기적으로 접속함으로써, 상기 모터 구동 회로로부터 공급되는 전력을 상기 클러치 코일로 공급하고,
    상기 클러치 코일의 임피던스는 상기 모터 코일의 임피던스보다 낮은 것을 특징으로 하는 세탁기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절환 처리에서는, 상기 제어부는 상기 조절 동작과, 상기 조절 동작에 의해 조절된 상기 로터의 회전 위상을 유지하는 유지 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전조는 축선이 연직 방향과 교차하는 방향을 따르도록 배치되고,
    상기 제어부는 상기 절환 처리를 수행하기 전에, 상기 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치가 목표 질점 위치에 근접하도록, 상기 모터를 제어하여 상기 회전조를 회전시킴으로써 상기 회전조 내의 세탁물의 언밸런스 질점의 위치를 보정하는 언밸런스 보정 동작을 수행하고,
    상기 목표 질점 위치는 상기 맞물림 위치가 상기 목표 맞물림 위치가 될 때 상기 회전조의 최하부가 되는 위치인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 클러치는 상기 가동부를 구동하는 구동부를 가지며,
    상기 구동부는 고정 부재를 포함하며,
    상기 고정 부재는,
    상기 축방향과 직경 방향에 교차하는 방향으로 연장된 클러치 코일;
    각각의 동일 자극이 상기 축방향으로 마주보도록 배치되는 2개의 자석을 포함하며,
    상기 가동부는 가동 부재를 포함하며,
    상기 가동 부재는,
    각각의 끝단 부분이 상기 2개의 자석과 근접하여 대향되는 2개의 돌극 코어;
    상기 2개의 자석으로부터 떨어진 위치에서 상기 2개의 돌극 코어의 기단 부분을 연결하는 연결 코어;를 포함하며,
    상기 클러치 코일의 통전 방향의 절환에 따라 상기 가동부가 상기 축방향으로 왕복 이동하는 세탁기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가동 부재가 판형의 연자성 재료를 이용하여 일체로 형성되고,
    상기 돌극 코어의 끝단 부분의 각각에 상기 축방향으로 서로 반대방향으로 돌출되는 플랜지부가 설치된 세탁기.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 종료 상태가 되기 직전에 상기 클러치에의 절환 전류의 공급을 정지하는 제동 처리를 실행하는 세탁기.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 절환 처리가 실행된 직후에 상기 클러치 코일에 흐르는 전류를 소정의 판정값과 비교함으로써 상기 가동부가 상기 로터측 고정부와 상기 스테이터측 고정부 중 어느 하나에 연결되었는지 여부를 판정하는 절환 판정 처리를 실행하는 세탁기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 절환 처리를 실행하기 직전에 소정의 판정용 전압 지령값에 기초하여 상기 클러치 코일에 통전함으로써 상기 클러치 코일에 흐르는 전류를 상기 판정값으로서 설정하고, 설정된 판정값과, 상기 절환 처리가 실행된 직후에 상기 판정용 전압 지령값에 기초하여 상기 클러치 코일에 흐르는 전류를 비교함으로써 상기 절환 판정 처리를 실행하는 세탁기.
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