JP2011104070A - Washing machine - Google Patents
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Abstract
【課題】フィードバック運転時に騒音や振動が少ない洗濯機を提供すること。
【解決手段】マイコン64が、インバータ回路57を介して所定の周波数の正弦波電圧をDCブラシレスモータモータ24に印加させ、回転ドラム20を回転駆動し、オープンループ駆動させたときに発生する正弦波電圧の位相とホールセンサ63a、63b、63cから出力されるロータ位置信号の位相との位相ずれ量をマイコン64が検出してメモリ65に記憶するとともに、マイコン64がインバータ回路57を介してDCブラシレスモータ24をフィードバック制御して駆動させるときに、マイコン64がメモリ65に記憶した位相ずれ量に基づいてDCブラシレスモータ24に供給する正弦波電圧を補正することにより、フィードバック運転時に騒音と振動が少ない洗濯機を提供することができる。
【選択図】図1To provide a washing machine with less noise and vibration during feedback operation.
A sine wave generated when a microcomputer 64 applies a sine wave voltage of a predetermined frequency to a DC brushless motor motor 24 via an inverter circuit 57 to drive a rotary drum 20 to drive it in an open loop. The microcomputer 64 detects the phase shift amount between the phase of the voltage and the phase of the rotor position signal output from the hall sensors 63 a, 63 b, 63 c and stores it in the memory 65, and the microcomputer 64 performs DC brushless via the inverter circuit 57. When the motor 24 is driven by feedback control, the microcomputer 64 corrects the sine wave voltage supplied to the DC brushless motor 24 based on the phase shift amount stored in the memory 65, thereby reducing noise and vibration during feedback operation. A washing machine can be provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は回転ドラム内で衣類の洗濯などを行うドラム式洗濯機に関するものである。 The present invention relates to a drum-type washing machine for washing clothes in a rotating drum.
洗濯機の洗濯用回転体を駆動させるモータは、かつて誘導モータが主流であったが、モータ電磁音の静音化と省エネルギー化を図るために現在ではDCブラシレスモータが一般に用いられるようになっている(例えば、特許文献1参照)。 Induction motors used to be the mainstream for driving washing machines in washing machines, but DC brushless motors are now commonly used to reduce motor electromagnetic noise and save energy. (For example, refer to Patent Document 1).
DCブラシレスモータでは、ロータ位置にタイミングを合わせて正弦波状電圧をDCブラシレスモータに供給する必要がある。このため洗い撹拌などのDCブラシレスモータ回転数が低いときは、ロータ位置を検出してDCブラシレスモータに供給する正弦波状電圧を制御するフィードバック制御(同期運転)を行う。一方、脱水などのDCブラシレスモータ回転数が高いときは、ロータ位置を検出してフィードバック制御を行うとDCブラシレスモータに供給する正弦波状電圧の制御タイミングがずれてしまうため、予め設定された所定の周波数の正弦波状電圧をDCブラシレスモータに供給しオープンループ駆動(非同期運転)するのが一般的である。 In a DC brushless motor, it is necessary to supply a sinusoidal voltage to the DC brushless motor in time with the rotor position. For this reason, when the DC brushless motor rotation speed such as washing and stirring is low, feedback control (synchronous operation) is performed to detect the rotor position and control the sinusoidal voltage supplied to the DC brushless motor. On the other hand, when the rotational speed of the DC brushless motor such as dehydration is high, the control timing of the sinusoidal voltage supplied to the DC brushless motor is shifted when the rotor position is detected and feedback control is performed. In general, a sinusoidal voltage having a frequency is supplied to a DC brushless motor to perform open loop driving (asynchronous operation).
しかしながら、このような従来の方式では、フィードバック制御においてロータ位置を検出するセンサの取り付け精度が悪かったり、センサ感度がばらついていたりすると、ロータ位置の検出誤差が大きくなってしまう。ロータ位置の検出誤差が大きくなりステータ巻線への通電切り換えタイミングがずれてしまうと、ステータ巻線を流れる電流とステータ巻線に生じる誘起電圧との力率が低くなるので消費電力が増加したり、DCブラシレスモータトルクにムラが生じるので振動や騒音が大きくなったり、DCブラシレスモータ異常が発生した場合の検出が遅れてしまうなどの問題が生じていた。 However, in such a conventional system, if the mounting accuracy of the sensor for detecting the rotor position in feedback control is poor or the sensor sensitivity varies, the detection error of the rotor position becomes large. If the detection error of the rotor position becomes large and the timing for switching the energization to the stator windings shifts, the power factor between the current flowing through the stator windings and the induced voltage generated in the stator windings will be low, resulting in an increase in power consumption. As a result, the DC brushless motor torque becomes uneven, causing problems such as increased vibration and noise, and delayed detection when a DC brushless motor abnormality occurs.
また、フィードバック制御では、ロータ位置検出毎にDCブラシレスモータに供給する正弦波状電圧の位相を初期状態することで、負荷変動などによって生じるロータとステータとの位相ずれを補正していた。このため、負荷変動などによってロータとステータとの位相ずれが生じた場合、ロータ位置検出毎にDCブラシレスモータに供給する正弦波状電圧の波形が歪んでしまっていた。 In the feedback control, the phase shift between the rotor and the stator caused by load fluctuations is corrected by initializing the phase of the sinusoidal voltage supplied to the DC brushless motor every time the rotor position is detected. For this reason, when a phase shift occurs between the rotor and the stator due to load fluctuation or the like, the waveform of the sinusoidal voltage supplied to the DC brushless motor every time the rotor position is detected is distorted.
DCブラシレスモータに供給する正弦波状電圧の波形に歪みが生じると、DCブラシレスモータトルク変動が発生し設定された回転数を維持する妨げになると同時に騒音や振動が大きくなっていた。また、正弦波状電圧の波形に歪みが生じることにより、雑音も発生していた。特に、ドラム洗濯機では洗濯物を持ち上げ落下させることによって生じる衝撃で洗浄力を得るので、DCブラシレスモータ1回転中の負荷変動が大きくなりDCブラシレスモータに供給する正弦波状電圧の波形の歪みが大きくなっていた。 When distortion occurs in the waveform of the sinusoidal voltage supplied to the DC brushless motor, a DC brushless motor torque fluctuation occurs, which hinders maintaining the set rotation speed and at the same time increases noise and vibration. In addition, noise is generated due to distortion in the waveform of the sinusoidal voltage. In particular, in a drum washing machine, a cleaning power is obtained by an impact generated by lifting and dropping the laundry, so that a load fluctuation during one rotation of the DC brushless motor becomes large, and a distortion of a waveform of a sinusoidal voltage supplied to the DC brushless motor becomes large. It was.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、フィードバック運転時に騒音や振動が少ない洗濯機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a washing machine with less noise and vibration during feedback operation.
上記目的を達成するために、本発明のドラム式洗濯機は、本発明に係る洗濯機においては、洗濯用ドラムと、前記洗濯用ドラムを駆動させるDCブラシレスモータと、前記DCブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出手段と、インバータ手段及び記憶手段を有し波形制御を行った正弦波電圧を前記DCブラシレスモータに供給する制御手段を備え、前記制御手段が、所定の設定周波数の正弦波電圧を前記DCブラシレスモータに供給しオープンループ駆動させたときに生ずる前記正弦波電圧の位相と前記位置検出手段によって出力される位置信号の位相との位相ずれ量を検出して前記記憶手段に記憶するとともに、前記位置検出手段から出力される位置信号に基づくフィードバック制御を行って前記DCブラシレスモータを駆動させるときに前記位相ずれ量に基づいて前記DCブラシレスモータに供給する正弦波状電圧を補正するようにしたものである。 In order to achieve the above object, a drum type washing machine of the present invention includes a washing drum, a DC brushless motor that drives the washing drum, and a rotor position of the DC brushless motor. And a control means for supplying the DC brushless motor with a waveform-controlled sine wave voltage having an inverter means and a storage means, and the control means is a sine wave voltage having a predetermined set frequency. Is detected and stored in the storage means by detecting the phase shift amount between the phase of the sine wave voltage generated when the DC brushless motor is supplied and driven in an open loop and the phase of the position signal output by the position detection means. In addition, the DC brushless motor is driven by performing feedback control based on the position signal output from the position detecting means. Wherein it is based on the phase shift amount that is to correct the sinusoidal voltage supplied to the DC brushless motor Rutoki.
これによって、もともと外部要因でロータ位置検出の精度が悪かったりすると安定した正弦波をDCブラシレスモータに供給するができず、DCブラシレスモータ制御時には大きな騒音と振動を生じることがあったが、オープンループ駆動時に正弦波電圧の位相と位置信号の位相との位相ずれを検出し、位置信号に基づいてフィードバックを行うと、位相のずれが少なくなりフィードバック時に生じる騒音と振動を低減することができる。 As a result, if the accuracy of rotor position detection is poor due to external factors, a stable sine wave could not be supplied to the DC brushless motor, and a large amount of noise and vibration could occur during DC brushless motor control. When a phase shift between the phase of the sine wave voltage and the phase of the position signal is detected during driving and feedback is performed based on the position signal, the phase shift is reduced, and noise and vibration generated during feedback can be reduced.
本発明のドラム式洗濯機は、フィードバック制御においてロータ位置を検出するセンサの取り付け精度が悪かったりして、センサの感度にバラツキがあるとロータ位置の検出誤差が大きくなってしまうのを防ぐため、正弦波電圧の位相と位置検出手段によって出力される位置信号の位相とのずれ量を検出して、ロータ位置検出手段により出力される位置信号に基づいてフィードバックを行い、位相ずれ量に基づいてDCブラシレスモータに供給する正弦波電圧を補正することにより、フィードバック運転時に騒音と振動が少ない洗濯機を提供することができる。 The drum-type washing machine of the present invention prevents the detection error of the rotor position from becoming large if there is a variation in the sensor sensitivity due to poor sensor mounting accuracy in detecting the rotor position in feedback control. The amount of deviation between the phase of the sine wave voltage and the phase of the position signal output by the position detection means is detected, feedback is performed based on the position signal output by the rotor position detection means, and DC is determined based on the amount of phase deviation. By correcting the sine wave voltage supplied to the brushless motor, it is possible to provide a washing machine with less noise and vibration during feedback operation.
第1の発明は、回転ドラムと、前記回転ドラムを駆動させるDCブラシレスモータと、前記DCブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出手段と、インバータ手段および記憶手段を有し波形制御を行った正弦波電圧を前記DCブラシレスモータに供給する制御手段とを備え、前記制御手段は、所定の設定周波数の正弦波電圧を前記DCブラシレスモータに供給しオープンループ駆動させたときに生ずる前記正弦波電圧の位相と前記位置検出手段によって出力される位置信号の位相との位相ずれ量を検出して前記記憶手段に記憶するとともに、前記位置検出手段から出力される位置信号に基づくフィードバック制御を行って前記DCブラシレスモータを駆動させるときに前記位相ずれ量に基づいて前記DCブラシレスモータに供給する正弦波電圧を補正することを特徴とする洗濯機とすることにより、もともと外部要因でロータ位置検出の精度が悪かったりすると安定した正弦波をDCブラシレスモータに供給するができず、DCブラシレスモータ制御時には大きな騒音と振動を生じることがあったが、オープンループ駆動時に正弦波電圧の位相と位置信号の位相との位相ずれを検出し、位置信号に基づいてフィードバックを行うと、位相のずれが少なくなりフィードバック時に生じる騒音と振動を低減することができる。 A first invention is a sine having a rotary drum, a DC brushless motor for driving the rotary drum, a position detecting means for detecting a rotor position of the DC brushless motor, an inverter means and a storage means, and performing waveform control. Control means for supplying a sine wave voltage to the DC brushless motor, and the control means supplies a sine wave voltage of a predetermined set frequency to the DC brushless motor to generate an open loop drive. A phase shift amount between the phase and the phase of the position signal output by the position detection means is detected and stored in the storage means, and feedback control based on the position signal output from the position detection means is performed to perform the DC control. When the brushless motor is driven, it is supplied to the DC brushless motor based on the phase shift amount. By making the washing machine characterized by correcting the string voltage, it is impossible to supply a stable sine wave to the DC brushless motor if the accuracy of rotor position detection is poor due to external factors. Large noise and vibration sometimes occurred. However, when detecting the phase shift between the phase of the sine wave voltage and the phase of the position signal during open loop drive and performing feedback based on the position signal, the phase shift is small. Therefore, noise and vibration generated during feedback can be reduced.
第2の発明は、特に、第1の発明において、制御手段は、所定の設定周波数を複数有し、前記複数の所定の設定周波数のそれぞれに対する位相ずれ量を検出し、前記位相ずれ量を前記記憶手段に記憶することを特徴とする洗濯機とすることにより、位置検出手段の検出誤差をより正確に補正することができ、位置検出精度を高めることができる。 In particular, according to a second aspect, in the first aspect, the control means has a plurality of predetermined set frequencies, detects a phase shift amount with respect to each of the plurality of predetermined set frequencies, and determines the phase shift amount. By using the washing machine characterized by storing in the storage means, the detection error of the position detection means can be corrected more accurately, and the position detection accuracy can be increased.
第3の発明は、特に、第1の発明において、制御手段は、位相ずれ量を検出するオープンループ駆動をDCブラシレスモータの正回転方向および逆回転方向で行い、それぞれの回転方向に対する前記位相ずれ量を検出し、前記位相ずれ量を前記記憶手段に記憶することを特徴とする洗濯機とすることにより、DCブラシレスモータの回転(回転ドラムの回転)によらず、ムラなく位相ずれ量を検出することができるため、より精度よく位相ずれ量出力でき、検出誤差を減らすことができる。 In a third aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the control means performs open loop driving for detecting a phase shift amount in the forward rotation direction and the reverse rotation direction of the DC brushless motor, and the phase shift with respect to each rotation direction. By detecting the amount and storing the phase shift amount in the storage means, the phase shift amount can be detected without unevenness regardless of the rotation of the DC brushless motor (rotation of the rotating drum). Therefore, the phase shift amount can be output with higher accuracy and the detection error can be reduced.
第4の発明は、特に第1〜第3のいずれか1つの発明において、制御手段は、DCブラシレスモータに供給する正弦波電圧の位相をDCブラシレスモータ回転数に応じた設定値だけ前記DCブラシレスモータのロータ位置に対してずらすことを特徴とする洗濯機とすることにより、DCブラシレスモータの効率を高めるだけではなく、ロータ位置の検出精度も高めることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in particular, in any one of the first to third aspects, the control means sets the DC brushless phase of the sine wave voltage supplied to the DC brushless motor by a set value corresponding to the DC brushless motor rotational speed. By making the washing machine characterized by shifting with respect to the rotor position of the motor, not only the efficiency of the DC brushless motor can be increased, but also the detection accuracy of the rotor position can be increased.
第5の発明は、特に第1〜第4のいずれか1つの発明において、制御手段は、DCブラシレスモータの負荷変動によって発生する位置信号に対する正弦波電圧の位相ずれを補正することを特徴とする洗濯機とすることにより、負荷変動による正弦波の位相ずれがなくなるとともに、それを補正することにより、フィードバック時に生じる騒音と振動を抑えることができる。 The fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the control means corrects the phase shift of the sine wave voltage with respect to the position signal generated by the load fluctuation of the DC brushless motor. By using the washing machine, the phase shift of the sine wave due to load fluctuation is eliminated, and by correcting it, noise and vibration generated during feedback can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るドラム式洗濯機の側断面図、図2は、同ドラム式洗濯機のブロック回路図、図3は、同ドラム式洗濯機のモータ用駆動回路図、図4は、同ドラム式洗濯機のモータに印加する電圧波形、図5は、同ドラム式洗濯機のオープンループ制御時でのモータ回転数と位相関係図である。
(Embodiment 1)
1 is a side sectional view of a drum type washing machine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a block circuit diagram of the drum type washing machine, and FIG. 3 is a motor drive circuit of the drum type washing machine. FIGS. 4 and 4 are voltage waveforms applied to the motor of the drum type washing machine, and FIG. 5 is a phase relationship diagram of the motor speed and the open loop control of the drum type washing machine.
図1に示すように、回転ドラム20は、有底円筒形に形成し外周部に多数の通水孔21を全面に設け、水槽22内に回転自在に配設している。回転ドラム20の回転中心に略傾斜方向に回転軸(回転中心軸)23を設け、回転ドラム20の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設している。水槽22の外底面に取り付けたDCブラシレスモータ24の回転は、DCブラシレスモータ24の回転軸に固着した駆動プーリ25と、回転軸23の端部に固設した従動プーリ26との間に張架したVベルト27により回転軸23に伝道され、回転ドラム20を正転、逆転方向に回転駆動せしめる。回転ドラム20の内壁面に数個の突起板28を設けて、衣類を回転方向に持ち上げ落下させるという撹拌動作、いわゆるたたき洗いを行う。 As shown in FIG. 1, the rotary drum 20 is formed in a bottomed cylindrical shape, and a large number of water passage holes 21 are provided on the entire surface of the outer periphery, and the rotary drum 20 is rotatably disposed in the water tank 22. A rotation axis (rotation center axis) 23 is provided at the rotation center of the rotary drum 20 in a substantially inclined direction, and the axial center direction of the rotation drum 20 is inclined downward from the front side toward the back side. The rotation of the DC brushless motor 24 attached to the outer bottom surface of the water tank 22 is stretched between a driving pulley 25 fixed to the rotating shaft of the DC brushless motor 24 and a driven pulley 26 fixed to the end of the rotating shaft 23. The V-belt 27 is transmitted to the rotary shaft 23 to drive the rotary drum 20 to rotate in the forward and reverse directions. Several protruding plates 28 are provided on the inner wall surface of the rotating drum 20 to perform a stirring operation of lifting and dropping the clothes in the rotating direction, so-called tapping.
洗濯機本体29の正面側の上向き傾斜面29aに設けた開口部29bを蓋体30により開閉自在に覆い、この蓋体30を開くことにより、水槽22の水槽衣類出入口22aおよび回転ドラム20の回転ドラム衣類出入口20aを介して、回転ドラム20内に洗濯物を出し入れできるようにしている。なお、蓋体30は、運転動作中の使用者の安全性を保持するためフタロック31を動作せしめて開かないようにすることが可能な構成を有する。 An opening 29b provided in the upward inclined surface 29a on the front side of the washing machine body 29 is covered with a lid 30 so that it can be opened and closed. The laundry can be taken in and out of the rotary drum 20 through the drum clothing entrance 20a. Note that the lid 30 has a configuration capable of operating the lid lock 31 so as not to open in order to maintain the safety of the user during the driving operation.
水槽22は、洗濯機本体29にばね31やダンパー32により揺動可能に吊り下げて防
振支持されており、水槽22の下部に排水経路33の一端を接続し、排水経路33の他端を排水弁34に接続して水受け槽22内の洗濯水を排水するようにしている。
The aquarium 22 is swingably supported by a washing machine main body 29 by a spring 31 and a damper 32, and is supported in an anti-vibration manner. One end of a drainage path 33 is connected to the lower part of the aquarium 22, and the other end of the drainage path 33 is connected to the lower end of the drainage path 33. The washing water in the water receiving tub 22 is drained by connecting to the drain valve 34.
洗濯機本体29の前部上部には、洗剤を収納する洗剤投入箱34を引き出し自在に収容する洗剤ケース35を設けている。この洗剤ケース35には、洗濯機本体29の後部上部に設けられた給水弁(給水手段)36と連通する第1の給水ホース(第1の給水経路)37aが接続されており、また、水槽22と連通する第2の給水ホース(第1の給水経路)37bが接続されている。そして、給水弁36が開くことにより、第1の給水ホース37aを介して洗剤ケース35に水道水が供給され、その水道水が洗剤投入箱34上に散水された後、水道水と洗剤と一緒に第2の給水ホース37bを介して水槽22内に投入されるように構成している。 A detergent case 35 is provided at the front upper part of the washing machine main body 29. The detergent case 35 is connected to a first water supply hose (first water supply path) 37a that communicates with a water supply valve (water supply means) 36 provided at the upper rear portion of the washing machine main body 29. 2nd water supply hose (1st water supply path) 37b connected to 22 is connected. When the water supply valve 36 is opened, tap water is supplied to the detergent case 35 via the first water supply hose 37a. After the tap water is sprinkled on the detergent charging box 34, the tap water and the detergent are combined. The water tank 22 is configured to be charged into the water tank 22 through the second water supply hose 37b.
洗剤ケース35には、第1の給水ホース37aの接続部の近傍に第3の給水ホース37c(第2の給水経路)の一端が接続され、第3の接続ホース37cの他端は、回転ドラム20の前面開口部20aから回転ドラム20内部に向けて給水する位置に開口する給水口金38に接続されている。なお、水位検知手段39は、水槽22内の水位を検知するものである。水槽22の内底部には、洗濯水を加熱するヒータ40と洗濯水の温度を検知する温度検知手段41を備え、回転ドラム20内の洗濯物を温水洗浄する機能を有している。 One end of a third water supply hose 37c (second water supply path) is connected to the detergent case 35 in the vicinity of the connection portion of the first water supply hose 37a, and the other end of the third connection hose 37c is a rotating drum. 20 is connected to a water supply base 38 that opens to a position where water is supplied from the front opening 20 a toward the inside of the rotary drum 20. The water level detection means 39 detects the water level in the water tank 22. The inner bottom of the water tub 22 is provided with a heater 40 for heating the washing water and a temperature detection means 41 for detecting the temperature of the washing water, and has a function of washing the laundry in the rotary drum 20 with warm water.
制御装置42は、図2の制御回路図に示すように構成しており、DCブラシレスモータ24、給水弁36、ヒータ40などの動作を制御し、洗濯、すすぎ、脱水の一連の行程を逐次制御するマイクロコンピュータからなる制御手段43を有している。 The control device 42 is configured as shown in the control circuit diagram of FIG. 2, and controls the operation of the DC brushless motor 24, the water supply valve 36, the heater 40, etc., and sequentially controls a series of steps of washing, rinsing and dehydration. And a control means 43 comprising a microcomputer.
制御手段43は、運転コース等を設定するための入力設定手段44からの情報を入力して、その情報を基に表示手段45で表示して使用者に知らせるとともに、入力設定手段44により運転開始が設定されると、水槽22内の水位を検知する水位検知手段39等からのデータを入力してパワースイッチング手段46を介して、DCブラシレスモータ24、給水弁36、ヒータ40などの動作を制御し、洗濯運転を行う。 The control means 43 inputs information from the input setting means 44 for setting the driving course and the like, displays the information on the display means 45 based on the information and informs the user, and starts the operation by the input setting means 44. Is set, the data from the water level detecting means 39 for detecting the water level in the water tank 22 is input and the operation of the DC brushless motor 24, the water supply valve 36, the heater 40, etc. is controlled via the power switching means 46. And do laundry.
回転数検知手段47は、DCブラシレスモータ24の回転数を検知することで回転ドラム20の回転数を検知し、検知結果を制御手段43へ出力する。記憶手段48は、一連の制御に必要なデータなどを記憶している。なお、記憶手段48は、電源を切っても記憶内容が消滅しないように、不揮発性メモリにしてもよい。49は商用電源、50は電源スイッチである。なお、本実施の形態では、回転ドラム20の回転中心に略傾斜方向に回転軸23を設け、回転ドラム20の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設しているが、回転ドラム20の回転中心に略水平方向に回転軸23を設け、回転ドラム20の軸心方向を略水平方向に配設してもよい。 The rotational speed detection means 47 detects the rotational speed of the rotary drum 20 by detecting the rotational speed of the DC brushless motor 24, and outputs the detection result to the control means 43. The storage means 48 stores data necessary for a series of controls. The storage means 48 may be a non-volatile memory so that the stored contents are not lost even when the power is turned off. 49 is a commercial power source, and 50 is a power switch. In the present embodiment, the rotation shaft 23 is provided in a substantially inclined direction at the rotation center of the rotary drum 20, and the axial center direction of the rotary drum 20 is inclined downward from the front side to the back side. However, the rotary shaft 23 may be provided in the substantially horizontal direction at the rotation center of the rotary drum 20 and the axial center direction of the rotary drum 20 may be provided in the substantially horizontal direction.
以下、図3、図4、図5を用いてDCブラシレスモータの駆動方法などを説明する。 Hereinafter, a method for driving a DC brushless motor will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5.
メモリ65は、洗い、すすぎ、脱水等の各工程の動作の内容や、工程の実行順序等のプログラムを記憶している。マイコン64は、給水弁36の開閉と排水弁34のON/OFF切り替えを制御するとともに、DCブラシレスモータ24を制御する。尚、洗い、すすぎ、脱水等の各工程の動作の内容や、工程の実行順序(すなわち処理コース)等のプログラムは、メモリ65ではなくマイコン64内部のメモリに記憶されていてもよい。 The memory 65 stores programs such as the operation contents of each process such as washing, rinsing, and dehydration, and the execution order of the processes. The microcomputer 64 controls the opening and closing of the water supply valve 36 and the ON / OFF switching of the drain valve 34 and the DC brushless motor 24. It should be noted that the contents of the operations of each process such as washing, rinsing, dehydration, etc., and the execution order of the processes (that is, the processing course) may be stored in the memory inside the microcomputer 64 instead of the memory 65.
マイコン64は、洗濯の予約等の信号を表示手段45から入力し、動作の経過等を表示ための信号を表示手段45に出力する。商用電源49から出力される交流電圧はリアクトル54を介して整流回路55に供給され、整流回路55で脈流状の直流電圧に変換される。整流回路55には、ダイオードブリッジが使用されている。整流回路55で整流された
直流電圧は平滑用のコンデンサ56a、56bで平滑化される。
The microcomputer 64 inputs a signal such as a laundry reservation from the display unit 45 and outputs a signal for displaying the progress of the operation or the like to the display unit 45. The AC voltage output from the commercial power supply 49 is supplied to the rectifier circuit 55 via the reactor 54, and is converted into a pulsating DC voltage by the rectifier circuit 55. The rectifier circuit 55 uses a diode bridge. The DC voltage rectified by the rectifier circuit 55 is smoothed by the smoothing capacitors 56a and 56b.
コンデンサ56aの正極性側は、整流回路55の正極出力端子に接続されている。コンデンサ56aの負極性側とコンデンサ56bの正極性側は商用電源53のリアクトル54に接続されていない側に接続されている。コンデンサ56bの負極性側は、整流回路55の負極出力端子に接続されている。そして、コンデンサ56a、56bで平滑化された直流電圧がインバータ回路57に供給される。 The positive polarity side of the capacitor 56 a is connected to the positive output terminal of the rectifier circuit 55. The negative polarity side of the capacitor 56 a and the positive polarity side of the capacitor 56 b are connected to the side of the commercial power supply 53 that is not connected to the reactor 54. The negative polarity side of the capacitor 56 b is connected to the negative output terminal of the rectifier circuit 55. Then, the DC voltage smoothed by the capacitors 56 a and 56 b is supplied to the inverter circuit 57.
インバータ回路57は、直流電圧を三相交流電圧に変換する。インバータ回路57は、スイッチング手段として6個のNPN型トランジスタ58a〜58c、59a〜59cを三相全波ブリッジ構成にしたものである。そして、6個のトランジスタ58a〜58c、59a〜59cにはそれぞれ並列にダイオード60a〜60c、61a〜61cが接続されている。トランジスタ58a〜58cとトランジスタ59a〜59cの各接続点a、b、cがDCブラシレスモータ24の各相(U相、V相、W相)のステータコイルLu、Lv、Lwに接続されている。また、トランジスタ58a〜58c、59a〜59cのベースは駆動回路62に接続されている。 The inverter circuit 57 converts the DC voltage into a three-phase AC voltage. The inverter circuit 57 has six NPN transistors 58a to 58c and 59a to 59c as a switching means in a three-phase full-wave bridge configuration. The six transistors 58a to 58c and 59a to 59c are connected in parallel with diodes 60a to 60c and 61a to 61c, respectively. The connection points a, b, and c of the transistors 58a to 58c and the transistors 59a to 59c are connected to the stator coils Lu, Lv, and Lw of the respective phases (U phase, V phase, and W phase) of the DC brushless motor 24. The bases of the transistors 58 a to 58 c and 59 a to 59 c are connected to the drive circuit 62.
DCブラシレスモータ24は、ロータの回転位置を検出するホールセンサ63a、63b、63cを有している。各ホールセンサ63a、63b、63cより出力されるロータ位置信号Hu、Hv、Hwはマイコン64に入力される。マイコン64は駆動信号P1〜P6を駆動回路62に出力する。 The DC brushless motor 24 has hall sensors 63a, 63b, and 63c that detect the rotational position of the rotor. Rotor position signals Hu, Hv, and Hw output from the hall sensors 63a, 63b, and 63c are input to the microcomputer 64. The microcomputer 64 outputs drive signals P1 to P6 to the drive circuit 62.
駆動回路62は、駆動信号P1、P2を数〜数十kHzでPWMチョッピングするとともに増幅してそれぞれトランジスタ58a、59aのベースに供給し、駆動信号P3、P4を数〜数十kHzでPWMチョッピングするとともに増幅してそれぞれトランジスタ58b、59bのベースに供給し、駆動信号P5、P6を数〜数十kHzでPWMチョッピングするとともに増幅してそれぞれトランジスタ58c、59cのベースに供給する。 The drive circuit 62 PWM-chops and amplifies the drive signals P1 and P2 at several to several tens of kHz and supplies them to the bases of the transistors 58a and 59a, respectively, and PWM chops the drive signals P3 and P4 at several to several tens of kHz. Then, the signals are amplified and supplied to the bases of the transistors 58b and 59b, respectively, and the drive signals P5 and P6 are PWM chopped at several to several tens of kHz and amplified and supplied to the bases of the transistors 58c and 59c, respectively.
低速回転の運転のときは、ロータ位置信号Hu、Hv、Hwとステータ巻線Lu、Lv、Lwに供給される正弦波状電圧Eu、Ev、Ewとが同期するように、マイコン64が駆動信号P1〜P6を駆動回路62に出力してDCブラシレスモータ24を回転制御する。一方、高速回転の運転のときは、正弦波状電圧Eu、Ev、Ewが設定周波数になるように、マイコン64が駆動信号P1〜P6を駆動回路62に出力してオープンループ駆動でDCブラシレスモータ24を回転制御する。 During the low-speed rotation operation, the microcomputer 64 drives the drive signal P1 so that the rotor position signals Hu, Hv, Hw and the sinusoidal voltages Eu, Ev, Ew supplied to the stator windings Lu, Lv, Lw are synchronized. ˜P6 is output to the drive circuit 62 to control the rotation of the DC brushless motor 24. On the other hand, during high-speed rotation operation, the microcomputer 64 outputs drive signals P1 to P6 to the drive circuit 62 so that the sinusoidal voltages Eu, Ev, and Ew become the set frequencies, and the DC brushless motor 24 is open-loop driven. Rotation control.
ここで、低速回転の運転のときに行うフィードバック制御について説明する。まず、インバータ回路57がモータ24に印加する電圧波形について図4を参照して説明する。 Here, feedback control performed during low-speed rotation operation will be described. First, voltage waveforms applied to the motor 24 by the inverter circuit 57 will be described with reference to FIG.
図4の(b)は、図4の(a)に示すロータ位置信号Hu、Hv、Hwに基づいてモータ24を一定の回転数で定常的に駆動させるときのモータ24のU相ステータ巻線Luに印加する電圧Eu(以下、印加電圧Euという)、V相ステータ巻線Lvに印加する電圧Ev(以下、印加電圧Evという)、W相ステータ巻線Lwに印加する電圧Ew(以下、印加電圧Ewという)を示している。印加電圧Eu、Ev、Ewを得るために、マイコン64は以下のように動作する。マイコン64は、後述する手順で図4の(d1)(d2)に示すような駆動信号P1、P2を発生させる。 FIG. 4B shows a U-phase stator winding of the motor 24 when the motor 24 is constantly driven at a constant rotational speed based on the rotor position signals Hu, Hv, and Hw shown in FIG. Voltage Eu applied to Lu (hereinafter referred to as applied voltage Eu), voltage Ev applied to V-phase stator winding Lv (hereinafter referred to as applied voltage Ev), voltage Ew applied to W-phase stator winding Lw (hereinafter applied) Voltage Ew). In order to obtain the applied voltages Eu, Ev, Ew, the microcomputer 64 operates as follows. The microcomputer 64 generates drive signals P1 and P2 as shown in (d1) and (d2) of FIG.
駆動信号P1は駆動回路62によって増幅されたのちトランジスタ58aのベースに供給される。また、駆動信号P2はドライブ回路62によって増幅されたのちトランジスタ59aのベースに供給される。これにより、U相ステータ巻線Luに印加される電圧E0uは図4の(e)に示すようなPWM(Pulse Width Modulation
)された波形となる。この波形は実質的に図4の(b)に示した印加電圧Euと等価である。また、インバータ回路57は、図4の(b)に示すように、U相を基準とした場合は印加電圧Euに対して電気角で240°位相の遅れた印加電圧EvをV相ステータ巻線Lvに、120°位相の遅れた印加電圧EwをW相ステータ巻線Lwにそれぞれ印加する。このようにモータ24の各相に各々位相のずれた正弦波状の電圧を印加することでモータ24のロータが正転方向に回転する。
The drive signal P1 is amplified by the drive circuit 62 and then supplied to the base of the transistor 58a. The drive signal P2 is amplified by the drive circuit 62 and then supplied to the base of the transistor 59a. As a result, the voltage E0u applied to the U-phase stator winding Lu becomes PWM (Pulse Width Modulation) as shown in FIG.
). This waveform is substantially equivalent to the applied voltage Eu shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4B, the inverter circuit 57 uses the V-phase stator winding to apply the applied voltage Ev that is delayed in phase by 240 ° in electrical angle with respect to the applied voltage Eu when the U phase is used as a reference. An applied voltage Ew having a phase delay of 120 ° is applied to Lv, respectively, to the W-phase stator winding Lw. In this way, the rotor of the motor 24 rotates in the forward rotation direction by applying a sinusoidal voltage having a phase shift to each phase of the motor 24.
なお、V相を基準とした場合は印加電圧Evに対して電気角で120°位相の遅れた印加電圧EuをU相ステータ巻線Luに、240°位相の遅れた印加電圧EwをW相ステータ巻線Lwにそれぞれ印加し、W相を基準とした場合は印加電圧Ewに対して電気角で240°位相の遅れた印加電圧EuをU相ステータ巻線Luに、120°位相の遅れた印加電圧EvをV相ステータ巻線Lvにそれぞれ印加する。 When the V phase is used as a reference, the applied voltage Eu delayed in phase by 120 ° with respect to the applied voltage Ev is applied to the U-phase stator winding Lu, and the applied voltage Ew delayed by 240 ° is applied to the W-phase stator. When applied to each of the windings Lw and the W phase is used as a reference, an applied voltage Eu delayed in phase by 240 ° with respect to the applied voltage Ew is applied to the U-phase stator winding Lu by 120 ° in phase. A voltage Ev is applied to each V-phase stator winding Lv.
ここで、適切な電力を投入しオープンループ制御駆動した場合には、必ず図5に示すモータ効率が最大となる位相(ロータステータの最適位相)で回転するが、ホールセンサ63a、63b、63cの取り付け位置や感度の誤差がある場合には、ロータ位置信号がロータ位置を正確に示さないために、上述したロータ位置信号の反転タイミングと駆動電圧波形データのゼロクロス点との位相ずれ量が図5に示すロータステータの最適位相と一致しない。 Here, when an appropriate electric power is supplied and the open loop control drive is performed, the motor efficiency always rotates at a phase (maximum phase of the rotor stator) shown in FIG. 5, but the Hall sensors 63a, 63b, 63c When there is an error in the attachment position or sensitivity, the rotor position signal does not accurately indicate the rotor position. Therefore, the phase shift amount between the inversion timing of the rotor position signal and the zero cross point of the drive voltage waveform data described above is shown in FIG. Does not match the optimum phase of the rotor stator shown in FIG.
ロータステータの最適位相はメモリ65に記憶されており、マイコン64は、ロータ位置信号の反転タイミングと駆動電圧波形データのゼロクロス点との位相ずれ量と比較することでロータ位置の検出誤差を算出し、その算出結果をメモリ65に記憶する。例えば、300r/minではモータの最適位相は0°であるので、ロータ位置信号Huの反転タイミングと駆動電圧波形のゼロクロス点との位相ずれ量が+30°であるときはホールセンサ63aでのロータ位置の検出誤差も+30°となり、ロータ位置信号Huの反転タイミングと駆動電圧波形のゼロクロス点との位相ずれ量が−30°であるときはホールセンサ63aでのロータ位置の検出誤差も−30°となる。 The optimum phase of the rotor stator is stored in the memory 65, and the microcomputer 64 calculates the rotor position detection error by comparing the phase shift amount between the inversion timing of the rotor position signal and the zero cross point of the drive voltage waveform data. The calculation result is stored in the memory 65. For example, since the optimal phase of the motor is 0 ° at 300 r / min, the rotor position at the Hall sensor 63a is when the phase shift amount between the inversion timing of the rotor position signal Hu and the zero cross point of the drive voltage waveform is + 30 °. When the phase shift amount between the inversion timing of the rotor position signal Hu and the zero cross point of the drive voltage waveform is −30 °, the detection error of the rotor position at the Hall sensor 63a is also −30 °. Become.
ホールセンサの感度は、モータ回転数によって異なるので、検出する回転数を複数設定するとよい。例えば、300r/min以外に200r/minでも検出すると、200r/minではロータステータの最適位相は−10°であるので、ロータ位置信号Huの反転タイミングと駆動電圧波形データHuのゼロクロス点との位相ずれ量が+30°であるときはホールセンサ63aでのロータ位置の検出誤差は+40°となり、ロータ位置信号Huの反転タイミングと駆動電圧波形データ41uのゼロクロス点との位相ずれ量が−30°であるときはホールセンサ誤差−20°となる。 Since the sensitivity of the Hall sensor varies depending on the motor rotation speed, a plurality of rotation speeds to be detected may be set. For example, if detection is performed at 200 r / min in addition to 300 r / min, the optimum phase of the rotor stator is −10 ° at 200 r / min. Therefore, the phase between the inversion timing of the rotor position signal Hu and the zero cross point of the drive voltage waveform data Hu. When the deviation amount is + 30 °, the detection error of the rotor position in the hall sensor 63a is + 40 °, and the phase deviation amount between the inversion timing of the rotor position signal Hu and the zero cross point of the drive voltage waveform data 41u is −30 °. In some cases, the Hall sensor error is -20 °.
次に、ロータ位置検出に誤差があって位相補正を行い、且つモータ回転数に応じてロータ位置信号の反転タイミングに対して印加電圧の位相をずらす場合について説明する。 Next, a case will be described in which there is an error in rotor position detection, phase correction is performed, and the phase of the applied voltage is shifted with respect to the inversion timing of the rotor position signal in accordance with the motor rotation speed.
ロータ位置検出に誤差を補正する際の位相補正量とモータ回転数に応じてロータ位置信号の反転タイミングに対して印加電圧の位相をずらす際の位相ずらし量を合わせると、ロータ位置信号の反転タイミングにおいて駆動波形データの位相をθ1だけ進めることになるものとする。負荷変動によりロータ回転数が瞬時に大きくなり、駆動波形データがロータ位置信号に対してθ2だけ遅れ目である場合、駆動波形データの周波数を(2×θ2+θ1)/θ2倍にする。そして、遅れ位相分(θ2)まで更新すると、駆動波形データの周波数をロータ位置信号によって検出されるロータ回転速度に対応させる。 If the phase correction amount when correcting the error in rotor position detection and the phase shift amount when shifting the phase of the applied voltage with respect to the inversion timing of the rotor position signal according to the motor speed, the inversion timing of the rotor position signal It is assumed that the phase of the drive waveform data is advanced by θ1. When the rotor speed increases instantaneously due to the load fluctuation and the drive waveform data is delayed by θ2 with respect to the rotor position signal, the frequency of the drive waveform data is multiplied by (2 × θ2 + θ1) / θ2. When the delay phase (θ2) is updated, the frequency of the drive waveform data is made to correspond to the rotor rotational speed detected by the rotor position signal.
また、負荷変動により瞬時にロータ回転数が小さくなり、駆動波形データがロータ位置信号に対してθ3だけ進み目である場合、ロータ位置信号の反転タイミングでリセットせ
ず、駆動波形データの周波数をθ3/(2×θ3−θ1)倍にする。そして、進み位相(θ3)の2倍分まで更新すると、駆動波形データの周波数をロータ位置信号によって検出されるロータ回転速度に対応させる。
Further, when the rotor rotational speed decreases instantaneously due to load fluctuation and the drive waveform data is advanced by θ3 with respect to the rotor position signal, the frequency of the drive waveform data is set to θ3 without being reset at the inversion timing of the rotor position signal. / (2 × θ3−θ1) times. When updated to twice the advance phase (θ3), the frequency of the drive waveform data is made to correspond to the rotor rotational speed detected by the rotor position signal.
このような制御を行うことによって、ロータ位置検出に誤差を補正し、且つモータ回転数に応じてロータ位置信号の反転タイミングに対して印加電圧の位相をずらす場合でも、モータ負荷変動があった場合でも正弦波状電圧を滑らかな波形にすることができ、モータ回転の急激な変動が無く安定した回転数が得られるとともに、モータトルク変化も最小限に抑えられるので騒音、振動を低減することができる。また、正弦波状電圧の歪みが小さいので雑音の発生も少なくなり、雑音対策の部品を削減することができる。 By performing such control, even when the motor load fluctuates even when the rotor position detection error is corrected and the phase of the applied voltage is shifted with respect to the inversion timing of the rotor position signal according to the motor rotation speed However, a sinusoidal voltage can be made into a smooth waveform, a stable rotation speed can be obtained without abrupt fluctuations in motor rotation, and a change in motor torque can be minimized, so noise and vibration can be reduced. . In addition, since the distortion of the sinusoidal voltage is small, the generation of noise is reduced, and the noise countermeasure components can be reduced.
以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、フィードバック時に発生する騒音と振動を少なくすることができ、また、低コスト化を図ることができ、さらにモータ毎の性能によるバラツキも抑えることができるので、回転ドラム内で衣類の洗濯などを行うドラム式洗濯機として有用である。 As described above, the drum type washing machine according to the present invention can reduce noise and vibration generated at the time of feedback, can reduce costs, and can suppress variation due to performance of each motor. Therefore, it is useful as a drum type washing machine for washing clothes in a rotating drum.
24 DCブラシレスモータ
34 排水弁
36 給水弁
57 インバータ回路
62 駆動回路
64 マイコン
24 DC brushless motor 34 Drain valve 36 Water supply valve 57 Inverter circuit 62 Drive circuit 64 Microcomputer
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