TW591153B - Washing machine - Google Patents

Description

591153 A7 B7 五、發明説明（1 ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明是有關利用無刷馬達（brushless motor)所構成的 洗衣機馬達（washing machine motor)直接（direct)轉動驅動攪 拌體構成的洗衣機。 〔發明所欲解決之課題〕 以往，洗衣機，尤其是洗衣機馬達具備無刷馬達，藉 此洗衣機馬達提供可直接轉動驅動攪拌體的洗衣機。並且 該種洗衣機中，在洗衣時可將攪拌體提高至預定轉動速度 (加速），之後在預定時間後斷電降低速度（減速），藉 此洗淨洗衣物。 但是，上述習知的構成中，洗衣時，對於洗衣機馬達 所輸入之電能（electric energy)轉換成機械能（mechanical energy)的效率不良，亦即會有不能將最大驅動扭矩（driving torque)傳達至攪拌體的問題。並且會有增大洗衣機噪音等 的問題。 因此，本發明之第1目的是可獲得對攪拌體傳達最大 的驅動扭矩，及能源效率（e n e r g y e f f i c i e n c y)的提昇，第2 目的是獲得噪音的降低。 〔解決問題的手段〕 本發明之發明人調查的結果，獲知可利用洗衣機馬達 的加速或減速的控制得以解決以上的問題。 即，具備：彈性吊持在外箱上的外槽；配設於該外槽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) !·裝 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 591153 A7 _____ B7_ 五、發明説明（2 ) 內的轉動槽；設置在該轉動槽內的攪拌體；及，配設於上 述外槽底部而直接轉動驅動上述攪拌體無刷馬達所構成之 洗衣機馬達的洗衣機中，洗衣時，進行使攪拌體上升至預 定的轉速爲止（加速），隨後在預定時間後進行斷電或下 降其轉速（減速）。其加速時，減速時考慮其振動系時， 調查其振動系的頻率-傳達函數時，加速控制或減速控制 洗衣機馬達使其形成特定頻率及最低級的反固有振動數時 ，可獲知具有良好的力傳達效率。並且可獲得外槽的較大 振動。亦即，設定洗衣機馬達的加速時限或減速時限形成 最大的外槽振動時可獲得良好的力傳達效率。 又，更針對上述振動系的頻率-傳達函數調查如下， 加速控制或減速控制洗衣機馬達使其形成其他的特定頻率 ，即最低級的固有振動數時，可獲得最小的噪音。並且， 此時可獲得外槽的最小振動。亦即，只要設定洗衣機馬達 的加速時限或減速時限可獲得外槽的最小振動形成最小的 噪音。 爲了達成上述第1目的，申請專利範圍第1項的發明 ，其特徵爲，具備：彈性吊持於外箱的外槽；配設在該外 槽內的轉動槽；設置在該轉動槽內的攪拌體；及，配設在 上述外槽底部直接轉動驅動上述攪拌體的無刷馬達所成的 洗衣機馬達，使上述水槽的振動形成最大而設定洗衣時之 上述洗衣機馬達的加速時限或減速時限。 根據申請專利範圍第1項之發明，由於設定使上述水 槽振動形成最大之洗衣時的上述洗衣機馬達加速時限或減 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) !·裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 591153 A7 _______B7 五、發明説明（3 ) 速時限，因此可獲得良好力的傳達。其結果，可有效地將 電能轉換成機械能獲得洗淨效率的提屏。 此時，也可以設置檢測洗衣物量的洗衣物量檢測手段 ，設定使水槽振動形成最大之洗衣機馬達的加速時限或減 速時限對應洗衣物量檢測手段的檢測結果（申請專利範圍 第2項的發明）。如上述，即使洗衣物量變化仍可以獲得 力傳達效率的提昇。 又，爲了達成第1目的，申請專利範圍第3項的發明 ，其特徵爲，具備：配設在該外槽內的轉動槽；設置在該 轉動槽內的攪拌體；配設在上述外槽底部直接轉動驅動上 述攪拌體的無刷馬達所成的洗衣機馬達；及，檢測水槽振 動的振動感測器（vibration sensor)，使該振動感測器的振動 檢測結果形成最大而設定馬達加速時限或減速時限。 在該申請專利範圍第3項中，由於爲了使振動感測器 的振動檢測結果形成最大而設定馬達加速時限或減速時限 ，因此加速控制或減速控制洗衣機馬達可形成特定頻率即 最低級的反固有振動數，獲得良好的力傳達效率。其結果 ，可有效地將電能轉換成機械能而獲得洗淨效果的提昇。 爲了達成第2目的，申請專利範圔第4項的發明，其 特徵爲，具備：彈性吊持於外箱的外槽；配設在該外槽內 的轉動槽；設置在該轉動槽內的攪拌體；及，配設在上述 外槽底部直接轉動驅動上述攪拌體的無刷馬達所成的洗衣 機馬達，使上述水槽的振動形成最小而設定洗衣時之上述 洗衣機馬達的加速時限或減速時限。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-6- 591153 A7 B7 五、發明説明（4 ) 根據以上申請專利範圍第4項的發明，由於設定上述 水槽的振動形成最小之洗衣時上述洗衣機馬達的加速時限 或減速時限，因此可減小其噪音。 此時，也可以設置檢測洗衣物量的洗衣物量檢測手段 ，對應洗衣物量檢測手段的檢測結果設定水槽振動形成最 小時之洗衣機馬達的加速時限或減速時限（申請專利範圍 第5項的發明）。如上述，即使洗衣物量有任何變化仍可 經常維持低噪音。 又，爲了達成第2目的，申請專利範圍第6項的發明 ，其特徵爲，具備：彈性吊持於外箱的外槽；配設在該外 槽內的轉動槽；設置在該轉動槽內的攪拌體；配設在上述 外槽底部直接轉動驅動上述攪拌體的無刷馬達所成的洗衣 機馬達；及，檢測水槽振動的振動感測器，設定馬達加速 時限或減速時限使上述水槽的振動檢測結果形成最小。 該申請專利範圍第6項的發明中，由於設定使振動感 測器的振動檢測結果形成最小的馬達加速時限或減速時限 ，因此可加速控制或減速控制洗衣機馬達使其形成其他的 特別頻率，即最低級的固有振動數，可降低其噪音。 〔發明之實施型態〕 參閱第1圖至第8圖說明本發明之第1實施例如下。 首先，第1圖是表示本實施例相關之脫水兼用洗衣機的整 體構成圖。該第2圖中，洗衣機本體1是由矩形箱型的外 箱2，及設置於外箱2上面的中空頂蓋（top cover)3所構成 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -7- 591153 A7 _B7 __ 五、發明説明（5 ) 。上述外箱2的內部利用彈性吊持機構5彈性吊持有形成 外槽的承水槽4，上述承水槽4的內部可自由轉動地配設有 形成槽的脫水槽間洗衣槽所成的轉動槽6 ° 上述轉動槽6的周圍壁部形成有多數個脫水孔6a。又 ，在上述轉動槽6的上端部設置平衡環（balancing ring)。並 且，在上述轉動槽6的內底部配設可自由轉動的攪拌體8。 上述外箱2中的上述承水槽4的下部配設驅動機構部9 。該驅動機構部9具有直接驅動（direct drive)方式的外轉子 (outer rotor)型無刷馬達所成的洗衣機馬達10及離合器機構 (clutch mechanism)(未圖示）等所構成。該洗衣機馬達1〇 的定子（stato〇10a是藉驅動機構部底座（base)9a安裝於上述 承水槽4，轉子（rotcn·) 10b是與上述攪拌體8直接連結。並 且，洗衣行程及洗淨行程可藉著該洗衣機馬達1 0僅使上述 攪拌體8正反轉，脫水行程是使攪拌體8及轉動槽6同步 進ί了局速轉動。 又，在上述承水槽4的底部形成有排水口 1 1。上述排 水口 11經由排水閥12連接排水管（drain hose)13。並在上述 排水口 11設置空穴（ah· trap) 14。上述空穴14的壓力是經由 氣管（air tube)15 引導至水位感測器（water level sensor )16( 參閱第3圖）所構成。上述水位感測器1 6係如所知可檢測 上述承水槽4 (轉動槽6 )內的水位，配設於上述頂蓋3的 內部。 再者，上述頂蓋3設有蓋17。又，在該頂蓋3的前部 上面設置操作面板（control pane 1)18，在此裏面側設有控制 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 591153 A7 B7 五、發明説明（6 ) 裝置19。 顯示電性構成的第3圖中，上述控制裝置1 9是以微電 腦（microcomputer)爲主體的電路所構成，可記憶控制洗衣全 般用的控制程式（control program)。該控制裝置1 9同時具有 洗衣機馬達1 0爲進行轉子位置檢測用而具備與位置檢測元 件，例如霍爾元件（hall IC) 10c同時作爲馬達轉速檢測手段 的功能，並且，具有控制洗衣物量判定手段、洗衣時之洗 衣機馬達10的增速時限及減速時限之馬達控制手段的功能 〇 該控制裝置1 9是輸入上述操作面板1 8所具備的各種 開關群（switch cluster)20 所成的開關信號（switching signal) 、來自水位感測器1 6的水位檢測信號、來自霍爾元件1 〇c 的轉子磁極檢測信號所形成。又，該控制裝置1 9是經由驅 動電路2 1控制排水閥1 2及供水閥22，並經由馬達驅動電 路（motor ddve circuit)23控制洗衣機馬達10，另外可控制 各種顯示器24 (此係設置於操作面板18上）。又，上述驅 動電路23是具備反向電路（inverter circuit)或PWM電路 (pulse width modulation circuit)等所構成，藉 PWM 控制驅 動控制洗衣機馬達10的構成。又，上述供水閥22是設置 在第2圖表示之頂蓋3的後部內部，此供水閥22形成可對 上述轉動槽6內供水者。 且針對控制裝置1 9的洗衣物量判定手段說明如下，轉 動槽6內沒有水的狀態下，以預定導電模式預定通電使洗 衣機馬達10斷電。在此轉動開始至斷電惰性轉動而停止之 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 591153 A7 __B7__；_ 五、發明説明（7 ) 間，計算（count)來自霍爾IC10的輸出信號（脈衝（pulse))， 可判定其計算値越多時的洗衣物量越少。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，針對控制裝置1 9洗衣時的馬達動控制手段說明如 下，在轉動槽6內儲存預定水位的水的狀態下，如第3圖 所示重複正轉、停止、反轉、停止。此時，可以下述方式 設定正轉時、反轉時之預定轉速N的上升加速時限。 本實施例之洗衣機中，一旦考慮其振動系時，可槪略 考慮如第4圖表示的構成元件。並且，此時的振動系模型 (vibration system model)是形成如第5圖所不。該第5圖中 ，ml爲承水槽4、轉動槽6及定子10a的總（total)質量、m2 爲轉子10b與攪拌體8的總質量、m3爲承水槽4內的水及 洗衣物的總質量、kl、k2爲彈簧常數[kg/mm]、cl〜c4爲衰 減常數[kg· s/mm]、、xl〜x3爲ml〜m3的轉動角[rad]、T爲 洗衣機馬達的磁力。 第5圖之振動系模型的運動方程式係形成如式（1)所示 ml 0 0 xl cl+c2 + c4 一 c2 一 c4 0 m2 0 < • · x2 > + —c2 c2 + c3 一 c3 、〇 0 m3/ 鲁參 L x3 J v _c4 一 c3 c3 + c4 / •X . 2 3

X · X "kl+k2 一 k2 \ 0 xl / \ T 一k2 k2 0 < x2 > = 一 T ,0 0 〇 / s. x3 ^ ,〇 / 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 X : 1次微分、X : 2次微分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10- 591153 A7 _B7____ 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 扭矩（torque)是以Τ· 表示，作爲調節外力來解開， 表示作爲x2的頻率[Hz]與傳達函數ω /T[db]的關係，但是爲 第6圖的圖表（graph)(橫軸對數）。此第6圖中，縱軸的傳達 函數是表示最初顯示傳達函數峰値（頻率Π)爲0[dB]時的 相對値。該最初之正峰値的頻率Π爲最低級的固有振動數 ，最初之負峰値的頻率f 2爲最低級的反共振頻率。 其中，第3圖中，加速時的頻率與上述反共振頻率f2 一致時，可獲得良好之力的傳達效率。第7圖是表示力的 頻率[Hz]與扭矩[N · m]的關係，以頻率f4減小扭矩，將此 頻率f4設定爲上述反共振頻率f2的値時，可傳達高效率的 力，洗衣機的現象可增大承水槽4的振動（轉動方向的振 動）。此外，第3圖中，加速時的頻率與最低級的固有振 動數Π —致時，可獲得振動的降低。亦即，第8圖的頻率 f4爲最低級之固有振動數Π的値時可降低其振動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本實施例中，第3圖中，加速時的頻率應與最低級的 反共振頻率f2 —致，控制裝置1 9可藉馬達驅動電路23驅 動控制洗衣機馬達1 0使加速時的所需時限t形成1/f 2。此 時，如第8圖表示，對應洗衣物量（重量）判定結果設定 上述所需時限。該第8圖中，「確實洗衣行程（firm washing course) j (此係水位即水重量）的洗衣物量1〜1 〇kg時之頻 率f2的算出結果，顯示藉此求得的所需時限t(l/f2)。 根據上述第1實施例，振動系中，設定洗衣機馬達1 〇 的加速時限使其形成特定頻率，即最低級的反固有頻率f2 ，藉此設定可增大外槽4振動的加速時限t ’具有良好之力 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591153 A7 B7 五、發明説明（9 ) 的傳達效率。其結果，可有效地將電能轉換成機械能獲得 洗淨效率的提昇。 尤其是根據本實施例，可藉著計算特定頻率，即最低 級之反固有振動數f2求得，從此反固有振動數求得加速時 限t，可獲得承水槽4的最大振動的加速時限t，因此可容 易獲得傳達效率的提昇。 並根據本實施例，由於對應洗衣物量檢測結果設定承 水槽6形成最大振動的洗衣機馬達10的加速時限t，因此 即使洗衣物量變化仍可獲得力傳達效率的提昇。 第9圖及第10圖是表示本發明的第2實施例，該實施 例中，在承水槽4安裝檢測此振動的振動感測器25，控制 裝置19可求得該振動感測器25所檢測之最大振動的加速 時限t。亦即，在洗衣的初期，將加速時限例如在0.2〜1.0 秒之間以例如每0.1秒變更驅動洗衣機馬達1 0，測定其每 次振動感測器25的檢測結果，設定顯示最大値的加速時限 作爲加速時限t。 根據該第2實施例，由於設定振動感測器25的振動檢 測結果形成最大時的馬達加速時限或減速時限，因此可加 速控制或減速控制洗衣機馬達形成特定頻率即最低級的反 固有振動數，形成力的有效傳達。其結果，可有效地將電 能轉換成機械能而可獲得洗淨效率的提昇。 本發明也可以實施如下。 第3圖中，加速時的頻率一旦與固有振動數Π —致時 ’由於可降低其振動，即第7圖的頻率f4 一旦設定爲固有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-12- 591153 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 振動數π時可降低其振動，因此也可以將洗衣時之洗衣機 馬達10的加速時限t設定形成承水槽4的最小振動。因此 可藉以減小其噪音。 此時，本發明的第3實施例是如第11圖所示，也對應 洗衣物量的檢測結果，設定承水槽4形成最小振動時之洗 衣機馬達10的加速時限t。藉此，即使洗衣物量變更時仍 可將常維持小的噪音。 另外，也可以設置檢測承水槽4振動的振動感測器， 設定該振動感測器之振動檢測結果形成最小時的馬達加速 時限。因此，可以加速控制或減速控制洗衣機馬達使其形 成其他特定的頻率，即最低級的固有振動數，可減小其噪 音。 又，不僅是馬達加速時限，也可以設定馬達減速時限 (制動時限），或者僅設定馬達減速時限，形成承水槽4 的最大或最小振動。或者具備振動感測器，設定形成最小 的振動檢測結果。 〔發明效果〕 根據申請專利範圍第1〜3項之發明，可對於攪拌體傳 達最大的驅動扭矩獲得能源效率的提昇，並根據申請專利 範圍第4〜6項的發明，可獲得噪音的降低。 〔圖式之簡單說明〕 第1圖是表示本發明第1實施例之洗衣機的縱剖面側 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ：--衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 591153 A7 _B7 五、發明説明（11 ) 視圖。 第2圖是電性構成之方塊圖（block diagram)。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖是表示洗衣時之洗衣機馬達的轉速變化圖。 第4圖是槪略表示振動系的構成元件圖。 第5圖是表示振動系模型之圖。 第6圖爲頻率-傳達函數特性圖。 第7圖爲頻率-扭矩特性圖。 第8圖是表示洗衣機馬達之加速時限的設定例圖。 第9圖是表示本發明第2實施例之相當於第1圖。 第10圖是相當於第2圖。 第i 1圖是表示本發明第3實施例之相當於第8圖。 〔符號說明〕 4 :承水槽（外槽） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 :轉動槽 8 :攪拌體 10 :洗衣機馬達 25 =振動感測器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21.0X297公釐） -14-

Claims (1)

1. 591153 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1 · 一種洗衣機，其特徵爲，具備：彈性吊持於外箱的外 槽； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 配設在該外槽內的轉動槽； 設置在該轉動槽內的攪拌體；及， 配設在上述外槽底部直接轉動驅動上述攪拌體的無刷 馬達所成的洗衣機馬達， 使上述水槽的振動形成最大而設定洗衣時之上述洗衣 機馬達的加速時限或減速時限。 2·如申請專利範圍第1項記載之洗衣機，其中設置檢測 洗衣物量的洗衣物量檢測手段，設定使水槽振動形成最大 之洗衣機馬達的加速時限或減速時限對應洗衣物量檢測手 段的檢測結果。 3 · —種洗衣機，其特徵爲，具備：彈性吊持於外箱的外 槽； 配設在該外槽內的轉動槽； 設置在該轉動槽內的攪拌體； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 配設在上述外槽底部而直接轉動驅動上述攪拌體的無 刷馬達所成的洗衣機馬達；及， 檢測水槽振動的振動感測器， 使該振動感測器的振動檢測結果形成最大而設定馬達 加速時限或減速時限。 4· 一種洗衣機，其特徵爲，具備：彈性吊持於外箱的外 槽； 配設在該外槽內的轉動槽； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 591153 A8 BS C8 D8 夂、申請專利範圍 2 設置在該轉動槽內的攪拌體；及， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 配設在上述外槽底部直接轉動驅動上述攪拌體的無刷 馬達所成的洗衣機馬達， 使上述水槽的振動形成最小而設定洗衣時之上述洗衣 機馬達的加速時限或減速時限。 5. 如申請專利範圍第4項記載之洗衣機，其中設置檢測 洗衣物量的洗衣物量檢測手段，對應洗衣物量檢測手段的 檢測結果設定水槽振動形成最小時之洗衣機馬達的加速時 限或減速時限。_ · 6. —種洗衣機，其特徵爲，具備：彈性吊持於外箱的外 槽； 配設在該外槽內的轉動槽； 設置在該轉動槽內的攪拌體； 配設在上述外槽底部直接轉動驅動上述攪拌體的無刷· 馬達所成的洗衣機馬達；及， 檢測水槽振動的振動感測器， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 設定馬達加速時限或減速時限使上述水槽的振動檢測 結果形成最小。 本紙張尺度適用中國國家楯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16-