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公開番号2021027758
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019145883
出願日20190808
発明の名称電気洗濯機および電動機の起動方法
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人
主分類H02P 6/20 20160101AFI20210125BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電動機の起動時間を短縮し、電動機の発熱と消費電力量を抑制すること。
【解決手段】伝達機構15は、電動機16の軸での伝達可能トルクが電動機16の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有する。電源回路55は、巻線51〜53に対する永久磁石40〜47の位置に関係しない通電を行う第1の駆動手段56と、巻線51〜53に対する永久磁石40〜47の位置に応じた通電を行う第2の駆動手段57とを有する。制御部68は電源回路55を制御して、電動機16の起動時に第1の駆動手段56の無効角度領域の範囲で電動機16を駆動した後、第2の駆動手段57を用いて電動機16に電流を供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
洗濯物と接触する回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、前記電動機に電流を供給する電源回路と、前記電動機のトルクを前記回転物体に伝える伝達機構と、洗濯運転を実行する制御部と、を備え、
前記伝達機構は、前記電動機の軸での伝達可能トルクが前記電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、
前記電源回路は、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に関係しない通電を行う第1の駆動手段と、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に応じた通電を行う第2の駆動手段とを有し、
前記制御部は、前記電源回路を制御し、前記電動機の起動時に前記第1の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給し前記無効角度領域の範囲で前記電動機を駆動した後、前記第2の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給する、
電気洗濯機。
続きを表示(約 970 文字)【請求項2】
前記第2の駆動手段は、前記電動機に供給される電圧および前記電動機のパラメータを用いて計算した位相に基づいた電流を前記電動機に供給する、
請求項1に記載の電気洗濯機。
【請求項3】
前記回転物体を構成し前記洗濯物を収納するドラムと、前記ドラムを内包する水槽とを備え、
前記第1の駆動手段は、第1の相順の通電により前記電動機を駆動する期間を有し、
前記第2の駆動手段は、前記第1の相順と逆となる第2の相順の電流を供給して前記電動機を駆動するように構成され、
前記伝達機構は、前記第1の相順に対する無効角度領域が、前記第2の相順に対する無効角度領域よりも大きくなるように構成される、
請求項1または2に記載の電気洗濯機。
【請求項4】
洗濯物および洗濯水が収容される水槽と、前記回転物体を構成し前記洗濯物および前記洗濯水を攪拌する攪拌翼とを備え、
前記伝達機構は、遊星歯車を有し、前記遊星歯車によって減速した回転を前記攪拌翼に伝えるように構成される、
請求項1または2に記載の電気洗濯機。
【請求項5】
前記無効角度領域は、前記電動機の電気角で半回転より大きくなるように構成されるとともに、前記第1の駆動手段の電流角で1回転半より小さくなるように構成される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の電気洗濯機。
【請求項6】
回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、前記電動機に電流を供給する電源回路と、前記電動機のトルクを前記回転物体に伝える伝達機構と、前記電源回路を制御する制御部とを備え、
前記伝達機構は、前記電動機の軸での伝達可能トルクが前記電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、
前記電源回路は、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に関係しない通電を行う第1の駆動手段と、前記巻線に対する前記永久磁石の位置に応じた通電を行う第2の駆動手段とを有し、
前記制御部は、前記電動機の起動時に前記第1の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給し前記無効角度領域の範囲で前記電動機を駆動した後、前記第2の駆動手段を用いて前記電動機に電流を供給する、電動機の起動方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機を用いて衣類等の洗濯を行う電気洗濯機、および電気洗濯機等に使用される電動機の起動方法に関するものである。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、この種の電気洗濯機などに用いられるモータ駆動制御装置は、ロック通電期間を開始してから第1の所定時間が経過した時に、ロック電流の大きさが第1の所定値になるように制御する。そして、第1の所定時間が経過して、ロック通電期間の終了時にロック電流の大きさが第1の所定値よりも小さい第2の所定値になるように制御する(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図13は、特許文献1に記載された従来のモータ駆動制御装置のブロック回路図である。図14(a)は、特許文献1に記載されたモータ駆動制御装置の制御回路部6の出力R1〜R6の信号波形図を、図14(b)は、図14(a)においてR1のPWM(Pulse Width Modulation)におけるHIGH期間とLOW期間の時間比率(Duty)の変化を示す波形図である。
【0004】
図13に示すように、直流電源1と、インバータ回路2と、制御回路部3と、モータ4と、誘起電圧検出回路5とを備える。インバータ回路2は、6石のスイッチング素子Q1〜Q6を有する。制御回路部3は、各スイッチング素子Q1〜Q6へオンオフ信号(R1〜R6)を供給する。インバータ回路2の出力は、三相(U相、V相、W相)であるモータ4に接続される。誘起電圧検出回路5は、モータ4の各相の電圧値から誘導起電力を検出して制御回路部3に出力する。
【0005】
制御回路部3は、プリドライブ回路6と、ロック通電制御回路7と、モータ駆動制御回路8と、回転位置推定部9とを有する。モータ4の起動時には、ロック通電制御回路7からプリドライブ回路6に信号が出力され、その後にモータ駆動制御回路8からプリドライブ回路6へ信号に出力される。このとき、モータ駆動制御回路8は、誘起電圧検出回路5の出力に応じた信号をプリドライブ回路6に出力する。
【0006】
制御回路部3はロック通電制御回路7を制御し、図14(b)に示すように、時刻T1〜T2の期間(第1の所定期間)にてDutyを0からD2に増加させる。次に、制御回路部3は、時刻T2〜T3の期間(第2の所定期間)にてDutyをD2に保つ。そして、制御回路部3は、T3〜Teの期間(第3の所定期間)にてDutyをD1に保つ。ここでD2>D1とする。第3の所定期間を第2の所定期間よりも長くすることで、第2の所定期間でモータ4に供給される電流値は、第2の所定期間よりも小となる。これにより、ロック通電工程での終了時刻Te時点において、被駆動体のふらつきを抑えたロータ位置に固着される。また、モータ4に供給される電流による発熱が抑えられる。
【0007】
モータ4が起動した後、強制転流工程において、モータ駆動制御手段8からの信号によってモータ4の三相に駆動電流が順次、供給される。ロータの回転速度が一定値に達した時点で、センサレス駆動工程に移る。その後、回転位置推定部9は、モータ4の各相の誘起電圧の変化からのゼロクロス点の検出を行い、通電タイミングの推定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開2018−093665号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
前記従来の構成では、ロック通電工程および強制転流工程において、モータ4は負荷の慣性モーメントを加速するトルクを発生しながら駆動することになる。したがって、電気洗濯機のように負荷の慣性モーメントが大きい場合には、センサレス駆動工程に移るまでの時間がかかるという課題を有していた。これにより、回転停止から短時間で起動を行なうような運転速度パターンが実現困難となり、洗濯性能を向上することができない。
【0010】
また、ロック通電工程および強制転流工程において、モータの電流による損失が大きく、発熱と消費電力量が増大する。
【0011】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電気洗濯機のような慣性モーメントの大きい回転物体を有していても、電動機の起動を短時間とすることを可能とする。これにより、電動機の起動に要する時間を短縮することができ、高い洗濯性能を実現する電気洗濯機、および電気洗濯機等に使用される電動機の起動方法を提供することを目的とする。また、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制する電気洗濯機、および電気洗濯機等に使用される電動機の起動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気洗濯機は、洗濯物と接触する回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを回転物体に伝える伝達機構と、洗濯運転を実行する制御部と、を備え、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第1の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第2の駆動手段とを有し、制御部は、電源回路を制御し、電動機の起動時に第1の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第2の駆動手段を用いて電動機に電流を供給するものである。
【0013】
この構成によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第1の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第2の駆動手段に移行させることができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第2の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機を実現することができる。
【0014】
また、前記従来の課題を解決するために、本発明の電動機の起動方法は、回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを回転物体に伝える伝達機構と、電源回路を制御する制御部とを備え、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第1の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第2の駆動手段とを有し、制御部は、電動機の起動時に第1の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第2の駆動手段を用いて電動機に電流を供給するものである。
【0015】
この方法によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第1の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第2の駆動手段に移行させるこ
とができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第2の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機の電動機の起動方法を実現することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の電気洗濯機および電動機の起動方法は、電動機の起動に要する時間を短縮することができ、高い洗濯性能を実現するとともに、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本発明の実施の形態1における電気洗濯機のブロック図
本発明の実施の形態1における第1の駆動手段56の詳細ブロック図
本発明の実施の形態1における第2の駆動手段57の詳細ブロック図
本発明の実施の形態1における速度位相推定手段94の詳細ブロック図
(a)本発明の実施の形態1における第2の駆動手段57の運転中のベクトル図(b)本発明の実施の形態1における第2の駆動手段57の運転中のベクトル図
(a)本発明の実施の形態1における伝達機構15の無効角度領域の模式説明図(b)本発明の実施の形態1における伝達機構15の無効角度領域の模式説明図(c)本発明の実施の形態1における伝達機構15の無効角度領域の模式説明図
本発明の実施の形態1における第1の駆動手段56の動作説明図
本発明の実施の形態1における第1の駆動手段56の、実電気角の初期値が0度での動作説明図
本発明の実施の形態1における第1の駆動手段56の、実電気角の初期値が90度での動作説明図
本発明の実施の形態1における第1の駆動手段56の、実電気角の初期値が180度での動作説明図
本発明の実施の形態1における第1の駆動手段56の、実電気角の初期値が270度での動作説明図
本発明の実施の形態1における制御部68の脱水時のフローチャート
本発明の実施の形態1における電源回路55の脱水時の波形図
本発明の実施の形態1における制御部68の攪拌時のフローチャート
本発明の実施の形態1における電源回路55の攪拌時の波形図
従来のモータ駆動制御装置のブロック図
(a)従来のモータ駆動制御装置の制御回路部6の出力波形図(b)従来のモータ駆動制御装置のPWMの波形図
【発明を実施するための形態】
【0018】
第1の発明は、洗濯物と接触する回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを回転物体に伝える伝達機構と、洗濯運転を実行する制御部と、を備え、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第1の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第2の駆動手段とを有し、制御部は、電源回路を制御し、電動機の起動時に第1の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第2の駆動手段を用いて電動機に電流を供給する電気洗濯機である。
【0019】
この構成によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第1の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第2の駆動手段に移行させるこ
とができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第2の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機を実現することができる。
【0020】
第2の発明は、第1の発明において、第2の駆動手段は、電動機に供給される電圧および電動機のパラメータを用いて計算した位相に基づいた電流を電動機に供給する電気洗濯機である。
【0021】
これによって、第2の駆動手段に移行した後の永久磁石の位相に対する電流位相を最適な値に制御することができる。
【0022】
第3の発明は、第1または第2の発明において、回転物体を構成し洗濯物を収納するドラムと、ドラムを内包する水槽とを備え、第1の駆動手段は、第1の相順の通電により電動機を駆動する期間を有し、第2の駆動手段は、第1の相順と逆となる第2の相順の電流を供給して電動機を駆動するように構成され、伝達機構は、第1の相順に対する無効角度領域が、第2の相順に対する無効角度領域よりも大きくなるように構成される電気洗濯機である。
【0023】
これによって、大きい慣性モーメントを有するドラムを回転させる電動機の起動時に、第1の駆動手段により、無効角度領域を利用して電動機を駆動することによって、洗濯運転においてドラムを回転させる電動機を短時間で起動させることができる。
【0024】
第4の発明は、第1または第2の発明において、洗濯物および洗濯水が収容される水槽と、回転物体を構成し洗濯物および洗濯水を攪拌する攪拌翼とを備え、伝達機構は、遊星歯車を有し、遊星歯車によって減速した回転を攪拌翼に伝えるように構成される電気洗濯機である。
【0025】
これによって、洗い工程およびすすぎ工程において攪拌翼を回転させる電動機を短時間で起動させることができる。
【0026】
第5の発明は、第1〜4のいずれか1つの発明において、無効角度領域は、電動機の電気角で半回転より大きくなるように構成されるとともに、第1の駆動手段の電流角で1回転半より小さくなるように構成される電気洗濯機である。
【0027】
これにより、無効角度領域による第1の駆動手段から第2の駆動手段に移行する際の位相が効果的に抑えられるとともに、第1の駆動手段での電動機の無駄な動きを低減することができる。
【0028】
第6の発明は、回転物体と、永久磁石と巻線を有する電動機と、電動機に電流を供給する電源回路と、電動機のトルクを回転物体に伝える伝達機構と、電源回路を制御する制御部とを備え、伝達機構は、電動機の軸での伝達可能トルクが電動機の最大トルクよりも小となる無効角度領域を有し、電源回路は、巻線に対する永久磁石の位置に関係しない通電を行う第1の駆動手段と、巻線に対する永久磁石の位置に応じた通電を行う第2の駆動手段とを有し、制御部は、電動機の起動時に第1の駆動手段を用いて電動機に電流を供給し無効角度領域の範囲で電動機を駆動した後、第2の駆動手段を用いて電動機に電流を供給する電動機の起動方法である。
【0029】
この方法によって、負荷となる回転物体の慣性モーメントが大であっても、第1の駆動手段は、無効角度領域の範囲において回転物体の慣性モーメントの影響を低減した状態で
電動機に電流を供給して回転させることにより、短時間で第2の駆動手段に移行させることができ、電動機の起動に要する時間を短縮できる。第2の駆動手段を動作開始する時点での電流の位相ばらつきを抑えることができる。このようにして、洗濯性能が高く、電動機の発熱を抑えて消費電力量を抑制することができる電気洗濯機等の電動機の起動方法を実現することができる。
【0030】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(【0031】以降は省略されています)

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