專利名稱：滾筒式洗衣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有繞大致水平軸旋轉(zhuǎn)的滾筒的滾筒式洗衣機(jī)，尤其是具有在脫水運(yùn)行之前對貼附在滾筒內(nèi)周面上的洗滌物的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置的滾筒式洗衣機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，在滾筒式洗衣機(jī)中，當(dāng)洗滌物不均等地貼附在滾筒內(nèi)周面上的狀態(tài)下進(jìn)行離心脫水運(yùn)行的話會(huì)發(fā)生異常振動(dòng)，因而已有在進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)之前改善洗滌物的偏倚用的各種修正(以下稱為平衡調(diào)節(jié))運(yùn)行的提案。其中之一是，緩慢降低滾筒的旋轉(zhuǎn)速度以進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)的方法。該平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行，例如，按照

圖12所示的速度曲線進(jìn)行。即，最初將滾筒的旋轉(zhuǎn)速度提高到洗滌物貼附在內(nèi)周面上所需的足夠的旋轉(zhuǎn)速度(角速度Na)，然后以緩慢的斜率降低。
這里，將從滾筒的旋轉(zhuǎn)中心至洗滌物的距離作為Ri，則作用于以角速度ω旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)的洗滌物的離心力可用Ri·ω2表示。滾筒的旋轉(zhuǎn)軸大致水平時(shí)，該離心力Ri·ω2的值為重力加速度g以上的洗滌物就這樣貼附在滾筒內(nèi)周面上，而只有小于g的離心力作用的洗滌物在最高點(diǎn)附近離開內(nèi)周面掉下。
圖10A是表示角速度ω與上述角速度Na相等時(shí)的滾筒101內(nèi)的樣子。洗滌物102，因?yàn)樽饔糜谒鼈兊碾x心力大于重力加速度g，故即使在最高點(diǎn)也不會(huì)掉下?？紤]從該狀態(tài)逐漸減小角速度ω的值的情況。因?yàn)樽饔糜谙礈煳锏碾x心力與距旋轉(zhuǎn)中心的距離成正比，故如圖10B所示，離滾筒101的旋轉(zhuǎn)中心距離短的洗滌物C例如角速度ω下降到Nb時(shí)，比貼附在內(nèi)周面上的洗滌物101先掉下。如此先掉下的洗滌物全部良好運(yùn)轉(zhuǎn)地貼附在離旋轉(zhuǎn)中心距離遠(yuǎn)的內(nèi)周面上，如成為即使在最高點(diǎn)也不會(huì)掉下的狀態(tài)，則洗滌物的偏倚(不平衡)得到消除，在角速度Nb時(shí)獲得平衡。
如圖12所示，在以角速度Nb完成平衡調(diào)節(jié)的情況下，立即將角速度ω提高到上述角速度Na或比其稍高的角速度Nc?；ㄙM(fèi)規(guī)定時(shí)間Ta對實(shí)際完成平衡調(diào)節(jié)的情況進(jìn)行再次確認(rèn)。通過再次確認(rèn)，當(dāng)判斷為平衡是適當(dāng)時(shí)，將角速度ω提高到Nd進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。當(dāng)判斷為平衡不適當(dāng)時(shí)，暫時(shí)將角速度ω返回到0，再次重復(fù)平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行。
但是，滾筒101的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以往廣泛采用了對電機(jī)采用無刷DC電機(jī)、對該電機(jī)利用變頻(日文インバ一タ)裝置進(jìn)行電壓驅(qū)動(dòng)的方式。圖13是這樣的以往的變頻裝置的一構(gòu)成例。該變頻裝置200由位置檢測部201、加法器202、PI控制部203、UVW變換部204、PWM形成部205、PWM逆變(日文インバ一タ)電路206構(gòu)成。位置檢測部201對來自安裝在電機(jī)207上的霍爾傳感器208的2相信號(hào)進(jìn)行處理，從而檢測出轉(zhuǎn)子的相位θ和角速度ω。檢測到的角速度ω通過加法器202算出與角速度指令值ωref的偏差，算出的偏差引入PI控制部203內(nèi)。PI控制部203為了使輸入的偏差為0，對偏差實(shí)施PI運(yùn)算，算出應(yīng)該外加于電機(jī)207的電壓指令值。其結(jié)果，在此后將直流電壓進(jìn)行PWM調(diào)制時(shí)以“DUTY”和“PHASE”的形式賦予UVW變換部204。在UVW變換部204中，將輸入的電壓指令值分解為U、V、W的三相指令值，輸送給PWM形成部205。PWM形成部205，參照由位置檢測部201檢測到的相位θ，最終生成對電機(jī)207的各相線圈進(jìn)行電壓驅(qū)動(dòng)的PWM逆變電路206內(nèi)的各開關(guān)元件進(jìn)行動(dòng)作的PWM信號(hào)。由此，各開關(guān)元件進(jìn)行接通/斷開動(dòng)作，將基于電壓指令值的電壓外加于各線圈，將電機(jī)207的速度調(diào)節(jié)成與角速度指令值ωref一致。
但是，這樣的以往的控制方式中存在以下的問題。如上所述，對電機(jī)207施加與對檢測到的角速度ω與角速度指令值ωref的偏差進(jìn)行PI運(yùn)算得到的值成正比的電壓。即，電機(jī)207的轉(zhuǎn)速控制由電壓控制進(jìn)行。電機(jī)中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩與線圈中流動(dòng)的電流大小成正比。僅將與對上述角速度偏差進(jìn)行PI運(yùn)算得到的值成正比的電壓外加于線圈，在電機(jī)207中沒有與角速度偏差成正比的電流流動(dòng)，因此產(chǎn)生的扭矩與對角速度偏差進(jìn)行PI運(yùn)算得到的值不成正比。從中可知，在電壓控制的場合，角速度ω對角速度指令值ωref的隨動(dòng)性差，速度控制往往變得不穩(wěn)定。另外，以往反饋控制的周期為數(shù)百毫秒，故速度控制的響應(yīng)性慢。
處于這樣的情況，在上述平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行中，當(dāng)滾筒的角速度ω成為Na后的時(shí)刻開始使角速度指令值ωref以緩慢的斜率下降時(shí)，角速度ω如圖11中的角速度ω的曲線那樣變化。即，角速度ω以表示角速度指令值ωref的直線為中心波動(dòng)地下降。
上述洗滌物的平衡調(diào)節(jié)作用，是在作用于直接貼附在滾筒的內(nèi)周面上的洗滌物的離心力正好與重力加速度g相等的角速度附近(圖11中的ω1～ω2的范圍)產(chǎn)生作用。為了提高平衡調(diào)節(jié)效果，角速度ω的值處在平衡調(diào)節(jié)起作用的ω1～ω2的范圍內(nèi)的時(shí)間最好長一些。當(dāng)角速度ω與角速度指令值ωref一致地下降的場合，該時(shí)間如圖中的時(shí)間T2那樣變長。但是，角速度ω如圖示那樣一邊波動(dòng)一邊下降的場合，則如圖中的T1那樣時(shí)間變短。因此，平衡調(diào)節(jié)起作用的時(shí)間縮短，不易進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。另外，當(dāng)角速度ω這樣一邊波動(dòng)一邊下降時(shí)，則難以判斷平衡是否已經(jīng)適當(dāng)，還存在判斷所需的時(shí)間變長的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對具有繞大致水平軸旋轉(zhuǎn)的滾筒的滾筒式洗衣機(jī)，提供一種在進(jìn)入離心脫水運(yùn)行之前能對貼附在滾筒內(nèi)周面上的洗滌物的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)的滾筒式洗衣機(jī)。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滾筒的電機(jī)采用在轉(zhuǎn)子中設(shè)置永磁鐵的無刷DC電機(jī)。將流過電機(jī)的電流分離成與永磁鐵產(chǎn)生的磁通平行的d軸(磁通軸)電流及與其正交的q軸(扭矩軸)電流，通過使這些電流成分與它們的指令值一致地獨(dú)立進(jìn)行控制的矢量控制進(jìn)行速度控制。
為了調(diào)節(jié)貼附在滾筒內(nèi)周面上的洗滌物的平衡，在開始離心脫水運(yùn)行之前將滾筒的旋轉(zhuǎn)速度提高到洗滌物足夠貼附在內(nèi)周面上的速度。然后進(jìn)入緩慢降低旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行。在速度漸降過程中，當(dāng)判斷為滾筒內(nèi)洗滌物的平衡為適當(dāng)時(shí)，立即將旋轉(zhuǎn)速度提高到用于離心脫水的旋轉(zhuǎn)速度從而進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。當(dāng)滾筒的旋轉(zhuǎn)速度雖已下降至洗滌物無法貼附在滾筒內(nèi)周面上的低速度但其間仍然沒有判斷為平衡是適當(dāng)?shù)膱龊希瑫簳r(shí)停止旋轉(zhuǎn)。并且，再次重復(fù)相同的動(dòng)作。即使實(shí)施規(guī)定次數(shù)這樣的平衡調(diào)節(jié)用的循環(huán)，仍然不能判斷滾筒內(nèi)洗滌物的平衡為適當(dāng)?shù)膱龊?，發(fā)出警報(bào)并停止洗衣機(jī)。
對于上述平衡調(diào)節(jié)時(shí)的滾筒內(nèi)洗滌物的平衡變?yōu)檫m當(dāng)?shù)呐袛?，是根?jù)上述q軸電流的變動(dòng)達(dá)到規(guī)定值以下來判斷的。
通過實(shí)施這樣的平衡調(diào)節(jié)動(dòng)作，能使洗滌物均勻地貼附在滾筒內(nèi)周面上。其結(jié)果，能順利地進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。
附圖的簡單說明圖1是表示本發(fā)明的洗衣機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
圖2是表示本發(fā)明的洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。
圖3是表示實(shí)施例1的平衡調(diào)節(jié)的流程圖。
圖4是表示圖1的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的q軸電流的波形例。
圖5A是圖4所示的q軸電流中的交流成分的波形。
圖5B是將圖5A的交流成分平方以后的波形。
圖5C是除去了圖5B的高次諧波成分的波形。
圖6是表示實(shí)施例1的平衡調(diào)節(jié)時(shí)的角速度曲線的例子。
圖7是表示實(shí)施例1的平衡調(diào)節(jié)時(shí)的角速度曲線的其他例子。
圖8是表示實(shí)施例2的平衡調(diào)節(jié)時(shí)的角速度曲線的例子。
圖9是表示實(shí)施例2的平衡調(diào)節(jié)時(shí)的角速度曲線的其他例子。
圖10A是說明角速度大時(shí)作用于滾筒內(nèi)洗滌物的離心力和洗滌物的樣子的圖。
圖10B是說明角速度小時(shí)作用于滾筒內(nèi)洗滌物的離心力和洗滌物的樣子的圖。
圖11是說明現(xiàn)有技術(shù)的滾筒角速度的變化情況的圖。
圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的平衡調(diào)節(jié)時(shí)的角速度曲線的例子。
圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成例。
具體實(shí)施例方式
以下，參照圖1至圖11對本發(fā)明的滾筒式洗衣機(jī)的一實(shí)施例進(jìn)行說明。
本發(fā)明的對象即洗衣機(jī)是具有繞大致水平軸旋轉(zhuǎn)的滾筒的滾筒式洗衣機(jī)，參照圖2的縱向剖視圖對其整體構(gòu)成的一例進(jìn)行說明。滾筒式洗衣機(jī)具有作為外殼的外箱1，在其外箱1的圖中右側(cè)的前面中央部設(shè)有門2。門2是用于開閉在外箱1的前面的中央部形成的洗滌物出入口4的。在前面的門2的上部安裝有具有許多開關(guān)和顯示器的操作面板3。
在外箱1的內(nèi)部，圓筒狀的水槽5設(shè)置成朝后下的傾斜軸狀態(tài)。水槽5例如由左右1組彈性支承裝置6彈性支承。在水槽5的內(nèi)部與水槽5同軸狀地設(shè)置也呈圓筒狀的滾筒7。該滾筒7在筒部的內(nèi)周壁上具有大量兼作通風(fēng)孔的脫水孔8，具有洗滌槽、脫水槽及干燥槽的功能。另外，在滾筒7的內(nèi)周壁上還設(shè)有多個(gè)擋板9。
水槽5及滾筒7分別在前面部具有用于放入取出洗滌物用的開口部10、11。其中設(shè)置在水槽5上的開口部10通過波紋管12水密封地與上述洗滌物出入口4相連。滾筒7的開口部11面對水槽5的開口部10。在滾筒7的開口部11的周圍部設(shè)有平衡環(huán)13。
在上述水槽5的背面部安裝有用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滾筒7的電機(jī)14。電機(jī)14是外轉(zhuǎn)子型的無刷DC電機(jī)，其定子15安裝在設(shè)于水槽5的背面部中央部的軸承箱16的外周部上。轉(zhuǎn)子17配置成從外側(cè)覆蓋定子15，安裝在中心部的旋轉(zhuǎn)軸18通過軸承19可旋轉(zhuǎn)地支承于上述軸承箱16上。從軸承箱16伸出的旋轉(zhuǎn)軸18的前端部與滾筒7的背面的中央部連接。由此，當(dāng)電機(jī)14的轉(zhuǎn)子17旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾筒7也與其一體地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在水槽5的上部設(shè)有溫風(fēng)生成裝置24，在水槽5的背部設(shè)有熱交換器25。溫風(fēng)生成裝置24由設(shè)置在盒26內(nèi)的溫風(fēng)用加熱器27、設(shè)置在殼體28內(nèi)的風(fēng)扇29、通過皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇29的風(fēng)扇電機(jī)31構(gòu)成，盒26與殼體28連通。另外，管道32與盒26的前部連接。該管道32的前端部朝水槽5內(nèi)的前部伸出，面對滾筒7的開口部12。
通過溫風(fēng)用加熱器27和風(fēng)扇29生成溫風(fēng)，生成的溫風(fēng)通過管道32供給滾筒7內(nèi)。供給滾筒7內(nèi)的溫風(fēng)對滾筒7內(nèi)的洗滌物進(jìn)行加熱，同時(shí)帶走其水分，向熱交換器25側(cè)排出。
熱交換器25的上部與上述殼體28內(nèi)連通，下部與水槽5內(nèi)連通。該熱交換器25，是在從上部注入的水流下過程中對流過內(nèi)部的空氣中的水蒸氣進(jìn)行冷卻使其冷凝、由此進(jìn)行除濕的水冷式結(jié)構(gòu)。流過熱交換器25的空氣重新返回溫風(fēng)生成裝置24，溫風(fēng)化地進(jìn)行循環(huán)。
接著，對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滾筒7的電機(jī)14的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行說明。圖1是用方框圖表示的該驅(qū)動(dòng)電路的一例。本電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路40是無傳感器矢量控制方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路40具有電流控制電路50、電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置推測電路60、電流指令決定電路70、平衡判斷電路80。
電流控制電路50，具有加法器51a、51b；比例積分器52a、52b；坐標(biāo)變換器53；PWM形成器54；PWM逆變電路55；電流檢測電路56。電流檢測電路56由電流檢測器56a、56b；3相/2相變換器56c；矢量旋轉(zhuǎn)器56d構(gòu)成。
旋轉(zhuǎn)位置推測電路60，具有感應(yīng)電壓推測電路61、比例積分器62、積分器63。
電流指令決定電路70，具有加法器71、比例積分器72。
由PWM逆變電路55與電機(jī)14之間連接的電流檢測器56a、56b檢測到的3相電流Iu、Iv、Iw(Iw通過Iu、Iv計(jì)算得到)，通過3相/2相變換器56c變換成與其等價(jià)的2相電流Iα、Iβ。變換后的2相電流Iα、Iβ通過矢量旋轉(zhuǎn)器56d進(jìn)一步變換，求得d軸、q軸成分的電流Id、Iq。該變換運(yùn)算時(shí)，使用后述的旋轉(zhuǎn)位置推測值θ。這里，d軸、q軸是將轉(zhuǎn)子的永磁鐵產(chǎn)生的磁通方向作為d軸(磁通軸)、與其正交的方向作為q軸(扭矩軸)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。眾所周知，d軸電流Id是有助于產(chǎn)生磁通的電流成分，q軸電流Iq是有助于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩的電流成分。
算出的電流Id、Iq通過加法器51a、52b分別求得與各電流指令值Idr、Iqr的偏差ΔId、ΔIq，通過比例積分器52a、52b算出輸出電壓指令值Vd、Vq。輸出電壓指令值Vd、Vq通過坐標(biāo)變換器53變換為固定2軸坐標(biāo)系的值，以此通過PWM形成器54形成3相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。該坐標(biāo)變換器53的變換運(yùn)算中也使用后述的旋轉(zhuǎn)位置推測值θ。脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸送至PWM逆變電路55，將電壓外加于電機(jī)14的電樞線圈。由此，通過電流控制電路50，對電機(jī)14供電，流動(dòng)的電流值依賴于電流指令值Idr及Iqr。
矢量旋轉(zhuǎn)器56d及坐標(biāo)變換器53的運(yùn)算中所需的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，盡管也有在電機(jī)14上安裝編碼器等旋轉(zhuǎn)傳感器進(jìn)行檢測的方法，但圖1的構(gòu)成中，采用了從電機(jī)電流Id、Iq等進(jìn)行推測的無位置傳感器方式。
在旋轉(zhuǎn)位置推測電路60內(nèi)的感應(yīng)電壓推測電路61中，輸入電流Id、Iq及d軸的輸出電壓指令值Vd、轉(zhuǎn)子的角速度推測值ω。而且，在感應(yīng)電壓推測電路61內(nèi)，存儲(chǔ)有電機(jī)14的電路常數(shù)、即電樞線圈的電感Ld、Lq；電阻R。
感應(yīng)電壓推測電路61利用這些輸入值和電路常數(shù)，通過永磁鐵產(chǎn)生的磁通，以下式計(jì)算電樞線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的d軸方向推測值(變頻裝置40認(rèn)知的d軸方向的成分)Eds。
Eds＝Vd-R·Id-Ld·pId+ω·Lq·Iq(1)其中，p為積分算符。
將計(jì)算得到的感應(yīng)電壓推測值Eds輸入比例積分器62，將例如由下式計(jì)算得到的值作為角速度推測值ω輸出。
ω＝-G1·Eds-G2·∫Eds·dt (2)其中，G1、G2是增益系數(shù)。
旋轉(zhuǎn)位置推測值θ通過積分器63對上述角速度推測值ω進(jìn)行積分，由下式求得。
θ＝∫ω·dt(3)由此，在通過旋轉(zhuǎn)位置推測電路60決定了角速度推測值ω和旋轉(zhuǎn)位置推測值θ的狀態(tài)下，當(dāng)由公式(2)運(yùn)算的調(diào)節(jié)動(dòng)作通過比例積分器62持續(xù)時(shí)，由公式(1)計(jì)算的d軸感應(yīng)電壓推測值Eds在短時(shí)間收斂為0。
當(dāng)d軸感應(yīng)電壓推測值Eds收斂為0時(shí)，變頻器(日文インバ一タ)認(rèn)知(推測)的d軸與永磁鐵產(chǎn)生的磁通方向一致，旋轉(zhuǎn)位置推測值θ與實(shí)際的旋轉(zhuǎn)位置相等，角速度推測值ω與轉(zhuǎn)子的實(shí)際角速度相等。由此，根據(jù)圖1的電路構(gòu)成，不用位置傳感器，就可檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置θ和角速度ω。
通過電流指令決定電路70內(nèi)的加法器71，對角速度推測值ω與從滾筒式洗衣機(jī)的運(yùn)行指令電路90給予的角速度指令值ωref的偏差Δω進(jìn)行計(jì)算，將該偏差Δω通過比例積分器72運(yùn)算得到的輸出作為q軸電流指令值Iqr輸出。通過加法器51b求得q軸電流指令值Iqr與檢測到的q軸電流Iq的偏差ΔIq，由比例積分器52b的調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)至該偏差ΔIq收斂為0。由此，通過比例積分器72和52b的調(diào)節(jié)作用，角速度推測值ω與角速度指令值ωref一致，電機(jī)14以由運(yùn)行指令電路90指定的角速度指令值ωref進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
d軸電流Id無助于扭矩的產(chǎn)生，故其電流指令值Idr的值除了需要高速旋轉(zhuǎn)的離心脫水運(yùn)行時(shí)以外，通常設(shè)定為0。d軸電流Id通過比例積分器52a的調(diào)節(jié)作用控制成與電流指令值Idr相等。對于平衡判斷電路80在后面說明。
以上的運(yùn)算處理，例如由DSP(Digital Signal Processor數(shù)字信號(hào)處理器)等運(yùn)算器周期性地進(jìn)行處理。對于運(yùn)算，例如按3相/2相變換器56c；矢量旋轉(zhuǎn)器56d；平衡判斷電路80；感應(yīng)電壓推測電路61；比例積分器62；積分器63；加法器71；比例積分器72；加法器51a及51b；比例積分器52a、52b；坐標(biāo)變換器53；PWM形成器54的順序執(zhí)行。運(yùn)算周期，例如為128微秒程度的極短的周期。
無傳感器矢量控制方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路1，在電機(jī)14的角速度ω的值太小時(shí)，速度控制不能很好地工作。因此，將電機(jī)14從靜止?fàn)顟B(tài)開始起動(dòng)時(shí)，角速度ω由無傳感器矢量控制提高到可控制的值之前進(jìn)行別的起動(dòng)控制。對于該起動(dòng)控制方法有各種提案，故不作詳細(xì)說明，例如，可通過以下方法進(jìn)行，即，作為向PWM形成器54的輸入，從運(yùn)行指令電路90直接給予2相電壓Vα、Vβ以取代坐標(biāo)變換器53的輸出，可將該2相電壓Vα、Vβ的旋轉(zhuǎn)速度從0開始逐漸提高，從而提高電機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度。
接著，對在這樣的洗衣機(jī)的構(gòu)成及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成情況下，在離心脫水運(yùn)行之前用于對貼附在滾筒內(nèi)周面上的洗滌物的偏倚進(jìn)行改善的平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行進(jìn)行說明。
(平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行的實(shí)施例1)首先，參照圖3～7，對其實(shí)施例1進(jìn)行說明。圖6是表示從開始平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行到進(jìn)入脫水運(yùn)行為止的滾筒7的旋轉(zhuǎn)速度(角速度ω)的時(shí)間變化的情況，圖3是表示平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行的流程圖。
本實(shí)施例中，在剛開始平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)，將滾筒7的旋轉(zhuǎn)速度提高到使洗滌物貼附在內(nèi)周面上所需的足夠的角速度Na(步驟S1)。該速度上升是通過從滾筒式洗衣機(jī)的運(yùn)行指令電路90將角速度Na作為角速度指令值ωref輸出來進(jìn)行的。從該靜止?fàn)顟B(tài)開始的速度上升過程中所進(jìn)行的最初的起動(dòng)控制如上所述。
達(dá)到角速度Na后，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)速度的漸降，是在接著的流程中重復(fù)執(zhí)行的步驟S2中、通過將角速度指令值ωref的值置換成減小了微小的值Δω1的值來進(jìn)行的(步驟S2)。同時(shí)，在該旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行中，對滾筒7內(nèi)的洗滌物的平衡是否適當(dāng)進(jìn)行平衡判斷。
該平衡判斷根據(jù)q軸電流Iq的變動(dòng)的大小進(jìn)行判斷。因此，在重復(fù)執(zhí)行的步驟S3中，由平衡判斷電路80讀取q軸電流Iq并加以存儲(chǔ)。與此同時(shí)，算出進(jìn)入旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行后的q軸電流Iq的值的變動(dòng)大小(步驟S4)，從而進(jìn)行平衡判斷(步驟S5)。
根據(jù)以下理由可通過該q軸電流Iq的變動(dòng)大小進(jìn)行平衡判斷。圖4是進(jìn)入旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行后的q軸電流Iq隨時(shí)間變化的一例。縱軸的q軸電流Iq表示相對值。該圖是到達(dá)角速度Na時(shí)的洗滌物的平衡不好的情況下的波形，q軸電流Iq的值變動(dòng)很大。對其理由說明如下。
滾筒7的旋轉(zhuǎn)軸大致為水平，故在洗滌物的平衡調(diào)節(jié)沒有完成的狀態(tài)下，以相同的旋轉(zhuǎn)扭矩繞水平軸驅(qū)動(dòng)的情況下，滾筒7的旋轉(zhuǎn)速度因滾筒7的旋轉(zhuǎn)位置而變動(dòng)。本實(shí)施例的矢量控制方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路1中，將由旋轉(zhuǎn)位置推測電路60推測得到的時(shí)時(shí)刻刻的角速度ω值通過加法器71與角速度指令值ωref比較，算出偏差Δω。因此，滾筒內(nèi)洗滌物存在不平衡時(shí)，該偏差Δω的值隨滾筒7的旋轉(zhuǎn)角度而變化。由比例積分器72對該角速度偏差Δω的值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，算出為使偏差Δω為0應(yīng)向q軸流動(dòng)的q軸電流指令值Iqr。這里，將對偏差Δω進(jìn)行了比例積分的值作為q軸的電流指令值Iqr是因?yàn)殡姍C(jī)14產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩僅取決于q軸電流Iq的緣故。即，比例積分器72將為了使角速度偏差Δω為0所應(yīng)該產(chǎn)生的扭矩指令值以q軸電流指令值Iqr的形式輸出。由電流檢測電路56檢測到的q軸電流Iq輸入加法器51b，算出與該q軸電流指令值Iqr的偏差ΔIq。通過比例積分器52b對該偏差ΔIq進(jìn)行比例積分運(yùn)算，算出q軸電壓指令值Vq，輸送至坐標(biāo)變換器53。即，比例積分器52b算出為了使q軸電流偏差ΔIq為0而應(yīng)該外加于q軸的q軸電壓指令值Vq。這樣，當(dāng)滾筒內(nèi)洗滌物的貼附存在不平衡引起的、滾筒7的角速度ω與角速度指令值ωref之間產(chǎn)生偏差時(shí)，瞬間算出為了使該角速度偏差Δω為0的q軸電流指令值Iqr，而且，瞬間計(jì)算出用于使q軸電流Iq與該q軸電流指令值Iqr一致的q軸電壓指令值Vq。其結(jié)果，朝角速度偏差Δω為0的方向瞬間調(diào)節(jié)q軸電流Iq的值。q軸電流Iq如圖4所示那樣有大的變動(dòng)是因?yàn)檫M(jìn)行這樣的瞬間調(diào)節(jié)動(dòng)作的緣故。圖中的q軸電流Iq的曲線的相鄰的波峰之間的時(shí)間相當(dāng)于滾筒7的1轉(zhuǎn)時(shí)間。
如以上說明的那樣，當(dāng)洗滌物貼附存在不平衡時(shí)，q軸電流Iq在滾筒7的1轉(zhuǎn)中發(fā)生大的變動(dòng)，不平衡小時(shí)變動(dòng)也減小。這反而意味著只要對q軸電流Iq在1轉(zhuǎn)中的變動(dòng)大小進(jìn)行測量，就能掌握洗滌物的平衡程度。本實(shí)施例中，利用q軸電流Iq的變動(dòng)大小對平衡是否適當(dāng)進(jìn)行判斷是基于這樣的理由。
按以下方法算出該q軸電流Iq的變動(dòng)大小。首先，除去圖4的q軸電流Iq中含有的直流成分，僅取出交流成分。直流成分是隨角速度指令值ωref的變化而變化的成分，交流成分是由角速度偏差Δω引起的變化成分。取出的交流成分如圖5A所示。交流成分大意味著1轉(zhuǎn)中角速度偏差Δω的變動(dòng)大。接著，對交流成分的瞬時(shí)值進(jìn)行平方運(yùn)算得到圖5B所示的結(jié)果。不過，這些運(yùn)算中，q軸電流Iq的瞬時(shí)值的數(shù)據(jù)數(shù)目太多時(shí)，對數(shù)據(jù)數(shù)目適當(dāng)抽取進(jìn)行計(jì)算即可。接著，從圖5B的結(jié)果除去高頻成分，得到圖5C所示的結(jié)果。得到的圖5C的曲線表示圖4所示的q軸電流Iq在1轉(zhuǎn)中的變動(dòng)的大小。因此，通過將表示該變動(dòng)大小的曲線的高度與規(guī)定值的基準(zhǔn)值Hb進(jìn)行比較，就可判斷洗滌物貼附的平衡是否適當(dāng)。
在步驟S5中對該q軸電流Iq的變動(dòng)是否達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)值Hb以下即平衡是否適當(dāng)進(jìn)行判斷。當(dāng)變動(dòng)沒有達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)值Hb以下時(shí)，進(jìn)入步驟S6。
在步驟S6中，對角速度ω是否在規(guī)定值Ne以下進(jìn)行判斷。這里，規(guī)定值Ne是比僅使成為不平衡的原因的洗滌物掉下的角速度ω1～ω2低的值。在該規(guī)定的角速度Ne，洗衣機(jī)的幾乎所有的洗滌物在最高點(diǎn)掉下。角速度ω的值大于該規(guī)定值Ne時(shí)，返回步驟S2，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行，進(jìn)一步降低角速度ω，再次進(jìn)行平衡判斷。
在步驟S6中，當(dāng)判斷為角速度ω的值在規(guī)定值Ne以下時(shí)，暫時(shí)停止旋轉(zhuǎn)(步驟S7)后，再次返回步驟S1，從最初開始重新進(jìn)行。這是因?yàn)榻撬俣圈匦∮谄胶庹{(diào)節(jié)起作用的角速度范圍ω1～ω2、故即使繼續(xù)也無法期待最早平衡調(diào)節(jié)的緣故。重復(fù)從步驟S1開始的流程時(shí)的角速度ω的曲線如圖7所示。該圖7是表示在第2次旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行過程中，角速度ω達(dá)到Nb時(shí)判斷平衡為適當(dāng)?shù)那闆r下的速度曲線。
在步驟S5中，當(dāng)判斷為q軸電流Iq的變動(dòng)在規(guī)定的基準(zhǔn)值Hb以下時(shí)，進(jìn)入步驟S8。q軸電流Iq的變動(dòng)在規(guī)定的基準(zhǔn)值Hb以下意味著洗滌物的平衡變得適當(dāng)了，故將速度指令值ωref的值提高到角速度Nd，進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。
這樣，本實(shí)施例1中，從角速度Na進(jìn)行用于平衡調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行，其過程中判斷為平衡適當(dāng)時(shí)，立即進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。
本實(shí)施例中，如前面說明的那樣，即使?jié)L筒7的1轉(zhuǎn)中發(fā)生角速度偏差Δω，也要瞬時(shí)使其成為0地進(jìn)行產(chǎn)生扭矩的調(diào)節(jié)。因此，即使洗滌物的貼附存在不平衡，角速度ω也不會(huì)波動(dòng)，以與圖11中的角速度指令值ωref的直線幾乎一致的曲線進(jìn)行變化。因此，角速度ω的值處于僅使成為不平衡的原因的洗滌物掉下以進(jìn)行調(diào)節(jié)動(dòng)作的角速度ω1～ω2的范圍內(nèi)的時(shí)間，成為與圖11中所示的時(shí)間T2幾乎一致的較長的時(shí)間。該時(shí)間T2比現(xiàn)有技術(shù)的場合的時(shí)間T1長，故與現(xiàn)有技術(shù)的場合相比產(chǎn)生平衡容易調(diào)節(jié)的效果。
(平衡調(diào)節(jié)運(yùn)行的實(shí)施例2)上述實(shí)施例1中，最初將角速度ω提高到Na后，進(jìn)入第1次的旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行，從而進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。本實(shí)施例2中，嘗試在最初將角速度ω提高到Na途中也進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。
因此，使將角速度ω提高至Na的速度上升率如圖8所示比實(shí)施例1的場合小地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)速度漸增運(yùn)行。在角速度ω達(dá)到Na途中，通過平衡調(diào)節(jié)起作用的角速度ω1～ω2的范圍。當(dāng)將角速度ω提高至Na的途中的角速度Nb時(shí)判斷平衡為適當(dāng)時(shí)，立即將角速度ω提高至Nd，進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。
在角速度ω達(dá)到Na之前沒有判斷平衡為適當(dāng)時(shí)，與上述實(shí)施例1相同進(jìn)入旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行。在旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行過程中判斷平衡為適當(dāng)時(shí)，與實(shí)施例1的場合相同，立即將角速度ω提高到Nd，進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。
當(dāng)即使角速度ω下降至Ne也沒有判斷平衡為適當(dāng)時(shí)，如圖9所示暫時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，再次進(jìn)行最初的旋轉(zhuǎn)速度漸增運(yùn)行。
通過重復(fù)這樣的旋轉(zhuǎn)速度漸增運(yùn)行和旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行，可最終使平衡適當(dāng)。不過，不希望這樣的重復(fù)運(yùn)行無休止地進(jìn)行，即使重復(fù)規(guī)定次數(shù)也不能使平衡適當(dāng)時(shí)，發(fā)出警報(bào)并停止洗衣機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種滾筒式洗衣機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞大致水平軸旋轉(zhuǎn)的滾筒，其特征在于，對所述電機(jī)進(jìn)行控制以使所述滾筒在1轉(zhuǎn)中的速度變動(dòng)減小，且在開始離心脫水運(yùn)行之前，將滾筒的旋轉(zhuǎn)速度暫時(shí)提高到洗滌物充分貼附在滾筒的內(nèi)周面上的速度后，逐漸降低，在下降過程中判斷滾筒內(nèi)洗滌物的平衡為適當(dāng)時(shí)，立即提高旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)入離心脫水運(yùn)行。
2.一種滾筒式洗衣機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞大致水平軸旋轉(zhuǎn)的滾筒，其特征在于，對所述電機(jī)進(jìn)行控制以使所述滾筒在1轉(zhuǎn)中的速度變動(dòng)減小，且在開始離心脫水運(yùn)行之前，將滾筒的旋轉(zhuǎn)速度逐漸提高到洗滌物充分貼附在滾筒的內(nèi)周面上的速度，在其上升過程中判斷滾筒內(nèi)洗滌物的平衡為適當(dāng)時(shí)，立即提高旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)入離心脫水運(yùn)行，而在將所述滾筒的旋轉(zhuǎn)速度逐漸提高的過程中沒有判斷為平衡是適當(dāng)?shù)膱龊?，逐漸降低滾筒的旋轉(zhuǎn)速度，在下降過程中判斷滾筒內(nèi)洗滌物的平衡為適當(dāng)時(shí)，立即提高旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)入離心脫水運(yùn)行，而當(dāng)滾筒的旋轉(zhuǎn)速度盡管已經(jīng)充分下降了但仍然沒有判斷為平衡是適當(dāng)?shù)膱龊?，暫時(shí)停止旋轉(zhuǎn)后，再次返回將所述滾筒的旋轉(zhuǎn)速度逐漸提高的動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求1或2所述的滾筒式洗衣機(jī)，其特征在于，作為所述電機(jī)采用在轉(zhuǎn)子中設(shè)置永磁鐵的無刷DC電機(jī)，將流過該電機(jī)的電流分離成與永磁鐵產(chǎn)生的磁通平行的d軸(磁通軸)電流(Id)及與其正交的q軸(扭矩軸)電流(Iq)，通過使這些電流成分與它們的指令值一致地獨(dú)立進(jìn)行控制的矢量控制來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)速度控制。
4.如權(quán)利要求1或2所述的滾筒式洗衣機(jī)，其特征在于，作為所述電機(jī)采用在轉(zhuǎn)子中設(shè)置永磁鐵的無刷DC電機(jī)，將流過該電機(jī)的電流分離成使永磁鐵的旋轉(zhuǎn)引起的感應(yīng)電壓的d軸(磁通軸)方向成分推測值(Eds)為0的運(yùn)算推測得到的q軸(磁通軸)的方向成分(Id)及與其正交的q軸(扭矩軸)方向成分(Iq)，通過使這些電流成分與它們的指令值一致地獨(dú)立進(jìn)行控制的無傳感器的矢量控制來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)速度控制。
5.如權(quán)利要求3所述的滾筒式洗衣機(jī)，其特征在于，對于所述滾筒內(nèi)洗滌物的平衡是否為適當(dāng)?shù)呐袛?，是以所述q軸(扭矩軸)電流(Iq)的變動(dòng)幅度達(dá)到規(guī)定值以下時(shí)判斷為適當(dāng)。
6.如權(quán)利要求4所述的滾筒式洗衣機(jī)，其特征在于，對于所述滾筒內(nèi)洗滌物的平衡是否為適當(dāng)?shù)呐袛?，是以流過電機(jī)的電流的所述q軸(扭矩軸)電流(Iq)的變動(dòng)幅度達(dá)到規(guī)定值以下時(shí)判斷為適當(dāng)。
全文摘要
本發(fā)明的滾筒式洗衣機(jī)，在脫水運(yùn)行之前對貼附在具有繞大致水平軸旋轉(zhuǎn)的滾筒的滾筒式洗衣機(jī)的滾筒內(nèi)周面上的洗滌物的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)。滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用無刷DC電機(jī)。將電機(jī)電流分離成d軸電流及q軸電流，通過獨(dú)立控制這些電流的矢量控制來進(jìn)行速度控制。在脫水運(yùn)行之前，將旋轉(zhuǎn)速度提高到洗滌物充分貼附在滾筒的內(nèi)周面上的速度。然后，進(jìn)入將旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低的旋轉(zhuǎn)速度漸降運(yùn)行。在速度漸降過程中，當(dāng)判斷滾筒內(nèi)洗滌物的平衡為適當(dāng)時(shí)，立即提高旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)入脫水運(yùn)行。對滾筒內(nèi)洗滌物的平衡的判斷是根據(jù)q軸電流的變動(dòng)幅度進(jìn)行的。
文檔編號(hào)H05B37/02GK1671907SQ0381755
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月22日
發(fā)明者岡崎洋二, 細(xì)糸強(qiáng)志, 川端真一郎 申請人:株式會(huì)社東芝, 東芝家電制造株式會(huì)社, 東芝電器營銷株式會(huì)社