洗衣机的制作方法

1.本公开涉及一种洗衣机。


背景技术：

2.以往，提出了一种利用热敏电阻来探测定子的绕组的温度的洗衣机。
3.该洗衣机具备水槽、旋转自如地配设在水槽的内部的旋转槽、对旋转槽进行旋转驱动的马达以及控制马达等的控制电路。马达由具有环状的永磁体的转子和具有三相绕组的定子构成，在定子的绕组的附近配设有作为温度探测单元的热敏电阻。控制电路根据热敏电阻的电压来探测定子的绕组的温度(例如，参照专利文献1)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开平11-239688号公报


技术实现要素：

7.然而，热敏电阻等部件昂贵，存在制造成本变高这样的问题。
8.本公开提供一种通过廉价的结构来提高马达的安全性的洗衣机。
9.本公开中的洗衣机具备：旋转槽；马达，其对旋转槽进行旋转驱动；逆变器电路，其将直流电流转换为交流电流，来驱动马达；以及电流检测部，其检测流过马达的电流。另外，还具备：低通滤波器部，其对由电流检测部检测到的电流进行低通滤波处理，并输出低通滤波处理后的值来作为处理后的电流值；过载探测部，其探测马达的过载状态；以及控制部，其向逆变器电路发送马达驱动指令，并通过所述逆变器电路来控制马达。并且，过载探测部基于由低通滤波器部输出的处理后的电流值来判定马达的过载状态，控制部基于过载探测部的判定结果来控制马达的旋转驱动。
10.本公开中的洗衣机通过廉价的结构来提高马达的安全性。
附图说明
11.图1是示出第一实施方式中的洗衣机的概要结构的纵向剖视图。
12.图2是示出第一实施方式中的洗衣机的电路结构的框图。
13.图3是第一实施方式中的洗衣机的马达的各电流值时的马达绕组温度的特性图。
14.图4是第一实施方式中的洗衣机的马达的过载状态探测处理的流程图。
15.图5是第一实施方式中的洗衣机的马达的逆变器控制处理的流程图。
16.图6是第一实施方式中的洗衣机的马达电流(低通滤波处理后)与马达驱动指令的关系图。
17.图7是第二实施方式中的洗衣机的马达的逆变器控制处理的流程图。
具体实施方式
18.下面，参照附图来详细地说明实施方式。此外，并非通过所附附图及下面的说明来限定本发明。
19.(第一实施方式)
20.下面，使用图1～图6来说明第一实施方式。
21.(洗衣机的基本结构)
22.图1是示出第一实施方式中的洗衣机的概要结构的纵向剖视图。
23.如图1所示，在洗衣机主体1的内部，利用悬架构造(未图示)弹性支承有形成为有底圆筒形的水槽2。水槽2以使其轴心方向从正面侧(图1的左侧)朝向背面侧(图1的右侧)向下倾斜的方式被支承。在水槽2的内部旋转自如地配设有形成为有底圆筒形的旋转槽3。在旋转槽3的内壁面形成有使洗涤水在旋转槽3的内外通过的多个通水孔6和衣物搅拌用的多个搅拌突起(未图示)。
24.在旋转槽3的正面侧配设有环状的流体平衡器15。流体平衡器15被沿周向设置有多个的分隔板划分为多个贮存室(未图示)，在各个分隔板形成有连通孔。在流体平衡器15的内部贮存有例如氯化钙等比重大的液体。液体能够通过连通孔从某个贮存室向相邻的贮存室移动。如果在洗涤运转时旋转槽3的内部的洗涤物发生偏移，则在旋转槽3中产生偏心载荷。液体通过向偏心载荷的相反侧移动来校正重心的偏移，从而降低旋转槽3的振动噪声。
25.在洗衣机主体1的正面侧形成有与旋转槽3的开口端相通的衣物出入口4，衣物出入口4被门5开闭自如地覆盖。使用者能够在打开了门5的状态下通过衣物出入口4向旋转槽3内放入洗涤物以及从旋转槽3内取出洗涤物。在作为衣物出入口4的上方的洗衣机主体1的前表面上部设置有作为输入设定部25(参照图2)的操作显示面板10。使用者通过对操作显示面板10进行操作，从而能够设定期望的运转程序。
26.马达7配设在水槽2的下部。马达7经由带轮14及带16与设置于旋转槽3的下底部的旋转中心轴17连结。马达7的旋转驱动力经由带轮14和带16被传递到旋转槽3，来使旋转槽3向正转或反转方向旋转。
27.注水管路8配管连接于水槽2的上部，排水管路9配管连接于水槽2的下部。在注水管路8和排水管路9中以能够开闭的方式设置有供水阀27和排水阀28。通过将供水阀27和排水阀28分别开放来执行向水槽2内的注水以及排水。
28.(马达驱动装置的结构)
29.图2是示出第一实施方式中的洗衣机的电路结构的框图。
30.如图2所示，在用于驱动马达7的电路中设置有整流器21、扼流线圈22以及平滑电容器23。商用电源20的交流电压被整流器21整流。整流后的交流电力被由扼流线圈22和平滑电容器23构成的平滑电路转换为直流电压。因而，向逆变器电路24施加转换得到的直流电压。
31.逆变器电路24由包括六个功率开关半导体24a～24f和反向并联二极管的三相全桥逆变器电路构成。在本实施方式中，利用内置有绝缘栅双极型晶体管(igbt)、反向并联二极管及其驱动电路以及保护电路的智能功率模块(以下，称为ipm)来构成逆变器电路24。逆变器电路24的输出端子与马达7连接。另外，逆变器电路24基于运转指示、监视信息，通过负
载驱动部26控制供水阀27、排水阀28、鼓风扇12、热泵29的动作。
32.马达7是无刷马达。马达7具备：构成转子的永磁体、定子以及由三个霍尔ic即霍尔ic 30a、霍尔ic 30b及霍尔ic 30c构成的转子位置检测部。霍尔ic30a、霍尔ic 30b以及霍尔ic 30c根据永磁体与定子的相对位置(转子位置)来检测电角度每60度的位置输出基准信号。
33.本实施方式中的电流检测单元由分流电阻(未图示)构成，该电流检测单元被设置于逆变器电路24。电流检测单元检测马达7的马达电流iu、iv、iw。
34.控制部31由微型计算机、内置于微型计算机的逆变器控制计时器(pwm计时器)、高速a/d转换电路、存储电路(rom、ram)等构成。控制部31根据构成转子位置检测部的霍尔ic 30a、霍尔ic 30b以及霍尔ic 30c的输出信号来探测电角度。并且，控制部31进行用于分解为与磁通对应的电流分量id以及与转矩对应的电流分量iq的三相/两相dq变换、将与磁通对应的电压分量vd以及与转矩对应的电压分量vq转换为三相马达驱动控制电压vu、vv、vw的两相/三相dq逆变换，根据三相马达驱动控制电压vu、vv、vw对驱动电路32的igbt的开关进行pwm控制。由此，控制部31控制对作为定子的三相绕组的绕组7a、绕组7b、绕组7c的通电，来使马达7以所需转速进行旋转。
35.在本实施方式中，控制部31的微型计算机发挥低通滤波处理部33和过载探测部34的作用。关于低通滤波处理部33和过载探测部34的详细的动作，在后文叙述。
36.(洗涤运转的基本动作)
37.使用者打开门5向旋转槽3内投入洗涤物和洗涤剂，对作为输入设定部25的操作显示面板10进行操作来使运转开始。当运转开始时，控制部31打开供水阀27来向水槽2内注水。当达到规定水位时，控制部31关闭供水阀27而开始清洗动作。
38.在清洗动作中，控制部31通过使马达7旋转驱动来使旋转槽3旋转。被收容在旋转槽3内的洗涤物随着旋转槽3的旋转而被搅拌突起沿旋转方向抬起，并从适当的高度位置落下而被搅拌。这样，在清洗动作中，通过抬起洗涤物并使其落下的捶洗来去除污垢。
39.当在清洗动作中经过规定的时间时，控制部31打开排水阀28而从排水管路9排出脏污的洗涤液。接着，控制部31利用使旋转槽3高速旋转的脱水动作来对洗涤物中含有的洗涤液进行脱水。
40.(马达电流值与马达绕组温度之间的关系)
41.在旋转槽3中收容有过量的衣物的情况下，存在以下问题：在旋转槽3的旋转动作中衣物发生扭曲或卡入，对马达7施加过量的负载。在对马达7施加了过量的负载的状态、即马达过载状态下，流过马达7的电流值、即马达电流值高于通常的洗涤运转时的马达电流值。
42.图3是第一实施方式中的洗衣机的马达的各电流值时的马达绕组温度的特性图。
43.马达绕组温度是作为三相绕组的绕组7a、绕组7b、绕组7c的温度。在图3中，横轴表示运转时间，纵轴表示马达绕组温度，示出了各电流值时的马达绕组温度的变化。各电流值被以按马达电流a、马达电流b、马达电流c、马达电流d的顺序变小的方式设定为规定的值。
44.一般来说，马达绕组温度与马达电流值的平方成比例地上升，当经过固定时间时，马达绕组温度饱和。在该饱和温度超过了马达绕组的耐热温度的情况下，马达绕组有可能烧损。因而，需要以使马达绕组温度不超过耐热温度的方式控制马达电流值。
45.在本实施方式中，预先通过实验来测量存在绕组饱和温度超过马达绕组的耐热温度的可能性的电流值，并基于该电流值来设定规定的阈值。在马达电流值超过了规定的阈值的状态下经过了规定时间的情况定义为处于马达过载状态。
46.(过载状态探测处理和逆变器控制处理)
47.图4是第一实施方式中的洗衣机的马达的过载状态探测处理的流程图，图5是第一实施方式中的洗衣机的马达的逆变器控制处理的流程图。
48.在洗涤运转中，控制部31开始进行过载状态探测处理(步骤s101)，并且开始进行图5所示的逆变器控制处理。此外，两个处理并行且独立地进行，并被以各自的时间间隔重复执行。
49.首先，对过载状态探测处理进行说明。
50.如图4所示，当过载探测部34开始进行过载状态探测处理时(步骤s101)，进行马达电流值的低通滤波处理(步骤s102)。
51.在本实施方式中的低通滤波处理中，计算上次的马达电流值与本次的马达电流值之间的变化量，使变化量按固定比率降低并与上次检测出的电流相加。这些处理由作为微型计算机的低通滤波处理部33运算处理。一般来说，已知在马达启动时流过的电流值瞬间变为较大的电流值，并逐渐收敛为固定值。通过进行低通滤波处理，来从马达电流值的测量值中去除因输入电流引起的分量，从而能够抑制因瞬间流过较大的电流所引起的过载状态的误探测。此外，低通滤波器的时间常数被设定为与马达驱动的开启(on)时间大致同等的时间(例如，10秒)。
52.接着，过载探测部34将低通滤波处理后的马达电流值与阈值α进行比较，来判定是否处于马达过载状态(步骤s103)。在s103中，在马达电流值低于α的情况下(步骤s103、“否”)或者在马达电流值为α以上的状态下没有经过规定时间t1的情况下(步骤s103、“否”)，结束过载状态探测处理(步骤s107)。由此，抑制在马达电流值瞬间变为α以上的值的情况下误探测为马达过载状态。
53.在步骤s103中，在马达电流值为α以上的状态下经过了规定时间t1的情况下(步骤s103、“是”)，过载探测部34设置马达过载状态，即设定为马达处于过载状态(步骤s104)。
54.如上所述，在马达过载状态下，马达绕组温度有可能超过耐热温度。因而，必须使马达绕组自然冷却，直到低通滤波处理后的马达电流值为规定值以下为止。在本实施方式中，设置有阈值α的三分之一的值即阈值β，如果马达电流值为阈值β以下，则判定为不处于马达过载状态。
55.过载探测部34将低通滤波处理后的马达电流值与阈值β进行比较(步骤s105)。在步骤s105中，如果马达电流值超过阈值β(步骤s105、“否”)，则结束过载状态探测处理(步骤s107)。
56.在步骤s105中，如果马达电流值为阈值β以下(步骤s105、“是”)，则清除马达过载状态，即解除处于马达过载状态的判定(步骤s106)。之后，结束过载状态探测处理(步骤s107)。
57.接着，对逆变器控制处理进行说明。
58.如图5所示，控制部31开始进行逆变器控制处理(步骤s201)。控制部31通过发出马达驱动指令，来使驱动电路32对igbt的开关进行pwm控制(步骤s202)。由此，马达7基于马达
驱动指令来对旋转槽3进行旋转驱动。
59.在步骤s203中设置了马达过载状态的情况下(步骤s203、“是”)，控制部31使驱动电路32停止进行pwm的输出(步骤s204)。之后，结束逆变器控制处理(步骤s205)。在没有设置马达过载状态的情况下(步骤s203、“否”)，结束逆变器控制处理(步骤s205)。
60.接着，对本实施例中的马达电流值(低通滤波处理后)和马达驱动指令的特性进行说明。
61.图6是第一实施方式中的洗衣机的马达电流(低通滤波处理后)与马达驱动指令的关系图。横轴是运转时间，左纵轴是低通滤波处理后的马达电流值，右纵轴是马达驱动指令。
62.关于洗涤时的搅拌时限，将在开启状态下为10秒钟以及在关闭(off)状态下为1秒钟设为一个循环，按每个循环一边进行左右反转一边进行搅拌动作。此时，低通滤波处理后的马达电流值在搅拌开启时一边上下振动一边上升，在搅拌关闭时逐渐降低。当在图4所示的过载状态探测处理中设置马达过载状态(步骤s104)时，在图5所示的逆变器控制处理中停止pwm输出(步骤s204)。由于在pwm输出被停止的期间马达电流不流动，因此低通滤波处理后的马达电流值逐渐降低。
63.关于低通滤波处理后的马达电流值，已知随着马达电流值变大，降低电流值所花费的时间变长。因而，在马达电流值较大的情况下，到马达电流值为阈值β以下为止的时间变长，作为结果，马达驱动被停止的期间变长。由此，即使在马达电流值为阈值α以上的状态下经过规定时间t1之前、马达电流值急剧上升的情况下，自然冷却时间也根据马达电流值而变长，因此能够更可靠地降低马达绕组温度。
64.如果低通滤波处理后的马达电流值低于阈值β，则在图4所示的过载状态探测处理中清除马达过载状态(步骤s106)。于是，在图5所示的逆变器控制处理中再次开始进行pmw输出(步骤s202)。
65.如上所述，基于低通滤波处理后的马达电流来探测马达过载状态，并将马达绕组温度抑制到耐热温度以内，由此能够比以往以低成本实现马达的安全功能。
66.(作用等)
67.本实施方式中的滚筒式洗衣机具备：旋转槽3；马达7，其对旋转槽3进行旋转驱动；逆变器电路24，其将直流电流转换为交流电流，来驱动马达7；以及电流检测部，其检测流过马达7的电流。另外，还具备：低通滤波处理部33，其对由电流检测部检测出的电流进行低通滤波处理，并输出低通滤波处理后的值来作为处理后的电流值；过载探测部34，其探测马达7的过载状态；以及控制部31，其向逆变器电路24发送马达驱动指令，通过逆变器电路24控制马达7。
68.并且，过载探测部34基于由低通滤波处理部33输出的处理后的电流值来对马达7处于过载状态进行判定，控制部31基于过载探测部34的判定结果来控制马达7的旋转驱动。
69.根据该结构，不设置温度熔断器、热敏电阻等其它部件，就能够根据马达电流值的变化来探测马达绕组温度的上升。因而，能够抑制马达绕组温度过度上升，能够以低成本实现马达的安全性。
70.另外，如本实施方式那样，也可以是，在处理后的电流值为作为第一值的α以上的状态下经过了规定时间的情况下，过载探测部34判定为马达7处于过载状态，在处理后的电
流值为比作为第一值的α小的第二值即β的情况下，过载探测部34解除马达过载状态。
71.根据该结构，随着马达电流值变大，从判定为马达7处于过载状态而停止驱动时起直到马达电流值低于β为止的时间变长。因此，在绕组温度变高的可能性高的情况下，能够取较长的散热时间，因此能够以低成本实现马达的安全性。
72.(第二实施方式)
73.第二实施方式所涉及的洗衣机在脱水动作时的逆变器控制处理方面与第一实施方式所涉及的洗衣机100不同。下面，对与第一实施方式相同的结构使用相同的附图标记来说明第二实施方式。
74.图7是第二实施方式中的洗衣机的马达的逆变器控制处理的流程图。
75.控制部31开始进行逆变器控制处理(步骤s301)。控制部31判定是否设置了pwm输出停止历史记录、即是否设定了在上次的逆变器控制处理中因马达过载状态而停止的历史记录(步骤s302)。在设置了pwm输出停止历史记录的情况下(步骤s302、“是”)，发送马达驱动指令以使马达7的转速降低(步骤s303)。例如，在脱水转速为1400rpm的情况下探测到过载状态时，在下次的逆变器控制处理中将脱水转速降低至1300rpm。
76.在步骤s304中，控制部31清除pwm输出停止历史记录，即解除在上次的逆变器控制处理中因马达过载状态而停止的历史记录(步骤s304)。
77.在步骤s305中，驱动电路32按照从控制部31接收到的马达驱动指令来进行pwm输出(步骤s305)。
78.在步骤306中，控制部31参照马达过载状态(s306)。在设置了马达过载状态的情况下(步骤s306、“是”)，使驱动电路32停止进行pwm输出(步骤s307)，设置pwm输出停止历史记录(步骤s308)。之后，结束逆变器控制处理(步骤s309)。当经过规定时间时，开始进行下次的逆变器控制处理(步骤s301)。
79.通过重复进行以上的逆变器控制处理(步骤s301～步骤s309)，调整马达7的转速，以使马达电流值为过载电流值以下。
80.特别是，在脱水动作中，配合马达感应电压的上升而进行弱磁控制，因此，随着转速上升，马达电流增加。因而，通过调整马达7的转速，从而能够有效地抑制马达绕组温度过度上升。
81.(作用等)
82.本实施方式中的滚筒式洗衣机具备：旋转槽3；马达7，其对旋转槽3进行旋转驱动；逆变器电路24，其将直流电流转换为交流电流，来驱动马达7；以及电流检测部，其检测流过马达7的电流。另外，还具备：低通滤波处理部33，其对由电流检测部检测出的电流进行低通滤波处理，并输出低通滤波处理后的值来作为处理后的电流值；过载探测部34，其探测马达7的过载状态；以及控制部31，其向逆变器电路24发送马达驱动指令，通过逆变器电路24控制马达7。并且，过载探测部34基于由低通滤波处理部33输出的处理后的电流值来对马达7处于过载状态进行判定，在脱水动作中处于过载状态的情况下，控制部31使马达7的转速降低。
83.根据该结构，在马达电流随着转速上升而增加的脱水动作中，通过调整马达7的转速，从而能够有效地抑制马达绕组温度过度上升。
84.(其它实施方式)
85.如上所述，作为在本技术中公开的技术的例示，说明了第一实施方式和第二实施方式。然而，本公开中的技术并不限定于此。
86.因此，下面例示其它实施方式。
87.在第一实施方式和第二实施方式中，作为洗衣机的一例，说明了旋转槽式洗衣机。但是，洗衣机只要是利用马达对旋转槽进行旋转驱动的洗衣机即可。因而，洗衣机不限定于滚筒式洗衣机，也可以是立式洗衣机或双槽式洗衣机。
88.在第一实施方式和第二实施方式中，作为功率开关半导体的一例，说明了igbt。功率开关半导体也可以由金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)等构成。
89.在第一实施方式和第二实施方式中，作为电流检测部的一例，说明了分流电阻。但是，电流检测部也可以使用根据包含直流电流的低频来测定直流电流变压器或交流电流变压器的方法。另外，在三相马达的情况下，可以使用求出两相的电流并根据基尔霍夫定律(iu iv iw＝0)求出剩余的一相的方法。
90.在第一实施方式和第二实施方式中，作为转子位置检测部的一例，说明了基于霍尔ic的输出基准信号h1～h3来检测转子的位置的转子位置检测部30。但是，转子位置检测部并不限定于使用霍尔ic的情况。转子位置检测部也可以根据马达的相电流和三相马达驱动控制电压，通过运算来检测转子位置。
91.在第一实施方式和第二实施方式中，作为低通滤波器部的一例，说明了微型计算机内的运算处理，但并不限定于此。作为低通滤波器部，也可以使用电阻和电容器在电路上实现低通滤波器结构。另外，在第一实施方式和第二实施方式中，作为低通滤波处理的一例，说明了计算上次的马达电流值与本次的马达电流值之间的变化量，使变化量按固定比率降低并与上次检测出的电流相加的结构。但是，低通滤波处理并不限定于该方式。例如，也可以使用简单的移动平均值。
92.在第一实施方式和第二实施方式中，作为低通滤波处理的一例，说明了作为过载状态探测处理的一环而实施的低通滤波处理(s102)。低通滤波处理的实施时机并不限定于步骤102，也可以与过载状态探测处理独立地实施。
93.在第一实施方式和第二实施方式中，作为判定为不处于马达过载状态的基准值，说明了阈值α的三分之一的值即阈值β。但是，基准值只要能够判定为不处于马达过载状态即可，因此并不限定于阈值α的三分之一。
94.在第一实施方式中，作为马达过载状态下的马达的旋转驱动的控制的一例，说明了在马达过载状态下停止马达7的驱动的例子。但是，马达过载状态下的马达的旋转驱动的控制并不限定于停止驱动。例如，也可以变更洗涤时的搅拌时限，来缩短开启状态的时间，延长关闭状态的时间。
95.在第一实施方式中，作为基于过载探测部的判定结果来控制马达的旋转驱动的方法，说明了在马达过载状态下停止马达7的驱动的例子。但是，控制马达的旋转驱动的方法并不限定于马达过载状态下的马达7的驱动停止，也可以是洗涤运转的停止。例如，也可以在判定为处于马达过载状态达规定次数以上的情况下判定为马达7存在异常。也可以在判定为马达7存在异常的情况下停止洗涤运转并进行异常通知。
96.产业上的可利用性
97.本公开能够应用于利用马达对旋转槽进行旋转驱动的装置。具体地说，本公开能
够应用于立式洗衣机、滚筒式洗衣机、双槽式洗衣机等。
98.附图标记说明
99.1：洗衣机主体；2：水槽；3：旋转槽；4：衣物出入口；5：门；6：通水孔；7：马达；7a、7b、7c：绕组；8：注水管路；9：排水管路；10：操作显示面板；12：鼓风扇；14：带轮；15：流体平衡器；16：带；17：旋转中心轴；20：商用电源；21：整流器；22：扼流线圈；23：平滑电容器；24：逆变器电路；24a～24f：功率开关半导体；25：输入设定部；26：负载驱动部；27：供水阀；28：排水阀；29：热泵；30：转子位置检测部；30a、30b、30c：霍尔ic；31：控制部；32：驱动电路；33：低通滤波处理部；34：过载探测部。