洗衣机的制作方法

1.本发明的实施方式涉及对投入到转桶内的洗涤物的布量进行感测的洗衣机。


背景技术：

2.在转桶的内底部配备有波轮的所谓纵型的洗衣机中，存在在对投入到转桶内的洗涤物的布量进行感测时，使波轮旋转，并基于其旋转状态进行感测的洗衣机。例如在专利文献1中公开了如下一种洗衣机：对使波轮旋转驱动的电动机施加驱动电压，基于使该驱动电动机的转速不限于洗涤物的负载量而达到预先确定的一定转速的施加电压，对收容于洗涤桶的负载量、即布量进行感测。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.日本特开2003－311077号公报


技术实现要素：

6.发明将要解决的课题
7.然而，在对电动机施加驱动电压的控制中，电动机的输出转矩并非一定，因此感测布量的精度将会降低。
8.因此，提供一种能够进一步提高使波轮旋转而感测布量的精度的洗衣机。
9.用于解决课题的手段
10.实施方式的洗衣机具备：转桶；波轮，配置于该转桶的内底部；电动机，使该波轮旋转；以及控制部，利用转矩电流来驱动该电动机，使所述波轮旋转，从而进行所述转桶内的布量感测，所述控制部在进行布量感测时，在使所述波轮向正转方向旋转然后空转、接着使所述波轮向反转方向旋转然后空转的期间内，测量所述电动机的转速，将使所述波轮旋转的期间的转矩电流最初设为相对较大的第一电流，之后切换为相对较小的第二电流。
11.发明效果
12.根据本发明的洗衣机，能够进一步提高使波轮旋转而感测布量的精度。
附图说明
13.图1是示意地表示一实施方式的洗衣机的构成的一部分的纵剖侧视图。
14.图2是表示洗衣机的电结构的电路图。
15.图3是表示洗衣机的电结构的框图。
16.图4是表示正转时的重量感测控制的处理内容的流程图。
17.图5是表示反转时的重量感测控制的处理内容的流程图。
18.图6是用波形示出无负载的情况下的转速的变化的图。
19.图7是用波形示出负载量为4.5kg的情况下的转速的变化的图。
20.图8是表示在使q轴电流从一开始就恒定为0.8a、并进行了与本实施方式相同的控
制的情况下，根据重量测量到的脉冲数的变化的图。
21.图9是表示在进行了本实施方式的控制的情况下，根据重量测量到的脉冲数的变化的图。
22.附图标记说明
23.在附图中，7表示控制电路，9表示转速传感器，102表示转桶，108表示波轮，113表示电动机。
具体实施方式
24.以下，参照附图对一实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的洗衣机100在构成其外廓的外箱101的内部，利用弹性悬吊机构103弹性地支承有上表面开放的有底圆筒状的盛水桶102。在盛水桶102的内部，能够旋转地设有上表面开放的有底圆筒状的转桶104。转桶104在其内部可取出、放入地收容成为洗涤物的衣物。
25.在转桶104的底部设有用于加强该转桶104的底部的加强部件105。转桶104构成为以垂直的轴线为中心旋转，并兼用作进行洗涤洗涤物的洗涤运行的洗涤过程以及进行漂洗洗涤物的漂洗运行的漂洗过程中的洗涤桶、及进行使洗涤物脱水的脱水运行的脱水过程中的脱水桶。即，洗衣机100是转桶104的旋转中心轴沿垂直方向延伸的所谓的纵轴型洗衣机。
26.转桶104在其周壁部具有多个孔106。这些孔106贯通，能够进行通水以及通气。另外，在图1中仅示出了多个孔106中的一部分。在转桶104的上部安装有例如封入有盐水等液体的合成树脂制的平衡环107。在转桶104的内部、具体而言是内底部，作为搅拌体而能够旋转地设有例如由合成树脂形成的波轮108。在盛水桶102的下部设有排水路径109。在排水路径109设有排水阀110，排水阀110开放，从而将盛水桶102内的水排出到机外。另外，在盛水桶102的底部设有水位感测用的防气阀111。
27.在盛水桶102的下部的中央部设有驱动机构部112。驱动机构部112具备离合器机构部112a等，所述离合器机构部112a包含将转桶104旋转驱动的电动机113以及离合器兼减速齿轮。驱动机构部112在洗涤过程时或者漂洗过程时，利用离合器机构部112a将旋转力传递到波轮108。因此，在洗涤过程时或者漂洗过程时，转桶104不被旋转驱动，仅波轮108被旋转驱动。此时，波轮108被减速为1/5而旋转驱动。另外，驱动机构部112在脱水过程时，通过离合器机构部112a将电动机113的旋转力传递到波轮108以及转桶104。因此，在脱水过程时，波轮108与转桶104一体地旋转驱动。此时，转桶104不减速地被旋转驱动。
28.在外箱101的上部设有顶盖114。在顶盖114能够开闭地设有将洗涤物出入口开闭的例如对折式的盖115。另外，在盛水桶102的上部能够开闭地安装有未图示的桶罩。在顶盖114的前部设有操作面板116。在操作面板116的里侧配置有控制洗衣机100的整体动作的控制单元117。在顶盖114内的后部设有将来自水源的水向盛水桶102内供给的供水机构部118。供水机构部118具备未图示的供水阀、连通于盛水桶102的未图示的供水路径等，控制单元117通过控制供水阀的开闭，从而控制向盛水桶102内的供水。
29.图2是表示电动机113的驱动控制系统的功能框图。在该情况下，控制单元117具备pwm控制方式逆变器即逆变器电路1。另外，pwm是pulse width modulation的简称。逆变器电路1通过将作为半导体开关元件的6个igbt2a～2f三相桥式连接而构成，在各igbt2a～2f的集电极－发射极间连接有飞轮二极管3a～3f。逆变器电路1的各相输出端子分别连接于
电动机113的各电动机绕组113u、113v、113w。在本实施方式中，作为电动机113，例如采用了外转子型的三相无刷dc电动机。
30.下臂侧的igbt2d、2e、2f的发射极经由作为电流检测元件的分流(shunt)电阻4而接地。另外，igbt2d、2e、2f的发射极与分流电阻4的共同连接点经由电阻元件5以及电容器6而接地。电阻元件5以及电容器6的共同连接点连接于控制电路7的a/d输入2端子，并且连接于过电流判定电路8的输入端子。过电流判定电路8使用比较器等而构成。过电流判定电路8的输出信号成为基于过电流检测的紧急停止信号，控制电路7在有紧急停止信号的输入时，停止pwm信号对逆变器电路1的输出。
31.在电动机113配置有检测转子的转速的转速传感器9。转速传感器9是磁传感器，例如由霍尔ic构成，输出用于检测转速的传感器信号。从转速传感器9输出的传感器信号经由not栅极10被输入到控制电路7。not栅极10的输出端子经由电容器11而接地。另外，对于转速传感器9，只要至少设于一个部位，就能够执行在本实施方式中进行的控制。
32.在逆变器电路1的输入侧连接有驱动用电源电路12。驱动用电源电路12利用由二极管电桥构成的全波整流电路14以及串联连接的2个电容器15a、15b对100v的交流电源13进行倍压全波整流，向逆变器电路1供给约280v的直流电压。逆变器电路1的各相输出端子连接于电动机113的各相绕组113u、113v、113w。第一电源电路16若使向逆变器电路1供给的约280v的驱动用电源降压而生成15v电源，则向驱动电路17以及高压驱动器电路19供给。第二电源电路18是使上述驱动用电源降压而生成5v的控制用电源、并向控制电路7、转速传感器9以及第三电源电路20等供给的三端子调节器。
33.高压驱动器电路19为了将逆变器电路1中的上臂侧的igbt2a～2c驱动而配置。第三电源电路20由上述的5v生成3.3v电源，将该电源向过电流判定电路8供给。控制电路7的a/d输入2端子利用电阻元件21被上拉(pull-up)到3.3v电源。驱动用电源电路12的输出端子、逆变器电路1的正侧直流母线与地之间连接有电阻元件22a、22b的串联电路，两者的共同连接点连接于控制电路7的a/d输入1端子。
34.控制电路7基于分流电阻4的端子电压检测向电动机113通电的三相电流，进行矢量控制(日文：
ベクトル
制御)，从而生成电压率以正弦波状变化的三相上下部分的pwm信号。控制电路7将pww信号在驱动电路17以及上侧也经由高压驱动器电路19地向构成逆变器电路1的各igbt2a～2f的栅极输出。在驱动电路17中用于输入各pwm信号的各输入端子被电阻23下拉(pull-down)到地电位。
35.在上述构成中，在下臂侧的igbt2d、2e、2f的各发射极与高压驱动器电路19之间分别连接有自举电容器(bootstrap condenser)24d、24e、24f。在上述构成中，自举电容器24d～24f伴随着igbt2a～2f的开关动作被充电，从而生成高压驱动器电路19驱动上臂侧的igbt2a～2c的栅极所用的电源电压。
36.在逆变器电路1的w相输出端子与地之间连接有电阻元件25a以及25b的串联电路，电阻元件25a以及25b的共同连接点连接于控制电路7的漏电感测输入端口。控制电路7通过在上述共同连接点产生的电压来感测漏电的产生。
37.在本实施方式中，控制电路7作为检测流经电动机113的电流的电流检测部而发挥功能，并且作为基于由该电流检测部检测的电流对电动机113进行矢量控制的控制部而发挥功能。在该情况下，控制电路7控制电动机113以使电动机113的旋转速度跟随于希望的目
标速度。控制电路7基于传感器信号执行规定的感测控制。具体而言，控制电路7作为规定的感测控制，执行异常感测控制、重量感测控制。
38.异常感测控制例如是感测漏电、过电流等异常的控制。与布量的感测相当的重量感测控制是如下控制：在衣物投入到转桶104之后，基于使波轮108旋转时的传感器信号来计算转桶104的转速，并基于该计算出的转速来判定衣物的量。
39.图3是将洗衣机1的电结构以控制电路7为中心概略地表示的框图。控制电路7例如以微计算机为主体构成，具备控制洗衣机的整体动作的功能。该控制电路7被从操作输入部33、水位传感器34、安全开关30、转速传感器9等输入信号。控制电路7基于这些输入信号与预先具备的控制程序，控制用于切换显示部32、供水阀118、电动机113、离合器机构112a或者排水阀110的电动机35等。
40.接下来，参照图4到图9对本实施方式的作用进行说明。图4以及图5是表示控制电路7进行的重量感测控制的处理内容的流程图。在图4所示的使波轮108正转的处理中，控制电路7首先将转子的定位例如进行0.2秒钟(f1)，于是将矢量控制中的d轴电流id例如设定为4a，并通过强制换流使电动机113的正转开始(f2)。然后，参照转速传感器9的传感器信号，开始转速的测量(f3)。具体而言，测量以脉冲状输出的传感器信号的脉冲数。
41.若电动机113的转速达到300rpm以上(f4；yes)，则将转矩电流即q轴电流iq作为第一电流例如设定为2a，继续进行电动机113的电流驱动(f5)。然后，若电动机113的转速达到阈值即700rpm以上(f6；yes)，则将q轴电流iq作为第二电流例如变更为0.8a。若将该状态持续0.6秒钟，则结束波轮108的正转(f8；yes)，使逆变器电路1向电动机113的通电停止(f9)。之后，若电动机113的旋转停止(f10；yes)，则存储到该时刻之前转速传感器9所输出的传感器信号的脉冲数(f11)。通过以上，正转时的处理结束，移至图5所示的反转时的处理。
42.反转时的处理与正转时的处理对称地执行。在图5所示的流程图中，将正转时的处理所对应的部分代替步骤编号的“f”而标注“r”来表示。但是，步骤r8中的结束等待时间为0.4秒，设定得比正转时的等待时间短。在以上的处理中，控制电路7测量在反转时输出的传感器信号的脉冲数并存储。然后，将正转时、反转时分别测量到的传感器信号的脉冲数合计，基于该合计值推断洗涤物的重量。
43.关于本实施方式的洗衣机，洗涤物的最大负载量为7kg，图6中用波形示出了无负载的情况下的转速的变化，在图7中用波形示出了负载量为4.5kg的情况下的转速的变化。在后者的情况下，转速在经过2秒之前为0rpm。
44.图8是使q轴电流iq从一开始就恒定为0.8a而进行了与本实施方式相同的控制的结果。图中所示的直线示出了理想的变化特性。若作为负载而提供的漂白布的重量超过2kg，则转速几乎不上升，成为旋转锁定的状态。与此相对，可知在图9所示的本实施方式的情况下，不会如图8那样成为旋转锁定的状态，通过波轮108的旋转而得到的脉冲数变化到能够辨别到6kg的程度。
45.如以上那样，根据本实施方式，控制电路7通过转矩电流来驱动使配置于转桶104的内底部的波轮108旋转的电动机113，进行转桶104内的布量感测。具体而言，在进行布量感测时，在使波轮108向正转方向旋转然后使其空转、接着使波轮108向反转方向旋转然后使其空转的期间内，测量电动机113的转速。而且，将使波轮108旋转的期间的转矩电流最初设为相对较大的第一电流，之后切换为相对较小的第二电流。
46.如此，通过利用转矩电流驱动电动机113，使得与布量相应的旋转状态的差异变得明确。而且，最初利用相对较大的第一电流进行驱动，从而防止旋转锁定，之后切换为相对较小的第二电流，从而还能够防止电动机113的旋转过度地持续进行。由此，能够以更高的精度进行布量的感测，并且还能够防止感测所需的时间延长。
47.另外，若电动机113的转速到达作为阈值的700rpm，则控制电路7将转矩电流从第一电流切换为第二电流，因此能够以转速作为指标适当地进行转矩电流的切换，能够可靠地防止旋转的过度持续。而且，由于控制电路7利用对dc无刷电动机113进行矢量控制而得到的q轴电流来赋予转矩电流，因此可改善对电动机113进行转矩控制的精度，并且能够提高布量的感测精度。
48.(其他实施方式)
49.也可以在各相配置分流电阻4并个别地检测相电流。
50.阈值不限于700rpm，只要根据单独的设计进行适当变更即可。
51.另外，将电动机113从强制换流切换为转矩电流驱动的转速也同样不限于300rpm。
52.洗衣机的最大负载量不限于7kg。
53.第一、第二电流的具体数值也在维持两者的大小关系的基础上进行适当变更即可。
54.也可以不使用转速传感器9，而是通过感测电动机113的电流、感应电压来测量转速。例如在电动机113的驱动中检测相电流从而测量转速，在电动机113的空转中参照图2所示的漏电感测输入从而检测感应电压来测量转速即可。
55.并非必须将通过矢量控制而得到的q轴电流作为转矩电流来控制。
56.虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等效的范围中。