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)明涉及對(duì)驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行矢量控制的滾筒式洗衣機(jī)。
背景技術(shù)：
在以往的滾筒式洗衣機(jī)中，當(dāng)需要判斷滾筒內(nèi)部洗滌物的重量，即需要判斷洗滌量時(shí)，是使?jié)L筒的轉(zhuǎn)速上升到特定轉(zhuǎn)速，再?gòu)脑撎囟ㄞD(zhuǎn)速提升到更高的轉(zhuǎn)速，基于其間所需時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)加以判斷。然而，當(dāng)滾筒進(jìn)入轉(zhuǎn)速高的范圍時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題是，會(huì)造成風(fēng)阻損耗(windage loss)或者靜止的機(jī)構(gòu)一側(cè)的滾筒門(mén)與洗滌物之間摩擦增大，因此難以獲取與洗滌量差成比例的檢測(cè)結(jié)果，判斷精度低。
在日本專利特開(kāi)平6-275號(hào)公開(kāi)中，公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)，它是在立式洗衣機(jī)中，對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行矢量控制，并基于該矢量控制中的q軸電流值進(jìn)行洗滌量判定。
即，由于矢量控制中的q軸電流與電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成比例，因此通過(guò)參照q軸電流值，便可正確推斷出電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載狀態(tài)。因此，若基于q軸電流值來(lái)判斷洗滌量，則可提高判斷精度。
然而，日本專利特開(kāi)平6-275號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的技術(shù)只適用于將旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片配置于洗滌槽底部的立式洗衣機(jī)，無(wú)法直接適用于滾筒式洗衣機(jī)。并且要正確判斷洗滌量，最理想的是洗滌物均勻分布在滾筒內(nèi)。但關(guān)于這點(diǎn)在上述公報(bào)中沒(méi)有任何說(shuō)明，另外即使有說(shuō)明，由于滾筒式洗衣機(jī)具有不同的基本構(gòu)造，使洗滌物均勻分布的方法必然不同，因此也不可能直接使用。
本發(fā)明為解決上述問(wèn)題，其特征在于提供一種能以更高精度推斷洗滌量的滾筒式洗衣機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的滾筒式洗衣機(jī)具備旋轉(zhuǎn)軸配置于大致水平方向、用于裝入洗滌物的滾筒；驅(qū)動(dòng)該滾筒旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)流過(guò)該電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)裝置，以及依據(jù)該電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的電流對(duì)上述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制、使該電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩至少在洗滌運(yùn)轉(zhuǎn)和脫水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分別達(dá)到最佳狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩控制裝置，具備推定洗滌量的洗滌量推定裝置，將上述電動(dòng)機(jī)從高轉(zhuǎn)速降低到上述滾筒內(nèi)部洗滌物開(kāi)始從內(nèi)周面最高點(diǎn)落下時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為第1轉(zhuǎn)速，將上述電動(dòng)機(jī)從低轉(zhuǎn)速提高到上述滾筒內(nèi)部洗滌物開(kāi)始在內(nèi)周面最高點(diǎn)貼緊內(nèi)周面時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為第2轉(zhuǎn)速，當(dāng)判斷上述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于第1轉(zhuǎn)速與第2轉(zhuǎn)速之間時(shí)，以最大輸出轉(zhuǎn)矩使上述電動(dòng)機(jī)加速，并依據(jù)此加速期間內(nèi)矢量控制的q軸電流值來(lái)推定洗滌量。
即，在滾筒式洗衣機(jī)中，當(dāng)滾筒以較低速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，洗滌物會(huì)在重力作用下從滾筒內(nèi)周面落下，位置容易大幅度變化。因此，只要使?jié)L筒在較低速度下旋轉(zhuǎn)，也可在一定程度上調(diào)整洗滌物的分布平衡度。然后，當(dāng)從該狀態(tài)起滾筒轉(zhuǎn)速提高時(shí)，離心力逐漸作用于洗滌物，洗滌物有貼緊滾筒內(nèi)周面的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升后，洗滌物將保持緊貼于滾筒內(nèi)周的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
相反，在從洗滌物緊貼于滾筒內(nèi)周面的狀態(tài)使旋轉(zhuǎn)速度降低后，作用于洗滌物的離心力逐漸減小，不久后洗滌物將從滾筒內(nèi)最高點(diǎn)落下。
在上述過(guò)程中，將洗滌物處于滾筒內(nèi)部最上方位置但不會(huì)落下、開(kāi)始緊貼內(nèi)周面的臨界轉(zhuǎn)速設(shè)為第2轉(zhuǎn)速，將原本緊貼于滾筒內(nèi)部的洗滌物在位于最上方位置時(shí)開(kāi)始要落下的臨界轉(zhuǎn)速設(shè)為第1轉(zhuǎn)速(通常兩者不會(huì)相同)，在第2轉(zhuǎn)速與第1轉(zhuǎn)速之間，可以認(rèn)為洗滌物的分布一定程度上是處于均勻的狀態(tài)。因此，從此時(shí)起如果使?jié)L筒突然加速，在轉(zhuǎn)速上升期間內(nèi)檢測(cè)出的q軸電流值可更精確地反映電動(dòng)機(jī)負(fù)載量，即洗滌量，因此可更高精度推斷洗滌量。
此時(shí)，洗滌量推定裝置可采用以下結(jié)構(gòu)，即當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于第1轉(zhuǎn)速與第2轉(zhuǎn)速之間時(shí)，檢測(cè)矢量控制中的q軸電流值的變化，一旦該變化范圍等于低于特定值，便開(kāi)始加速電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行平衡度的調(diào)整控制。
即，如上所述，要高精度推斷洗滌量，滾筒內(nèi)洗滌物的均勻分布是必要的前提條件。由于矢量控制中的q軸電流值直接顯示了電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)，因此通過(guò)控制使q軸電流的變化減少，可更加主動(dòng)地進(jìn)行分布均衡度的調(diào)整。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例中的控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)的功能方塊圖。
圖2是滾筒式洗衣機(jī)的縱向剖面?zhèn)纫晥D。
圖3是表示控制內(nèi)容的流程圖。
圖4是表示圖3的步驟S4中檢測(cè)q軸電流值變動(dòng)幅度的處理流程圖。
圖5是電動(dòng)機(jī)依據(jù)圖3的控制而改變旋轉(zhuǎn)速度的示例圖。
圖6A是依據(jù)圖3流程圖的處理對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)際測(cè)量之一例。
圖6B是在圖6A的狀態(tài)下檢測(cè)出的q軸電流的取樣值。
圖6C是對(duì)圖6B的q軸電流值進(jìn)行運(yùn)算處理后的結(jié)果圖。
圖7是q軸電流有效值與洗滌量的關(guān)系圖。
圖8是表示本發(fā)明第2實(shí)施例中的控制內(nèi)容的流程圖，相當(dāng)于圖3。
圖9相當(dāng)于圖5。
圖10是表示本發(fā)明第3實(shí)施例中的控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)的功能方塊圖，相當(dāng)于圖1。
圖11相當(dāng)于圖3。
圖12是式(1)的三元概念圖。
圖13A是僅基于q軸電流推定洗滌量之一例。
圖13B是依據(jù)d軸電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償后再推測(cè)洗滌量的示例圖。
圖14是將不僅改變電動(dòng)機(jī)溫度、并且改變滾筒負(fù)載后再使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)時(shí)所測(cè)定的判定值進(jìn)行繪制的圖。
圖15是當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)溫度后、在和圖14相同負(fù)載狀態(tài)下使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè)的d軸電流值的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一以下，參照?qǐng)D1至圖9說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施例。首先，滾筒式洗衣機(jī)的整體構(gòu)造如圖2所示，外箱1構(gòu)成滾筒式洗衣機(jī)的外殼，其前面中間部分設(shè)有滾筒門(mén)2，上部設(shè)有操作面板3，操作面板3上具備多個(gè)按鈕和顯示部(均未圖示)。滾筒門(mén)2用于打開(kāi)或關(guān)閉形成于外箱1前面中間部分的洗滌物出入口4。
在外箱1的內(nèi)部設(shè)有圓筒狀的水槽5。該水槽5以前后方向(圖2中顯示為左右方向)為軸向的橫軸狀配置，并朝前上方傾斜，由彈性支撐裝置6彈性支撐。圓筒狀的滾筒7在水槽5的內(nèi)部，與水槽5同軸配置。此滾筒7除用于洗滌，還具有脫水及干燥功能，作為公用的滾筒在滾筒7的幾乎全身形成很多小孔8(圖3中僅部分圖示)，滾筒7內(nèi)周部設(shè)有多個(gè)擋板9(圖3中僅圖示一個(gè))。
水槽5和滾筒7分別于前面形成有用于放入或取出洗滌物的開(kāi)口部10、11，水槽5的開(kāi)口部10通過(guò)波紋管12與上述洗滌物出入口4水密連接，滾筒7的開(kāi)口部11面向水槽5的開(kāi)口部10。平衡環(huán)13設(shè)置于開(kāi)口部11的周圍。
驅(qū)動(dòng)滾筒7旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)14是外轉(zhuǎn)子式DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，設(shè)置于水槽5的背面。電動(dòng)機(jī)14的定子15安裝于軸承座16的外周，該軸承座16安裝于水槽5的背部中央。轉(zhuǎn)子17從外側(cè)覆蓋定子15那樣配置，旋轉(zhuǎn)軸18安裝于中心部，通過(guò)軸承19支承于上述軸承座16上，可旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸18的前端從軸承座16突出，并與滾筒7的背部中央相連。即，當(dāng)電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)子17旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾筒7將與該轉(zhuǎn)子17一體旋轉(zhuǎn)。
積水部20設(shè)置于水槽5下方，積水部20內(nèi)部設(shè)有加熱器21，用于將洗滌水加熱。排水管23通過(guò)排水閥22連接于積水部20后部。
熱風(fēng)產(chǎn)生裝置24設(shè)置于水槽5上方，熱交換器25設(shè)置于水槽5背面。熱風(fēng)產(chǎn)生裝置24具備設(shè)置于盒子26內(nèi)的熱風(fēng)用加熱器27、設(shè)置于罩殼28內(nèi)的風(fēng)扇29、通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置30驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇29旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)31，盒子26與罩殼28互相連通。輸送管32連接于盒子26的前部，輸送管32的前端向水槽5內(nèi)部前方突出，面向滾筒7的開(kāi)口部12。
這里，當(dāng)熱風(fēng)用加熱器27與風(fēng)扇29產(chǎn)生熱風(fēng)后，該熱風(fēng)將通過(guò)輸送管32供給至滾筒7內(nèi)。供給至滾筒7內(nèi)的熱風(fēng)對(duì)滾筒7內(nèi)的洗滌物進(jìn)行加熱，并將水分吸收，排出到熱交換器25一側(cè)。
熱交換器25是水冷式構(gòu)造，其上部連通到上述罩殼28之內(nèi)，下部連通到水槽5內(nèi)，水從上方注入后流下，從而使內(nèi)部空氣中的水蒸氣冷卻凝結(jié)，達(dá)到除濕效果。通過(guò)此熱交換器25的空氣再次返回?zé)犸L(fēng)產(chǎn)生裝置24，被加熱成熱風(fēng)后循環(huán)。
圖1是表示滾筒式洗衣機(jī)的控制系結(jié)構(gòu)成的功能方塊圖。由于其構(gòu)成與例如專利申請(qǐng)2002-212788中公開(kāi)的發(fā)明相同，因此以下僅作概要說(shuō)明?？刂葡匆聶C(jī)11整體運(yùn)轉(zhuǎn)的控制用微型計(jì)算機(jī)(洗滌量推定裝置)54輸出目標(biāo)速度指令ωref，減法器33將該目標(biāo)速度指令ωref與估算器(Estimator)34檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度ω相減后輸出結(jié)果。
速度PI控制部35依據(jù)目標(biāo)速度指令ωref與檢測(cè)速度ω的差值進(jìn)行PI控制，產(chǎn)生q軸電流指令值Iqref和d軸電流指令值Idref。減法器36、37將上述指令值Iqref、Idref與αβ/dq轉(zhuǎn)換部38輸出的q軸電流值Iq、d軸電流值Id相減后，將結(jié)果輸出到電流PI控制部39q、39d。q軸電流值Iq還將輸出到微型計(jì)算機(jī)54。
電流PI控制部39q、39d基于與q軸電流指令值Iqref和d軸電流指令值Idref的差值進(jìn)行PI控制，產(chǎn)生并輸出q軸電壓指令值Vq以及d軸電壓指令值Vd。dq/αβ轉(zhuǎn)換部40基于估算器34檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)14中轉(zhuǎn)子磁通的旋轉(zhuǎn)相位角(轉(zhuǎn)子位置角)θ，將電壓指令值Vd、Vq轉(zhuǎn)換為電壓指令值Vα、Vβ。
αβ/UVW轉(zhuǎn)換部41將電壓指令值Vα、Vβ轉(zhuǎn)換成三相電壓指令值Vu、Vv、Vw后輸出。切換開(kāi)關(guān)42u、42v、42w將電壓指令值Vu、Vv、Vw和初始模式輸出部43輸出的起動(dòng)用電壓指令值Vus、Vvs、Vws切換后輸出。
PWM形成部44基于電壓指令值Vus、Vvs、Vws，將16kHz載波調(diào)制后的各相PWM信號(hào)Vup(+，-)、Vvp(+，-)、Vwp(+，-)輸出到逆變電路45。逆變電路45是將6個(gè)IGBT46進(jìn)行三相橋式連接而構(gòu)成，下橋臂U、V相的IGBT46的發(fā)射極分別通過(guò)用于檢測(cè)電流的分流電阻(電流檢測(cè)裝置)47(u、v)與地相連。此外，兩者共同的連接點(diǎn)通過(guò)未圖式的放大、偏置電路，連接于A/D轉(zhuǎn)換部49。100V交流電源經(jīng)倍壓全波整流后的大約280V直流電壓施加于逆變電路45。放大、偏置電路將分流電阻47的端電壓放大，并提供偏置，使其放大信號(hào)的輸出范圍為正。
A/D轉(zhuǎn)換部49將放大、偏置電路的輸出信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，輸出電流數(shù)據(jù)Iu、Iv。UVW/αβ轉(zhuǎn)換部52根據(jù)電流數(shù)據(jù)Iu、Iv推定W相的電流數(shù)據(jù)Iw，并將三相電流數(shù)據(jù)Iu、Iv、Iw轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)系的2軸電流數(shù)據(jù)Iα、Iβ。
αβ/dq轉(zhuǎn)換部38在矢量控制時(shí)，從估算器34取得電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)子位置角θ，將2軸電流數(shù)據(jù)Iα、Iβ轉(zhuǎn)換為d軸電流值Id、q軸電流值Iq，例如每隔128μ秒輸出。估算器34基于d軸電流值Id、q軸電流值Iq，推定轉(zhuǎn)子17的位置角θ和旋轉(zhuǎn)速度ω，并輸出到各部分。
在以上構(gòu)成中，除逆變電路45以外的構(gòu)成主要是通過(guò)DSP(Digital SignalProcessor，轉(zhuǎn)矩控制裝置)53的軟件實(shí)現(xiàn)的功能。
以下參照?qǐng)D3至圖9說(shuō)明本實(shí)施例的功效。圖3是控制用微型計(jì)算機(jī)54執(zhí)行的流程圖，表示對(duì)滾筒7內(nèi)投入的洗滌物重量(洗滌量)進(jìn)行推定的處理。控制用微型計(jì)算機(jī)54在步驟S1中，使電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度逐漸增加。即為以(Na/Tk1)的加速度逐漸提高旋轉(zhuǎn)速度，使得在時(shí)間Tk1的期間內(nèi)到達(dá)上側(cè)基準(zhǔn)速度(第2轉(zhuǎn)速)Na。上側(cè)基準(zhǔn)速度Na即洗滌物在離心力作用下開(kāi)始要緊貼滾筒7內(nèi)周面最上方的速度，該速度設(shè)定為大于等于40rpm，例如75rpm。
此旋轉(zhuǎn)速度漸增的運(yùn)行是通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)14進(jìn)行矢量控制來(lái)完成。由于αβ/dq轉(zhuǎn)換部38產(chǎn)生的q軸電流值是以128μ秒間隔進(jìn)行輸出，因此該旋轉(zhuǎn)控制在滾筒7旋轉(zhuǎn)一周(75～55rpm、旋轉(zhuǎn)1周0.8秒～1.09秒)中，是每隔128秒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)速度控制。如此進(jìn)行控制，以減少滾筒7在旋轉(zhuǎn)一周過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)變化。
即，在滾筒式洗衣機(jī)中，當(dāng)滾筒7以較低速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，洗滌物會(huì)在重力作用下從滾筒內(nèi)周面落下，位置容易大幅度變化。因此，只要使?jié)L筒7在較低速度下旋轉(zhuǎn)，也可在一定程度上調(diào)整洗滌物的分布平衡度。另外，具體作用的詳細(xì)情況在例如專利申請(qǐng)2002-212788中有說(shuō)明。
在后續(xù)步驟S2中，將進(jìn)行下述漸減標(biāo)志的復(fù)位處理，在下一個(gè)步驟S3中，每隔128μ秒讀取q軸電流值Iq。在接下來(lái)的步驟S4中，進(jìn)行q軸電流變動(dòng)幅度H的檢測(cè)處理。
圖4是表示變動(dòng)幅度H的檢測(cè)處理內(nèi)容的流程圖。此外，圖6A表示在進(jìn)行圖3流程圖處理后電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速的一個(gè)例子，圖6B表示此時(shí)檢測(cè)出的q軸電流的取樣值，圖6C表示將圖6B的q軸電流值按照下述圖4流程進(jìn)行運(yùn)算處理后的變動(dòng)幅度H。
此處，參照?qǐng)D4說(shuō)明步驟S4中q軸電流變動(dòng)幅度H的檢測(cè)處理。首先，通過(guò)數(shù)字運(yùn)算，將如圖6B所示的檢測(cè)的q軸電流值進(jìn)行低通濾波，除去高頻成分，并以特定抽去率將檢測(cè)數(shù)中間抽去部分(步驟S21)。接著，通過(guò)高通濾波提取變動(dòng)部分(步驟S22)，將結(jié)果進(jìn)行二次方運(yùn)算(步驟S23)，再通過(guò)低通濾波除去二次方運(yùn)算結(jié)果中的高頻成分(步驟S24)。于是，便可獲得圖6C所示的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)即為q軸電流的變動(dòng)幅度H。
再參照?qǐng)D3。在步驟S5中，判斷變動(dòng)幅度H是否小于預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值Hk。即，q軸電流的變動(dòng)幅度H反映了電動(dòng)機(jī)14的負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動(dòng)。因此，變動(dòng)幅度H大代表了滾筒7的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)大，滾筒7內(nèi)的洗滌物分布狀態(tài)不平衡。
在步驟S5中，若變動(dòng)幅度H大于等于基準(zhǔn)值Hk(『NO』)，則進(jìn)入步驟S6、S7。接著，如果漸減標(biāo)志沒(méi)有置位(步驟S6，『NO』)，旋轉(zhuǎn)速度沒(méi)有達(dá)到上側(cè)基準(zhǔn)速度Na(步驟S7，『NO』)，則返回步驟S1，繼續(xù)使旋轉(zhuǎn)速度逐漸增加。
如上所述，在步驟S1～S7循環(huán)過(guò)程中，在旋轉(zhuǎn)速度到達(dá)上側(cè)基準(zhǔn)速度Na之前，如果變動(dòng)幅度H低于基準(zhǔn)值Hk(步驟S5，『YES』)，則控制用微型計(jì)算機(jī)54將以最大轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)14加速(步驟S8)。于此加速期間內(nèi)，仍每隔128μ秒讀取q軸電流Iq(步驟S9)。
在后續(xù)的步驟S10中，電動(dòng)機(jī)14加速后在旋轉(zhuǎn)速度到達(dá)Nd(例如300rpm)之前(『NO』)，將重復(fù)步驟S8、S9的處理，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度到達(dá)Nd后(『YES』)，使電動(dòng)機(jī)14停止加速。然后，控制用微型計(jì)算機(jī)54對(duì)加速期間取樣的q軸電流值Iq進(jìn)行有效值(二次方平均值的平方根)運(yùn)算(步驟S12)，再依據(jù)該運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行洗滌量判定(步驟S13)。
另一方面，在步驟S1～S7循環(huán)過(guò)程中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度到達(dá)上側(cè)基準(zhǔn)速度Na之前，變動(dòng)幅度H沒(méi)有低于基準(zhǔn)值Hk(步驟S7，『YES』)時(shí)，控制用微型計(jì)算機(jī)54在內(nèi)部存儲(chǔ)器的標(biāo)志儲(chǔ)存區(qū)域中將漸減標(biāo)志置位(步驟S14)，接著使電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低(步驟S15)。即，如圖5所示，在時(shí)間Tk2期間內(nèi)，以(Na-Nb/Tk2)的減速度將旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低，使得降低到下側(cè)基準(zhǔn)速度(第1轉(zhuǎn)速)Nb。下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb是洗滌物開(kāi)始從滾筒7內(nèi)周面最上方落下的旋轉(zhuǎn)速度，設(shè)定為例如55rpm。
即，當(dāng)滾筒7的旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低快要到達(dá)下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb附近時(shí)，推定滾筒內(nèi)的洗滌物呈大致均勻分布的狀態(tài)。然后，以上的旋轉(zhuǎn)速度漸減運(yùn)轉(zhuǎn)的執(zhí)行過(guò)程中(步驟S16，『NO』)也與漸增運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相同，執(zhí)行步驟S3～S5的處理，如果執(zhí)行過(guò)程中變動(dòng)幅度H低于基準(zhǔn)值Hk(步驟S5，『YES』)，將同樣執(zhí)行步驟S8以后的處理。此外，在步驟S5中，當(dāng)判斷結(jié)果為『NO』時(shí)，將漸減標(biāo)志置位，因此在后續(xù)的步驟S6中將判斷為『YES』，并進(jìn)入步驟S15。
然后再繼續(xù)使旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低，在步驟S5判斷為『YES』之前，如果旋轉(zhuǎn)速度到達(dá)下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb(步驟S16，『YES』)，控制用微型計(jì)算機(jī)54將使電動(dòng)機(jī)14暫時(shí)停止旋轉(zhuǎn)(步驟S17)。然后，進(jìn)入步驟S1，重新調(diào)整平衡狀態(tài)。
此處，圖7中，縱軸表示q軸電流的有效值，橫軸表示基于該值判斷的洗滌物重量。例如，當(dāng)q軸電流值為3.352時(shí)，判斷洗滌物重量大約為3kg。
如上所述，于本實(shí)施例中，控制用微型計(jì)算機(jī)54通過(guò)逆變電路45，以矢量控制的方式驅(qū)動(dòng)使洗衣機(jī)滾筒7旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)14，當(dāng)電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速處于下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb與上側(cè)基準(zhǔn)速度Na之間時(shí)，檢測(cè)出矢量控制中的q軸電流值變動(dòng)，當(dāng)變動(dòng)幅度等于低于特定值時(shí)，以最大轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)14加速，依據(jù)該加速期間中矢量控制的q軸電流值來(lái)推定洗滌量。
即，當(dāng)電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速處于下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb與上側(cè)基準(zhǔn)速度Na之間時(shí)，推定滾筒7內(nèi)的洗滌物處于大致均勻的分布狀態(tài)。然后，由于矢量控制中的q軸電流值直接顯示了電動(dòng)機(jī)14負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)，因此通過(guò)控制以減少q軸電流的變化，可更加主動(dòng)地進(jìn)行分布平衡度的調(diào)整。
此外，由于當(dāng)滾筒7從推定為很好地進(jìn)行了均勻分布調(diào)整的狀態(tài)突然加速，提高轉(zhuǎn)速時(shí)，此期間內(nèi)檢測(cè)出的q軸電流值可更加正確地反映電動(dòng)機(jī)14的負(fù)載量，即洗滌量，因此可以更高精度地進(jìn)行洗滌量的推定。
并且，由于控制用微型計(jì)算機(jī)54是在滾筒7轉(zhuǎn)速?gòu)淖畛醯牧闵仙缴蟼?cè)基準(zhǔn)速度Na為止的期間內(nèi)，基于q軸電流值進(jìn)行平衡分布的控制，因此如果平衡調(diào)整進(jìn)行順利，洗滌量的推定可以在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。進(jìn)而，由于控制用微型計(jì)算機(jī)54是基于q軸電流的有效值進(jìn)行平衡調(diào)整控制，因此可基于交流變化的q軸電流，更加正確推定洗滌量。
實(shí)施例二圖8及圖9為本發(fā)明的第2實(shí)施例，與第1實(shí)施例相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)，在此省略相應(yīng)的說(shuō)明，下文僅對(duì)不同的部分加以說(shuō)明。第2實(shí)施例的構(gòu)成基本與第1實(shí)施例相同，只是控制用微型計(jì)算機(jī)54在軟件上的處理內(nèi)容不同。
即，第2實(shí)施例中，滾筒7的旋轉(zhuǎn)速度一旦上升至上側(cè)基準(zhǔn)速度Na后(步驟S21)，將逐漸回落(最大期間Tk)至下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb(步驟S22)。然后與第2實(shí)施例同樣，執(zhí)行步驟S3～S5、S8～S13。此外，在步驟S5中判斷結(jié)果為『NO』時(shí)，將執(zhí)行步驟S16、S17，在步驟S16中判斷結(jié)果為『NO』時(shí)，將轉(zhuǎn)到步驟S22。繼而，步驟S17完成后，將轉(zhuǎn)到步驟S21。
如上所述，第2實(shí)施例中，控制用微型計(jì)算機(jī)54在滾筒7轉(zhuǎn)速暫時(shí)上升后又回落，在旋轉(zhuǎn)速度到達(dá)下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb的期間進(jìn)行平衡度調(diào)整控制，一旦q軸電流變動(dòng)小于基準(zhǔn)值Hk，則以最大轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)14加速。
即，當(dāng)滾筒7內(nèi)側(cè)作用于洗滌物的離心力與重力接近時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度處于一定范圍，為了提高對(duì)分布均衡度的調(diào)整效果，需要適當(dāng)延長(zhǎng)滾筒7的旋轉(zhuǎn)速度處于該范圍的時(shí)間。而如第1實(shí)施例中最初的處理那樣，在使?jié)L筒7的轉(zhuǎn)速由零上升至上側(cè)基準(zhǔn)速度Na的情況下，上述旋轉(zhuǎn)速度范圍非常接近上側(cè)基準(zhǔn)速度Na的值。
與此不同的是，如第2實(shí)施例那樣，當(dāng)轉(zhuǎn)速逐漸減少的情況下，上述旋轉(zhuǎn)速度范圍大致遍及上側(cè)基準(zhǔn)速度Na與下側(cè)基準(zhǔn)速度Nb之間。如此，可延長(zhǎng)上述用于進(jìn)行均衡調(diào)整的時(shí)間，可進(jìn)一步提高均衡調(diào)整的效果。
實(shí)施例三圖10至圖15表示本發(fā)明的第3實(shí)施例，在此僅說(shuō)明與第1實(shí)施例之間的不同點(diǎn)。第3實(shí)施例中，在推斷洗滌量時(shí)還使用到矢量控制的d軸電流。
首先，參照?qǐng)D14及圖15說(shuō)明其原理。圖14是在改變電動(dòng)機(jī)14的溫度(主要是繞組溫度)且在“無(wú)負(fù)載”以及施加“2.2公斤”、“5.3公斤”模擬負(fù)載的狀態(tài)下使?jié)L筒7分別旋轉(zhuǎn)時(shí)，將所測(cè)定的判定值進(jìn)行繪制的圖。此外，各狀態(tài)下測(cè)定點(diǎn)分為2組，低溫測(cè)定組的室溫為14攝氏度，高溫測(cè)定組的室溫為26攝氏度。
由圖14可知，電動(dòng)機(jī)14溫度升高后，相同負(fù)載下判定值趨于上升。這是因?yàn)殡S著溫度的變化，電動(dòng)機(jī)14的繞組電阻值也會(huì)變化的緣故。即，起動(dòng)洗衣機(jī)，向電動(dòng)機(jī)14的繞組通電后，繞組溫度升高，溫度的變化導(dǎo)致繞組電阻值的變化。并且繞組電阻值發(fā)生變化時(shí)，檢測(cè)出的q軸電流也會(huì)受到影響。
另外，圖15是當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)14的溫度后、在和圖14相同負(fù)載狀態(tài)下使電動(dòng)機(jī)14旋轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè)到的d軸電流值的示意圖。d軸電流是電動(dòng)機(jī)14的勵(lì)磁電流分量，因此繞組電阻若發(fā)生變化，電流值將相應(yīng)地趨向于大致線性變化。
即，即使改變電動(dòng)機(jī)14的溫度，洗滌量也可以表示為q軸電流、d軸電流的函數(shù)。因此，發(fā)明者首先設(shè)洗滌量為y，q軸電流的有效值為x，d軸電流的有效值為z，此時(shí)假設(shè)y如函數(shù)式(1)所示(參照?qǐng)D12)。
y＝a·x2+b·x+c·z2+d·z+e …(1)然后，給出已知的洗滌量y，測(cè)定q軸電流x以及d軸電流z，并使用多元最小二乘法，由(y、x、z)的數(shù)據(jù)串計(jì)算系數(shù)(a、b、c、d、e)。以下是取得的運(yùn)算結(jié)果的一個(gè)例子。
a＝-13.70780694b＝112.5122816c＝-242.8221477 …(2)d＝-0.5916270169e＝7.546078222另外，基于這些結(jié)果推斷洗滌量與在第1實(shí)施例中僅基于q軸電流推斷出洗滌量后、再依據(jù)電動(dòng)機(jī)14繞組溫度的推斷結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果相同。
圖10所示的功能方塊圖中，控制用微型計(jì)算機(jī)(溫度檢測(cè)裝置、洗滌量推斷裝置)61也可讀取由估算器34輸出的d軸電流值Id而構(gòu)成。
然后，圖11所示的流程圖中，控制用微型計(jì)算機(jī)54在步驟S9中讀取q軸電流后，還繼續(xù)讀取d軸電流(步驟S31)。接著，在步驟S12中計(jì)算q軸電流的有效值后，還再計(jì)算d軸電流的有效值(步驟S32)。此后，將(2)式中的系數(shù)(a、b、c、d、e)代入(1)式，判定出洗滌量(步驟S33)。
圖13A是如第1實(shí)施例那些僅基于q軸電流推斷洗滌量的一例，圖13B是第3實(shí)施例中由d軸電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償后推斷洗滌量的一例。當(dāng)負(fù)載為4kg、5kg時(shí)，A是計(jì)算q軸電流的有效值，作為縱軸，圖13B是計(jì)算基于(1)式的y，作為縱軸。
負(fù)載為4kg、5kg時(shí)，A的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為0.0167、0.0165，B的σ則均為0.004。即，A的3σ為0.005，而B(niǎo)的3σ為0.0012，誤差為4分之1以下，測(cè)定精確度有了極大提升。
如上所述，第3實(shí)施例中，控制用微型計(jì)算機(jī)61基于矢量控制中的d軸電流值，推斷電動(dòng)機(jī)14的繞組溫度，再基于其繞組溫度對(duì)洗滌量的推斷結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。如此，可進(jìn)一步提高推斷的精確度。繼而，由于d軸電流是電動(dòng)機(jī)14的勵(lì)磁電流分量，所以只要參照d軸電流，便可較好地推定當(dāng)時(shí)的繞組電阻值。因此，即使沒(méi)有另外設(shè)置溫度傳感器等，也可基于繞組溫度進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明并非僅限定于上述內(nèi)容及附圖所述的實(shí)施例，可作如下變形或擴(kuò)展。
第1實(shí)施例中，也可刪除步驟S2～S6、S14～S17，在執(zhí)行步驟S3后進(jìn)行步驟S7的判斷，若判斷結(jié)果為「YES」，則轉(zhuǎn)到步驟S8。即，也可僅在滾筒7的轉(zhuǎn)速達(dá)到上限基準(zhǔn)值時(shí)，判斷滾筒7內(nèi)洗滌物呈大致均勻分布的狀態(tài)。
又，同樣地第2實(shí)施例中也可刪除步驟S22、S23，執(zhí)行步驟S22后進(jìn)行步驟S16的判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為「YES」時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟S8。
第3實(shí)施例中，溫度檢測(cè)裝置并不一定要基于d軸電流，也可設(shè)置溫度傳感器直接檢測(cè)繞組的溫度，基于此溫度對(duì)以第1實(shí)施例的方法推斷出的洗滌量進(jìn)行補(bǔ)償。
工業(yè)上的實(shí)用性本發(fā)明可提供一種滾筒式洗衣機(jī)，其在滾筒內(nèi)的洗滌物呈大致均勻分布的狀態(tài)下，可高精確推斷洗滌物的量。
權(quán)利要求
1.一種滾筒式洗衣機(jī)，具備旋轉(zhuǎn)軸配置于大致水平方向、用于裝入洗滌物的滾筒(7)；驅(qū)動(dòng)該滾筒(7)旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)(14)；檢測(cè)流過(guò)該電動(dòng)機(jī)(14)的電流的電流檢測(cè)裝置(47)；以及依據(jù)該電流檢測(cè)裝置(47)檢測(cè)的電流對(duì)所述電動(dòng)機(jī)(14)進(jìn)行矢量控制、使該電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)矩至少在清洗運(yùn)轉(zhuǎn)和脫水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分別達(dá)到最佳的轉(zhuǎn)矩控制裝置(53)，其特征在于，具備推定洗滌量的洗滌量推定裝置(54、61)，將所述電動(dòng)機(jī)(14)從高轉(zhuǎn)速降低到所述滾筒(7)內(nèi)部洗滌物開(kāi)始從內(nèi)周面最高點(diǎn)落下時(shí)的轉(zhuǎn)速設(shè)為第1轉(zhuǎn)速，將所述電動(dòng)機(jī)(14)從低轉(zhuǎn)速提高到所述滾筒(7)內(nèi)部洗滌物開(kāi)始在內(nèi)周面最高點(diǎn)貼緊內(nèi)周面時(shí)的轉(zhuǎn)速設(shè)為第2轉(zhuǎn)速，當(dāng)判斷所述電動(dòng)機(jī)(14)轉(zhuǎn)速處于所述第1轉(zhuǎn)速與所述第2轉(zhuǎn)速之間時(shí)，以最大輸出轉(zhuǎn)矩使所述電動(dòng)機(jī)(14)加速，并依據(jù)此加速期間內(nèi)矢量控制的q軸電流值推定洗滌量。
2.如權(quán)利要求1所述的洗衣機(jī)，其特征在于，洗滌量推定裝置(54、61)當(dāng)電動(dòng)機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速在第1轉(zhuǎn)速與第2轉(zhuǎn)速之間時(shí)，檢測(cè)矢量控制中的q軸電流值的變動(dòng)，當(dāng)該變動(dòng)幅度等于低于特定值時(shí)，開(kāi)始使電動(dòng)機(jī)(14)加速，進(jìn)行平衡調(diào)整。
3.如權(quán)利要求2所述的洗衣機(jī)，其特征在于，洗滌量推定裝置(54、61)是在滾筒(7)轉(zhuǎn)速暫時(shí)上升后再使其下降到第1轉(zhuǎn)速的期間內(nèi)進(jìn)行平衡調(diào)整控制。
4.如權(quán)利要求2所述的洗衣機(jī)，其特征在于，洗滌量推定裝置(54、61)是在滾筒(7)轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵仙降?轉(zhuǎn)速的期間內(nèi)進(jìn)行平衡調(diào)整控制。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的洗衣機(jī)，其特征在于，洗滌量推定裝置(54、61)是基于q軸電流值進(jìn)行平衡調(diào)整控制。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的洗衣機(jī)，其特征在于，具備溫度檢測(cè)裝置(61)，用以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)(14)的繞組溫度，洗滌量推定裝置(61)基于所述繞組溫度，對(duì)洗滌量的推定結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。
7.如權(quán)利要求6所述的洗衣機(jī)，其特征在于，溫度檢測(cè)裝置(61)是基于矢量控制中的d軸電流值，推定電動(dòng)機(jī)(14)的繞組溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種滾筒式洗衣機(jī)，具備裝入洗滌物的滾筒、驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)、檢測(cè)流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)裝置、依據(jù)檢測(cè)的電流對(duì)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最佳狀態(tài)的矢量控制裝置(S5)、以及推定洗滌量的洗滌量推定裝置，本發(fā)明中，將電動(dòng)機(jī)從高轉(zhuǎn)速降低到滾筒內(nèi)部洗滌物開(kāi)始從內(nèi)周面最高點(diǎn)落下時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為第1轉(zhuǎn)速，將電動(dòng)機(jī)從低轉(zhuǎn)速提高到滾筒內(nèi)部洗滌物開(kāi)始在內(nèi)周面最高點(diǎn)貼緊內(nèi)周面時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為第2轉(zhuǎn)速，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于第1轉(zhuǎn)速與第2轉(zhuǎn)速之間時(shí)，以最大輸出轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)加速(S8)，并依據(jù)此加速期間內(nèi)的矢量控制的q軸電流值推定洗滌量(S13)。
文檔編號(hào)D06F33/02GK1756867SQ200380110108
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者岡崎洋二, 細(xì)糸強(qiáng)志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝家電制造株式會(huì)社, 東芝電器營(yíng)銷株式會(huì)社