專利名稱：直接連接式洗衣機及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直接連接式洗衣機及其控制方法。更具體地說，涉及一種具有開關磁阻馬達(switched reluctance motor)(下文稱為SR馬達)的直接連接式洗衣機及其脫水控制方法，這種直接連接式洗衣機的洗滌馬達的轉軸與波輪和脫水桶二者的轉軸相連。
以下是采用磁阻馬達的常規(guī)工藝。
首先，于1992年2月12日申請的題目為“高速磁阻馬達”的美國專利5,3412,076涉及一種小型磁阻馬達，這種馬達以高速和高轉矩旋轉，并且消除了振動。
1993年2月17日申請的美國專利5,373,206包括一個用于測試轉子狀態(tài)的單獨傳感器，一個測試器，該測試器用于輸出來自單獨傳感器和驅動信號的狀態(tài)測試信號，以及一個脈沖發(fā)生電路，該電路接收上述狀態(tài)測試信號，然后向每個相勵磁電路發(fā)出驅動控制脈沖。該美國專利5,373,206僅根據(jù)一個狀態(tài)測試傳感器提供狀態(tài)測試故障信號，因此降低了生產(chǎn)成本。
此外，1993年2月10日申請的日本專利公開平6-245580提供了一種沒有狀態(tài)測試信號噪音的恒速馬達。
現(xiàn)參照附圖簡述常規(guī)的洗衣機。
圖9示出了已有技術領域中洗衣機的剖面圖；并且

圖10示出了已有技術領域中軸組件的剖面圖。
如圖9所示，已有技術領域中的洗衣機包括安裝在外殼1內部的圓柱形洗滌桶2；安裝在洗滌桶2內可旋轉的脫水桶3，脫水桶3具有多個孔3a，這些孔可以使水不斷地流入洗滌桶2，而且衣物盛在脫水桶3內；安裝在脫水桶3的底部用于攪動衣物可旋轉的波輪4；安裝在靠近洗滌桶2下部外側的洗滌馬達5，它產(chǎn)生旋轉力以使脫水桶3正向或反向旋轉；安裝在脫水桶3底部中心的軸組件7；以及皮帶9，它把與洗滌馬達5的轉軸相連的皮帶輪6和與軸組件的轉軸相連的皮帶輪8連接起來。
圖9所示的標號10是離合器分離桿。標號11是排水管。標號11a是排水閥。
如圖10所示，軸組件7詳細地講包括皮帶輪8、第一軸12、行星齒輪13、第二軸14、離合器分離桿10、離合器彈簧15、外殼筒部件16、以及連接部件17。
現(xiàn)闡述上述結構常規(guī)洗衣機的運作。
參考圖9和圖10，漂洗步驟中的運作如下。
皮帶輪8接受來自洗滌馬達5的旋轉力并將每分鐘的轉速(下文稱為rpm)降低到約為原來的一半。然后這種降低后的轉速通過第一軸12傳遞給行星齒輪13，該齒輪再次降低了轉速。相反，第二軸14把行星齒輪13減小后的轉矩傳遞給波輪4，從而攪動衣物。
下面參考圖9和圖10，脫水步驟的運作如下。
當離合器分離桿10被電磁閥控制時，離合器彈簧15被繞緊。這時，整個外殼筒部件16使皮帶輪8旋轉。因此，洗滌馬達4的轉矩由連接部件17直接傳遞給脫水桶3而沒有被行星輪13減小，所以使脫水桶3以高速旋轉。
由于已有技術是靠離合器及制動裝置在洗滌功能和脫水功能之間進行轉換，因而這類洗衣機的結構和裝配工序很復雜。此外，洗滌馬達的轉軸未與脫水桶的轉軸直接相連，會導致偏心，因此在脫水步驟中產(chǎn)生噪音。
因此，本發(fā)明涉及一種直接連接式洗衣機及其控制方法，基本上避免了由于相關技術的局限性和缺點造成的上述的一種或多種問題。
本發(fā)明的目的是提供一種直接連接式洗衣機及其控制方法，通過將洗滌馬達的轉軸與波輪和脫水桶的轉軸連接在一起從而簡化了這種洗衣機的結構和裝配工序，并且在起動洗滌馬達前或后獨立地控制脫水功能，從而防止產(chǎn)生噪音。
為達到這一目的和其它目的，本發(fā)明的直接連接式洗衣機包括洗滌馬達，具有產(chǎn)生旋轉力并與脫水桶相連的銅芯轉軸；減速部分，以恒定的比例降低由洗滌馬達產(chǎn)生的轉速；以及連接轉換部分，在洗滌過程中，它通過將減速部分連接到洗滌馬達的轉軸上從而使該連接轉換部分與波輪的轉軸相連，而在脫水步驟中，洗滌馬達轉軸與減速部分不相連，而將該連接轉換部分直接連接到脫水桶的轉軸上。
這種直接連接式洗衣機(該洗衣機具有一個帶有相檢測部分的洗滌馬達，相檢測部分用于測試相對于洗滌馬達的每個定子繞組轉子的狀態(tài))的控制方法包括以下步驟
判斷是否正在執(zhí)行脫水步驟；當正在執(zhí)行脫水步驟時檢測洗滌馬達的轉速；當洗滌馬達在低于恒定的起動轉速旋轉時，相對地增加每個定子繞組的導電時間；并且當洗滌馬達以高于恒定的起動轉速旋轉時，相對地縮短每個定子繞組的導電時間。
現(xiàn)參考附圖更詳細地闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1示出了本發(fā)明的直接連接式洗衣機軸組件的剖面圖；圖2示出了本發(fā)明SR馬達的剖面圖；圖3A至3C所繪的波形表現(xiàn)圖2所示的定子和轉子之間電感的相位關系；圖4是一示意圖，說明了本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機的操作控制器；圖5是圖4所示的洗滌馬達驅動裝置的詳細電路圖；圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機執(zhí)行脫水步驟時采用的控制方法的流程圖；圖7所示波形說明了當開始驅動本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機時每相繞組的導電圖形；圖8所示波形說明了本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機被驅動后每相繞組的導電圖形；圖9示出了已有技術領域中洗衣機的剖面圖；以及圖10示出了已有技術領域中軸組件的剖面圖。
參照附圖和以下的詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案將變得更顯然。
如圖1所示，本發(fā)明的直接連接式洗衣機包括安裝在盛水桶20內的脫水桶21；安裝在脫水桶21底部可旋轉的波輪30；固定在盛水桶20下側中心的洗滌馬達22，該馬達具有一個與脫水桶21和波輪30相連的銅芯轉軸，并產(chǎn)生旋轉力；圓筒26，安裝在洗滌馬達22的內頂部，以恒定比例減小由洗滌馬達產(chǎn)生的旋轉力；以及連接轉換桿32，在洗滌過程中，通過使圓筒26與洗滌馬達22的轉軸相連，將該桿連接到波輪30的轉軸上；在脫水過程中，洗滌馬達22的轉軸不與圓筒26相連接，而使該桿直接連接到脫水桶21的轉軸上。
參照圖6，本發(fā)明的直接連接式洗衣機的脫水控制方法包括步驟S1，判斷是否正在執(zhí)行脫水步驟；步驟S2，當正在執(zhí)行脫水步驟時測定洗滌馬達的轉速；正常轉速判斷步驟S3，用于判斷馬達是否按預定的正常轉速旋轉；起動轉速判斷步驟S4，如果馬達未按步驟S3的正常轉速旋轉，判斷其轉速是否超過恒定起動轉速；第二馬達驅動步驟S6，如果馬達轉速不是步驟S4的恒定起動轉速，則通過相位傳感器的輸出信號直接驅動轉換元件從而驅動馬達，然后返回正常轉速判斷步驟S3以判斷驅動馬達的轉速是否為正常轉速；第三馬達驅動步驟S7，當馬達轉速超過起動rpm判斷步驟S4中的恒定起動rpm時，接收相位傳感器的輸出信號，并在一段恒定的時間延遲后通過驅動轉換元件從而驅動馬達；步驟S8，根據(jù)第三馬達驅動步驟S7中馬達的轉速，相對縮短每個定子繞組的導電時間，并返回正常轉速判斷步驟S3，以判斷馬達轉速是否為正常rpm；以及第一馬達驅動步驟S5，當馬達轉速為正常轉速判斷步驟S3中的正常rpm時，在預定的脫水步驟中驅動馬達，并完成脫水步驟。
現(xiàn)對本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機及其脫水控制方法進行更詳細的闡述。
如圖1所示，脫水桶21安裝在盛水桶20的內部。波輪30安裝在脫水桶21底部并可旋轉。洗滌馬達22固定在盛水桶20的下側中心，該馬達具有脫水桶21和波輪30相同的轉軸，并產(chǎn)生旋轉力。圓筒26安裝在洗滌馬達22的內頂部，以恒定比例減小由洗滌馬達22產(chǎn)生的旋轉力。
根據(jù)桶內洗滌水量而上升或下降的連接轉換桿32，在洗滌過程中通過使圓筒26與洗滌馬達22的轉軸相連而將該桿連接到波輪30的轉軸上，在脫水步驟中洗滌馬達22的轉軸不與圓筒26相連接，而是將該桿直接連接到脫水桶21的轉軸上。
齒輪機構27與已有技術中軸組件的齒輪機構相似。太陽輪27a安置在齒輪機構27的中心。行星齒輪27b與太陽輪27a嚙合并以太陽輪27a為中心。內嚙合齒輪27c與行星齒輪27b嚙合。行星齒輪27b的中心軸通過支座27d相互連接。
此外，太陽輪27a的轉軸是中空的。將通過細鋸齒連接的連接軸25插入該空腔和在洗滌馬達22的轉軸23中形成的空腔之間，從而在空腔間升舉。隨升舉操作而與連接槽連接或脫離的連接凸臺25a在連接軸25上形成的。支座27d的中心在垂直方向延伸，并與固定連接到波輪30上的中空轉軸29固定連接。
安裝在波輪30上的浮性殼31可以被升舉。連接軸25通過連接轉換桿32與浮性殼31相連。此處，連接轉換桿32松配合地插入轉軸29的空腔中。
另一方面，圓筒26通過連接件28固定地連接在脫水桶21上。中心部分帶有連接槽的齒輪箱24固定地連接在圓筒26的下部中心上。因此，隨連接軸25的升舉操作，連接凸臺25a與連接槽連接或脫離。
在這種直接連接式洗衣機執(zhí)行洗滌程序時，隨著向盛水桶20供水，浮性殼31被升舉。因此，連接轉換桿32和連接軸25順序地升舉，從而使連接凸臺25a與連接槽之間的連接脫開。當洗滌馬達22在這種布置就位的同時旋轉時，旋轉力被行星齒輪27b減小并傳遞給轉軸29。結果是波輪30以大轉矩、低轉速正向或反向旋轉。
在脫水步驟中，隨著洗滌水排出，浮性殼31降低。因此，連接轉換桿32和連接軸25順序地降低，從而使連接凸臺25a與連接槽連接。所以，圓筒26、行星齒輪27b、太陽輪27a和內嚙合齒輪27d以同樣的轉速旋轉，從而完成脫水。
此外，本發(fā)明的直接連接式洗衣機所用的洗滌馬達最好為SR馬達。
圖2示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例的SR馬達的剖面圖；而且圖3A至3C所繪的波形表現(xiàn)圖2所示的定子和轉子之間電感的相位關系。
如圖2所示，在SR馬達的結構中，定子22a內部對稱地形成多個定子凸臺22b。定子繞組22c直接與每個定子凸臺22b相連。轉軸23布置在轉子22d的中心。多個轉子凸臺22e在轉軸圓周上形成。
在上述SR馬達中，當定子凸臺22b正好對著轉子凸臺22d時，它們之間的電感達到最大。相反，當它們相互間完全交叉時，它們之間的電感達到最小。
因此，當與A相相關的定子凸臺22b面對轉子22e時，由于電能施加到C相繞組上從而使C相凸臺被磁化。因此轉子凸臺22e接近C相凸臺。同樣，當B相凸臺被磁化時，轉子22d隨旋轉力順時針旋轉。這時，為了逆時針旋轉轉子22d，應當按A相→B相→C相的順序使定子凸臺被勵磁。
圖4的方框圖說明了本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機的操作控制器；并且圖5是圖4所示洗滌馬達驅動裝置的詳細電路圖。
如圖4所示，本發(fā)明的直接連接式洗衣機的操作控制器包括微處理器40，它控制包括洗滌馬達22操作在內的洗衣機的整個操作；按鍵輸入部分41，用于接收所需的操作條件；水位傳感器42，用于檢測洗衣機中的水位；重量傳感器43，用于檢測衣物數(shù)量；轉子狀態(tài)傳感器46，它檢測洗滌馬達22中相對于每個定子凸臺22b而言的轉子凸臺22d的狀態(tài)；顯示器44，用于顯示當前操作狀態(tài)；洗滌馬達驅動器47，用于驅動洗滌馬達22；以及閥門驅動器45，用于驅動給水及排水閥門。
轉子狀態(tài)傳感器46最好設置在每個定子繞組22c中的光耦合器中。
如圖5所示，例如馬達驅動器47中有三個定子繞組LA、LB和LC并聯(lián)到恒直流電源的兩個接線柱上。開關晶體管SA0、SB0和SC0串聯(lián)到定子繞組LA、LB和LC上。此時，定子繞組LA、LB和LC并聯(lián)到二極管DA、DB和DC上以形成逆向電流回路，將二極管與開關晶體管SA0、SB0和SC0并置。用于收集逆向電流的電容器CD連接到二極管DA、DB和DC以及直流電源負極接線柱(-)上。
此處，標號SD是一個開關晶體管，用于在定子繞組LA、LB和LC的勵磁相期間向電容器CD施加充電的逆向電動勢。當所有開關晶體管SA0、SB0和SC0接通時開關晶體管SD接通，從而補充了勵磁電流。
圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機采用脫水控制方法的流程圖。
首先，使用者接通洗衣機主電源并通過按鍵輸入部分41確定所需的洗滌條件。微處理器40接收該洗滌條件并執(zhí)行洗滌程序(即洗滌→預定次數(shù)的漂洗→脫水)。
其次，洗衣機通過向閥門驅動器45發(fā)出控制信號以執(zhí)行給水步驟。此時，確定由水位傳感器42檢測的水位是否已達預定點或已根據(jù)由重量傳感器43檢測的衣物數(shù)量自動確定了水位。
如果水位到達了預定點，給水步驟停止，而且洗滌馬達22根據(jù)給定的導電模式正向或反向旋轉。這時，操作與前述相同。這樣，當洗滌步驟和漂洗步驟終止時，執(zhí)行如圖6所示脫水步驟。
參考圖6，本發(fā)明優(yōu)選實施例的直接連接式洗衣機的脫水控制方法如下首先，確定是否在執(zhí)行脫水步驟。如果正在執(zhí)行脫水步驟，通過采用由轉子狀態(tài)傳感器46輸出的信號來測量洗滌馬達的轉速。
然后，在步驟S3判斷馬達轉速是否為預定的正常轉速。
如果馬達轉速不是正常轉速，則在起動轉速判斷步驟S4中確定馬達轉速是否超過恒定起動rpm。
如果未超過，則在第二馬達驅動步驟S6中根據(jù)相位傳感器的輸出信號通過直接驅動轉換元件而驅動馬達。然后程序返回步驟S2再次測量馬達轉速。
如果馬達轉速超過了步驟S4中的恒定起動rpm，則在第三馬達驅動步驟S7中接收相位傳感器的輸出信號并在設定的延遲時間后通過驅動轉換元件而驅動馬達。
步驟S8根據(jù)第三馬達驅動步驟S7中的馬達rpm相對地縮短每個定子繞組的導電時間，并返回步驟S2，在S2中再次測量馬達的轉速。
如果步驟S3中馬達轉速為正常rpm，則執(zhí)行第一馬達驅動步驟S5，該步驟中，在接收有關相應相繞組的傳感信號的同時，相應相繞組無需時間延遲而被勵磁。之所以按這種方式控制步驟S5是因為一開始起動時需要大的起動轉矩。如果有時間延遲，旋轉可能停止。因此，步驟S5可以避免這種問題。
如果步驟S4中馬達轉速為起動rpm，則執(zhí)行步驟S7和S8。隨著延遲時間X以與馬達轉速成正比地增加，順序地激勵定子繞組LA、LB和LC，直至馬達轉速達到正常rpm。在重復這些步驟的過程中，如果洗滌馬達22的轉速在步驟S3中達到正常rpm，則開始步驟S5。因此，隨著延遲時間X的固定，定子繞組LA、LB和LC被激磁。
此外，如果在正常轉速判斷步驟S3中馬達轉速為正常rpm，則第一馬達驅動步驟S5按預定脫水時間驅動馬達，并接著完成脫水步驟。
也就是說，洗滌馬達起動后，轉子22d部分地靠慣性力運轉。因此，轉子僅需很小的電能就平穩(wěn)地旋轉。延遲時間X避免了洗滌馬達22過熱而且降低了電能的消耗。
而且，在洗滌馬達22的轉軸23與連接軸25之間需要有一間隙以便能滿足光滑移動。
本發(fā)明在洗滌馬達起動之前或之后獨立地控制洗衣機的功能。
也就是說，按照本發(fā)明的控制方法，當洗滌馬達轉速低于恒定起動rpm時，通過相對提高每個定子繞組的導電時間而驅動馬達，或者，當洗滌馬達rpm超過恒定起動rpm時，通過相對縮短每個定子繞組的導電時間而驅動馬達。結果是在執(zhí)行脫水步驟期間減小了由轉軸23內的連接軸25所產(chǎn)生的噪音。
圖7所示波形說明的是一開始驅動直接連接式洗衣機時每相繞組的導電圖形。圖7顯示出開關晶體管未經(jīng)過與狀態(tài)傳感器的輸出有關的時間延遲X就被驅動。
圖8所示波形說明的是驅動直接連接式洗衣機之后每相繞組的導電圖形。圖8顯示出開關晶體管經(jīng)過與狀態(tài)傳感器的輸出有關的一段恒定時間延遲X后被驅動。
由于已有技術需要靠離合器及制動裝置在洗滌和脫水過程之間進行轉換，因而常規(guī)洗衣機的結構和裝配工序很復雜。此外，洗滌馬達的轉軸未與脫水桶的轉軸直接連接，因而引起偏心。因此在脫水步驟中產(chǎn)生過度的噪音。
如上所述，本發(fā)明通過將洗滌馬達的轉軸與波輪和脫水桶的轉軸相連從而簡化了洗衣機的結構和裝配工序，并在脫水步驟中通過消除偏心從而顯著地減小了過度的噪音。
對于本領域熟練的技術人員而言，很顯然，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提下，可以對本發(fā)明的洗衣機用照明燈驅動控制裝置及其控制方法進行各種改進和變化。因此，這意味著在所附權利要求及其等同含義的范圍內作出的改進和變化都在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種直接連接式洗衣機，帶有安裝在脫水桶內的波輪，該波輪在洗滌程序中正向或反向旋轉從而攪動衣物，所述洗衣機包括洗滌馬達，具有與所述脫水桶相連的銅芯轉軸，并且產(chǎn)生旋轉力；減速裝置，以恒定的比例降低由所述洗滌馬達產(chǎn)生的所述旋轉力的轉速；以及連接轉換裝置，在洗滌程序中，該裝置通過將所述減速裝置連接到所述洗滌馬達的所述轉軸上，從而與所述波輪的所述轉軸相連，在脫水步驟中，在該裝置內，所述洗滌馬達的所述轉軸不與所述減速裝置連接，而直接連接到所述脫水桶的所述轉軸上。
2.如權利要求1所述的直接連接式洗衣機，其中，所述的洗滌馬達是開關磁阻馬達。
3.如權利要求1所述的直接連接式洗衣機，其中，所述的連接轉換裝置隨盛水桶內洗滌水的水位而升高或降低。
4.一種直接連接式洗衣機的控制方法，所述洗衣機包括具有開關磁阻馬達的洗滌馬達，所述洗滌馬達具有一個與所述脫水桶相連的銅芯轉軸，所述方法包括以下步驟判斷是否在執(zhí)行脫水步驟；當正在執(zhí)行所述脫水步驟時測試所述洗滌馬達的轉速；當所述洗滌馬達的rpm低于恒定起動rpm時，相對增加每個定子繞組的導電時間；并且當所述洗滌馬達的rpm超過所述恒定起動rpm時，相對縮短每個定子繞組的導電時間。
全文摘要
直接連接式洗衣機及其控制方法。所述洗衣機的開關磁阻洗滌馬達的轉軸與波輪和脫水桶的轉軸相連。所述洗衣機具有安裝在脫水桶內的波輪，該波輪在洗滌過程中正向或反向旋轉從而攪動衣物。該洗衣機包括洗滌馬達，具有與脫水桶和波輪連接的銅芯轉軸，且能產(chǎn)生旋轉力；減速部分，以恒定的比例降低由洗滌馬達產(chǎn)生的旋轉力的轉速；連接轉換部分，在洗滌過程中，通過將減速部分與洗滌馬達的轉軸連接，從而與波輪的轉軸連接，在脫水步驟中，洗滌馬達的轉軸不與減速部分連接，而直接連接到脫水桶的轉軸上。
文檔編號D06F37/40GK1160101SQ9710183
公開日1997年9月24日 申請日期1997年1月16日 優(yōu)先權日1996年1月16日
發(fā)明者表尚淵 申請人:三星電子株式會社