滚筒驱动装置、以及使用该滚筒驱动装置的洗衣机及干燥机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在普通家庭、事务所等中使用的滚筒式洗衣机、滚筒式洗涤干燥 机、在滚筒式衣物干燥机等衣物处理装置中使用的滚筒驱动装置、以及在工厂、施工现场等 中为了搅拌食品、废弃物、预拌混凝土等而使用的滚筒驱动装置。另外，本发明涉及包含滚 筒驱动装置的洗衣机、干燥机。
【背景技术】
[0002] 现有的滚筒驱动装置在从同步运转模式切换到位置反馈运转模式时，在同步运转 模式中估计电动机的转矩并设定控制常数（例如参照专利文献1)。
[0003] 图29是专利文献1记载的现有的滚筒驱动装置的框图。现有的滚筒驱动装置具 备永磁电动机151、控制永磁电动机151的电动机驱动装置152。电动机驱动装置152具备 控制部153、电力变换电路154以及电流检测部155。控制部153包括电流控制器159、160、 电压指令值制作器161、dq/3巾变换器162、轴误差运算器163、负荷估计器164、积分项初始 值运算部165、速度控制器166、控制切换开关167、168、减法器170、171、172、173、PLL控制 器174、以及积分器175。电流检测部155包括电动机电流检测部177、178以及3巾/dq变 换器179。
[0004] 在同步运转模式中，通过在使负荷估计器164和积分项初始值运算部165动作的 基础上使控制切换开关167、168动作，根据与负荷的转矩对应的q轴电流切换到位置反馈 运转模式。由此，抑制从同步运转模式向位置反馈运转模式切换时产生速度变化。
[0005] 然而，在现有的滚筒驱动装置中，在负荷的转矩脉动的情况下，为了计算脉动周期 中的平均转矩，需要在同步运转模式中设置使频率指令固定的期间并将该期间设为负荷转 矩脉动周期的一个周期以上。由此，能够稳定地驱动滚筒驱动装置，但存在以下的问题，即， 无法对应滚筒启动期间中因滚筒的内容物（洗涤物、食品、废弃物、预拌混凝土等）造成的 非周期的负荷转矩变动。
[0006] 专利文献1 :日本特开2007-037352号公报
【发明内容】
[0007] 本发明用于解决现有的问题，提供一种能够在滚筒的启动期间稳定地进行驱动的 滚筒驱动装置。
[0008] 本发明的滚筒驱动装置具备：滚筒，其具备相对于铅垂方向具有角度的旋转轴； 滚筒电动机，其保持具有永磁体的转子，驱动滚筒；以及逆变器电路，其向滚筒电动机供给 电流。逆变器电路具备第一运转部、第二运转部以及切换部，第一运转部产生与转子的磁极 位置无关的信号，第二运转部产生与转子的磁极位置相应的信号。滚筒电动机基于来自第 一运转部的信号而启动。切换部将对滚筒电动机输入的信号从来自第一运转部的信号切换 为来自第二运转部的信号。
[0009] 由此，从滚筒启动时起，通过与转子的磁极位置无关的第一运转部而运转。在某时 间点以后，切换为基于产生与转子的磁极位置对应的信号的第二运转部的运转，由此能够 针对因负荷转矩变动造成的永磁体的相位、电流、电压的变动，稳定地驱动滚筒驱动装置。
[0010] 本发明的滚筒驱动装置能够在滚筒的启动期间稳定地进行驱动。
【附图说明】
[0011] 图1是实施方式1的滚筒驱动装置的框图。
[0012] 图2是实施方式1的第一运转部和切换部的详细框图。
[0013] 图3是实施方式1的第一运转部的动作波形图。
[0014] 图4是实施方式1的第二运转部的详细框图。
[0015] 图5是实施方式1的电动机电流控制部的详细框图。
[0016]图6是放大横轴的时间来示出实施方式1的基于向切换部的F信号的切换动作前 后的各变量的变化的波形图。
[0017] 图7是实施方式1的滚筒驱动装置的切换部的切换动作前后的电流向量图。
[0018] 图8A是表示实施方式1的滚筒驱动装置的滚筒的启动时的状态的截面图。
[0019]图8B是表示实施方式1的滚筒驱动装置的滚筒从启动时起旋转90度后的状态的 截面图。
[0020] 图8C是表示实施方式1的滚筒驱动装置的滚筒从启动时起旋转100度后的状态 的截面图。
[0021] 图8D是表示实施方式1的滚筒驱动装置的滚筒从启动时起旋转180度后的状态 的截面图。
[0022] 图9A是表示实施方式1的第一运转部的角速度设定器的输出的波形图。
[0023] 图9B是表示实施方式1的第一运转部的角速度设定器的输出的波形图。
[0024] 图10是实施方式2的滚筒驱动装置的框图。
[0025] 图11是实施方式2的第一运转部和切换部的详细框图。
[0026] 图12是实施方式2的第一运转部的动作波形图。
[0027] 图13是实施方式2的第二运转部的详细框图。
[0028] 图14是实施方式2的电动机电流控制部的详细框图。
[0029] 图15是放大横轴的时间来示出实施方式2的基于向切换部的F信号的切换动作 前后的各变量的变化的波形图。
[0030] 图16是实施方式2的滚筒驱动装置的切换动作前后的电流向量图。
[0031] 图17A是表示实施方式2的滚筒驱动装置的滚筒的启动时的状态的截面图。
[0032] 图17B是表示实施方式2的滚筒驱动装置的滚筒从启动时起旋转40度后的状态 的截面图。
[0033] 图17C是表示实施方式2的滚筒驱动装置的滚筒从启动时起旋转90度后的状态 的截面图。
[0034] 图17D是表示实施方式2的滚筒驱动装置的滚筒从启动时起旋转180度后的状态 的截面图。
[0035] 图18是对实施方式2的滚筒电动机使电流超前角0变化的情况下的产生转矩的 图表。
[0036] 图19是表示实施方式2的滚筒电动机的转子的截面图。
[0037] 图20是实施方式3的滚筒驱动装置的第一运转部和切换部周围的框图。
[0038] 图21是实施方式3的滚筒驱动装置的第一运转部的动作波形图。
[0039] 图22是实施方式3的第二运转部的详细框图。
[0040] 图23是实施方式3的滚筒驱动装置的滚筒启动后的动作波形图。
[0041]图24是实施方式4的滚筒驱动装置的以第一运转部和切换部为中心的框图。
[0042] 图25是实施方式4的滚筒驱动装置的第二运转部的具体框图。
[0043] 图26是实施方式4的滚筒驱动装置的从启动到进行切换动作为止的动作波形图。
[0044] 图27A是实施方式4的包含洗涤物的滚筒的旋转状态图。
[0045] 图27B是实施方式4的包含洗涤物的滚筒的旋转状态图。
[0046] 图27C是实施方式4的包含洗涤物的滚筒的旋转状态图。
[0047] 图28是实施方式4的切换部的切换时的向量图。
[0048] 图29是现有的滚筒驱动装置的框图。
【具体实施方式】
[0049] 以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。此外，并不通过本实施方式限定本发明。
[0050] (实施方式1)
[0051] 图1是实施方式1的滚筒驱动装置的框图。在本实施方式中，假设滚筒驱动装置 是进行洗涤而一般被称为滚筒式洗衣机等的装置来进行说明。
[0052] 在图1中，滚筒51以相对于铅垂具有90度的角度的状态、即具有水平的旋转轴的 状态被轴承52、53支持为自由旋转，且内部加入有衣物等洗涤物54。
[0053] 在此，在本实施方式中所述的铅垂表示重力的方向，与相对于水平为直角或垂直 同义。
[0054] 从以将转子59保持为自由旋转的方式构成的4极的滚筒电动机60经过小滑轮 62、皮带63、大滑轮64对滚筒51进行减速为十分之一的旋转驱动。转子59具有含钕和镝 等稀土类的永磁体55、56、57、58。
[0055] 此外，在滚筒51的外侧设置树脂制的外容器66、供水阀67、排水阀68、以及盖69， 水和洗剂作用于滚筒51中的洗涤物54,从而能够进行洗涤。
[0056] 设置有向滚筒电动机60供给电流的逆变器电路71。逆变器电路71具备第一运转 部72、第二运转部73、切换部74、将输出电流分为第一电流分量Id和第二电流分量Iq来进 行控制的电动机电流控制部75。第一运转部72产生与转子59的磁极位置无关的信号S1。 第二运转部73产生与转子59的磁极位置对应的信号S2。切换部74首先通过向电动机电 流控制部75输出来自第一运转部的信号S1来启动滚筒电动机60,在滚筒51的旋转角从 启动时起超过90度后，将向电动机电流控制部75的输入切换到来自第二运转部73的信号 S2〇
[0057] 此外，在图1中，信号S1、信号S2都用一条线表示，但实际上分别包括第二电流分 量的设定值Iqr、相位0、电动机的电气角速度《这三条线。
[0058]另外，在本实施方式中，切换部74接受从第一运转部72启动起经过规定时间后变 化的数字信号F，来从信号S1向信号S2切换。
[0059] 图2是实施方式1的第一运转部和切换部的详细框图。
[0060] 在图2中，从启动起测量时间的计时器80输出时间信号t。时间信号t被输入到 定时器81、电流设定器82、角速度设定器83。
[0061] 电流设定器82向切换部74输出电流Iqrl，角速度设定器83向切换部74输出电气 角速度《1，进一步，经过进行电气角速度《的时间积分的积分器86输出电动机相位0 1。
[0062] 切换部74在F信号为低的情况下选择信号S1，在F信号为高的情况下选择信号 S2,来输出第二电流成分的设定值Iqr、相位0、电气角速度《的各信号。
[0063] 图3是实施方式1的第一运转部的动作波形图。
[0064] 在图3中，（a)中横轴表不时间、纵轴表不F信号的逻辑，（b)中横轴表不时间、纵 轴表示电流Iqrl，（c)中横轴表示时间、纵轴表示电气角速度《1，（d)中横轴表示时间、纵 轴表示电动机相位Q1。
[0065] 假设在第一运转部有效动作的期间、即F信号为低的从启动时起3. 0秒钟的期间 中，对于电流Iqrl，在前半的1. 0秒钟的期间中从0A向6A线性地增加，在其后的2. 0秒钟 保持6A，对于电气角速度《1，线性地增加。这样，第一运转部72与从启动时起的时间对应 地使向滚筒电动机60供给的电流向