专利名称：洗衣机的制作方法
技术领域：
本发明涉及洗衣机，特别是涉及降低了来自逆变器电路的噪声影响的洗衣机。
通常，洗衣机的结构是，具备可旋转地设置于外桶中的洗涤桶兼脱水桶、在该洗涤桶兼脱水桶底部可旋转地设置的搅拌翼轮，以及驱动洗涤桶兼脱水桶及搅拌翼轮旋转的电动驱动装置，由该电动驱动装置有选择地旋转驱动所述洗涤桶兼脱水桶及搅拌翼轮，以搅拌洗涤桶兼脱水桶中要洗涤的衣物，执行洗涤工序和漂洗工序，然后使洗涤桶兼脱水桶高速度旋转，使洗涤的衣物离心脱水的结构。
电动驱动装置通常使用感应电动机作为动力源，但是近来有人提出了利用逆变器电路向电动机供电的结构。作为电动机又提出了使用无电刷电动机以便能够实现各种各样的洗涤、漂洗及脱水运行的洗衣机。逆变器控制的洗衣机公开于例如日本专利特开平9-121584号公报。所述洗衣机用微电脑控制是一般的情况。
洗衣机的控制逐步变得高级了，控制的内容也变得复杂了。在洗衣机中设置有微电脑等的数字电路，同时也设置有逆变器等。该逆变器产生的噪声很大。必须防止这些噪声引起错误动作。
本发明的一个目的是提供安全程度高的洗衣机。其他目的将在下述实施例中说明。
本发明为了达到上述目的，把控制逆变器电路及逆变器的电脑安装于洗涤桶的下方，而另一方面，把控制洗衣机的电脑配置于洗涤桶的上方。以此减小噪声的影响。
图1是表示本发明一实施例的全电动洗衣机的基本结构的大概情况的纵剖侧视图。
图2是表示本发明一实施例的全电动洗衣机的具体结构的纵剖侧视图。
图3是表示本发明一实施例的全电动洗衣机的电动驱动装置的内部结构的纵剖侧视图。
图4是图3所示的电动驱动装置的一部分的放大的侧视图，表示使洗涤桶兼脱水桶静止，驱动搅拌翼轮旋转的状态。
图5是图3所示的电动驱动装置的一部分的放大的侧面图，表示驱动洗涤桶兼脱水桶及搅拌翼轮旋转的状态。
图6是表示本发明一实施例的全电动洗衣机的电路的方框图。
图7A、图7B是利用正弦波PWM控制的V/F恒定控制的波形图。
图8是全自动洗衣机的主微电脑执行的洗涤、漂洗、脱水工序的基本控制处理的流程图。
图9是本发明一实施例的全自动洗衣机的适于进行运行控制的直流电压发生电路的直流输出电压(电容器的端子电压)的基本的控制特性图。
图10是本发明一实施例的、以洗衣机脱水运行时为例的电动机矢量控制的说明图。
图11是在电动机51发生减速力的运行状态下的矢量图。
图12是在电动机51的旋转速度变得更低的减速运行状态的矢量图。
图13是表示记录有相位δ的状态的图。
图14是表示本发明一实施例的刹车控制的动作的流程图。
图15是本发明一实施例的电源电路的详图。
图16是本发明一实施例的控制装置的电源电路详图。
图17是表示民用电源停电时的对应动作的流程图。
图18是直流电压发生电路29a的详细电路图。
图19是直流电压发生电路29a的动作说明图。
图20是主控制装置17与辅助控制装置29的配置图。
图21是移开洗衣机的洗涤桶及其下方的电动机等，从上方向下看的图。
图22是移开洗衣机底板从下方向上看的图。
图23是第2控制装置29的俯视图。
图24是第2控制装置29的侧视图。
图25A、图25B是表示第2控制装置29的内部情况的图。
下面对本发明的实施例加以说明。图1是表示本发明一实施例的洗衣机的纵剖侧视图。在该实施例中，以全自动洗衣机的基本结构作为洗衣机的一个例子显示。
1是洗衣机外壳，是包围内部机构的洗衣机壳体。2是设置于洗衣机外壳内的洗涤桶，具体地说，是洗涤桶兼脱水桶。洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)上部的边沿部具备流体平衡器(balancer)3。洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2的底部内侧具备能够旋转自如的搅拌翼轮4。5是外桶，在其内部具备能够旋转自如的洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2。在外桶5的底部外侧借助于钢板制造的安装底板7安装有带电动机的电动驱动装置6，外桶由防震支承装置8悬垂支承于外壳1的上端四角上。关于电动驱动装置6的内部结构情况将在下面加以叙述。
设置衣物投入开口9a的上盖9设置于洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2的上方。所述上盖9覆盖外壳1的上部开口，并且嵌入该开口的边沿，前面板10和后面板11一起用安装螺丝(图示省略)安装于外壳1。
在上盖9的前方，形成于前面板10下方的前面板盒12容纳有电源开关13、作为操作开关的输入开关组14、显示元件组15、发生与外桶5内的水位相应的水位信号的水位传感器16，以及作为主控制装置的第1控制装置17。输入开关组14(其图示说明省略)具备设定要洗涤的衣物的肮脏程度(很肮脏、一般肮脏、略为肮脏)的开关、设定dry mark衣物洗涤的开关、设定被褥洗涤的开关，以及起动开关。此外还设置选择洗涤或漂洗的水流强度的选择开关，又设置表示布质的开关在上盖9的后方，设置后面板盒18，使其形成于后面板11下方。在该后面板盒18中容纳有把进水侧连接于水龙头19，把出水侧连接于注水口20的供水电磁阀21。注水口20形成能够向洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2的开口放水的状态。在后面板盒18还设置通过水泵向洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2提供洗澡水等的用的水泵。又来自所述供水电磁阀21的水是通过消除金属离子的过滤器导入注水口20的。形成于上盖9的衣物投入口9a形成由盖22开闭自如地加以覆盖的结构。
形成于外桶5的底部的排水口5a通过排水电磁阀23连接于排水软管24。又，在外桶5的下方设置有气水阀(air trap)5b，该气水阀5b通过气管(air tube)25连接于所述水位传感器16。水位传感器16利用上述结构对水位进行检测，将表示水位的信号输入第1控制装置17。
在洗衣机外壳1下方装有合成树脂制造的底座27，该底座四角安装有4个脚26。又，上述电动驱动装置6由盖28覆盖以防水。该电动驱动装置6具备驱动电动机即马达。在本实施例中，设置控制性能优异的无电刷电动机。由内藏逆变器电路的作为辅助控制装置的第2控制装置29向该电动机供电。下述第2控制装置29形成按照来自所述第1控制装置17的指示由内藏的逆变器电路向电动机供电的结构。第1控制装置17配置于洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2及电动机驱动装置6的上面。
另一方面，第2控制装置29设置于洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2的下面。形成这样的结构，能够确保设备防水和使用高电压时的安全。总之，在第1控制装置17设置进行控制的微电脑，设置于容易防水的洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2上方。又，第2控制装置29由于使用供给高电压的直流电压发生电路，所以设置于远离使用者的位置的洗涤桶(或洗涤桶兼脱水桶)2下方。在本实施例中，设置于合成树脂制成的底座27上，更加提高了安全性能。
图2是这种全电动洗衣机的具体结构的纵剖侧视图，其一部分展开表示。这种全自动洗衣机基本上与图1所示的全自动洗衣机相同结构，因此，与图1所示的全自动洗衣机结构部件相应的结构部件使用相同的参考编号，省略重复说明。电动驱动装置6内藏作为动力源的无电刷电动机51。
图3是表示图1与图2所示的电动驱动装置6的内部结构的纵剖侧视图。图4及图5是是图3所示的一部分的放大的侧视图。该电动驱动装置6以洗涤桶兼脱水桶2及搅拌翼轮4的旋转驱动轴为轴心在垂直方向上与减速齿轮机构啮合，将离合器47及可逆旋转型无电刷电动机51同心串列配置。
减速齿轮机构利用滚珠轴承33a、33b把内外2重结构的旋转驱动轴系统34支持于与法兰配合利用安装螺丝31安装于安装底座7的分为2部分的减速机构外壳32a、32b内侧。该旋转驱动轴系统34具备中空的外侧旋转轴系统和配置于该中空内的内侧旋转轴系统。
外侧旋转轴系统是把电动机的旋转立即传递到洗涤桶兼脱水桶2，驱动该洗涤桶兼脱水桶2的旋转轴系统。外侧旋转轴系统在轴向上从滚珠轴承33a的内侧向外壳32a的外部延伸，贯通外桶5，作为前端部的外侧输出轴部35a与洗涤桶兼脱水桶2结合使其旋转。在洗涤桶兼脱水桶2旋转的状态下，环状齿轮35f及行星式齿轮36i、支架(carrier)36h、内侧输出轴部36c同时旋转，搅拌翼轮4与洗涤桶兼脱水桶2以相同的速度旋转。在外壳32b的外面向下方在轴向延伸的筒状部上，形成与啮合离合器机构47结合的花键齿(serration)35b。在花键齿35b的外壳32b内侧端部形成法兰35c的外侧输入轴部35d与齿轮箱35e机械结合。而且在齿轮箱35e的内周固定着环状齿轮35f。环状齿轮35f与中心齿轮(sun gear)36f之间设置多个行星齿轮36i。行星齿轮36i与环状齿轮35f和中心齿轮36f一起形成减速、传递旋转的减速机构。该减速机构容纳于齿轮箱35e内。
在该外侧旋转轴系统的内侧设置的内侧旋转轴系统是使电动机的旋转减速后传递到搅拌翼轮4，驱动该搅拌翼轮4的旋转轴系统，利用密封垫(seal)37、金属轴承38a、38b及夹紧止动环(push nut)39设置形成不漏水且能防止脱落的状态。内侧旋转轴系统利用安装螺丝36a安装于从外侧输出轴部35a的前端向洗涤桶兼脱水桶2内部突出，安装搅拌翼轮4的外端部。内侧旋转轴系统具备内侧输出轴部36c、内侧输入轴部36g及行星齿轮36i。内侧输出轴部36c从从外侧输出轴部35a的内侧连通齿轮箱35e内部，形成与上述行星齿轮减速机构结合的结构，在其内端部分形成花键齿36b。内侧输入轴部36g利用滚珠轴承40a、40b支承于外侧输入轴部35d内侧。在从外侧输入轴部35d的外端部以单臂状态伸出的内侧输入轴部36g的外端部，形成利用固定螺丝36e固定电动机转子的嵌合固定部36d。在伸入齿轮箱35e内的内侧输入轴部36g的内端部一侧的部分形成中心齿轮36f。在齿轮箱35e内，行星齿轮36i形成其轴支承于与所述内侧输出轴部36c的花键齿36b嵌合的支架36h上的结构。行星齿轮36i与所述齿轮35f及36f啮合旋转，行星齿轮36i把旋转力传递到所述支架36h。行星齿轮36i在齿轮36f的旋转速度减速的状态下旋转，因此旋转力减速传递。
滚珠轴承40a、40b在外环压入的状态下安装于外侧输入轴部35d内，高精度地支承作为无电刷电动机51的转子轴的内侧输入轴部36g。内侧输入轴36g如下所述以单臂状态支持无电刷电动机51的转子，因此支承该内侧输入轴部36g的轴承使用损失少而且适于承受径向的大负载的滚动轴承中有代表性的滚珠轴承40a、40b。但是也可以置换为滚柱轴承。
无电刷电动机51采取这样的固定结构即利用安装螺丝42，隔着绝缘构件41以绝缘状态将安装在外壳32b下端面上的电动机外壳43开口向下，从开口端嵌入定子52，利用多个切开突起43a和弯爪43b进行夹持固定。组装于该定子52中的转子54嵌合在形成于内侧输入轴部36g的转子嵌合部36d，由拧在固定螺丝36e上的固定螺帽46加以固定。
更具体地说，本实施例的无电刷电动机51在定子铁心52a上卷绕定子绕组52b，构成定子52，将定子铁心52a嵌入电动机外壳43中利用切开突起43a和弯爪43b进行夹持固定。间隔构件53是用于补偿该定子铁心52a的轴向尺寸与切开突起43a与弯爪43b之间的尺寸的差的构件。
转子54把永磁体磁极54b安装于转子铁心(轭铁)54a的外围，利用与其成一整体形成的绝缘树脂制造的安装突起(boss)54c安装于内侧输入轴部36g的电动机转子嵌合部36d。
把形成于啮合离合器机构47的滑动件47c的啮合突起47f嵌入的啮合凹凸部54d在安装突起54c的上面与该安装突起54c成一整体树脂成型形成。安装突起54c形成能够在电动机转子的嵌合固定部36d嵌合固定的尺寸，在内端一侧的紧固端上，使转子铁心54a露出，外端一侧的紧固端上埋设金属环54e。
还有，通过使用将电动机转子嵌合固定部做成短尺寸的专用的内侧输入轴部，转子的安装突起54c就也可以形成短尺寸。而且，永磁体磁极54b做成比定子绕组52b更加向外侧突出的结构，与该突出部的旋转轨迹相对，设置磁极检测元件55，形成能够检测转子54的旋转位置的结构。该磁极检测元件55安装于盖48上。
无电刷电动机51采取检测与定子绕组52b的各相相对的转子54的磁极54b的相对位置，控制向该定子绕组52b的各相供电的结构，详细说明省略。啮合离合器机构47利用啮合结合使外侧旋转轴系统35与电动机转子54结合，将转子54的正向旋转和反向旋转的旋转力传递到该外侧旋转轴系统35使其旋转，或松开啮合结合使该外侧旋转轴系统35停止旋转。
该啮合离合器机构47为了使电动驱动装置6的轴向总尺寸减小，利用所述安装螺丝42把内包环状的电磁线圈47a的电磁铁心47b一起拧紧安装于电动机外壳43的内侧，设置外侧输入轴部35d，使其处于被包围状态。在形成于外侧输入轴部35d的花键齿35b上可在轴向上滑动地结合的绝缘树脂制滑动件47c被螺旋弹簧47d向下压，结合于所述转子54的啮合凹凸部54d，利用所述电磁线圈47a的电磁力克服螺旋弹簧47d的向下压力，将滑动件47c向上拉，以此解除啮合，吸引电磁铁芯47b，使转动停止。
滑动件47c成一整体地设置能够受所述电磁铁芯47b吸引的铁制吸引件47e，又利用树脂成型方法成一整体地形成嵌入所述啮合凹凸部54d使其啮合的啮合突起47f。
在将滑动件47c的吸引件47e吸引到电磁铁芯47b上时，为了卡住该滑动件47c使其停止旋转，在电磁铁芯47b的吸附面上形成数条辐射状的卡止槽47b1，在吸附件47e上形成能够嵌入所述卡止槽47b1的数条辐射状的卡止凸条47e1。卡止槽47b1的形成使得卡住卡止凸条47e1的侧壁以1～2度的倾斜向深度方向展开，抵住卡止槽47b1的侧壁面的侧面在前端方向上以1～2度的倾斜展开，借助于此，使得在啮合结合时在阻止脱开的方向上发生分力。
电动机外壳43的下端嵌合地覆盖着盖48。而在该盖48上安装着旋转检测传感器的旋转检测元件(感磁元件)55，设置成使该旋转检测元件55与所述转子54的永磁体54b的旋转轨迹相对。
这样的电动驱动装置6利用安装螺丝50将安装底座7安装于外桶5的底部的外侧。又，该电动驱动装置6的外侧由利用所述安装螺丝50与该电动驱动装置6一起安装的外盖28覆盖。
对该无电刷电动机51的供电根据第1控制装置17的指令，由第2控制装置29进行PWM(脉冲宽度调制)控制及PAM(脉冲电压调制)控制。关于PAM控制将在下面叙述图6是洗衣机的控制装置。该控制装置由第1控制装置17及第2控制装置29构成，图6是其具体的内部结构的方框图。该图中，为了说明与总体控制有关的控制关系的构成，省略在后面的图15将要详述的电源开关(操作开关)13和第1继电器及第2继电器。又省略在图16将要说明的电源电路。
第1微电脑(以下称主微电脑)17a及第2微电脑(以下称辅助微电脑)29h构成控制电路，发生对下述直流电压发生电路29a提供给逆变器电路29b的直流电压的电压值进行控制的第1控制信号。根据该第1控制信号控制电容器C的端子电压，也就是提供给逆变器电路29b的供电电压。上述控制电路发生第2控制信号。第2控制信号控制逆变器电路29b的动作，控制提供给无电刷电动机51的脉冲宽度。也根据第2控制信号控制无电刷电动机51的旋转方向(正向旋转与反向旋转)。
还有，对于使第1控制装置17及第2控制装置29的微电脑和其他电路工作用的低压电源电路及电源开关13，省略图示说明。
第1控制装置17以主微电脑17a为中心构成，具备控制对供水电磁阀21、排水电磁阀23及啮合离合器机构47的电磁线圈47a的供电的由半导体交流开关元件(FLS)构成的驱动电路17b～17d，以及防止高频噪声向民用电源电路泄漏的线路滤波器(line filter)17e。
而主微电脑17a根据预先装入其中的控制处理程序取入输入开关组14、水位传感器16来的输入信号，与第2控制装置29通信，控制对控制显示元件组15和驱动电路17b～17d及电容器的充电、即对电容器的端子电压进行控制的直流电压控制电路29c和对无电刷电动机51进行供电的逆变器电路29b。
第2控制装置29具备直流电压发生电路29a及3相逆变器电路29b，控制对无电刷电动机51的供电。也就是说，控制提供给无电刷电动机51的脉冲电压或电流的大小和时间。所述大小是电压值与或电流值的大小。在本实施例中施加电压，以此向无电刷电动机51提供电流。上述电压以电容器C提供给逆变器电路29b的电压为依据脉冲宽度、也就是电压施加的时间由通过逆变器驱动电路29g施加于逆变器电路29b的第2信号控制。提供给逆变器电路29b的直流电压由来自辅助微电脑29h的第1控制信号控制。第1控制信号控制直流电压的具体电路具备直流电压控制电路29c、输出电压反馈电阻29d及电压控制电阻29e。
直流电压发生电路29a具备将来自插头1502的民用交流电源整流，输出直流电压的整流电路、即全波整流二极管桥式电路DB。该直流电压发生电路29a具有这样的机构，即内藏作为电容器C的充电电路起作用的、作为开关调整器(regulator)的一种的升压型变换器电路，在开关元件S1导通期间电感器L中贮存的电磁能借助于该开关元件S1的截止变换为电压与输入电压重叠，以此向电容器C提供升压的电压，贮存电荷。而二极管D1阻止贮存于电容器C的电荷反向流动，使直流输出电压稳定。升压量随着开关元件S1的导通时间与其导通／截止周期之比而变化。由全波整流二极管桥式电路DB进行全波整流得到的直流电压约为140V。该直流电压发生电路29a在约300V以下的输出电压范围对该全波整流电压进行可变控制、输出。作为开关元件S1适于使用IGBT和GTO那样的具备以自己的力量截止的功能的半导体元件。
控制该直流电压发生电路29a的直流电压控制电路29c参照利用输出电压反馈电阻29d和电压控制电阻29e将直流电压发生电路29a的输出电压加以分压、反馈的检测电压，控制开关元件S1的导通／截止时间比，使该检测电压为规定值。在该实施例中，所述检测电压的规定值取与规定的输出电压(在本实施例中为155V)时得到的检测电压相当的值。来自辅助微电脑29h的第2控制信号所控制的最低的提供给逆变器电路29b的供电电压在本实施例中为约155V。考虑到柔软洗涤(soft washing)等，可以把140V～170V左右作为最低供给电压提供。
3相逆变器电路29b具备由开关元件S2与反并联二极管D2构成的3相桥式电路，以所述直流电压发生电路29a的输出电压作为输入，向所述无电刷电动机51的3相定子绕组52b供电。开关元件S2适于使用IGBT和GTO那样的具备以自己的力量截止的功能的半导体元件。由该3相逆变器电路29b进行的供电借助于在辅助微电脑29h的控制下利用逆变器驱动电路29g对开关元件S2进行的导通／截止控制实施。为了以高效率安静地驱动无电刷电动机51，使用正弦波供电是合适的。3相逆变器电路29g利用正弦波PWM控制实现正弦波供电，又利用电压抑制PWM控制对过负荷电流的发生进行抑制。
正弦波PWM控制有使输出电压V的有效值保持一定的V恒定正弦波PWM控制方式与使输出电压V与频率F的关系保持一定值的V/F恒定正弦波PWM控制方式。V恒定正弦波PWM控制方式能够实现最大限度地利用3相逆变器电路29b的输入电压的供电，而如果采用V/F恒定正弦波PWM控制方式，则能够实现对无电刷电动机51高效率的供电。
图7A、图7B表示采用正弦波PWM控制的V/F恒定控制的波形图。为了使V/F保持恒定，如图7A所示，将正弦波与三角波对比，将以三角波为基准改变正弦波的峰值时得到的如图7B所示的脉冲波形串使用于3相逆变器电路29g的开关元件S2的导通/截止控制，借助于此能够实现正弦波近似PWM控制方式。
利用辅助微电脑29h的积分定时器脉冲单元(integrated timer pulse unit，简称ITU)生成三角波，将辅助微电脑29h的内部数据作成正弦波。每一频率的正弦波的内部数据，为了提高三角波的载波频率(例如16KHz)，不是每次都进行运算，而是将预先对每一频率进行运算的结果编成表保持着使用。
V恒定正弦波PWM控制把与三角波对比的正弦波的大小设定为能够相对于输入电压得到最大的输出电压的一定值，借助于此能够实现最大限度利用输入电压的正弦波供电。
在图6，辅助微电脑29h按照主微电脑17a来的指令，根据磁极检测元件55来的检测信号，参照从位置检测电路29f输出的转子54的旋转位置信号，控制逆变器驱动电路29g使其向相应的定子绕组52b供电，又，对电压控制电阻29e进行控制，实施改变直流电压发生电路29a的直流输出电压的控制。又，流入电动机51的绕组的电流由电流检测电路205检测。
直流电压控制电路29c如上所述对直流电压发生电路29a进行控制，使检测出的电压达到规定值(相当于输出电压的155V)。然后，以规定的输出电压(155V)预先设定电路常数，使电压控制电阻29e的控制端子全部处于断开状态时的检测电压为规定值。因此，利用辅助微电脑29h使电压控制电阻29e的所有的控制端子处于断开状态的方法，直流电压控制电路29c对直流电压变更电路29c进行控制，以得到规定的输出电压(155V)。然后，使输出电压上升时辅助微电脑29h利用使电压控制电阻29g的任意控制端子短路(将其连接)的方法，使反馈到直流电压控制电路29C的检测电压下降。这样一来，直流电压控制电路29c就执行使直流电压发生电路29a的输出电压上升的控制，使降低的检测电压上升到规定的检测电压。在本实施例中，利用对电压控制电阻29e的控制端子进行开关控制的方法，使直流电压发生电路29a的输出电压能够在多级电压(例如155V、185V、190V、210V、230V、270V)上变化。在这一实施例中，第1控制信号表示将电压控制电阻29e的哪一个电阻断开。总之，作为直流电压控制电路29c的偏置电压提供。也可以取代这种方法，采用发生第1控制信号作为数字信号的方法。最终，只要半导体开关S1的导通截止时间(或duty，即工作方式，)受到控制，所希望的电压出现于电容器C的端子之间即可。
主微电脑17a一旦接受到来自输入开关组14的洗涤开始指示，就根据输入开关组14来的指示输入手动或自动地设定洗涤模式及脱水模式，执行设定的洗涤模式及脱水模式。如图9所示，洗涤模式是例如检测工序、洗涤工序以及漂洗工序。脱水模式是脱水工序。
图8是表示在基本的洗涤脱水模式中主微电脑17a执行的控制处理。
步骤801(布量或布质的检测)进行布量或布质的检测。该检测结果使用于洗涤用水的供给量及洗涤模式及脱水模式中的各种条件的设定。首先，在投入洗涤桶兼脱水桶2的衣物在供水之前的干状态时，向无电刷电动机51供电，使搅拌翼轮4旋转，根据这时的负载阻力大小检测出干布的布量(图9的s1)。负载阻力大小的检测是检测无电刷电动机51的旋转速度稳定时的该旋转速度进行的。布量多的时候负载阻力大，旋转速度变低，因此利用预先求出旋转速度与负载阻力(干布布量)的关系的方法，可以根据这时的旋转速度检测出干布布量。该干布布量的检测结果在本实施例中用于决定洗涤用水的供给量。
接着，打开电磁供水阀21，向洗涤桶兼脱水桶2(外桶5)内供水到规定的水位为止。该规定的水位是用于使要洗涤的衣物润湿的低水位。然后，再度向无电刷电动机51供电使搅拌翼轮4旋转，根据这时的负载阻力大小检测出第1湿布量(图9的s2)。其后，供水使水位上升，再度向无电刷电动机51供电使搅拌翼轮4旋转，根据这时的负载阻力大小检测出第2湿布量(图9的s3)。这时的水位检测是通过监视水位传感器16输出的水位检测信号进行的。
根据第1湿布量的检测结果与第2湿布量检测结果的差检测出布质，用于决定洗涤及脱水模式的条件。在该布量或布质的检测中，为了使搅拌翼轮4旋转，向无电刷电动机51供电时直流电压发生电路29a的直流输出电压取该直流电压发生电路29a的最低输出电压v1(在本实施例中取155V，图9的t1～t2)。为了提高检测精度，这时提供给逆变器电路29b的直流输出电压取较低值是有利的。
原因是，进行这些检测时的电动驱动装置6使啮合离合器机构47的电磁线圈47a赋能，对吸附件47e发生电磁吸引力，顶着螺旋形弹簧47d把滑动件47c向上拉，使该滑动件47c的啮合突起47f离开电动机转子45的啮合凹凸部45c3，将吸附件47e吸附在电磁铁芯47b上，利用卡止凸条47e1与卡止槽47b1的卡合作用抑制外侧旋转轴系统35(洗涤桶兼脱水桶2)的旋转使其停止。在这样的状态下，向无电刷电动机51的定子线圈52b供电使转子54旋转，从内侧输入轴部36g，经过行星齿轮36i减速后传递给内侧输出轴部36c使搅拌翼轮4旋转。
在检测运行时以及到后面的洗涤工序为止的时间(t1～t2)，如图9(M)所示，直流电压发生电路29a的输出电压维持于规定的电压v1。可以维持于最低电压v1以上。
步骤802根据检测出的干布布量决定洗涤时的水位，然后进行供水直到该洗涤时的水位。在步骤803设定与布质及肮赃程度相应的洗涤模式后执行洗涤工序(图9的t2～t3)。准备有包含多种由洗涤强度(是由搅拌翼轮4和洗涤桶兼脱水桶2产生的搅拌强度，意味着洗涤水流的强度)与洗涤时间组合构成的洗涤模式的控制程序，可以根据所述布质检测结果和输入开关组14输入的肮赃程度自动选择洗涤模式，或根据开关组14的输入指示选择其一执行。在这种情况下也可以输入洗涤的水流的强度。
在本实施例中，该洗涤强度区分为强洗涤(大东西的洗涤)A、标准洗涤B、中等洗涤(小负载洗涤)C、弱洗涤D，而且准备有根据肮赃的程度分为很肮赃的和标准程度的肮赃用的洗涤强度(A1～D1)与肮赃程度低用的洗涤强度(A2～D2)两种的洗涤强度(洗涤水流)的区分以及更微弱的微洗涤强度(洗涤水流)的区分E、适于drymark衣料和纤细衣料用的不损害衣料的洗涤的使洗涤桶兼脱水桶2正反向旋转的洗涤强度(洗涤水流)的区分F、适于洗涤被褥那样的大件衣物用品的使洗涤桶兼脱水桶2单方向缓慢旋转的洗涤强度(洗涤水流)的区分G。根据洗涤的强弱选择图9的电容器的电压v2。水流强的情况下v2选择得比水流弱小的情况高。而且也可以如虚线所示，暂时加强到v10，然后降低到v11。这样做，可以将水流的强度减弱，而且使旋转开始时的转矩提高。
在使搅拌翼轮4正反向旋转的洗涤强度区分的运行中，使啮合离合器机构47的电磁线圈47a赋能，将滑动件47c向上拉，解除该滑动件47c与转子45的啮合，将吸附件47e吸附于电磁铁芯47b上，使卡止凸条47e1与卡止槽47b1卡合，使外侧输入轴部部35d停止旋转，使洗涤桶兼脱水桶2处于静止状态，向定子线圈52b供电，使转子54正反向旋转，以此使该旋转通过内侧输入轴部36g、行星齿轮36i、内侧输出轴部36c传递到搅拌翼轮4。搅拌翼轮4正向旋转与反向旋转之间，逆变器向电动机51的供电暂时停止，但是直流电压发生电路29a的输出电压不会下降到0。维持于图9的v1以上。在本实施例中，t2～t3维持以t1～t2的检测工序的结果为依据的设定值。这样容易确保起动转矩。
在使洗涤桶兼脱水桶2正反向旋转的洗涤强度区分中，使啮合离合器机构47的电磁线圈47a的赋能消除，利用螺旋弹簧47d把滑动件47c向下压，把该滑动件47c的啮合突起47f嵌入转子54的啮合凹凸部54d使其啮合形成与该转子54连结的状态，向定子线圈52b供电，使转子54正反向旋转，通过外侧输入轴部部35d、齿轮箱35e、外侧输出轴部35a把该旋转传递到洗涤桶兼脱水桶2。这时，行星齿轮机构失去减速功能，因此搅拌翼轮4与洗涤桶兼脱水桶2同步、成一整体旋转。在这种情况下，利用使搅拌翼轮4正反向旋转的洗涤强度区分的运行提高电容器的电压，以此可以提高效率。具有可以提高给予无电刷电动机51的供电电压，即使在无电刷电动机51的旋转速度变高的情况下也能够供给电流的效果。洗涤桶兼脱水桶2正向旋转与反向旋转之间，3相逆变器电路29b向无电刷电动机51的供电暂时停止，但是直流电压发生电路29a的输出电压不会下降到0。维持于图9的v1以上。在本实施例中，t2～t3维持以t1～t2的检测工序的结果为依据的设定值。这样容易确保起动转矩。
而在使洗涤桶兼脱水桶2单向连续旋转进行洗涤的洗涤强度区分中，在使啮合离合器机构47啮合的连结状态下，向定子线圈52b供电，使无电刷电动机51单向连续旋转。该状态的直流电压发生电路29a的输出电压，如果洗涤用水量没有较大不同，则选择得比搅拌翼轮4正反向旋转时高。而且也比使洗涤桶兼脱水桶2正反向旋转的洗涤强度区分的运行时还高。
洗涤强度(洗涤水流)因无电刷电动机51的输出转矩与旋转时限(供电的导通／截止时间比)而变化。无电刷电动机51的输出转矩的强弱(大小)可以利用直流电压发生电路29a的直流输出电压的高低控制和3相逆变器电路29b的PWM控制中的正弦波电压抑制(峰值)控制实现。又，旋转时限可以利用预先设定的控制程序进行控制。
例如在衣物很肮赃用的强洗涤A1中，将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于210V的一定值，以1．4秒(正旋转方向供电)／0．9秒(休止)／1．4秒(反旋转方向供电)／0．9秒(休止)…重复3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电(正弦波PWM)及休止的正反向旋转时限。同样，在衣物很肮赃用的标准洗涤B1中，将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于230V的一定值，以1．1秒(供电)／0．9秒(休止)重复3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电及休止。又，在衣物很肮赃用的中等强度洗涤C1中，将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于190V的一定值，以0．8秒(供电)／1．0秒(休止)重复3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电及休止。又，在衣物很肮赃用的弱洗涤D1中，将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于190V的一定值，以0．5秒(供电)／0．7秒(休止)重复3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电及休止。
而与此相对，在衣物肮赃程度低用的强洗涤A2中，在正反旋转方向重复实施将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于210V，以0．3秒实施由3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电，以大输出转矩起动，接着使直流电压发生电路29a的直流输出电压下降到185V，实施1．1秒的供电，以小输出转矩继续旋转，其后实施休止1秒钟的控制。又，在衣物肮赃程度低用的标准洗涤B2中，在正反旋转方向重复实施将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于210V，以0．3秒实施由3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电，以大输出转矩起动，接着，对3相逆变器电路29b的正弦波PWM控制附加电压限制PWM控制，借助于此，实施1．5秒钟的对无电刷电动机51的供电，使提供的正弦波电压的峰值为140V，继续以小输出转矩旋转，其后实施休止1秒钟的控制。又，在衣物肮赃程度低用的中等洗涤C2中，在正反旋转方向重复实施将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于210V，以0．3秒实施由3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电，以大输出转矩起动，接着，对3相逆变器电路29b的正弦波PWM控制附加电压限制PWM控制，借助于此，实施1．5秒钟的对无电刷电动机51的供电，使提供的正弦波电压的峰值为115V，继续以小输出转矩旋转，其后实施休止1．0秒钟的控制。又，在衣物肮赃程度低用的弱洗涤D2中，在正反旋转方向重复实施将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于210V，以0．3秒实施由3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电，以大输出转矩起动，接着，对3相逆变器电路29b的正弦波PWM控制附加电压限制PWM控制，借助于此，实施1．5秒钟的对无电刷电动机51的供电，使提供的正弦波电压的峰值为90V，继续以小输出转矩旋转，其后实施休止1．0秒钟的控制。
采用这样在对无电刷电动机51供电的中途使电压降低的控制，能够得到以大转矩可靠地转动搅拌翼轮4起动，其后减小作用于洗涤的衣物上的搅拌力，减少对衣物布料的损伤的效果。
又，在微洗涤E中，将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于190V的一定值，以0．5秒(供电)／1．0秒(休止)重复3相逆变器电路29b对无电刷电动机51的供电及休止。
又，在使洗涤桶兼脱水桶2正反向旋转的洗涤强度区分F中，执行例如在正反旋转方向反复实施将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于155V，对3相逆变器电路29b的正弦波PWM控制附加电压限制PWM控制，借助于此实施6秒钟的对无电刷电动机51的供电，使提供的正弦波电压的峰值为80V，继续以小输出转矩缓慢旋转，其后实施休止3．0秒钟的控制的桶旋转洗涤F1、供电4秒钟后休止3秒钟的桶旋转洗涤F2和供电3秒钟后休止2秒钟的桶旋转洗涤F3。
又，在使洗涤桶兼脱水桶2在一方向上进行连续旋转的洗涤强度区分G中，准备执行例如在一方向上反复实施将直流电压发生电路29a的直流输出电压设定于155V，对3相逆变器电路29b的正弦波PWM控制附加电压限制PWM控制，借助于此，实施6秒钟的对无电刷电动机51的供电，使提供的正弦波电压的峰值为35V，继续以小输出转矩缓慢旋转，其后实施休止6．0秒钟的控制的桶旋转洗涤。
而洗涤模式将肮赃的程度和所述洗涤强度与洗涤时间的组合，对各种肮赃程度设定7个等级，选择其一执行。利用输入开关组输入自动选择的指示时，按照输入开关组14来的指示输入进行的设定或依据肮赃程度检测设定的肮赃程度(很肮赃、标准程度的肮赃、轻微肮赃)与布质检测结果自动进行选择，从输入开关组14指示输入手动选择时，根据该指示输入进行手动选择。
第1洗涤模式组M1是很肮赃的衣物的洗涤模式组，例如准备有强洗涤A1的15分钟洗涤的洗涤模式M11、强洗涤A1的12分钟洗涤的洗涤模式M12、标准洗涤B1的12分钟洗涤的洗涤模式M13、标准洗涤B1的10分钟洗涤的洗涤模式M14、中等洗涤C1的8分钟洗涤的洗涤模式M15、弱洗涤D1的6分钟洗涤的洗涤模式M16、轻微洗涤E的6分钟洗涤的洗涤模式M17共7个等级。
第2洗涤模式组M2是标准程度肮赃的衣物的洗涤模式组，例如准备有强洗涤A1的10分钟洗涤的洗涤模式M21、强洗涤A1的6分钟洗涤的洗涤模式M22、标准洗涤B1的6分钟洗涤的洗涤模式M23、标准洗涤B1的5分钟洗涤的洗涤模式M24、中等洗涤C1的5分钟洗涤的洗涤模式M25、弱洗涤D1的4分钟洗涤的洗涤模式M26、轻微洗涤E的3分钟洗涤的洗涤模式M27共7个等级。
第3洗涤模式组M3是把多种洗涤强度组合，构成各种洗涤模式的轻微肮赃的衣物洗涤用的洗涤模式组，例如准备有强洗涤A2的5分钟洗涤后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒，然后再进行标准洗涤B2，时间4分钟，其后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒的洗涤模式M31、强洗涤A2的4分钟洗涤后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒，再进行标准洗涤B2时间为3分钟，然后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒的洗涤模式M32、以标准洗涤B2的4分钟洗涤后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒，再进行标准洗涤B2，时间3分钟，然后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒的洗涤模式M33、以中等洗涤C2的4分钟洗涤后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒，再进行标准洗涤B2，时间3分钟，然后进行桶旋转洗涤F2时间为1分30秒的洗涤模式M34、中等洗涤C2的4分钟洗涤后进行桶旋转洗涤F1时间为1分30秒，再进行标准洗涤B2，时间2分钟，其后进行桶旋转洗涤F1时间为1分30秒的洗涤模式M35、弱洗涤D2的4分钟洗涤后进行桶旋转洗涤F1时间为1分30秒，再进行弱洗涤D2，时间2分钟，然后进行桶旋转洗涤F1时间为1分30秒的洗涤模式M36、弱洗涤D2的2分钟洗涤后进行桶旋转洗涤F1时间为1分30秒，再进行弱洗涤D2，时间1分钟，然后进行桶旋转洗涤F1时间为1分30秒的洗涤模式M36，共7个等级。
这些洗涤模式是使用自来水那样的冷水的洗涤工序的控制标准，所以在使用浴室剩余水那样的温水的洗涤工序中，可以把洗涤强度减弱，把洗涤时间缩短。
这样的洗涤工序由主微电脑17a根据布质检测结果或输入开关组14设定的洗涤模式进行选择决定，按照该模式的控制程序，控制直流电压发生电路29a、3相逆变器电路29b及啮合离合器机构47执行。图9(M)所示的是洗涤工序中的直流电压发生电路29a对逆变器电路29b的供电电压的一个例子。
步骤804执行漂洗工序(图9的t3～t13)。该漂洗工序可以把注水漂洗运行与蓄水漂洗运行组合起来执行。又，为了提高漂洗效率，在排水时也可以加入短时间的力量较弱的脱水(漂洗脱水)运行。还有，采取在漂洗中一边使洗涤桶兼脱水桶2缓慢旋转一边注水，促进肮赃的洗涤水放出的注水漂洗运行并用的方法也是有效的。
这种漂洗脱水运行是这样控制的，就是根据布质和肮赃的程度改变脱水力。例如对于很肮赃的衣物和标准程度肮赃的衣物，使洗涤桶兼脱水桶2以900rpm的转速旋转进行脱水运行，而转速上升的方式和运行时间(从起动开始的总时间)可以根据布质改变。具体地说，有转速比较缓慢上升的运行4分钟的第1漂洗脱水模式、转速比较急速上升的运行2分40秒的第2漂洗脱水模式、使用中速区域(200～330rpm)更急剧上升的运行2分30秒的第3漂洗脱水模式、使用中速区域更急剧上升的运行2分20秒的第4漂洗脱水模式、使用低速区域(0～130rpm)和中速区域比较缓慢上升的运行3分10秒的第5漂洗脱水模式、使用中速区域比较缓慢上升的而比其他区域较急上升的运行2分30秒的第6漂洗脱水模式。
还有，肮赃程度低的衣物的漂洗脱水模式是将上述洗涤桶兼脱水桶2的旋转速度稍微降低(800rpm左右)构成的。
这些漂洗脱水模式，与上述洗涤工序中的各洗涤模式连动地选择其中1个来执行。
这样的对转速上升特性的控制是辅助微电脑29h根据主微电脑17a来的指示对直流电压发生电路29a的直流输出电压与3相逆变器电路29b进行控制，改变无电刷电动机51的输出转矩实现的。辅助微电脑29h为了使无电刷电动机51能够输出大转矩，控制直流电压发生电路29a使其输出比较高的一定的电压(250V以上，在本实施例中为270V)，对3相逆变器电路29b进行转速反馈控制，使转速上升特性为上面所述的特性。洗涤桶兼脱水桶2被驱动，以与无电刷电动机51相同的转速旋转驱动，因此，能够根据位置检测电路29f输出的旋转位置信号识别无电刷电动机51的转速，对该无电刷电动机51进行速度控制，以实现对洗涤桶兼脱水桶2的转速控制。在脱水运行时直流电压发生电路29a提供给逆变器电路29b的供电电压最好是以200V以上的电压开始，在t4提供。或者最好是在脱水运行时把所述电容器的电压维持于比v0高的电压值，利用所述3相逆变器电路29b的控制对无电刷电动机51的转速上升特性进行控制。在这里，所述电压v0如下式所示v0=v1+(v2-v1)／2，v1表示直流电压发生电路29a在漂洗工序(图9的t3～t13)中输出直流电压的状态下的最低的电容器电压，v2表示在所述漂洗工序的最高的电容器电压。
步骤805执行漂洗工序之后的脱水工序，即最后的脱水工序(t13～t14)。该脱水工序与所述洗涤工序及漂洗工序一样控制，以根据布质和肮赃程度改变脱水力。漂洗之后的脱水对洗涤的衣物发生皱褶有很大关系。因此，最好是脱水控制成使皱褶尽可能少发生。脱水力取决于洗涤桶兼脱水桶2的转速和运转时间。为了能够实现皱褶发生少的脱水运行，在本实施例中准备有能够根据布质选择执行的多种脱水模式。
在本实施例中，各种脱水模式采取把洗涤桶兼脱水桶2的转速设定为900rpm，改变转速上升方式与运行时间(从起动开始的时间的总和)的结构。
该脱水模式(漂洗工序之后的脱水模式)备有在低速区域(0～130rpm)缓慢上升然后较急地上升运行9分钟的第1脱水模式、同样上升的运行8分钟的第2脱水模式、同样上升的运行7分钟的第3脱水模式、在低速区域(0～130rpm)比较急上升运行6分钟的第4脱水模式、同样上升的运行5分钟的第5脱水模式、同样上升的运行4分钟的第6脱水模式、同样上升的运行3分钟的第7脱水模式。
在该脱水模式中的转速控制也和上述漂洗脱水工序中的转速控制一样，为了使无电刷电动机51能够输出大转矩，对直流电压发生电路29a进行控制使其输出比较高的恒定电压(250V以上，在本实施例中取270V)，而且对3相逆变器电路29b进行转速反馈控制以使转速上升特性为上面所述的特性。
主微电脑17a在这些步骤中对显示元件组15进行控制，显示设定的状态及工序进行的状态，在发生异常时和洗涤漂洗结束时使蜂鸣器响起报警。
利用较小型的无电刷电动机51为了得到上面所述的各种最合适的转速特性，在需要比较强的旋转驱动力和高旋转速度时，使直流电压发生电路29a的直流输出电压(电容器C的端子电压)上升，维持比较高的电压的恒定值，在需要比较弱的旋转驱动力和低转速时，将直流电压发生电路29a的直流输出电压维持于比较低的恒定值，在这样的状态下利用3相逆变器电路29b执行电压抑制PWM控制。在脱水运行时，最好是在起动时把直流电压发生电路29a提供给3相逆变器电路29b的电压、即图9(M)的电压v6取200V以上。或者最好是在脱水工序的脱水运行时维持所述电容器的电压高于电压v0的值，利用所述逆变器电路的控制对无电刷电动机的转速上升特性进行控制。在这里所述电压v0如下式所示v0=v1+(v2-v1)／2，v1表示所述直流电压发生电路在漂洗工序或脱水工序(图9的t3～t14)中输出直流电压的状态下的最低的电容器电压，v2表示在所述漂洗工序中的最高的电容器电压。
图9概略表示对于这样的运行控制合适的直流电压发生电路29a的直流输出电压(电容器C的端子电压)的控制特性。在该图中，t1是洗衣机电源开关接通的时刻。从这一时刻起直流电压发生电路29a开始提供规定的直流电压。又，在t15电源切断之前直流电压发生电路29a维持规定的直流电压供应。这样，各种运行能够顺利起动。又，可以把直流电压发生电路29a的输出提供给其他操作设备和驱动设备，又可以向控制装置提供。
为检测出布量或布质而驱动搅拌翼轮4旋转时(t1～t2)的电容器电压取直流电压发生电路29a的电压控制范围的最低电压v1(在本实施例中设定为155V)，并维持于恒定值。然后，进行3次使搅拌翼轮4以比较低的转速n1旋转的旋转驱动(干布布量检测s1、第1湿布量检测s2、第2湿布量检测)。
在洗涤工序(t2～t3)中，使电容器电压上升到比较高的电压v2并维持于恒定值。这一洗涤工序中搅拌翼轮4的旋转速度n2比检测运行时高。而且，为了根据布质和肮赃的程度而有各式各样的变化，根据需要，要像v10、v11那样使其变化。在本实施例中，设定为185V～230V。使用这样高的电压，易于进行多种搅拌强度的驱动控制。
在漂洗工序中，排水时(t3～t4)使电容器电压回到最低电压v1，在驱动洗涤桶兼脱水桶2旋转将洗涤漂洗水脱水(t4～t5)时，使电压上升到最高电压v3并维持恒定值。这时，以高转速n3驱动洗涤桶兼脱水桶2旋转。为了控制洗涤桶兼脱水桶2平滑地进行加速，根据需要，也可以经过中等电压v12阶梯性地使电压上升。在本实施例中，把最高电压v3设定为270V。这样的高电压适合使用于对惯性负载大的洗涤桶兼脱水桶2进行驱动控制。
其后，在一边驱动洗涤桶兼脱水桶2旋转一边注水漂洗时(t6～t7)，把电容器电压维持于最高值v4并保持恒定，利用3相逆变器电路29b进行控制，使洗涤桶兼脱水桶2与搅拌翼轮4缓慢旋转(n4)。
使搅拌翼轮4缓慢旋转(n5、n6)进行漂洗时(t8～t10)，使电容器电压返回最低电压v1，根据需要，使电压上升到较高的电压v13。
在接着的脱水(t11～t12)中，为了使搅拌翼轮4及洗涤桶兼脱水桶2高速旋转(n7)，使电压上升到最高值v5。
在t12～t13之间，N次重复上面所述的控制。
在漂洗工序之后的脱水工序、即最后脱水工序(t13～t14)中，为了使搅拌翼轮4及洗涤桶兼脱水桶2高速旋转(n8)，使电压上升到最高值v6。
然后，在最后脱水工序结束后(t15)，直流电压发生电路29a停止输出直流电压。
在上述实施例中，驱动电动机使用无电刷电动机，但是也可以使用其他方式的电动机。又，3相逆变器电路也可以变更为其他逆变器电路。
如上所述，在这一实施例中，是将民用交流电压整流并升压后提供给电动驱动装置中的逆变器驱动的电动机的，因此能够有效地利用电动机的输出特性，以小型的电动机实现高效率的洗涤或脱水工序。
因此，能够根据洗涤的衣物的量、质、沾污的形态等实现细致的洗涤漂洗及脱水工序，能够提供可实现多种洗涤漂洗及脱水运行的洗衣机。
图10以洗衣机脱水运行时为例的电动机51(在该图中是无电刷电动机)的矢量控制的说明图。以d轴表示考虑图中电动机51的等效电路的状态下的复数平面上的实轴，以q轴表示虚轴。而Vi表示逆变器电路29b向电动机51提供的电压的矢量，其相位以δ表示。电压Vi是图7的(a)所示的交流电压。电流Im(矢量)表示流入电动机51的电流。电流Im用例如电阻205测定。E0是电动机51的感应电压，电压Vi如图所示，是感应电压E0、电动机电流Im引起的电动机的电阻分量r的电压矢量r·Im及电动机的电抗分量引起的电压矢量的ωr·L·Im的矢量和。
为了高效率地发生电动机51的转矩，最好是电流Im的矢量来到q轴上。因此在脱水运行时为了有效地提高洗衣机的脱水桶2的转速，对电压Vi及电压Vi的相位δ加以控制，使电动机电流Im的矢量来到q轴上。虽然以脱水运行为例子进行了说明，但是在其他运行中对搅拌翼轮4及脱水桶2进行旋转驱动时要高效率地发生转矩也只要使用相同的想法进行控制即可。还有上述ωr是旋转的角速度，感应电压E0与电动机的转速、即ωr成正比增大。
接着，以在脱水运行时使洗涤桶高速旋转后的刹车控制为例，对减速运行进行说明。图11是表示在电动机51发生减速力时的运行状态的矢量图。作为减速状态在这里可以考虑例如脱水桶2高速旋转的状态。放入洗涤的衣物的状态下的脱水桶2具有较大的质量，因此高速旋转着的脱水桶具有较高的动能。要使该脱水桶迅速降低速度就必须迅速消耗掉上述动能，在图11中所说明的控制方法是作为电动机的发热消耗的。由于洗衣机本来就使用水，如果使电动机发出的热散发到电动机周围例如洗衣机主体等处，则上述热能容易被吸收，不会引起异常的高温状态发生。也就是说，在洗衣机中即使是脱水桶的减速等引起暂时的动能转换为热能的情况，该热能也能够得到充分吸收。
像本实施例这样控制对逆变器提供的电压的控制方式中，像脱水运行那样，电动机高速旋转时或电动机负载大的情况下，考虑将电容器C的端子电压、即提供给逆变器电路29b的供电电压设定为较高的电压值。这时，使电动机51的感应电压E0返回电源侧，将感应电压E0消耗掉，这样一来，逆变器电路29b的电压或电容器C的端子电压变高，这些电路中使用的零件的耐压要求也就高了。又，在利用电容器C的电压发生其他装置的电源电压时，为了不对这些装置产生不良影响，就需要采取对策。由于有这些问题，最好是使感应电压E0少返回电压侧，尽可能压低电压的上升。既考虑这些问题，在本实施例中，作为热量尽可能消耗，阻止发电能量返回到作为电源侧的逆变器。
在图11中，为了使电动机51减速，如上所述，需要将感应电压E0产生的电力加以消耗。为此，对3相逆变器电路29b提供给电动机51的电压Vi和相位δ进行控制，电压Vi的q轴分量Vq以接近感应电压E0的电压处于反相状态。在这里电压Vi可以根据电动机的旋转速度ωr(即N)及以此为依据的感应电压E0推断，因此可以以其为依据预先决定电压Vi的值，在减速运行时提供该规定的电压Vi。
上述电压Vi如上所述，是依据利用逆变器进行的PWM控制提供给电动机51的电压。例如在脱水运行时的减速中，如图9所示，由电容器C提供给逆变器的电压控制为比为了脱水使电动机加速时的电压(图9的V6)低的电压值(图9的V1)。为了进行逆变器的PWM控制，接着决定相位δ和电压Vi，电压Vi的q轴分量成为-E0(矢量)。以此为依据控制逆变器电路。亦即产生图7(B)的控制脉冲对逆变器进行控制，将具有上述相位δ的电压Vi(图7的a所示的交流电压波形)提供给电动机。
但是将电压Vi控制为恒定值则电动机电流Im有可能变得异常高。因此最好是电压Vi不保持恒定。例如对电动机电流Im进行测定，在不能直接测定的情况下从测定的电流推断Im，或是将测定的电流值看作Im，对电压Vi进行控制。也就是说控制为在上述测定的Im比预定值大的情况下，使电压Vi减小，而在上述测定的Im比预定值小的情况下，使电压Vi增大。
图13是表示记录有相位δ的预定值的存储器的数据状态的图。N是电动机51的转速，例如用100rpm刻度的到1000rpm为止的表。所述表的刻度由控制精度决定。刻度较粗使控制精度降低，则上述感应电压E0与电压Vi的q轴分量Vq的差异变大，出现电动机端子间电压上升和减速控制不容易起作用等影响。理想的是使电压Vq与感应电压E0为相同电压(矢量相反方向)，但是现实上是困难的。因此最好是相对于感应电压E0，控制于75％～125％的范围。又，严密地说，电动机的转速N与ωr也许不同，但是把N看作与ωr相同进行控制也没有问题。从相位δ1到相位δ10表示以电动机51的转速N为参数的相位δ的值。电动机51的转速N一旦决定，感应电压E0也就决定了，由于电压Vi及相位δ决定了，如果把相位δ作为预定的数据加以记录，则可以用读出该数据的方法进行减速控制。也就是说如果使用预先记录着的相位δ对逆变器进行控制，电压Vi的分量Vq就会接近感应电压E0的大小。
图12是表示从图11的状态进一步减速的状态的矢量图。与图11不同的是感应电压E0变小了。感应电压E0与电动机的转速成正比，因此一旦电动机的转速减小，感应电压E0当然也就变小了。如果使电动机电流Im减小，能量的消耗就变小，刹车就变得不起作用。因此决定电压Vi使Im流动。
在图11和图12中，利用相位δ的控制，使电压Vq比感应电压E0小，则刹车力变大，可以迅速减速。但是电力从电动机返回电源一侧，也就是逆变器一侧的直流供电的端子电压(电容器C的电压)上升。另一方面，如果使电压Vq比感应电压E0大，则上述直流电压的上升受到抑制，刹车力下降。因此控制相位δ，将感应电压E0与电压Vq的大小关系选择得最合适，能够最合适地选择刹车力和发生电压的关系。
控制相位δ，使感应电压E0与电压Vq的关系，①如上所述，成为感应电压E0与电压Vq大小相等的关系，以此可以控制刹车力与直流电压的关系。而且这一方法在电动机转速低的状态下不必多担心上述直流电压变成高电压，所以为了加大低速时的刹车力，也可以②控制得使电压Vq比感应电压E0小。例如控制相位δ，使得一旦最高转速达到1000rpm，至少在最高转速的一半的500rpm以下，或是在约1／3的300rpm以下，感应电压E0比电压Vq稍大。例如在比值(感应电压E0／电压Vq)为1～1．25时可以使刹车力增大。也可以将上述①和②加以组合，在高速旋转时采用①的控制，而在低速时采用②的控制。
图14是表示刹车控制的动作的流程图。在步骤5142，根据传感器55的输出检测出电动机51的转子位置和转速N。而在步骤S144检测出电动机51的电流Im。在步骤S146决定电压Vi，使该电流Im不像上面所述那样高。如上所述，在步骤S142决定电压Vi，使得在Im大于规定值时使电压Vi下降，电流Im比规定值低时使电压Vi增加。接着在步骤S142决定相位δ。例如使电压Vi的q轴分量与感应电压E0大小相等(矢量方向相反)来计算相位δ。使电压Vq与感应电压E0大小相等是一个控制条件，其他条件也如上所述考虑。为了简化运算，可以读出预先考虑上述条件的值后进行决定。这时，参数可以使用例如转速N。在步骤S150根据电压Vi与相位δ把图7B的脉冲提供给逆变器，对电动机51进行控制。
采用上述实施例，可以一边对刹车力进行控制一边控制来自电动机的发生电压使其不超过危险值。结果，可以把逆变器和其他电路零件的耐压控制在比较低的电压值上。其结果是降低了价格而且提高了可靠性。
由于具备电动机产生热量而洗衣机吸收热量的环境，可以吸收热量。因此能够抑制直流高压的发生，提高可靠性。又能够在设想使用水的洗衣机提高对电压的可靠性。
图15表示图6的电源部分的电路的详细图。一旦操作图1所示的操作面板上的电源开关13，就形成由电源插头1502、熔断器1504、电阻1508、电源开关13的N0端子和C端子，过滤噪声用线路滤波器17e、直流电压发生电路1512的一个输入端子、直流电压发生电路1512的另一输入端子、上述线路滤波器的另一端子，以及电源插头1502构成的闭回路，对直流电压发生电路1512提供民用电源的交流电压。直流电压发生电路1512输出主微电脑17a的电源电压(在本实施例中为5V)。由于从直流电压发生电路1512来的电源电压的供应，主微电脑17a开始工作。主微电脑17a使第1继电器1520工作，然后使第2继电器1522工作，使其分别处于接通状态。第1继电器1520构成与电源开关13的端子NO和端子C的电路并联的电路。又，第1继电器1520与第2继电器1522相对于线路滤波器17e以电气连结形成前级和后级的关系。第2继电器1522处于线路滤波器17e的后级，因此，即使由于第2继电器1522的连接而使各种各样的设备一起工作，也能够抑制噪声使其不能进入线路滤波器17e的前级一方。
利用电源开关13的操作，端子NO与端子C的电路得以连接，但是电源开关13的操作一旦结束，端子C与端子NC就形成连接状态，高电平信号就被提供给主微电脑17a的输入端子1548。接着，如果再次操作电源开关13端子NC就处于断开状态，主微电脑17a的输入端子1548就变成低电平。根据这样的输入端子1548的输入信号的状态变化，洗衣机电源被切断，首先切断第2继电器1522，其后经过延迟，再切断第1继电器1520，使洗衣机停止运转。
的本实施例中，由于电源开关13动作，首先是主微电脑17a工作，其后向逆变器电路29b、直流电压发生电路29a、其他操作设备和驱动设备(致动器)提供电源。其理由是，逆变器电路和直流电压发生电路29a、致动器21、23、47a逆变器驱动电路29g如果与控制用的微电脑同时开始工作，就有产生错误动作的危险。又，驱动洗衣机的电动机的逆变器电路以直流电压驱动。该直流电压向电容器(相当于本实施例的C)充电，并由该电容器供电。该直流电压发生电路的输入阻抗在电源接通时降低，有可能使电源电压暂时下降。提供给主微电脑17a的电源电压变得不稳定，有可能使主微电脑17a的起动延迟。通过推迟第2继电器1522的连接可以防止这些情况的发生。
利用本实施例进行说明时，导线1532与1534是内部电源线，连接于图6的直流电压发生电路29a的输入端。因此交流电压从内部电源线1532与1534提供给直流电压发生电路29a的整流电路DB。操作电源开关13将内部电源线1532连接于电源插头1502，但是在第2继电器1522动作之前不把内部电源线1534连接于电源插头1502，一旦微电脑输出1544驱动使第2继电器1522接通，就开始把内部电源线1534连接于电源插头1502，直流电压发生电路29a和逆变器电路29b、辅助微电脑29h、逆变器驱动电路29g、位置检测电路29f、直流电压控制电路29c、此外还有供水电磁阀21、排水电磁阀23、离合器的电磁阀47a、洗衣机盖的锁定机构(图示省略)等也在第2继电器1522动作后得到电源供应。逆变器电路29b及逆变器驱动电路29g在电源接通时流动着向电容器等充电的电流。因此电源电压有可能暂时降低而且不稳定。向逆变器及其逆变器驱动电路29g提供电源而且控制电路不稳定是危险的。因此，首先使主微电脑17a正常工作，然后再向逆变器电路29b及逆变器驱动电路29g及其他电磁阀提供电源。
在内部电源线1532与1534上连接直流电压发生电路29a，在该直流电压发生电路29a上连接电容器C。因此，上述C的充电电流大，反之也可以认为是电阻值暂时下降，起着使电源电压暂时下降的作用。在本实施例中，电容器C的端子电压因洗衣机的运行而改变，但是即使是不改变的单纯的PWM控制，在逆变器输入侧也需要有电容器C。因此最好是在主微电脑17a开始工作后就开始对电容器C充电。而且特别是控制自来水的供水电磁阀21一旦发生错误动作，向洗涤桶供水，如图9所示的布量和布质的检测就不能进行。因此对供水电磁阀21最好是在使主微电脑17a工作之后才提供电源。在图6或图15中，17b、17c、17d是三端双向可控硅开关元件(triac)，根据主微电脑17a的输出1546的信号动作。
还有，在直流电压发生电路1512的直流电压(在本实施例中为5V)供给端子上设置电容器1516，在主微电脑17a工作之后即使由于第2继电器1522动作，电源电压由于上述理由而暂时降低，主微电脑17a的工作也不会发生混乱。
从主微电脑17a着手工作起到对所述致动器21、23、47c和直流电压发生电路29a等供应电源为止的延迟为50毫秒以上，最好是尽可能延迟100毫秒左右或更多的时间。
又，在以操作电源开关13使洗衣机运行结束的情况下，在切断第2继电器1522后切断第1继电器1520。即使是在这样的情况下也最好是在电容器C的电压减少之后切断第1继电器1520。各致动器和逆变器驱动电路供给的直流电压是15V，供给该15V的直流电源电路即使是输入电压降低到25V左右也能够工作。因此在例如电容器C的电压降低到25V左右之后再切断第1继电器1520会更加安全。
直流电压发生电路1512具有提供主微电脑17a的电源电压的第1输出端子，此外还有提供继电器电源的第2输出端子1518，从这端子向第1继电器1520和第2继电器1522提供电源。
主微电脑17a上设置电源端子1524。从如图16所示第2电源电压发生电路1602与1604中的电源电压发生电路1604的5V电源输出端子1624向该电源端子1524供给主微电脑17a用的电源电压。
图16的电路如下所述动作。作为直流电压发生电路29a的输出的提供给逆变器电路29b的供电电压通过二极管1612提供给电容器1614。电容器1614的电压作为第2电源电压发生电路1602与1604的电源使用。在本实施例中，电源电压发生电路1602与1604不是与电容器1614并联连接，而是与其串联连接。虽然并联连接也可以，但是串联连接时更不容易受逆变器电路29b的开关动作引起的噪声的影响。也就是说，作为串联连接的第1级的电源电压发生电路1602发生使致动器工作用的15V电压。电源电压发生电路1604输出使微电脑17a和29h等的数字电路工作用的电源(5V的电源)。
在上述实施例中洗衣机具备洗涤衣物用的洗涤桶、设置于洗涤桶内部的能够旋转自如的搅拌翼轮，以及使所述搅拌翼轮旋转用的电动机，实施洗涤工序和漂洗工序，这种洗衣机具备将交流电压整流产生直流电压的直流电压发生电路，接受来自所述直流电压发生电路的直流电压、对所述电动机进行供电的逆变器电路，以及对所述逆变器电路进行控制的控制电路，所述控制电路具有微电脑，而且具备用于接通、切断洗衣机电源的操作开关，利用对所述操作开关的操作，首先使所述微电脑进入工作状态，利用所述微电脑的工作向所述直流电压发生电路及所述逆变器电路提供电源，这样构成洗衣机，使洗衣机的可靠性得到提高。在上述洗衣机中，在向所述微电脑提供电源电压之后延迟50毫秒以上再向所述直流电压发生电路及所述逆变器电路提供电源，以此使洗衣机的可靠性进一步提高。
在上述实施例中洗衣机具备洗涤衣物用的洗涤桶、设置于洗涤桶内部的能够旋转自如的搅拌翼轮，以及使所述搅拌翼轮旋转用的电动机，实施洗涤工序和漂洗工序，这种洗衣机具备将交流电压整流产生直流电压的直流电压发生电路，接受来自所述直流电压发生电路的直流电压、对所述电动机进行供电的逆变器电路、对洗衣机进行控制的控制电路，以及驱动所述逆变器电路的逆变器驱动电路，所述控制电路具有微电脑和向该微电脑提供电源的电源电路。又，具备用于接通、切断洗衣机电源的操作开关，而且具备所述洗衣机的插头、接通或切断来自所述插头的电源线的一方的第1继电器、接通或切断来自所述插口的电源线的另一方的第2继电器，在所述第1继电器和第2继电器的后级连接所述直流电压发生电路，以及在所述逆变器驱动电路连接提供电源的电源电路，操作所述操作开关，首先连接第1继电器，使所述微电脑的电源电路工作，然后借助于所述微电脑的动作连接所述第2继电器，使向所述直流电压发生电路及所述逆变器电路提供电源的电源电路工作，由于采用这样的结构，使洗衣机的可靠性得以提高。在所述洗衣机中，根据所述操作开关的操作切断洗衣机电源时，首先利用所述微电脑的动作使所述第2继电器处于断开状态，然后使第1继电器处于断开状态，由于采用这样的结构，使洗衣机的可靠性进一步得到提高。
在图16中，依据作为向逆变器电路29b提供的供电电压的来自电容器C的电压，使电源电压发生电路1602与1604工作。因此即使是在工作中发生民用电源断电的情况电动机51还是旋转着的状态下，微电脑17a与29h正确工作，而且逆变器驱动电路29g和位置检测电路29f等检测电路(包括各种传感器)持续工作，能够确保安全。
所谓民用电源断电的情况，有例如在选择时小孩拔掉插头的情况。洗衣机进行洗涤时和脱水时发生这样的电源断电因而不能控制的情况是非常危险的。作为一个危险的例子，有脱水运行时电源断电不能够控制，于是存在高速旋转中的脱水桶怎么也不能停下来的情况。在本实施例中，利用使电动机旋转引起的感应电压通过逆变器电路29b返回电源一侧的方法，以此将该电压提供给电源电压发生电路1602与1604，向包含控制电路的需要电源的电路提供电源，可以维持控制。在这里的说明中说明了利用电动机的旋转引起的感应电压通过逆变器电路29b返回电源侧的方法，但是从电动机返回电源侧是所希望的。即使是不返回，由于电容器C的能量消耗受到抑制，可以利用该电容器C存储的能量，即使是民用电源断电后洗衣机也能够维持控制，能够提高安全性能。又，如果对洗衣机的盖的开闭进行控制，不但能够使洗衣机维持控制状态直到电动机51的旋转速度降低到低速状态，而且能够控制脱水桶盖的开闭，也就是说能够使其保持关闭状态，维持安全。
图17表示民用电源供电停止时的对应工作流程。步骤801～805在图8已经说明过，不在重复说明。在漂洗运行或脱水运行中脱水桶高速旋转。在该状态下必须对洗衣机的电源供应停止的状态进行控制。微电脑29h(辅助微电脑)在步骤1702对洗衣机电源供应的切断进行监视，切断时执行步骤1704。检测图6的电容器C的电压，在步骤1706检测电动机51的旋转速度。根据这些检测结果在步骤1710刹车。在电动机几乎停止的情况下，在步骤1708检测出这种情况，停止控制操作。步骤1710的刹车控制与使用图11与图12说明的情况相同。
采用本实施例，如图6所示，控制装置由主控制装置17与辅助控制装置29构成。辅助控制装置29具有辅助微电脑、即直流电压发生电路29a及逆变器电路29b的控制电脑29h。在电气上使电动机51刹车的控制只要微电脑29h维持工作就有可能。因此图16的电源电压发生电路1602与1604至少对微电脑29h及逆变器驱动电路提供电源电压。
图18是图6的直流电压发生电路29a的详细电路图。电容器C由2个串联电容器1802与1804构成，而且与该电容器1802与1804分别并联设置电阻1812和1814。将该电容器1802与1804串联连接，以此降低对各电容器的耐压要求。又为了使加在各电容器1802与1804的电压尽可能平均，设置串联电阻1812与1814。
电压控制电阻29e采取这样的结构，即在电阻1822与1824的分压点Q对作为电容器1802与1804的端子电压的充电电压进行测定，如果该电压VQ比基准电压低则直流电压控制电路29c将电抗器L(图6)的充电时间延长，开关元件S1切断时的能量变大。使分压点Q的电阻值下降时则分压点的电压VQ下降，电抗器L的充电时间延长，电容器1802与1804的充电电压上升。因此，如果用微电脑29h对分压点Q的电阻值进行控制，则能够控制电容器1802与1804的充电电压，能够控制向逆变器电路29b的供应电压。
在分压点Q串联连接5个电阻1826和1个电阻1828，这6个电阻分别在各连接点上连接电阻1828。本实施例说明以6位进行控制的情况，8位时增加同样的结构就能够进行。使微电脑29h的输出端子D0～D5均为高(H)电平，则分压点Q的电阻值最高，这时电容器1802与1804的充电电压最低。以这时的电压作为基准低电压VQ0，使输出端子D5为低(L)电平，则电压VD5上升。在本实施例中，如在图6中进行的说明那样，将基准低电压VQ0设定为140V～170V。更具体地说，设定为155V。又使电压VD5为80V。因此如果使输出端子D5为低(L)电平，则电容器1802与1804的充电电压为155V+80V、即235V。如果使输出端子D4处于低(L)电平，则电容器1802与1804的电压上升电压VD4。电压VD4为电压VD5的一半，在本实施例中，为40V。使同样的输出端子D3～输出端子D0分别处于低(L)电平，则电容器1802与1804的端子电压只上升如图19所示的电压VD3到电压VD0的电压。因此如果使输出端子D5～输出端子D0全部处于低电平，则电容器1802与1804的端子电压为(155+80+40+20+10+5+2．5=)302．5V。采用上面所述的方法，能够以电脑29h正确地控制最高电压(在本实施例中为302．5V)与基准低电压VQ0(在本实施例中为155V)之间的电压。
下面对图6的主控制装置17与辅助控制装置29的配置加以说明。图20表示主控制装置17与辅助控制装置29的配置。主控制装置17设置于洗涤桶2的上面的衣物投放口9a的旁边。一个辅助控制装置29位于设置在洗涤桶下面的电动机下面。这是因为想要把产生噪声的直流电压发生电路29a或逆变器电路29尽可能接近电动机51配置。想要使发生高电压的直流电压发生电路29a靠近电动机51配置。而且想要使高电压发生电路远离操作盘。
民用电源电压用电源软线2002从插头1502引入主控制装置17。主控制装置17设置有线路滤波器17e、第1与第2继电器1520与1522、电源电路1512，以及主微电脑17a等。在第1控制装置17(主控制装置17)中设置有图6的第2控制装置29(辅助控制装置29)的电路。
图21是移开洗衣机的洗涤桶及其下方的电动机等，从上方向下看的图。洗衣机一个侧面的下方安装着第2控制装置29。其位置在电动机之下。图22是移开洗衣机底板反过来从下方向上看的图。第2控制装置29安装于安装座2202上。第2控制装置29具有散热片2204，散热片2204设置于第2控制装置29下侧。散热片2204设置于下侧的理由是，洗衣机使用水工作，而且设置于多水的场所。因此考虑到第2控制装置29周围有水，想要使这些水迅速落下。而且担心设置散热片后，落入散热片中的水不容易清除。
图23是第2控制装置29的俯视图。图24是其侧视图。图23的相反侧、即下面设置散热片2204。图23与图24正确地表示出其尺寸关系，采取易于收容的长方形。又，为了使配线能够防水，把4种配线像2302那样做成可进出装置29外壳的一束线束。配线2302中包含有来自第1控制装置17的100V的电源线2304及控制用的通信线2306。又有向电动机51的绕组提供电压的2308和与霍尔元件55连接的接线2310。
图25A表示第2控制装置29的外壳上部的侧面，图25B表示移开外壳上部的内部的电路基板。基板的两侧分别设置逆变器29b与直流电压发生电路29a的开关元件S1。与开关元件S1的散热片并排，设置构成电容器C的电容器1812与1814采用上述本发明的结构，能够提供离安全性的洗衣机。
权利要求
1．一种洗衣机，具备用于洗涤衣物的洗涤桶、在所述洗涤桶内部可旋转自如地配置的搅拌翼轮，以及用于驱动所述搅拌翼轮旋转的电动机，执行洗涤工序和漂洗工序，其特征在于，还具备将交流电压整流、发生直流电压的直流电压发生电路；接受来自所述直流电压发生电路的直流电压、向所述电动机供电的逆变器电路；控制所述洗衣机的运行的第1控制装置；以及控制所述逆变器电路的第2控制装置，将所述第1控制装置配置于洗涤桶上方，而将所述第2控制装置、所述直流电压发生电路、以及所述逆变器电路配置于所述洗涤桶下方。
全文摘要
本发明涉及洗衣机,为了防止由于逆变器电路或发生逆变器的直流电压的直流电压发生电路的噪声而引起控制装置错误动作,所以把逆变器电路或发生逆变器的直流电压的直流电压发生电路配置于洗涤桶的下方,而把洗衣机控制用的电脑与上述电路分开地配置在洗衣机的上方。
文档编号H02K29/00GK1283719SQ0010415
公开日2001年2月14日 申请日期2000年3月16日 优先权日1999年8月10日
发明者鲤渕宏之, 细川敦志, 伊东正一, 内山利之, 川原茂见 申请人:株式会社日立制作所