СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА БАРАБАННОГО ТИПА Российский патент 2012 года по МПК D06F25/00 D06F33/02 D06F58/02 H02P27/06 H02M5/40 H02M5/451 H02M7/48 H02M7/521 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к стиральной машине барабанного типа, которая приводит в действие электродвигатель барабана с помощью схемы инвертора для приведения в действие вращающегося барабана, вмещающего белье, со скоростью вращения в соответствии с каждым процессом стирки, удаления влаги и т.д.

Предпосылки изобретения

Фиг.7 и 8 иллюстрируют пример устройства стиральной и сушильной машины барабанного типа, использующей систему сушки посредством удаления влаги с тепловым насосом. Фиг.7 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий конфигурацию основных частей стиральной машины барабанного типа, и фиг.8 представляет собой ее внутренний вид сзади.

В данной стиральной машине бак 2 для воды поддерживается в подвешенном состоянии за счет подвесного устройства (не показано) в корпусе 1 стиральной машины. В баке 2 для воды вращающийся барабан 3, выполненный в цилиндрической форме с дном, поддерживается с направлением его оси вращения, наклоненным вниз от передней стороны к задней стороне. На передней стороне бака 2 для воды образовано впускное/выпускное отверстие 4 для одежды, соединяющееся с концом отверстия вращающегося барабана 3. Посредством открытия двери 5, прикрепленной к открывающемуся участку, образованному на наклонной вверх поверхности на передней стороне поверхности корпуса 1 стиральной машины, белье можно загружать в/выгружать из вращающегося барабана 3 через впускное/выпускное отверстие 4 для одежды.

На периферийной поверхности вращающегося барабана 3 образован ряд сквозных отверстий 6, соединяющихся с внутренней стороной бака 2 для воды, и выступы для перемешивания (не показаны) образованы во множестве положений на внутренней периферийной поверхности. Вращающийся барабан 3 вращается в прямом и обратном направлениях электродвигателем 7 барабана, прикрепленным к задней стороне поверхности бака 2 для воды. Кроме того, труба 8 для подачи воды и труба 9 для слива воды соединены с баком 2 для воды, подача воды и слив воды выполняются относительно бака 2 для воды при управлении клапаном подачи воды и клапаном слива воды (не показаны).

При открытии двери 5 и загрузке белья и моющего средства во вращающийся барабан 3 и включении стиральной машины посредством приведения в действие панели 10 управления, расположенной на верхнем участке передней поверхности, например, корпуса 1 стиральной машины заданное количество воды подается в бак 2 для воды через трубу 8 для подачи воды и вращающийся барабан 3 вращается при помощи электродвигателя 7 барабана и начинается процесс стирки. Вследствие вращения вращающегося барабана 3 повторяется операция перемешивания, в которой белье, размещенное во вращающемся барабане 3, поднимается в направлении вращения при помощи выступов для перемешивания, образованных на внутренней периферийной стенке вращающегося барабана 3, и падает с соответствующей высоты, на которую белье было поднято, и, следовательно, белье, которое стирают, подвергается стирке посредством удара.

По истечении необходимого времени стирки грязная жидкость для стирки сливается через трубу 9 для слива воды и жидкость для стирки, содержащаяся в белье, удаляется посредством операции удаления влаги, во время которой вращающийся барабан 3 вращается с высокой скоростью. После этого вода подается в бак 2 для воды через трубу 8 для подачи воды для выполнения процесса полоскания. Даже во время процесса полоскания белье, размещенное во вращающемся барабане 3, многократно подвергается операции перемешивания, во время которой белье поднимается за счет выступов для перемешивания и падает вследствие вращения вращающегося барабана 3, и таким образом выполняется стирка-полоскание.

Стиральная и сушильная машина барабанного типа имеет функцию сушки белья, размещенного во вращающемся барабане 3. То есть воздух из бака 2 для воды выпускается, обезвоживается и сушится посредством нагревания и направляется обратно в бак 2 для воды через циркуляционный канал 11 для направления воздуха. В некоторой средней точке циркуляционного канала 11 для направления воздуха расположены тепловой насос, состоящий из средства удаления влаги, такого как испаритель 12, и нагревательного средства, такого как конденсатор 13, и вентилятор 14 циркуляции, который является средством для направления воздуха. Испаритель 12 и конденсатор 13 расположены в самой нижней части циркуляционного канала 11 для направления воздуха, образуя теплообменный участок 15 относительно циркуляции воздуха, как проиллюстрировано на фиг.8.

Поток воздуха создается в циркуляционном канале 11 для направления воздуха за счет вращения вентилятора 14 циркуляции, и воздух из вращающегося барабана 3, вмещающего белье, выпускается через сквозные отверстия 6 из бака 2 для воды в циркуляционный канал 16 для подачи воздуха, который подает воздух на сторону вентилятора 14 циркуляции. Воздух обезвоживается за счет испарителя 12, расположенного на стороне вверх по потоку от вентилятора 14 циркуляции для конденсации воды из воздуха, и нагревается за счет теплообмена с конденсатором 13. Таким образом, получается высокотемпературный воздух, который всегда является сухим.

Высокотемпературный сухой воздух подается от вентилятора 14 циркуляции в канал 17 для направления воздуха, направленный к баку 2 для воды, для подачи в бак 2 для воды. Высокотемпературный сухой воздух, направляемый в бак 2 для воды, проходит во вращающийся барабан 3 через сквозные отверстия 6 для прохождения в бак 2 для воды, в то время как белье, такое как одежда, подвергается его действию, и снова проходит в циркуляционный канал 16 для подачи воздуха. Циркуляция воздуха повторяется в циркуляционном канале 11 для направления воздуха, как описано выше, и таким образом выполняется процесс сушки.

Во время процесса сушки с использованием циркуляционного канала 11 для направления воздуха постороннее вещество, такое как пух, получаемый из белья, такого как одежда, смешивается с воздухом, циркулирующим через циркуляционный канал 11 для направления воздуха, и циркулирует. Такое постороннее вещество, по-видимому, вызывает проблемы для выполнения процесса сушки, такие как забивание испарителя и конденсатора, зацепление с вращающимся участком вентилятора 14 циркуляции и скопление на внутренней поверхности вентилятора 14 циркуляции. Следовательно, фильтр 18 для удаления постороннего вещества из циркулирующего воздуха расположен приблизительно в середине циркуляционного канала 11 для направления воздуха.

Приводное устройство электродвигателя стиральной и сушильной машины барабанного типа с вышеупомянутой конфигурацией использует один источник подачи напряжения постоянного тока для схемы инвертора электродвигателя 7 барабана, которая вращает вращающийся барабан 3, и схему инвертора, которая приводит в действие электродвигатель компрессора для теплового насоса. Следовательно, во время работы электродвигателя компрессора или во время операции удаления влаги и сушки, во время которой одновременно выполняются операция удаления влаги и операция сушки за счет теплового насоса, существует вероятность того, что ток источника питания переменного тока увеличивается, превышая предельную нагрузку стенной розетки.

Следовательно, например, патентный документ 1 раскрывает устройство управления для предотвращения превышения верхнего предельного значения мощности стенной розетки током источника питания переменного тока посредством расчета каждой входной или выходной мощности электродвигателя барабана и электродвигателя компрессора на основании тока каждого электродвигателя во время операции удаления влаги и сушки, во время которой потребление электроэнергии стиральной и сушильной машины достигает максимального потребления электроэнергии. Это позволяет стабильно подавать напряжение постоянного тока схемы инвертора.

Кроме того, патентный документ 2 раскрывает схему управления электродвигателем, в которой предусмотрено средство для короткого замыкания источника питания переменного тока через катушку индуктивности, соединенную последовательно с источником питания переменного тока, между схемой выпрямителя для подачи напряжения Vd постоянного тока на схему инвертора для приведения в действие электродвигателя и источником питания переменного тока. Средство короткого замыкания выполняет операцию при коротком замыкании во время периода, установленного шириной Tw импульса сигнала управления, начиная с заданного времени Td задержки от точки перехода переменного напряжения через нуль источника питания переменного тока. Средство короткого замыкания повышает коэффициент мощности за счет короткого замыкания источника питания в один или множество раз в течение каждого полупериода напряжения Vs источника питания и таким образом может управлять напряжением Vd постоянного тока, подаваемым на схему инвертора, делая его постоянным при сохранении коэффициента мощности устройства электропитания при максимальном значении, даже когда напряжение источника питание колеблется.

Документы известного уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1: JP 2008-54811 A

Патентный документ 2: JP 20048-72806 A

Раскрытие изобретения

Проблема, решаемая настоящим изобретением

Для улучшения функции стиральной и сушильной машины требуется увеличение максимальной скорости вращения от обычной 1200 мин^-1 до 1600 мин^-1, например, посредством дополнительного повышения скорости вращения электродвигателя барабана в процессе удаления влаги. В этом случае, учитывая увеличение стоимости и экономию энергии, желательно обеспечить высокоскоростное вращение без увеличения электродвигателя.

Однако для дополнительного повышения скорости вращения без увеличения электродвигателя необходимо увеличить затрачиваемую мощность относительно электродвигателя. С другой стороны, увеличение затрачиваемой мощности включает уменьшение напряжения постоянного тока, подаваемого на схему инвертора. В частности, в процессе удаления влаги и сушки, включающем в себя как процесс удаления влаги, так и процесс сушки, уменьшение напряжения источника постоянного тока становится очень большим во время периода параллельного приведения в действие, в течение которого электродвигатель барабана и электродвигатель компрессора приводятся в действие одновременно.

Кроме того, во время процесса сушки желательно поддерживать напряжение постоянного тока для устойчивой работы вентилятора циркуляции даже в ситуации, в которой напряжение постоянного тока уменьшается наряду с уменьшением напряжения источника и повышением выходной мощности электродвигателя компрессора для теплового насоса.

Для предотвращения уменьшения напряжения постоянного тока для поддержания напряжения постоянного тока на достаточном уровне и подачи достаточной мощности на электродвигатель барабана и ему подобного было рассмотрено управление повышением напряжения постоянного тока за счет схемы повышения. Однако в случае использования схемы повышения существует вероятность того, что может генерироваться звук удара, вызванный переключением. Для предотвращения этого требуется соответствующее управление, соответствующее каждому процессу стирки. Способы, раскрытые в патентном документе 1 и 2, не удовлетворяют такому требованию.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание стиральной машины барабанного типа, оснащенной приводным устройством электродвигателя, способным повышать напряжение постоянного тока, подаваемое на схему инвертора при соответствующих условиях в соответствии с состоянием.

Средства для решения проблемы

Для решения вышеупомянутой проблемы стиральная машина барабанного типа настоящего изобретения включает в себя вращающийся барабан с осью вращения в горизонтальном направлении или наклонном направлении, бак для воды, вмещающий с возможностью вращения вращающийся барабан, электродвигатель барабана, вращающий вращающийся барабан, схему выпрямителя, выпрямляющую переменный ток из источника питания переменного тока, сглаживающий конденсатор, соединенный с выходным зажимом схемы выпрямителя, первую схему инвертора, соединенную параллельно со сглаживающим конденсатором, управление приведением в действие электродвигателя барабана, цепь короткого замыкания, содержащую катушку индуктивности, соединенную последовательно с одним концом источника питания переменного тока и одним концом схемы выпрямителя и элементом управления при коротком замыкании, один конец которого соединен между одним концом катушки индуктивности и одним входным зажимом схемы выпрямителя и другой конец которого соединен с другим концом источника питания переменного тока, и блок управления, приводящий в действие первую схему инвертора и управляющий последовательно операциями стирки.

Блок управления включает в себя блок регистрации перехода переменного напряжения через нуль, который регистрирует переход через нуль напряжения источника питания переменного тока, блок измерения скорости вращения, который измеряет скорость вращения электродвигателя барабана, блок определения напряжения постоянного тока, который определяет напряжение Vd постоянного тока, выдаваемого на оба конца сглаживающего конденсатора, и блок генерации сигнала короткого замыкания, который генерирует сигнал короткого замыкания для управления элементом управления при коротком замыкании. Блок генерации сигнала короткого замыкания генерирует сигнал короткого замыкания, начинающегося в точке регистрации перехода через нуль напряжения источника питания переменного тока, по меньшей мере, во время части периода процесса удаления влаги, и устанавливает ширину Tw импульса сигнала короткого замыкания на основании заданного напряжения Vt напряжения Vd постоянного тока, установленного в соответствии с заданной скоростью Nt вращения электродвигателя барабана и определенного значения напряжения Vd постоянного тока.

Эффекты настоящего изобретения

В соответствии со стиральной машиной барабанного типа настоящего изобретения генерируется сигнал короткого замыкания, начинающийся в точке регистрации перехода переменного напряжения через нуль источника питания переменного тока, и ширина Tw импульса сигнала короткого замыкания устанавливается на основании заданного напряжения Vt, установленного в соответствии с заданной скоростью Nt вращения и определенного значения напряжения Vd постоянного тока. Следовательно, напряжение постоянного тока, подаваемое на схему инвертора, может быть повышено при соответствующих условиях в соответствии с данным состоянием.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую приводное устройство электродвигателя стиральной и сушильной машины барабанного типа в одном варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой график, иллюстрирующий операцию во время короткого замыкания, вызванного цепью короткого замыкания приводного устройства электродвигателя.

Фиг.3A представляет собой график, иллюстрирующий изменение тока на входе двухполупериодной схемы выпрямителя за счет срабатывания схемы короткого замыкания приводного устройства электродвигателя.

Фиг.3B представляет собой график, иллюстрирующий ток на входе двухполупериодной схемы выпрямителя в случае, когда цепь короткого замыкания приводного устройства электродвигателя не работает.

Фиг.4 представляет собой график, иллюстрирующий ток на входе двухполупериодной схемы выпрямителя относительно входной мощности, когда напряжение постоянного тока, выдаваемого на приводное устройство электродвигателя, изменяется.

Фиг.5 представляет собой график, иллюстрирующий ток, проходящий через сглаживающий конденсатор, относительно входной мощности, когда напряжение постоянного тока, выдаваемое на приводное устройство электродвигателя, изменяется.

Фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий пример установки операции повышения напряжения постоянного тока приводного устройства электродвигателя.

Фиг.7 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий устройство стиральной и сушильной машины барабанного типа, использующей систему сушки с удалением влаги с помощью теплового насоса в известном примере.

Фиг.8 представляет собой внутренний вид сзади стиральной и сушильной машины барабанного типа.

Описание изобретения

Стиральная машина барабанного типа настоящего изобретения использует следующие аспекты на основании вышеупомянутой конфигурации.

Конкретно, в вышеупомянутой конфигурации предпочтительно, чтобы стиральная машина барабанного типа дополнительно включала в себя сушильный участок, содержащий, по меньшей мере, компрессор, выполняющий процесс сушки посредством введения воздуха в бак для воды через циркуляционный канал, а также обезвоживания и нагревания воздуха; электродвигатель компрессора, приводящий в действие компрессор; и вторую схему инвертора, соединенную параллельно со сглаживающим конденсатором, управляющую приведением в действие электродвигателя компрессора, в которой блок управления выполнен с возможностью приведения в действие второй схемы инвертора вместе с первой схемой инвертора и блок управления управляет, чтобы приводить в действие цепь короткого замыкания для повышения напряжения Vd постоянного тока при одновременном приведении в действие соединенных параллельно электродвигателя барабана и электродвигателя компрессора для выполнения операции, включающей в себя процесс удаления влаги и процесс сушки.

Кроме того, блок управления способен регулировать ширину Tw импульса сигнала короткого замыкания, так что напряжения Vd постоянного тока имеет заданное значение, необходимое для получения заданной скорости Nt вращения электродвигателя барабана.

Кроме того, в процессе удаления влаги управление повышением напряжения Vd постоянного тока с помощью схемы короткого замыкания не выполняется во время периода, в течение которого заданная скорость Nt вращения равна или ниже заданной скорости, и управление повышением напряжения Vd постоянного тока выполняется во время периода, после того как заданная скорость Nt вращения превысит заданную скорость.

Кроме того, в процессе стирки сигнал короткого замыкания устанавливается равным заданной ширине Tw импульса, соответствующей напряжению Vd постоянного тока, которое ниже заданного напряжения Vt в процессе удаления влаги.

Стиральная машина барабанного типа дополнительно включает в себя сушильный участок, включающий в себя, по меньшей мере, компрессор, подающий воздух в бак для воды через циркуляционный канал, а также обезвоживающий и нагревающий воздух; электродвигатель компрессора, приводящий в действие компрессор; и вторую схему инвертора, соединенную параллельно со сглаживающим конденсатором, управляющую приведением в действие электродвигателя компрессора, в которой блок управления выполнен с возможностью приведения в действие второй схемы инвертера вместе с первой схемой инвертора, и блок управления управляет с возможностью приведения в действие схемы короткого замыкания для повышения напряжения Vd постоянного тока при вращении электродвигателя компрессора для выполнения процесса сушки.

В любой из вышеупомянутых конфигураций предпочтительно, чтобы блок управления регулировал ширину Tw импульса сигнала короткого замыкания, делая его равным нулю при переходе электродвигателя барабана или электродвигателя компрессора во взвешенное состояние.

Кроме того, предпочтительно, чтобы блок управления понижал заданную скорость Nt вращения электродвигателя барабана или электродвигателя компрессора в случае, когда напряжение Vd постоянного тока не может быть повышено в соответствии с заданным напряжением Vt, или в случае, когда напряжение Vd постоянного тока повышается, чтобы превышать заданное напряжение Vt.

Кроме того, предпочтительно, чтобы верхний предел был установлен для ширины Tw импульса сигнала короткого замыкания и управление повышением продолжалось посредством ограничения ширины Tw импульса до верхнего предела или меньше, даже когда напряжение Vd постоянного тока не достигло заданного напряжения Vt.

Ниже будет описан один вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

(Вариант осуществления)

Фиг.1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую приводное устройство электродвигателя стиральной и сушильной машины барабанного типа в варианте осуществления настоящего изобретения. Все устройство стиральной и сушильной машины барабанного типа в настоящем варианте осуществления подобно устройству, проиллюстрированному на фиг.7 и 8.

Приводное устройство электродвигателя на фиг.1 имеет функцию управления приведением в действие электродвигателя 7 барабана, электродвигателя вентилятора для приведения в движение вентилятора 14 циркуляции (см. фиг.7) и электродвигателя компрессора для теплообменного участка 15 (см. фиг.8). Однако фиг.1 иллюстрирует только блоки, относящиеся к приведению в действие электродвигателя 7 барабана и электродвигателя 20 компрессора. Электродвигатель 7 барабана и электродвигатель 20 компрессора соответственно являются синхронными электродвигателями с постоянными магнитами, оснащенными статором, имеющим трехфазную обмотку, и ротором, содержащим двухполюсный постоянный магнит.

Электродвигатель 7 барабана содержит три элемента 21a, 21b, 21c определения положения ротора, определяющие положения ротора. Элементы 21a-21c определения положения ротора выдают сигналы положения ротора через каждые 60 электрических градусов, соответствующие положениям магнитных полюсов ротора. Электродвигатель 7 барабана вращается первой схемой 22 инвертора. Первая схема 22 инвертора выполнена таким образом, что 6 переключающих элементов 23 соединены по трехфазной мостовой схеме и ограничительные диоды 24 соединены параллельно с соответствующими переключающими элементами 23. Включение/выключение каждого переключающего элемента 23 регулируется посредством широтно-импульсной модуляции первой схемой 25 управления.

С другой стороны, электродвигатель 20 компрессора вращается второй схемой 26 инвертера. Электродвигатель 20 компрессора не содержит элементы определения положения ротора и приводится в действие импульсами с помощью управления без датчиков положения на основании сигнала от средств определения тока. Вторая схема 26 инвертора выполнена таким образом, что шесть переключающих элементов 27 соединены по трехфазной мостовой схеме таким же образом, что и в первой схеме 22 инвертора, и ограничительные диоды 28 соединены параллельно с соответствующими переключающими элементами 27. Состояние включено/выключено каждого переключающего элемента 27 регулируется с помощью широтно-импульсной модуляции второй схемой 29 управления.

В действительности, приводное устройство электродвигателя также содержит третью схему инвертора и третью схему управления для приведения в действие электродвигателя вентилятора 14 циркуляции. Однако конфигурация и работа третьей схемы инвертора и третьей схемы управления подобны конфигурации и работе второй схеме 26 инвертора и второй схеме управления, и, следовательно, их иллюстрация и описание опущены.

Первая схема 25 управления и вторая схема 29 управления приводятся в действие в ответ на управление блоком 30 управления. Блок 30 управления принимает сигналы положения ротора, выдаваемые элементами 21a-21c определения положения ротора электродвигателя 7 барабана. Когда первая схема 25 управления выполняет регулирование с помощью широтно-импульсной модуляции относительно состояния включено/выключено каждого переключающего элемента 23 на основании сигнала положения ротора, подача тока относительно трехфазной обмотки статора электродвигателя 7 барабана регулируется и ротор вращается синхронно. Блок 30 управления дополнительно содержит блок 31 измерения скорости вращения, который измеряет скорость вращения ротора, т.е. скорость Nd вращения электродвигателя 7 барабана, на основании сигналов положения ротора с трех элементов 21a-21c определения положения ротора. Каждый раз состояния трех сигналов положений ротора изменяются, блок 31 измерения скорости вращения определяет их период и рассчитывает скорость Nd вращения электродвигателя 7 барабана на основании данного периода.

Питание подается на первую и вторую схемы 22, 26 инвертора источником 32 питания переменного тока, схемой 33 короткого замыкания и выпрямляющим блоком 34. То есть схема 33 короткого замыкания и выпрямляющий блок 34 создают напряжение Vd постоянного тока из напряжения Vs переменного тока, подаваемого из источника 32 питания переменного тока, и напряжение Vd постоянного тока прикладывается к первой и второй схемам 22, 26 инвертора.

Схема 33 короткого замыкания состоит из катушки 35 индуктивности, соединенной последовательно между источником 32 питания переменного тока и выпрямляющим блоком 34, и элемента 36 управления при коротком замыкании, соединенного параллельно источнику 32 питания переменного тока через катушку 35 индуктивности. Элемент 36 управления при коротком замыкании может состоять, например, из диодного моста и биполярного транзистора с изолированным затвором (БТИЗ) или мощного полупроводникового переключающего элемента мощного, такого как биполярный транзистор или МОП-транзистор.

Выпрямляющий блок 34 содержит двухполупериодную схему 37 выпрямителя и последовательную схему сглаживающих конденсаторов 38, 39, соединенных параллельно с двухполупериодной схемой 37 выпрямителя. Напряжение Vd постоянного тока между обоими концами сглаживающих конденсаторов 38, 39 прикладывается к первой схеме 22 инвертора и второй схеме 26 инвертора, и мощность постоянного тока преобразуется в мощность трехфазного переменного тока, которая подается на электродвигатель 7 барабана и электродвигатель 20 компрессора.

Кроме того, предусмотрен блок 40 регистрации перехода переменного напряжения через нуль, который принимает напряжения переменного тока с обоих концов источника 32 питания переменного тока. Блок 40 регистрации перехода переменного напряжения через нуль выдает сигнал регистрации перехода переменного напряжения через нуль, который переключает с сигнала высокого уровня на сигнал низкого уровня и с сигнала низкого уровня на сигнал высокого уровня в момент времени, когда напряжение Vs переменного тока проходит через точку перехода переменного напряжения через нуль, чтобы изменить свою полярность, и подает сигнал регистрации перехода переменного напряжения через нуль на блок 30 управления.

Блок 30 управления также включает в себя блок 41 определения напряжения постоянного тока, который определяет напряжение Vd постоянного тока между обоими концами сглаживающих конденсаторов 38, 39, которое представляет собой напряжение Vd постоянного тока, прикладываемое к первой и второй схемам 22, 26 инвертора. Кроме того, блок 30 управления включает в себя блок 42 генерации сигнала короткого замыкания и генерирует сигнал Ps короткого замыкания для управления элементом 36 управления при коротком замыкании схемы 33 короткого замыкания, который должен быть проводящим, по меньшей мере, в течение части периода процесса удаления влаги.

Приводное устройство электродвигателя, имеющее вышеупомянутую конфигурацию, отличается работой схемы 33 короткого замыкания. Схема 33 короткого замыкания закорачивает напряжение Vs переменного тока при помощи катушки 35 индуктивности, когда элемент 36 управления при коротком замыкании является проводящим. В состоянии короткого замыкания энергия напряжения Vs переменного тока накапливается в катушке 35 индуктивности, и, когда элемент 36 управления при коротком замыкании выключен, накопленная энергия подается на выпрямляющий блок 34. Поданная энергия преобразуется в постоянный ток за счет двухполупериодной схемы 37 выпрямителя для заряда сглаживающих конденсаторов 38, 39 для повышения выходного напряжения Vd постоянного тока.

Для эффективного выполнения операции повышения блок 42 генерации сигнала короткого замыкания блока 30 управления генерирует сигнал Ps короткого замыкания для каждого полупериода напряжение Vs источника питания, начиная в точке регистрации перехода переменного напряжения через нуль, регистрируемой блоком 40 регистрации пересечения перехода переменного напряжения через нуль. Кроме того, заданное напряжение Vt относительно напряжение Vd постоянного тока устанавливается в соответствии с заданной скоростью Nt вращения электродвигателя 7 барабана, и ширина Tw импульса сигнала Ps короткого замыкания устанавливается на основании заданного напряжения Vt и определенных значений напряжения Vd постоянного тока. Например, ширина Tw импульса регулируется таким образом, что напряжение Vd постоянного тока, которое должно быть определено, имеет определенное значение, необходимое для получения заданной скорости Nt вращения электродвигателя 7 барабана.

Фиг.2 иллюстрирует пример работы схемы 33 короткого замыкания. Сигнал Ps короткого замыкания с шириной Tw импульса генерируется в течение каждого полупериода, начиная в точке регистрации перехода через нуль напряжения Vs источника 32 питания переменного тока. Элемент 36 управления при коротком замыкании выполнен проводящим для обеспечения прохождения тока короткого замыкания, обусловленного напряжением Vs переменного тока, во время положительного периода сигнала Ps короткого замыкания, и энергия накапливается в катушке 35 индуктивности. Когда сигнал Ps короткого замыкания становится низким, вспомогательный входной ток Ia на основании мощности, накопленной в катушке 35 индуктивности, проходит в двухполупериодную цепь 37 выпрямителя. Дополнительный входной ток Ia добавляется к току, обусловленному напряжением Vs переменного тока, для формирования входного тока в двухполупериодной схеме 37 выпрямителя. Посредством добавления дополнительного входного тока Ia к току, обусловленному напряжением Vs переменного тока, напряжения Vd постоянного тока на обоих концах сглаживающих конденсаторов 38, 39 могут быть повышены.

Фиг.3A иллюстрирует состояние, в котором входной ток Ib в двухполупериодной схеме 37 выпрямителя увеличивается за счет дополнительного входного тока Ia. Для сравнения фиг.3B иллюстрирует входной ток Ib в двухполупериодной схеме 37 выпрямителя в случае, когда схема 33 короткого замыкания не работает.

Фиг.4 иллюстрирует значение входного тока Ib выпрямляющего блока 34 относительно входной мощности из источника 32 питания переменного тока для соответствующих случаев, когда напряжение Vd постоянного тока, которое является выходным напряжением с выпрямляющего блока 34, составляет 260 В, 280 В и 300 В. Фиг.5 иллюстрирует значение тока, проходящего через сглаживающие конденсаторы 38, 39 относительно входной мощности таким же образом. Как понятно на основании этих данных, даже при одной и той же входной мощности по мере того, как напряжение Vd постоянного тока становится выше, входной ток Ib и ток, проходящий через сглаживающие конденсаторы 38, 39, увеличиваются. Например, при входной мощности 600 Вт ток уменьшается больше, когда напряжение Vd постоянного тока повышается до 260 В, а не когда напряжение Vd постоянного тока повышается до 300 В.

Таким образом, посредством установки напряжения Vd постоянного тока, которое должно быть оптимальным напряжением, вместо повышения напряжения Vd постоянного тока больше, чем необходимо, входной ток Ib и ток, проходящий через сглаживающие конденсаторы 38, 39, уменьшаются для предотвращения повреждения элементов даже при одной и той же входной мощности. Более конкретно, желательно установить заданное напряжение Vt, которое должно быть оптимальным заданным напряжением Vt в соответствии с каждым режимом вместо установки заданного напряжения Vt одинакового для всех режимов.

Установленное значение заданного напряжения Vt для напряжения Vd постоянного тока изменяется в зависимости от режима (процесса), такого как стирка/удаление влаги (удаление влаги горячим воздухом)/сушка и т.д. Более конкретно, так как мощность, скорость вращения электродвигателя и перемещение изменяются в зависимости от режима, оптимальное напряжение и способ управления выбираются в соответствии с данным режимом. Когда напряжение Vd постоянного тока повышается больше, чем необходимо, мощность прекращает потребляться бесполезно, которая вызывает образование тепла и повреждение элементов и требует задания высоких технических требований для защиты элементов от высокого напряжения.

В процессе стирки не выполняется управление повышением. Следует отметить, что управление незначительным повышением может быть выполнено при использовании ширины Tw импульса сигнала Ps короткого замыкания, являющегося постоянным. Это обусловлено тем, что также существует случай, когда нагрузка сильно колеблется, в то время как заданная скорость Nt вращения электродвигателя 7 барабана является низкой, так что желательно стабилизировать скорость вращения посредством осуществления управления повышением. Ширина Tw импульса устанавливается, например, чтобы быть определенной шириной, соответствующей напряжению постоянного тока, более низкому, чем заданное напряжение Vt в процессе удаления влаги.

Как показано на фиг.6, в процессе удаления влаги управление повышением в соответствии с заданной скоростью Nt вращения осуществляется на каждой стадии. Фиг.6 иллюстрирует заданную скорость Nt вращения на каждой стадии процесса удаления влаги. Горизонтальная ось указывает каждую стадию процесса, и предварительное удаление влаги, разделение одежды и основное удаление влаги выполняются в этом порядке. Во время предварительного удаления влаги Nt составляет 320 мин^-1, и скорость вращения становится дополнительно более низкой во время разделения одежды, и, следовательно, управление повышением не требуется. Компрессор начинает работать для выполнения работы теплового насоса от стадии разделения одежды.

На стадии основного удаления влаги скорость вращения постепенно повышается. На этой стадии электродвигатель барабана и электродвигатель компрессора работают параллельно, и, следовательно, напряжение Vd постоянного тока может уменьшаться. Таким образом, желательно, чтобы операция повышения выполнялась после прохождения на стадию основного удаления влаги. Следовательно, заданное напряжение Vt, повышенное в соответствии с заданной скоростью Nt вращения электродвигателя 7 барабана, изменяется. Например, во время периода до заданной скорости Nt вращения 420 мин^-1 управление повышением не выполняется. Во время периода, в котором заданная скорость Nt вращения составляет 420-1600 мин^-1, ширина Tw импульса сигнала Ps короткого замыкания регулируется, например, заданным напряжением Vt, равным, например, 300 В. Причина, почему не выполняется управление повышением во время периода вплоть до 420 мин^-1, состоит в том, что звук биения, создаваемый катушкой индуктивности, является явным в состоянии низкой скорости вращения и необходимость в повышении также является незначительной.

В процессе удаления влаги скорость вращения вентилятора циркуляции увеличивается за счет повышения напряжения. Заданное напряжение Vt на данном этапе устанавливается, например, равным приблизительно 250 В. Таким образом, даже когда подача мощности уменьшается или напряжение постоянного тока уменьшается из-за увеличения скорости вращения электродвигателя компрессора, вентилятор циркуляции может работать стабильно.

Пример работы в соответствии с каждым процессом показан в таблице 1 в виде обобщенных результатов.

Таблица 1   Заданная скорость Nt вращения (в ^-1) Наличие/
отсутствие управления повышением Заданное напряжение
Vt (В) Ширина
Tw импульса Стирка   нет     Предварительное удаление влаги 320 нет     Разделение одежды Менее 320 нет     Основное удаление влаги Менее 420 нет     420 или больше да 300 В Управление на основании Vt, Vd Сушка   да 250 В Управление на основании Vt, Vd

Кроме того, когда электродвигатель барабана и электродвигатель компрессора не работают, ширина Tw импульса сигнала Ps короткого замыкания устанавливается равной нулю для прекращения операции повышения. Если операция повышения выполняется, когда нагрузка является легкой, напряжение Vd постоянного тока быстро повышается, что может оказывать неблагоприятное воздействие на элементы.

Кроме того, в случае когда напряжение Vd постоянного тока не достигает заданного напряжения Vt или напряжение Vd постоянного тока слишком повышается, превышая заданное напряжение Vt, желательно приводить в действие стиральную машину непрерывно посредством понижения скорости вращения электродвигателя компрессора и скорости вращения для удаления влаги. Это необходимо для предотвращения неожиданной ситуации, поскольку существует вероятность того, что нарушение может возникнуть во время работы блока 30 управления и тому подобного.

Кроме того, желательно обеспечить верхний предел ширины Tw импульса сигнала Ps короткого замыкания для того, чтобы продолжать управление повышением без увеличения ширины Tw импульса, даже если заданное напряжение Vt не достигнуто.

Как описано выше, стиральная и сушильная машина барабанного типа настоящего варианта осуществления включает в себя схему 33 короткого замыкания, состоящую из катушки 35 индуктивности и элемента 36 управления при коротком замыкании, и генерирует сигнал короткого замыкания для управления элементом 36 при коротком замыкании замыканием, начиная в точке регистрации перехода напряжения источника 32 питания переменного тока через нуль. Ширина Tw импульса сигнала короткого замыкания устанавливается на основании заданного напряжения Vt напряжения Vd постоянного тока, установленного в соответствии с заданной скоростью Nt вращения электродвигателя 7 барабана и определенного значения напряжения Vd постоянного тока.

Следовательно, напряжение Vd постоянного тока, подаваемое на схемы 22, 26 инвертора, может быть повышено при соответствующих условиях в соответствии с данным положением, и приведение в действие приводного электродвигателя 7, электродвигателя вентилятора для приведения в действие вентилятора 14 циркуляции и электродвигателя 20 компрессора для теплообменного участка может управляться стабильно.

Промышленная применимость

В соответствии со стиральной машиной барабанного типа настоящего изобретения напряжение постоянного тока может подаваться постоянно относительно схемы инвертора, и, таким образом, настоящее изобретение является выгодным для стиральной и сушильной машины, использующей систему сушки с удалением влаги с помощью теплового насоса.

Описание ссылочных позиций

1 - корпус стиральной машины

2 - бак для воды

3 - вращающийся барабан

4 - впускное отверстие/выпускное отверстие для одежды

5 - дверь

6 - сквозное отверстие

7 - электродвигатель барабана

8 - труба для подачи воды

9 - труба для слива воды

10 - панель управления

11 - циркуляционный канал для направления воздуха

12 - испаритель

13 - конденсатор

14 - вентилятор циркуляции

15 - теплообменный участок

16 - циркуляционный канал для подачи воздуха

17 - канал для направления воздуха

18 - фильтр

19 - электродвигатель компрессора

21a, 21b, 21c - элемент определения положения ротора

22 - первая схема инвертора

23, 27 - переключающий элемент

24, 28 - ограничительные диоды

25 - первая схема управления

26 - вторая схема инвертора

29 - вторая схема управления

30 - блок управления

31 - блок измерения скорости вращения

32 - источник питания переменного тока

33 - схема короткого замыкания

34 - выпрямляющий блок

35 - катушка индуктивности

36 - элемент управления при коротком замыкании

37 - двухполупериодная цепь выпрямителя

38, 39 - сглаживающий конденсатор

40 - блок регистрации перехода переменного напряжения через нуль

41 - блок определения напряжения постоянного тока

42 - блок генерации сигнала короткого замыкания

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в стиральной машине барабанного типа. Техническим результатом является повышение напряжения постоянного тока, подаваемого на схему инвертора при соответствующих условиях в соответствии с состоянием. Стиральная машина барабанного типа оснащена схемой (33) короткого замыкания с катушкой (35) индуктивности, схемой (37) выпрямителя и элементом (36) управления при коротком замыкании. Напряжение Vd постоянного тока схемы (37) выпрямителя через сглаживающие конденсаторы (38, 39) прикладывается к первой схеме (22) инвертора для управления электродвигателем (7) барабана. Блок (30) управления для приведения в действие первой схемы инвертора генерирует сигнал короткого замыкания, начинающийся в точке регистрации перехода через нуль напряжения источника питания переменного тока и управляющий элементом управления при коротком замыкании, по меньшей мере, в течение части периода процесса удаления влаги. Блок (30) управления затем устанавливает ширину Tw импульса сигнала короткого замыкания на основании заданного напряжения Vt напряжения Vd постоянного тока, установленного в соответствии с заданной скоростью Nt вращения электродвигателя барабана и определенного значения напряжения Vd постоянного тока. Можно регулировать напряжение Vd постоянного тока, подаваемое на схему инвертора, для повышения при соответствующих условиях в соответствии с данным состоянием. 8 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

1. Стиральная машина барабанного типа, содержащая
вращающийся барабан с осью вращения, проходящей в горизонтальном направлении или наклонном направлении;
бак для воды, вмещающий с возможностью вращения вращающийся барабан;
электродвигатель барабана, вращающий вращающийся барабан;
схему выпрямителя, выпрямляющую переменный ток из источника питания переменного тока;
сглаживающий конденсатор, соединенный с выходным зажимом схемы выпрямителя;
первую схему инвертора, соединенную параллельно со сглаживающим конденсатором, управляющую приведением в действие электродвигателя барабана;
схему короткого замыкания, содержащую катушку индуктивности, подсоединенную последовательно между одним концом источника питания переменного тока и одним концом схемы выпрямителя, и элемент управления при коротком замыкании, один конец которого подсоединен между одним концом катушки индуктивности и одним входным зажимом схемы выпрямителя, и другой конец которого подсоединен к другому концу источника питания переменного тока; и
блок управления, приводящий в действие первую схему инвертора и управляющий последовательностью операций стирки,
при этом блок управления включает в себя блок регистрации перехода переменного тока через нуль, который регистрирует переход напряжения источника питания переменного тока через нуль, блок измерения скорости вращения, который измеряет скорость вращения электродвигателя барабана, блок определения напряжения постоянного тока, который определяет напряжение Vd постоянного тока на выходе обоих концов сглаживающего конденсатора, и блок генерации сигнала короткого замыкания, который генерирует сигнал короткого замыкания для управления элементом управления при коротком замыкании, причем
блок генерации сигнала короткого замыкания генерирует сигнал короткого замыкания, начинающийся в точке регистрации перехода напряжения источника питания переменного тока через нуль, по меньшей мере, во время части периода процесса удаления влаги, и устанавливает ширину Tw импульса сигнала короткого замыкания на основании заданного напряжения Vt напряжения Vd постоянного тока, установленного в соответствии с заданной скоростью Nt вращения электродвигателя барабана и определенного значения напряжения Vd постоянного тока.

2. Стиральная машина по п.1, дополнительно содержащая
сушильный участок, содержащий, по меньшей мере, компрессор, выполняющий процесс сушки за счет подачи воздуха в бак для воды через циркуляционный канал, и удаления влаги и нагревания воздуха;
электродвигатель компрессора, приводящий в действие компрессор; и
вторую схему инвертора, соединенную параллельно со сглаживающим конденсатором, управляющую приведением в действие электродвигателя компрессора,
при этом блок управления выполнен с возможностью приведения в действие второй схемы инвертора вместе с первой схемой инвертора, причем
блок управления осуществляет такое управление, чтобы приводить в действие схему короткого замыкания для повышения напряжения Vd постоянного тока при одновременном приведении в действие соединенных параллельно электродвигателя барабана и электродвигателя компрессора для выполнения операции, включающей в себя процесс удаления влаги и процесс сушки.

3. Стиральная машина по п.1, в которой блок управления регулирует ширину Tw импульса сигнала короткого замыкания, так что напряжение Vd постоянного тока имеет заданное значение, необходимое для получения заданной скорости Nt вращения электродвигателя барабана.

4. Стиральная машина по п.1, в которой во время процесса удаления влаги управление повышением напряжения Vd постоянного тока с помощью схемы короткого замыкания не выполняется в течение периода, в котором заданная скорость Nt вращения равна или ниже установленной скорости, и управление повышением напряжения Vd постоянного тока выполняется в течение периода, после чего заданная скорость Nt вращения превышает установленную скорость.

5. Стиральная машина по п.1, в которой в процессе стирки сигнал короткого замыкания устанавливается равным постоянной ширине Tw импульса, соответствующей напряжению Vd постоянного тока, которое ниже заданного напряжения Vt в процессе удаления влаги.

6. Стиральная машина по п.1, дополнительно содержащая
сушильный участок, включающий в себя, по меньшей мере, компрессор, подающий воздух в бак для воды через циркуляционный канал, а также обезвоживающий и нагревающий воздух;
электродвигатель компрессора, приводящий в действие компрессор; и
вторую схему инвертора, соединенную параллельно со сглаживающим
конденсатором, управляющую приведением в действие электродвигателя компрессора,
при этом блок управления выполнен с возможностью приведения в действие второй схемы инвертора вместе с первой схемой инвертора, причем
блок управления осуществляет такое управление, чтобы приводить в действие схему короткого замыкания для повышения напряжения Vd постоянного тока при вращении электродвигателя компрессора для выполнения процесса сушки.

7. Стиральная машина по любому из пп.1-6, в которой блок управления регулирует ширину Tw импульса сигнала короткого замыкания, чтобы быть равной нулю, при переходе электродвигателя барабана или электродвигателя компрессора в подвешенное состояние.

8. Стиральная машина по любому из пп.1-6, в которой блок управления понижает заданную скорость Nt вращения электродвигателя барабана или электродвигателя компрессора в случае, когда напряжение Vd постоянного тока не может быть повышено в соответствии с заданным напряжением Vt, или в случае, когда напряжение Vd постоянного тока повышается, чтобы превышать заданное напряжение Vt.

9. Стиральная машина по любому из пп.1-6, в которой предусмотрен верхний предел для ширины Tw импульса сигнала короткого замыкания, и управление повышением продолжается посредством ограничения ширины Tw импульса до верхнего предела или меньше, даже когда напряжение Vd постоянного тока не достигло заданного напряжения Vt.