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JP2010200439A - Motor drive unit for washing machine, and washing machine using the same - Google Patents

Motor drive unit for washing machine, and washing machine using the same Download PDF

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JP2010200439A
JP2010200439A JP2009040810A JP2009040810A JP2010200439A JP 2010200439 A JP2010200439 A JP 2010200439A JP 2009040810 A JP2009040810 A JP 2009040810A JP 2009040810 A JP2009040810 A JP 2009040810A JP 2010200439 A JP2010200439 A JP 2010200439A
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JP
Japan
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motor
connection form
connection
washing machine
switching
Prior art date
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Application number
JP2009040810A
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Inventor
Kenichi Watanabe
健一 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive unit that improves reliability in switching connection of a stator coil. <P>SOLUTION: When switching a contact of a relay 4 which switches the connection of the stator coil, application of a voltage to an inverter circuit 1 is stopped, and the contact is switched at a rotation speed at which an induction voltage of a motor becomes lower than a DC power supply voltage of the inverter circuit 1. The switching operation can be performed without supplying a current to a relay connecting point without using a current detection means, and the high reliability can be ensured at low cost. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転軸方向が略鉛直または水平または傾斜方向になるようにして水槽内に回転自在に配置された回転ドラムに直結したDCブラシレスモータを駆動する洗濯機用モータ駆動装置およびこれを用いた洗濯機に関するものである。   The present invention relates to a motor driving device for a washing machine that drives a DC brushless motor directly connected to a rotating drum that is rotatably arranged in a water tank so that the rotation axis direction is substantially vertical, horizontal, or inclined, and uses the same. It relates to the washing machine that was.

従来、この種のモータは、洗濯する時には低速かつ大トルクが必要となり、脱水の時には高速・低トルクが必要になる。双方を満足するDCブラシレスモータの特性にすると大きなサイズになってしまうので、NdFeB磁石を使用して弱め磁束制御により高速でもモータが回転できるようにしている。そのため高速時にモータが必要とする電流が増加し、消費電力が増大することでモータ効率が低下してしまう。   Conventionally, this type of motor requires a low speed and a large torque when washing, and a high speed and low torque when dehydrating. If the characteristics of the DC brushless motor satisfying both of these conditions are satisfied, the size becomes large. Therefore, the NdFeB magnet is used so that the motor can be rotated at a high speed by the flux weakening control. For this reason, the current required by the motor at high speed increases, and the power consumption increases, resulting in a reduction in motor efficiency.

これを回避する他の方法として、ステータコイルの接続形態を切り替える洗濯機用モータの駆動システムはすでに提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As another method for avoiding this, a driving system for a washing machine motor that switches the connection mode of the stator coils has already been proposed (see, for example, Patent Document 1).

これは図4に示すように、ロータ24とステータ25を備えるモータ26のステータ25の巻線が3相のスター結線となっており、各相の巻線は例えばコイル27とコイル28のように2つのコイルが直列接続されている。2つの直列接続されたコイルの一方の端子はスター結線の中性点29に接続されている。もう一方の端子30はリレーの端子に接続されている。この2つのコイルを接続している点から引き出し線を出し、リレーの端子31に接続されている。このリレーにはもう一つモータを駆動するインバータ回路32から各相のモータ線33が接続され、インバータ回路32からのモータ線33が各相のコイルの端子30に接続するか、各相のコイルの中間から引き出した引き出し線の端子31に接続するかのいずれか一方を選択し接続するようにリレーが配置されている。   As shown in FIG. 4, the winding of the stator 25 of the motor 26 including the rotor 24 and the stator 25 is a three-phase star connection, and the windings of each phase are, for example, a coil 27 and a coil 28. Two coils are connected in series. One terminal of the two coils connected in series is connected to the neutral point 29 of the star connection. The other terminal 30 is connected to a relay terminal. A lead wire is drawn from the point where these two coils are connected, and is connected to the terminal 31 of the relay. This relay is connected to a motor wire 33 of each phase from an inverter circuit 32 that drives another motor, and the motor wire 33 from the inverter circuit 32 is connected to a terminal 30 of a coil of each phase or a coil of each phase. A relay is arranged so as to select and connect one of the terminals 31 connected to the lead wire 31 drawn from the middle.

モータの各相すべてを前記のようにインバータ回路32からのモータ線33をモータからの端子のどれへ接続するかを切り替えるリレーを有するリレー回路34は、モータを駆動するシステムを制御する制御部35からの指令で動作する。制御部35はインバータ回路32の制御の指令も行う。   As described above, the relay circuit 34 having a relay for switching the motor wire 33 from the inverter circuit 32 to which of the terminals from the motor is connected to the control circuit 35 that controls the system that drives the motor. Operates with the command from. The control unit 35 also issues a control command for the inverter circuit 32.

このような構成において、低速時には各相のコイルが2つのコイルに電流が流れるようにリレー接続され、ステータコイルのターン数が多い。高速時には各相のコイルが1つのコイルに電流が流れるように2つのコイル間からの引き出し線へリレー接続されてステータコイルのターン数が少ない状態になる。そのリレー切り替えする時は、まず、インバータ回路32からモータへの電圧印加を停止し、モータ線33に電流が流れていないかを検出確認する、あるいは過渡現象による異常電圧などが発生していない程度の充分なディレー時間を設けた後に切り替えるというものである。
特開2008−22665号公報
In such a configuration, the coils of each phase are relay-connected so that current flows through the two coils at low speed, and the number of turns of the stator coil is large. At high speed, the coils of each phase are relay-connected to lead wires from between the two coils so that current flows through one coil, and the number of turns of the stator coil is reduced. When switching the relay, first, voltage application from the inverter circuit 32 to the motor is stopped, and it is detected whether or not current is flowing through the motor wire 33, or an abnormal voltage due to a transient phenomenon is not generated. The switching is performed after a sufficient delay time is provided.
JP 2008-22665 A

しかしながら、前記従来の構成では、ロータが回転中に接続切替を行う時、電圧の印加を停止してもモータの誘起電圧がインバータ回路のDC電源部の電圧以上になるような場合には回生エネルギーがモータからインバータ回路に流れ込む。接続切替は実用上、メカニカルリレーなどの有接点になるが、回生エネルギーがDC電源部に流れ込むため、切替時の接点にスパークなどが発生し接点が劣化しやすいという課題を有していた。   However, in the conventional configuration, when the connection is switched while the rotor is rotating, if the induced voltage of the motor is equal to or higher than the voltage of the DC power supply unit of the inverter circuit even when the voltage application is stopped, the regenerative energy Flows from the motor into the inverter circuit. Although the connection switching is practically a contact point such as a mechanical relay, since regenerative energy flows into the DC power supply unit, there is a problem that a spark or the like is generated at the contact point at the time of switching and the contact point is likely to deteriorate.

また、接続切替によりモータの小型化によるコスト低減が狙えるが、電流検出装置や切替回路、配線などの費用によりコスト低減の割合が低く、更なる低コスト化が望まれているという課題を有していた。   In addition, it is possible to reduce the cost by miniaturizing the motor by switching the connection, but there is a problem that the cost reduction rate is low due to the cost of the current detection device, switching circuit, wiring, etc., and further cost reduction is desired. It was.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、接続形態を切り替える時に切替接点の信頼性向上を図り、より低コスト化を図った洗濯機用モータ駆動装置およびこれを用いた洗濯機を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a motor driving device for a washing machine that improves the reliability of the switching contact when switching the connection form, and further reduces the cost, and a washing machine using the same The purpose is to do.

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機用モータ駆動装置は、モータを回転したままの時の誘起電圧がインバータ回路のDC電源電圧未満であり、第1接続形態と第2接続形態の両方のモータ特性がリレー切替時の負荷特性を満足させて過渡現象による異常電圧などが発生していない程度の充分なディレー時間を設けた後にリレーを切り替えることにより、電流検出装置による電流の確認がなくともリレーの接点の劣化を防止して切り替えることができ、低コスト化が図れるものである。   In order to solve the conventional problem, the motor driving device for a washing machine according to the present invention has an induced voltage lower than the DC power supply voltage of the inverter circuit when the motor is rotated, and the first connection form and the second connection. By switching the relay after providing sufficient delay time that both the motor characteristics of the configuration satisfy the load characteristics at the time of relay switching and abnormal voltage due to transient phenomenon does not occur, the current of the current detection device Even without confirmation, the relay contacts can be prevented from being deteriorated and switched, and the cost can be reduced.

また、この洗濯機用モータ駆動装置を用いた洗濯機は、より安価で信頼性が高いものにできるものである。   Also, a washing machine using this washing machine motor drive device can be made cheaper and more reliable.

本発明の洗濯機用モータ駆動装置およびこれを用いた洗濯機は、より安価で信頼性が高いものにできるが図れるものである。   The motor driving device for a washing machine and the washing machine using the same according to the present invention can be made cheaper and more reliable.

第1の発明は、衣類を収容し鉛直または水平または傾斜した回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に収容する水槽と、前記回転ドラムに直結されたブラシレスDCモータを回転駆動させるシステムにおいて、前記ステータコイルは前記ステータコイルと前記モータを駆動させるインバータ回路との接続形態を変更できるように構成されており、前記ステータコイルを前記モータを低速領域で回転させる時には低速回転に対応した第1接続形態とし、前期モータを高速領域で回転させる時は高速回転に対応した第2接続形態とする接続形態制御手段を備え、前記接続制御手段により切り替える時は、負荷が前記第1接続形態の時のモータ特性と前記第2接続形態の時のモータ特性の両方を満足させることにより、負荷に対するモータの能力を充分にもたせることができ、切替時の機械的な振動や音などが発生しにくくなる。また、接続の切り替える時、前記モータの誘起電圧が前記インバータ回路のDC電源電圧未満であることにより、切り替えリレーの動作時に電流が流れないため、接点の劣化が発生しにくくなり信頼性の向上が図れるものである。   A first aspect of the present invention is a rotary drum that stores clothes and has a vertical, horizontal, or inclined rotation center shaft, a water tank that rotatably stores the rotary drum, and a brushless DC motor that is directly connected to the rotary drum. In this system, the stator coil is configured so that the connection form of the stator coil and an inverter circuit for driving the motor can be changed, and when the stator coil is rotated in the low speed region, the stator coil supports low speed rotation. When the motor is rotated in the high speed region, the second connection form corresponding to the high speed rotation is provided, and when the switching is performed by the connection control means, the load is connected to the first connection form. By satisfying both the motor characteristics of the configuration and the motor characteristics of the second connection configuration, The motor of ability can be enough to impart a, such as mechanical vibration and noise at the time of switching is less likely to occur. Further, when the connection is switched, since the induced voltage of the motor is less than the DC power supply voltage of the inverter circuit, no current flows during the operation of the switching relay, so that contact deterioration is less likely to occur and reliability is improved. It can be planned.

第2の発明は、特に、第1の発明において、前記接続形態手段により、前記第1接続形態がスター結線であり、前記第2接続形態がデルタ結線とすることにより、どちらの接続形態においてもコイル全体を有効に使用でき、配線も容易である。   In the second invention, in particular, in the first invention, by the connection form means, the first connection form is a star connection and the second connection form is a delta connection. The entire coil can be used effectively and wiring is easy.

第3の発明は、特に、第1の発明において、前記接続形態は、1相のコイルが2つのコイルの直列接続から成り、前記2つのコイルの間から引き出し線を備え、前期2つのコイルの端の端子と、前記引き出し線の端子とを前記接続形態手段により切り替えることによって、前記第1接続形態と前記第2接続形態を形成することにより、第1接続形態と第2接続形態の各々のモータ特性の組合せを自由に設けることが可能となるため、使用条件に合わせて最適な形態にすることができる。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the connection form is that a one-phase coil is composed of two coils connected in series, and a lead wire is provided between the two coils. Each of the first connection form and the second connection form is formed by switching the terminal of the end and the terminal of the lead line by the connection form means, thereby forming the first connection form and the second connection form. Since combinations of motor characteristics can be freely provided, an optimum form can be obtained in accordance with use conditions.

第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、モータの磁石はフェ
ライト磁石とすることにより、低コスト化を図れるものである。
In the fourth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to third aspects, the magnet of the motor is a ferrite magnet, so that the cost can be reduced.

第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、ステータコイルは導体がアルミニウムとすることにより、低コスト化を図れるものである。   In the fifth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fourth aspects of the invention, the stator coil is made of aluminum as a conductor, so that the cost can be reduced.

第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明において、接続形態制御手段は前記モータが停止した後、前記第1接続形態と前記第2接続形態とを切り替える制御を行うことにより、リレー接点の信頼性を向上を図れるものである。   In a sixth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fifth aspects of the invention, the connection form control means performs control to switch between the first connection form and the second connection form after the motor stops. As a result, the reliability of the relay contact can be improved.

第7の発明は、特に、第1〜第6のいずれか1つの発明において、接続形態制御手段が前記第1接続形態と前記第2接続形態とを切り替える時、前記モータ特性が負荷条件を満たすように、進み角制御あるいは弱め磁束制御を行うことにより、切り替え時の負荷に対応するのみでのモータの寸法増加をしなくても良いのでモータの小型化を図ることができて、それにより低コスト化を図れるものである。   In a seventh aspect of the invention, in particular, in any one of the first to sixth aspects of the invention, when the connection form control means switches between the first connection form and the second connection form, the motor characteristics satisfy a load condition. Thus, by performing the lead angle control or the magnetic flux weakening control, it is not necessary to increase the size of the motor only by responding to the load at the time of switching, so that the motor can be reduced in size and thereby reduced. Cost can be reduced.

第8の発明は、特に、第1〜第7のいずれか1つの発明における洗濯機用モータ駆動装置を有する洗濯機としたことにより、より安価で高信頼性を図れるものである。   In the eighth aspect of the invention, in particular, the washing machine having the motor driving device for a washing machine according to any one of the first to seventh aspects of the invention can achieve a lower cost and higher reliability.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置の構成を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of the motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態におけるモータ駆動装置は、モータ駆動を行うインバータ回路1は、制御部2からの指令によって制御される。インバータ回路1からモータのステータコイルへと接続するモータ線3がリレー4の端子に接続されている。リレー4の選択される他方の端子5と端子6は、1つは1相のステータコイルの端と接続されている。1相のステータコイルは2つのコイルが直列接続されたものから構成され、2つのコイルをつなげている間の箇所から引き出し線7を設けて端子6に接続されている。1相のステータコイルのもう1つの端は中性点8に接続されており、3相分のステータコイルが中性点で接続されるスター結線となっている。   As shown in FIG. 1, in the motor drive device in the present embodiment, an inverter circuit 1 that performs motor drive is controlled by a command from a control unit 2. A motor wire 3 connected from the inverter circuit 1 to the stator coil of the motor is connected to a terminal of the relay 4. One of the other selected terminals 5 and 6 of the relay 4 is connected to the end of a one-phase stator coil. The one-phase stator coil is composed of two coils connected in series, and is connected to a terminal 6 by providing a lead wire 7 from a location between the two coils. The other end of the one-phase stator coil is connected to a neutral point 8 and is a star connection in which three-phase stator coils are connected at the neutral point.

以上のように構成されたモータ駆動装置において、低速回転で大トルクが必要な洗濯運転時は、図1の洗濯運転時の状態(a)の結線のようにステータコイルのターン数が多い状態となっている。一方、高速回転で低トルクの脱水運転時は、図1の脱水運転時(b)の結線のようにステータコイルのターン数が少ない状態となっている。この2つの結線状態はリレー4によって切り替えられる。   In the motor driving device configured as described above, during a washing operation that requires a large torque at a low speed, a state in which the number of turns of the stator coil is large as in the case of the washing operation state (a) in FIG. It has become. On the other hand, at the time of high speed rotation and low torque dewatering operation, the number of turns of the stator coil is small as in the case of connection (b) in the dewatering operation of FIG. These two connection states are switched by the relay 4.

一方、図2は回転速度とトルクの関係を示すグラフである。洗濯運転時のモータ特性すなわち第1接続形態時のモータ特性11は洗濯運転時の負荷点12と、リレー切り替え時の負荷点を満足し、脱水運転時のモータ特性すなわち第2接続形態時のモータ特性13は脱水運転時の負荷点14と、リレー切り替え時の負荷点を満足するようになっている。モータに印加するDC電源の条件が同一の時、モータのステータコイルのターン数を変えることにより、前記のような低速・大トルクのモータ特性と、高速・低トルクのモータ特性とに変えることが可能である。また、リレー切り替えするときのモータの誘起電圧は、インバータ回路1のDC電源電圧よりも低い値とする。モータの誘起電圧は、ほぼ回転速度に比例するので、インバータ回路1とモータの定数とで切り替える時の回転速度の上限が決定される。この切り替えをモータが回転している時に行う場合、まず、所定の切り替える上限の回転速度以下において、インバータ回路1の電圧印加を停止させ、過渡現象の異
常電圧が起きない程度のディレー時間を設ける。次にリレーの切り替え動作を行い、接続状態が完全に安定する状態になるまでのディレー時間を設けた後に、再度モータを駆動するために印加する。
On the other hand, FIG. 2 is a graph showing the relationship between rotational speed and torque. The motor characteristic during the washing operation, that is, the motor characteristic 11 during the first connection configuration satisfies the load point 12 during the washing operation and the load point during the relay switching, and the motor characteristic during the dehydration operation, that is, the motor during the second connection configuration. The characteristic 13 satisfies the load point 14 at the time of dehydration operation and the load point at the time of relay switching. When the conditions of the DC power supply applied to the motor are the same, the motor characteristics of the low speed / large torque and the motor characteristics of the high speed / low torque can be changed by changing the number of turns of the stator coil of the motor. Is possible. The induced voltage of the motor when switching the relay is set to a value lower than the DC power supply voltage of the inverter circuit 1. Since the induced voltage of the motor is almost proportional to the rotational speed, the upper limit of the rotational speed when switching between the inverter circuit 1 and the motor constant is determined. When this switching is performed while the motor is rotating, first, the voltage application of the inverter circuit 1 is stopped at a rotation speed lower than a predetermined switching upper limit, and a delay time is set so as not to cause a transient abnormal voltage. Next, a relay switching operation is performed, and after applying a delay time until the connection state becomes completely stable, the relay is applied to drive the motor again.

リレー4が切り替わる時、インバータ回路1のモータへの印加電圧が停止されており、インバータ回路1のDC電源電圧よりもモータの誘起電圧が小さいので回生エネルギーがインバータ回路1へ流れ込まず、過渡現象での異常電圧による電流が流れていないので、接点を切り替えてもスパークなど接点を著しく劣化させる現象が発生しないため、高信頼性を図ることができる。また、弱め磁束制御による効率低下を防げるので、特に、高速回転での高効率化が図ることができる。さらに、効率が向上した分、モータサイズを小さくできることにより使用する材料の量を低減できて低コスト化を図ることができる。   When the relay 4 is switched, the voltage applied to the motor of the inverter circuit 1 is stopped, and the induced voltage of the motor is smaller than the DC power supply voltage of the inverter circuit 1, so that regenerative energy does not flow into the inverter circuit 1, and a transient phenomenon occurs. Since current due to the abnormal voltage does not flow, even if the contact is switched, a phenomenon such as a spark that significantly deteriorates the contact does not occur, so that high reliability can be achieved. Moreover, since efficiency reduction due to the magnetic flux weakening control can be prevented, particularly high efficiency can be achieved at high speed rotation. Furthermore, since the efficiency is improved, the motor size can be reduced, so that the amount of material used can be reduced and the cost can be reduced.

本実施形態において、第1接続形態のターン数と第2接続形態のターン数はそれぞれ自由に設定することができるため、モータの使用条件に応じた最適なステータコイルの定数を設定することが可能である。   In the present embodiment, since the number of turns in the first connection form and the number of turns in the second connection form can be set freely, it is possible to set an optimum stator coil constant according to the use conditions of the motor. It is.

なお、モータ単体の特性のみで洗濯運転時の負荷点12と脱水運転時の負荷点14を満足し、リレー切り替え時の負荷点15を満たさない時に、進み角制御あるいは弱め磁束制御によってリレー切り替え時の負荷点15を駆動可能にしても良い。   When the load point 12 during the washing operation and the load point 14 during the dehydration operation are satisfied only by the characteristics of the motor alone, and the load point 15 during the relay switching is not satisfied, when the relay is switched by the advance angle control or the weak magnetic flux control. The load point 15 may be driven.

また、本発明は弱め磁束制御を積極的に使わなくとも良いため、逆磁界による減磁が生じやすく、NdFeB磁石より安価なフェライト磁石を使って低コスト化を図ることができる。   Further, since the present invention does not need to actively use the flux-weakening control, demagnetization is likely to occur due to a reverse magnetic field, and the cost can be reduced by using a ferrite magnet that is cheaper than the NdFeB magnet.

さらに、ステータコイルの導体を銅より安価なアルミニウムを使うことにより一層の低コスト化を図ることができる。   Furthermore, the cost of the stator coil can be further reduced by using aluminum which is cheaper than copper.

なお、高速の脱水運転をする前に洗濯・すすぎの水を排水することで、起動時の負荷が軽くなり、起動時の負荷点が第2接続形態でのモータ特性13で満たされるならば、モータが停止状態でリレー切り替えをしても良いことは言うまでもない。   If the washing / rinsing water is drained before the high-speed dehydration operation, the load at the time of start-up is reduced, and the load point at the time of start-up is satisfied by the motor characteristics 13 in the second connection form, Needless to say, the relay may be switched while the motor is stopped.

(実施の形態2)
次に、図3に基づき、本発明の実施の形態2について説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG.

本実施の形態におけるモータ駆動装置は、モータ駆動を行うインバータ回路16は、制御部17からの指令によって制御される。インバータ回路16からモータのステータコイルへと接続するモータ線18がステータコイル19の端20に接続されている。ステータコイル19のもう一方の端21がリレー22に接続され、リレー22を介して中性点23に接続されており、ステータコイルの端21が中性点23あるいは他のモータ線18のいづれかに接続するように設けられている。ステータコイルの端21が他のモータ線18になるようにすべてのリレーが動作すると、脱水運転時の状態(b)に示すようにデルタ結線となる。   In the motor drive device according to the present embodiment, the inverter circuit 16 that drives the motor is controlled by a command from the control unit 17. A motor wire 18 connected from the inverter circuit 16 to the stator coil of the motor is connected to the end 20 of the stator coil 19. The other end 21 of the stator coil 19 is connected to a relay 22 and connected to a neutral point 23 via the relay 22, and the end 21 of the stator coil is connected to either the neutral point 23 or another motor wire 18. It is provided to connect. When all the relays are operated so that the end 21 of the stator coil becomes the other motor wire 18, a delta connection is obtained as shown in the state (b) during the dehydrating operation.

以上のように構成されたモータ駆動装置において、低速回転で大トルクが必要な洗濯運転時は、図3の洗濯運転時の状態(a)の結線となっている。一方、高速回転で低トルクの脱水運転時は、図3の脱水運転時(b)の結線となっている。この2つの結線状態はリレー22によって切り替えられる。このように低速・大トルクのモータ特性と、高速・低トルクのモータ特性とに変えることが可能である。   In the motor drive device configured as described above, during the washing operation that requires a large torque at a low speed, the connection in the state (a) during the washing operation of FIG. 3 is established. On the other hand, at the time of high-speed rotation and low-torque dehydration operation, the connection is as shown in FIG. These two connection states are switched by the relay 22. In this way, it is possible to change between low-speed and large-torque motor characteristics and high-speed and low-torque motor characteristics.

また、リレー切り替えするときのモータの誘起電圧は、インバータ回路16のDC電源
電圧よりも低い値とする。モータの誘起電圧は、ほぼ回転速度に比例するので、インバータ回路16とモータの定数とで切り替える時の回転速度の上限が決定される。この切り替えをモータが回転している時に行う場合、まず、所定の切り替える上限の回転速度以下において、インバータ回路16の電圧印加を停止させ、過渡現象の異常電圧が起きない程度のディレー時間を設ける。次にリレーの切り替え動作を行い、接続状態が完全に安定する状態になるまでのディレー時間を設けた後に、再度モータを駆動するためにインバータ回路16から電圧を印加する。
The induced voltage of the motor when switching the relay is set to a value lower than the DC power supply voltage of the inverter circuit 16. Since the induced voltage of the motor is substantially proportional to the rotational speed, the upper limit of the rotational speed when switching between the inverter circuit 16 and the motor constant is determined. When this switching is performed while the motor is rotating, first, voltage application to the inverter circuit 16 is stopped below a predetermined upper limit rotation speed to provide a delay time that does not cause an abnormal voltage of a transient phenomenon. Next, after switching operation of the relay and providing a delay time until the connection state becomes completely stable, a voltage is applied from the inverter circuit 16 in order to drive the motor again.

リレー22が切り替える時、インバータ回路16からモータへの印加電圧が停止されており、インバータ回路16のDC電源電圧よりもモータの誘起電圧が小さいので回生エネルギーがインバータ回路16へ流れ込まず、過渡現象での異常電圧による電流が流れていないので、接点を切り替えてもスパークなど接点を著しく劣化させる現象が発生しないため、高信頼性を図ることができる。また、弱め磁束制御による効率低下を防げるので、特に、高速回転での高効率化が図ることができる。さらに、効率が向上した分、モータサイズを小さくできることにより使用する材料の量を低減できて低コスト化を図ることができる。   When the relay 22 is switched, the voltage applied from the inverter circuit 16 to the motor is stopped, and the induced voltage of the motor is smaller than the DC power supply voltage of the inverter circuit 16, so that regenerative energy does not flow into the inverter circuit 16, and a transient phenomenon occurs. Since current due to the abnormal voltage does not flow, even if the contact is switched, a phenomenon such as a spark that significantly deteriorates the contact does not occur, so that high reliability can be achieved. In addition, since efficiency reduction due to the magnetic flux weakening control can be prevented, particularly high efficiency can be achieved at high speed rotation. Furthermore, since the efficiency is improved, the motor size can be reduced, so that the amount of material used can be reduced and the cost can be reduced.

本実施の形態において高速回転の時でも、コイルをすべて使用するため銅損が低下させることが可能となり、高効率を図ることが可能となる。また、新たな引き出し線などの追加の配線が不要なため、結線の構成が容易である。   Even in the case of high-speed rotation in this embodiment, since all the coils are used, the copper loss can be reduced, and high efficiency can be achieved. Further, since no additional wiring such as a new lead line is required, the connection configuration is easy.

以上のように、本発明にかかる洗濯機用モータ駆動システムは、広範囲の負荷点において高効率かつ小型、高信頼性を図れるものであるので、洗濯機としてはもちろんのこと、他の家庭用電化機器、産業機器などの用途にも幅広く適用できる。さらには、モータ駆動システムは同様の観点において、圧縮機、液体用ポンプにも適用可能である。   As described above, the motor driving system for a washing machine according to the present invention can achieve high efficiency, small size, and high reliability at a wide range of load points. It can be widely applied to applications such as equipment and industrial equipment. Furthermore, the motor drive system can be applied to a compressor and a liquid pump from the same viewpoint.

(a)本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のステータコイルの洗濯運転時の結線図(b)同脱水運転時の結線図(A) Connection diagram during washing operation of stator coil of motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention (b) Connection diagram during dehydration operation 回転速度とトルクとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between rotational speed and torque (a)本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置のステータコイルの洗濯運転時の結線図(b)同脱水運転時の結線図(A) Connection diagram during washing operation of stator coil of motor drive device according to embodiment 2 of the present invention (b) Connection diagram during dehydration operation 従来のモータ駆動装置の構成図Configuration diagram of a conventional motor drive device

1 インバータ回路
2 制御部
3 モータ線
4 リレー
5 端子
6 端子
7 引き出し線
8 中性点
20 端子
21 端子
22 リレー
23 中性点
24 ロータ
25 ステータ
26 モータ
27 コイル
28 コイル
29 中性点
30 端子
31 端子
32 モータ線
33 インバータ回路
34 リレー回路
35 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter circuit 2 Control part 3 Motor wire 4 Relay 5 Terminal 6 Terminal 7 Lead wire 8 Neutral point 20 Terminal 21 Terminal 22 Relay 23 Neutral point 24 Rotor 25 Stator 26 Motor 27 Coil 28 Coil 29 Neutral point 30 Terminal 31 terminal 32 Motor wire 33 Inverter circuit 34 Relay circuit 35 Control unit

Claims (8)

衣類を収容し鉛直または水平または傾斜した回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に収容する水槽と、前記回転ドラムに直結されたブラシレスDCモータを回転駆動させるシステムにおいて、前記ステータコイルは前記ステータコイルと前記モータを駆動させるインバータ回路との接続形態を変更できるように構成されており、前記ステータコイルを前記モータを低速領域で回転させる時には低速回転に対応した第1接続形態とし、前期モータを高速領域で回転させる時は高速回転に対応した第2接続形態とする接続形態制御手段を備え、前記接続制御手段により切り替える時は、負荷が前記第1接続形態の時のモータ特性と前記第2接続形態の時のモータ特性の両方を満足し、前記モータの誘起電圧が前記インバータ回路のDC電源電圧未満であることを特徴とする洗濯機用モータ駆動装置。 In the system for rotating clothes, a rotating drum having a vertical or horizontal or inclined rotation center shaft for storing clothes, a water tank for rotatably storing the rotating drum, and a brushless DC motor directly connected to the rotating drum, the stator The coil is configured so that the connection form of the stator coil and the inverter circuit for driving the motor can be changed. When the stator coil is rotated in the low speed region, the first connection form corresponding to low speed rotation is adopted. When the motor is rotated in the high speed region in the previous period, it is provided with connection form control means having a second connection form corresponding to high speed rotation, and when switching by the connection control means, the motor characteristics when the load is in the first connection form are provided. And the motor characteristics in the second connection configuration are satisfied, and the induced voltage of the motor Washer motor driving system, wherein the circuit is less than the DC supply voltage. 前記接続形態手段により、前記第1接続形態がスター結線であり、前記第2接続形態がデルタ結線であることを特徴とした請求項1の洗濯機用モータ駆動装置。 2. The motor driving apparatus for a washing machine according to claim 1, wherein the first connection form is a star connection and the second connection form is a delta connection by the connection form means. 前記接続形態は、1相のコイルが2つのコイルの直列接続から成り、前記2つのコイルの間から引き出し線を備え、前期2つのコイルの端の端子と、前記引き出し線の端子とを前記接続形態手段により切り替えることによって、前記第1接続形態と前記第2接続形態を形成することを特徴とした請求項1の洗濯機用モータ駆動装置。 In the connection form, a one-phase coil is formed of a series connection of two coils, and a lead wire is provided between the two coils, and the terminal of the end of the two coils and the terminal of the lead wire are connected. 2. The motor driving device for a washing machine according to claim 1, wherein the first connection form and the second connection form are formed by switching with form means. 前記モータの磁石はフェライト磁石であることを特徴とした請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗濯機用モータ駆動装置。 The motor driving apparatus for a washing machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnet of the motor is a ferrite magnet. 前記ステータコイルは導体がアルミニウムであることを特徴とした請求項1〜4のいずれか1項に記載の洗濯機用モータ駆動装置。 The motor driving apparatus for a washing machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the stator coil has a conductor made of aluminum. 前記接続形態制御手段は前記モータが停止した後、前記第1接続形態と前記第2接続形態とを切り替える制御を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の洗濯機用モータ駆動装置。 The washing machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the connection form control means performs control to switch between the first connection form and the second connection form after the motor stops. Motor drive device. 前記接続形態制御手段が前記第1接続形態と前記第2接続形態とを切り替える時、前記モータ特性が負荷条件を満たすように、進み角制御あるいは弱め磁束制御を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の洗濯機用モータ駆動装置。 The lead angle control or the flux weakening control is performed so that the motor characteristic satisfies a load condition when the connection form control means switches between the first connection form and the second connection form. The motor drive device for washing machines of any one of -5. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の洗濯機用モータ駆動装置を有する洗濯機。 A washing machine comprising the washing machine motor drive device according to any one of claims 1 to 7.
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