(57)【要約】      （修正有）【課題】低速高トルクと高速回転を両立させるとともに、高効率化と静音化を実現し、振動性能に優れた洗濯機を実現する。【解決手段】モータ１３を駆動するモータ駆動手段３０と、洗濯シーケンスに応じてモータ１３の回転を制御する制御手段２０と、モータ１３の停止時にモータ１３のステータコイルとモータ駆動手段３０の接続形態を変更する接続形態制御手段３２とを備え、制御手段２０は、受筒１１の振動を検知する３Ｄセンサ４０を有し、３Ｄセンサ４０の出力に応じてモータ１３の回転数を制御し、モータ１３は、モールド部と外面に露出させた放熱フィンを有し、放熱フィンの間を受筒に近接させて受筒の外周側壁に取り付けたものであり、低速高トルクと高速回転を両立させるとともに、高効率化と静音化を実現し、振動性能に優れた洗濯機を実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯水を溜める受筒と、前記受筒内に回転可能に設けた洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段の接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、前記受筒の振動を検知する３Ｄセンサを有し、前記３Ｄセンサの出力に応じて前記モータの回転数を制御し、前記モータは、モールド部と外面に露出させた放熱フィンを有し、前記放熱フィンの間を前記受筒に近接させて前記受筒の外周側壁に取り付けた洗濯機。
【請求項２】
モータは、放熱フィンをステータコアのティース部の外周面に配置し、前記ティース部は受筒の中心を避けて配設した請求項１記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類等の洗濯をおこなう洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、洗濯機は、洗濯水の撹拌により生じる水流を利用して洗濯物を洗うパルセータ式と、衣類等の洗濯物をドラムの回転により持ち上げ、落下させて洗濯物をたたき洗いするドラム式がある。
【０００３】
従来、ドラム式洗濯機は、洗濯兼脱水槽の回転制御を、洗濯時の低速回転と脱水時の高速回転とを制御するために、インダクションモータを２種類設け、洗濯時と脱水時のそれぞれの回転数に対応する減速比のモータ側駆動プーリと、洗濯兼脱水槽側のプーリを設けたものが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、洗濯時の低速高トルクと、脱水時の高速の双方を満足させるために、モータ駆動回路を交流電流として供給し、モータを小型化した１個の整流子モータで構成し、洗濯時と脱水時の回転数を切り換えるとともに、減速比を可能な限り大きくするために、整流子モータのモータ軸の端部に直径の小さいベルト駆動用の複数条のＶ溝を形成したものが考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、モータに放熱用のフィンを設けて過熱を防止することも考えられている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２１５８８６号公報
【特許文献２】特開２００９−７８０５６号公報
【特許文献３】実開昭６０−１８７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の特許文献１に記載の構成では、モータの小型化あるいは洗濯容量の増大を図る場合、洗濯兼脱水槽とモータ軸の間の減速比を大きくすることが必要である。その場合、従動側プーリを大きくすることが考えられるが、外形を大きくすることは他の部品との干渉で寸法を大きく変えることができない。また、駆動側プーリの径を小さくすると、プーリ径とモータ軸径が近接し、駆動側プーリの肉厚が取れないで、強度不足となるという問題がある。また、インダクションモータでは、一般に洗濯時の低速回転での効率が低く、省エネ性に課題がある。
【０００８】
また、前記従来の特許文献２に記載の構成では、モータ軸にＶ溝を切って駆動側プーリ径を小さくしているが、ベルトの屈曲が発生して、ベルトの損失が多くなるととともに、モータも脱水回転数が高くなり、鉄損増加によって効率が悪化することで、省エネ性に課題がある。また、整流子モータは整流子の摩擦音があり、高速回転は風切り音も増加するため、騒音についても課題がある。
【０００９】
また、モータの小型化は低速高トルクを実現するためには、電流増が必須で、銅損増加、温度上昇によるヒートランについても課題がある。
【００１０】
また、モータを放熱空冷する場合、大きなフィンをモータのステータ部分に取り付けた場合、モータをブラケットで高く持ち上げた構造となり、受筒の外周側面に保持する位置が、洗濯槽の回転軸から離れ、重量のアンバランスにより振動が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低速高トルクと高速回転を両立させるとともに、高効率化と静音化を実現し、振動性能に優れた洗濯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段の接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、前記受筒の振動を検知する３Ｄセンサを有し、前記３Ｄセンサの出力に応じて前記モータの回転数を制御し、前記モータは、モールド部と外面に露出させた放熱フィンを有し、前記放熱フィンの間を前記受筒に近接させて前記受筒の外周側壁に取り付けたものである。
【００１３】
これによって、低速高トルクと高速回転を両立させるとともに、高効率化と静音化を実現し、振動性能に優れた洗濯機を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の洗濯機は、低速高トルクと高速回転を両立させるとともに、高効率化と静音化を実現し、振動性能に優れた洗濯機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における洗濯機の制御装置のブロック図
【図２】（ａ）（ｂ）同洗濯機のモータの結線切換図
【図３】同洗濯機のモータの特性説明図
【図４】同洗濯機のモータの取付部の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、洗濯水を溜める受筒と、前記受筒内に回転可能に設けた洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータ回路で構成したモータ駆動手段と、洗濯シーケンスに応じて前記モータの回転を制御する制御手段と、前記モータの停止時に前記モータのステータコイルと前記モータ駆動手段の接続形態を変更する接続形態制御手段とを備え、前記制御手段は、前記受筒の振動を検知する３Ｄセンサを有し、前記３Ｄセンサの出力に応じて前記モータの回転数を制御し、前記モータは、モールド部と外面に露出させた放熱フィンを有し、前記放熱フィンの間を前記受筒に近接させて前記受筒の外周側壁に取り付けたことにより、低速高トルクで、かつ、高速回転可能な洗濯機を実現することができる。また、放熱フィンを設けたモータを受筒の外周側壁に近接して取着することができ、モータの過熱防止と振動の低減を同時に実現することができる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明のモータは、放熱フィンをステータコアのティース部の外周面に配置し、前記ティース部は受筒の中心を避けて配設したことにより、放熱フィンを設けたモータを受筒の外周側壁に近接して取着することができ、モータの放熱効果を高めて振動を低減することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の制御装置のブロック図、図２は、同洗濯機のモータの結線切換図、図３は、同洗濯機のモータの特性説明図、図４は、同洗濯機のモータ取付部の概略図である。
【００２０】
図１〜図４において、洗濯機機構部１０内に、洗濯水を溜める有底円筒状の受筒１１が配設されている。受筒１１内に回転可能に設けられた有底円筒状の回転ドラム（洗濯槽）１２が設けられ、回転ドラム１２は、前面側に洗濯物を投入する開口部１２ａを有し、洗濯物を収容して洗濯、すすぎ、脱水をおこなう。
【００２１】
モータ１３は、回転ドラム１２を速度制御しながら回転させ、受筒１１下部の外周側壁１１ａに取り付けられている。モータ１３は、モータ回転軸１３ａに駆動側プーリ１３ｂを設け、ベルト１４を介して回転ドラム１２のドラム回転軸１２ｂに設けた従動側プーリ１２ｃにモータ１３の回転動力を伝達する。回転ドラム１２のドラム回転軸１２ｂは前上がりに傾斜して設けてあり、モータ１３のモータ回転軸１３ａも回転ドラム１２のドラム回転軸１２ｂと平行に設けられている。
【００２２】
筐体１６の前面側には開閉自在に蓋体１５が設けられ、この蓋体１５を開いて洗濯物を出し入れする。ゴム製のシールパッキン１７は受筒１１と筐体１６をシールするもので、受筒１１と筐体１６を水密に接続する。支持ばね１８は受筒１１の姿勢を支持するもので、前上がりに傾斜した姿勢で筐体１６内に弾性支持する。ダンパ機構１９は洗濯、すすぎ、脱水等の各工程時（モータ１３の回転時）に発生する振動を低減し、筐体１６や床への振動伝達を小さくするためのもので、ばね要素とダンパ要素で構成されでいる。
【００２３】
制御手段２０は、モータ１３を制御し、洗濯、すすぎ、脱水等の各工程を逐次制御する。速度電流検出手段２１は、モータ１３の回転速度を検出するホールＩＣおよびコイルに流れる電流を検出する、制御回路のモータ制御手段２２は速度電流検出手段２１の出力であるモータ回転速度をもとに、目標回転速度との誤差を演算して制御量を演算するとともに、モータ電流をもとに制御量を演算する。モータ駆動手段３０はモータ１３へ駆動電流を印加するインバータ回路で構成されている。
【００２４】
リレー回路の接続切換指令手段２３は、洗濯機の工程に応じて目標回転数をモータ制御手段２２に指令するとともに、モータ１３とインバータ回路であるモータ駆動手段３０の結線状態を接続形態制御手段３２に指令し、モータ１３とモータ駆動手段３０の結線状態を切り換えるものである。３Ｄセンサ４０は、受筒１１の振動、すなわち、回転ドラム１２内の衣類のアンバランスを検出するもので、受筒１１の上面の前部に設けている。
【００２５】
図２は、モータ１３のコイルと、洗濯機の工程に応じてモータ１３とモータ駆動手段３０の結線状態を指令する接続切換指令手段２３と、モータ１３とインバータ回路の結線状態を切り換えるリレー回路の接続形態制御手段３２の構成図である。
【００２６】
モータ１３を駆動するモータ駆動手段３０は、接続切換指令手段２３からの指令によってモータ駆動手段３０からモータ１３のステータコイルへと接続するモータ線１２３がリレー１２４の端子に接続されている。
【００２７】
リレー１２４は、一方の端子１２５と他方の端子１２６で配線を切換え、１つは１相のステータコイルの一端と接続されている。１相のステータコイルは２つのコイルである第１コイル１２９、第２コイル１３０が直列に接続された構成で、第１コイル１２９と第２コイル１３０がつながる中間から、引き出し線１２７を設けて他方の端子１２６に接続さ
れている。また、１相のステータコイルは中性点１２８に接続され、３相のステータコイルが中性点１２８で接続されるスター結線で構成されている。
【００２８】
図３は、横軸がモータ回転数、縦軸がモータ出力トルクを表すモータ特性図である。端子１２５でステータコイルが接続される場合は、ステータコイルの巻数が増加するため、図３におけるイの特性となり、一般に図３中Ａの低速で高トルクが出力可能となる。逆に端子１２６でステータコイルが接続される場合は、図３におけるロの特性となり、低速での出力は低トルクになるが、図３中Ｂの高速回転が可能となる。この２つの結線状態は、接続切換指令手段２３の指令に基づき、接続形態制御手段３２のリレー１２４によって切換えられる。
【００２９】
以上のような構成において、まず、洗濯工程での動作を説明する。洗濯工程では、ドラム式洗濯機の場合、洗濯機制御手段２４からの洗い工程の指令により、モータ制御手段２２は、たたき洗いを行うため回転数を約４５ｒ／ｍｉｎで制御し、回転ドラム１２を正逆反転駆動する。受筒１１内に溜められた水を含んだ衣類を攪拌し、上方へ持ち上げて落下させるたたき洗いを行うため、低速回転で大トルクが必要であり、図２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接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２５で接続を行う。この低速高トルクの接続状態で、洗濯工程とすすぎ工程を所定時間実行する。
【００３０】
次に、脱水工程での動作を説明する。脱水工程では、洗濯機制御手段２４からの脱水工程の指令により、モータ制御手段２２は、回転ドラム１２を８００ｒ／ｍｉｎ以上の高速で回転制御する。遠心力で衣類を回転ドラム１２の内周壁面に張り付ける遠心力脱水を行うため、高速回転が必要であり、図２の状態（ｂ）の結線のように、ステータコイルのターン数が少ない接続状態となるように、接続切換指令手段２３の指令で接続形態制御手段３２がリレー１２４の端子１２６で接続を行う。この高速回転の接続状態で、脱水工程を所定時間実行する。
【００３１】
洗濯工程では３Ｄセンサ４０の出力信号に応じて洗濯機制御手段２４が回転数を変更して洗いを行っている。例えば、振動値が５ｍｍ以下の場合は５５ｒ／ｍｉｎ、５ｍｍを超えると４５ｒ／ｍｉｎというように調整を行っている。すなわち、洗濯時にモータ１３の回転数を加減速することで、最適な回転数での洗いを実現している。一方、加減速することで、モータ１３の電流が増加してモータ１３の温度上昇が高くなる。
【００３２】
特に、ブラシレスモータは、磁石、コギングによりモータ回転に同期した周波数の振動で騒音が大きくなるという課題を有している。そこで、ここでは樹脂モールドすることでステータ振動の低減、電磁音の防音を行っている。
【００３３】
しかしながら、通常、樹脂モールドで放熱性が低下し、コイル線の温度上昇により、ヒートランが課題である。ここでは、樹脂モールド中に放熱フィンを設け、放熱フィンをモールド部から露出させてステータの熱を外へ放熱する構成をとっている。
【００３４】
図４は、受筒１１に取り付けられたモータ１３のステータコアの概略図である。モータ１３は、ステータコア１３１の外周部の表面を覆う騒音低減用樹脂モールドのモールド部１３２が設けられるとともに、良熱伝導性金属で形成した放熱フィン１３３が設けられている。放熱フィン１３３は、ステータコア１３１と熱的に接続していて、熱をモールド部１３２の外部へ放出するように露出させ、放熱表面積の大きい形状に形成している。
【００３５】
ステータコア１３１は、角を円弧状に形成した略６角形に形成している。この構成において、ステータコア１３１の６面の平面部分に放熱フィン１３３を設けている。また、放
熱フィン１３３を避けた角の円弧状部分が受筒１１と対向するように取り付けている。これにより、より多くの面に放熱フィン１３３を設けることが可能で、モータ１３の放熱性能を高くすることができる。
【００３６】
略６角形の６面に設けた放熱フィン１３３間の空間部１３５に円弧状に形成した角が位置し、放熱フィン１３３間の空間部１３５を受筒１１の外周側壁１１ａに対向させることにより、放熱効果を高めるとともに、モータ１３を受筒１１の外周側壁１１ａに近接して取り付けることが可能であり、慣性モーメントを小さくすることで、振動を低減することが可能となる。
【００３７】
モータ１３は、放熱フィン１３３をステータコア１３１のティース部１３４の外周面に配置し、ティース部１３４（図４の例では６か所）は受筒１１の中心Ｐを避けて配設している。これにより、放熱フィン１３３を設けたモータ１３を受筒１１の外周側壁１１ａに近接して取着することができ、モータ１３の放熱効果を高めて振動を低減することができる。モータ１３は、取付具１３６により受筒１１の外周側壁１１ａに固着している。
【００３８】
モータ１３は、駆動側プーリ１３ｂの直径が３０ｍｍ以上で、モータ回転軸１３ａより駆動側プーリ１３ｂの直径の方が大きく、モータ部の組立後に、モータ回転軸１３ａに駆動側プーリ１３ｂを組み付け、ベルト駆動による損失が小さくなるように構成している。従動側プーリ１２ｃの直径は、減速比が９分の１以下として、脱水時のモータ回転数が高くなることでのモータの温度上昇と騒音の増大を防いでいる。
【００３９】
また、モータ１３は、インナーロータ型で、ステータ径とロータ径の比が２以下で、ロータをできる限り大きくとり、洗濯時の高トルクが出力される構成としている。また、モータ１３は、巻き線の径が１ｍｍ以上で、洗濯時に高トルクが必要で大きな電流が流れた場合も、温度上昇が軽減される構成としている。また、モータ１３は、ブラケットの共振周波数が５ｋＨｚ以上であり、ベルト駆動モータ手段のベルトの噛み合い周波数も５ｋＨｚ以上であり、コギング振動による騒音の低減を図っている。
【００４０】
なお、本実施の形態では３Ｄセンサ４０を用いた洗濯工程の例を示したが、回転角３６０度以下の角度で正転反転動作を繰り返すことで、たたき洗いを行う工程においても、モータ１３の回転数を急加減速制御するため、大きな制御電流を流すことになるが、放熱フィン１３３の作用により、モータ１３の過熱を防止して同様の効果が得られる。
【００４１】
さらに、衣類が回転ドラム１２の内周壁面に張り付く回転数でモータ１３を制御し、遠心力すすぎを行う工程においても、大きなモータ制御電流を流すことになるが、放熱フィン１３３の効果で、同様の効果が得られる。
【００４２】
以上より、モータ１３のステータコイルとモータ駆動手段３０の接続形態を変更できる接続形態制御手段３２により、モータ１３の回転数に応じて効率よくモータ制御を行い、モータ１３のモールド部１３２に放熱フィン１３３を有することで、騒音特性と温度特性の両立を実現することができる。また、低速高トルクかつ高速回転可能な洗濯機のベルト駆動モータ装置を実現することが可能となり、低コストかつ大容量洗濯と高速脱水、さらには、消費電力の低減による省エネ性向上と低騒音化、温度特性向上を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、低速高トルクと高速回転を両立させるとともに、高効率化と静音化を実現し、振動性能に優れた洗濯機を実現することができるので、洗濯機として有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  受筒
１１ａ  外周側壁
１２  回転ドラム（洗濯槽）
１３  モータ
２０  制御手段
２２  モータ制御手段
２３  接続切換指令手段
２４  洗濯機制御手段
３０  モータ駆動手段
３２  接続形態制御手段
４０  ３Ｄセンサ
１３１  ステータコア
１３２  モールド部
１３３  放熱フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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