智能洗衣机无刷直流永磁电机的控制方法、系统及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及智能洗衣机无刷直流永磁电机的控制方法、系统及装置。
【背景技术】
[0002]随着人们对洗衣机功能要求的不断提高以及洗衣机控制技术本身的不断发展，目前滚筒式洗衣机控制技术提出了一些新的洗涤控制模式。比较有特点的是“6种智能手洗模式”，其模拟人手实现六种手洗分别是:强净搓、穿透挤、浸透挤、蓬松解、舒缓摇、洁净敲。相比一般全自动洗涤模式，该“6种智能手洗模式”更加智能，可以将衣物洗得更干净而又不伤害衣物本身。
[0003]要实现“6种智能手洗模式”，就要对洗衣机的内桶进行精确检测与洗涤模式控制。目前智能洗衣机多采用无刷直流永磁电机变频直驱，对其位置、转速与转角进行检测用于控制的方式有多种，常用的方式，一种方式是，于电机定子端部在360°电角度范围，均匀设置三个霍尔传感器，来转子的位置信息，这种方式的成本较低，但根据编码规则，其只能检测出60°电角度的位置信息，而无法提供连续更精确的转子位置检测信息，基于此，第二种方式是，增加智能洗衣机电机的极对数，通过电角度是电机机械角度与极对数的倍乘关系，来提高电机转子机械位置信息的检测精度。这种方式导致洗衣机电机制造成本提高，同时，相比于位置精度的更高检测要求用以控制，在技术实现上，也不能够单靠增加电机极对数可来满足。第三种方式，是利用检测单元模块，对电机的三相电流和反电动势进行检测、计算与比较，以瞬时获得电机的连续位置信息，但这一方式在当电机停止时，不能获得位置信息，依靠此种检测方式，难以实现对电机运行位置精确检测和控制运行。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种智能洗衣机无刷直流永磁电机的控制装置，包括智能洗衣机系统控制单元、电机驱动控制器、电机驱动器、检测单元，其中:
[0005]智能洗衣机系统控制单元，用于接收使用者的操作指令，并向电机驱动控制单元中的电机驱动控制器输出对无刷直流永磁电机进行转动工作的旋转命令；
[0006]电机驱动控制器，用于输出对所述无刷直流永磁电机旋转的驱动信号，使所述无刷直流永磁电机启动旋转，同时，通过电流采样器对所述无刷直流永磁电机旋转的负载电流反馈，使所述无刷直流永磁电机变频控制运行，电机驱动控制器控制所述无刷直流永磁电机转动的同时，产生激励信号，输出至检测单元；
[0007]检测单元，用于检测无刷直流永磁电机转子的位置并产生位置信号，并将位置信号输出给电机驱动控制器。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述检测单元包括位置检测单元、位置检测信号转换与编码器，所述位置检测单元为旋转变压器，所述旋转变压器的转子与无刷直流永磁电机转子保持同步转动。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述旋转变压器为采用带绝对位置检测功能的磁滞式旋转变压器，磁滞式旋转变压器的定子部件被固定在所述无刷直流永磁电机的定子端盖中，磁滞式旋转变压器的转子部件与定子部件位置对应，磁滞式旋转变压器的转子部件固定安装在无刷直流永磁电机转轴上。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述磁滞式旋转变压器包括初级励磁绕组、次级感应绕组、连接线组，所述初级励磁绕组和次级感应绕组位于磁滞式旋转变压器的定子部件的槽内，两相次级感应绕组错位90°电角度，所述连接线组一端与初级励磁绕组和次级感应绕组相连，所述连接线组另一端与位置检测信号转换与编码器相连。
[0011]作为本发明的进一步改进，所述检测单元包括磁栅盘与霍尔感应检测元件，所述磁栅盘为径向至少两磁道永磁体圆盘，充磁方向为轴向，充磁后，每磁道N、S极沿圆盘径向分度呈周期排列、均勾分布，各磁道中N、S磁极中心线与一级磁道中N、S磁极中心线包含有重合的位置对应关系，且各磁道磁力线不互相干涉；其一级磁道的磁极数目与所述无刷直流永磁电机转子磁极数相等，之后，下一级磁道磁极数量为上一级磁道磁极数的整数倍，各级磁道的磁极在所述圆盘中径向排列，形成磁栅;所述磁栅盘与所述无刷直流永磁电机转子保持同步转动，所述一级磁道磁极与所述无刷直流永磁电机转子磁极位置保持对应；
[0012]所述霍尔感应检测元件设置在霍尔板上，所述霍尔板安装位置确保所述霍尔感应检测元件对应于所述磁栅盘的至少两级磁道，从而产生霍尔感应;在所述霍尔板上，于所述磁栅盘一级磁道磁对极360°电角度范围，磁道所对应的位置，设置多个霍尔感应检测元件并呈等电角度均匀分布，；对应一级磁道磁对极360°电角度范围内，于二级或以上磁道位置对应的所述霍尔板上，设置多个霍尔感应检测元件并呈电角度的差分分布。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述检测单元包括磁栅盘与霍尔感应检测元件，所述磁栅盘为径向至少三磁道永磁体圆盘，充磁方向为轴向，充磁后，每磁道N、S极沿圆盘径向分度呈周期排列、均勾分布，各磁道中N、S磁极中心线与一级磁道中N、S磁极中心线包含有重合的位置对应关系，且各磁道磁力线不互相干涉；其一级磁道的磁极数目与所述无刷直流永磁电机转子磁极数相等，之后，下一级磁道磁极数量为上一级磁道磁极数的整数倍，而最末一级磁道对应于转子某绝对位置，只设置一个磁极，各级磁道的磁极在所述圆盘中径向排列，形成磁栅;所述磁栅盘与所述无刷直流永磁电机转子保持同步转动，所述一级磁道磁极与所述无刷直流永磁电机转子磁极位置保持对应;所述霍尔感应检测元件设置在霍尔板上，所述霍尔板安装位置确保所述霍尔感应检测元件对应于所述磁栅盘的至少三级磁道，从而产生霍尔感应;在所述霍尔板上，于所述磁栅盘一级磁道磁对极360°电角度范围，磁道所对应的位置，设置多个霍尔感应检测元件并呈等电角度均匀分布;对应一级磁道磁对极360°电角度范围内，于二级或以上磁道位置对应的所述霍尔板上，设置多个霍尔感应检测元件并呈电角度的差分分布，于最末一级磁道位置对应的所述霍尔板上，设置一个霍尔感应元件。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述无刷直流永磁磁栅盘采用三磁道永磁圆盘体，所述霍尔板上，于所述无刷直流永磁磁栅盘一级磁道磁对极360°电角度范围，磁道对应的位置，设置三个霍尔感应检测元件并呈120°电角度均匀分布，对应于一级磁道磁对极360°电角度范围内，于二级磁道位置对应的所述霍尔板上，设置两个霍尔感应检测元件并呈90°电角度差分分布，而于最末一级磁道位置对应的所述霍尔板上，设置一个霍尔感应检测元件。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述检测单元包括光电编码器，所述光电编码器安装于所述无刷直流永磁电机本体以外，光电编码器的转轴与所述无刷直流永磁电机外延转轴通过齿轮联接，所述光电编码器将检测转轴的角位移和转速转换成二进制编码，直接输出给所述电机驱动控制器的单片机。
[0016]本发明还提供了一种智能洗衣机无刷直流永磁电机的控制系统，包括:
[0017]智能洗衣机系统控制模块:用于接收使用者的操作指令，并向电机驱动控制单元中的电机驱动控制器输出对无刷直流永磁电机进行转动工作的旋转命令；
[0018]启动模块:用于电机驱动控制器接收到旋转命令后，输出对所述无刷直流永磁电机旋转的驱动信号，使所述无刷直流永磁电机启动旋转，同时，通过电流采样器对所述无刷直流永磁电机旋转的负载电流反馈，使所述无刷直流永磁电机变频控制运行，所述电机驱动控制器，在控制所述无刷直流永磁电机转动的同时，产生激励信号，输出至检测单元；
[0019]控制模块:用于检测单元检测无刷直流永磁电机转子的位置并产生位置信号，并将位置信号输出给电机驱动控制器，电机驱动控制器根据位置信号执行智能洗衣机系统控制单元的功能程序，对所述无刷直流永磁电机进行变频运行、精确控制。
[0020]作为本发明的进一步改进，所述电机驱动控制器为无刷直流永磁电机的变频控制器，在启动模块中，变频控制器接收到旋转命令后，输出对所述无刷直流永磁电机旋转的驱动信号，通过电机驱动器向无刷直流永磁电机输出相位与PWM占空比准确的三相驱动电压，使所述无刷直流永磁电机启动旋转，同时，通过电流采样器对所述无刷直流永磁电机旋转的负载电流反馈，使所述无刷直流永磁电机变频控制运行，所述电机驱动控制器，在控制所述电机转动的同时，产生激励信号，输出至检测单元。
[0021]作为本发明的进一步改进，所述检测单元包括位置检测单元、位置检测信号转换与编码器，在所述启动模块中，电机驱动控制器接收到旋转命令后，输出对所述无刷直流永磁电机旋转的驱动信号，使所述无刷直流永磁电机启动旋转，同时，通过电流采样器对所述无刷直流永磁电机旋转的负载电流反馈，使所述无刷直流永磁电机变频控制运行，所述电机驱动控制器，在控制所述电机转动的同时，产生激励信号，输出至所述位置检测信号转换与编码器，通过位置检测信号转换与编码器驱动位置检测单元工作;在控制模块中，位置检测单元检测无刷直流永磁电机转子的位置并产生位置信号，位置检测信号转换与编码器采样所述位置检测单元输出的位置信号，并对该位置信号进行编码与转换再输出至所述电机驱动控制器，所述电机驱动控制器进行解码，电机驱动控制器根据位置信号执行智能洗衣机系统控制单元的功能程序，对所述无刷直流永磁电机进行变频