一种洗衣机的电动装置和洗衣机的制作方法_3

文档序号:8820832阅读:来源:国知局
1/2时域断电;同理,当控制Θ对应30度至O度的时域通电,可简要设定在(?\+Τ2)的时间段起始2/3时域断电,之后1/3时域通电;(?\+Τ2)时间段是一个与转桶转速相关的量,以周期时间确定Θ为90度的状态判定在转桶变速时会出现偏差,由于电源调制器对应Θ为O度状态设置有时间校准,需在下一周期及时校正。
[0069]Z Θ为一个关联定子单元及转桶转子单元设置方案的磁相互作用隐变量,当机架上定子单元设置(包括组合设置)方案确定后,对应Θ为90度的显态位置同时被确定;通常是运用Θ为90度以及Θ为O的显态位置作为传感装置判断电动装置内部相对位置的一种依据,并对电源调制器相应发出工作指令;Θ为90度的精确位置是一个与转桶弧度、气隙间距、定子单元绕芯形状及其排布等参数相关的值,有多种理论模型,具体设计时应经实验校准。电源调制器相应输出驱动或制动电流的工作逻辑,既可由常规开关控制线路实现,也可采用CPU编程结合功率模块组电路实现,或采用大规模集成电路技术制造的专用芯片实现。
[0070]电源调制器的工作逻辑变换指令信号通常是从固连在机架上的传感单元3c获得,如图5a简示,常见的传感单元为磁电感应绕组、霍尔元件或光电编码器等,当转子单元绕轴周期性运动时,传感单元可获得电流(电压)的变化率反馈给电源调制器,电源调制器依据该感应信号判知转子单元的相对位置而相应发出时序电流。根据传感单元的工作精度及可靠性要求,可在机架上设置一个或若干个传感单元,甚至变形为从上述定子单元多绕组反馈的方式、以及运用定子单元双线环绕磁芯的绕组反馈方式获得工作逻辑变换指令信号(如图5c简示),此时电源调制器的感应信号输入端相应内置,其响应处理对电源调制器的工作程序逻辑提出了较高要求。
[0071]T1时域伴随有表现为制动力的Fltl,存在一个驱动与制动、有用功与耗电/散热的优选问题,由于Fltl对电动装置驱动是潜在积热来源,而在时序驱动电流中又无法将Fltl彻底分离,一种削弱Fltl对潜在积热影响的优选方案为:在T i时域内将通电强度/幅值设置为随时序递减,该优选方案包括设置m多2个通电强度随时序递减的子集,例如设置两段后阶强度比前阶小的恒定电流子集、5阶段强度依次递减的恒定电流,利用脉冲数字技术设置m为30、3K或30K幅值依次递减构成的子集等等。通电强度/幅值随时序递减的技术方案众多,例如设置为随时序线性递减,也可设置为由最大值按2Κ关系时序递减,K取值范围为0.5至0.9的正数,等等;图6b是一种两阶恒流随时序递减的设计方案,图6c是一种首阶电流恒定、二阶电流呈曲线递减的设计方案,图6d是一种多阶电流呈连续递减的设计方案,其多阶电流强度的幅值包络越接近It/A= (1-1g)sin0的优选关系,节电效果越好;图6e是一种通电时序终止时刻的电流不为O、其间强度随时序递减的幅值包络趋势示意图。
[0072]对一个定子单元3a组合2个转子单元3b的简单分析例来说,在转桶一个旋转周期π中定子单元分别与2个转子单元发生磁作用,转子单元绕轴周期大部分时间不处于定子单元的电磁力作用有效区间,编程时应首先考虑电流时序周期T内的中断时间Ttl,进而优选断电时间TjP驱动通电时间T i,提高电能的利用率,图6f是本简单分析例的一种驱动通电的时序逻辑示意图。图7a是一个定子单元组合8个转子单元的结构示意简图,在转桶一个旋转周期π中定子单元分别与8个转子单元发生磁作用,电源调制器的时序电流划分为8个(WTtl)周期,图7b标示了一种设定T为/8时、与转桶逆时针旋转方向相对应的I^TjP T ^时序的示意区域,图7c为其中一个周期T的通电逻辑示意图。转子单元并非设置越多越好,其在转桶上的数目受限于所受定子单元电磁力有效作用区间相应的空间占位,否则电源调制器对应输出的时序电流周期会重叠。
[0073]电源调制器启动供电的时刻和所设定的电流时序直接定义了转桶的旋转方向,以图7b为述例,时序电流启动对应逆时针方向30度< Θ < 90度的区间设置,转桶相应逆时针方向旋转;当时序电流启动对应于Θ为一 90度至Θ为一 30度的区间而设置(所述土以Θ为O而相对定义),则转桶相应顺时针方向旋转,图7d标示了一种结构与图7a类同、设定时序周期T同样为/8、与转桶顺时针旋转方向相对应的!^!^和^时序的示意区域。
[0074]图8是两个定子单元组合8个转子单元的结构示意简图,两个定子单元在转桶一个旋转周期分别与8个转子单元发生电磁力作用。图9所示的是4个定子单元在机架上对应转桶上一个环形圈内12个转子单元的结构示意简图,在转桶旋转周期中,电源调制器要为4个定子单元分别提供12个周期为(T^T2+!;)的时序电流,这种组合对电源调制器提出了更高的设计要求。进一步可选择8个定子单元在机架上分两组对应转桶上两个环形圈内各12个转子单元,等等。理论上当H个定子单元组合η个转子单元设计时,如果电源调制器对H个定子单元绕组分立供电,需对应设计η*Η个(TJT2+!;)电流时序,编程将十分复杂;因此在多个定子单元的实用系统设计中,优选H个定子单元绕组电串联组合,或H个定子单元绕组分为若干组外接电源调制器,例如4个定子单元的内部绕组串联,串联绕组中间引出抽头共三根线对外电连接电源调制器,技术上还可利用该三根线两两比较的微分电位的不同,作为一种判别转子单元相对位置的信号源,替代独立设置的传感单元。
[0075]本实用新型中,转子单元优选永磁体和导磁体两种材料组合设置,其优点在于:如果转桶上仅设置永磁体转子单元3bl,因其磁极固定,在运动模型中无论磁极方向怎样排布,均不能以动态反极形式跟随定子单元的电磁力作用,对电动装置的驱动、制动控制效果不如采用导磁体转子单元好;如果转桶上仅设置导磁体转子单元3b2,因其磁极是感应生磁,当其刚好处于与定子单元隔气隙处于同一法线7、Θ为O时,容易出现堵转;两种材料组合设置可兼有两者的优点。当转桶上设置有永磁体转子单元3bl,电源调制器容易通过传感装置判知Θ为O的内部位置状态,相应发出静态启动时序电流;所谓静态启动时序电流的一个简单例,是碰到上述堵转、电源调制器在设定时间最大值得不到传感装置反馈信号的情况下,实时发出与正常驱动电流方向相反的启动电流,使转桶上至少一个永磁体转子单元3bl受到同性磁极相斥作用而偏离与定子单元隔气隙处于同一法线的状态,避免启动不畅顺。
[0076]理论上也可以在转桶安装一个转子单元与机架上多个定子单元组合,但这种等效设计在技术上虽可实施,但因定子单元的造价相对较高,非优选方案。
[0077]电源调制器可用常规开关电路设计或脉冲数字技术实现,优选后者,后者基础功能模块一般包括电源变换电路、内存贮有工作程序的微处理器和信号输入输出电路,能通过传感装置反馈信号相应控制驱动模块输出的时序电流,对电动装置进行动态控制,图5b是一种实现所述基本功能的数字技术逻辑模块组合示意图。
[0078]综上,所述的电源调制器是一个逻辑电源开关系统,时序通电周期/频率反映了单位时间内定子单元3a对转子单元3b的通电作用次数,该时序频率间接定义了转桶的转速及定子单元所需要的电磁力(源于电源调制器对定子单元绕组通电),通电幅值越大,单位时间内定子单元通电对转子单元的作用力越大、作用次数越多,其结果反映了转桶的转速越快。电源调制器所输出电流的时序频率,与转桶旋转周期隐含的(T^T2+!;)时序作用次数、通电平均强度以及转速是相互对应的诸物理量关系,当电源调制器的诸多设定条件进入逻辑工作状态后,控制了时序通电频率也就是控制了转桶的转速。该转速及工作程序控制是通过控制面板2电连接电源调制器的逻辑信号输入端Id来实现,电源调制器可安装在机架上任意位置。
[0079]所述洗衣机可以在转桶上设置一个转子单元组,如图1Oa所示;或设置两个转子单元组,如图1Ob所示;也可以在转桶上设置多个转子单元组;与转桶上环形设置的转子单元组相对应,机架4上对应一个转子单元组至少设置一个定子单元;所述洗衣机设置的多套电动装置,包括每套转子单元/定子单元对应设置一个电源调制器,也可以多套转子单元/定子单元共用一个电源调制器。
[0080]一般洗衣机的控制面板2包括外置的若干按按式开关和内置CPU系统的组合,这些外置开关与内置CPU系统程序的若干输入/设定接口一一对应,通过控制面板上若干开关的状态组合,可得出洗衣机工作逻辑的不同程序,例如浸渍时间、启动旋转时间、暂停时间、脱水时间等参数,也可以根据商用产品的惯例设置常规连续执行的标准程序;这类标准程序以及接口编程方式,现有洗衣机产品已设计得较为完善,对本实用新型洗衣机的应用而言,原则是根据电动装置的供电特征设定对应的工作逻辑,将控制面板的常规控制功能对接电源调制器系统实现,共用数据母线统一编程。控制面板也可设计为非机械式的电子感应开关控制方式,包括遥控。
[0081]定子单元在机架上的设置要点,是要使转子单元在周期性旋转中与其形成两者有效发生磁作用必须的相对气隙3d,该气
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