专利名称：感测旋转电磁机器的温度的装置和方法
技术领域：
本发明一股涉及的是感测旋转电磁机器例如电动丰M^:电机的、Mo 背景技术在旋转电磁机器的许多运用中，必须对机器的温度进行监控和管理。例如， 洗衣机典型地由电动机提供动力。家用和商用的洗衣机都是众所周知的。用于 容纳要洗的衣物和其他物品的通常圆柱体状的滚筒或篮被安装在箱体内并且在 电动机的带动下进行旋转。在清洗过程中，水和清洁剂绷巴皂受压穿透过衣物 从而对其进行清洗。将清洁剂从衣物中漂净，之后在一个和多个旋转过程中， M旋转滚筒使得水从衣物中挤出。垂彭由洗衣机具有适于绕着垂直轴进行旋转滚筒。要清洗的物品通过门放 入到滚筒中，该门通常位于该洗衣机的顶部。垂直轴洗衣机的滚筒包括有一个 位于其内部的搅动器，该搅动器通过将衣物推入水中和从水中拉出对衣物进行 清洗。水辨由洗衣机具有定向于绕着基本水平的轴旋转的滚筒。在清洗的过程 中，水平轴洗衣机的滚筒的旋自度相对较低。这种滚筒的旋转速度ma用围绕该桶分布的折流板(baffles)使得衣物可以从水中飘起来，之后当滚筒回转 时又落入水中。在某些洗衣机中，为了获取希望的清洗行为，旋转方向会周期 性发生倒转。垂直和水平轴洗衣机都是通过旋转滚筒以使得离心力迫使水从衣物中排 出，从而将水从衣物中排出。劍门希望滚筒高速旋转从而在尽可能短的时间内 将最大量的水从衣物中排出。尽管旋转时间缩短了，但是高速的旋转则需要更 大的动力。当洗衣机的滚筒的负荷越大，电动mm更难于使滚筒旋转的运转。具有这种大负荷时，可能出现的是，如果连续高动力地运转，经济型小尺寸的电动机 就可能会变得太热。如果鹏已知，贝何以对所用的动力进W雕U从而对、驗 进行控制。不幸的是，为了感测电动机的温度所增加的硬件增加了系统的费用 和复杂性。因此，劍门需要一种无传麟的體来确定电动机的M。
本申请致力于克服现有技术存在的这些缺点。 发明内容根据本发明的一个教导，提供一种确定旋转电磁机器(例如电动机或发电 机)的温度的系统和方法。该机器(之后简称为"电动机")包括一个连接到电源并从电源汲取功率的可激励绕组(energizable winding)。根据与该电动机 相邻的物体(例如连接到电动机的电动机驱动器)的温度和该绕组的第一电阻 值计算温度校正参数。例如，典型的电动机驱动器包括一个散热器，该散热器 具有与其相连接的温度湖懂装置。这可用来测定电动机驱动器的温度。在实施例中，仅在电动机停歇了某预定时间段之后，才确定电动机驱动器 和第一电阻值。对可以是该电动机驱动器的一个元件的M器进行编程从而确定该电阻值并基于该电阻值和测定的电动机驱动器的iat计算校正参数。 一旦计算出该校正参数，该处理器利用其和后续电阻测量值一起来计算该电动机的 温度。在应用中，当处理器不接收连续的功率，不能监控该停歇时间时，就使 用一个另外元件，例如机，制器，确定该预定时间段是否已经过去。可以通 过给该绕组施加电流并确定在所希望的级别上维持该电流所需的电压电平来确 定该绕组的电阻。诙m感观仿法和系统的一个合适的应用是^顿在洗衣机系统中，该洗衣 机系统包括一个箱体，该箱体具有适于在箱体内旋转的滚筒。电动机可操作地 连接至该滚筒并使滚筒进行旋转。根据、,的确定值，可以改变电动机的操作 以避免过度发热。
很明白，其中，图1是使本发明某些方面具体化的洗衣机实施例的透视图。图2是用图，出图1所示系统的元件的方框图。图3皿一步示出图1和2所示系统的部分的方框图。虽然本发明容许进行各种修改以及可选择其他形式，但是这里用附图中的 例子表示其特定的实施例并对其进行详细的描述。然而应该理解，对这些特定 实施例的描述的意图并不在于将本发明限定在所表示的特定方式中，相反，其 目的在于覆盖所有落入在由附加的权利要求所限定的本发明的精神和保护范围 内的改变、相等的以及可供选择的其他方式。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行描述。为了清楚，在说明书中并没有把实例中 的所有特征都表示出来。当然，在任何这种实例的研发中，许多具体执行的条 件都是为了获得研发者特定的目标，例如^A系统相关和商业相关的剝牛，该 ^f牛在各个实例中彼此不相同。财卜，这种研发工作可能是复杂并耗费时间的， 但是对于具有本发明教导的本领域普通技术人员来说只不过是例行常规工作而 已。如上所述，在使用旋转电磁机器例如电动机和发电机的许多应用中，都需要对M^进行监控和管理。为了简便，用术语"电动机"表示旋转电磁机器。 这种应用的一个例子是用电动机^供动力的洗衣机。图1表示的是应用本发明 的各种教导下的一个实施例的洗衣机101。图1所示的洗衣机101为水平轴机 器，滚筒102位于箱体104内。图2表示洗衣机101的部件的简報图。洗衣禾鹏制器110接收瓶供输入和输出，以控制洗衣机的各种运转。它连接至电动机驱动器m，该电动机驱动器112控制着电动机120的运转，该电动机120驱动滚筒102。图3表示的是电动机驱动器112和电动机120的其他方面。在实施例中， 采用三相感应电动机。电动机120包括固定部件或定子122，其内分布有多个 绕组124。在公幵的实施例中，绕组124由铜线构成。旋转部件或转子126位 于定子122内部，以相对于定子进行旋转。在三相感应电动机中，Mii对定子 绕组124施加三相正弦交流电压，从而激励转子126进行旋转，从而形成旋转 磁场。电动机驱动器112包括处理器130和功率模块132，并M31i电源线134 从洗衣机控制器110接收功率，功^^莫^i接至电动机120，为绕组124提供 能量从而使电动纟服行。导线140连接在洗衣机控制器110和电动机驱动器的 处理器130之间。当洗衣机的滚桶102负荷很大时，电动机120的皿会随着其带动滚桶102 的旋转而升高。正如前边所述，必须对电动机120的温Jtit行监控。众所周知， 金属丝例如电动机绕组124中的电阻是由温度决定的。、温度系数的定义为 .a = (w —/ o )// o *(r—ro)，其中R 和R0表示电阻值，T 和T0表示温度， 由 此引出模型其可以被写成A = (r-" )/尺 方程1其中，)t是校正参数，r是电动机l20的、M， / 是绕组124的电阻值，n是、,常量。绕组124的电阻值; 可以iiil让恒定电^il绕组124和测量维持该期望 电流所需的电压，行测量。在实施例中，必要时对终端电ffiS行测量并针对功斜莫块132中包括的其他元件进行州尝。电ffilil功斜莫块132中包含的脉 宽调制(PWM)反相桥供应给电动机120。在预定数目的采样(在一个实施例 中在16kHz ，行4800 U样)上对维持恒定电流所需的PWM电压进行求 平均值。在模型中温度n为常量并且是铜的特性。根据化学物理CRC手册第49 版中的数据，铜导线在0至75'C的,上的电阻值适于方程1， i!31线性回归 得到n =—233.9。C。在特定洗衣机应用中所使用的电动机群体中，在绕组的电阻值在室温下变化很大，以致于其对应于由电阻测量所确定的大约7(rc的^as变化。这个变化太大以致于不能被接受，所以校正常量A必须针对每个电动机进行调整。在洗 衣机制造过程中，^洗衣机服务维修中，对)fe进行手动调整是费用昂贵的和 不可靠的，因此，需要一种校正、驢测量的自动装置。—旦电动机停歇一段时间，就可以认定电动机已经冷却至环境温度了。 一 旦电动机的温度达到环境温度时，就可以认定电动机的温度与和电动机靠近的 其他物体的温度相同或近似相同。这样，如果可以确定与电动机，那个物体 的、皿，就可以禾,这个旨作为、,校正。在多个电动机应用中，例如这里所述的洗衣机应用中，电动机驱动器112 位于,电动机的位置。电动机驱动器的功率模块132包括散热^旨传 142，用来监控功率模块132的温度并防止由于过热对其电元件造成损坏。根 据本发明的教导，由于在洗衣机101中电动机120和电动机驱动器112物理上 彼此处于相邻位置，因此，禾IJ用功率模块的散^V^鹏传感器142来确定电动 机120处^#定、 下。 电动机驱动器112中的散 和电动机120相似地具有不同的热时间常量 和加热速率一一不能认定位于电动机驱动器112中的散热器和电动机总是为相 同的温度。为了保证电动机和驱动处于相同的温度，必须要经过一段预定时间， 这是因为电动机在校正过程进行之前被供电。在一个实施例中，该时间段为2 小时。在洗衣机应用中，电动机驱动器112不能被连续供电，因此它不肖战鹏长 时间段的停歇时间。然而，洗衣+鹏制器110典型地被连续供电(洗衣机自身 典型地连续连接至市电电源上)。所以洗衣机控制器110可以确定从电动机120 被擀卖供电开始以来是否经过了所需要的时间段。当洗衣机控制器110给电动 机驱动器112上电时，如果预定时间段已经过去，它就向该驱动器发送表示"可 以校正"的信息。然后电动机驱动器112利用电动机温度的散热器温度值 L。,sw以及相应的绕组电阻值/ 计算一个用于校正参数A的值，如下所示正如上边所述，可以通过使电流脉冲ilil绕组124并测量对维持所期望电 流所需要的电压值来测量/ 。 *的这个新值存储在电动机驱动器的非易失存储 器中，并用于根据后续的绕组电阻测量值对电动机MJt作进一步计算。相应地，如果计算的温度超出了某预定值，可以釆取纠正措施。例如，在 一个实施例系统中，滚筒的旋转方向周期性发生转变。如果皿超出了第一温 度限制，那么，在改变旋转方向之前增加或提高等待周肌以便使电动机7衬卩。 如果、鹏超出了第二、鹏限制，则电动机被关闭并发出警报。这里仅对前面所述的特定实施例进行了解释，但是本发明可以被修改并以 对于本领域普通技术人员是显而易见的不同但相似的方，行实施。并且，不 受这里所示的结构或设计细节的限制，而是被下面权利要求中所述范围限制。 因此，很显然，可以修改或改处述的特定实施例，并_§^ 有这些变动都认为 落入本发明的保护范围和精神之内。相应地，请求保护的范围由下面的权利要 求阐明。
权利要求
1.一种确定旋转电磁机器的温度的方法，该机器包括可激励绕组，该方法包括确定绕组的第一电阻值；确定位于该机器附近的物体的温度；基于该第一电阻值和该物体的温度计算温度校正参数；确定绕组的第二电阻值；和基于该校正参数和该第二电阻值计算该机器的温度。
2. 权利要求1的方法，进一步包括在等待机器停歇了 腕时间段之后， 才确定该第一电阻值和该物体的温叟。
3. 权利要求l的方法，其中确定，一和第二电阻值包括 对该绕组施加电流；以及确定维持该电流在期望的电平处所需要的电压电平。
4. 权利要求1的方法，其中该物体为电动机驱动器。
5. 权利要求1的方法，其中该物体为具有散热器的电动机驱动器，并且 其中确定该物体的,包括确定该散热器的温度。
6. —种为了确定旋转电磁机器的温度而计算温度校正参数的方法，该机 器包括可'W)绕组，该方B括割疾该机器停歇一个预定时间段 确定该绕组的电阻值； 确定位于该机器附近的物体的温度； 基于该电阻值和该物体的温度计算^JS校正参数。
7. 权利要求6的方法，其中确定该电阻值包括 对该绕组施加电流；以及确定维持该电流在期望的电平处所需要的电压电平。
8. 权利要求6的方法，其中该物体为电动机驱动器。
9. 权利要求6的方法，其中该物体为具有散热器的电动机驱动器，并且 其中确定该物体的温度包括确定该散热器的旨。
10. —种电动机系统，包括具有可激励绕组的电动机； 连接至该绕组的电动机驱动器；连接至电动机驱动器以用来观懂 ^的>鹏测量装置；处理器，其被编程以用来根据电动机驱动器的温度和该绕组的第一电阻值确定温度校正参数；以及其中该处理f^皮进一步编程以便根据该校正参数和该绕组的第二电阻值确定该电动机的、皿值。
11. 权利要求10的电动机系统，其中仅当该电动机停歇的预定时间段过 去之后，该处理器才确定温度校正参数。
12. 权利要求11的电动机系统，进一步包括连接至电动机驱动器的控制 器，其中该控制器确定该预定时间段是否已经过去。
13. 权利要求10的电动机系统，其中该处理辦皮编程以ilil^该绕组施 加电流以及确定维持该电流在期望的电平处所需要的电压电平的方式来确定该 第一和第二电阻值。
14. 权利要求10的电动机系统，其中该电动机驱动器包括有散热器，其 「I U努鹏测量装置连接至该散热器以测量^S。
15. 权利要求10的电动机系统，其中该电动机为感应电动机。
16. —种洗衣机系统，包括 机箱；位于该机箱内并旋转的滚筒；连接至该滚筒以使滚筒旋转的电动机，该电动机包括可、 绕组； 连接至该绕组的电动机驱动器；连接至电动机驱动器以用来测量OT度的温度测量装置；处理器，其被编程以用来根据电动机驱动器的温度和该绕组的第一电阻值确定温度校正参数；以及其中该处理器被进一步被编程以便根据该校正参数和该绕组的第二电阻值确定该电动机的温度值。
17. 权利要求16的洗衣机系统，其中该电动机为感应电动机。
18. 权利要求16的洗衣机系统，其中仅当该电动机停歇的预定时间段过 去之后，该处理器才确定'皿校正参数。
19. 权利要求16的洗衣机系统，进一步包括连接至电动机驱动器的控制 器，其中该控制器确定该预定时间段是否已经过去。
20. 权利要求16的洗衣机系统，其中该处理器被编程以ilil^该绕组施加电流以及确定维持该电流在期望的电平处所需要的电压电平的方式来确定该 第一和第二电阻值。权利要求16的洗衣机系统，其中该电动机驱动器包括有散热器，其中该 7鹏测量装置连接至该散热器以测量 ^。
全文摘要
本发明涉及一种确定旋转电磁机器例如电动机或发电机温度的系统和方法。根据与该电动机相邻的物体的温度，例如连接至电动机的电动机驱动器，和绕组的第一电阻值计算温度校正参数。在实施例中，仅仅当电动机停歇某预定时间段之后，才确定电动机驱动器和第一电阻值。一旦计算出校正参数，处理器就利用它和后续的电阻测量值一起来计算电动机的温度。
文档编号G01K7/00GK101133539SQ200680004652
公开日2008年2月27日 申请日期2006年2月14日 优先权日2005年2月14日
发明者B·S·克莱克, D·马切蒂克, G·M·莱文, J·G·马钦基维茨, S·J·索恩, V·萨达西瓦姆 申请人:艾默生电气公司