具有模式选择的手持式电动家用电器的制作方法

文档序号:14685399发布日期:2018-06-12 23:29
具有模式选择的手持式电动家用电器的制作方法

本发明涉及一种手持式电动家用电器。



背景技术:

手持式电动家用电器比如手持搅拌器目前被广泛应用于许多家庭及厨房。这种手持搅拌器,比如EP2571037A1所描述的手持搅拌器,通常都有速度切换器用于平稳地控制驱动手持搅拌器的电机的速度。通过速度切换器或速度控制器(下文一般称之为操作元件),电机的速度或转速可以从完全静止到电机最大转速之间调节。调节是根据移动路径或操作路径来进行的,比如速度切换器的推进深度,或者施加在速度切换器上的力,电机转速通常可以平稳地、连续地进行调节。图8示出了现有技术中的手持搅拌器的一部分,其中附图标记801表示手持搅拌器800的速度切换器。

这种类型的手持式电动家用电器,比如现有技术中的手持搅拌器,存在一个问题,那就是速度切换器的操作路径(即速度切换器的推进深度)相对较小,但是电机的转速需要从零到最大转速这个较大的转速范围内进行致动/控制。这就导致使用者很难选择并保持其所想要的、或者在某个具体使用或加工过程中最理想的特定控制,比如特定速度。

传统手持式电动家用电器例如手持搅拌器存在的另一个问题是,由于被加工的产品性状的变化(比如食品将要被打碎),搅拌器的负载会发生变化,此时,即使操作元件的位置没有变化(例如速度切换器的推进深度不变),电机转速也会发生变化,这可能会带来不期望的加工结果。当加工容易结为团状的粘性食品时,如生面团、蜂蜜、浓汤,或者不均匀食品的加工过程中(如切片、磨碎、汁液提取或绞碎),可能会带来搅拌器负载的变化,在上述应用中,所需的启动转矩非常大,而之后所需的转矩大幅降低。

发明目的

因此,需要提供一种改进的手持式电动家用电器来解决上述技术问题中的至少一个,并为所述手持式电动家用电器或其电机提供改进的控制或驱动。

技术方案

为实现上述目标,本发明提供的手持式电动家用电器包括如权利要求1所述的技术特征。

此手持式电动家用电器,包括:电机,用于驱动所述家用电器;控制单元,用于控制所述电机;第一操作元件,用于向所述控制单元输出第一控制信号以便选择电机控制模式;以及第二操作元件,用于向所述控制单元输出第二控制信号,所述控制单元适于基于所述第一控制信号从多个指定的电机致动模式中选择一种电机致动模式,以及所述控制单元适于基于选择的电机致动模式以及所述第二控制信号确定待输出到所述电机的电机致动信号。

因此,所述电机能够依赖于指定的电机致动模式,而被诸如施加的电压、所使用的转矩或转速的电机致动信号来致动或驱动。

通过设置不同的电机致动模式,使得电机的转速或者施加到电机的电压能够根据使用者的要求得到更精确地控制。

这里定义了电机致动模式,例如所述第二操作元件的操作路径与致动或驱动值(如将要输出的电压或电机的转速或手持搅拌器叶片转轴的转速)之间的不同的过程或致动配置或关系,又或者例如不同的最大致动值和/或最小致动值。

使用者可以选择更适合特定工作过程,如特定食品加工的具有相应致动配置的电机致动模式,这使得能够对电机进行更精确地致动或控制。

相应地,通过所述第二操作元件选择相应的电机致动模式,所述手持式电动家用电器能够实现更精确的致动或控制。一方面,这种家用电器更加方便使用,另一方面,可以得到更好的食品加工结果。

一种用于控制手持式电动家用电器的方法,包括:接收来自第一操作元件的第一控制信号,以便选择电机控制模式;接收来自第二操作元件的第二控制信号;基于所述第一控制信号从多个指定的电机致动模式中选择一种电机致动模式;以及基于选择的电机致动模式以及所述第二控制信号确定待输出到电机的电机致动信号。

进步和优点

优选地,所述第二操作元件输出的所述第二控制信号依赖于所述第二操作元件的操作路径。

这使得能够根据操作路径来输出信号,例如根据推进深度或者第二操作元件施加的力。操作路径或者相应的信号一方面可以为连续的或阶梯状的,另一方面可以有多个阶梯(优选多于两个阶梯)。

优选地,所述指定的电机致动模式还包括以下模式中的至少一种:第一电机致动模式,其具有用于致动所述电机的第一最大致动值,所述控制单元适于基于所述第二控制信号和所述第一最大致动值来确定待输出到所述电机的所述电机致动信号;第二电机致动模式,其具有用于致动所述电机的第二最大致动值,所述第二最大致动值与所述第一最大致动值不同,所述控制单元适于基于所述第二控制信号和所述第二最大致动值来确定待输出到所述电机的所述电机致动信号;和/或第一脉冲模式,其具有用于致动所述电机的所述致动信号的第一脉冲波形,所述控制单元适于基于所述第二控制信号和所述第一脉冲波形来确定待输出到所述电机的所述电机致动信号。

由于上文提供了一种或更多,优选两种或更多的致动模式,使用者的控制进一步提高。这里,例如,在第一电机致动模式和第二电机致动模式中,致动值的最大值(即最大致动值)不同。这里,最大值可以为例如施加电压的最大值、电机(或电机转轴)的转矩的最大值或者转速的最大值。因此,这种模式可应用于低转速,如选择一个较低的最大值,以实现低速破碎或粉碎,同时实现高度精确的转速选择,因为第二操作元件的操作路径必须体现在致动值的更小取值范围内。脉冲模式(或多个不同脉冲模式)的设置可以在特定食品加工时带来更多优点(如更加均匀的研磨),并使得食品加工结果进一步提高。这里的脉冲程序和脉冲波形也可以有随时间非恒定的过程或进展,而不同于有确定的最大功率的恒定曲线进展。

优选地,所述最大致动值为施加的最大电压、所述电机的最大转矩或者最大转速。

选择的最大致动值可以相应地与施加的电压、转矩或者转速相关。当最大致动值选择为特定的最大转速时,即使例如被加工食品的稠度发生变化,电机的致动或控制也会进一步提高,这是因为当电机的负载发生变化时,电机的转速不会超过特定的最大转速。当施加的最大转矩或电压用于其他食品的加工时,道理相同。

优选地,在所述脉冲模式中,所述控制单元适于依赖于所述第二操作元件的操作路径来控制脉冲宽度;根据所述第二操作元件的致动来进行所述脉冲波形在关闭状态和致动之间的切换;依赖于所述第二操作元件的操作路径来控制所述脉冲波形的振幅;依赖于所述第二操作元件的操作路径来控制所述脉冲波形的频率;依赖于所述第二操作元件的操作路径来控制所述脉冲波形的脉冲比和开关状态;或者根据所述操作路径来控制上述参数的组合。

通过为加工过程触发合适的参数,对于需要被加工的食品,加工结果可以被进一步提高。

更优选地,所述脉冲模式的所述脉冲波形为以下波形中的一种:锯齿形脉冲(可选地有不同的增长率和梯度)、正弦脉冲、矩形脉冲、梯形脉冲或任何脉冲波形。

根据所选择的食品或想要的加工结果,不同的脉冲波形可以带来被加工的食品的更好的加工结果。

优选地,在所述第一电机致动模式和所述第二电机致动模式中,所述第二控制信号和介于最小值和所述第一或第二最大值之间的致动值之间的相互关系为以下项中的一种:线性相关,指数相关,阶梯状相关或任何曲线相关。

为了实现在致动电压范围内的良好致动,可选地为了同时实现整个致动范围的利用,对于每个模式,都选择不同的驱动过程,以及相应的第二控制信号和介于最小致动值和最大致动值之间的致动值之间不同的相互关系。

更优选地,所述家用电器还包括测量装置,用于测量所述电机的转速,所述控制单元适于基于针对所述电机测量的转速来确定待输出到所述电机的所述电机致动信号。

这使得通过控制电机的转速,或者例如与手持搅拌器的叶片连接的转轴的转速,实现电机的控制或调节,以避免由被加工的产品或食品的稠度变化带来的负载变化导致的转速波动。

同时,由于特定的控制信号或控制信号的特定数值以及第二操作元件的特定操作路径与特定转速相关,以便选择性地触发特定转速,因此用户可以实现电机的精确驱动。

优选地,相应的方法还包括用测量装置来测量所述电机的转速的步骤,在所述确定步骤中,待输出到所述电机的所述电机致动信号还基于测量的所述电机的转速来确定。

附图说明

附图说明如下:

图1为根据本发明的手持式电动家用电器的基本原理图;

图2显示了不同致动模式的可能致动过程;

图3显示了脉冲模式的可能致动过程;

图4显示了一种致动模式中操作路径和脉冲宽度的相互关系;

图5显示了一种致动模式中操作路径和振幅的相互关系;

图6显示了根据本发明的手持式电动家用电器的另一个实施例;

图7为根据本发明的手持搅拌器的部分示意图;以及

图8为现有技术中的手持搅拌器的部分示意图。

本发明的基本原理

图1显示了本发明的基本原理。该基本原理将在下文中参考此图进行详细介绍。

手持式电动家用电器100,例如手持搅拌器,包括第一操作元件101、第二操作元件102、控制单元103和电机104。第一操作元件101用于输出第一控制信号以便选择电机控制模式。例如按钮或者具有多个可选档位用于多个模式选择的开关可以用作这种类型的第一操作元件。第一操作元件701的一个可能的实施例如图7所示。

以第一操作元件的输出信号的形式的控制信号输出到控制单元103,该控制单元103执行相应的控制或调节,下文将对此进行描述。

输出第二控制信号的第二操作元件可以为例如按钮的形式,其根据按钮的操作路径或移动路径来输出信号。这里,操作路径或移动路径可以为例如按钮的推进深度或者施加在按钮上的力。进一步,操作路径也可以为例如操作元件的倾斜位置或角度位置,或者滑块开关的位移路径。这种信号依赖于操作路径,可以适应性地调节为连续的或者可选的阶梯状的,阶梯状波形优选有多于两个阶梯。更优选地,按钮的操作路径可以适应性地调节为连续的且可选的非阶梯状的,同时输出与该操作路径相对应的信号。

第二操作元件702的一个可能实施例如图7所示。

控制单元103接收第一操作元件和第二操作元件的控制信号,并利用这些控制信号来确定将要输出到电机的电机致动信号。为达到此目的,首先通过第一操作元件输出的控制信号来从多个不同的电机致动模式中选择一个电机控制模式。这种选择可通过例如按压第一操作元件多次直到得到需要的电机控制模式或者根据滑块开关的选择的位置来实现。

当前选择的模式可以通过通知(图1中未示出),例如以显示屏、声音信号或一个或多个发光二极管(LED)的形式输出给用户。单个发光二极管703的一个可能的实施例如图7所示。选择的模式可以呈现为,例如根据选择模式的序号,LED呈现多次闪烁或呈现不同的颜色。

这里,对于每个电机驱动模式,第二控制信号(或第二控制信号的值)与致动值之间都有不同的相互关系或者不同的表示或关联。

这里,这些电机控制模式可能彼此不同,例如在第二控制信号(或第二控制信号的值)关于致动值的配置或配置进展方面不同,或者在另一个最小致动值或最大致动值方面不同。

如果通过第一操作元件从多个电机致动模式中选择了一个相应的电机致动模式,则通过这个电机致动模式以及从第二操作元件接收到的控制信号就能做出决定。

这里,通过由控制信号表示的操作路径(或操作路径位置),以及通过选择的电机控制模式来确定致动值,选择的电机控制模式建立了操作路径和用于致动或控制电机104的致动值(致动值)之间的相互关系。

将要输出到电机的电机致动信号此时可以通过致动值和操作路径来确定,该致动值由选择的电机致动模式来确定。这里,控制单元确定将要施加于电机的、以便达到需要的致动值的信号,或者确定实现与需要的致动值相对应的电机的控制或调节的信号。

换句话说,电机致动信号由根据特定致动值工作的电机来确定。

这里,致动值可以理解为表示例如转速、转矩、施加到电机上的电压中的一种,或功率。其他可应用的致动值或致动参数也是本领域技术人员所熟知的。

电机致动信号可以为例如施加在电机上的电压。然而,电机致动信号并不限于此,还可以为用于控制相位、电流、频率、激励磁场强度、场频等的控制信号。在这方面,本领域技术人员熟知通过合理致动电机(例如,通过施加合适的电压,控制合理的相位、电流、频率、激励磁场强度、场频等)以取得需要的致动值(例如需要的转速)的多个可能性。

相应的电机致动信号被输出到手持式电动家用电器的电机,或者输出到用于控制电压的单元。

在这种电机致动模式中,电机由控制单元来致动,以使电机根据致动信号来工作。

使用的配置、可能的致动模式及其实施例将在下文中详细描述。

通过从多个致动模式中选择一种致动模式,尽管第二操作元件的操作路径或移动路径较小,但是仍可以实现电机或电机致动信号的精确且可靠的控制或调节。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。在不同附图中,相同或相应的部件分别用相同或相似的附图标记来表示。

图2以示例的方式示出了可能的电机致动模式的多个过程或进展。操作路径以X轴表示,致动值以Y轴表示,X轴和Y轴都没有单位。如上文所述,X轴的操作路径可以以合适的单位或者最大值的百分比表示推进深度或施加的力。对于绘制在Y轴上的致动值也是同样的道理,其可以以合适的单位或者最大值的百分比绘制相应的参数。

从图2所示的例子可以看出,不同电机致动模式有用于致动并控制电机的关联的致动值的最大值(最大致动值)。如上文所述,关联的致动值的最大值一方面可以为最大转速、电机或相关轴的最大速度或最大转矩。另一方面,最大值还可以表示施加于电机上的特定的最大电压或例如最大功率、最大电流等的其他致动值。最大致动值可以用合适的单位来定义,或者表示为某个参考值的百分比。在这方面,在对第一模式添加100%的第二模式中,其最大致动值也可以为最大转速的合适百分比,如最大转速的10%-90%,优选30%-70%,更优选40%-60%。因此,转速可以在较大的致动范围内进行更好地调节。

还可以看出,不同的电机致动模式还可以有不同的最小致动值,第一电机致动模式的最小致动值不同于第二电机致动模式的最小致动值。

进一步,操作路径(例如按钮的推进深度或者施加在第二操作元件上的力)和介于最小值和最大值之间的致动值之间的相应值的相互关系的过程或进展,以及各个电机致动模式之间最小值到最大值之间的过程或配置,可以进行不同的配置。

在图2中,附图标记2表示的电机致动模式的过程为例如近似线性的。在这方面,近似线性也可以包括阶梯形形状,在一个实施例中可以看出,其近似值形成一条直线。其他配置过程,例如电机致动模式1的一部分为近似指数曲线,也是这种电机致动模式的配置过程的一种可能实施例。也可以形成电机致动模式1所示的线性过程和指数过程的组合。

依赖于配置过程,第二控制信号或其取值的配置及关联随着可能的致动值而得到。

以一个或多个脉冲模式的形式的(不同形式的)的其他可能的致动模式将参考图3进行描述。

在一个脉冲模式中,(期望得到的)致动值随时间具有脉冲形状曲线。相应地,电机由控制单元来致动,以使电机根据脉冲波形随时间变化的致动值来工作,并且也具有随时间变化的脉冲形状的曲线。

在这方面,一个或多个电机致动模式可以为脉冲模式的形式。

从例如图3可以看出,这种电机致动或控制的致动值的过程可以为矩形过程或波形(矩形脉冲)、锯齿形过程(锯齿形脉冲)、正弦过程(正弦脉冲)、梯形过程(梯形脉冲)或其他脉冲波形。这里,优选地将比较长的暂停时间Toff,在50ms-2s范围内,优选100ms-1s,例如优选500ms,应用于手持式电动家用电器。这实质上不同于传统的PWM致动,因为这里电机可以达到静止状态。进一步,脉冲发送时间(Ton)可以与暂停时间Toff不同,各自的间隔时间(Ton,Toff)可以由操作元件来设置。与使用100%的最大功率来致动相比较,在此情况下,最大功率/电压的终值可以为之前的50%-60%,较小的转速范围可以被一段完整的机械操作路径所覆盖,因此可以实现功率/转速的更好调节。

相应地,当使用矩形过程或矩形波形时,致动值在第一致动值和第二致动值之间周期性变化。

这种脉冲波形的使用有利于某些特定产品的加工。脉冲波形的使用有利于加工硬度较大的食品,如坚果,以便得到均匀的加工结果。非恒定的脉冲波形,例如上文所述的矩形脉冲或锯齿形脉冲等,可以带来加工结果的显著提高。

在下文中,脉冲模式的控制方法将结合图4和图5进行介绍。在第一个实施例中,当选择一种脉冲模式(可能从多个脉冲模式中),可通过操作第二操作元件来将电机切换为打开或关闭。因此,第二操作元件仅用来切换电机的打开或关闭,脉冲模式的参数如振幅、频率等独立于第二操作元件的操作路径。

在另一个例子中,脉冲的频率和脉冲宽度可以通过第二操作元件的操作路径来控制。由图4可以看出,通过增加操作路径或其取值,脉冲宽度可以相应地被减小或者脉冲频率可以被提高。因此,当转速从第一取值增加为第二取值时,致动值也随之变化,反之亦然。

这就使得当只有一个操作元件时,使用者能够通过第二操作元件来设定致动值,例如破碎或粉碎速度,而同时保持脉冲模式不变。

在另一个例子中,如图5所示,第二操作元件可以用来控制振幅。例如,图5显示了一种脉冲模式,其中通过增加操作路径或其取值,该脉冲模式的最大致动值可以被提高。然而,这种控制方法并不限于此,通过改变脉冲的最大值和最小值,脉冲振幅也可以被改变。

对本领域技术人员显而易见的是,脉冲模式的波形并不限于振幅、脉冲宽度或频率的变化,依赖于第二控制信号对脉冲的开关工作周期的控制/调节以及上述控制的任意组合都可以实现。

以下将结合图6对本发明的第二实施例进行描述。根据本发明的第一实施例,第二实施例的手持式电动家用电器600包括第一操作元件601、第二操作元件602、控制单元603和电机604。图6所示的第二实施例与图1所示的实施例的不同之处在于,图6所示的手持式电动家用电器还包括测量装置605,用于测量所述电机的转速。

测量装置605适于测量所述电机的转速。电机转速的测量还包括用于例如将手持搅拌器的叶片与电机连接的邻接轴的转速的测量。测量装置605的信号输入至控制单元603。

通过测量装置来测量转速,电机的致动或控制能够被进一步提高。

如果粘度较大的食品如生面团、蜂蜜或浓汤需要被加工,电机所需的启动转矩非常高,因此需要设定一个较高的电压来实现家用电器的启动。然而,电机所需的转矩将突然下降,如果第二操作元件的操作路径保持不变,这将会导致转速突然提高。当加工粘度较大的食品时,对于使用者来说,几乎不可能那么快地调整第二操作元件的操作路径来得到恒定的转速。如果食品需要以较低的转速被加工,这就会变得尤为不利,因为转速的突然上升将会导致实际转速超过最佳转速,加工结果会变坏。

通过设置测量装置605,上述技术问题可以被解决,因为(测量的)实际转速可以被调节为需要的目标转速。

图2到图5所示的致动值及最小值和最大值为本实施例的(目标)转速。图形和相应的致动模式相应反映第二操作元件的操作路径和目标转速的相互关系。

通过选择的模式和第二操作元件的操作路径确定所需的目标转速为一个致动值后,将此具体的目标转速(致动值)与测量装置输出的当前实际转速进行比较。控制单元将待输出的电压进行合理地调节以使实际转速与目标转速相匹配。

相应地,如果实际转速太低,待输出到电机的电机致动信号要合理选择以使电机转速提高。例如,待施加到电机的电压可以确定为比当前施加电压较大的电压,由此电机能够被相应致动或合适的电压能够被施加到电机上。

通过上述控制电路,将实际转速与目标转速实时进行对比,以使实际转速与目标转速匹配。

因此,手持搅拌器叶片负载的变化(例如需要被打碎的产品已经被打碎)导致的转速升高可以被防止,这是因为通过控制电路实时监测实际转速并对待输出到电机的电机致动信号进行重调整。

相应地,在第二实施例中,通过设置测量装置,电机的致动和控制以及由此得到的加工结果能够被进一步提高,并且通过改变负载可以得到恒定的电机转速。

在本实施例中,控制单元被描述为确定并输出电机致动信号。

在这方面,向电机输出电机致动信号还包括向设置在其中的附加元件(如三端双向交流开关,半导体场效应晶体管,绝缘栅双极型晶体管或晶体管)输出合适的控制信号,这些元件用于向电机输出所需的功率或电压。

本领域技术人员熟知形成电机致动信号如控制信号或待施加到电机的电压的更多可能的方法。

对本领域技术人员同样显而易见的是,第二致动装置的控制信号可以为经过控制单元处理的模拟信号或数字信号。

本领域技术人员熟知输出与操作路径或操作路径上的位置、按钮的推进深度、滑块开关的位移路径或施加在操作元件上的压力相对应的模拟信号或数字信号的第二致动装置的实施例的不同种类。

控制单元可以为例如微控制器的形式。

权利要求书中所描述的技术特征的任意组合也包含在本发明中。

手持式电动家用电器不限于上文描述的手持搅拌器,还可以包括其他手持式厨房电器,如手持混合器。

对本领域技术人员显而易见的是,可以根据上文的描述对所述手持式电动家用电器进行修改或变形而不超出本发明的保护范围。

以上结合具体实施例对本发明进行了描述,但这些实施例仅用来提供对本发明的更好理解,并非意在限制本发明。对本领域技术人员显而易见的是,不同硬件、软件和固件的组合可以用来实现本发明,尤其用来实现本发明的控制单元的功能。

商业应用

所述手持式电动家用电器,例如手持搅拌器,可用于食品加工。

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