永磁电机滚筒洗衣机及其自动称量衣物重量的方法

永磁电机滚筒洗衣机及其自动称量衣物重量的方法
【专利摘要】本发明适用于滚筒洗衣机【技术领域】，公开了一种永磁电机滚筒洗衣机及其自动称量衣物重量的方法，其称量衣物重量的方法包括如下步骤：预设步骤；第一加速步骤：启动永磁电机并使其加速至第一转速；第二加速步骤：控制永磁电机以一恒定转矩运行预定时间，使永磁电机加速至第二转速，并测量记录该加速步骤中产生的第一电量值；减速步骤：停止驱动永磁电机，使永磁电机自由减速，并测量记录永磁电机从第二转速减速至第一转速过程中产生的第二电量值；确定结果步骤：根据第一电量值和第二电量值计算出永磁电机的负载消耗电量，将计算得的负载消耗电量与关系参照体系进行比较，并确定出衣物的重量。本发明称量衣物重量效率高、节能效果佳。
【专利说明】永磁电机滚筒洗衣机及其自动称量衣物重量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于滚筒洗衣机【技术领域】，尤其涉及一种永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法及采用该方法称量衣物的永磁电机滚筒洗衣机。
【背景技术】
[0002]永磁电机滚筒洗衣机是一种通过永磁电机直接驱动内筒转动或者通过永磁电机驱动并由减速传动装置带动内筒转动，使放置于内筒内的衣物在随内筒旋转时进行摔打而达到洗涤效果的洗衣机，节能化、智能化一直是洗衣机的发展趋势。节能化就是要降低洗衣机的用电量和用水量，智能化就是要降低洗衣机使用过程中所需要消耗的劳力。为了提高永磁电机滚筒洗衣机的节能效果，现有技术中主要通过以下两个方面实现:一是通过提高永磁电机的效率实现，二是通过检测内筒内的衣物重量以选择最优的洗涤用水量、最优的洗涤转速、最优的洗涤时间、最优的漂洗水量及最优的漂洗时间实现。
[0003]其中，具有自动称量衣物重量功能的永磁电机滚筒洗衣机，就是永磁电机滚筒洗衣机在节能化、智能化发展趋势中产生的产品。现有技术中，永磁电机滚筒洗衣机的自动称量衣物的方法大概有以下两种:
[0004]一种是通过在滚筒洗衣机上装设称重模块或传感器来完成，如现有技术公开的一种洗衣机的称重方法及其实现所述方法的洗衣机，就是利用称重模块来检测衣物重量的。该方案中使用的洗衣机包括机壳、外筒、两个弹性支撑减震器、内滚筒、永磁电机传动装置等，其中一个弹性支撑减震器为带位移传感器的空气阻尼式，由带连接环的气体缸、固定在气体缸上的线圈架、线圈、线圈接口、带连接环和内空的铁磁活塞杆及密封环组成，位移传感器经称重模块与微处理器连接，称重模块包括整流、低通滤波、高增益放大、时序产生、方波等电路和接口。该方案通过称重模块和带有位移传感器的弹性支撑减震器进行配合，可实现该滚筒洗衣机的自动称量衣物重量的功能。但是，用于实现该自动称量衣物重量方法的滚筒洗衣机，在具体应用中存在结构复杂、安装困难，设计加工成本高等不足之处。
[0005]另外一种是通过检测电机在不同负载条件下，达到某一固定转速时的电压、电流、转矩、电能、电机转过的角度等参数，进而估算出衣物的重量，如现有技术公开的一种滚筒洗衣机自动称重的方法，就是通过检测电机的转矩获得衣物重量的。其具体称量衣物重量的过程为:首先控制电机达到第一预定转速，并使电机以第一预定转速匀速旋转，测出此时电机的转矩；然后控制电机使其从第一预定转速加速到第二预定转速，测试此过程中电机的上升转矩；再控制电机以第二预定转速匀速旋转，测出此时电机的转矩；最后根据上述检测结果，用所述电机从第一预定转速上升至第二预定转速的上升转矩减去以第一预定转速和第二预定转速匀速旋转的转速的平均值，计算出相应的负载转矩，通过修正步骤后，将得出的负载转矩与已存入在洗衣机电脑控制器中的负载转矩与负载重量的对应关系曲线进行比较，从而确定出一个最近似的数据，即得出了衣物的重量。该方案也实现了电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的功能，但是该称量方法需要的时间较长，一个完整的检测周期需要30秒左右的时间，这样，不利于提高滚筒洗衣机自动称量衣物重量的效率，且不利于提高滚筒洗衣机的节能效果。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法及采用该方法称量衣物的永磁电机滚筒洗衣机，其旨在解决现有具有自动称量衣物重量功能的滚筒洗衣机结构复杂、设计加工成本高、称量衣物重量效率低、节能效果差等技术问题。
[0007]本发明的技术方案是:一种永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，包括如下步骤:
[0008]预设步骤:预先在滚筒洗衣机的控制系统中单片机上设置第一转速、预定时间和永磁电机负载消耗电量与负载重量的关系参照体系；
[0009]第一加速步骤:由所述单片机控制永磁电机启动并使所述永磁电机从静止加速至所述第一转速； [0010]第二加速步骤:由所述单片机控制所述永磁电机以一恒定转矩运行所述预定时间，使所述永磁电机加速至第二转速，并测量记录该加速步骤中产生的第一电量值；
[0011]减速步骤:由所述单片机控制停止驱动永磁电机，使永磁电机自由减速，并测量记录所述永磁电机从所述第二转速减速至所述第一转速过程中产生的第二电量值；
[0012]确定结果步骤:由所述单片机根据所述第一电量值和所述第二电量值计算出永磁电机的负载消耗电量，将计算得的所述负载消耗电量与所述关系参照体系进行比较，并确定出衣物的重量。
[0013]进一步地，在所述第一加速步骤和所述第二加速步骤之间，还包括检测判断步骤，所述检测判断步骤具体为:第一加速步骤完成后，检测永磁电机的转速是否稳定在所述第一转速，如果是，则开始进行第二加速步骤；如果不是，则继续进行第一加速步骤。
[0014]优选地，所述第一加速步骤中，所述永磁电机从静止加速至所述第一转速的过程中以所述恒定转矩进行加速。
[0015]所述预定时间由所述控制系统中所述单片机上的时钟计时模块进行测量控制。
[0016]优选地，所述负载消耗电量的计算公式为:所述负载消耗电量=所述第一电量值X第一权重系数+所述第二电量值X第二权重系数，其中，所述第一权重系数和所述第二权重系数均大于O且小于I，且所述第二权重系数大于所述第一权重系数。
[0017]更优选地，所述第一权重系数的计算公式为:A;所述第二权重系数的


W2 Wl
2K
计算公式为:K2，其中，K1为所述第一权重系数，K2为所述第二权重系数，Kt为所

W2 + W1
述永磁电机的转矩系数，Ke为所述永磁电机的反电动势系数，W1为所述第一转速，W2为所述
第二转速。
[0018]本发明还提供了一种永磁电机滚筒洗衣机，包括机体、设于所述机体一侧壁的机门、设于所述机体内的盛水筒、穿设于所述盛水筒上的进水管、穿设于所述盛水筒上的出水管、设于所述盛水筒内的盛衣筒、设于所述机体内用于带动所述盛水筒与所述盛衣筒转动的减速传动机构、用于驱动所述减速传动机构运转的永磁电机和用于控制该滚筒洗衣机运行的控制系统，所述控制系统包括用于实现上述的永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法的单片机。
[0019]优选地，所述减速传动机构为带传动机构，其包括主动带轮、从动带轮和环设于所述主动带轮与所述从动带轮上的传动带，所述主动带轮安装于所述永磁电机的输出轴上，所述从动带轮通过一驱动转轴固定连接所述盛衣筒。
[0020]优选地，所述进水管穿设于所述盛水筒的顶部，所述出水管穿设于所述盛水筒的底部。
[0021]进一步地，所述出水管上设有排水泵。
[0022]本发明提供的永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法及采用该方法称量衣物的永磁电机滚筒洗衣机，其通过测量记录永磁电机以恒定转矩运行预定时间至第二转速过程中产生的第一电量值和停止驱动永磁电机后永磁电机在惯性作用下自由减速至第一转速过程中产生的第二电量值，并综合根据这两个第一电量值和第二电量值精确计算出永磁电机的负载消耗电量，这样，根据将计算出的负载消耗电量进行比对记录在永磁电机滚筒洗衣机控制系统中的关系参照体系，可快速、精确地识别出永磁电机滚筒洗衣机内衣物的重量。本发明提供的永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，由于在减速步骤，永磁电机是在停止供应电能的情况下进行自由减速的，即在减速步骤不需消耗额外电能，故较大范围地减少了称量衣物重量过程中消耗的电能，符合永磁电机滚筒洗衣机节能化的发展趋势，且采用该方法可以较大范围地缩短称量时间(实验表明其通常可在20秒以内即可完成))，从而有效提高了称量衣物重量的效率。同时，由于该自动称量衣物重量的方法完全依靠改进控制系统中的软件实现，即其不会产生滚筒洗衣机机械结构上的改变，故其结构简单、设计加工成本低，并可方便在不同机型永磁电机滚筒洗衣机上进行快速移植，适用范围广。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例提供的永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法的流程图；
[0024]图2是本发明实施例提供的永磁电机滚筒洗衣机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]如图1和图2所示，本发明实施例提供的永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，包括如下步骤:
[0027]预设步骤SO:预先在滚筒洗衣机的控制系统中单片机(图未示)上设置第一转速W1、预定时间h和永磁电机8负载消耗电量与负载重量的关系参照体系；
[0028]第一加速步骤SI:由所述单片机控制永磁电机8启动并使永磁电机8从静止加速至第一转速W1 ；由于第一转速W1是预先设置在控制系统中的，故在启动时，可直接通过控制系统将永磁电机8的转速打至第一转速档进行启动，从而可有效控制该加速步骤后永磁电机8的转速，且其操作过程简单、易于实现。该加速步骤可使永磁电机8启动运行至一稳定的初始转速(即第一转速W1X
[0029]第二加速步骤S3:由所述单片机控制永磁电机8以一恒定转矩T运行预定时间t1;使永磁电机8加速至第二转速W2，并测量记录该加速步骤中产生的第一电量值Q1 ;具体应用中，预定时间^可通过控制系统中的单片机进行测量控制。该步骤中，永磁电机8以恒定转矩T进行加速，可保证永磁电机8运行的稳定性，从而利于提高测量结果的精确可靠性。该步骤主要用于测量永磁电机8从一初始稳定转速(即第一转速W1)以一恒定转矩T加速一固定时间(即预定时间^过程中产生的第一电量值Q1，并将第一电量值Q1反馈回控制系统中的单片机上。
[0030]减速步骤S4:由所述单片机控制停止驱动永磁电机8，使永磁电机8在惯性和阻尼共同作用下自由减速，并测量记录永磁电机8从第二转速W2减速至第一转速W1过程中产生的第二电量值Q2。可以理解地，在停止驱动永磁电机8后，永磁电机8在惯性作用下还会继续转动一段时间，且该过程中永磁电机8在阻尼作用下会自由减速。这样，在永磁电机8从第二转速W2自由减速至静止状态过程中，会经历永磁电机8刚好减速至第一转速W1的时亥IJ。具体应用中，可通过一转速传感器或其他测速仪器进行实时检测永磁电机8的转速，以便于检测到永磁电机8刚好减速至第一转速W1的时刻。该步骤主要用于测量永磁电机8从第二转速W2自由减速至第一转速W1过程中产生的第二电量值Q2 (永磁电机8由于有恒定磁场，故只要永磁电机8转动就会产生电量值)，并将第二电量值Q2反馈回控制系统中的单片机上。
[0031]确定结果步骤S5:由所述单片机根据第一电量值Q1和第二电量值Q2计算出永磁电机8的负载消耗电量Q，将计 算得的负载消耗电量Q与关系参照体系进行比较，并确定出衣物的重量。该步骤主要是控制系统的计算分析过程，控制系统可根据负载消耗电量Q与第一电量值Q1、第二电量值Q2之间的相互关系快速计算出负载消耗电量Q，然后将计算出负载消耗电量Q与关系参照体系进行比对，最终可确定出永磁电机滚筒洗衣机内衣物的重量。本发明实施例中所指电量为电荷量，即本发明称量衣物重量的方法是通过测量永磁电机负载运转中消耗的电荷量值确定衣物重量的。
[0032]本发明提供的永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，由于完全依靠改进控制系统中的软件实现，即其不会产生滚筒洗衣机机械结构上的改变，故其结构简单、设计加工成本低，并可方便在不同机型永磁电机滚筒洗衣机上进行快速移植，适用范围广。同时，由于在减速步骤S4，永磁电机8是在停止供应电能的情况下进行自由减速的，即在减速步骤S4不需产生额外电能，故大大减少了称量衣物重量过程中产生的电能，符合永磁电机8滚筒洗衣机节能化的发展趋势，且采用该方法可以大大缩短称量时间，20秒以内即可完成，从而有效提高了称量衣物重量的效率。
[0033]进一步地，如图1所示，在第一加速步骤SI和第二加速步骤S3之间，还包括检测判断步骤S2，检测判断步骤S2具体为:第一加速步骤SI完成后，检测永磁电机8的转速是否稳定在第一转速如果是，则开始进行第二加速步骤S3 ;如果不是，则继续进行第一加速步骤SI。具体应用中，可通过转速传感器或其他测速仪器进行实时检测永磁电机8的转速，并将测得的数据信息反馈回控制系统中的单片机，控制系统中的单片机可根据反馈回的数据信息进行分析判断第一加速步骤SI完成后永磁电机8的第一转速W1是否稳定。通过该检测判断步骤S2的设置，可有效确保进入第二加速步骤S3前，永磁电机8的转速是稳定的，从而有效保证称重结果的准确可靠性。
[0034]优选地，如图1所示，第一加速步骤SI中，永磁电机8从静止加速至第一转速W1的过程中是以恒定转矩T进行加速的。即第一加速步骤SI和第二加速W2步骤S3通过恒定转矩T进行加速的，这样，一方面可简化控制系统的软件设计、电路设计复杂度，另一方面可避免从第一加速步骤SI向第二加速步骤S3过渡时永磁电机8产生波动现象，从而利于保证永磁电机8运转的稳定可靠性，进而利于提高称重测量结果的准确可靠性。
[0035]具体地，预定时间h由控制系统中单片机上的时钟计时模块进行测量控制，由于单片机上时钟计时模块的设置只是软件上的编程设置，故，可利于简化硬件系统的结构复杂度，并可使预定时间h的控制易于实现；且由于单片机的时钟计时模块具有灵活性、抗干扰能力强、可靠性高等特点，故，利于提高计时的准确性。
[0036]优选地，关系参照体系为负载消耗电量与负载重量的关系对照表或关系曲线图。关系对照表或关系曲线图具体可根据实验数据进行绘制。
[0037]具体地，如图1所示，负载消耗电量Q的计算公式为:负载消耗电量Q=第一电量值Q1X第一权重系数K1+第二电量值Q2X第二权重系数K2，即Q=Q1 XKJQ2 XK2，其中，第一权重系数K1和第二权重系数K2均大于O且小于1，且第二权重系数K2大于第一权重系数K1。具体应用中，第一权重系数K1和第二权重系数K2可根据经验数值进行近似取值，即第一权重系数K1和第二权重系数K2均设为固定值并预先设置于控制系统中，如第一权重系数K1设为0.3时,第二权重系数K2设为0.7 ;或者第一权重系数K1设为0.4时,第二权重系数K2设为0.6。
[0038]作为第一权重系数K1和第二权重系数K2的一种精确计算方法，第一权重系数K1由预定时间h、第一转速W1、第二转速W2和永磁电机8的转矩系数Kt共同决定；第二权重系数K2由永磁电机8从第二转速W2自由减速至第一转速W1的减速时间t2、第一转速W1、第二转速^和永磁电机8的反电势系数Ke共同决定。
[0039]具体地，第一权重系数K1的精确计算过程为:第二加速步骤S3中，永磁电机8由第一转速W1以恒定转矩T加速预定时间h至第二转速W2,依据电机的运动方程
【权利要求】
1.一种永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，其特征在于:包括如下步骤:预设步骤:预先在滚筒洗衣机的控制系统中单片机上设置第一转速、预定时间和永磁电机负载消耗电量与负载重量的关系参照体系；第一加速步骤:由所述单片机控制永磁电机启动并使所述永磁电机从静止加速至所述第一转速；第二加速步骤:由所述单片机控制所述永磁电机以一恒定转矩运行所述预定时间，使所述永磁电机加速至第二转速，并测量记录该加速步骤中产生的第一电量值；减速步骤:由所述单片机控制停止驱动永磁电机，使永磁电机自由减速，并测量记录所述永磁电机从所述第二转速减速至所述第一转速过程中产生的第二电量值；确定结果步骤:由所述单片机根据所述第一电量值和所述第二电量值计算出永磁电机的负载消耗电量，将计算得的所述负载消耗电量与所述关系参照体系进行比较，并确定出衣物的重量。
2.如权利要求1所述的滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，其特征在于:在所述第一加速步骤和所述第二加速步骤之间，还包括检测判断步骤，所述检测判断步骤具体为:第一加速步骤完成后，检测永磁电机的转速是否稳定在所述第一转速，如果是，则开始进行第二加速步骤；如果不是， 则继续进行第一加速步骤。
3.如权利要求1或2所述的滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，其特征在于:所述第一加速步骤中，所述永磁电机从静止加速至所述第一转速的过程中以所述恒定转矩进行加速。
4.如权利要求1所述的滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，其特征在于:所述预定时间由所述控制系统中所述单片机上的时钟计时模块进行测量控制。
5.如权利要求1或2或4任一项所述的滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，其特征在于:所述负载消耗电量的计算公式为:所述负载消耗电量=所述第一电量值X第一权重系数+所述第二电量值X第二权重系数，其中，所述第一权重系数和所述第二权重系数均大于O且小于1，且所述第二权重系数大于所述第一权重系数。
6.如权利要求5所述的滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法，其特征在于:所述第一
τ, K,T, 2Ke权重系数的计算公式为=K1=~^;所述第二权重系数的计算公式为:K2，其
W^y — W1W0 + W1中，K1为所述第一权重系数，K2为所述第二权重系数，Kt为所述永磁电机的转矩系数，Ke为所述永磁电机的反电动势系数，W1为所述第一转速，W2为所述第二转速。
7.—种永磁电机滚筒洗衣机，包括机体、设于所述机体一侧壁的机门、设于所述机体内的盛水筒、穿设于所述盛水筒上的进水管、穿设于所述盛水筒上的出水管、设于所述盛水筒内的盛衣筒、设于所述机体内用于带动所述盛水筒与所述盛衣筒转动的减速传动机构、用于驱动所述减速传动机构运转的永磁电机和用于控制该滚筒洗衣机运行的控制系统，其特征在于:所述控制系统包括用于实现如权利要求1至6任一项所述的永磁电机滚筒洗衣机自动称量衣物重量的方法的单片机。
8.如权利要求7所述的永磁电机滚筒洗衣机，其特征在于:所述减速传动机构为带传动机构，其包括主动带轮、从动带轮和环设于所述主动带轮与所述从动带轮上的传动带，所述主动带轮安装于所述永磁电机的输出轴上，所述从动带轮通过一驱动转轴固定连接所述盛衣筒。
9.如权利要求7所述的永磁电机滚筒洗衣机，其特征在于:所述进水管穿设于所述盛水筒的顶部，所述出水管穿设于所述盛水筒的底部。
10.如权利要求9所述的永磁电机滚筒洗衣机，其特征在于:所述出水管上设有排水栗。
【文档编号】D06F39/00GK103741430SQ201310456464
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】付彦超, 胡任之 申请人:佛山市威灵电子电器有限公司