CN100577906C - 使用排水电磁铁的洗衣机及其排水电磁铁组件 - Google Patents

Abstract

一种使用排水电磁铁的洗衣机及其排水电磁铁组件，洗衣机备有电源装置，排/脱水机构及其牵引电磁铁，电磁铁绕组经驱动电路接往电源构成闭合回路，闭合回路中串联有PTC电阻。闭合回路可包括控制开关、PTC电阻和整流器，整流器的交流输入端经控制开关和PTC电阻接往电源装置，一吸合电路和保持电路为同一绕组的直流电磁铁的绕组连接整流器的直流输出端。排水电磁铁组件包括一安装件和固定于安装件的PTC电阻、整流器、直流电磁铁和输入接线端，整流器的交流输入端、PTC电阻和直流电磁铁的绕组串联后接往输入接线端。PTC电阻可并联有电容器。该设计克服传统直流排水电磁铁的绕组结构和位置开关的弊病，免除晶闸管调压电路的干扰，电路结构功能和成本更佳。

Description

使用排水电磁铁的洗衣机及其排水电磁铁组件

技术领域

本发明涉及一种使用排水电磁铁的洗衣机及其排水电磁铁组件，在国际专利分类表中，分类属于D06F39/08或F16K31/06。

背景技术

使用排水电磁铁的洗衣机备有：排水阀，牵引排水阀的排水电磁铁(以下可简称电磁铁)，向电磁铁输出电压的控制电路；开通排水阀时，控制电路向电磁铁输出吸合电压使之启动吸合；在排水阀开通期间，向电磁铁输出保持电压，使之保持吸合状态。

早期的洗衣机使用交流电源直接供电的单绕组交流电磁铁，由于存在较严重的电磁噪声和安全问题，后来大多改为使用直流排水电磁铁。其近况可见于2000年6月13日发布的中华人民共和国轻工行业标准QB/T2482-2000《直流排水电磁铁》，和《全自动洗衣机原理与维修》(福建科学技术出版社2000年1月第1版第27页)：对于如图1所示洗衣机，其具有如图2所示排水电磁铁及其控制的电路；所述电磁铁14的线圈包括二个绕组——少匝数粗线径的吸合绕组L1和多匝数细线径的保持绕组L2；电磁铁14内设由衔铁吸合推动的动断式微动位置开关S；开关S与保持绕组L2并联，在电磁铁14的衔铁释放时处于闭合状态；电力电子驱动电路13包括作为通断开关使用的双向晶闸管V1和整流桥元件V2。在电磁铁14吸合启动时，开关S仍处于闭合状态，在单片机控制电路2的控制下，来自电源装置11的交流电压经双向晶闸管导通和整流桥元件V2整流为直流电压，全部施加在吸合绕组L1上形成足够大的初吸电流；在吸合动作完成转入保持状态时，开关S被电磁铁的衔铁推动至断开状态，保持绕组L2被接入电路，电力电子驱动电路13输出的相同的直流电压施加在吸合绕组L1和保持绕组L2的串联电路上，使电流降低为保持电流。按照QB/T2482所列额定参数，额定电压下的电磁铁的额定保持电流I_b0远小于额定初吸电流I_c0，约为后者的几十分之一。所述洗衣机存在如下问题：

1、所述开关被推动至断开时，吸合绕组的大电感直流电流的续流回路受到所串联的保持绕组阻隔，以至在释放达焦耳级的电磁能量时产生相当高的过电压，明显损害开关触头和绕组绝缘，需对开关和绕组的性能提出较高的要求。限于体积和成本，使该开关达到足够的可靠性和寿命往往相当困难；如闭合不良，电磁铁在吸合启动时，保持绕组被接人电路，因而通过和保持电流一样的较小的电流以至不能吸合；如断开不良，电磁铁在吸合动作完成转入保持状态时，电力电子驱动电路输出的电压仍全部施加在吸合绕组上，因而长时间通过和初吸电流一样的较大的电流，导致电路过热，如未设有保护电路或其失灵，将烧毁吸合绕组，甚至发生电气火灾。由于牵引负载变大或电源电压偏低等电磁铁之外的事故以至电磁铁不能正常吸合并使开关断开时，即使事故扩大，发生上述长时间较大的电流的情况。

2、电磁铁使用二段绕组结构，其保持绕组为细线径绕组，材料单价较高，且需较高的绕制和绝缘处理工艺要求。在电磁铁处于保持状态时，二段线径差距颇大的绕组串联流过相同的保持电流，对吸合绕组，其电流密度太低，材料明显浪费；对保持绕组，其电流密度往往较高，以至温升偏高，影响安全和寿命。

为克服上述问题，本申请人的在先中国专利申请CN1393592《使用直流排水电磁铁的洗衣机》提出使用单绕组的直流电磁铁，控制向其供电的双向晶闸管电路的导通角，使之输出首先为额定初吸电压，然后降低为额定保持电压。该方法可克服传统直流排水电磁铁的绕组结构和位置开关的弊病，因而提高可靠性和降低成本，但双向晶闸管移相调压电路会对电源产生一些电磁干扰，为贯彻2003年8月开始实施的3C认证涉及的EMC标准，需补充适当的滤波电路。此外，该设计也不适合使用电动机式程序控制器等有触点电路控制的洗衣机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种使用排水电磁铁的洗衣机及其排水电磁铁组件，在克服传统直流排水电磁铁的绕组结构和位置开关的弊病的同时，可免除晶闸管调压电路产生的干扰问题，其电路结构功能和成本更佳。

本发明的技术方案是一种使用排水电磁铁的洗衣机，备有电源装置，排/脱水机构及对其牵引的电磁铁；电磁铁的绕组经驱动电路接往电源装置，构成闭合回路；其特征在于：所述闭合回路中串联有PTC电阻元件。

该技术方案的典型设计是：所述闭合回路包括控制开关、PTC电阻元和整流器；整流器的交流输入端经控制开关和PTC电阻元件接往电源装置；一吸合电路和保持电路为同一绕组的直流电磁铁，其绕组连接于所述整流器的直流输出端。

与该典型设计的同属设计构思是，设计一种更便于该洗衣机使用的排水电磁铁组件，包括其一对输入接线端，一个安装件和固定于该安装件的PTC电阻元件、整流器、直流电磁铁和所述输入接线端；整流器的交流输入端，PTC电阻元件和直流电磁铁的绕组串联后接往所述输入接线端。

进一步的设计是所述PTC电阻元件并联有电容器，并且设计PTC电阻元件的冷态电阻为直流电磁铁的绕组的直流电阻的(5～10)％，电容器的阻抗是直流电磁铁的绕组的直流电阻的(5～15)倍。

本发明的技术方案巧妙地利用电磁铁供电回路中串入的PTC电阻元件的正温度系数电阻特性，在电磁铁启动时具有较低的冷态电阻，使大部分的供电电压降落于电磁铁，形成足够的初吸电流；然后随着的自身温度的上升改变为较高的热态电阻，使大部分的供电电压降落于自身，向电磁铁提供较小的保持电流。这样的一个PTC电阻元件就可相当于本申请人的在先中国专利申请所提出的晶闸管调压电路，代替现有技术电磁铁中的保持绕组L2和动断式微动位置开关S的作用，以使用单绕组的电磁铁，简化结构，降低成本和提高可靠性。由于PTC电阻元件由较低的的冷态电阻改变为较高的热态电阻的过程，电路参数的变化是单调连续的时间函数，故本发明的技术方案的电路工作中不存在阶跃过程，且每个周期的交流电流均为完整正弦波，这就不会产生有关的过电压和电磁干扰，因而改善可靠性和电磁兼容性。与晶闸管移相调压电路需补充的滤波电路相比，该方案涉及的PTC电阻元件和电容器的成本可更低。直流电磁铁的绕组经一较大且可靠的阻抗串联后接往电源，不会发生大功率短路问题，可无须现有技术的内置热熔断器等保护措施，因而简化结构和降低成本。该方案也可不使用晶闸管，因而既适合电脑洗衣机，也适合使用电动机式程序控制器等有触点电路控制的洗衣机。

对并联电容器的PTC电阻元件，可以选择其较高的热态电阻参数。此时，主要由电容器提供保持电流，可减低电路的能耗。

排水电磁铁组件的设计，便于产品生产的集成化，且有利于与电动牵引器等驱动元件互换，尤其适合非电脑洗衣机使用。

附图说明

以下附图用于说明本发明的实施例：

图1为现有技术和本发明各实施例洗衣机结构略图。

图2为现有技术洗衣机的电磁铁及其控制电路图。

图3为本发明第1实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路图。

图4为本发明第2实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路图。

具体实施方式

如图1所示现有技术一种洗衣机的机械基本结构，盛水桶1旋转自如地设有在内底部旋转自如地设有波轮2的洗涤桶兼脱水桶3，靠悬挂件4吊挂在洗衣机主体5中；电动机及其传动机构7设在盛水桶1的底部，把动力传递到波轮2和洗涤桶兼脱水桶3；供水系统8向洗涤桶兼脱水桶3内供水，排水阀9受电磁铁14牵引，把洗涤兼脱水桶3内的洗涤水等排出。此是一种波轮式自动洗衣机的典型构成。但是并不限定是波轮式洗衣机，也可以是搅拌式洗衣机或滚筒式洗衣机。此外，电磁铁14也可连动牵引减速离合器，使洗衣机同时进行排水和脱水，或单独牵引减速离合器，使洗衣机传动系统进入脱水运转，同时启动电动排水泵排水。

本发明第1实施例和第2实施例的洗衣机，是在如图1所示洗衣机的机械基本结构的基础上，把电磁铁14改为本发明第1实施例的电磁铁114或第2实施例的排水电磁铁组件214，以及对图2控制电路作如图3或图4所示改进。

本发明第1实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路如图3所示，电磁铁114的线圈只有一个绕组L，是以现有技术符合QB/T2482要求的产品(以下简称原产品)去除保持绕组和位置开关构成，L即如图2所示原产品的吸合绕组L1；在现有技术使用直流电磁铁的洗衣机电脑控制板上改制的电力电子驱动电路113，其包括原有的仅作为通断开关使用的双向晶闸管V1及其触发极连接的单片机控制电路12和整流桥元件V2，电磁铁114的绕组L连接于整流桥元件V2的直流输出端；但在整流桥元件V2的交流输入端经双向晶闸管V1的主回路接往电脑控制板上的电源端子11的闭合回路中，于整流桥元件V2的一交流输入端与双向晶闸管V1的一主电极的连接处，插入一PTC电阻元件R与电容器C的并联组合。当然，该并联组合也可以插入所述闭合回路原有的其它连接之间。此外，PTC电阻元件R上也可以不并联电容器C，不并联电容器C的PTC电阻元件还可以插入整流桥元件V2的一个直流输出端。

本实施例洗衣机电源额定电压220伏，电磁铁114的绕组L的电阻约90欧姆，选用的PTC电阻元件R的冷态电阻为8欧姆，热态电阻为20000欧姆(并联电容器时)或1000欧姆(不并联电容器时)，启动时间0.2～1秒，热态复位时间约10秒；电容器C可采用常见的交流电动机用金属化薄膜电容器，价格较低廉且可靠，电容量为3微法，额定电压250伏。

以上参数的PTC电阻元件可从现有产品(如消磁电阻，自复位保险丝等)目录中选用或订制。如热态复位时间较长，最好在现有技术单片机控制电路12的控制排/脱水过程的程序中，对电磁铁补充开盖复位的延时启动步骤。该步骤相对于现有技术，还可避免频繁开盖对洗衣机传动机构和电路的冲击损害与噪声。

本发明第2实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路如图4所示，其与第1实施例的差异在于：

——设计了一种更便于洗衣机使用的排水电磁铁组件214，把PTC电阻元件R、电容器C、整流桥元件V2和直流电磁铁除衔铁之外的部分封装在一个带安装脚的塑料绝缘盒内；塑料绝缘盒设置2个接线端子，整流桥元件V2的一个交流输入端连接其中1个接线端子，另一个交流输入端经PTC电阻元件R和电容器C的并联组合连接另1个接线端子；

——排水电磁铁组件214所安装的洗衣机是使用符合中华人民共和国机械行业标准JB/T8968-1999《家用和类似用途的电动机式程序控制器》的程序控制器213。排水电磁铁组件214的接线端子经过程序控制器213中的排水控制触点K接往电源装置11。

以上实施例和本申请人的在先中国专利申请所提出的以晶闸管调压电路代替传统直流电磁铁中的保持绕组L2和动断式微动位置开关S的作用一样，所使用的以原产品为基础改造而成的单绕组的直流电磁铁，还存在磁路、线圈体积和线径可以缩减的可行性，通过电磁优化设计，可达到缩小体积和进一步降低成本。

Claims (4)

1、一种使用排水电磁铁的洗衣机，备有电源装置(11)，排/脱水机构(9)及对其牵引的电磁铁(114，214)；电磁铁的绕组(L)经驱动电路(113，213)接往电源装置(11)，构成闭合回路；所述闭合回路中串联有PTC电阻元件(R)；其特征在于：

——所述闭合回路包括控制开关(V1，K)和整流器(V2)；整流器(V2)的交流输入端经控制开关(V1，K)和所述PTC电阻元件(R)接往电源装置(11)；

——一吸合电路和保持电路为同一绕组的直流电磁铁，其绕组(L)连接于所述整流器(V2)的直流输出端。

2、一种如权利要求1所述的洗衣机上使用的排水电磁铁组件(214)，包括其一对输入接线端，一个安装件；所述PTC电阻元件(R)、整流器(V2)、直流电磁铁和所述输入接线端固定于安装件；所述整流器(V2)的交流输入端，所述PTC电阻元件(R)和所述直流电磁铁的绕组(L)串联后接往所述输入接线端。

3、根据权利要求1所述的洗衣机或权利要求2所述的排水电磁铁组件(214)，其特征在于：所述PTC电阻元件(R)还并联有电容器(C)。

4、根据权利要求1所述的洗衣机或权利要求2所述的排水电磁铁组件(214)，其特征在于：所述PTC电阻元件(R)还并联有电容器(C)，且PTC电阻元件(R)的冷态电阻为直流电磁铁的绕组(L)的直流电阻的5％～10％，电容器(C)的阻抗是直流电磁铁的绕组(L)的直流电阻的5倍～15倍。

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