CN101568815B - 用于测量驱动电机的工作温度的方法和装置以及用于控制洗衣机的驱动装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量特别是用于洗衣机的驱动装置的工作温度的方法。根据所述方法，与工作温度成比例的电机的绕组电阻被测量，且在空载状态下和操作状态下的绕组电阻被比较。根据本发明的方法以简单的方式考虑绕组的工作温度，且使得能够比现有方法获得更精确和更可靠的测量值。为此，转速控制单元(4)从测速发电机(1)引出，所述测速发电机结构上以不可转动的方式连接到电机，且电机的工作温度的值从测速发电机(1)的绕组电阻的值推出，所述测速发电机(1)的绕组电阻的值通过考虑测量的电操作变量(电流、电压、频率)确定。

Description

用于测量驱动电机的工作温度的方法和装置以及用于控制洗衣机的驱动装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量驱动电机、特别是作为洗衣机的驱动装置的三相电机的工作温度的方法，所述驱动电机经由操作和转速控制单元被供电，该方法通过确定与工作温度成比例的绕组电阻和通过比较空载状态下和操作状态下的绕组电阻进行。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。 

背景技术

在洗衣机的驱动技术中，通常对驱动电机的输出方面进行设计，因为它们在连续操作中会变得太热。通常，它们被设计成用于90％的占空比(对此，在铭牌上缩写为ED)。这意味着，最大工作温度在最大负载下且刚好在90％的可能占空比下达到。然而，在实际中，最大负载很少达到，使得这种驱动电机通常尺寸偏大。为了能够减小这种电机的尺寸，必须准确地测量当前的工作温度。 

因此，在不能够以这种准确的方式测量温度的情况下，尺寸偏大的设计已经作为正常被人们所接受，且仅在明显过载的情况下，机械式(例如，保险丝开关)或电子式(例如，PTC传感器)温度保护开关安装在驱动电机的绕组(EP 0456874B1)中。 

为了能够更准确地对驱动电机的温度波动作出反应从而另外地控制电机，WO02/087050A1教导，通过测量电机的绕组上的电操作变量，计算绕组的电阻，并从绕组材料(铜)的温度常数推导当前温度。可通过与空载状态下的绕组电阻比较估计负载。然而，在异常低的绕组电阻下，绝对温度波动低到使得即使采用相当先进的电子器件，测量精度也不够。然而，通过提高测量精度，会增大电子器件的复杂性，从而发生故障的可能性就越大，又会使得测量值可能不够可靠。 

发明内容

本发明的目的是通过前序部分中所述的方法以较低的成本获得更可准确、更可靠的测量值。 

根据本发明，上述目的通过转速控制单元实现，该转速控制单元从测速发电机引出(führen)，所述测速发电机结构上以不可转动的方式连接到电机，电机的工作温度的值从测速发电机的绕组电阻的值推出，所述测速发电机的绕组电阻的值通过考虑测量的电操作变量确定。在任何情况下，测速发电机在家用器具技术中对于调节驱动电机的转速来说是必须的和常用的。由于测速发电机的绕组一方面与产生焦耳热的电机绕组紧密热接触，另一方面与电机绕组相比具有大很多的欧姆电阻，因此，基于根据本发明获得的温度值的反应与现有技术一样快，但明显更准确和可靠。此外，电子器件不太复杂，且产生故障的危险较小。 

为了实施根据本发明的方法，可有利地，在由测速发电机执行的测量操作的过程中，通过测速发电机的绕组的电流和/或绕组上的电压在恒定的测量电压和/或恒定的测量电流下被测量，且测速发电机的绕组的电阻经由关系R＝U/I确定。通过本发明的该实施例，具体公开的测量装置被以难以逾越的方式简化。 

然而，根据本发明的方法的另一实施例通过以下方式还增大了测量结果的准确性：在由测速发电机执行的测量操作过程中，从测速发电机的频率信号中彼此分离出基波和谐波，且测速发电机的绕组的阻抗由波分量确定，所述波分量由自然振荡产生，所述自然振荡由绕组电阻决定。 

如果操作和转速控制单元被供给推出的温度值，并根据这些温度值与预定的值水平的比较结果执行了措施步骤以降低驱动功率，则根据这些变型中的一个变型的本发明的方法可有利地得到改进。因此，可在第一时间以非常精细调节的方式使洗衣机的衣物滚筒的驱动功率适应当前负载。例如，当达到不同的温度水平时，通过操作和转速控制单元为开始时所述的占空比指定不同的值。这样，通过与操作程序的指定参数进行比较、以及甚至通过考虑环境温度-如果需要和可能仅在驱动电机的实际故障的情况下-通过完全切断电机从而保护电机，可以以更精细区别的方式接近所使用的驱动电机的最大负载能力。而且，关于本发明的应用，电机可具有更小尺寸，在这点上也可进一步节省成本。 

从属权利要求的特征可单独地或与相应的独立权利要求以任何组合方式应用，且可有利地改进本发明。 

附图说明

下面，参看图中所示的用于实施根据本发明的方法的实施例更详细地描述本发明，附图包括： 

图1示出了用于通过测量电流/电压探测测速发电机绕组的当前阻值的框图的配置形式；以及 

图2示出了用于根据产生的电流振荡的谐波估计探测测速发电机绕组的当前谐振频率的框图的另一变型。 

具体实施方式

框图仅示意性地示出了用于测速发电机1的绕组的符号，该绕组紧密地热耦合和机械耦合到未示出的驱动电机的绕组。这样，测速发电机与驱动电机的轴执行相同的转动，且其绕组与驱动电机的绕组具有相同的温度。测速发电机1经由开关2被供给恒定电流，所述开关2在测量时间过程中经由其输出端21将测速发电机连接到电压源3。为此，开关2在图1的电路中相应地由操作和转速控制单元4触发(线41)，所述操作和转速控制单元4包含微处理器。 

为了提供用于控制驱动电机的期望转速的转速的测量值，在接通位置示出的测速发电机经由输入端22不断地将依赖于转速的频率信号发送到信号处理单元5，所述信号处理单元5形成可被处理用于转速控制单元4的信号。这些信号然后与转速控制单元4中的比较值进行比较，并用于修正电机转速。 

在开关有效地接通输出端21的触发阶段，测速发电机1的绕组被从电压源3供给稳定的电流，同时由伏特计6测量。测速发电机1的绕组上的测量电压是绕组的电阻的水平的一种度量，根据在操作过程中加热的线圈，该电阻的水平偏离空载状态下的其阻值。由该电压和空载状态下的已知电压，在操作和转速控制单元4中产生比较值，该比较值通过控制单元与预定的标记进行比较。 

当不是供给恒定电流、而是供给恒定电压时，类似的配置以相应的方式操作。此时，与依赖温度的电压不同，通过测速发电机1的电流被测量并与当绕组处于空载状态时的电流值进行比较。在任何情况下，将这些依赖温度的值与空载状态下的相应值进行比较是足够的。然而，绕组的阻值也可由关系R＝U/I确定，并与空载状态下的值进行比较。作为对通过被触发的开关抑制频率信号的替代，也可继续执行测量，并借助于依赖于转速的频率信号通过负反馈过滤出测量电路中的测量电压和/或测量电流。 

在图2的示例中，温度当量通过测量测速发电机绕组1的自然谐振推出。为此，使用了高频发生器7，确定频率的其振荡回路由作为电感的测速发电机1的绕组补充。高频发生器7此时通过操作和转速控制单元4周期性地被激励而产生振荡，使得在激励状态下产生信号，所述信号的振荡频率由测速发电机1的绕组的依赖温度的阻抗确定。该信号被发送到信号处理单元8。信号处理单元8包含带通滤波器，该带通滤波器的极限频率包括高频发生器7的所有可能的振荡频率。信号处理单元8将与识别的频率对应的信号传送到操作和转速控制单元4，在所述操作和转速控制单元4中，以与图1相当的方式产生比较值，所述比较值与预定标记进行比较。 

与此相对，从测量的转速获得的相对低频的测速信号直接传递到信号处理单元9，所述信号处理单元9具有低通滤波器。这样，仅这些低频测量信号-被相应地处理-传递到操作和转速控制单元4。 

如果测速发电机绕组1的阻值以这种方式确定，则相关的电机温度可经由近似的方程式或表格计算。因此，电机始终被这样操作，使得完全不会达到最大许可工作温度。当确定的电机温度与一个标记匹配时，相应的措施步骤被触发。例如，当达到与100℃的电机温度值对应的标记时，占空比设为80％。当达到较高的温度值时，占空比相应地减小。通过采用这种方式，驱动电机以最优的性能特性被控制。当超过最大许可工作温度时，电机最终被切断。然而，在冷却之后，它可再次操作。因此，控制单元4可-在一定程度上具有预测性地-一直将电机控制在其标准许可工作温度下。 

有利地，通过应用本发明，电机不必再针对最坏的可能操作情况(最大负载、最大环境温度、具有最大的水位的最长的程序、最大可能失衡或 所有上述的组合)设计，该最坏的可能操作情况在电机的使用寿命期内可能从未达到。根据本发明控制的电机在正确操作时不再会变得太热，且此时当不利的操作情况发生时不再被切断，而是及时地通过以步进的方式降低占空比使电机减速，使得从未达到太高的工作温度。因此，完全切断电机实际中仅在电机出现故障的情况下才发生。 

对于洗衣机的制造商来说，本发明降低了开发成本。由于洗衣机可配备有由电机、测速发电机和电子控制单元组成的紧凑单元，因此引起电机困难的程序不必再以复杂的方式确定，以便为电机分配其标准的许可占空比。当控制单元本身确定了相应的许可占空比值，因此所述值一定程度上可自动就地调节。 

此外，用户获得的优点在于，执行的程序一直执行到最后。程序任务一直按需要的方式执行，因为控制单元本身根据合适的占空比承担了相应的调节。不再有任何程序中断的危险。 

Claims (11)

1.一种用于测量驱动电机的工作温度的方法，所述驱动电机经由操作和转速控制单元供电，该方法通过确定与工作温度成比例的绕组电阻和通过比较空载状态下和操作状态下的绕组电阻进行，其特征在于，

-操作和转速控制单元(4)从测速发电机(1)引出，所述测速发电机结构上以不可转动的方式连接到驱动电机，且包括绕组；以及

-驱动电机的工作温度的值从测速发电机(1)的绕组的电阻的值推出，所述测速发电机的绕组的电阻的值通过考虑测量的电操作变量确定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在由测速发电机(1)执行的测量操作的过程中，通过测速发电机(1)的绕组的电流和/或绕组上的电压在恒定的测量电压和/或恒定的测量电流下被测量，且测速发电机(1)的绕组的电阻经由关系R＝U/I确定。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在由测速发电机(1)执行的测量操作的过程中，从测速发电机(1)的频率信号中彼此分离出基波和谐波，且测速发电机(1)的绕组的阻抗由波分量确定，所述波分量由自然振荡产生，所述自然振荡由测速发电机(1)的绕组的电阻决定。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电机作为洗衣机的驱动装置。

5.一种根据权利要求2或3的用于控制洗衣机的驱动装置的方法，其特征在于，操作和转速控制单元(4)被供给推出的温度值，并可根据这些温度值与预定的值水平的比较执行措施步骤，以降低驱动功率。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，措施步骤包括降低为操作和转速控制单元预定的驱动电机的占空比。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，措施步骤包括完全阻止驱动电机的操作。

8.一种用于测量驱动电机的工作温度的装置，包括：驱动电机；结构上以不可转动的方式连接到驱动电机的测速发电机(1)；以及操作和转速控制单元(4)，测速发电机(1)包括绕组，且经由操作和转速控制单元(4)为驱动电机供电，其特征在于，测速发电机(1)的绕组与驱动电机的绕组紧密热接触，且包括一个装置，所述装置用于从测速发电机(1)的绕组的电阻的值推导驱动电机的工作温度的值，所述测速发电机的绕组的电阻的值通过考虑测量的电操作变量确定。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，它包括用于在测速发电机(1)的测量操作过程中在恒定的测量电压和/或恒定的测量电流下测量通过绕组的电流和/或绕组上的电压的装置、和用于经由关系R＝U/I确定测速发电机(1)的绕组的电阻的装置。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，它包括用于在测速发电机(1)的测量操作过程中从测速发电机(1)的频率信号分离出基波和谐波的装置、和用于由波分量确定测速发电机(1)的绕组的阻抗的装置，所述波分量由自然振荡产生，所述自然振荡由测速发电机(1)的绕组的电阻决定。

11.如权利要求8至10中任一所述的装置，其特征在于，所述装置用于洗衣机。

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