CN1508342A - 全自动洗衣机的无刷直流电机控制装置以及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动洗衣机，包括无刷直流电机、洗涤轴、脱水轴、可动连结器。上述无刷直流电机由定子和转子构成；上述洗涤轴结合在上述电机的转子上；上述脱水轴设置在上述洗涤轴的外侧；上述可动连结器沿着上述脱水轴进行上下移动，其中无刷直流电机控制装置以及控制方法包括：圆筒形线圈、热电保护器和霍尔传感器。随着电源的供应，上述圆筒形线圈作用于电磁铁吸引上述可动连结器；上述热电保护器连结在上述圆筒形线圈的线圈上，上述热电保护器在上述圆筒形线圈的线圈的温度过度上升时，切断向上述线圈供应的电源，保护圆筒形线圈；多个上述霍尔传感器连结在上述热电保护器上，通过上述热电保护器得到电源的供应，上述霍尔传感器用于感知上述电机的旋转速度以及旋转方向。

Description

全自动洗衣机的无刷直流电机控制装置以及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种全自动洗衣机的离合器装置，尤其涉及一种可以带来如下效果的全自动洗衣机的无刷直流电机控制装置以及其控制方法(DEVICE FOR CONTROLLING BLDC MOTOR IN AUTOMATION-TYPEWASHING MACHINE)：在用于防止圆筒形线圈的线圈温度过度上升的热电保护器进行工作时，同时切断连接在上述热电保护器上的霍尔传感器的电源，停止电机的驱动。

背景技术

一般洗衣机利用洗涤剂的柔和作用和洗涤翅片的旋转产生的水流的摩擦作用以及通过搅拌器向洗涤物追加的冲击作用去除附着在衣服、被褥上的污染物质。上述洗衣机通过传感器感知洗涤物的量和种类，自动设定洗涤方法进行洗涤，或者是根据洗涤物的量和种类将洗涤水供应到适当水位后通过计算机的控制进行洗涤。

另外，现有技术的全自动洗衣机有下述驱动方式：借助于动力传送用传送带(belt)和滑轮(pulley)将驱动电机的旋转动力传送给洗涤轴使搅拌器进行旋转，以及传送给脱水轴使脱水槽进行旋转的方式；或者通过对无刷直流(BLDC)电机的速度控制，使脱水槽执行洗涤行程和脱水行程时以不同的速度进行旋转的方式。

一方面，还有具有下述洗涤方式的全自动洗衣机的结构：利用无刷直流电机，但是动力传送的路径不同，也就是说，进行洗涤时通过低速旋转的搅拌器执行洗涤行程，进行脱水时同时使搅拌器和脱水槽高速旋转执行脱水行程。

下面参照图1，对利用无刷直流电机，但对动力传送路径进行不同控制的洗衣机的离合器装置的结构以及作用进行简要说明。

图1显示出现有技术离合器的主要部分纵剖面图。

如图1所示，储水槽(附图中没有显示)设置在洗衣机本体的内部，上述储水槽的下面固定有轴承外壳30，上述轴承外壳30上设置有轴承32，上述轴承32支撑脱水轴70。

洗涤轴60和脱水轴70同心地贯通设置在上述轴承外壳30内。

另外，上述轴承外壳30的下部设置有构成驱动洗衣机的驱动源的定子40，上述定子40的外周上缠绕有定子线圈42。

这时，与上述定子40相对应地设置转子50。上述转子50和上述洗涤轴60相结合，上述转子50通过与上述定子40的电磁性相互作用进行旋转。

一方面，上述转子50上设置有转子轭(yoke)52，上述转子轭52上设置有与上述定子40保持一定间距的磁铁53。为了形成磁通路径，上述转子轭52由金属材质形成。

另外，上述转子轭52的中央设置有转子轴套56，上述转子轴套56通过插入式模块(insert mould)与驱动口58形成为一体。上述转子轴套56在上述转子轭52与洗涤轴60之间起绝缘作用。

为了连结上述转子轴套56和上述转子轭52，设置有多个安装突起560。上述安装突起560贯通插入形成在上述转子轭52上的安装孔54内，在上述状态下，通过固定螺丝57对上述转子轭52和转子轴套56进行固定。

上述驱动口58的上端外周面上设置有锯齿状突起580，上述锯齿状突起580与可动连结器80啮合，接受转子50传送的动力。

这时，上述锯齿状突起580不形成到上述驱动口58的上端的顶部，上述驱动口58的上端顶部存在没有形成上述锯齿状突起的部分。为了方便起见，将上述区间称为无齿区间。

另外，上述驱动口58的内周面上设置有锯齿状突起590，上述锯齿状突起590通过和设置在上述洗涤轴60外周面上的锯齿状突起620的啮合，将上述转子50的动力传送给上述洗涤轴60。贯通上述驱动口58的中央插入支撑在上述洗涤轴60下端的上述锯齿状突起590和锯齿状突起620之间啮合，从而传送动力。

另外，上述洗涤轴60贯通上述脱水轴70的中心向上述洗涤槽(附图中没有显示)的内部突出形成，上述洗涤槽60的前端具有洗涤翅片。另外，上述脱水轴70和贯通脱水轴70的上述洗涤轴60同心。

上述脱水轴70和洗涤槽相连结使上述洗涤槽进行旋转。

一方面，上述脱水轴70的下端和上述驱动口58的上端邻接，上述脱水轴70的下端设置有锯齿状突起720。

另外，设置有随着上述脱水轴70的锯齿状突起720和上述驱动口58的锯齿状突起580的移动，将上述转子50的驱动力有选择地向上述脱水轴70传送的可动连结器80。

上述可动连结器80整体以圆筒形状构成，由于通过弹簧800弹性支撑上述轴承32，所以上述可动连结器80沿着上述驱动口58的锯齿状突起580和脱水轴70的锯齿状突起720相互啮合的方向被支撑。

一方面，上述轴承外壳30的下面设置有驱动装置圆筒形线圈90，上述圆筒形线圈90用于驱动上述可动连结器80。

图2简要地显示出图1的圆筒形线圈结构的纵剖面图。

如图2所示，上述圆筒形线圈90包括有如下结构：线轴1、线圈2和封装物3。上述线轴1大概具有圆筒形状，沿着轴方向相互分离的位置分别形成有上部法兰盘100和下部法兰盘101；上述线圈2缠绕在上述上部法兰盘100和下部法兰盘101之间的线轴1的外面上；为了使上述线圈2不露出，由不易燃烧材质形成的上述封装物3包围在上述线圈2的外侧。

这时，包围上述线圈2的封装物3包围到上述线圈2和上述线轴1的上部法兰盘100与下部法兰盘101的边缘位置。

于是，向上述圆筒形线圈90施加电源，通过圆筒形线圈的吸力使上述可动连结器80克服上述弹簧800的弹性力向上部移动，解除上述可动连结器80与上述驱动口58相互之间的啮合状态。这时，只向上述洗涤轴60传送动力，只让洗涤槽内的搅拌器(附图中没有显示)进行旋转。

另外，上述圆筒形线圈90的上端具有第一轭状板(yoke plate)92，上述圆筒形线圈90的下端具有第二轭状板94。一方面，上述轭状板294的下面设置有凹凸部分95，上述凹凸部95分和形成在上述可动连结器80的固定法兰盘82上的凹凸部分进行固定。

另外，上述脱水轴70的下端部内侧设置有滚珠轴承20，上述滚珠轴承20的作用是：上述洗涤轴60进行旋转时支撑上述洗涤轴的下端部。

一方面，离合器的定子40侧具有霍尔传感器ha，hb，上述霍尔传感器ha，hb的作用是：对电机的转子50的各相的位置信息进行检测。

于是，将通过上述霍尔传感器ha，hb检测的转子50的位置信息输入给微型计算机(microcomputer)600，上述微型计算机600判断电机300的旋转速度后，将判断后的旋转速度和已设定好的程序(program)的目标速度进行比较，根据比较结果按照时间(timing)信号U+，V+，W+，U-，V-，W-进行控制，使电机以目标速度进行旋转。

图3显示出现有技术的无刷直流电机300的详细电路结构图。

如图3所示，上述无刷直流电机300的电路由6个三极管(transistor)构成，上述三极管通过接口(interface)接收上述微型计算机600的特定控制信号，根据上述信号得到导通控制。现有技术的电机控制装置包括有如下结构：驱动装置200、定子40和转子50。上述驱动装置200由变换器(inverter)构成，上述驱动装置200分别将上述6个三极管以两个一对的方式进行串联；上述定子40得到随着上述驱动装置200的转换(switching)而变换的三相电源；上述转子50通过上述定子40的旋转磁场进行工作。

下面参照图3，对现有技术电机控制装置的工作进行说明。

首先，上述无刷直流电机300和感应电机不同，其在电刷(brush)电机中利用永久磁铁代替电刷，通过霍尔传感器ha，hb的旋转始终感知永久磁铁的n，s极的位置，将感知的信号施加给上述微型计算机600。

于是，上述微型计算机600根据接收的上述感知信号判断电机300的旋转速度后，将判断的旋转速度和已设定好的程序的目标速度进行比较，根据比较结果按照时间信号U+，V+，W+，U-，V-，W-进行控制使电机300以目标速度进行旋转。

也就是说，将上述霍尔传感器ha，hb的组合产生的脉冲(pulse)波形传送到驱动装置200，能够分别切换各相三极管，可以控制从电源装置400向电机的各相供应的电源，形成电机的驱动。

另外，上述霍尔传感器ha，hb通过永久磁铁的n，s极的位置变化也能检测出转子50的旋转方向。

一方面，适用在上述结构的离合器上的圆筒形线圈90上具有热电保护器(thermo protector)4，上述热电保护器4是在线圈2上产生过度热时切断向线圈供应的电源，防止线圈的温度过度上升的装置。

这时，将上述热电保护器4插入固定在热电保护器固定用肋材5和上部法兰盘100之间，上述热电保护器固定用肋材5在线圈1上端面向半径方向延长形成。

但是，现有技术的离合器装置具有如下缺点：

图4显示出现有技术的霍尔传感器驱动电路图。图5显示出现有技术的圆筒形线圈驱动电路图。

如图4以及图5所示，在现有技术的离合器装置中，分别单独地构成用于驱动霍尔传感器的电路和用于驱动圆筒形线圈的电路。上述用于驱动霍尔传感器的电路用于感知电机的旋转速度以及旋转方向；上述用于驱动圆筒形线圈的电路通过吸引可动连结器80进行约束或释放。

也就是说，在用于驱动霍尔传感器的电路上设置有分别得到电源的电力供应的霍尔传感器ha，hb。用于驱动圆筒形线圈的电路包括线圈2和热电保护器4；上述线圈2得到电源的供应起电磁铁的作用；在上述线圈上产生的热导致温度达到一定值以上时，上述热电保护器4切断向上述线圈2供应电源。在现有技术中，通过微型计算机600分别单独地控制上述用于驱动霍尔传感器的电路和用于约束或者释放吸引的可动连结器80的驱动圆筒形线圈的电路。

于是，即使在脱水时因圆筒形线圈90的线圈的温度过度上升，通过热电保护器4的工作使可动连结器80上的圆筒形线圈90的吸力丧失，但是因转子50继续高速旋转会产生如下问题。

也就是说，在脱水时因线圈的温度过度上升，通过热电保护器4的工作，切断向线圈2施加的电源，使对于可动连结器80上的圆筒形线圈90的吸力丧失，使上述可动连结器80通过弹簧800的恢复力下降。这时，由于通过单独的驱动电路从电源400得到电源供应的霍尔传感器ha，hb依然在工作，向电机继续施加电源使得在转子50高速旋转的状态下进行下降的可动连结器80和高速旋转的驱动口58的啮合过程中，导致上述可动连结器80以及驱动口58的锯齿状突起上产生很大负荷，产生锯齿状突起被损坏等问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供可以带来如下效果的全自动洗衣机的无刷直流电机控制装置以及其控制方法：通过改进构成洗衣机的离合器装置的圆筒形线圈的结构，由于在用于防止圆筒形线圈的线圈温度过度上升的热电保护器进行工作时，同时切断连接在上述热电保护器上的霍尔传感器的电源，停止电机的驱动，所以可以防止构成离合器装置的可动连结器和驱动口的锯齿状突起被损坏等。

为了实现本发明的目的，全自动洗衣机包括：无刷直流电机、洗涤轴、脱水轴、可动连结器。上述无刷直流电机由定子和转子构成；上述洗涤轴结合在上述电机的转子上，在上述转子的旋转时一起进行旋转；上述脱水轴设置在上述洗涤轴的外侧；上述可动连结器沿着上述脱水轴进行上下移动，将上述电机的驱动力只传送给上述洗涤轴，或者同时传送给上述洗涤轴以及脱水轴。对于上述全自动洗衣机，其无刷直流电机控制装置的特征在于，包括：圆筒形线圈、热电保护器和霍尔传感器。随着电源的供应，上述圆筒形线圈起到电磁铁的作用，吸引上述可动连结器；上述热电保护器连结在上述圆筒形线圈的线圈上，上述热电保护器在上述圆筒形线圈的线圈的温度过度上升时，切断向上述线圈供应的电源，保护圆筒形线圈；多个上述霍尔传感器连结在上述热电保护器上，通过上述热电保护器得到电源的供应，上述霍尔传感器用于感知上述电机的旋转速度以及旋转方向。

为了实现本发明的目的，一种全自动洗衣机包括：无刷直流电机、洗涤轴、脱水轴、可动连结器。上述无刷直流电机由定子和转子构成；上述洗涤轴结合在上述电机的转子上，在上述转子的旋转时一起进行旋转；上述脱水轴设置在上述洗涤轴的外侧；上述可动连结器沿着上述脱水轴进行上下移动，将上述电机的驱动力只传送给上述洗涤轴，或者同时传送给上述洗涤轴以及脱水轴。对于上述全自动洗衣机，一种无刷直流电机控制方法，其特征在于：在上述圆筒形线圈的线圈温度过度上升时使热电保护器进行工作，切断向上述线圈供应的电源，与此同时，切断供应给连结在上述热电保护器上的霍尔传感器上电源的阶段；在切断供应给上述霍尔传感器上的电源时，通过微型计算机检测该过程的阶段；上述微型计算机切断向电机供应的电源，停止上述电机的阶段。

本发明提供的全自动洗衣机的无刷直流电机控制装置以及其控制方法可以带来如下效果。

如上所述，在本发明中，通过改进构成洗衣机的离合器装置的圆筒形线圈的结构，在用于防止圆筒形线圈的线圈温度过度上升的热电保护器进行工作时，同时切断连接在上述热电保护器上的霍尔传感器的电源，停止电机的驱动。

于是，通过本发明，可以防止构成洗衣机的离合器装置的可动连结器和驱动口的锯齿状突起被损坏等现象，提高了产品的信赖性以及内结构性。

附图说明

图1显示出现有技术全自动洗衣机的离合器的纵剖面图；

图2显示出图1的圆筒形线圈结构的纵剖面图；

图3显示出现有技术的无刷直流电机控制装置的电路结构图；

图4显示出现有技术的霍尔传感器驱动电路图；

图5显示出现有技术的圆筒形线圈驱动电路图；

图6是本发明的电路结构图，显示出利用热电保护器控制无刷直流电机的霍尔传感器以及圆筒形线圈的驱动电路结构图。

主要部件附图标记说明

1：线轴(bobbin)                  100：上部法兰盘(flange)

101：下部法兰盘                  2：线圈(coil)

3：封装物(mould)                 4：热电保护器

5：热电保护器固定用肋材(rib)

90：圆筒形线圈                   ha，hb：霍尔传感器

具体实施方式

下面参照后附图6，对本发明的实施例进行详细说明。

图6是本发明的电路结构图，显示出利用热电保护器控制无刷直流电机的霍尔传感器以及圆筒形线圈的驱动电路结构图。

如图6所示，全自动洗衣机包括有如下结构：无刷直流电机、洗涤轴60、脱水轴70、可动连结器80。上述无刷直流电机由定子40和转子50构成；上述洗涤轴60结合在上述电机的转子50上，在上述转子50旋转时与其一起进行旋转；上述脱水轴70设置在上述洗涤轴60的外侧；上述可动连结器80沿着上述脱水轴70进行上下移动，将上述电机的驱动力只传送给上述洗涤轴60，或者同时传送给上述洗涤轴60以及脱水轴70。对于上述全自动洗衣机，其无刷直流电机包括：圆筒形线圈90、热电保护器4和霍尔传感器ha，hb。随着电源的供应，上述圆筒形线圈90起到电磁铁的作用，吸引上述可动连结器80；上述热电保护器4连结在上述圆筒形线圈90的线圈2上，上述热电保护器4在上述圆筒形线圈90的线圈的温度过度上升时，切断向上述线圈2供应的电源，保护圆筒形线圈90；多个上述霍尔传感器ha，hb连结在上述热电保护器4上，通过上述热电保护器4得到电源的供应，上述霍尔传感器ha，hb用于感知上述电机的旋转速度以及旋转方向。

下面，对具有上述结构的本发明全自动洗衣机的无刷直流电机控制装置的作用进行详细说明。

在脱水进行中，上述圆筒形线圈90的线圈温度过度上升时，使连结在上述圆筒形线圈90的线圈2上的热电保护器4进行工作，切断向上述线圈2供应的电源。

也就是说，在上述圆筒形线圈90中，由于在上述线轴1的上部法兰盘100上设置有防止线圈2的温度过度上升的热电保护器(tp：thermoprotector)4，在上述线圈2产生过度热量时，使上述热电保护器4进行工作，切断向线圈2供应的电流，所以可以保护上述线圈2。

一方面，根据本发明的电路结构，通过上述热电保护器4的工作，切断向线圈2施加的电流时，供应给连结在上述热电保护器4上的霍尔传感器ha，hb的电流也被切断。

另外，切断供应给上述霍尔传感器ha，hb上的电流时，向微型计算机600传送信号，在上述微型计算机600上控制切断向电机供应的电源，停止电机的工作。

于是，在脱水时因上述圆筒形线圈90的线圈的温度过度上升时，通过上述热电保护器4的工作，使对于可动连结器80上的圆筒形线圈90的吸力丧失，使上述可动连结器80通过弹簧800的恢复力下降时，由于切断了向上述霍尔传感器ha，hb施加的电源，停止了电机的工作，所以可以使上述可动连结器80和驱动口58之间的啮合自然地进行，可以消除上述可动连结器80和驱动口58的锯齿状突起被损坏的现象。

总而言之，在本发明中，利用设置在圆筒形线圈驱动用电路上的热电保护器4，在上述圆筒形线圈驱动用电路上产生一定值以上的热量时，上述热电保护器4进行工作，与此同时，停止霍尔传感器驱动用电路的工作，停止电机的工作，所以可以防止上述可动连结器80和驱动口58的损坏。

Claims (2)

1、一种全自动洗衣机，包括无刷直流电机、洗涤轴、脱水轴、可动连结器；上述无刷直流电机由定子和转子构成；上述洗涤轴结合在上述电机的转子上，在上述转子旋转时与其一起进行旋转；上述脱水轴设置在上述洗涤轴的外侧；上述可动连结器沿着上述脱水轴进行上下移动，将上述电机的驱动力只传送给上述洗涤轴，或者同时传送给上述洗涤轴以及脱水轴；对于上述全自动洗衣机，其无刷直流电机控制装置的特征在于，包括：

圆筒形线圈、热电保护器和霍尔传感器；

随着电源的供应，上述圆筒形线圈起到电磁铁的作用，吸引上述可动连结器；

上述热电保护器连结在上述圆筒形线圈的线圈上，上述热电保护器在上述圆筒形线圈的线圈的温度过度上升时，切断向上述线圈供应的电源，保护圆筒形线圈；

多个上述霍尔传感器连结在上述热电保护器上，通过上述热电保护器得到电源的供应，用于感知上述电机的旋转速度以及旋转方向。

2、一种全自动洗衣机包括无刷直流电机、洗涤轴、脱水轴、可动连结器；上述无刷直流电机由定子和转子构成；上述洗涤轴结合在上述电机的转子上，在上述转子的旋转时与其一起进行旋转；上述脱水轴设置在上述洗涤轴的外侧；上述可动连结器沿着上述脱水轴进行上下移动，将上述电机的驱动力只传送给上述洗涤轴，或者同时传送给上述洗涤轴以及脱水轴；对于上述全自动洗衣机，其无刷直流电机的控制方法的特征在于，包括：

在上述圆筒形线圈的线圈温度过度上升时，使热电保护器进行工作，切断向上述线圈供应的电源，同时，切断供应给连结在上述热电保护器上的霍尔传感器上电源的阶段；

在切断供应给上述霍尔传感器上的电源时，通过微型计算机检测该过程的阶段；

上述微型计算机切断向电机供应的电源，停止上述电机的阶段。

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