DE102010001116A1 - Device for recognizing water penetrated into housing of three-phase synchronous motor of washing machine, has evaluation unit monitoring parasitic capacitance and recognizing penetrated fluid based on recognized alteration of capacitance - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren, die in Bereichen eingesetzt werden, in denen ein Fluid, insbesondere Wasser, ins Innere der elektrischen Maschine eindringen kann, wie z. B. in Waschmaschinen und dergleichen. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren, um ein in eine elektrische Maschine eingedrungenes Fluid zu erkennen.The invention relates to electrical machines, in particular electric motors, which are used in areas in which a fluid, in particular water, can penetrate into the interior of the electrical machine, such as. B. in washing machines and the like. In particular, the invention relates to methods for detecting a fluid that has entered an electrical machine.
Stand der TechnikState of the art
Je nach Anwendungsgebiet können elektrische Maschinen in wassernahen Umgebungen eingesetzt werden. Diese sind dadurch häufig der Gefahr ausgesetzt, das diese überflutet werden und Wasser ins Innere des Gehäuses der elektrischen Maschine eindringt. Dadurch können beispielsweise elektrische Kurzschlüsse entstehen, die Bauelemente des Systems beschädigen oder zerstören können.Depending on the field of application, electrical machines can be used in water-near environments. These are often exposed to the risk that they are flooded and water penetrates into the interior of the housing of the electric machine. As a result, for example, electrical short circuits can occur that can damage or destroy components of the system.
Um der Beschädigung und der Zerstörung von Bauelementen vorzubeugen, wird in der Regel eine Wassererkennung implementiert, die bei Erkennen eines Eindringens von Wasser ein Abschalten des Elektromotors oder sonstigen Komponenten bewirkt. Häufig werden dazu Elektroden in einem unteren Bereich in dem Gehäuse der betreffenden Maschine angeordnet, um durch Messung und Überwachung des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden eingedrungenes Wasser zu erkennen. Dies ist möglich, da der elektrische Widerstand von Wasser oder einem anderen Fluid deutlich geringer ist als der von Luft.In order to prevent the damage and the destruction of components, a water detection is usually implemented, which causes a shutdown of the electric motor or other components upon detection of ingress of water. Often electrodes are arranged in a lower region in the housing of the machine in question to detect by the measurement and monitoring of the electrical resistance between the electrodes penetrated water. This is possible because the electrical resistance of water or other fluid is significantly lower than that of air.
Das Anordnen von Elektroden zur Wassererkennung ist jedoch aufwändig, da die Elektroden ausgeformt werden müssen und nahe des Elektromotors im Inneren des Gehäuses platziert werden müssen. Zudem ist eine zusätzliche Auswerteelektronik notwendig, bei der ein zusätzlicher Aufwand entsteht.However, arranging electrodes for water detection is costly because the electrodes must be formed and placed near the electric motor inside the housing. In addition, an additional evaluation is necessary in which an additional expense arises.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen bei einem geringeren Bauteileaufwand und einem geringeren Montageaufwand in die elektrische Maschine eingedrungenes Wasser erkannt werden kann.It is the object of the present invention to provide a method and a device with which water which has penetrated into the electrical machine at a lower component expenditure and a lower assembly outlay can be detected.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Erkennen von in eine elektrische Maschine eingedrungenes Fluid gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung und das System gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is solved by the method for detecting fluid that has entered an electrical machine according to claim 1 and by the device and the system according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt ist eine Vorrichtung zum Erkennen von eingedrungenem Fluid in ein Gehäuse einer elektrischen Maschine vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit, um eine parasitäre Kapazität zwischen einer elektrisch ansteuerbaren Wicklung der elektrischen Maschine und dem Gehäuse zu überwachen und um abhängig von einer erkannten Änderung der parasitären Kapazität eingedrungenes Fluid festzustellen.According to one aspect, an apparatus for detecting ingress of fluid into a housing of an electrical machine is provided. The device comprises an evaluation unit in order to monitor a parasitic capacitance between an electrically controllable winding of the electrical machine and the housing and to detect fluid which has entered depending on a detected change in the parasitic capacitance.
Eine Idee der Erfindung besteht darin, die parasitäre Kapazität zwischen einer Wicklung der elektrischen Maschine und dem Gehäuse der elektrischen Maschine für die Erkennung von eingedrungenem Fluid auszuwerten. Diese parasitäre Kapazität ändert sich auf Grund der von Luft verschiedenen Dielektrizitätskonstanten des Fluids, wenn ein Fluid in das Gehäuse eingedrungen ist und sich somit zumindest teilweise zwischen den stromführenden Wicklungen und den Gehäuse befindet. Dadurch kann ein Eindringen von Fluid detektiert werden, ohne zusätzliche Elektroden oder sonstige Maßnahmen in dem Gehäuse der elektrischen Maschine vorzusehen.An idea of the invention is to evaluate the parasitic capacitance between a winding of the electric machine and the housing of the electrical machine for detecting ingress of fluid. This parasitic capacitance changes due to the dielectric constant of the fluid other than air when a fluid has entered the housing and is thus at least partially located between the current-carrying windings and the housing. As a result, an ingress of fluid can be detected without providing additional electrodes or other measures in the housing of the electrical machine.
Weiterhin kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, um eine Angabe zu einer Frequenz eines mit der parasitären Kapazität gebildeten Schwingkreises zu überwachen. Die Induktivität der Wicklung der elektrischen Maschine bildet üblicherweise mit der parasitären Kapazität ein oder mehrere Schwingkreise, so dass man durch Überwachen der Schwingkreisfrequenz eine Veränderung des Kapazitätswertes feststellen kann. Bei Vorliegen einer festgestellten Kapazitätsveränderung kann dann auf eingedrungenes Wasser geschlossen werden.Furthermore, the evaluation unit can be designed to monitor an indication of a frequency of a resonant circuit formed with the parasitic capacitance. The inductance of the winding of the electrical machine usually forms one or more resonant circuits with the parasitic capacitance so that a change in the capacitance value can be detected by monitoring the resonant circuit frequency. If there is a detected change in capacity then it can be concluded that the water has penetrated.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, um eine Angabe einer charakteristischen Frequenz eines Motorstroms zu erfassen und um abhängig von einer Änderung der charakteristischen Frequenz des Motorstroms auf eingedrungenes Fluid zu schließen.According to one embodiment, the evaluation unit may be configured to detect an indication of a characteristic frequency of a motor current and to infer dependent on a change of the characteristic frequency of the motor current to penetrated fluid.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System vorgesehen. Das System umfasst eine elektrische Maschine mit einem zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Gehäuse und einer elektrisch ansteuerbaren Wicklung sowie die obige Vorrichtung.In another aspect, a system is provided. The system comprises an electrical machine with an at least partially electrically conductive housing and an electrically controllable winding and the above device.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Erkennen von eingedrungenem Fluid in ein Gehäuse einer elektrischen Maschine, mit folgenden Schritten:
- – Überwachen einer parasitären Kapazität zwischen einer Wicklung der elektrischen Maschine und dem Gehäuse,
- – Erkennen von eingedrungenem Fluid, wenn eine Änderung der parasitären Kapazität festgestellt worden ist.
- Monitoring a parasitic capacitance between a winding of the electrical machine and the housing,
- - detection of fluid ingress when a change in parasitic capacitance has been detected.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Der Elektromotor
Die einzelnen Statorwicklungen sind in Dreiecks- oder Sternschaltung oder Kombinationen davon verschaltet und werden über jeweils zugeordnete Inverterschaltungen
Zwischen den Versorgungspotenzialen VH, VL ist ein Kondensator
Abhängig von Steuersignalen, die von der Steuereinheit
Die Treiberschaltung
Die elektrische Maschine ist nicht auf eine Synchronmaschine beschränkt, sondern es ist hierin grundsätzlich jede elektrische Maschine denkbar, die bestrombare Wicklungen aufweist.The electric machine is not limited to a synchronous machine, but it is basically any electrical machine conceivable that has energizable windings.
In der Regel ist das Gehäuse
Eine parasitäre Kapazität des Elektromotors
In
Die Induktivität der Statorwicklung
Die Frequenz fr des Schwingkreises ergibt sich gemäß: The frequency f r of the resonant circuit results according to:
Die Auswertung der resultierenden Frequenz kann mit Hilfe eines Frequenzdetektors
Die Auswerteeinheit
Entspricht die Frequenz des empfangenen elektrischen Signals einer vorgegebenen bzw. zuvor bestimmten Referenz für eine elektrische Maschine, in die kein Wasser eingedrungen ist, so kann ein ordnungsgemäßer Zustand festgestellt werden. Weicht das von der parasitären Kapazität abhängige Signal von der vorgegebenen Referenz ab, so kann auf ein Eindringen von Wasser geschlossen werden.If the frequency of the received electrical signal corresponds to a predetermined or predetermined reference for an electrical machine into which no water has penetrated, then a proper state can be determined. If the signal dependent on the parasitic capacitance deviates from the predetermined reference, it can be concluded that water has entered.
Die Auswerteeinheit
Die Erfindung ist grundsätzlich auf jede Art von elektrischen Maschinen anwendbar, bei der zwischen in der elektrischen Maschine vorgesehenen Wicklungen und dem diese umgebenden Gehäuse eine messbare parasitäre Kapazität besteht. Jedoch ist es zweckmäßig, wenn die Wicklungen der elektrischen Maschine als Statorwicklungen eines Stators ausgebildet sind. Sind diese im Läufer ausgebildet, muss die Lage der für die Überwachung der parasitären Kapazität betreffenden Spulenwicklung berücksichtigt werden. Z. B. kann vorgesehen sein, dass die Messung nur bei bestimmten Positionen des Läufers der elektrischen Maschine vorgenommen wird.The invention is basically applicable to any type of electrical machine in which there is a measurable parasitic capacitance between windings provided in the electrical machine and the housing surrounding them. However, it is expedient if the windings of the electrical machine are designed as stator windings of a stator. If these are designed in the rotor, the position of the coil winding concerned with the monitoring of the parasitic capacitance must be taken into account. For example, it may be provided that the measurement is made only at certain positions of the rotor of the electric machine.
Anstelle des Frequenzverhaltens des mit der parasitären Kapazität gebildeten Serienschwingkreises können auch andere Verfahren zur Messung der parasitären Kapazität zwischen der Statorwicklung und dem Gehäuse angewendet werden. Wesentlich ist es, ein von der parasitären Kapazität abhängiges Signal zur weiteren Auswertung zu erhalten. Dieses Signal kann dann überwacht werden. Eine Änderung des Signals kann dann als ein Eindringen eines Mediums in das Gehäuse interpretiert werden.Instead of the frequency response of the resonant circuit formed with the parasitic capacitance, other methods for measuring the parasitic capacitance between the stator winding and the housing can also be used. It is essential to obtain a dependent of the parasitic capacitance signal for further evaluation. This signal can then be monitored. A change in the signal can then be interpreted as a penetration of a medium into the housing.
Claims (6)
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