-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Diese Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen bürstenlosen Permanentmagnetmotor und im Besonderen ein Haushaltsgerät mit mindestens zwei Pumpen.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
US2010/0186787 offenbart eine Spülmaschine, die mindestens eine Fördereinheit zum Fördern eines Waschfluids hat. Die Fördereinheit hat eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe, jede mit einem bürstenlosen Permanentmagnetmotor. Eine gemeinsame elektronische Steuerschaltungsvorrichtung ist für die erste und die zweite Pumpe der Fördereinheit vorgesehen. Die elektronische Steuerschaltungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Stellung des Motorläufers zu detektieren, um die Kommutierung zu takten und die Geschwindigkeit des Läufers zu detektieren, um die Drehrichtung des Läufers zu ändern, wenn die detektierte Geschwindigkeit von einer vorgegebenen Geschwindigkeit abweicht. Bei dieser Anwendung hat der Motor die Eigenschaft, dass die Läufergeschwindigkeit mit steigendem Drehmoment des Motors steigt. Außerdem hat, da die Motorgeschwindigkeit und die Frequenz des Spannungsausgangs von dem Inverter der elektronischen Steuerschaltungsvorrichtung eine konstante proportionale Beziehung haben, der Motor auch die Eigenschaft, dass die Motorgeschwindigkeit sich mit einer Änderung der Frequenz ändert. Da eine Detektion der Stellung und der Geschwindigkeit des Läufers nötig ist, ist die elektronische Steuerschaltungsvorrichtung kompliziert und teuer.
-
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine einfachere und günstigere Steuerungslösung zu schaffen.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt davon ein Elektromotorsystem, das einen ersten Elektromotor, einen zweiten Elektromotor und eine Steuerschaltung umfasst, die von dem ersten Motor und dem zweiten Motor geteilt wird, wobei zumindest einer des ersten Motors und des zweiten Motors ein bürstenloser Permanentmagnetmotor ist, der einen Permanentmagnetläufer und einen Ständer mit Ständerwicklungen umfasst, die, falls unter Strom, ein rotierendes Magnetfeld erzeugen; und die Steuerschaltung ist dazu ausgebildet, den bürstenlosen Motor zu steuern, um in einem synchronen Modus zu arbeiten, so dass der Läufer synchron mit dem Magnetfeld des Ständers dreht.
-
Vorzugsweise ist die Steuerschaltung dazu ausgebildet, den ersten Motor und den zweiten Motor alternierend zu steuern.
-
Vorzugsweise umfasst das System weiter eine Schalteinheit, die zwischen die Steuerschaltung und die beiden Motoren geschaltet ist.
-
Vorzugsweise umfasst die Steuerschaltung einen Inverter zum Antreiben des ersten Motors sowie des zweiten Motors und eine Verknüpfungssteuerungseinheit, die ausgebildet ist, PWM-Signale an den Inverter auszugeben, um den Inverter eine sinusförmige Antriebsspannung mit fester Frequenz ausgeben zu lassen.
-
Vorzugsweise umfasst die Steuerschaltung weiter eine Detektionseinheit zum Detektieren von Laständerungen des bürstenlosen Motors und eine Spannungsanpassungseinheit zur Anpassung der an den bürstenlosen Motor gelieferten Energie, wenn sich die Last ändert.
-
Vorzugsweise ist die Spannungsanpassungseinheit dazu ausgebildet, die Antriebsspannung zu erhöhen, wenn sich die Last auf den bürstenlosen Motor erhöht, und die Antriebsspannung zu verringern, wenn sich die Last auf den bürstenlosen Motor verringert.
-
Vorzugsweise ist die Detektionseinheit dazu ausgebildet, die Laständerung durch Detektion des durch den bürstenlosen Motor fließenden Stroms zu detektieren.
-
Vorzugsweise ist die Spannungsanpassungseinheit dazu ausgebildet, die Antriebsspannung durch Anpassung der Anschaltdauer der PWM-Signale anzupassen.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung auch ein Haushaltsgerät, das eine erste Pumpe, eine zweite Pumpe, einen ersten Motor zum Antreiben der ersten Pumpe, einen zweiten Motor zum Antreiben der zweiten Pumpe und eine Steuerschaltung umfasst, die von dem ersten Motor und dem zweiten Motor geteilt wird, wobei zumindest einer des ersten Motors und des zweiten Motors ein bürstenloser Permanentmagnetmotor ist, der einen Permanentmagnetläufer und einen Ständer mit Ständerwicklungen umfasst, die, falls unter Strom, ein rotierendes Magnetfeld erzeugen; und wobei die Steuerschaltung dazu ausgebildet ist, den bürstenlosen Motor zu steuern, um ihn in einem synchronen Modus zu betreiben, so dass der Läufer synchron mit dem Magnetfeld des Ständers dreht.
-
Vorzugsweise umfasst die Steuerschaltung einen Inverter zum Antreiben des ersten Motors sowie des zweiten Motors und eine Verknüpfungssteuerungseinheit, die ausgebildet ist, PWM-Signale an den Inverter auszugeben, um den Inverter eine sinusförmige Antriebsspannung mit fester Frequenz ausgeben zu lassen.
-
Vorzugsweise umfasst die Steuerschaltung weiter eine Detektionseinheit zur Detektion von Laständerungen des bürstenlosen Motors und eine Spannungsanpassungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die Antriebsspannung zu erhöhen, wenn sich die Last des bürstenlosen Motors erhöht, und die Antriebsspannung zu verringern, wenn sich die Last des bürstenlosen Motors verringert.
-
Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung auch ein Elektromotorsystem, das umfasst: einen bürstenlosen Permanentmagnetmotor, der einen Permanentmagnetläufer und einen Ständer mit Ständerwicklungen aufweist, die, wenn unter Strom, ein rotierendes Magnetfeld erzeugen; und eine Steuerschaltung zum Antreiben des bürstenlosen Motors, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, den bürstenlosen Motor zu steuern, um ihn in einem synchronen Modus zu betreiben, so dass der Läufer sich synchron mit dem Magnetfeld des Ständers dreht.
-
Vorzugsweise umfasst die Steuerschaltung einen Inverter und eine Verknüpfungssteuerungseinheit, die ausgebildet ist, PWM-Signale an den Inverter auszugeben, um den Inverter eine sinusförmige Antriebsspannung mit fester Frequenz ausgeben zu lassen.
-
Vorzugsweise umfasst die Steuerschaltung weiter eine Detektionseinheit zur Detektion von Laständerungen des bürstenlosen Motors und eine Spannungsanpassungseinheit, die ausgebildet ist, die Antriebsspannung zu erhöhen, wenn sich die Last auf den bürstenlosen Motor erhöht, und die Antriebsspannung zu verringern, wenn sich die Last auf den bürstenlosen Motor verringert.
-
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, da der erste Motor und der zweite Motor sich eine Steuerschaltung teilen, die Kosten für die Steuerschaltung gering. Zweitens wird der bürstenlose Permanentmagnetmotor gesteuert, in einem synchronen Modus zu arbeiten, und die Detektion der Stellung und der Geschwindigkeit ist nicht nötig, weshalb die Steuerschaltung einfacher und günstiger ist. Drittens wird durch Anpassung der Antriebsspannung, mit der der Motor je nach Laständerung des Motors versorgt wird, eine hohe Effizienz gewährleistet.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun lediglich beispielhaft mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren werden identische Strukturen, Bestandteile oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, generell mit demselben Bezugszeichen in allen Figuren, in denen sie erscheinen, benannt. Die Abmessungen der in den Figuren gezeigten Komponenten und Bauteile werden generell zur Einfachheit und Klarheit der Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren werden im Folgenden aufgelistet.
-
1 ist ein Blockdiagramm einer Spülmaschine gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
-
2 ist ein Blockdiagramm eines Elektromotorsystems in der Spülmaschine von 1.
-
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine Spülmaschine 50 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wanne, eine Anzahl von Wascharmen in der Wanne, eine Anzahl von Sprühauslässen in den Wascharmen, ein Wasserversorgungssystem zur Versorgung der Wanne mit Wasser und einen Sammelbehälter zum Sammeln des Wassers von der Wanne, welche alle einem Fachmann bekannt sind und nicht in den Figuren gezeigt werden. Die Spülmaschine umfasst weiter eine Waschpumpe 52 zur Versorgung der Wascharme mit Wasser aus dem Sammelbehälter, ein Abflusssystem mit einer Abflusspumpe 54 zur Entsorgung von Abwasser und ein Elektromotorsystem, das einen ersten Elektromotor 10 zum Antreiben der Waschpumpe 52, einen zweiten Elektromotor 20 zum Antreiben der Abflusspumpe 54, eine von dem ersten Motor 10 und dem zweiten Motor 20 geteilte Steuerschaltung 30 und eine Schalteinheit 40, die zwischen die Steuerschaltung 30 und die beiden Motoren 10, 20 geschaltet ist, umfasst.
-
Jeder der Motoren 10, 20 ist ein bürstenloser Dreiphasen-Permanentmagnetmotor, der einen Permanentmagnetläufer und einen Ständer mit Ständerwicklungen hat.
-
Die Steuerschaltung 30 umfasst einen Inverter 32, eine Spannungsanpassungseinheit 33, eine Verknüpfungssteuerungseinheit 34 und eine Detektionseinheit 35.
-
Die Schalteinheit 40 ist zwischen dem Inverter 32 und die zwei Motoren 10, 20 geschaltet und ist zum Verbinden des ersten Motors 10 oder des zweiten Motors 20 mit dem Inverter 32 gesteuert, so dass die Waschpumpe 52 oder die Abflusspumpe 54 betrieben wird.
-
Der Inverter 32 treibt die Motoren 10, 20 an und wird durch eine Stromversorgung 31 versorgt, die eine aus einer Wechselspannung erzeugte, stabile Gleichspannung sein kann. Der Inverter 32 kann eine Brückenschaltung mit einer Mehrzahl von Schaltern sein. Der Inverter 32 wandelt die Gleichspannung in eine Wechselspannung mit fester Frequenz um, mit der die Ständerwicklungen versorgt werden, um ein umlaufendes Magnetfeld in dem Ständer mit fester Geschwindigkeit zu erzeugen.
-
Die Verknüpfungssteuerungseinheit 34 gibt PWM-Signale an den Inverter 32 aus, um die Schalter des Inverters 32 zu steuern, um den Inverter 32 die Wechselspannung ausgeben zu lassen.
-
Bei dieser Ausführungsform ist die feste Frequenz ein vorgegebener Wert. Nachdem der Motor startet, gibt der Inverter 32 eine sinusförmige Dreiphasen-Antriebsspannung mit fester Frequenz aus, um den Motor anzutreiben, sodass dieser in einem synchronen Modus arbeitet. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet in einem synchronen Modus zu arbeiten, dass der Läufer des Motors sich synchron mit dem rotierenden Magnetfeld des Ständers dreht und sich daher mit einer festen Geschwindigkeit dreht. In diesem Modus folgt der Läufer der Rotation des Ständermagnetfelds und die Geschwindigkeit des Läufers verändert sich nicht, selbst wenn sich die Last auf den Motor ändert, das heißt, der Motor hat die Eigenschaft, dass die Geschwindigkeit mit Änderung des Drehmoments gleichbleibt. Das heißt, weil die Frequenz der Antriebsspannung, die der Inverter 32 den Ständerwicklungen bereitstellt, fest ist, ist die Drehgeschwindigkeit des Ständermagnetfelds fest und die Geschwindigkeit des Läufers ist auch fest.
-
Die Detektionseinheit 35 detektiert Laständerungen des Motors durch Detektion des durch die Ständerwicklungen durchfließenden Stroms.
-
Die Spannungsanpassungseinheit 33 passt die Energie, mit der der Motor versorgt wird, durch Anpassung der Anschaltdauer des PWM-Signalausgangs durch die Verknüpfungssteuerungseinheit 34, wenn sich die Last des Motors ändert, an, so dass der Motor daran gehindert wird, aus der Synchronität gezogen zu werden, und dass die Motoreffizienz auf einem relativ hohen Niveau gehalten wird. Insbesondere ist die Spannungsanpassungseinheit 33 ausgebildet, die Antriebsspannung, mit der der Motor versorgt wird, erhöhen zu lassen, wenn die Last auf den Motor zunimmt, und die Antriebsspannung verringern zu lassen, wenn die Last auf den Motor abnimmt.
-
Der bürstenlose Permanentmagnetmotor in dieser Ausführungsform kann gesteuert werden, bei konstanter Geschwindigkeit ohne Detektion der Stellung oder der Geschwindigkeit des Läufers zu arbeiten, daher ist die Steuerschaltung einfacher und günstiger.
-
In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung wird jedes der Verben „umfassen”, „aufweisen”, „beinhalten” und „haben”, und Variationen davon in einem inklusiven Sinne verwendet, um das Vorhandensein der genannten Dinge zu spezifizieren, allerdings nicht, um das Vorhandensein zusätzlicher Dinge auszuschließen.
-
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben ist, sollte von einem Fachmann erkannt werden, dass verschiedene Änderungen möglich sind. Deshalb soll der Umfang der Erfindung mit Bezug auf die Ansprüche, die folgen, bestimmt werden.
-
Zum Beispiel kann das Elektromotorsystem zwei oder mehr verschiedene Motoren haben, in denen einer von diesen ein bürstenloser Permanentmagnetmotor ist. Zudem kann die Steuerschaltung zwei oder mehr bürstenlose Permanentmagneten steuern, so dass diese in einem synchronen Modus mit der gleichen Frequenz bzw. unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
