DE202008008247U1

DE202008008247U1 - Steuervorrichtung für eine Waschmaschine

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Publication number: DE202008008247U1
Application number: DE202008008247U
Authority: DE
Original assignee: Coprecitec SL
Current assignee: Coprecitec SL
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2018-06-20
Also published as: ES2337217T3; ES1065745Y; ES1065745U; EP2011914A2; US20080314090A1; ITTO20080086U1; DE602008000321D1; ATE449877T1; US8028549B2; EP2011914B1; EP2011914A3

Abstract

Steuervorrichtung für eine Waschmaschine, wobei die Waschmaschine eine Trommel, die durch einen Hauptmotor (2) in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehl in Entsprechung zu den verschiedenen Phasen eines durch den Benutzer ausgewählten Waschprogramms gedreht wird, und eine Ablaufpumpe mit einem Ablaufmotor (3) zum Abführen des in der Trommel angesammelten Wassers umfasst, wobei der Ablaufmotor (3) ein synchroner Permanentmagnetmotor ist und wobei die Steuervorrichtung (1) den Hauptmotor (2) und den Ablaufmotor (3) mittels entsprechender Schalter (4, 5) steuert, über die eine Versorgungsspannung (Vr) an den Motoren (1, 3) angelegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass in bestimmten Phasen des Programms die Steuervorrichtung (1) den Schalter (4) des Ablaufmotors (3) betätigt und in jedem Halbzyklus der Versorgungsspannung (Vr) eine konstante Verzögerungszeit (Tr) ab dem Nullpunkt der Versorgungsspannung (Vr) anwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Haushalts-Waschmaschine und insbesondere zum Steuern der Ablaufpumpe der Waschmaschine.
Bekannte Waschmaschinen umfassen eine Trommel, die durch einen Hauptmotor in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehl in Entsprechung zu den verschiedenen Phasen eines durch den Benutzer gewählten Waschprogramms gedreht wird, und eine Ablaufpumpe mit einem Ablaufmotor, um das in der Trommel angesammelte Wasser abzuführen. Der Hauptmotor ist gewöhnlich ein Universalmotor, dessen Geschwindigkeit durch eine Phasensteuerung und eine Drehzahlmesserrückmeldung geregelt wird. Der Hauptmotor wird durch eine Steuervorrichtung gesteuert, die einen Schalter wie etwa einen Triac betätigt. Als Zeitbezug für die Ausführung der Phasensteuerung des Hauptmotors wird gewöhnlich der Nullpunkt der Versorgungsspannung verwendet.
Die Steuervorrichtung steuert auch den Ablaufmotor der Ablaufpumpe unter Verwendung eines entsprechenden Schalters wie etwa eines Triac. Der Ablaufmotor ist gewöhnlich ein synchroner Permanentmagnetmotor, der gewöhnlich über den Triac ein- und ausgeschaltet wird.
GB 2274343 beschreibt eine Steuervorrichtung für eine Waschmaschine, die den Ablaufmotor der Ablaufpumpe steuert. Die Steuervorrichtung verwendet eine Ein/Aus-Steuerung, um den Ablaufmotor zu steuern, sodass der Ablaufmotor also mit anderen Worten in Phasen, in denen die Wassermenge aus der Trommel abgeführt werden soll, betrieben wird, während er in anderen Phasen, in denen kein Wasser abgeführt werden soll, nicht betrieben wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine Waschmaschine gemäß den Ansprüchen anzugeben.
Die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung wird auf Waschmaschinen angewendet, die eine Trommel, die durch einen Hauptmotor in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehl in Entsprechung zu den verschiedenen Phasen eines durch den Benutzer gewählten Waschprogramms gedreht wird, und eine Ablaufpumpe mit einem Ablaufmotor zum Abführen des in der Trommel angesammelten Wassers umfasst, wobei der Ablaufmotor ein synchroner Permanentmagnetmotor ist.
Die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung steuert den Hauptmotor und den Ablaufmotor mittels entsprechender Schalter, über die eine Versorgungsspannung zu den Motoren geführt werden kann. In bestimmten Phasen des Waschprogramms betätigt die Steuervorrichtung den Schalter für den Ablaufmotor und wendet in jedem Halbzyklus der Versorgungsspannung eine konstante Verzögerungszeit ab dem Nullpunkt der Versorgungsspannung an.
Anstelle der Ein/Aus-Steuerung aus dem Stand der Technik wird hier ein Halbwellenmodus angewendet, in dem die oben genannte Verzögerungszeit in jedem Halbzyklus der Versorgungsspannung vorgesehen wird, wodurch die an dem Ablaufmotor angelegte effektive Spannung reduziert wird. Während derjenigen Phasen des Waschprogramms, in denen der Ablaufmotor praktisch ohne Last betrieben wird, um einen kleinen und mit Luft gemischten Wasserfluss abzuführen, kann also der Ablaufmotor in dem Halbwellenmodus betrieben werden, anstatt entweder die volle Leistung der Versorgungsspannung zuzuführen (Vollwellenmodus) oder den Motor vollständig zu stoppen, sodass also Energie gespart werden kann und der Motor nicht neu gestartet werden muss, wenn anschließend wieder Wasser abgeführt werden soll.
Durch die Versorgung des Ablaufmotors mit einer kleineren effektiven Spannung während bestimmter Phasen wird die durch den Ablaufmotor verbrauchte Energie reduziert und wird die Lebensdauer des Ablaufmotors verlängert. Indem der Ablaufmotor in den Phasen, in denen kaum eine Last vorhanden ist, nicht mit der Versorgungsspannung betrieben wird, können außerdem Vibrationen und Geschwindigkeitsänderungen reduziert werden, die aus einer Beschleunigung und Verlangsamung des Läufers während dieser Phasen verursacht werden. Und weil der Ablaufmotor nicht immer wieder eingeschaltet werden muss, weil der Ablaufmotor in dem Halbwellenmodus bleibt und nicht ausgeschaltet wird, werden abrupte mechanische Spannungen beim Starten dieses Typs von Motor vermieden.
Weil der gewöhnlich zum Steuern der Hauptmotorphase verwendete Zeitbezug der Nullpunkt der Versorgungsspannung ist, kennt die Steuervorrichtung die Nullpunkte der Versorgungsspannung bereits. Dadurch wird die Implementierung der Erfindung in die Steuervorrichtungen aus dem Stand der Technik vereinfacht, weil lediglich der Wert der anzuwendenden Verzögerungszeit gesetzt werden muss, die Phasen in Entsprechung zu jedem Waschprogramm, in denen der Halbwellenmodus verwendet wird, bestimmt werden müssen und die Verzögerungszeit auf der Basis der Nullpunkte der Versorgungsspannung (die bereits bekannt sind) in diesen Phasen angewendet werden muss. In der Praxis wird einfach ein Timer verwendet, um die Verzögerung zu setzen und ein zusätzliches Programm zu dem Steueralgorithmus der Ablaufpumpe hinzuzufügen.
Weil die Verzögerungszeit eine voreingestellte Konstante ist und die Verzögerungszeit in Übereinstimmung mit der geplanten Last (in Abhängigkeit von dem Waschprogramm) angewendet wird, muss kein zusätzlicher Sensor vorgesehen werden.
Diese und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
2 ist ein Kurvendiagramm, das die Versorgungsspannung und den Strom zum Betreiben des Ablaufmotors zeigt, wenn dieser im Vollwellenmodus betrieben wird.
3 ist ein Kurvendiagramm, das die Versorgungsspannung und den Strom zum Betreiben des Ablaufmotors zeigt, wenn dieser im Halbwellenmodus betrieben wird.
4 erläutert ein Beispiel der verschiedenen Phasen eines Waschprogramms und zeigt Phasen, in denen der Ablaufmotor in dem Vollwellenmodus betrieben wird, und Phasen, in denen der Ablaufmotor in dem Halbwellenmodus betrieben wird.
Die Steuervorrichtung 1 der Erfindung steuert einen Hauptmotor 2, der eine Trommel (nicht in den Figuren gezeigt) in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehl in Entsprechung zu den verschiedenen Phasen eines durch den Benutzer ausgewählten Waschprogramms zeigt, und steuert weiterhin einen Ablaufmotor 3 einer Ablaufpumpe (nicht in den Figuren gezeigt), um in der Trommel angesammeltes Wasser abzuführen, wobei der Ablaufmotor 3 ein synchroner Permanentmagnetmotor ist.
Wie in dem Blockdiagramm von 1 gezeigt, steuert die Steuervorrichtung 1 den Hauptmotor mittels eines Schalters 4 und den Ablaufmotor 3 mittels eines Schalters 5. Über die Schalter 4 und 5 kann eine Versorgungsspannung Vr jeweils an dem Hauptmotor 1 und an dem Ablaufmotor 3 angelegt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schalter 4 und 5 jeweils Triacs.
Gewöhnlich wird der Ablaufmotor 3 durch eine Ein/Aus-Steuerung betrieben, in der die Versorgungsspannung an dem Ablaufmotor 3 angelegt wird, um diesen in einem Vollwellenmodus zu betreiben, oder aber keine Spannung an dem Ablaufmotor 3 angelegt wird, um den Ablaufmotor 3 zu stoppen. In bestimmten Phasen des Waschprogramms und insbesondere in den Phasen, in denen kein Wasser abgeführt wird oder die abzuführende Menge minimal ist, betätigt die Steuervorrichtung 1 gemäß der Erfindung den Schalter 5 des Ablaufmotors 3 und wendet in jedem Halbzyklus der Versorgungsspannung Vr eine konstante Verzögerungszeit Tr ab dem Nullpunkt der Versorgungsspannung Vr an, sodass der Ablaufmotor 3 in einem Halbwellenmodus betrieben wird.
Wenn die Steuervorrichtung 1 den Ablaufmotor 3 in dem Vollwellenmodus betreibt, gestattet der Schalter 5 einen ununterbrochenen Durchgang des Stroms, wobei der an dem Ablaufmotor 3 angelegte Strom der in 2 gezeigte Strom ist, der ein sinusförmiger Strom mit einer spezifischen Verzögerung in Bezug auf die Versorgungsspannung ist, die auf die Impedanz des Ablaufmotors 3, des Läufers und der mechanischen Last sowie auf den Betriebspunkt in der Anwendung und auf den Wert der tatsächlichen Frequenz und den Spannungswert zurückzuführen ist.
Wenn die Steuervorrichtung 1 den Ablaufmotor 3 in dem Halbwellenmodus betreibt, wendet sie die Verzögerungszeiten Tr an, sodass der an dem Ablaufmotor 3 angelegte Strom der in 3 gezeigte Strom ist. Es ist deutlich zu erkennen, dass wenn die Verzögerungszeit Tr angewendet wird, die Wellenamplitude ΔI des Stroms in dem Ablaufmotor kleiner als die Wellenamplitude ΔIO in dem Vollwellenmodus ist, sodass die durch den Ablaufmotor 3 verbrauchte Energie in diesem Halbwellenmodus kleiner als die in dem Vollwellenmodus verbrauchte Energie ist. Wenn man weiterhin davon ausgeht, dass das Lecken in dem Kupfer des Ablaufmotors 3 proportional zu dem Quadrat des Stroms ist, wird auch dieses Lecken sowie das Lecken in dem Eisen reduziert, wodurch die Lebensdauer des Ablaufmotors 3 verlängert wird.
Für die Verzögerungszeit Tr wird ein Wert unter einer kritischen Zeit gewählt, wobei dieser Wert die Verzögerungszeit ist, ab der die zu dem Ablaufmotor 3 geführte Spannung nicht ausreicht, um den Synchronismus aufrechtzuerhalten. Die Synchronismus-Leckspannung hängt vor allem von den Konstruktionseigenschaften des Ablaufmotors, der hydraulischen Last, der Frequenz der Versorgungsspannung und dem Wert der Versorgungsspannung ab. Um sicherzustellen, dass der Ablaufmotor 3 nicht während des Betriebs in dem Halbwellenmodus stoppt, wird eine Sicherheitsspanne zwischen der kritischen Zeit und der gewählten Verzögerungszeit Tr vorgesehen.
Die Steuervorrichtung 1 kennt die Phasen des Waschprogramms und kann deshalb dafür sorgen, dass der Ablaufmotor 3 in dem für jedes Phase geeigneten Modus betrieben wird. Der Betrieb des Ablaufmotors 3 kann optimiert werden, indem er während der Phasen, in denen der durch die Pumpe vorzusehende Wasserfluss minimal ist, zu dem Halbwellenmodus geschaltet wird.
Während der Schleuderstufe wird in den Phasen, in denen ein minimaler Wasserfluss zu erwarten ist, der Ablaufmotor 3 also im Halbwellenmodus betrieben. Die Phasen, in denen der Wasserfluss minimal ist, folgen auf die Phasen, in denen der Geschwindigkeitsbefehl für die Trommeldrehung kontinuierlich erhöht wurde. Wenn der Geschwindigkeitsbefehl erhöht wird, muss Wasser abgeführt werden, sodass der Vollwellenmodus verwendet wird. Sobald aber der Geschwindigkeitsbefehl nicht weiter erhöht wird, wurde das meiste Wasser bereits abgeführt, sodass die Steuervorrichtung 1 den Ablaufmotor 3 im Halbwellenmodus mit der angewendeten Verzögerungszeit Tr betreiben kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt die Steuervorrichtung 1 eine Wartezeit ab dem Zeitpunkt, zu dem der Geschwindigkeitsbefehl der Trommeldrehung nicht weiter erhöht wird, ein, bevor sie mit dem Anwenden der Verzögerungszeit Tr beginnt.
Weiterhin sind in der Waschstufe, die der Schleuderstufe vorausgeht, Ablaufstufen vorgesehen, in denen der Ablaufmotor 3 in dem Vollwellenmodus betrieben werden muss. Wenn die Ablaufstufen abgeschlossen werden und insbesondere nachdem der Pegel des in der Trommel angesammelten Wassers einen vorbestimmten Pegel H erreicht hat, kann die Steuervorrichtung 1 damit beginnen, die Verzögerungszeit Tr anzuwenden.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt die Steuervorrichtung 1 ab dem Zeitpunkt, zu dem der Pegel des Wassers in der Trommel den Pegel H während der Waschstufe erreicht, eine Wartezeit ein, bevor sie mit dem Anwenden der Verzögerungszeit Tr beginnt.
Während der Waschstufe kann der Ablaufmotor 3 optional auch mit einer Ein/Aus-Steuerung betrieben werden, während die Verwendung des Halbwellenmodus nur für die Schleuderstufe reserviert ist. Dabei beginnt der Ablaufmotor 3 die Schleuderstufe in dem Vollwellenmodus, um sicherzustellen, dass der Ablaufmotor 3 gestartet wird.
4 zeigt ein Beispiel für ein Waschprogramm, in dem der durch den Ablaufmotor 3 transportierte Wasserfluss Q während des Programms gezeigt ist. Eine durchgezogene Linie gibt die Phasen an, in denen der Vollwellenmodus verwendet wird, und eine Strichlinie gibt die Phasen an, in denen der Halbwellenmodus verwendet wird. Es ist deutlich, dass der Halbwellenmodus in den Phasen verwendet wird, in denen der Fluss des angesammelten Wassers minimal ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- GB 2274343 [0004]

Claims

Steuervorrichtung für eine Waschmaschine, wobei die Waschmaschine eine Trommel, die durch einen Hauptmotor (2) in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehl in Entsprechung zu den verschiedenen Phasen eines durch den Benutzer ausgewählten Waschprogramms gedreht wird, und eine Ablaufpumpe mit einem Ablaufmotor (3) zum Abführen des in der Trommel angesammelten Wassers umfasst, wobei der Ablaufmotor (3) ein synchroner Permanentmagnetmotor ist und wobei die Steuervorrichtung (1) den Hauptmotor (2) und den Ablaufmotor (3) mittels entsprechender Schalter (4, 5) steuert, über die eine Versorgungsspannung (Vr) an den Motoren (1, 3) angelegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass in bestimmten Phasen des Programms die Steuervorrichtung (1) den Schalter (4) des Ablaufmotors (3) betätigt und in jedem Halbzyklus der Versorgungsspannung (Vr) eine konstante Verzögerungszeit (Tr) ab dem Nullpunkt der Versorgungsspannung (Vr) anwendet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) während der Schleuderstufe damit beginnt, die Verzögerungszeit (Tr) anzuwenden, nachdem der Geschwindigkeitsbefehl für die Trommeldrehung nicht weiter erhöht wird, wobei die Verzögerungszeit (Tr) nur dann angewendet wird, wenn der Geschwindigkeitsbefehl sich wieder zu erhöhen beginnt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) eine Wartezeit ab dem Zeitpunkt, zu dem der Geschwindigkeitsbefehl für die Trommeldrehung nicht weiter erhöht wird, einfügt, bevor sie mit dem Anwenden der Verzögerungszeit (Tr) beginnt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) während der Ablaufstufen damit beginnt, die Verzögerungszeit (Tr) anzuwenden, nachdem der Pegel des in der Trommel angesammelten Wassers einen vorbestimmten Pegel (H) erreicht hat.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) eine Wartezeit ab dem Zeitpunkt, zu dem der Pegel des in der Trommel angesammelten Wassers den vorbestimmten Pegel (H) erreicht, einfügt, bevor sie mit dem Anwenden der Verzögerungszeit (Tr) beginnt.