ES2218022T3

ES2218022T3 - PROCEDURE AND DEVICE TO DETECT THE UNBALANCE OF A ROTOR DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR WITHOUT BRUSHES.

Info

Publication number: ES2218022T3
Application number: ES00108260T
Authority: ES
Inventors: Falko Abel; Hans-Wilhelm Klein; Rainer Munzner
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2004-11-16
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: EP1048774A3; EP1048774A2; DE50005643D1; ATE262064T1; DE19918331A1; EP1048774B1

Abstract

A measuring device registers the rotation speeed (n) and the imbalance of the rotor. When a minimum speed of the rotor is exceeded, an electrical parameter of the motor is adjusted. The electrical parameter is preferably the voltage (U) and is altered from its extent set for operation to an extent provid for a measurement in such a way that the slope of the characteristic curve of speed-torsion increases accordingly.

Description

Procedimiento y dispositivo para detectar el desequilibrio de un rotor accionado por un motor eléctrico sin escobillas.Procedure and device to detect the imbalance of a rotor driven by an electric motor without brushes

La invención se refiere a un procedimiento para la detección de desequilibrios en un rotor accionado por un motor eléctrico sin escobillas, especialmente en el tambor de lavado de una lavadora, en el cual un dispositivo de medición determina la velocidad de rotación y el desequilibrio del rotor dependiendo de la magnitud y/o de la
posición.The invention relates to a method for detecting imbalances in a rotor driven by a brushless electric motor, especially in the washing drum of a washing machine, in which a measuring device determines the rotation speed and imbalance of the rotor depending on the magnitude and / or the
position.

Igualmente la invención se refiere a un dispositivo para la detección de desequilibrios.The invention also relates to a device for the detection of imbalances.

Por la patente EP 0 565 157 A1 se conoce un procedimiento para la detección y la compensación de un desequilibrio en un rotor accionado por un motor. El rotor es, por ejemplo, un tambor de lavado de una lavadora. Se dispone de un mecanismo para medir el desequilibrio según la posición y la magnitud, y de un sistema electrónico de control para la regulación del motor sobre la base de los valores medidos, con lo cual el par de giro del motor se mantiene, después de la aceleración del rotor, en un primer momento constante en un valor mínimo, de forma que en presencia de un desequilibrio se produce una variación de la velocidad de rotación, que se evalúa para determinar la posición y la magnitud del desequilibrio. A continuación, sobre la base de los valores establecidos se busca, con un aumento de la velocidad de rotación, una compensación del desequilibrio mediante la correspondiente
excitación.A method for the detection and compensation of an imbalance in a motor driven rotor is known from EP 0 565 157 A1. The rotor is, for example, a washing drum of a washing machine. There is a mechanism to measure the imbalance according to the position and magnitude, and an electronic control system for the regulation of the motor based on the measured values, with which the torque of the motor is maintained, after the acceleration of the rotor, initially constant at a minimum value, so that in the presence of an imbalance there is a variation in the rotation speed, which is evaluated to determine the position and magnitude of the imbalance. Next, on the basis of the established values, an imbalance compensation is sought with an increase in the rotation speed by means of the corresponding
excitement.

El valor mínimo hasta el cual se acelera el rotor en un primer momento es el valor al que se hace perceptible un desequilibrio propio del rotor. En lavadoras de tambor, el tambor se acelera en un primer momento hasta un valor en torno a las 70 u 80 rev/minuto. Éste es el valor al que la ropa que se encuentra dentro del tambor se pega a las paredes interiores, de forma que se puede observar un desequilibrio debido a una distribución irregular de la ropa. Aquí el accionamiento del motor debe regularse de tal modo que se produzca un par de accionamiento constante. Al configurar un modelo de estado del motor, que queda registrado en el sistema electrónico, se producen variables de control, que a su vez producen un par motor independiente de la velocidad de rotación y de la carga debida a posibles desequilibrios. La determinación de los valores correspondientes a la magnitud y a la posición del desequilibrio se produce, por ejemplo, cuando una cadena de impulsos del sistema electrónico, transmitida por un codificador rotatorio del motor, se evalúa con la ayuda de un contador de impulsos de tal modo que en el programa de control para el motor se dispone no sólo de la velocidad de rotación momentánea del árbol del motor sino también de la posición momentánea de un punto ficticio en el árbol del motor y, por lo tanto, se pueden determinar en el rotor la velocidad de rotación del motor y la posición y la magnitud de un posible desequilibrio. Aquí cada flanco en la cadena de impulsos hace subir el contador de impulsos al girar el árbol. Sin embargo, no se explica de qué forma tiene lugar la medición exacta del desequilibrio.The minimum value to which the rotor accelerates at first it is the value at which a rotor imbalance. In drum washers, the drum is accelerates initially to a value around 70 or 80 rev / minute This is the value at which the clothes that are inside of the drum sticks to the inner walls, so that you can observe an imbalance due to an irregular distribution of the clothing. Here the motor drive must be regulated in such a way that there is a constant driving torque. When setting up a engine status model, which is registered in the system electronic, control variables are produced, which in turn produce a torque independent of rotation speed and load due to possible imbalances. The determination of the values corresponding to the magnitude and position of the imbalance is produces, for example, when a system pulse chain electronic, transmitted by a motor rotary encoder, is evaluates with the help of a pulse counter so that in the control program for the motor not only has the speed available of momentary rotation of the motor shaft but also of the momentary position of a dummy point in the motor shaft and, therefore, the speed of motor rotation and the position and magnitude of a possible imbalance. Here each flank in the pulse chain raises the pulse counter when turning the tree. However, I don't know explains how the exact measurement of the imbalance.

Por la patente EP 0 539 617 A1 se conoce un mecanismo de control de los desequilibrios para una lavadora automática, que cuenta con un motor eléctrico controlado por un dispositivo de registro de la velocidad de rotación dentro de un dispositivo regulador, regulado mediante su velocidad de rotación y alimentado por una fuente de corriente alterna, especialmente un motor excitado en serie. Para el control de los desequilibrios se conecta, en serie con el dispositivo de registro de la velocidad de rotación, un sensor de desequilibrios en forma de un microconmutador que se abre al llegar a un desequilibrio no admisible y que por tanto interrumpe la conexión con el dispositivo regulador. Según la patente EP 0 275 862 A1 se registran oscilaciones del consumo de corriente del motor de accionamiento del tambor debidas al desequilibrio.From EP 0 539 617 A1 a known imbalance control mechanism for a washing machine automatic, which has an electric motor controlled by a device for recording the speed of rotation within a regulatory device, regulated by its rotation speed and powered by an alternating current source, especially a series excited motor. For the control of imbalances are connects, in series with the speed recording device rotation, an imbalance sensor in the form of a micro switch that opens upon reaching an unacceptable imbalance and that by both interrupts the connection with the regulating device. According to EP patent 0 275 862 A1 oscillations of consumption of drum drive motor current due to imbalance.

La estructura conocida por la patente EP 0 071 308 B1, para el control de la velocidad de rotación del tambor de una lavadora, aprovecha las oscilaciones de la velocidad regulada del tambor, y por tanto del motor de accionamiento, para obtener información sobre el desequilibrio. Se conoce un motor excitado en serie o motor universal al que se conecta un generador tacómetro. Al determinar la velocidad de rotación como función del par de giro en un motor de este tipo se obtiene una curva característica en forma de hipérbola descendente, con una pendiente relativamente pronunciada. Aquí por principio hemos de contar con una oscilación relativamente grande de la velocidad angular para un desequilibrio definido. Las oscilaciones de la velocidad angular se miden y se determinan utilizando una determinada velocidad de rotación promedio a lo largo de un periodo de tiempo de algunos segundos. Las oscilaciones medias de la velocidad angular así determinadas se relacionan o se calculan, con ayuda de una tabla, con los valores de desequilibrio registrados en memoria como referencia. Estos valores de desequilibrio se evalúan en correspondencia con los valores permitidos por la estabilidad mecánica de la lavadora. Como resultado se disponen las medidas correspondientes para reducir el desequilibrio mediante una redistribución de la ropa o mediante la limitación de la velocidad de rotación máxima de centrifugado, o bien para interrumpir el proceso de
centrifugado.The structure known by the patent EP 0 071 308 B1, for the control of the rotation speed of the drum of a washing machine, takes advantage of the oscillations of the regulated speed of the drum, and therefore of the drive motor, to obtain information about the imbalance . A series excited motor or universal motor is known to which a tachometer generator is connected. When determining the rotation speed as a function of the torque in an engine of this type, a characteristic curve in the form of a descending hyperbola is obtained, with a relatively steep slope. Here in principle we must have a relatively large oscillation of the angular velocity for a defined imbalance. The oscillations of the angular velocity are measured and determined using a certain average rotation speed over a period of a few seconds. The average oscillations of the angular velocity thus determined are related or calculated, with the help of a table, with the imbalance values recorded in memory as a reference. These imbalance values are evaluated in correspondence with the values allowed by the mechanical stability of the washing machine. As a result, the corresponding measures are arranged to reduce the imbalance by redistributing the clothes or by limiting the maximum spin speed, or to interrupt the process of
centrifuged

El objetivo de la invención consiste en mejorar el procedimiento mencionado al principio para la detección de un desequilibrio de modo que se pueda determinar con precisión el desequilibrio, también en el caso de un motor sin escobillas.The objective of the invention is to improve the procedure mentioned at the beginning for the detection of a imbalance so that you can accurately determine the imbalance, also in the case of a brushless motor.

Este objetivo se resuelve según la reivindicación 1 de tal forma que, después de superar la velocidad de rotación mínima del rotor, un parámetro eléctrico del motor eléctrico se modifica de manera que su medida prevista para el funcionamiento pasa a una medida prevista para una medición, de tal modo que la pendiente de la curva característica velocidad de rotación - par de giro aumenta en función de su valor, con lo cual la velocidad de rotación del rotor se sitúa, durante la medición, por encima de una velocidad de rotación mínima predeterminada, y de tal forma que a continuación los desequilibrios se miden en función de su posición y de su magnitud.This objective is resolved according to claim 1 such that, after exceeding the rotation speed minimum of the rotor, an electrical parameter of the electric motor is modify so that its intended measure for operation passes to a measure planned for a measurement, so that the slope of the characteristic rotation speed curve - torque of turn increases depending on its value, which means the speed of Rotation of the rotor is, during measurement, above a minimum predetermined rotation speed, and in such a way that then the imbalances are measured based on their position and of its magnitude.

De las subreivindicaciones se deducen perfeccionamientos ventajosos.From the subclaims are deduced advantageous improvements.

Se ha puesto de manifiesto que resulta especialmente ventajoso escoger como parámetro la tensión del motor y hacerla descender durante la medición.It has been revealed that it turns out It is especially advantageous to choose the motor voltage as a parameter and lower it during the measurement.

En un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento la tensión del motor se puede reducir de tal modo que la curva característica velocidad de rotación - par de giro se corresponda, por encima de la velocidad de rotación mínima necesaria para el proceso de medición, con la curva característica velocidad de rotación - par de giro de un motor universal, esto es, de un motor excitado en serie de la misma potencia.In an advantageous improvement of procedure the motor voltage can be reduced in such a way that the characteristic rotation speed curve - torque is correspond, above the minimum rotation speed required for the measurement process, with the characteristic speed curve of rotation - torque of a universal motor, that is, of a series excited motor of the same power.

Según la invención es posible sustituir un motor universal en un aparato electrodoméstico, por ejemplo en una lavadora, por un motor sin escobillas, en particular por un motor asíncrono. Debido a las diferencias entre las curvas características velocidad de rotación - par de giro de los motores de accionamiento sin escobillas, un procedimiento de medición utilizado en un motor universal no se puede trasladar de forma inmediata a un motor sin escobillas.Por ello se requieren unos pasos técnicos en el procedimiento para conseguir, por ejemplo, una adaptación de la curva característica velocidad de rotación - par de giro de un motor asíncrono a la curva de un motor universal. Sólo de esta forma se puede sustituir el accionamiento con un motor universal con regulación de la velocidad de rotación, unido a un regulador triac o chopper, por un motor asíncrono que, por ejemplo, es alimentado por un ondulador con una tensión de alimentación. En este sentido no se necesita, según la invención, que la regulación del programa, que debe reaccionar ante los valores de desequilibrio medidos, tenga información sobre la ejecución del accionamiento del tambor, esto es, del motor utilizado. Los valores de desequilibrio establecidos son comparables con independencia del sistema de accionamiento.According to the invention it is possible to replace an engine universal in an appliance, for example in a washing machine, for a brushless motor, in particular for a motor asynchronous Due to the differences between the characteristic curves rotation speed - torque of drive motors Brushless, a measurement procedure used in a motor universal cannot be immediately transferred to an engine without brushes.Therefore, some technical steps are required in the procedure to achieve, for example, an adaptation of the characteristic rotation speed curve - torque of an engine Asynchronous to the curve of a universal motor. Only in this way will you can replace the drive with a universal motor with rotation speed regulation, together with a triac regulator or chopper, by an asynchronous motor that, for example, is powered by An inverter with a supply voltage. In this sense I don't know requires, according to the invention, that the regulation of the program, which must react to the measured imbalance values, have information on the execution of the drum drive, this It is of the engine used. The imbalance values set They are comparable regardless of the drive system.

Así pues, según la invención, la curva característica velocidad de rotación - par de giro que aparece con un parámetro eléctrico fijo se modifica de tal modo que los desequilibrios se pueden registrar mucho más fácilmente según su posición y magnitud.Thus, according to the invention, the curve rotation speed characteristic - torque that appears with a fixed electrical parameter is modified so that the imbalances can be recorded much more easily according to your position and magnitude.

A continuación se explica la invención con mayor detalle en un ejemplo de realización con la ayuda del dibujo. Las figuras muestran:The invention will be explained in greater detail below. detail in an embodiment with the help of drawing. The Figures show:

Figura 1 un cuadro básico de conexiones de un motor asíncrono regulado por un convertidor de frecuencia para el accionamiento de un tambor de lavado, yFigure 1 a basic connection chart of a asynchronous motor regulated by a frequency converter for the actuation of a washing drum, and

Figura 2 un diagrama velocidad de rotación - par de giro del motor asíncrono según la figura 1.Figure 2 a rotation speed diagram - torque of the asynchronous motor according to figure 1.

Un tambor de lavado 1 (figura 1) es un rotor alojado en horizontal en un árbol. Mediante una polea de transmisión 2 fija en el árbol el tambor es accionado a través de una correa trapezoidal 3 por un motor asíncrono 4, cuyo árbol de accionamiento presenta igualmente una polea de transmisión por la que discurre la correa trapezoidal 3. Un codificador rotatorio 6 unido al árbol del motor asíncrono 4 e instalado, por ejemplo, en el árbol del motor produce preferentemente señales en forma de impulsos que se conducen hacia un controlador del motor 7 como valores reales n_{lst}.A wash drum 1 (figure 1) is a rotor housed horizontally in a tree. Through a transmission pulley 2 fixed on the tree the drum is driven through a belt trapezoidal 3 by an asynchronous motor 4, whose drive shaft It also has a transmission pulley through which the V-belt 3. A rotary encoder 6 attached to the shaft of the asynchronous motor 4 and installed, for example, in the motor shaft preferably produces signals in the form of impulses that are conducted to a motor controller 7 as real values n_ {lst}.

El controlador del motor 7 es parte de un convertidor de frecuencia 8. El controlador del motor 7 es preferentemente parte de un microcontrolador, en el cual están integradas igualmente las funciones del controlador del motor 7, en concreto la generación de la tensión indicada con los números de referencia 13 y 14 y la frecuencia del campo giratorio. El microcontrolador contiene además el punto de sumación 16 y el punto de multiplicación 17. El microcontrolador guarda en memoria preferentemente también el esquema de regulación. El microcontrolador contiene preferentemente una memoria, por ejemplo, una memoria ROM. El convertidor de frecuencia 8 incluye un filtro 10 alimentado con la tensión 9 de una red de corriente alterna, el cual excluye por filtración las ondas armónicas superpuestas a la tensión de la red y las interferencias electromagnéticas de alta frecuencia. A continuación del filtro 10 va dispuesto un circuito intermedio 11 donde un rectificador en puente, no representado aquí, sirve para la rectificación de la tensión de la red 9, con lo cual a continuación del rectificador en puente hay conectado preferentemente un condensador de alisamiento. La corriente continua producida por el circuito intermedio 10 sirve, por una parte, para la alimentación de corriente a un conmutador electrónico multifásico esto es, a un ondulador 12, que a partir de la corriente continua produce tres tensiones alternas para el motor asíncrono 4, R, S y T desfasadas entre sí. El ondulador 12 incluye aquí igualmente transistores de potencia regulables, no representados gráficamente, por ejemplo IGBTs. Los onduladores del tipo anteriormente descrito trabajan sobre todo con modulación de anchuras de impulso evaluada por ondas sinusoidales según el mencionado procedimiento de subarmónica, esto es, por medio de una frecuencia de modulación de anchuras de impulso de mayor frecuencia se representa una tensión alterna más baja y una tensión alterna trifásica (tensión del motor).The motor controller 7 is part of a frequency converter 8. The motor controller 7 is preferably part of a microcontroller, in which they are the functions of the motor controller 7 are also integrated, in concrete the generation of the indicated voltage with the numbers of reference 13 and 14 and the frequency of the rotating field. The microcontroller also contains the summation point 16 and the point of multiplication 17. The microcontroller saves in memory preferably also the regulation scheme. The microcontroller preferably contains a memory, for example, a ROM The frequency converter 8 includes a filter 10 powered by voltage 9 of an alternating current network, which excludes harmonic waves superimposed on voltage by filtration of the network and high frequency electromagnetic interference. Next to the filter 10 an intermediate circuit 11 is arranged where a bridge rectifier, not shown here, is used for rectification of the voltage of the network 9, with which then of the bridge rectifier preferably a connected smoothing capacitor The direct current produced by the intermediate circuit 10 serves, on the one hand, for feeding current to a multiphase electronic switch that is, to a inverter 12, which from the direct current produces three alternating voltages for asynchronous motor 4, R, S and T out of phase each. The inverter 12 also includes transistors of adjustable power, not represented graphically, for example IGBTs. The inverters of the type described above work especially with pulse width modulation evaluated by waves sinusoidal according to the aforementioned subharmonic procedure, this it is, by means of a pulse width modulation frequency higher frequency represents a lower alternating voltage and a three-phase alternating voltage (motor voltage).

El ondulador 12 está regulado mediante el controlador del motor 7, con lo cual la regulación de la velocidad de rotación del motor asíncrono 4 tiene lugar mediante unas mangnitudes de ajuste, formadas en el controlador del motor 7, para la tensión del motor y la frecuencia del campo giratorio del ondulador 12, a las que corresponden en la figura 1, para su visualización, los números de referencia 13 y 14. Para la alimentación de corriente del controlador del motor 7 y del ondulador 12 sirve una fuente de alimentación 15, que a su vez es alimentada, por ejemplo, por el circuito intermedio 11 con corriente continua.The inverter 12 is regulated by the motor controller 7, thereby speed regulation rotation of the asynchronous motor 4 takes place by means of adjustment handles, formed in motor controller 7, for the motor voltage and the frequency of the rotating field of the inverter 12, to which they correspond in figure 1, for their display, reference numbers 13 and 14. For the power supply of motor controller 7 and inverter 12 serves a power supply 15, which in turn is powered, for example, by intermediate circuit 11 with current keep going.

El tambor de lavado 1 se acelera, para iniciar el proceso de centrifugado, en un primer momento por una rampa de distribución hasta la velocidad de rotación con la cual la ropa, por efecto de la fuerza centrífuga, se pega en la superficie envolvente interior del tambor de lavado 1. La velocidad de rotación medida se sitúa, para evitar resonancias mecánicas, por encima de las 70 rev/minuto, preferentemente entre 80 y 100 rev/minuto del tambor de lavado 1. La forma de la rampa de distribución está determinada por el accionamiento del motor asíncrono 4, cuya velocidad de rotación está regulada por el ondulador 12. Aquí el comportamiento de la velocidad de rotación del motor asíncrono 4 se puede modificar mediante el ondulador 12 según el procedimiento siguiente:The washing drum 1 is accelerated, to start the centrifugation process, initially by a ramp of distribution up to the speed of rotation with which the clothes, by Centrifugal force effect, sticks on the enveloping surface inside the wash drum 1. The measured rotation speed is places, to avoid mechanical resonances, above 70 rev / minute, preferably between 80 and 100 rev / minute of the drum washing 1. The shape of the distribution ramp is determined by the asynchronous motor 4 drive, whose rotation speed is regulated by the inverter 12. Here the behavior of the Asynchronous motor rotation speed 4 can be modified by means of the inverter 12 according to the following procedure:

En una memoria, no representada aquí, se almacena una curva característica de frecuencia - tensión para el motor asíncrono 4, que se conduce al ondulador 12 como magnitud guía, de forma que el ondulador 12 obtiene a partir de aquí la tensión U del motor, compuesta de las tres tensiones parciales R, S y T, desfasadas entre sí, y la velocidad de rotación del motor.In a memory, not represented here, it is stored a characteristic frequency - voltage curve for the motor asynchronous 4, which leads to inverter 12 as a guide magnitude, of so that the inverter 12 obtains from here the voltage U of the motor, composed of the three partial voltages R, S and T, out of date with each other, and the motor rotation speed.

Como alternativa, la velocidad de rotación real n_{ist} del motor asíncrono 4 se compara, en un punto de sumación 16, con la velocidad de rotación teórica n_{soll}. La diferencia de regulación aquí obtenida se conduce hacia el controlador del motor 7, que a partir de aquí obtiene magnitudes de señal para el elemento de ajuste de tensión 13 y para el elemento de ajuste de la velocidad de rotación 14. En lugar de la retroalimentación de la velocidad de rotación real n_{ist} del motor asíncrono 4, o además de esta retroalimentación, se pueden medir también la corriente del motor o la pérdida de tensión del motor en los arrollamientos del motor, se pueden comparar con los valores teóricos correspondientes de la corriente o de la tensión y conducir como magnitudes guía a un circuito regulador correspondiente. Se pueden prever, especialmente, una regulación de deslizamiento, una regulación de corriente orientada en el sentido del flujo, una regulación orientada en el vector del campo giratorio utilizando modelos matemáticos de motores o similares para el motor asíncrono 4. En todos los casos se configuran como magnitudes de ajuste la tensión y la velocidad de rotación o la frecuencia del campo giratorio para el motor asíncrono 4.Alternatively, the actual rotation speed n_ {ist} of asynchronous motor 4 is compared, at a summation point 16, with the theoretical rotation speed n_ {soll}. The difference of regulation obtained here leads to the controller of the engine 7, which from here obtains signal quantities for the tension adjustment element 13 and for the adjustment element of the rotation speed 14. Instead of feedback from the actual rotation speed n_ {ist} of asynchronous motor 4, or in addition from this feedback, the current of the motor or loss of motor voltage in the windings of the engine, can be compared with the corresponding theoretical values of current or voltage and lead as guide quantities to a corresponding regulator circuit. They can be foreseen, especially, a slip regulation, a current regulation oriented in the direction of flow, a regulation oriented in the rotating field vector using mathematical engine models or similar for the asynchronous motor 4. In all cases set the voltage and speed of Rotation or frequency of the rotating field for asynchronous motor Four.

La correspondencia entre la tensión del motor y la frecuencia del campo giratorio puede estar establecida de antemano en un sistema de mando con ayuda de la curva característica cargada en la memoria, o bien estar determinada mediante un algoritmo regulador como en el circuito regulador representado en la figura 1. Con el ajuste habitual del funcionamiento del motor en función de un aprovechamiento óptimo del motor y un alto grado de eficacia, manteniendo al mismo tiempo una buena dinámica, no se cumplen los requisitos relativos a la determinación de desequilibrios. Por ello cuando la velocidad de rotación supera las 70 revoluciones por minuto se desconecta la regulación de la velocidad de rotación para el elemento de ajuste de la velocidad de rotación 14 o para su sistema regulador, y se mantiene el valor fijo que representa la velocidad de rotación medida de la velocidad de rotación - frecuencia del motor asíncrono 4.The correspondence between the motor voltage and the frequency of the rotating field can be set to in advance in a control system with the help of the characteristic curve loaded in memory, or be determined by a regulatory algorithm as in the regulatory circuit represented in the Figure 1. With the usual engine operation setting in function of optimal engine utilization and a high degree of efficiency, while maintaining good dynamics, I don't know meet the requirements regarding the determination of imbalances Therefore, when the rotation speed exceeds 70 revolutions per minute the regulation of the rotation speed for the speed adjustment element of rotation 14 or for its regulatory system, and the fixed value is maintained representing the measured rotation speed of the speed of rotation - asynchronous motor frequency 4.

El valor de la tensión U del motor se rebaja según el siguiente criterio. En el campo de la velocidad de rotación de la medición del desequilibrio, una vez que la ropa se ha pegado en la superficie envolvente interior del tambor de lavado 1, el momento de carga producido por el peso de la ropa y el agua desciende a una décima parte aproximadamente del par necesario en el funcionamiento normal. Por ello la potencia eléctrica conducida al motor eléctrico y, en consecuencia, el par de giro del motor por ella originado se pueden reducir considerablemente. En este sentido, para el par de giro máximo alcanzable m_{k} rige la siguiente relación:The value of the motor voltage U is lowered according to the following criteria. In the field of rotation speed of the imbalance measurement, once the clothing has stuck on the inner wrap surface of the washing drum 1, the loading moment produced by the weight of clothes and water drops to about one tenth of the necessary torque in the normal functioning. Therefore the electrical power conducted to the electric motor and, consequently, the torque of the motor by It originated can be reduced considerably. In this sense, for the maximum torque attainable m_ {k} the following applies relationship:

(1)m_{k}=c_{1}*U^{2}*f_{U}{}^{2}(1) m_ {k} = c_ {1} * U2 * f_ {U} {} 2

En un motor asíncrono el par de giro máximo alcanzable, el llamado momento de vuelco m_{k}, depende del cuadrado de la tensión U del motor, del cuadrado de la frecuencia de inversión magnética f_{u} y de una constante c_{1} específica del motor. Al momento de vuelco m_{k} que aparece en el recorrido de la curva característica velocidad de rotación (n) - par de giro (m) le corresponde el deslizamiento de vuelco s_{k} como la diferencia relativa entre la frecuencia de giro del estator y la frecuencia de giro del rotor. El deslizamiento de vuelco s_{k} es una segunda magnitud específica del motor. La dependencia de las magnitudes c_{1} y s_{k} de la frecuencia de inversión magnética del arrollamiento y del circuito magnético soporte - rotor, del calentamiento del arrollamiento y de las no-linealidades de la curva de magnetización no se tiene aquí en cuenta. En el campo de trabajo del motor se produce un ascenso, igualmente dependiente del cuadrado de la tensión del motor, de la curva característica velocidad de rotación - par de giro con una frecuencia constante del campo giratorio (frecuencia de rotación del soporte). Para la visualización matemática de esta dependencia se pueden establecer, para el ámbito que aquí nos interesa, las siguientes ecuaciones aproximativas. Aquí existe la siguiente relación entre la frecuencia de inversión magnética f_{u} y la frecuencia del campo giratorio f con el número de pares de polos p del motor asíncrono 4:In an asynchronous motor the maximum torque attainable, the so-called tipping moment m_ {k}, depends on the square of the motor voltage U, of the square of the frequency of magnetic inversion f_ {u} and a specific constant c_ {1} the motor. At the moment of tipping m_ {k} that appears in the route of the characteristic rotation speed curve (n) - torque (m) corresponds to the roll slip s_ {k} as the relative difference between the frequency of rotation of the stator and the rotor rotation frequency. The rollover slip s_ {k} is a second specific magnitude of the engine. The dependence of magnitudes c_ {1} and s_ {k} of the inversion frequency magnetic winding and magnetic circuit support - rotor, winding heating and non-linearities of the magnetization curve are not It has here in mind. In the motor work field there is a rise, equally dependent on the square of the tension of the motor, of the characteristic rotation speed curve - torque of rotation with a constant frequency of the rotating field (frequency of support rotation). For the mathematical visualization of this dependence can be established, for the scope that here we interest, the following approximate equations. Here is the following relationship between the magnetic inversion frequency f_ {u} and the frequency of the rotating field f with the number of pairs of poles p of the asynchronous motor 4:

(2)f = \frac{fu}{p}(2) f = \ frac {fu} {p}

como también entre el par de giro relativo m_{d}/m_{k} y entre el deslizamiento de funcionamiento s y el deslizamiento de vuelco s_{k}:as well as between the relative torque m_ {d} / m_ {k} and between the operating slip s and the rollover slip s_ {k}:

(3)\frac{m_{d}}{m_{k}} = \frac{2}{s/s_{k} + s_{k}/s}(3) \ frac {m_ {d}} {m_ {k}} = \ frac {2} {s / s_ {k} + s_ {k} / s}

Considerando que el deslizamiento de funcionamiento s es pequeño frente al deslizamiento de vuelco s_{k}, el término s/s_{k} se puede despreciar, y el deslizamiento s resulta aproximadamente:Whereas the slip of operation s is small in front of the rollover slip s_ {k}, the term s / s_ {k} can be neglected, and the slip s results approximately:

(4)s \approx \frac{m_{d}}{m_{k}}*\frac{s_{k}}{2}(4) s \ approx \ frac {m_ {d}} {m_ {k}} * \ frac {s_ {k}} {2}

La influencia de la tensión U del motor se deduce por tanto de (1) y de (4), obteniendo:The influence of the motor voltage U is deduced therefore of (1) and (4), obtaining:

(5)s \approx \frac{m_{d}*f_{u}{}^{2}}{c_{1}*U^{2}}*\frac{s_{k}}{2}(5) s \ approx \ frac {m_ {d} * f_ {u} {} {2}} {c_ {1} * U2} * \ frac {s_ {k}} {2}

Con la combinación de las magnitudes c_{1} y s_{k}/2, específicas del motor, en un factor c se puede simplificar (4), obteniendo:With the combination of the quantities c_ {1} and s_ {k} / 2, specific to the engine, in a c factor you can simplify (4), obtaining:

(6)s \approx c*\frac{m_{d}*f_{u}{}^{2}}{U^{2}}(6) s \ approx c * \ frac {m_ {d} * f_ {u} {} 2} {U 2}

Además se obtiene la velocidad angular \omega en el árbol del motor con la frecuencia de inversión magnética f_{u}, con el número de pares de polos p del motor asíncrono 4 y con el deslizamiento, llegando a:In addition the angular velocity \ omega is obtained in the motor shaft with the magnetic inversion frequency f_ {u}, with the number of pairs of poles p of the asynchronous motor 4 and with the slip, reaching:

(7)\omega = \frac{f_{u}*2*\pi}{p}*(1-s)(7) \ omega = \ frac {f_ {u} * 2 * \ pi} {p} * (1-s)

Si se sustituye (5) en (6) resulta, con una frecuencia de inversión magnética f_{u} constante:If (5) is substituted in (6) it results, with a constant magnetic inversion frequency f_ {u}:

(8)\omega = \frac{F_{u}*2*\pi}{p}*(1-c*\frac{m_{d}*f_{u}{}^{2}}{U^{2}})(8) \ omega = \ frac {F_ {u} * 2 * \ pi} {p} * (1-c * \ frac {m_ {d} * f_ {u} {} ^ {2}} {U2})

De la ecuación (8) se deduce que, con igual momento de carga m_{d}, al reducir la tensión U del motor se reduce igualmente la velocidad angular \omega del rotor, y por tanto del tambor de lavado 1 impulsado. De aquí se sigue que, por ejemplo, las oscilaciones de carga condicionadas por el desequilibrio y debidas a la reducción de la tensión U del motor tienen como consecuencia mayores variaciones de esta velocidad angular \omega.From equation (8) it follows that, with equal load moment m_ {d}, reducing the motor voltage U also reduces the angular velocity Ω of the rotor, and by both of the wash drum 1 driven. From here it follows that, by example, load oscillations conditioned by the imbalance and due to reduction of motor voltage U they result in greater variations of this speed angular \ omega.

En correspondencia con la ecuación (8), las relaciones en la figura 2 se representan como curvas. Aquí las relaciones de las diferencias de velocidad angular \Delta\omega para dos tensiones de motor U1, U2 se muestran en función de las diferencias de los pares de giro \Deltam en el funcionamiento sin regulación de la velocidad de rotación, con lo cual para la relación entre la velocidad angular \omega y la velocidad de rotación por minuto n rige:In correspondence with equation (8), the Relationships in Figure 2 are represented as curves. Here the relationships of angular velocity differences \ Delta \ omega for two motor voltages U1, U2 are shown depending on the Differences of the rotation pairs \ Deltam in operation without rotation speed regulation, with which for the relationship between the angular velocity \ omega and the rotational speed by minute n applies:

(9)n = \frac{60}{2*\pi}*\omega(9) n = \ frac {60} {2 * \ pi} * \ omega

Aquí se puede ver que, con la misma diferencia de par de giro \Deltam, la diferencia de las velocidades angulares \Delta\omega_{2} con la tensión U2 es mucho mayor que la diferencia de las velocidades angulares \Delta\omega_{1} con la tensión U1.Here you can see that, with the same difference of torque \ Deltam, the difference in angular velocities Δ \ omega_ {2} with the voltage U2 is much greater than the difference of angular velocities \ Delta \ omega_ {1} with the voltage U1.

El límite del descenso de tensión resulta del momento que aparece como máximo en el punto de medición, esto es, el momento de vuelco m_{k} tiene que superar siempre, con un factor de seguridad para la capacidad de sobrecarga, al momento de carga m_{d}. Por lo general la aceleración con la tensión baja no resulta posible.The voltage drop limit results from moment that appears at most at the measurement point, that is, the tipping moment m_ {k} has to always overcome, with a factor Safety for overload capacity, at loading time m_ {d}. Usually acceleration with low voltage does not It is possible.

Además, en (7) y en la figura 2 se puede ver que con el descenso de la tensión U del motor desde la tensión U1 a la tensión U2 disminuye la velocidad de rotación media o la velocidad angular \omega. Para conseguir una velocidad angular determinada \omega durante la medición del desequilibrio se deberá haber conseguido, antes de que se desconecte la regulación y de que descienda la tensión U del motor, una velocidad angular \omega correspondientemente elevada.In addition, in (7) and in figure 2 you can see that with the decrease in motor voltage U from voltage U1 to the voltage U2 decreases the average rotation speed or speed angular \ omega. To achieve a specific angular velocity Ω during the imbalance measurement should be achieved, before the regulation is disconnected and that lower the motor voltage U, an angular velocity \ omega correspondingly high.

Al suministrar la tensión del motor para adaptar la curva característica velocidad de rotación - par de giro del motor se puede mejorar considerablemente la resolución del registro de desequilibrios en comparación con el error de medición. Como se puede ver en la figura 2, las mismas oscilaciones o alteraciones del par de giro producen con la tensión baja U2 una variación de la velocidad angular \Delta\omega_{2} mucho mayor que la variación de la velocidad angular \Delta\omega_{2} con la tensión U1; esto es, los desequilibrios que provocan semejantes oscilaciones del par de giro se pueden medir con la tensión baja U2 mucho mejor, esto es, con una resolución mucho mayor, que con la tensión U1.When supplying the motor voltage to adapt the characteristic rotation speed curve - torque of the engine can improve considerably the resolution of the record of imbalances compared to the measurement error. How I know you can see in figure 2, the same oscillations or alterations of the torque produces with the low voltage U2 a variation of the angular velocity \ Delta \ omega_ {2} much greater than the variation of angular velocity \ Delta \ omega_ {2} with the voltage U1; that is, the imbalances that cause similar Swing torque oscillations can be measured with low voltage U2 much better, that is, with a much higher resolution, than with the voltage U1.

Como posibilidad alternativa se puede aumentar la frecuencia del campo giratorio en lugar de la reducción descrita de la tensión U del motor. Aquí la tensión U del motor se mantiene constante una vez que se consigue que la ropa se pegue a la pared envolvente del tambor de lavado 1, y la frecuencia del campo giratorio aumenta hasta que se consigue la velocidad de rotación de referencia. La explicación de esta posiblidad se deduce del hecho de que, con una tensión constante U del motor, con aumento de la frecuencia de inversión magnética o del campo giratorio, las reactancias inductivas del motor 4 aumentan igualmente, y reducen por tanto la corriente del motor y con ella el momento de vuelco del motor. El momento de vuelco del motor es aquí inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia de magnetización inversa.As an alternative possibility, the frequency of the rotating field instead of the described reduction of the motor voltage U. Here the motor voltage U is maintained constant once you get the clothes to stick to the wall wash drum envelope 1, and field frequency swivel increases until the rotation speed of reference. The explanation of this possibility is deduced from the fact which, with a constant voltage U of the motor, with increased frequency of magnetic inversion or rotating field, the inductive reactances of motor 4 also increase and reduce therefore the motor current and with it the overturning moment of the motor. The motor tipping moment is here inversely proportional to the square of the magnetization frequency inverse

Estas posibilidades se pueden aprovechar ahora para adaptar el accionamiento en el campo de medición del desequilibrio de tal modo que se puedan ajustar condiciones comparables en relación con la curva característica del motor universal.These possibilities can be exploited now. to adapt the drive in the measuring range of the imbalance so that conditions can be adjusted comparable in relation to the motor characteristic curve universal.

Para mejorar la capacidad de reproducción la tensión U del motor que se pretende ajustar se puede hacer depender de la tensión de la red que pasa en ese momento por el ondulador 12 y de la temperatura del arrollamiento.To improve the reproducibility of the U voltage of the motor to be adjusted can be made dependent of the network voltage currently passing through inverter 12 and winding temperature.

La temperatura del arrollamiento del motor asíncrono 4 se registra, por ejemplo, mediante un sensor de temperatura, que convierte ésta en una señal eléctrica y la conduce al controlador del motor 7 a través de una línea de señal. En el controlador 7 se almacena, por ejemplo, una tabla con valores de temperatura, en la cual se puede corregir, comparando con la temperatura medida por el sensor, la tensión del motor en el campo de medición del desequilibrio. Si el momento de carga ha descendido después de sobrepasar la velocidad de rotación prevista, el controlador 7 reduce la tensión a través de la magnitud de ajuste de la tensión 13. Un efecto comparable se consigue aumentando la magnitud de ajuste de la frecuencia 14.Motor winding temperature asynchronous 4 is recorded, for example, by a sensor temperature, which converts it into an electrical signal and conducts it to the motor controller 7 through a signal line. In the controller 7 is stored, for example, a table with values of temperature, at which it can be corrected, comparing with the temperature measured by the sensor, the motor voltage in the field of imbalance measurement. If the loading time has dropped after exceeding the expected rotation speed, the controller 7 reduces the voltage through the magnitude of adjustment of tension 13. A comparable effect is achieved by increasing the magnitude of frequency adjustment 14.

Las señales producidas por el codificador rotatorio 6 tienen preferentemente forma de impulsos y se cuentan en un contador incluido en el controlador 7, con lo cual la cadena de impulsos suministrada por el codificador rotatorio 6 se evalúa de tal modo que se dispone tanto de la velocidad de rotación momentánea en el árbol del motor como de la posición momentánea de un punto ficticio en el árbol del motor, y por tanto de la velocidad de rotación del rotor, esto es, del tambor de lavado 1. De esta forma el controlador 7 puede registrar también la posición y la magnitud de un posible desequilibrio en el rotor.The signals produced by the encoder rotary 6 are preferably in the form of pulses and are counted in a counter included in controller 7, whereby the chain of impulses supplied by the rotary encoder 6 is evaluated from such that both the momentary rotation speed is available in the motor shaft as the momentary position of a point dummy in the engine shaft, and therefore the speed of Rotation of the rotor, that is, of the washing drum 1. In this way the controller 7 can also record the position and magnitude of a possible imbalance in the rotor.

Se puede prever que el controlador del motor 7 reduzca o aumente el parámetro que se ocupa de regular, sobre todo la tensión U del motor o la corriente del motor 1, ya antes de la medición o bien que no lo haga sino durante la medición. En lugar de un único parámetro, como la tensión del motor, se pueden tener en cuenta varios parámetros, sobre todo la tensión U del motor en relación con la temperatura del arrollamiento del motor 4. Aquí se recurre a las diferencias entre las velocidades angulares máxima y mínima del tambor de lavado 1 para medir la magnitud del desequilibrio. Además se detecta la posición de desequilibrio con ayuda del recorrido de la velocidad de rotación y se hace un seguimiento continuo mediante el codificador rotatorio 6, de tal manera que la posición de desequilibrio está disponible en todo momento en el controlador del motor 7. Para seguir determinando la posición de desequilibrio se revisa el cambio de estado del contador durante un periodo de tiempo determinado. El cambio de estado del contador por periodo de tiempo, dividido por el número de impulsos posibles por cada giro del rotor, se corresponde con el cambio de posición de un punto ficticio sobre el rotor, del cual resulta un desequilibrio cuando dicho cambio se desvía respecto del promedio. En este sentido, con un accionamiento indirecto, en el cual el motor, como se puede ver en la figura 1, acciona el tambor de lavado 1 a través de una correa motriz 3, se deberá tener en cuenta la relación de transmisión mecánica.It can be expected that the motor controller 7 reduce or increase the parameter that deals with regulating, especially motor voltage U or motor current 1, before the measurement or do not do so except during the measurement. Instead of a single parameter, such as motor voltage, can be taken in counts several parameters, especially the motor voltage U in relationship with the motor winding temperature 4. Here it is resorts to the differences between the maximum angular velocities and minimum of wash drum 1 to measure the magnitude of imbalance. In addition, the imbalance position is detected with travel speed rotation aid and a continuous monitoring by rotary encoder 6, such so that the imbalance position is available throughout moment in the motor controller 7. To continue determining the unbalanced position the change of status of the counter is checked for a certain period of time. The change of state of counter per period of time, divided by the number of pulses possible for each rotation of the rotor, corresponds to the change of position of a dummy point on the rotor, which results in a imbalance when said change deviates from the average. In this sense, with an indirect drive, in which the motor, as can be seen in figure 1, drives the wash drum 1 through a drive belt 3, the mechanical transmission ratio

La determinación de la posición de desequilibrio resulta necesaria en los sistemas de accionamiento que permiten una neutralización activa del desequilibrio. En este sentido, por ejemplo, con una modulación de la velocidad angular del tambor que actúe en contra del desequilibrio se pueden reducir los efectos de dicho desequilibrio.The determination of the imbalance position it is necessary in drive systems that allow a active neutralization of the imbalance. In this sense, by example, with a modulation of the angular velocity of the drum that acting against the imbalance can reduce the effects of said imbalance.

Una vez que se ha constatado un desequilibrio se pueden adoptar las medidas correspondientes para reducirlo, por ejemplo redistribuyendo la ropa, limitando la velocidad de centrifugado máxima o interrumpiendo el proceso de centrifugado. Como alternativa al controlador del motor 7 se puede prever un dispositivo regulador hacia el cual se conducen los parámetros correspondientes, como la velocidad de rotación del motor, la corriente del motor, la tensión del motor y/o la temperatura de los arrollamientos del motor, de forma que el dispositivo regulador reajuste la tensión del motor en correspondencia con las curvas características, almacenadas en una memoria, que tienen en cuenta estos parámetros. Se entiende que se puede elegir también otro parámetro como magnitud de ajuste.Once an imbalance has been found, they can take the corresponding measures to reduce it, by example redistributing clothes, limiting the speed of maximum centrifugation or interrupting the centrifugation process. As an alternative to the motor 7 controller, a regulatory device to which the parameters are conducted corresponding, such as engine rotation speed, the motor current, motor voltage and / or temperature of the motor windings, so that the regulating device readjust the motor voltage in correspondence with the curves features, stored in a memory, which take into account these parameters. It is understood that you can also choose another parameter as magnitude of adjustment.

Entre el circuito intermedio 11 y el controlador del motor 7 se dispone de una conexión eléctrica 18, a través de la cual el controlador del motor vigila la tensión del circuito intermedio 11, de modo que dicha tensión, sobre todo en el frenado del motor asíncrono 4 y en el consiguiente retroceso de la tensión hacia el circuito intermedio 11, no pueda sobrepasar una magnitud predeterminada; por otra parte, si la tensión en el circuito intermedio 11 presenta, debido a la alimentación de red, una tensión diferente de la prevista, ésta deberá compensarse con la correspondiente excitación del ondulador 12 por medio del controlador del motor 7, cambiando las anchuras de impulso de las tensiones R, S y T.Between intermediate circuit 11 and the controller of the motor 7 there is an electrical connection 18, through the which motor controller monitors circuit voltage intermediate 11, so that said tension, especially in braking of the asynchronous motor 4 and the subsequent voltage recoil towards intermediate circuit 11, it cannot exceed a magnitude default; on the other hand, if the voltage in the circuit intermediate 11 presents, due to the mains supply, a voltage different than expected, it must be compensated with the corresponding excitation of the inverter 12 by means of the motor controller 7, changing the pulse widths of the voltages R, S and T.

Claims

1. Procedure for the detection of imbalances in a rotor driven by a brushless electric motor (4), in particular of a drum in a washing machine, where a measuring device determines the rotation speed (n) and imbalance of the rotor according to its magnitude and / or its position, characterized in that when the minimum rotation speed of the rotor is exceeded at least one electric parameter of the electric motor (4) is modified so that its intended measurement for operation passes to a measurement intended for a measurement, in such a way that the slope (dn / dm) of the characteristic rotation speed (n) - torque (m) curve increases depending on its value, whereby the rotation speed (n) of the rotor is positioned, also during the measurement, above the predetermined minimum rotation speed (n_ {M}), and because then the imbalances are measured according to their position and / or their magnitude.

2. Method according to claim 1, characterized in that the motor voltage (U) is chosen as a parameter, which is reduced before or during the measurement.

3. Method according to claim 1, characterized in that the frequency of the rotating field of the motor is selected as a parameter, which is increased before or during measurement.

4. Method according to claim 1 to 3, characterized in that the intermediate circuit voltage (11) and / or the temperature of the electric motor windings (4) are chosen as additional parameters to increase the accuracy of the measurement procedure.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the parameter is modified in such a way that the characteristic rotation speed curve (n) - torque (m) corresponds, above the minimum rotation speed ( nM) of the electric motor, in particular of the asynchronous motor (4), with the characteristic rotation speed curve (n) - torque (m) of a universal motor of the same power.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a rotary encoder (6) measures the actual rotation speed (n_ {ist}) of the electric motor (4) as the current angular velocity (ga) and is directed towards a regulating circuit (7, 13, 14, 12) to regulate the motor voltage (U), and because the regulating circuit, after exceeding the minimum rotation speed (n_ {M}) reduces the motor voltage (U) or else it modifies another parameter of the electric motor (4) in such a way that its transmissible torque is reduced.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the motor current is measured, in particular, in combination with a measurement of the actual rotation speed (n ist) of the electric motor (4), and serves of magnitude of regulation.

Method according to claim 5 or 6, characterized in that the sliding (s) of the electric motor (4), the motor current, in particular depending on the magnetic flux, or the rotational field of the voltages (R, S, T) or of the associated currents of the electric motor (4) are regulated, in particular with the help of a mathematical motor model.

Method according to claim 6, characterized in that a controller (7) of the regulator circuit (7, 13, 14, 12) generates signal quantities for the adjustment of the motor voltage and / or the frequency of the rotating field, which on the other hand they are magnitudes of adjustment for an inverter (12) of the electric motor (4).

Method according to claim 9, characterized in that the adjustment signal for the adjustment of the motor voltage and the adjustment signal for the frequency of the rotating field are conducted to a multiplication point (17) to generate the rotation speed from this one towards the corrugator (12).

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the actual rotation speed (n_ {ist}) of the electric motor (4) is measured with a rotary encoder (6) as the current angular speed (ome) and is leads to a regulating device for the control of the motor voltage (U), in which, with the help of the characteristic curves recorded in memory, magnitudes of adjustment of the motor voltage and the motor rotation speed are generated for the inverter regulation (12).

12. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the regulation or control of the rotation speed of the electric motor (4) is switched off above the minimum rotation speed (n_ {M}) and because the speed The electric motor rotation (4) reached is used as the measured rotation speed and because the slope (dn / dm) of the characteristic torque curve (m) - rotation speed (n) then increases depending on its value.

13. Method according to claim 12, characterized in that as the minimum rotation speed (n_ {M}) the rotation speed at which the clothes stick to the inner wrap surface of the washing drum (1) is chosen.