[**]

Изобретение относится к бытовому прибору (6) с вращающимся компонентом (17), приводным двигателем (20), который предназначен для привода компонента (17) и содержит статор (21) с первым магнитным устройством (25) и соединенный с компонентом (17) ротор (19) со вторым магнитным устройством (24), и управляющим устройством (34), предназначенным для управления приводным двигателем (20), причем за счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами (24, 25), ротор (19) может вращаться относительно статора (21) вокруг оси (S) вращения. Магнитные устройства (24, 25) расположены вдоль оси (S) вращения на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего между магнитными устройствами (24, 25) образуется осевой зазор (22). Кроме того, в целях достижения соосности ротора (19) и статора (21) управляющее устройство (34) устроено таким образом, чтобы при управлении распределением магнитного поля, генерируемого первым и/или вторым магнитным устройством (24, 25), постоянная составляющая этого магнитного поля была больше нуля. Изобретение относится также к способу эксплуатации бытового прибора (6).

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к бытовому прибору (6) с вращающимся компонентом (17), приводным двигателем (20), который предназначен для привода компонента (17) и содержит статор (21) с первым магнитным устройством (25) и соединенный с компонентом (17) ротор (19) со вторым магнитным устройством (24), и управляющим устройством (34), предназначенным для управления приводным двигателем (20), причем за счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами (24, 25), ротор (19) может вращаться относительно статора (21) вокруг оси (S) вращения. Магнитные устройства (24, 25) расположены вдоль оси (S) вращения на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего между магнитными устройствами (24, 25) образуется осевой зазор (22). Кроме того, в целях достижения соосности ротора (19) и статора (21) управляющее устройство (34) устроено таким образом, чтобы при управлении распределением магнитного поля, генерируемого первым и/или вторым магнитным устройством (24, 25), постоянная составляющая этого магнитного поля была больше нуля. Изобретение относится также к способу эксплуатации бытового прибора (6).

---

Евразийское (21) 201291423 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. D06F37/20 (2006.01)
2013.06.28 D06F 37/30 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2011.06.07
(54) БЫТОВОЙ ПРИБОР, В ЧАСТНОСТИ СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА С НЕПОДВИЖНЫМ БАКОМ ДЛЯ СТИРАЛЬНОГО РАСТВОРА
(31) 10 2010 030 163.9
(32) 2010.06.16
(33) DE
(86) PCT/EP2011/059328
(87) WO 2011/157589 2011.12.22
(71) Заявитель:
БСХ БОШ УНД СИМЕНС ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Эгльмайер Ханс, Ханау Андреас, Вильдунг Вильфрид (DE)
(74) Представитель:
Рыбаков В.М., Новоселова С.В., Дощечкина В.В., Липатова И.И., Хмара М.В. (RU) (57) Изобретение относится к бытовому прибору (6) с вращающимся компонентом (17), приводным двигателем (20), который предназначен для привода компонента (17) и содержит статор (21) с первым магнитным устройством (25) и соединенный с компонентом (17) ротор (19) со вторым магнитным устройством (24), и управляющим устройством (34), предназначенным для управления приводным двигателем (20), причем за счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами (24, 25), ротор (19) может вращаться относительно статора (21) вокруг оси (S) вращения. Магнитные устройства (24, 25) расположены вдоль оси (S) вращения на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего между магнитными устройствами (24, 25) образуется осевой зазор (22). Кроме того, в целях достижения соосности ротора (19) и статора (21) управляющее устройство (34) устроено таким образом, чтобы при управлении распределением магнитного поля, генерируемого первым и/или вторым магнитным устройством (24, 25), постоянная составляющая этого магнитного поля была больше нуля. Изобретение относится также к способу эксплуатации бытового прибора (6).
БЫТОВОЙ ПРИБОР, В ЧАСТНОСТИ, СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА С НЕПОДВИЖНЫМ БАКОМ ДЛЯ СТИРАЛЬНОГО РАСТВОРА
Область техники
Изобретение относится к бытовому прибору, который содержит вращающийся компонент и приводной двигатель для привода компонента, а также управляющее устройство, предназначенное для управления приводным 10 двигателем. Приводной двигатель содержит статор с первым магнитным устройством и соединенный с компонентом ротор со вторым магнитным устройством. Ротор может вращаться относительно статора, в частности, за счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации бытового прибора.
Уровень техники
В данном случае, предпочтительно, речь идет о стиральной машине с баком для стирального раствора, который жестко соединен с корпусом. Такая стиральная машина описана, например, в патентной заявке ЕР 1 433 890 А2. В такую
20 стиральную машину может устанавливаться бак для стирального раствора, имеющий увеличенные размеры по сравнению с традиционными стиральными машинами. Бак для стирального раствора жестко соединен с корпусом. В баке для стирального раствора установлен стиральный барабан, способный вращаться, в частности, при помощи вала. Ось вращения стирального барабана может
25 располагаться в стиральной машине горизонтально или под небольшим наклоном. Вал соединен с ротором приводного двигателя, статор которого удерживается на опорном элементе. Опорный элемент закрывает бак для стирального раствора с задней стороны; он соединяется с баком для стирального раствора посредством эластичного уплотнения. Таким образом, стиральный барабан опирается на
30 опорный элемент, в частности, посредством вала.
Недостаток предмета изобретения по ЕР 1 433 890 А2 заключается в том, что стиральный барабан, загруженный бельем, опускается относительно бака для стирального раствора, в результате чего уменьшается расстояние между стиральным барабаном и дном бака для стирального раствора. Одновременно 35 увеличивается зазор между стиральным барабаном и верхней стенкой бака для стирального раствора, а также зазор между стиральным барабаном и манжетой
дверцы. Кроме того, в начале процесса стирки в бак для стирального раствора подается моющая жидкость, предназначенная для увлажнения белья. Часть подаваемой жидкости впитывается бельем, в результате чего вес белья увеличивается за счет поглощения жидкости, а стиральный барабан опускается еще 5 ниже. Вращающийся стиральный барабан, загруженный бельем, колеблется относительно своего среднего положения, которое определяется весом белья и поглощенной бельем жидкости. Эти колебания могут стать очень большими, в частности, при центрифугировании неравномерно распределенного белья, когда стиральный барабан вращается с частотой вращения, близкой к резонансной.
10 Чтобы стиральный барабан при таких колебаниях не соприкасался с неподвижным баком для стирального раствора, необходимо увеличить расстояние между стиральным барабаном и баком для стирального раствора по сравнению с традиционной системой с так называемым резонирующим баком для стирального раствора. В результате нежелательным образом увеличивается количество так
15 называемого "мертвого раствора", под которым подразумевается количество стирального раствора, не соприкасающегося с бельем и заполняющего, в частности, промежуточное пространство стиральным барабаном и баком для стирального раствора. Это приводит к увеличению расхода воды и энергии. Кроме того, при таком опускании стирального барабана относительно бака для стирального
20 раствора белью будет легче попасть в увеличившийся вследствие опускания зазор между стиральным барабаном и дверной манжетой, расположенной в области загрузочного отверстия стирального барабана, и вызвать механические нагрузки в этой области.
Кроме того, в патентной заявке DE 199 61 780 А1 описан бытовой прибор в 25 виде стиральной машины с барабаном, установленным в баке для стирального раствора с возможностью вращения. Эта стиральная машина в целях привода барабана содержит приводной двигатель, который, предпочтительно, управляется преобразователем частоты и содержит статор с первым устройством генерации магнитного поля и опосредованно соединенный с барабаном ротор со вторым 30 устройством генерации магнитного поля. В приводном двигателе, известном из патентной заявки DE 199 61 780 А1, устройства генерации магнитного поля расположены вдоль оси вращения с осевым зазором между ними.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является усовершенствование подобного бытового 35 прибора по сравнению с уровнем техники. В частности, необходимо разработать
бытовой прибор, в котором можно будет максимально просто настраивать или регулировать пространственное положение вращающегося компонента бытового прибора, в частности, в осевом и / или радиальном направлении.
Согласно изобретению, эта задача решается бытовым прибором с 5 признаками, раскрывающимися в пункте 1 формулы изобретения, а также способом с признаками, раскрывающимися в пункте 13 формулы. Выгодные варианты исполнения изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы и в описании.
Бытовой прибор, описываемый изобретением, содержит вращающийся компонент, приводной двигатель для привода компонента и управляющее
10 устройство для управления приводным двигателем. Приводной двигатель содержит статор с первым магнитным устройством и соединенный с компонентом ротор со вторым магнитным устройством. За счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами, ротор может вращаться относительно статора вокруг оси вращения. Согласно изобретению, магнитные устройства
15 расположены вдоль оси вращения на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего между магнитными устройствами образуется осевой зазор.
Кроме того, управляющее устройство устроено таким образом, чтобы при осуществлении распределения магнитного поля, генерируемого первым и / или вторым устройством генерации магнитного поля, в частности, магнитным
20 устройством статора, постоянная составляющая этого магнитного поля была больше нуля. Таким образом, при работе бытового прибора можно обеспечить коаксиальное расположение ротора относительно статора или магнитного устройства. Таким образом, коаксиальное расположение достигается исключительно с помощью магнитных полей магнитных устройств. Это может
25 выглядеть, например, следующим образом: на заданный шаблон для питания обмотки статора, то есть, на созданное вращающееся поле, накладывается дополнительное постоянное магнитное поле для всех фазных ветвей (смещение).
Таким образом, описываемый изобретением эффект достигается за счет того, что первое и второе магнитное устройство расположены друг напротив друга и
30 рядом друг с другом в осевом направлении, в результате чего между ними образуется зазор. В отличие от обычных электрических машин, в которых электромагнитные поля или, , соответственно, силы действуют в радиальном направлении, электромагнитные поля и силы в приводном двигателе бытового прибора, описываемого изобретением, развиваются, по существу, в осевом
35 направлении. Подобный приводной двигатель позволяет гибко и точно
настраиваться на крутящий момент, необходимый для бытового прибора, соответствующей величины или мощности. В частности, подобный приводной двигатель выгоден тем, что крутящий момент или удельная мощность приводного двигателя может гибко регулироваться без особых затрат. Так, например, ширина 5 зазора между магнитными устройствами может быть различной; если этот зазор очень мал, то может передаваться более высокий крутящий момент по сравнению с зазором большей величины. Кроме того, такое исполнение приводного двигателя позволяет легко подстроиться под доступное монтажное пространство. Такой приводной двигатель занимает меньше места по сравнению с обычными
10 приводными двигателями и может быть оптимально согласован с доступным для установки пространством в самых разнообразных бытовых приборах. Важное преимущество бытового прибора, описываемого изобретением, заключается в возможности радиального перемещения ротора или статора без риска повреждения приводного двигателя вследствие столкновения. В частности, выгодным образом,
15 возможны различные варианты исполнения осевого зазора. Кроме того, удельная мощность приводного двигателя или переменный крутящий момент может влиять на положение ротора двигателя в пространстве. Кроме того, подобное осевое расположение обоих магнитных устройств друг относительно друга обеспечивает активное радиальное смещение оси вращения ротора относительно статора, что
20 оказывается особенно выгодным, в частности, в стиральной машине. А именно, путем соответствующего управления распределением магнитного поля, по меньшей мере, одного из магнитных устройств может быть достигнуто коаксиальное положение ротора относительно статора. Таким образом, можно настроить положение ротора и / или активно компенсировать колебания или дисбаланс
25 вращающихся компонентов, в частности, путем соответствующего управления распределением магнитного поля. В частности, в стиральной машине это позволит максимально или даже полностью компенсировать опускание стирального барабана относительно бака для стирального раствора.
Статор и ротор могут быть полностью механически развязаны, то есть, может 30 быть возможно боковое смещение (то есть, смещение в радиальном направлении) этих узлов друг относительно друга. Таким образом, статор и ротор, предпочтительно, имеют одну степень свободы или зазор в радиальном направлении.
Предпочтительно, бытовой прибор представляет собой прибор по уходу за 35 бельем, например, стиральную, сушильную или стирально-сушильную машину.
Предпочтительно, в бытовом приборе предусмотрен барабан для белья, который в качестве вращающегося компонента приводится приводным двигателем. Именно в таком бытовом приборе по уходу за бельем (в частности, в стиральной машине) применение приводного двигателя, выполненного согласно изобретению, 5 оказывается особенно выгодным: статор может быть установлен на корпусе бытового прибора или на баке стирального раствора жестко соединенном с корпусом, в то время как ротор может быть установлен на стиральном барабане или может соединяться с ним. В этом случае при опускании стирального барабана относительно бака для стирального раствора (под влиянием загрузки стирального
10 барабана) может быть восстановлено коаксиальное расположение ротора относительно статора, в частности, за счет соответствующего управления распределением магнитного поля, например, путем подачи соответствующего питания на обмотку статора. Кроме того, удается компенсировать дисбаланс стирального барабана (в частности, в режиме центрифугирования) путем
15 соответствующего управления магнитным полем статора. Таким образом, механическая нагрузка на подшипники стирального барабана сводится к минимуму.
Как уже говорилось, бытовой прибор может содержать бак для стирального раствора, жестко соединенный с корпусом. Это означает, что бак для стирального раствора соединен с корпусом без возможности перемещения или неподвижно, то
20 есть, не может перемещаться относительно корпуса. В этом случае статор может быть расположен на баке для стирального раствора или корпусе. Это позволяет активно перемещать стиральный барабан относительно бака для стирального раствора; можно установить стиральный барабан в нужное положение относительно бака для стирального раствора. То есть, стиральный барабан, выгодным образом,
25 может устанавливаться в среднее положение внутри бака для стирального раствора независимо от веса белья. В результате может быть уменьшено расстояние между стиральным барабаном и баком для стирального раствора. Это позволяет свести к минимуму количество "мертвого раствора", то есть, количество стирального раствора, не соприкасающегося с бельем.
30 В варианте, особенно выгодном для обеспечения компактности и малого
веса приводного двигателя, статор и ротор содержат параллельные друг другу кольца или диски, удерживающие соответствующие магнитные устройства. В частности, при использовании дисков вес приводного двигателя может быть сведен к минимуму. При отсутствии нагрузки на вращающийся компонент кольца или диски,
35 предпочтительно, располагаются концентрически друг относительно друга.
Предпочтительно, они механически развязаны друг относительно друга и имеют возможность бокового смещения друг относительно друга. Предпочтительно, на обращенных друг к другу сторонах магнитных устройств расположено по несколько полюсных наконечников. Осевое расстояние между магнитными устройствами 5 может составлять, например, от 1 до 100 мм.
Например, приводной двигатель может представлять собой бесщеточный двигатель постоянного тока или синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов. Предпочтителен ротор с постоянными магнитами - в этом случае магнитное устройство ротора содержит постоянные магниты. Магнитное
10 устройство статора, напротив, может содержать обмотку. Эта обмотка может содержать, по меньшей мере, две фазные ветви, предпочтительно, три фазные ветви. Эти фазные ветви могут питаться, например, от инвертора; в этом случае инвертор генерирует для каждой фазной ветви свое переменное напряжение. Инвертор может быть электрически соединен с промежуточным контуром
15 постоянного тока и генерировать соответствующие переменные напряжения из напряжения промежуточного контура постоянного тока. Такое напряжение промежуточного контура постоянного тока может иметь место, например, на конденсаторе промежуточного контура постоянного тока. Оно может быть получено, например, из питающего переменного напряжения (например, напряжения сети) при
20 помощи выпрямителя. Инвертор, точнее говоря, электрический переключатель инвертора может управляться управляющим устройством. Таким образом, управляющее устройство может управлять частотой и / или амплитудой переменных напряжений. Впрочем, приводной двигатель может иметь и другую конструкцию. Например, оба устройства генерации магнитного поля приводного
25 двигателя могут содержать обмотки, или же устройство генерации магнитного поля статора содержит постоянный магнит, а устройство генерации магнитного поля ротора - обмотки. Ниже будет рассматриваться только предпочтительный вариант приводного двигателя, причем варианты исполнения, предусмотренные изобретением, могут аналогичным образом применяться и для других конструкций
30 предпочтительного варианта приводного двигателя.
Управляющее устройство может определять, по меньшей мере, один электрический измеряемый параметр приводного двигателя. Предпочтительно, управляющее устройство определяет тот электрический измеряемый параметр, который описывает индукцию, имеющую место, по меньшей мере, в одной фазной 35 ветви статора. То есть, предпочтительно, определяется тот измеряемый параметр,
который коррелирует с электрическим напряжением, наведенным, по меньшей мере, в одной фазной ветви статора в результате изменения магнитного потока ротора. Например, управляющее устройство может определять в качестве измеряемого параметра электрическое напряжение, которое наводится в фазной 5 ветви, в которую в данный момент целенаправленно не подается ток. В качестве дополнения или альтернативы управляющее устройство может определять электрический фазный ток, по меньшей мере, в одной фазной ветви, предпочтительно, во всех фазных ветвях. Измерение такого измеряемого параметра выгодно тем, что оно позволяет управляющему устройству сделать 10 вывод о динамическом поведении вращающегося компонента. Например, это позволяет распознавать дисбаланс вращающегося компонента и, при необходимости, компенсировать его при помощи управляющего устройства, в частности, путем соответствующего управления распределением магнитного поля статора.
15 Управляющее устройство, в зависимости от значений измеряемого
параметра, может апостериорно определять, например, текущее радиальное и / или осевое положение ротора относительно статора. В этом варианте исполнения магнитные устройства приводного двигателя используются в качестве датчиков для определения положения ротора; приводной двигатель может обходиться без
20 дополнительных датчиков положения, предназначенных для определения радиального и / или осевого положения ротора. Если известно текущее положение ротора относительно статора, то управляющее устройство может компенсировать возможные отклонения ротора от заданного положения путем соответствующего управления распределением магнитного поля, в частности, соответствующего
25 управления трехфазным током в обмотке статора. Таким образом, можно обеспечить стабильное динамическое поведение вращающегося компонента.
Управляющее устройство, в зависимости от значений измеряемого параметра, может также апостериорно определять амплитуду и / или частоту и / или фазу отклонения оси вращения ротора относительно опорной оси. Опорной осью,
30 предпочтительно, является та ось, которая в состоянии покоя вращающегося компонента или при отсутствии нагрузки на компонент совпадает с фактической осью вращения. Таким образом, предпочтительно, опорная ось определяется положением статора. Если статор содержит кольцо или диск, на котором расположено магнитное устройство статора, то опорная ось может проходить через
35 центр или центральную точку кольца или диска и перпендикулярно им. Если
управляющее устройство определяет амплитуду и / или частоту и / или фазу отклонения оси вращения вращающегося компонента, то оно может противодействовать этому отклонению, в частности, путем соответствующего регулирования амплитуды и / или частоты и / или фазы вращающегося поля 5 статора. В этом варианте исполнения осуществляется также определение дисбаланса вращающегося компонента; это особенно выгодно для стирального барабана бытового прибора по уходу за бельем. В частности, управляющее устройство может компенсировать дисбаланс, что позволит обеспечить, в целом, стабильное динамическое поведение стирального барабана и, тем самым, 10 эксплуатационную надежность бытового прибора. Выгодным образом, это позволяет снизить механическую нагрузку на белье, находящееся в стиральном барабане, и увеличить срок службы и долговечность бытового прибора.
В особенно выгодном варианте управляющее устройство регулирует распределение магнитного поля, генерируемого магнитным устройством статора, по
15 шаблону, в частности, в зависимости от значений измеряемого параметра, например, в зависимости от измеренных значений наведенного напряжения и / или фазного тока. Такое регулирование, в целом, позволяет добиться стабильного динамического поведения вращающегося компонента. В частности, регулирование может осуществляться таким образом, или шаблон может быть составлен таким
20 образом, чтобы амплитуда отклонения оси вращения ротора от опорной оси оставалась ниже заданного предельного значения. Это позволяет отсечь часть амплитуды колебаний в колебательной системе - например, в стиральном барабане. В результате можно свести к минимуму риск столкновения системы с препятствием. В особенно предпочтительном варианте правило регулирования
25 предусматривает совпадение оси вращения ротора с опорной осью. То есть, регулирование может выполняться с учетом того, что магнитные устройства ротора и статора расположены соосно друг другу. Такое регулирование в любой момент времени обеспечивает оптимальное положение вращающегося компонента в бытовом приборе.
30 Предпочтительно, в управляющее устройство может быть заложена
цифровая характеристика упругости и / или амортизации вращающегося компонента. В этом случае управляющее устройство может быть устроено таким образом, чтобы оно путем соответствующего управления распределением магнитного поля, генерируемого магнитным устройством статора, устанавливало
35 (настраивало) заданную характеристику упругости и / или амортизации компонента.
Этот вариант исполнения основывается на знании того факта, что магнитные устройства статора, с одной стороны, и ротора, с другой стороны, образуют, в целом, упругую или амортизирующую систему, эластичность которой может произвольно регулироваться управляющим устройством. Это может 5 осуществляться, в частности, путем соответствующей настройки распределения вращающегося поля, то есть, например, путем соответствующей подачи питания на обмотку статора. В результате, выгодным образом, реальная физическая характеристика упругости и / или амортизации бытового прибора может быть дополнена виртуальной характеристикой упругости и / или амортизации, созданной 10 приводным двигателем. Таким образом, реальная характеристика упругости и / или амортизации может изменяться в зависимости от ситуации и необходимости, а именно, в зависимости от преобладающих в настоящий момент условий эксплуатации.
Например, в управляющее устройство для вращающегося компонента может
15 быть заложена характеристика упругости и / или амортизации, зависящая от амплитуды отклонения оси вращения от опорной оси, то есть, зависящая от рабочего хода, и / или характеристика упругости и / или амортизации, зависящая от загрузки вращающегося компонента, и / или характеристика упругости и / или амортизации, зависящая от частоты вращения компонента. Характеристика
20 упругости и / или амортизации, зависящая от рабочего хода, может представлять собой, в частности, прогрессивную характеристику. Характеристика упругости и / или амортизации, зависящая от загрузки, в любой момент времени обеспечивает оптимальное подрессоривание и / или амортизацию перемещения вращающегося компонента независимо от текущей загрузки компонента или нагрузки на компонент.
25 Характеристика упругости и / или амортизации, зависящая от частоты вращения, позволяет устанавливать необходимый коэффициент жесткости пружины и / или амортизатора для различных значений частоты вращения компонента; это особенно выгодно, в частности, в режиме центрифугирования в стиральных машинах. За счет применения зависящей от рабочего хода, то есть, прогрессивной характеристики
30 можно избежать пиков колебаний и свести к минимуму риск столкновения системы с препятствием.
Таким образом, по существу, создан бытовой прибор, в котором может быть достигнуто постоянно стабильное динамическое поведение вращающегося компонента независимо от его загрузки. В частности, в бытовом приборе по уходу за 35 бельем, например, в стиральной машине (в частности, с неподвижным баком для
стирального раствора), осевое расположение статора и ротора друг относительно друга позволяет получить соосно работающую систему независимо от текущей загрузки. То есть, управляющее устройство может активно воздействовать на динамическое поведение бытового прибора, в частности, под влиянием дисбаланса 5 и меняющейся нагрузки.
Способ эксплуатации бытового прибора, описываемый изобретением, предусматривает привод вращающегося компонента бытового прибора при помощи приводного двигателя. Управляющее устройство управляет приводным двигателем. Приводной двигатель содержит статор с первым магнитным устройством и
10 соединенный с компонентом ротор со вторым магнитным устройством. За счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами, ротор может вращаться относительно статора вокруг оси вращения. Магнитные устройства расположены вдоль оси вращения на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего между магнитными устройствами образуется осевой зазор.
15 Кроме того, в целях достижения соосности ротора и статора при осуществлении распределения магнитного поля, генерируемого первым и / или вторым магнитным устройством, постоянная составляющая этого магнитного поля превышает нулевое значение.
Предпочтительные варианты исполнения бытового прибора, описываемого 20 изобретением, и их преимущества в равной степени относятся к способу, описываемому изобретением.
Прочие признаки изобретения следуют из пунктов формулы изобретения, фигур и описания фигур. Все признаки и комбинации признаков, упомянутые в описании, а также признаки и комбинации признаков, перечисленные ниже в 25 описании фигур и / или указанные только на фигурах, могут применяться не только в указанных сочетаниях, но и в других сочетаниях, а также по отдельности.
Краткое описание чертежей
Изобретение описываются ниже на основании отдельных предпочтительных вариантов исполнения, которые поясняются на основании прилагаемых фигур, на 30 которых изображено:
Фигура 1А: схематичное сечение приводного двигателя стиральной машины, известного на уровне техники.
Фигура 1В: схематичный продольный или осевой разрез приводного двигателя согласно фигуре 1А.
Фигура 2: схематичный боковой вид бытового прибора согласно одному из вариантов исполнения.
Фигура ЗА: схематичный продольный или осевой разрез приводного двигателя бытового прибора согласно одному из вариантов исполнения.
5 Фигура ЗВ: схематичное сечение приводного двигателя согласно фигуре
ЗА.
Фигура 4А: схематичный продольный или осевой разрез приводного двигателя согласно фигуре ЗА, причем ротор установлен с радиальным смещением относительно статора вследствие загрузки стирального барабана.
10 Фигура 4В: схематичный вид торцевой стороны приводного двигателя
согласно фигуре 4А.
Фигура 5: схематичный и в высшей степени абстрактный вид бытового прибора согласно одному из вариантов исполнения.
Осуществление изобретения
15 На фигурах 1А и 1В показан приводной двигатель 1, известный на уровне
техники. Приводной двигатель 1 представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока или синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов. Приводной двигатель 1 содержит статор 2 и ротор 3. Статор 2 и ротор 3 расположены соосно друг другу, причем ротор 3 расположен внутри статора 2 или
20 статор 2 охватывает ротор 3. Ротор 3 содержит постоянные магниты, которые распределены по периметру радиальной наружной стороны ротора 3 и имеют переменную полярность. На радиальной внутренней стороне статора 2 находятся электромагниты 5, образованные обмоткой с несколькими фазными ветвями, например, тремя фазными ветвями.
25 Если поставить в стиральную машину подобный приводной двигатель 1,
известный из патентной заявки ЕР 1 433 890 А2, то возникнет проблема, заключающаяся в том, что стиральный барабан стиральной машины может опускаться относительно неподвижного бака для стирального раствора. Это связано со следующими недостатками: увеличивается количество "мертвого раствора", и
30 возникает опасность для обрабатываемых текстильных изделий. Кроме того, возникают механические нагрузки на подшипники стирального барабана, что может привести к уменьшению срока службы и долговечности стиральной машины.
На фигуре 2 представлен бытовой прибор 6 согласно одному из вариантов исполнения изобретения. Бытовой прибор 6 представляет собой прибор по уходу за бельем. В данном варианте исполнения под бытовым прибором 6 понимается стиральная машина. Она содержит прямоугольный корпус 7, в котором выполнено 5 сквозное отверстие 8, через которое в бытовой прибор 6 может помещаться белье. Сквозное отверстие 8 может обычным порядком закрываться дверью. Кроме того, бытовой прибор 6 содержит бак 9 для стирального раствора, который жестко или неподвижно соединен с корпусом 7. Таким образом, бак 9 для стирального раствора не может перемещаться относительно корпуса 7. На задней стороне 10 бак 9 для
10 стирального раствора закрыт опорной деталью 11, которая соединена с баком 9 для стирального раствора посредством эластичного уплотнения 12. Опорная деталь 11 соединена с верхней стенкой 14 корпуса 7 посредством пружинного устройства 13 и опирается на дно 16 корпуса 7 посредством амортизирующего устройства 15. Пружинное устройство 13 может содержать, в принципе, любое количество пружин;
15 амортизирующее устройство 15 может содержать любое количество амортизаторов, равно как и амортизаторы различных видов. Положение пружинного устройства 13 и амортизирующего устройства 15 может различаться в зависимости от исполнения. Кроме того, пружины могут быть встроены в амортизирующее устройство.
В баке 7 для стирального раствора установлен стиральный барабан 17 с 20 возможностью вращения вокруг горизонтальной оси вращения, причем в альтернативных вариантах исполнения ось вращения может располагаться под наклоном. Вал 18, жестко соединенный со стиральным барабаном 17, соединяет стиральный барабан 17 с ротором 19 приводного двигателя 20. Кроме того, приводной двигатель 20 содержит статор 21. В данном варианте исполнения 25 бытовой прибор 6 оснащен прямым приводом стирального барабана 17. Вал 18 проходит через сквозное отверстие опорной детали 11 и опирается на эту опорную деталь 11, в частности, например, посредством шарикоподшипника.
Стиральный барабан 17, как и ротор 19, может вращаться вокруг оси S вращения. Если в стиральный барабан 17 загружено белье, то на стиральный
30 барабан 17 воздействует сила, обусловленная весом белья. Эта сила вызывает опускание стирального барабана 17 вместе с ротором 19 и опорной деталью 11. Стиральный барабан 17 опускается относительно бака 7 для стирального раствора, а ротор 19 смещается в радиальном направлении относительно статора 21. Ротор 19 и статор 21 механически развязаны друг относительно друга и, тем самым, не
35 центрированы механически. Ось S вращения в этом случае сдвигается вниз, в
частности, относительно оси S вращения, показанной на фигуре 2. В исходном положении стирального барабана 17 (см. фиг. 2), в котором стиральный барабан 17 не нагружен, ось S вращения одновременно является опорной осью S'. Когда в стиральный барабан 17 загружено белье, положение оси S вращения изменяется 5 относительно опорной оси S'. В альтернативном варианте пружинное устройство 13 и амортизирующее устройство 15 могут быть согласованы таким образом, чтобы исходное положение, показанное на фигуре 2, то есть, соосное положение ротора 19 и статора 21 достигалось только при загрузке в стиральный барабан среднего количества или обычного для домохозяйств среднего количества белья. При этом 10 выгодно то, что активное вмешательство с целью достижения соосного положения ротора 19 и статора 21 требуется только тогда, когда количество белья отличается от среднего количества или обычного для домохозяйств среднего количества белья. В результате можно снизить нагрузку на узлы.
Приводной двигатель 20 сконструирован таким образом, чтобы ротор 19 и 15 статор 21 располагались на некотором удалении друг от друга вдоль оси S вращения. Это означает, что между ротором 19 и статором 21 образован осевой воздушный зазор 22. В этом воздушном зазоре 22 не установлено деталей. В исходном положении стирального барабана 17, показанном на фигуре 2, статор 21 расположен параллельно ротору 19, и допускается боковое перемещение ротора 19 20 относительно статора 21. При таком осевом расположении ротора 19 и статора 21 друг относительно друга свобода бокового перемещения исключает риск удара или столкновения ротора 19 со статором 21 при отклонении стирального барабана 17.
Расположение ротора 19, с одной стороны, и статора 21, с другой стороны, показано на фигуре 2 лишь примерно. Равным образом статор 21 может быть 25 расположен на неподвижном баке 9 для стирального раствора, в частности, на радиальном выступе 23 бака 9 для стирального раствора. То есть, статор 21 может быть расположен либо на корпусе 7, либо на баке 9 для стирального раствора. Ротор 19 может быть расположен непосредственно на стиральном барабане 17, а именно, на задней стенке стирального барабана 17.
30 Ротор 19 имеет магнитное устройство 24, а статор 21 также имеет магнитное
устройство 25. Каждое из магнитных устройств 24, 25 содержит ориентированные в осевом направлении полюсные наконечники, противостоящие друг другу. То есть, магнитные устройства 24, 25 расположены напротив друг друга. Магнитное устройство 24 ротора 19 содержит несколько постоянных магнитов, которые с
35 переменной полярностью распределены по торцевой стороне 26 ротора 19,
обращенной к статору 21, в частности, например, по кольцу. Магнитное устройство 25 статора 21, напротив, содержит несколько электромагнитов, которые образованы обмоткой, например, с тремя фазными ветвями. Электромагниты также расположены на торцевой стороне 27 статора 21, обращенной к ротору 19. Они 5 также могут быть расположены вдоль кольца.
На фигурах ЗА и ЗВ показан примерный вариант исполнения приводного двигателя 20, включающего ротор 19 и статор 21. Как следует из фигур ЗА и ЗВ, ротор 19 и статор 21 содержат, соответственно, кольцо 28 и 29, на котором расположено соответствующее магнитное устройство 24, 25. Когда стиральный 10 барабан 17 не загружен, кольца 28, 29 располагаются соосно друг другу, то есть, соответствующие центры колец 28, 29 располагаются на опорной оси S'.
Если теперь стиральный барабан 17 будет загружен бельем, он опустится относительно бака 9 для стирального раствора, и ось S вращения сместится относительно опорной оси S'. Такой сценарий показан на фигурах 4А и 4В. Ротор 19
15 и статор 21 более не соосны друг другу, а ось S вращения более не совпадает с опорной осью S'. Однако, осевое расположение ротора 19 и статора 21 друг относительно друга допускает активную регулировку положения ротора 19 и, тем самым, оси S вращения. В частности, питание на фазные ветви статора 21 может подаваться одновременно, в частности, в виде постоянного тока. В результате
20 возникают центрирующие силы, действующие в направлении стрелок Р1, Р2. Эти силы возвращают ротор 19 в его исходное положение, благодаря чему ось S вращения совпадает с опорной осью S'. Такое соосное расположение ротора 19 и статора 21 может поддерживаться во время всего периода работы бытового прибора 6; для этого на вращающееся поле магнитного устройства 25 статора 21
25 может накладываться постоянная составляющая (смещение), которая впоследствии обеспечивает соосное расположение.
На фигуре 5 детально поясняется принцип и способ управления приводным двигателем 20. На фигуре 5 представлен бытовой прибор 6 со стиральным барабаном 17 и соединенным с ним ротором 19. В данном варианте исполнения
30 магнитное устройство 25 статора 21 содержит три фазные ветви 30, 31, 32, которые электрически соединены с инвертором 33. Инвертор 33 вырабатывает для каждой фазной ветви 30, 31, 32 электрическое переменное напряжение. Инвертор 33 вырабатывает эти переменные напряжения при помощи подходящих переключателей, в частности, при помощи транзисторов. Инвертор 33 управляется
35 управляющим устройством 34, которое в данном варианте исполнения
представляет собой микроконтроллер. Инвертор 33 соединен с электрическим промежуточным контуром 35 постоянного тока, который содержит конденсатор 36 промежуточного контура постоянного тока. На конденсаторе 36 промежуточного контура постоянного тока имеет место постоянное напряжение Uz промежуточного 5 контура постоянного тока. Из этого постоянного напряжения Uz промежуточного контура постоянного тока инвертор 33 производит переменное напряжение для фазных ветвей 30, 31, 32.
Бытовой прибор 6 содержит два электрических подключающих контакта 37, 38, в частности, контакты фазы и нуля. Контакты 37, 38 электрически соединены с
10 выпрямителем и сетевым фильтром 39. Выпрямитель 39 производит постоянное напряжение Uz промежуточного контура постоянного тока из переменного напряжения Uv электрической сети, имеющего место между контактами 37, 38. Постоянное напряжение Uz промежуточного контура постоянного тока производится между схемным узлом 40 и опорным потенциалом 41. Между схемным узлом 40 и
15 опорным потенциалом 41 включен конденсатор 36 промежуточного контура постоянного тока. Параллельно конденсатору 36 промежуточного контура постоянного тока включен делитель 42 напряжения с первым и вторым омическим сопротивлением 43, 44. Узел 45 съема напряжения, расположенный между сопротивлениями 43, 44, соединен с питающим контактом управляющего устройства
20 34. Таким образом, делитель 42 напряжения делит постоянное напряжение Uz промежуточного контура постоянного тока, а управляющее устройство 34 питается разделенным постоянным напряжением.
Инвертор 33, точнее говоря, его транзисторы, соединены, с одной стороны, с схемным узлом 40, а с другой стороны, через три измерительных резистора 46, 47, 25 48 с опорным потенциалом 41. Управляющее устройство 34 измеряет фазные токи !зо. 1з1. 1з2, протекающие через фазные ветви 30, 31, 32. Для этого управляющее устройство 34 соединено с тремя узлами 49, 50, 51, которые расположены, соответственно, между одним из измерительных резисторов 46, 47, 48 и инвертором 33.
30 Кроме того, управляющее устройство 34 может определять соответствующие
электрические напряжения, которые наводятся в фазных ветвях 30, 31, 32 магнитным потоком магнитного устройства 24 ротора 19. Как фазные токи l30, 131, l32, так и измеренные наведенные напряжения представляют собой электрические измеряемые параметры приводного двигателя 20, определяемые управляющим
35 устройством 34.
Как уже говорилось, управляющее устройство 34 может управлять прохождением тока через фазные ветви 30, 31, 32 или распределением магнитного поля, генерируемого магнитным устройством 25 статора 21, таким образом, чтобы обеспечивалась соосность ротора 19 и статора 21. Это может выглядеть, например, 5 так: управляющее устройство 34 создает во вращающемся поле, генерируемом фазными ветвями 30, 31, 32, постоянную составляющую, которая впоследствии создает центрирующие силы.
В зависимости от измеренных значений фазных токов l30, I31, I32 и / или наведенных напряжений (в частности, в зависимости от электрического напряжения,
10 наведенного в фазной ветви 30, 31, 32, в которую в настоящий момент не подается ток) управляющее устройство 34 определяет текущее радиальное и / или осевое положение ротора 19 относительно статора 21 или положение оси S вращения относительно опорной оси S'. Управляющее устройство 34 может определить это на основании измеренных значений, так как указанные электрические измеряемые
15 параметры зависят непосредственно от величины индукции, обусловленной магнитным потоком магнитного устройства 24 ротора 19.
Таким образом, управляющее устройство 34 может определять текущее положение ротора 19 относительно статора 21. То есть, управляющее устройство 34 может распознавать дисбаланс стирального барабана 17. Может быть
20 предусмотрена функция, согласно которой управляющее устройство 34 в зависимости от измеренных значений вышеупомянутого измеряемого параметра определяет амплитуду и / или фазу и / или частоту отклонения оси S вращения от опорной оси S'. Такое отклонение показано, например, на фигурах 4А и 4В. Затем управляющее устройство 34 может противодействовать этому отклонению, в
25 частности, путем соответствующего управления инвертором 33.
Управляющее устройство 34 в зависимости от измеренных значений может регулировать динамическое поведение стирального барабана 17 таким образом, чтобы ось S вращения совпадала с опорной осью S'. В этом случае стиральный барабан 17 всегда остается в оптимальном положении, что позволяет снизить 30 нагрузку на механические компоненты бытового прибора 6, в частности, на подшипники.
Магнитное устройство 24 ротора 19 и магнитное устройство статора 21 образуют совместно пружинную или амортизирующую систему. Кроме того, в данном варианте исполнения управляющее устройство 34 может изменять 35 эластичность такой пружинно-амортизирующей системы. Управляющее устройство
34 может регулировать эластичность путем изменения вращающегося поля магнитного устройства 25 или изменения токов l30, 131, l32. В управляющем устройстве 34, в частности, в памяти, могут быть заложены или заданы соответствующие характеристики, которые позволяют устанавливать различные степени эластичности пружинной системы, образованной ротором 19 и статором 21. Эти степени эластичности могут варьироваться в зависимости от текущей частоты вращения приводного двигателя 20 и / или в зависимости от текущей загрузки стирального барабана 17 и / или в зависимости от амплитуды отклонения оси S вращения от опорной оси S'. То есть, в управляющее устройство 34 могут быть заложены характеристики упругости и амортизации, зависящие от загрузки и / или частоты вращения и / или рабочего хода. Согласно этим характеристикам управляющее устройство 34 управляет вращающимся полем магнитного устройства 25. Текущая эластичность подобной пружинно-амортизирующей системы, состоящей из ротора 19 и статора 21, также может регулироваться управляющим устройством 34, в частности, в зависимости от измеренных значений.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ
1 приводной двигатель
2 статор
3 ротор
5 4 постоянный магнит
5 электромагнит
6 бытовой прибор
7 корпус
8 сквозное отверстие
10 9 бак для стирального раствора
10 задняя сторона
11 опорная деталь
12 уплотнение
13 пружинное устройство
15 14 верхняя стенка
15 амортизирующее устройство
16 дно
17 стиральный барабан
18 вал
20 19 ротор
20 приводной двигатель
21 статор
22 воздушный зазор
23 выступ
25 24,25 магнитное устройство
26, 27 торцевая сторона
28,29 кольца
30, 31, 32 фазные ветви
33 инвертор
34 управляющее устройство
35 промежуточный контур постоянного тока
5 36 конденсатор промежуточного контура постоянного тока
37,38 контакт
39 выпрямитель
40 схемный узел
41 опорный потенциал
10 42 делитель напряжения
43, 44 омическое сопротивление
45 узел съема напряжения
46, 47, 48 измерительный резистор
49, 50, 51 узел
15 S ось вращения
S' опорная ось
Uz постоянное напряжение промежуточного контура постоянного тока
Uv переменное напряжение электрической сети
!зо> 1з1> 1з2 фазный ток
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Бытовой прибор (6) с вращающимся компонентом (17), приводным двигателем (20), предназначенным для привода компонента (17) и содержащим статор (21) с первым магнитным устройством (25) и соединенный с компонентом
5 (17) ротор (19) со вторым магнитным устройством (24), и управляющим устройством (34), предназначенным для управления приводным двигателем (20), причем ротор (19) выполнен с возможностью вращения за счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами (24, 25), относительно статора (21) вокруг оси (S) вращения, а магнитные устройства (24, 25) расположены вдоль оси (S)
10 вращения на некотором расстоянии друг от друга так, что между магнитными устройствами (24, 25) образован осевой зазор (22), отличающийся тем, что для достижения соосного расположения ротора (19) относительно статора (21) управляющее устройство (34) выполнено с возможностью генерирования при управлении распределением магнитного поля, создаваемого первым и / или вторым
15 магнитным устройством (24, 25), постоянной составляющей этого магнитного поля, большей нуля.
2. Бытовой прибор (6) по п. 1, отличающийся тем, что он представляет собой бытовой прибор (6) по уходу за бельем, а компонент (17) представляет собой барабан (17) для укладки белья.
20 3. Бытовой прибор (6) по п. 2, отличающийся тем, что он содержит бак (9)
для стирального раствора, жестко соединенный с корпусом (7) бытового прибора
(6) , а статор (21) расположен на баке (9) для стирального раствора или на корпусе
(7) .
4. Бытовой прибор (6) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся
25 тем, что статор (21) и ротор (19) содержат расположенные параллельно друг другу
кольца или диски (28, 29), удерживающие соответствующие магнитные устройства (24, 25).
5. Бытовой прибор (6) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что магнитное устройство (24) ротора (19) содержит постоянные магниты и /
30 или магнитное устройство (25) статора (21) содержит обмотку, в частности, с тремя фазными ветвями (30, 31, 32).
6. Бытовой прибор (6) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (34) выполнено с возможностью измерения электрических параметров (l30, 131, l32) приводного двигателя (20), в частности,
6.
электрического фазного тока (l30, 131, l32), протекающего, по меньшей мере, через одну фазную ветвь (30, 31, 32) статора (21), и / или электрического напряжения, наведенного в, по меньшей мере, одной фазной ветви (30, 31, 32) статора (21).
7. Бытовой прибор (6) по п. 6, отличающийся тем, что управляющее
5 устройство (34) выполнено с возможностью апостериорного определения текущего
радиального и / или осевого положения ротора (19) относительно статора (21) на основании измеренных значений параметров (l30, 131, l32).
8. Бытовой прибор (6) по п.п. 6 или 7, отличающийся тем, что управляющее устройство (34) выполнено с возможностью апостериорного определения
10 амплитуды и / или частоты и / или фазы отклонения оси (S) вращения ротора (19) относительно опорной оси (S') на основании измеренных значений параметров (l30, 'з1. 'зг)-
9. Бытовой прибор (6) по одному из пунктов 6-8, отличающийся тем, что управляющее устройство (34) выполнено с возможностью регулирования, на
15 основании измеренных значений параметров (l30, l3i, l32), распределения магнитного поля, генерируемого магнитным устройством (25) статора (21), в соответствии с заданным шаблоном.
10. Бытовой прибор (6) по п. 9, отличающийся тем, что, согласно шаблону амплитуда отклонения оси (S) вращения ротора (19) относительно опорной оси (S')
20 лежит ниже предварительно заданного предельного значения, в частности, ось (S) вращения ротора (19) совпадает с опорной осью (S').
11. Бытовой прибор (6) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что управляющее устройство (34) выполнено с возможностью задания в нем цифровой характеристики упругости и / или амортизации для вращающегося
25 компонента (17), а также с возможностью настройки, путем соответствующего управления распределением магнитного поля, генерируемого магнитным устройством (25) статора (21), заданной характеристики упругости и / или амортизации компонента (17).
12. Бытовой прибор (6) по п. 11, отличающийся тем, что управляющее
30 устройство (34) выполнено с возможностью задания в нем для вращающегося
компонента (17) характеристики упругости и / или амортизации, зависящей от амплитуды отклонения оси (S) вращения от опорной оси (S') и / или от загрузки вращающегося компонента (17) и / или от частоты вращения компонента (17).
13. Способ эксплуатации бытового прибора (6), согласно которому вращающийся компонент (17) приводят от приводного двигателя (20), содержащего статор (21) с первым магнитным устройством (25) и соединенный с компонентом (17) ротор (19) со вторым магнитным устройством (24), причем приводным 5 двигателем (20) управляют посредством управляющего устройства (34), а за счет взаимодействия магнитных полей, генерируемых магнитными устройствами (24, 25), ротор (19) вращают относительно статора (21) вокруг оси (S) вращения, причем магнитные устройства (24, 25) располагают вдоль оси (S) вращения на некотором расстоянии друг от друга с образованием между магнитными устройствами (24, 25) 10 осевого зазора (22), отличающийся тем, что при управлении распределением магнитного поля, создаваемого первым и / или вторым магнитным устройством (24, 25), генерируют постоянную составляющую этого магнитного поля, большую нуля, для достижения соосного расположения ротора (19) относительно статора (21).
(19)