DE9214387U1 - Drehzahl-Steuergerät für einen Waschmaschinenmotor - Google Patents
Drehzahl-Steuergerät für einen WaschmaschinenmotorInfo
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Description
AKO-Werke GmbH & Co. KG Pfannerstraße 75/79
7988 Uangen/Allgäu
Beschreibung
Drehzahl-Steuergerät für einen Waschmaschinenmotor
Die Erfindung betrifft ein Drehzahl-Steuergerät mit einer Steuerelektronik für einen Waschmaschinenmotor, wobei ein
an einem Kühlkörper sitzendes Halbleiterschaltelement den Motorstrom schaltet und zwischen Linksdrehphasen und
Rechtsdrehphasen des Motors Pausen liegen, deren Dauer temperaturabhängig geregelt ist.
Eine derartige Steuerung ist in der EP 0 478 807 Al
beschrieben. Ein Temperaturfühler erfaßt die Temperatur des Motors. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen
der Motor-Grenztemperatur und der jeweiligen Motor-Temperatur wird die Einschaltdauer des Motors verändert,
so daß ohne Beeinträchtigung des Waschergebnisses eine Verkürzung der Gesamtwaschprogrammlaufzeit möglich ist,
ohne daß am Motor dessen Grenztemperatur überschritten wird.
Der Motor ist in der Waschmaschine unten angeordnet, wogegen das Steuergerät oben in der Waschmaschine
untergebracht ist. Die Umgebungstemperatur des Motors ist somit auch im Kochwaschgang, wenn die anderen Komponenten
des Steuergeräts erwärmt werden, verhältnismäßig klein. Mit dem an dem Motor angeordneten Temperaturfühler lassen
sich also Übertemperaturen der übrigen Komponenten nicht erfassen. Hierbei ist es zudem schlecht, daß der Motor
eine relativ große thermische Trägheit gegenüber den temperaturempfindlichen Teilen des Steuergerätes besitzt.
Außerdem muß der Temperaturfühler mit einer eigenen
Leitung mit dem Steuergerät verbunden sein. Damit ist ein zusätzlicher Montageaufwand verbunden.
Bei Waschmaschinen sind alle Komponenten so ausgelegt, daß ihre erlaubte höchste Temperatur auch im
ungünstigsten Betriebsfall nicht überschritten wird. Temperaturkritische Komponenten sind das Steuergerät mit
der Steuerelektronik und dem Halbleiterschaltelement sowie der Motor. Treffen nicht alle ungünstigsten
Randbedingungen gleichzeitig zusammen, also z.B. höchste Umgebungstemperatur, halbe Trommelbeladung, höchster
Laugenstand, höchste Netzüberspannung etc., dann werden die Komponenten weit unter der Temperatur betrieben, die
sie ohne Schaden zu nehmen, annehmen dürfen. In diesem Fall - dem Normalfall - könnten die Pausen zwischen
Linksdrehung und Rechtsdrehung klein werden oder ganz wegfallen, ohne daß eine Komponente der Waschmaschine
Schaden nähme. Eine Verkürzung der Pausen bedeutet eine Verkürzung der Gesamtwaschzeit ohne Beeinträchtigung des
Waschergebnisses. Eine kurze Waschzeit ist angestrebt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drehzahl-Steuergerät vorzuschlagen, das die Temperatur aller
temperaturkritischen Komponenten überwacht und temperaturabhängig die Gesamtwaschzeit verkürzt.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Steuergerät
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an dem Halbleiterschaltelement oder dem Kühlkörper ein
Temperaturfühler angeordnet ist, der an die Steuerelektronik angeschlossen ist und die Temperatur des
Halbleiterschaltelements bzw. des Kühlkörpers erfaßt, und daß die Steuerelektronik bei niedrigerer Temperatur die
Dauer der Pausen kürzer als bei höherer Temperatur einstellt.
Der Temperaturfühler erfaßt die Temperatur des Kühlkörpers und damit auch die Temperatur des
Halbleiterschaltelements. Über den Kühlkörper erfaßt der
Temperaturfühler auch die Umgebungstemperatur des Steuergerätes, die sich im Regelfall von der des Motors
unterscheidet. Die Umgebungstemperatur des Motors wird primär durch die Raumtemperatur in der Umgebung der
Waschmaschine und seine eigene Abwärme bestimmt. Die Umgebungstemperatur der Steuerung wird demgegenüber
zusätzlich insbesondere durch die programmabhängige Laugentemperatur erhöht. Die Differenz beider
Umgebungstemperaturen (Delta T) hängt auch von der genauen räumlichen Anordnung ab. Sie läßt sich für
verschiedene Laugentemperaturwerte z.B. meßtechnisch erfassen und tabellieren.
Der Halbleiterschalter erwärmt sich entsprechend seiner
Umgebungstemperatur und dem Motorstrom. Der Temperaturfühler erfaßt auf diese Weise indirekt die
Temperaturerhöhung des Motors, da diese dem Motorstrom im wesentlichen proportional ist. Unter Berücksichtigung der
bekannten Differenz beider Umgebungstemperaturen läßt sich daher für jede Laugentemperatur die Motortemperatur
mit guter Genauigkeit bestimmen. Die Laugentemperatur wird von der Steuerelektronik entweder ohnehin zu ihrer
Regelung erfaßt oder aber kann entsprechend der zum Waschprogramm gehörigen Temperatur und der Waschzeit
abgeschätzt werden.
Eine noch genauere Bestimmung der Motortemperatur kann mittels Messung der Umgebungstemperatur der
Steuerelektronik durch einen zweiten Temperatursensor erreicht werden. Dieser befindet sich z.B. auf der
Elektronikplatine, nicht jedoch im thermischen Kontakt zum Kühlkörper.
Die Motortemperatur im eingeschwungenen Zustand kann
beschrieben werden zu:
TMotor = Tu Motor + Kl &khgr; &Igr;.
TMotor = Tu Motor + Kl &khgr; &Igr;.
Entsprechend gilt für die Temperatur des Temperatursensors
TSensor = Tu Kühlkörper + K2 &khgr; I,
mit I als gemeinsamen Motorstrom und Kl, K2 als Konstanten. Hieraus folgt durch einfache Umrechnung
TMotor=(Tu Kühlk.-Delta T) + K1/K2 (TSensor-Tu Kühlk.),
wobei die Umgebungs-Temperaturdifferenz Delta T wiederum
in Abhängigkeit von der Laugentemperatur bekannt ist. Im nicht eingeschwungenen Zustand möge das zeitliche
Verhalten durch die Konstanten Kl,K2 berücksichtigt sein. Diese vereinfachte Annahme ist zulässig, da die
thermische Zeitkonstante des Kühlkörpers in der praktischen Ausführung nie größer als die des Motors ist
und somit der resultierende Meßfehler in der Aufheizphase
immer zu einem zu hohen Meßwert führt. Die Abkühlphase geht im betroffenen Anwendungsfall so langsam vor sich,
daß die Vorgänge als quasistationär gelten können. Somit ist eine Motorüberlastung ausgeschlossen, weshalb der
genannte Fehler unberücksichtigt bleiben kann.
Dadurch ist erreicht, daß im einfachsten Fall mit einem einzigen Temperaturfühler sowohl die Motortemperatur als
auch die Temperatur der anderen Komponenten, insbesondere des Halbleiterschaltelements und der Steuerelektronik
erfaßt ist. In den Pausen kühlen die Komponenten unter dem Einfluß der Umgebungsluft ab, da sie stromlos sind.
Entsprechend der jeweiligen Temperatur läßt sich die Dauer der Pausen minimieren, wodurch die Gesamtwaschzeit
verkürzt wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß temperaturempfindliche Komponenten durch Übertemperaturen
geschädigt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Temperaturfühler, da er an dem mit der Steuerelektronik
verbundenen Kühlkörper angeordnet ist, keine zusätzlich in der Waschmaschine zu verlegende Leitung erforderlich
macht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung
zeigen:
Figur 1 den Aufbau einer Waschmaschine schematisch, Figur 2 ein Schaltbild des Drehzahlsteuergeräts und
Figur 3 eine Alternative zu Figur 2.
Bei einer Waschmaschine ist eine an einer horizontalen Achse(l) gelagerte Wäschetrommel(2) über einen
Riementrieb(3) von einem Motor(4) antreibbar. Der
Motor(4) ist unterhalb der Wäschetrommel(2) angeordnet.
Oben in der Waschmaschine ist ein Drehzahl-Steuergerät(5)
befestigt. An dessen Steuerelektronik(6) ist ein
Kühlkörper(7) angeordnet. Die Steuerelektronik(6) ist
über Leitungen(8) mit dem Motor(4) und einem an dessen
Welle(9) sitzenden Tachogenerator(10) verbunden.
Am Kühlkörper(7) ist wärmeleitend u.a. das Gehäuse eines
Halbleiterschaltelements(11) angebracht. Am Kühlkörper(7)
sitzt möglichst in der Nähe des
Halbleiterschaltelements(11) ein Temperaturfühler(12),
der über Leitungen(13) an eine Elektronikschaltung(14)
der Steuerelektronik(6) angeschlossen ist. Der
Temperaturfühler(12) ist beispielsweise ein
NTC-Widerstand oder ein PTC-Widerstand oder ein
temperaturabhängiger Halbleiter. In den Figuren 2 und ist der Temperaturfühler(12) direkt am Gehäuse des
Halbleiterschaltelements(11) angebracht dargestellt.
Mittels des Halbleiterschaltelements(11) wird der
Motorstrom des Motors(4), der ein Universalmotor ist,
eingeprägt. Das Halbleiterschaltelement(11) wird von der
Elektronikschaltung(14) gesteuert. Dabei ist in an sich
bekannter Weise über den Tachogenerator(10) eine
Drehzahlregelung des Motors(4) möglich. Die Mittel zur
Drehrichtungsumkehr des Motors(4) sind an sich bekannt und in den Figuren nicht dargestellt. Sie dienen dem
Betrieb der Wäschetrommel(2) in Reversierzyklen, wobei
jeweils zwischen einer Linksdrehphase oder einer Rechtsdrehphase eine Pause liegt, in der der Motor(4) und
damit die Wäschetrommel(2) stillsteht. Die Summe der
Dauer dieser Pausen beeinflußt die Gesamtzeit zwischen dem Beginn und dem Ende eines Waschvorganges. Die Dauer
der Pausen hat auf das Waschergebnis keinen besonderen Einfluß. Nach dem Stand der Technik sind jedoch
vergleichsweise lange Pausen gewählt, um zu gewährleisten, daß die temperaturempfindlichen
Komponenten, wie Motor(4), Halbleiterschaltelement(11)
und Elektronikschaltung(14) sich nicht überhitzen.
Der Temperaturfühler(12) überwacht die Temperatur des
Kühlkörpers(7) und damit insbesondere die Temperatur des Halbleiterschaltelements(11) . Die Temperatur des
Halbleiterschaltelements(11) und damit auch die Temperatur des Kühlkörpers(7) steigt mit zunehmendem
Motorstrom, wobei mit zunehmendem Motorstrom auch die Temperatur des Motors(4) ansteigt. In Abhängigkeit von
der vom Temperaturfühler(12) erfaßten Temperatur regelt
die Elektronikschaltung(14) die Dauer der Pausen zwischen
Drehphasen. Um eine möglichst kurze Gesamtwaschzeit zu erreichen, werden die Pausen möglichst kurz eingestellt,
ohne daß sie jedoch so kurz werden, daß an einer der
7
Komponenten die zulässige Temperatur überschritten wird.
Komponenten die zulässige Temperatur überschritten wird.
Zusätzlich zu der temperaturabhängigen Regelung der
Pausendauer kann vorgesehen sein, daß der Temperaturfühler(12) über die Elektronikschaltung(14) bei
Erreichen einer Grenzwerttemperatur den Motor(4) zwangsweise abschaltet. Es erübrigt sich dann ein
zusätzlicher Thermo-Schutzschalter am Motor(4).
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist eine Chopper-Drehzahlregelung
vorgesehen, bei der die Netzspannung über einen Brückengleichrichter(15) am Motor(4) liegt und
diesem eine Freilaufdiode(16) parallelgeschaltet ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist eine Phasenanschnitts-Drehzahlregelung vorgesehen.
Claims (6)
1. Drehzahl-Steuergerät mit einer Steuerelektronik für
einen Waschmaschinenmotor, wobei ein an einem Kühlkörper sitzendes Halbleiterschaltelement den Motorstrom schaltet
und zwischen Linksdrehphasen und Rechtsdrehphasen des Motors Pausen liegen, deren Dauer temperaturabhängig
geregelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Halbleiterschaltelement(11) oder dem Kühlkörper(7) ein
Temperaturfühler(12) angeordnet ist, der an die
Steuerelektronik(6) angeschlossen ist und die Temperatur
des Halbleiterschaltelements(11) bzw. des Kühlkörpers(7)
erfaßt, und daß die Steuerelektronik(6) bei niedrigen Temperaturen die Dauer der Pausen kürzer als bei höheren
Temperaturen einstellt.
2. Drehzahl-Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler ein NTC-Widerstand,
ein PTC-Widerstand oder ein temperaturabhängiger Halbleiter ist.
3. Drehzahl-Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler(12) bei einer
Grenztemperatur den Motor(4) über die Steuerelektronik(6) abschaltet.
4. Drehzahl-Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperaturfühler(12) über eine unmittelbar zwischen dem
Kühlkörper(7) und der Steuerelektronik(6) verlaufende
Leitung(13) mit der Steuerelektronik(6,14) verbunden ist.
5. Drehzahl-Steuergerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über einen zweiten Temperaturfühler die Laugentemperatur erfaßt und in die
Berechnung der Motortemperatur einbezogen wird.
6. Drehzahl-Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß über einen zweiten Temperaturfühler die Umgebungstemperatur der Elektronik
erfaßt und in die Berechnung der Motortemperatur einbezogen wird.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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DE9214387U1 true DE9214387U1 (de) | 1992-12-17 |
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Country | Link |
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DE (1) | DE9214387U1 (de) |
IT (1) | IT1270885B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005064066A1 (de) * | 2003-12-29 | 2005-07-14 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Wäschebehandlungsgerät mit einer steueranordnung zum betreiben eines elektrischen motors |
-
1992
- 1992-10-23 DE DE9214387U patent/DE9214387U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-10-14 IT ITMI932183A patent/IT1270885B/it active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005064066A1 (de) * | 2003-12-29 | 2005-07-14 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Wäschebehandlungsgerät mit einer steueranordnung zum betreiben eines elektrischen motors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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ITMI932183A1 (it) | 1995-04-14 |
IT1270885B (it) | 1997-05-13 |
ITMI932183A0 (it) | 1993-10-14 |
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