DE9214387U1 - Drehzahl-Steuergerät für einen Waschmaschinenmotor - Google Patents

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;.

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.

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)

Ansprüche Drehzahl-Steuergerät für einen Waschmaschinenmotor

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.