專利名稱：使用直流排水電磁鐵的洗衣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用直流排水電磁鐵的洗衣機(jī)，尤其是電子控制的使用直流排水電磁鐵地洗衣機(jī)。該種洗衣機(jī)備有排水閥，牽引排水閥的直流排水電磁鐵(以下可簡稱電磁鐵)，向電磁鐵輸出電壓的電力電子驅(qū)動(dòng)電路和控制該電力電子驅(qū)動(dòng)電路的控制電路；開通排水閥時(shí)，控制電路使電力電子驅(qū)動(dòng)電路向電磁鐵輸出電壓使之啟動(dòng)吸合，并在排水閥開通期間，繼續(xù)向電磁鐵輸出電壓，使之保持吸合狀態(tài)。
現(xiàn)有技術(shù)已沿用多年，近況仍可見于2000年6月13日發(fā)布的中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2482-2000《直流排水電磁鐵》，和《全自動(dòng)洗衣機(jī)原理與維修》(福建科學(xué)技術(shù)出版社2000年1月第1版第27頁)如

圖1所示洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)和如圖2所示電磁鐵及其控制的電路，所述洗衣機(jī)的電磁鐵14的線圈包括二個(gè)繞組——少匝數(shù)粗線徑的吸合繞組L1和多匝數(shù)細(xì)線徑的保持繞組L2；電磁鐵4內(nèi)設(shè)由銜鐵吸合推動(dòng)的動(dòng)斷式微動(dòng)位置開關(guān)S；開關(guān)S與保持繞組L2并聯(lián)，在電磁鐵4的銜鐵釋放時(shí)處于閉合狀態(tài)；電力電子驅(qū)動(dòng)電路13包括僅作為通斷開關(guān)使用的雙向晶閘管V1和整流橋元件V2。在電磁鐵14吸合啟動(dòng)時(shí)，開關(guān)S仍處于閉合狀態(tài)，在控制電路2的控制下，來自電源裝置11的交流電壓經(jīng)雙向晶閘管導(dǎo)通和整流橋元件V2整流為直流電壓，全部施加在吸合繞組L1上形成足夠大的初吸電流；在吸合動(dòng)作完成轉(zhuǎn)入保持狀態(tài)時(shí)，開關(guān)S被電磁鐵的銜鐵推動(dòng)至斷開狀態(tài)，保持繞組L2被接入電路，電力電子驅(qū)動(dòng)電路13輸出的相同的直流電壓施加在吸合繞組L1和保持繞組L2的串聯(lián)電路上，使電流降低為保持電流。按照QB/T2482所列額定參數(shù)，額定電壓下的電磁鐵的額定保持電流Ib0遠(yuǎn)小于額定初吸電流Ic0，約為后者的幾十分之一。所述洗衣機(jī)存在如下問題
1、所述開關(guān)被推動(dòng)至斷開時(shí)，吸合繞組的大電感直流電流的續(xù)流回路受到所串聯(lián)的保持繞組阻隔，以至因釋放達(dá)焦耳級的電磁能量產(chǎn)生相當(dāng)高的過電壓，明顯損害開關(guān)觸頭和繞組絕緣，需對開關(guān)和繞組的性能提出較高的要求。限于體積和成本，使該開關(guān)達(dá)到足夠的可靠性和壽命往往相當(dāng)困難；如閉合不良，電磁鐵在吸合啟動(dòng)時(shí)，保持繞組被接人電路，因而通過和保持電流一樣的較小的電流以至不能吸合；如斷開不良，電磁鐵在吸合動(dòng)作完成轉(zhuǎn)入保持狀態(tài)時(shí)，電力電子驅(qū)動(dòng)電路輸出的電壓仍全部施加在吸合繞組上，因而長時(shí)間通過和初吸電流一樣的較大的電流，導(dǎo)致電路過熱，如未設(shè)有保護(hù)電路或其失靈，將燒毀吸合繞組，甚至發(fā)生電氣火災(zāi)。由于牽引負(fù)載變大或電源電壓偏低等電磁鐵之外的事故以至電磁鐵不能正常吸合并使開關(guān)斷開時(shí)，即使事故擴(kuò)大，發(fā)生上述長時(shí)間較大的電流的情況。
2、電磁鐵使用二段繞組結(jié)構(gòu)，其保持繞組為細(xì)線徑繞組，材料單價(jià)較高，且需較高的繞制和絕緣處理工藝要求。在電磁鐵處于保持狀態(tài)時(shí)，二段線徑差距頗大的繞組串聯(lián)流過相同的保持電流，對吸合繞組，其電流密度太低，材料明顯浪費(fèi)；對保持繞組，其電流密度往往較高，以至溫升偏高，影響安全和壽命。
本發(fā)明的目的在于提供一種電子控制的使用直流排水電磁鐵的洗衣機(jī)，克服現(xiàn)有技術(shù)的電磁鐵的繞組結(jié)構(gòu)和位置開關(guān)的弊病，提高可靠性和降低成本，并可進(jìn)一步改善其它性能。
本發(fā)明的電子控制的使用直流排水電磁鐵的洗衣機(jī)是
a)所述電磁鐵的線圈只設(shè)一個(gè)繞組，即電磁鐵的吸合電路和保持電路均為同一繞組；
b)所述電力電子驅(qū)動(dòng)電路向電磁鐵輸出的電壓按照設(shè)定控制為在電磁鐵吸合啟動(dòng)時(shí)，為額定初吸電壓；在經(jīng)歷一個(gè)相當(dāng)于電磁鐵銜鐵吸合運(yùn)動(dòng)過程(指自吸合啟動(dòng)至吸合運(yùn)動(dòng)完成轉(zhuǎn)入保持狀態(tài)的過程)的額定時(shí)間后，降低為額定保持電壓。額定初吸電壓即電磁鐵吸合啟動(dòng)時(shí)通過額定初吸電流所需的電壓，額定保持電壓即電磁鐵處于保持狀態(tài)時(shí)通過額定保持電流所需的電壓。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電力電子驅(qū)動(dòng)電路向電磁鐵輸出的電壓按照設(shè)定控制為在相當(dāng)于電磁鐵銜鐵吸合運(yùn)動(dòng)過程的設(shè)定的時(shí)間中，從所述額定初吸電壓按照時(shí)間逐步降低為所述額定保持電壓；又在電磁鐵釋放時(shí)按照時(shí)間逐步降低為零。該設(shè)定綜合牽引負(fù)載特性和電磁鐵的吸力特性，設(shè)計(jì)為一定的時(shí)間函數(shù)關(guān)系，實(shí)行“緩慢吸合和緩慢釋放”，減少機(jī)械動(dòng)作沖擊引起的振動(dòng)和噪聲等損害。
作為本發(fā)明的另一進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制電路設(shè)有檢測單元和設(shè)定單元；檢測單元檢測電源電壓，其輸出與設(shè)定單元內(nèi)固有的設(shè)定，共同控制電力電子驅(qū)動(dòng)電路，使其在電源電壓波動(dòng)時(shí)，向電磁鐵輸出的電壓穩(wěn)定于固有的設(shè)定。因而使電磁鐵適應(yīng)電源電壓的波動(dòng)，保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，避免以往電源電壓過低以致吸力不足，或過高以至過電流和吸力過大的機(jī)械沖擊。
本發(fā)明的洗衣機(jī)，其電磁鐵取消了現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)結(jié)構(gòu)，把粗細(xì)線徑各一段的繞組結(jié)構(gòu)改為僅一段粗線徑繞組結(jié)構(gòu)，工藝性、可靠性以及電流密度的經(jīng)濟(jì)性和安全性明顯改善，成本因而顯著降低；其中，實(shí)施定時(shí)降低電壓控制，還可以避免現(xiàn)有技術(shù)的電磁鐵由于牽引負(fù)載變大或電源電壓偏低等電磁鐵之外的原因未能正常吸合到位而長時(shí)間通過較大的電流，使故障擴(kuò)大，導(dǎo)致保護(hù)電路動(dòng)作，甚至燒毀繞組的情況。本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)電磁鐵結(jié)構(gòu)的簡化，是對現(xiàn)有技術(shù)的電力電子驅(qū)動(dòng)電路固有的功率連續(xù)調(diào)節(jié)功能加以利用實(shí)現(xiàn)的，未因此增加成本，并且可進(jìn)一步改善其它性能。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明各實(shí)施例洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)略圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)洗衣機(jī)的電磁鐵及其控制的電路圖。
圖3為本發(fā)明第1實(shí)施例的洗衣機(jī)的電磁鐵及其控制的電路圖。
圖4為本發(fā)明第2實(shí)施例的洗衣機(jī)的電磁鐵及其控制的電路圖。
如圖1所示本發(fā)明洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)，盛水桶1旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)有在內(nèi)底部旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)有波輪2的洗滌桶兼脫水桶3，靠懸掛件4吊掛在洗衣機(jī)主體5中；電動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7設(shè)在盛水桶1的底部，把動(dòng)力傳遞到波輪2和洗滌桶兼脫水桶3；供水系統(tǒng)8向洗滌桶兼脫水桶3內(nèi)供水，排水閥9受電磁鐵14牽引，把洗滌兼脫水桶3內(nèi)的洗滌水等排出。此是一種波輪式自動(dòng)洗衣機(jī)的典型構(gòu)成。但是并不限定是波輪式洗衣機(jī)，也可以是攪拌式洗衣機(jī)或滾筒式洗衣機(jī)。
如圖3所示本發(fā)明第1實(shí)施例的洗衣機(jī)的電磁鐵及其控制的電路，所述洗衣機(jī)的電磁鐵14的線圈只有一個(gè)繞組L，是以現(xiàn)有技術(shù)符合QB/T2482要求的產(chǎn)品(以下簡稱原產(chǎn)品)去除保持繞組和位置開關(guān)構(gòu)成，L即原來的吸合繞組L1；電力電子驅(qū)動(dòng)電路13包括雙向晶閘管V1和整流橋元件V2，在控制電路12控制下，按照現(xiàn)有技術(shù)雙向晶閘管典型的移相觸發(fā)調(diào)壓方法工作?？刂齐娐泛性O(shè)定單元16和脈沖發(fā)生單元17，脈沖發(fā)生單元17按照設(shè)定單元16內(nèi)固有的設(shè)定，發(fā)生與交流電源同步的設(shè)定移相角α0的脈沖，在每一個(gè)交流半波過零后的設(shè)定時(shí)刻，觸發(fā)雙向晶閘管V1導(dǎo)通，使來自電源裝置11的正弦交流電壓U轉(zhuǎn)換為相應(yīng)導(dǎo)通角θ0(θ0＝π-α0)的非正弦交流電壓，再經(jīng)整流橋元件V2整流，向電磁鐵14的繞組L輸出全波整流的直流電壓Ed。當(dāng)U為額定值U0時(shí)，Ed為與α0對應(yīng)的設(shè)定直流電壓Ed0。
以下是本實(shí)施例以U的一個(gè)半波為一個(gè)計(jì)時(shí)單位，各狀態(tài)設(shè)定時(shí)間段T的α0和Ed0設(shè)定情況的2個(gè)方案。其中
——U以有效值計(jì)量；Ed0以平均值計(jì)量，并以U0的倍數(shù)表示；
——對于以前述原產(chǎn)品去除保持繞組和位置開關(guān)構(gòu)成的電磁鐵，額定初吸電壓取原產(chǎn)品的直流額定工作電壓值；額定保持電壓按以下現(xiàn)有技術(shù)等安匝數(shù)吸力原理公式，以原產(chǎn)品額定參數(shù)代入右式計(jì)算
額定保持電壓＝Ib0×L1的電阻×(L1的匝數(shù)+L2的匝數(shù))÷L1的匝數(shù)按此，額定保持電壓約為額定初吸電壓的1/7～1/10，即可形成所需額定保持電流和額定初吸電流，保持原產(chǎn)品的牽引特性。所述2個(gè)方案因此的額定初吸電壓取值為0.9U0，額定保持電壓取值為0.132U0。
——原產(chǎn)品的銜鐵吸合運(yùn)動(dòng)過程的時(shí)間，QB/T2482規(guī)定為0.5S以內(nèi)，通常約0.2～0.5S；所述2個(gè)方案因此的額定時(shí)間取值0.25S，當(dāng)U的頻率為50Hz時(shí)，即相當(dāng)于10個(gè)半波。
第1方案此是電磁鐵“瞬時(shí)吸合和瞬時(shí)釋放”的一個(gè)控制方案。電力電子驅(qū)動(dòng)電路13按照設(shè)定的α0工作，在電磁鐵吸合啟動(dòng)時(shí)，首先向電磁鐵14的繞組L輸出為0.9U0的Ed0，并在10個(gè)半波的額定時(shí)間內(nèi)維持該數(shù)值；又從第11個(gè)半波開始，把Ed0降低為0.132U0，并把該數(shù)值維持至吸合結(jié)束；至電磁鐵釋放時(shí)，斷電或按設(shè)定α0＝π，使Ed0為零。
第2方案此是電磁鐵“緩慢吸合和緩慢釋放”的一個(gè)控制方案。電力電子驅(qū)動(dòng)電路13按照設(shè)定的α0工作，在電磁鐵吸合啟動(dòng)時(shí)，首先向電磁鐵14的繞組L輸出為0.9U0的Ed0，然后在表中序號1～6共10個(gè)半波的額定時(shí)間中，把Ed0逐步降低為0.132U0，之后把該數(shù)值維持至吸合結(jié)束；電磁鐵開始釋放時(shí)，首先把Ed0降低為0.086U0，然后在表中序號7～12共10個(gè)半波的的時(shí)間內(nèi)，把該數(shù)值逐步降低為零。
按照具體洗衣機(jī)及其電磁鐵的額定電壓、電磁結(jié)構(gòu)和牽引負(fù)載的情況，還可以有其它設(shè)定數(shù)值的T和Ed0的方案。與Ed0對應(yīng)的α0，按照以下現(xiàn)有技術(shù)全波橋式可控整流移相角計(jì)算公式計(jì)算
α0＝arccos(2.22Ed0/U0-1)有關(guān)設(shè)定，可在設(shè)定單元16以現(xiàn)有技術(shù)各種典型延時(shí)電路設(shè)置適當(dāng)?shù)脑?shù)獲得，對于兼有其它功能并通常包括微計(jì)算機(jī)的控制電路12，通常固化在微計(jì)算機(jī)的ROM中。
本實(shí)施例的電力電子驅(qū)動(dòng)電路13也并不限于由雙向晶閘管和整流橋元件組成，也可以是現(xiàn)有技術(shù)由1～4個(gè)單向晶閘管和整流二極管組成的單相全控橋、半控橋或半波可控整流電路；對于洗衣機(jī)的電子電路中已有適合的直流電源的情況下，還可以是多種其它電力晶體管的開關(guān)電路。
如圖4所示本發(fā)明第2實(shí)施例的洗衣機(jī)的電磁鐵及其控制的電路，是在第1實(shí)施例的基礎(chǔ)上，增設(shè)檢測單元10，用以檢測電源裝置11的交流電壓的有效值U；控制電路12的設(shè)定單元16，按照其內(nèi)部固有的設(shè)定如第1實(shí)施例中的U0以及對應(yīng)于各組T和Ed0的α0，和檢測單元10檢測到的U，按照以下現(xiàn)有技術(shù)等電壓波包絡(luò)面積原理的公式，計(jì)算得到修正后的脈沖移相角α
α＝arccos[(1+cosα0)U0/U-1]當(dāng)U偏離額定值時(shí)，控制電路12在對應(yīng)于各組的T，按照所述修正后的α控制電力電子驅(qū)動(dòng)電路13得到的Ed，即可以穩(wěn)定在所對應(yīng)設(shè)定的Ed0上，使其向電磁鐵的輸出電壓不受電源電壓波動(dòng)的影響。上述計(jì)算，通常按照現(xiàn)有技術(shù)以程序固化在設(shè)定單元16所在微計(jì)算機(jī)的ROM中；電可以在設(shè)定單元16形成現(xiàn)有技術(shù)典型的自動(dòng)調(diào)節(jié)的模擬或數(shù)字電子電路，按照差值Δ＝U-U0修正α，也能在指定時(shí)間段T使Ed穩(wěn)定于Ed0，改善電源電壓波動(dòng)對電磁鐵的影響。
實(shí)施例中以原產(chǎn)品去除保持繞組和位置開關(guān)構(gòu)成的電磁鐵，還存在磁路、線圈體積和線徑可以縮減的可行性，通過電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)，可達(dá)到縮小體積和進(jìn)一步降低成本。
權(quán)利要求
1、一種電子控制的使用直流排水電磁鐵的洗衣機(jī)，備有排水閥，牽引排水閥的直流排水電磁鐵，向直流排水電磁鐵輸出電壓的電力電子驅(qū)動(dòng)電路和控制該電力電子驅(qū)動(dòng)電路的控制電路；開通排水閥時(shí)，控制電路使電力電子驅(qū)動(dòng)電路向直流排水電磁鐵輸出電壓使之啟動(dòng)吸合，并在排水閥開通期間，繼續(xù)向直流排水電磁鐵輸出電壓，使之保持吸合狀態(tài)。其特征在于
a)所述直流排水電磁鐵的線圈只設(shè)一個(gè)繞組，即直流排水電磁鐵的吸合電路和保持電路均為同一繞組；
b)所述電力電子驅(qū)動(dòng)電路向直流排水電磁鐵輸出的電壓按照設(shè)定控制為在直流排水電磁鐵吸合啟動(dòng)時(shí)，為額定初吸電壓；在經(jīng)歷一個(gè)相當(dāng)于直流排水電磁鐵銜鐵吸合運(yùn)動(dòng)過程的額定時(shí)間后，降低為額定保持電壓。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的洗衣機(jī)，其特征在于所述電力電子驅(qū)動(dòng)電路向直流排水電磁鐵輸出的電壓按照設(shè)定控制為在相當(dāng)于直流排水電磁鐵銜鐵吸合運(yùn)動(dòng)過程的額定時(shí)間中，從所述額定初吸電壓按照時(shí)間逐步降低為所述額定保持電壓；又在直流排水電磁鐵釋放時(shí)按照時(shí)間逐步降低為零。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的洗衣機(jī)，其特征在于所述控制電路設(shè)有檢測單元和設(shè)定單元；檢測單元檢測電源電壓，其輸出與設(shè)定單元內(nèi)固有的設(shè)定共同控制電力電子驅(qū)動(dòng)電路，使其在電源電壓波動(dòng)時(shí)，向直流排水電磁鐵輸出的電壓穩(wěn)定于固有的設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明是一種電子控制的使用直流排水電磁鐵的洗衣機(jī)。所述電磁鐵的線圈只設(shè)一個(gè)繞組，即其吸合電路和保持電路均為同一繞組。所述電子控制的電路向電磁鐵輸出的電壓按照設(shè)定在電磁鐵吸合啟動(dòng)時(shí)，為電磁鐵的額定初吸電壓；在經(jīng)歷一個(gè)相當(dāng)于電磁鐵銜鐵吸合運(yùn)動(dòng)過程的額定時(shí)間后，降低為額定保持電壓。本發(fā)明簡化了現(xiàn)有技術(shù)電磁鐵的繞組結(jié)構(gòu)和位置開關(guān)，提高可靠性和降低成本，并可進(jìn)一步改善其它性能。
文檔編號F16K31/06GK1393592SQ0111486
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月27日
發(fā)明者區(qū)長釗 申請人:金羚電器有限公司