智能洗衣機無刷直流永磁電機的控制方法、系統及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及家用電器技術領域，尤其涉及智能洗衣機無刷直流永磁電機的控制方法、系統及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著人們對洗衣機功能要求的不斷提高以及洗衣機控制技術本身的不斷發展，目前滾筒式洗衣機控制技術提出了一些新的洗滌控制模式。比較有特點的是“6種智能手洗模式”，其模擬人手實現六種手洗分別是:強凈搓、穿透擠、浸透擠、蓬松解、舒緩搖、潔凈敲。相比一般全自動洗滌模式，該“6種智能手洗模式”更加智能，可以將衣物洗得更干凈而又不傷害衣物本身。
[0003]要實現“6種智能手洗模式”，就要對洗衣機的內桶進行精確檢測與洗滌模式控制。目前智能洗衣機多采用無刷直流永磁電機變頻直驅，對其位置、轉速與轉角進行檢測用于控制的方式有多種，常用的方式，一種方式是，于電機定子端部在360°電角度范圍，均勻設置三個霍爾傳感器，來轉子的位置信息，這種方式的成本較低，但根據編碼規則，其只能檢測出60°電角度的位置信息，而無法提供連續更精確的轉子位置檢測信息，基于此，第二種方式是，增加智能洗衣機電機的極對數，通過電角度是電機機械角度與極對數的倍乘關系，來提高電機轉子機械位置信息的檢測精度。這種方式導致洗衣機電機制造成本提高，同時，相比于位置精度的更高檢測要求用以控制，在技術實現上，也不能夠單靠增加電機極對數可來滿足。第三種方式，是利用檢測單元模塊，對電機的三相電流和反電動勢進行檢測、計算與比較，以瞬時獲得電機的連續位置信息，但這一方式在當電機停止時，不能獲得位置信息，依靠此種檢測方式，難以實現對電機運行位置精確檢測和控制運行。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種智能洗衣機無刷直流永磁電機的控制裝置，包括智能洗衣機系統控制單元、電機驅動控制器、電機驅動器、檢測單元，其中:
[0005]智能洗衣機系統控制單元，用于接收使用者的操作指令，并向電機驅動控制單元中的電機驅動控制器輸出對無刷直流永磁電機進行轉動工作的旋轉命令；
[0006]電機驅動控制器，用于輸出對所述無刷直流永磁電機旋轉的驅動信號，使所述無刷直流永磁電機啟動旋轉，同時，通過電流采樣器對所述無刷直流永磁電機旋轉的負載電流反饋，使所述無刷直流永磁電機變頻控制運行，電機驅動控制器控制所述無刷直流永磁電機轉動的同時，產生激勵信號，輸出至檢測單元；
[0007]檢測單元，用于檢測無刷直流永磁電機轉子的位置并產生位置信號，并將位置信號輸出給電機驅動控制器。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述檢測單元包括位置檢測單元、位置檢測信號轉換與編碼器，所述位置檢測單元為旋轉變壓器，所述旋轉變壓器的轉子與無刷直流永磁電機轉子保持同步轉動。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述旋轉變壓器為采用帶絕對位置檢測功能的磁滯式旋轉變壓器，磁滯式旋轉變壓器的定子部件被固定在所述無刷直流永磁電機的定子端蓋中，磁滯式旋轉變壓器的轉子部件與定子部件位置對應，磁滯式旋轉變壓器的轉子部件固定安裝在無刷直流永磁電機轉軸上。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述磁滯式旋轉變壓器包括初級勵磁繞組、次級感應繞組、連接線組，所述初級勵磁繞組和次級感應繞組位于磁滯式旋轉變壓器的定子部件的槽內，兩相次級感應繞組錯位90°電角度，所述連接線組一端與初級勵磁繞組和次級感應繞組相連，所述連接線組另一端與位置檢測信號轉換與編碼器相連。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述檢測單元包括磁柵盤與霍爾感應檢測元件，所述磁柵盤為徑向至少兩磁道永磁體圓盤，充磁方向為軸向，充磁后，每磁道N、S極沿圓盤徑向分度呈周期排列、均勾分布，各磁道中N、S磁極中心線與一級磁道中N、S磁極中心線包含有重合的位置對應關系，且各磁道磁力線不互相干涉；其一級磁道的磁極數目與所述無刷直流永磁電機轉子磁極數相等，之后，下一級磁道磁極數量為上一級磁道磁極數的整數倍，各級磁道的磁極在所述圓盤中徑向排列，形成磁柵;所述磁柵盤與所述無刷直流永磁電機轉子保持同步轉動，所述一級磁道磁極與所述無刷直流永磁電機轉子磁極位置保持對應；
[0012]所述霍爾感應檢測元件設置在霍爾板上，所述霍爾板安裝位置確保所述霍爾感應檢測元件對應于所述磁柵盤的至少兩級磁道，從而產生霍爾感應;在所述霍爾板上，于所述磁柵盤一級磁道磁對極360°電角度范圍，磁道所對應的位置，設置多個霍爾感應檢測元件并呈等電角度均勻分布，；對應一級磁道磁對極360°電角度范圍內，于二級或以上磁道位置對應的所述霍爾板上，設置多個霍爾感應檢測元件并呈電角度的差分分布。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述檢測單元包括磁柵盤與霍爾感應檢測元件，所述磁柵盤為徑向至少三磁道永磁體圓盤，充磁方向為軸向，充磁后，每磁道N、S極沿圓盤徑向分度呈周期排列、均勾分布，各磁道中N、S磁極中心線與一級磁道中N、S磁極中心線包含有重合的位置對應關系，且各磁道磁力線不互相干涉；其一級磁道的磁極數目與所述無刷直流永磁電機轉子磁極數相等，之后，下一級磁道磁極數量為上一級磁道磁極數的整數倍，而最末一級磁道對應于轉子某絕對位置，只設置一個磁極，各級磁道的磁極在所述圓盤中徑向排列，形成磁柵;所述磁柵盤與所述無刷直流永磁電機轉子保持同步轉動，所述一級磁道磁極與所述無刷直流永磁電機轉子磁極位置保持對應;所述霍爾感應檢測元件設置在霍爾板上，所述霍爾板安裝位置確保所述霍爾感應檢測元件對應于所述磁柵盤的至少三級磁道，從而產生霍爾感應;在所述霍爾板上，于所述磁柵盤一級磁道磁對極360°電角度范圍，磁道所對應的位置，設置多個霍爾感應檢測元件并呈等電角度均勻分布;對應一級磁道磁對極360°電角度范圍內，于二級或以上磁道位置對應的所述霍爾板上，設置多個霍爾感應檢測元件并呈電角度的差分分布，于最末一級磁道位置對應的所述霍爾板上，設置一個霍爾感應元件。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述無刷直流永磁磁柵盤采用三磁道永磁圓盤體，所述霍爾板上，于所述無刷直流永磁磁柵盤一級磁道磁對極360°電角度范圍，磁道對應的位置，設置三個霍爾感應檢測元件并呈120°電角度均勻分布，對應于一級磁道磁對極360°電角度范圍內，于二級磁道位置對應的所述霍爾板上，設置兩個霍爾感應檢測元件并呈90°電角度差分分布，而于最末一級磁道位置對應的所述霍爾板上，設置一個霍爾感應檢測元件。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述檢測單元包括光電編碼器，所述光電編碼器安裝于所述無刷直流永磁電機本體以外，光電編碼器的轉軸與所述無刷直流永磁電機外延轉軸通過齒輪聯接，所述光電編碼器將檢測轉軸的角位移和轉速轉換成二進制編碼，直接輸出給所述電機驅動控制器的單片機。
[0016]本發明還提供了一種智能洗衣機無刷直流永磁電機的控制系統，包括:
[0017]智能洗衣機系統控制模塊:用于接收使用者的操作指令，并向電機驅動控制單元中的電機驅動控制器輸出對無刷直流永磁電機進行轉動工作的旋轉命令；
[0018]啟動模塊:用于電機驅動控制器接收到旋轉命令后，輸出對所述無刷直流永磁電機旋轉的驅動信號，使所述無刷直流永磁電機啟動旋轉，同時，通過電流采樣器對所述無刷直流永磁電機旋轉的負載電流反饋，使所述無刷直流永磁電機變頻控制運行，所述電機驅動控制器，在控制所述無刷直流永磁電機轉動的同時，產生激勵信號，輸出至檢測單元；
[0019]控制模塊:用于檢測單元檢測無刷直流永磁電機轉子的位置并產生位置信號，并將位置信號輸出給電機驅動控制器，電機驅動控制器根據位置信號執行智能洗衣機系統控制單元的功能程序，對所述無刷直流永磁電機進行變頻運行、精確控制。
[0020]作為本發明的進一步改進，所述電機驅動控制器為無刷直流永磁電機的變頻控制器，在啟動模塊中，變頻控制器接收到旋轉命令后，輸出對所述無刷直流永磁電機旋轉的驅動信號，通過電機驅動器向無刷直流永磁電機輸出相位與PWM占空比準確的三相驅動電壓，使所述無刷直流永磁電機啟動旋轉，同時，通過電流采樣器對所述無刷直流永磁電機旋轉的負載電流反饋，使所述無刷直流永磁電機變頻控制運行，所述電機驅動控制器，在控制所述電機轉動的同時，產生激勵信號，輸出至檢測單元。
[0021]作為本發明的進一步改進，所述檢測單元包括位置檢測單元、位置檢測信號轉換與編碼器，在所述啟動模塊中，電機驅動控制器接收到旋轉命令后，輸出對所述無刷直流永磁電機旋轉的驅動信號，使所述無刷直流永磁電機啟動旋轉，同時，通過電流采樣器對所述無刷直流永磁電機旋轉的負載電流反饋，使所述無刷直流永磁電機變頻控制運行，所述電機驅動控制器，在控制所述電機轉動的同時，產生激勵信號，輸出至所述位置檢測信號轉換與編碼器，通過位置檢測信號轉換與編碼器驅動位置檢測單元工作;在控制模塊中，位置檢測單元檢測無刷直流永磁電機轉子的位置并產生位置信號，位置檢測信號轉換與編碼器采樣所述位置檢測單元輸出的位置信號，并對該位置信號進行編碼與轉換再輸出至所述電機驅動控制器，所述電機驅動控制器進行解碼，電機驅動控制器根據位置信號執行智能洗衣機系統控制單元的功能程序，對所述無刷直流永磁電機進行變頻