Procedimiento para detectar condiciones de desequilibrio de una carga giratoria accionada por un motor eléctrico síncrono (3) en máquinas lavadoras (1) y electrodomésticos similares que incluyen un tambor giratorio (2) y en el que al menos una etapa transitoria está provista de variación de la velocidad angular (w) del tambor giratorio (2),

comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

- monitorizar y detectar constantemente la corriente instantánea (Iq) absorbida por el motor;

- calcular en tiempo real el valor de masa desequilibrada (m) sobre la base de la variación (Δ) de dicha corriente (Iq) y empezando desde una referencia predeterminada obtenida por resultados experimentales y mediante la aplicación de una fórmula de cálculo representativa del tipo de desequilibrio de carga;

-accionar la corriente de dicho motor (3) de acuerdo con dicho valor de masa desequilibrada (m) ajustando la velocidad de revolución angular del motor;

calculándose la señal de desequilibrio como una diferencia entre el último valor muestreado de la señal de corriente (Iq), en el instante de tiempo en el que el valor absoluto de la primera derivada de dicha señal de corriente (Iq) es menor que un umbral predeterminado y la segunda derivada de la misma señal (Iq) es positiva y el último valor

muestreado de dicha señal de corriente (Iq) en el instante de tiempo en el que el valor absoluto de la primera derivada de dicha señal de corriente (Iq) es menor que un umbral predeterminado y la segunda derivada de la misma señal (Iq) es negativa.

Procedimiento para detectar condiciones desequilibradas de una carga giratoria accionada por un motor síncrono y para controlar dicho motor

Campo de aplicación

La presente invención se refiere, en su aspecto más general, a un procedimiento para detectar condiciones de desequilibrio de una carga giratoria accionada por un motor eléctrico síncrono y para controlar la activación de dicho motor.

En particular, esta invención se refiere a un procedimiento para detectar condiciones de carga desequilibradas en lavadoras, máquinas lavadoras y electrodomésticos con tambor giratorio similares, en el que el tambor es accionado

en rotación mediante un motor eléctrico síncrono de imán permanente. El procedimiento proporciona el control de la alimentación del motor eléctrico para reducir drásticamente las vibraciones y las oscilaciones, así como los efectos no deseados de estas vibraciones, tales como: ruido, agitación y falta de uniformidad de la operación.

Técnica anterior

Como es bien sabido, las máquinas lavadoras domésticas están equipadas con un tambor giratorio que es 15 accionado en rotación mediante un motor eléctrico.

En el dominio de la presente invención, máquinas lavadoras significa cualquier tipo de aparato electrodoméstico que tiene un tambor giratorio que contiene una carga variable, tanto para la masa como para la disposición de espacio en el interior del tambor.

Algunas soluciones para determinar posibles desequilibrios de la carga en el tambor giratorio ya se conocen.

Una primera solución técnica conocida se describe, por ejemplo, en la patente europea n.º EP 0 143 685 relativa a un procedimiento para determinar la masa de ropa en el tambor mediante la medición del valor del par en el tambor giratorio durante una etapa operativa de aceleración constante.

Sin embargo, esta solución no ayuda en la determinación de un desequilibrio de la carga.

Otra solución descrita en la técnica anterior en la patente europea n.º EP 71 308 sugiere detectar un desequilibrio de

la carga mediante la monitorización de solamente la velocidad de rotación del tambor mediante una dinamo de velocímetro. Bruscas variaciones de velocidad son representativas de un desequilibrio de la carga.

Este procedimiento, sin embargo, no es completamente fiable y no proporciona resultados muy precisos debido a la medición indirecta, contra un coste considerable debido a la disposición de los componentes electrónicos para la monitorización de las variaciones de velocidad.

Otras soluciones se describen en la patente de los EE.UU. n.º 5.507.054, en la solicitud de los EE.UU. n.º 2002/0035757 y en la patente europea n.º 0 476 588, pero se refieren, sin embargo, a procedimientos no del todo satisfactorios en términos de costes y/o rendimientos proporcionados.

Además hay que decir que el tambor giratorio de la lavadora es accionado en rotación mediante motores eléctricos universales de anillo deslizante diseñados con un estátor externo y un rotor central bobinado con ranuras, que está

limitado a un eje de rotación que es integral con una polea. El tambor está conectado cinemáticamente a la polea por medio de una segunda polea y una correa de transmisión.

Estos motores universales tienen algunos problemas de eficiencia y consumo por lo tanto en contraste con las tendencias actuales de ahorro de energía. Otros inconvenientes se deben a la alta velocidad de rotación y a la baja torsión estática, imponiendo elevadas relaciones de accionamiento.

Las lavadoras cuyo tambor es accionado giratoriamente por un motor síncrono de imán permanente solamente se han comercializado recientemente. Esta solución se describe por ejemplo en la patente de los EE.UU. n.º 6.341.507 de Miele. Este documento se refiere a una máquina lavadora que incluye un motor síncrono 10 dispuesto en el tambor 6 y que comprende bobinas unipolares accionadas por un convertidor de frecuencia que proporciona valores de tensión para suministrar corrientes continuas en todos los aspectos.

45 El uso de motores síncronos implica la solución de los problemas de accionamiento debido al hecho de que el flujo magnético de excitación, que es constante debido a los imanes permanentes, requiere absorciones de corriente relativamente más altas mediante las bobinas del estátor para ajustar convenientemente las variaciones de velocidad y dirección de la rotación del motor.

Además, para limitar la corriente en la bobina única, con el objetivo de evitar el riesgo de desmagnetización, el 50 estátor debe dividirse en un mayor número de polos.

Estas características del motor síncrono hacen particularmente complejo el accionamiento del motor durante las etapas cuando la carga está desequilibrada y no es fácilmente determinable en base a los diversos procedimientos previstos para el accionamiento de los motores universales. La solución anterior descrita en la patente de los EE.UU. N.º 6.341.507 no proporciona sugerencias sobre cómo manejar condiciones de desequilibrio de la carga.

Una solución conocida para la detección de una condición de desequilibrio en una carga accionada por un motor se describe en la otra patente de los EE.UU. N.º 5.677.606, que se refiere a un dispositivo electrónico para un motor trifásico de inducción que comprende medios de detección de corriente para detectar el valor instantáneo de la corriente de entrada, medios para determinar un valor medio de corriente, medios de comparación para comparar esos dos valores, un contador para contar el número de veces que los valores detectados superan un valor de referencia predeterminado y medios para detener el movimiento de la carga después de un número predeterminado de valores excedidos.

Esta solución, sin embargo, no se refiere a un motor síncrono.

El problema técnico que subyace en la presente invención es proporcionar un procedimiento que permita que una masa desequilibrada se detecte con bastante precisión y rapidez en la carga del tambor giratorio de una máquina lavadora accionada por un motor síncrono con un rotor de imán permanente y una intervención en tiempo real en el accionamiento del motor síncrono para reducir en tiempo real cualquier oscilación en el buje desvaneciendo así las posibles vibraciones posteriores de toda la estructura de la máquina lavadora.

Sumario de la invención

La idea de solución subyacente en la presente invención se mueve desde la premisa de que existe una relación entre el desequilibrio de la carga y la corriente absorbida por el motor síncrono y proporciona una medición del diferencial de corriente a diferentes velocidades de rotación del tambor de la máquina. El procedimiento se aplica ventajosamente a una máquina equipada con un motor síncrono que tiene un rotor externo que está conectado cinemáticamente al tambor giratorio de la máquina con una relación de accionamiento relativamente baja.

Sobre la base de esta idea de solución el problema técnico se resuelve de acuerdo con la presente invención mediante un procedimiento tal como se ha indicado previamente y caracterizado por las siguientes etapas:

- monitorizar y detectar constantemente la corriente instantánea absorbida por el motor;

- calcular en tiempo real el valor de una masa desequilibrada sobre la base de la variación de dicha corriente a partir de una referencia predeterminada obtenida a partir del resultado experimental y mediante la aplicación de una fórmula de cálculo representativa del tipo de desequilibrio de la carga;

- accionar la corriente de dicho motor de acuerdo con dicho valor de masa desequilibrada ajustando la velocidad de revolución angular del motor.

Las características y ventajas del procedimiento de acuerdo con la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización de la misma con referencia a los dibujos adjuntos, dados a modo de ejemplo no limitativo.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos:

la figura 1 muestra esquemáticamente una máquina lavadora que incorpora un motor eléctrico síncrono de rotor externo de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 es una vista esquemática del tambor... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para detectar condiciones de desequilibrio de una carga giratoria accionada por un motor eléctrico síncrono (3) en máquinas lavadoras (1) y electrodomésticos similares que incluyen un tambor giratorio (2) y en el que al menos una etapa transitoria está provista de variación de la velocidad angular (w) del tambor giratorio (2) ,

comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

- monitorizar y detectar constantemente la corriente instantánea (Iq) absorbida por el motor;

- calcular en tiempo real el valor de masa desequilibrada (m) sobre la base de la variación (Δ) de dicha corriente (Iq) y empezando desde una referencia predeterminada obtenida por resultados experimentales y mediante la aplicación de una fórmula de cálculo representativa del tipo de desequilibrio de carga;

-accionar la corriente de dicho motor (3) de acuerdo con dicho valor de masa desequilibrada (m) ajustando la velocidad de revolución angular del motor;

calculándose la señal de desequilibrio como una diferencia entre el último valor muestreado de la señal de corriente (Iq) , en el instante de tiempo en el que el valor absoluto de la primera derivada de dicha señal de corriente (Iq) es menor que un umbral predeterminado y la segunda derivada de la misma señal (Iq) es positiva y el último valor

muestreado de dicha señal de corriente (Iq) en el instante de tiempo en el que el valor absoluto de la primera derivada de dicha señal de corriente (Iq) es menor que un umbral predeterminado y la segunda derivada de la misma señal (Iq) es negativa.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque proporciona una comparación entre la desviación

estándar (σ) de dicha corriente (Iq) con una referencia predeterminada almacenada en una unidad de memoria que 20 incluye por ejemplo un valor promedio de esta corriente (Iq) , o un valor umbral predeterminado.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la medida de dicha masa desequilibrada (m) se produce en primer lugar mediante la medición de dicha variación (Δ) de corriente (Iq) con un bajo número de revoluciones del tambor, en el que

dicho número bajo de revoluciones está comprendido entre 60 y 80 revoluciones por minuto.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque proporciona una etapa para controlar que la variación medida (Δ (Iq1) ) en un número bajo de revoluciones es menor que un valor de referencia predeterminado aceptable (Δ (Iq1) AMM) y una orden posterior de ralentizar la velocidad de rotación del tambor (w) si esta verificación da un resultado negativo.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque proporciona una etapa para controlar que la

variación medida (Δ (Iq1) ) en un número bajo de revoluciones es menor que un valor de referencia predeterminado aceptable y una orden posterior de aumentar gradualmente la velocidad de rotación del tambor (w) si el control da un resultado positivo.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el aumento gradual de la velocidad continúa hasta que se alcanzan aproximadamente 150 revoluciones por minuto.

35 7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque proporciona una etapa adicional de controlar que la variación medida (Δ (Iq2) ) en el número aumentado de revoluciones es menor que un segundo valor de referencia predeterminado aceptable (Δ (Iq2) AMM) .

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque proporciona una etapa centrífuga a velocidad de rotación reducida si dicho control adicional da un resultado negativo.

40 9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque proporciona que se inicie una etapa centrífuga si dicho control adicional da un resultado positivo.

10. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque proporciona una ralentización, sin detención, de la velocidad de rotación del tambor (2) para causar una nueva distribución de la carga si dicho control adicional da un resultado positivo.

45 11. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque proporciona una monitorización constante de dicha variación medida (Δ (Iq2) ) en la etapa centrífuga a velocidad reducida.

12. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la comparación entre la variación (Δ) y dicha corriente (Iq) se produce en condiciones de desequilibrio estático y en condiciones de desequilibrio dinámico.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el operador de variación es el operador de la 50 desviación estándar (σ) y se extrae, para un desequilibrio dinámico, a partir de la siguiente relación:

σ (Iq) dinámico = m* K2 * wα + Ko

Donde: Ko, K2 y α son valores constantes conocidos determinados experimentalmente, w es la velocidad de rotación y m es dicha masa desequilibrada.