Método para medir el momento de inercia de un tambor de una máquina de lavar y máquina de lavar dispuesta para implementar dicho método.

Método para medir el momento de inercia (J) de un tambor de máquina de lavar (2) que contiene una carga,

que comprende las etapas de:

- poner dicho tambor (2) en rotación por medio de un motor eléctrico síncrono de imán permanente (3)llevándolo a una primera velocidad de giro angular (.1) de la carga;

- iniciar un periodo transitorio de aceleración de dicho tambor (2) con par electromotor constante (Tem_acc)suministrado por el motor eléctrico síncrono (3);

- interrumpir el periodo transitorio de aceleración una vez que se ha alcanzado una segunda velocidad angular (. 2);

- adquirir una duración de tiempo (. t) del periodo transitorio de aceleración;

- procesar una medición indirecta del momento de inercia (J) de dicho tambor (2) a partir de un valor del par proporcionado (Tacc) al tambor (2) durante el periodo transitorio de aceleración, a partir del valor de duración de tiempo (. t) del periodo transitorio de aceleración, y a partir de la variación en velocidad angular (.. ≥ .2- . 1) en el periodo transitorio de aceleración, según la fórmula:

caracterizado por que comprende la etapa adicional de:

- identificar un punto de sincronización (10a) en una señal periódica indicativa del par suministrado por el motor eléctrico síncrono (3), es decir de la posición de desequilibrio de carga, a dicha primera velocidad angular (. 1);

- iniciándose dicho periodo transitorio de aceleración en dicho punto de sincronización (10a), es decir en una posición de desequilibrio de carga conocida, para eliminar el error de medición debido a la carga desequilibrada.

Método para medir el momento de inercia de un tambor de una máquina de lavar y máquina de lavar dispuesta para implementar dicho método Campo de aplicación La presente invención se refiere, en el aspecto más general de la misma, a un método para medir el momento de inercia de un tambor de una máquina de lavar de tambor rotativo.

En particular, el método se aplica a máquinas de lavar, máquinas de lavandería o máquinas similares, para uso doméstico o industrial, que comprenden un tambor rotativo para la introducción de artículos que van a someterse a ciclos de lavado, secado o centrifugado. En la presente descripción, se hace referencia de manera general a las máquinas del tipo indicado anteriormente mediante el término máquinas de lavar.

Técnica anterior

Tal como se conoce, las máquinas de lavar comprenden un tambor, que gira dentro de un tambor, que se hace girar por un motor eléctrico, que, en la mayoría de los casos, está conectado al tambor por medio de una polea conductora de transmisión.

El usuario introduce, en dicho tambor, una carga representada por la ropa sucia que va a lavarse que, tras alcanzar una velocidad de giro dada (comprendida generalmente entre 80 y 120 revoluciones por minuto) , se presiona de manera sustancialmente uniforme a lo largo de las paredes periféricas del tambor.

El proceso de lavado y/o secado puede optimizarse ventajosamente según la carga de ropa sucia contenida en el tambor, por ejemplo ajustando, en función del mismo, algunos parámetros de funcionamiento tales como el flujo de agua y la cantidad de detergente introducida, la velocidad de rotación del tambor, la duración de las etapas de lavado posteriores.

Una medición del momento de inercia del tambor cargado, realizada por la unidad de control electrónica justo antes del proceso de lavado y/o secado, permite obtener información con respecto a la carga introducida permitiendo por tanto la optimización del proceso mencionada anteriormente.

La técnica anterior, representada por la patente estadounidense US 7.162.759, da a conocer un método para una determinación indirecta de dicho momento de inercia. Tal método proporciona una monitorización, midiendo la tensión y desarrollo actual de un circuito de suministro de potencia, de la energía eléctrica instantánea absorbida durante un periodo transitorio de aceleración del tambor. La potencia absorbida durante el periodo transitorio, de la cual se resta un término referente a las fricciones para obtener un valor sustancialmente proporcional al momento de inercia del tambor cargado, se calcula integrando tal potencia con respecto al momento.

Aunque cumple sustancialmente el objetivo, el método mencionado anteriormente según la técnica anterior revela algunos inconvenientes.

En primer lugar, las mediciones realizadas mediante dicho método son relativamente imprecisas.

Uno de los motivos para tal imprecisión se deriva de una posible carga desequilibrada. De hecho, aunque el giro determina idealmente una distribución axial-asimétrica de la carga en el tambor, en realidad a menudo la carga está desequilibrada. Tal carga desequilibrada provoca una oscilación, incluso marcada, de la potencia requerida del motor para hacer girar el tambor, provocando tal oscilación un error de medición con respecto a la carga mencionada anteriormente.

El error debido a la carga desequilibrada puede ser inaceptable si la velocidad del inicio y fin del periodo transitorio es relativamente cercana, por ejemplo de 95 y 135 revoluciones por minuto. Por tanto, un inconveniente adicional del método conocido se deriva de la limitación de diseño en relación con la elección de tales velocidades; en particular el método no puede implementarse ventajosamente en una rampa de aceleración corta.

Además, el método proporcionado requiere un peso de cálculo considerable, principalmente debido a la operación de integrar la potencia con respecto al tiempo.

La patente estadounidense US 4.741.182 da a conocer un método para determinar el momento de inercia con características diferentes del descrito previamente.

Por tanto, el problema técnico en el que se basa la presente invención es el de proporcionar un método alternativo para medir el momento de inercia, que pueda superar los inconvenientes de la técnica anterior.

Sumario de la invención El problema técnico mencionado anteriormente se resuelve mediante un método para medir el momento de inercia

de un tambor de máquina de lavar que contiene una carga, que comprende las etapas de:

-poner dicho tambor en rotación por medio de un motor eléctrico síncrono de imán permanente llevándolo a una primera velocidad de giro angular;

-identificar un punto de sincronización en una señal periódica indicativa del par suministrado por el motor eléctrico síncrono, es decir la posición de desequilibrio de carga, a dicha primera velocidad angular;

-iniciar, en dicho punto de sincronización, un periodo transitorio de aceleración de dicho tambor con par electromotor constante suministrado por el motor eléctrico síncrono;

-interrumpir el periodo transitorio de aceleración tras alcanzar una segunda velocidad angular;

-adquirir una duración de tiempo del periodo transitorio de aceleración;

-procesar una medición indirecta del momento de inercia de dicho tambor comenzando a partir de un valor del par proporcionado al tambor durante el periodo transitorio de aceleración, a partir del valor de duración de tiempo del periodo transitorio de aceleración, y a partir de la variación de la velocidad angular en el periodo transitorio de aceleración, según la fórmula:

El uso de un periodo transitorio de aceleración de par constante permite ventajosamente simplificar la fórmula para calcular el momento de inercia. En realidad, el método según la invención no requiere las operaciones de integración que caracterizan a la técnica anterior, implicando por tanto un coste de cálculo inferior para la unidad de control que realiza la medición.

Dado que la oscilación de par a una velocidad constante se debe principalmente a la rotación de la carga desequilibrada, la identificación, en la señal de par, de un punto de sincronización para iniciar el periodo transitorio de aceleración significa iniciar el periodo transitorio siempre en una posición de carga desequilibrada conocida a priori. Tal solución permite una precisión de medición mayor, eliminando el error de medición identificado en la técnica conocida. Por tanto, el método según la presente invención puede implementarse ventajosamente incluso con periodos transitorios de aceleración relativamente cortos, por ejemplo de 90 a 135 revoluciones por minuto.

El método objeto de la invención puede medir el par suministrado por el motor eléctrico a la primera velocidad angular y el suministrado a la segunda velocidad angular. Por tanto, puede realizarse entonces una estimación eficaz del par requerido para superar las fricciones durante el periodo transitorio de aceleración calculando el valor promedio de los dos pares medidos en los extremos de los periodos transitorios. Dicho valor promedio puede restarse por tanto del valor del par electromotor suministrado durante el periodo transitorio de aceleración para obtener una estimación del valor de par proporcionado al tambor.

Dadas las características del motor eléctrico síncrono de imán permanente, la señal de la corriente de cuadratura absorbida Iq puede usarse ventajosamente como señal indicativa del par suministrado con respecto a la que identifica el punto de sincronización. En particular, el punto de sincronización puede ser un punto pico (máximo o mínimo) de la señal, que puede identificarse fácilmente analizando las derivadas.

La etapa de iniciar un periodo transitorio de aceleración puede proporcionar llevar la corriente de cuadratura Iq del motor a un valor predefinido, que se mantiene constante durante todo el periodo transitorio. Tal como se conoce, el par suministrado por un motor síncrono es sustancialmente proporcional a la corriente de cuadratura absorbida Iq, por tanto la condición de corriente constante también garantiza un par constante.

La etapa de interrumpir el periodo transitorio de aceleración tras alcanzar una segunda velocidad angular puede proporcionar la adquisición periódica, durante el periodo transitorio de aceleración, de una velocidad angular del tambor mediante un sensor de posición. Alternativamente, la velocidad puede estimarse en un modo sin sensor. Tras alcanzar la segunda velocidad angular deseada (detectada o estimada) , el motor eléctrico síncrono, mantenido inicialmente a una corriente de cuadratura... [Seguir leyendo]

1. Método para medir el momento de inercia (J) de un tambor de máquina de lavar (2) que contiene una carga,

que comprende las etapas de:

5 -poner dicho tambor (2) en rotación por medio de un motor eléctrico síncrono de imán permanente (3) llevándolo a una primera velocidad de giro angular (#1) de la carga;

- iniciar un periodo transitorio de aceleración de dicho tambor (2) con par electromotor constante (Tem_acc)

suministrado por el motor eléctrico síncrono (3) ;

- interrumpir el periodo transitorio de aceleración una vez que se ha alcanzado una segunda velocidad

angular (#2) ;

10 -adquirir una duración de tiempo (∃t) del periodo transitorio de aceleración;

- procesar una medición indirecta del momento de inercia (J) de dicho tambor (2) a partir de un valor del par

proporcionado (Tacc) al tambor (2) durante el periodo transitorio de aceleración, a partir del valor de duración

de tiempo (∃t) del periodo transitorio de aceleración, y a partir de la variación en velocidad angular (∃# = #2

- #1) en el periodo transitorio de aceleración, según la fórmula:

caracterizado por que comprende la etapa adicional de:

-identificar un punto de sincronización (10a) en una señal periódica indicativa del par suministrado por el motor eléctrico síncrono (3) , es decir de la posición de desequilibrio de carga, a dicha primera velocidad angular (#1) ;

-iniciándose dicho periodo transitorio de aceleración en dicho punto de sincronización (10a) , es decir en una posición de desequilibrio de carga conocida, para eliminar el error de medición debido a la carga desequilibrada.

2. Método de medición según la reivindicación 1, que también comprende etapas de medir el par (T1) suministrado por el motor eléctrico (3) a la primera velocidad angular (#1) y el par (T2) suministrado por el

motor eléctrico (3) a la segunda velocidad angular (#2) , estimándose dicho valor de par proporcionado (Tacc) al tambor (2) restando un promedio de dichos pares del par electromotor (Tem_acc) suministrado por el motor eléctrico síncrono (3) durante el periodo transitorio de aceleración.

3. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal periódica indicativa del par suministrado por el motor eléctrico síncrono (3) es la señal de la corriente de cuadratura (Iq) absorbida por

el motor eléctrico síncrono (3) , siendo el punto de sincronización (10a) definido un punto pico de dicha señal.

4. Método de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de iniciar un periodo transitorio de aceleración proporciona llevar la corriente de cuadratura (Iq) del motor a un valor predeterminado (Iq_acc) y mantenerla constante en dicho valor.

5. Método de medición según la reivindicación 4, en el que la etapa de interrumpir el periodo transitorio de aceleración una vez que se ha alcanzado una segunda velocidad angular (#2) comprende adquirir periódicamente una velocidad angular del tambor (2) mediante un sensor de posición (5) durante el periodo transitorio de aceleración y, una vez que se ha detectado que se ha alcanzado la segunda velocidad angular (#2) , controlar el motor eléctrico síncrono en retroalimentación, manteniendo su velocidad angular

en el valor de la segunda velocidad angular (#2) .

6. Método de medición según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de poner el tambor (2) en rotación llevándolo a una primera velocidad angular (#1) comprende controlar el motor eléctrico síncrono (3) en retroalimentación, comparando su velocidad angular adquirida por un sensor de posición (5) con la primera velocidad angular (#1) deseada.

7. Método de medición según una de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que dicho sensor de posición (5) es un sensor de efecto Hall.

8. Método de medición según una de las reivindicaciones anteriores, que también comprende una etapa de estimar el valor de flujo magnético enlazado (!) a partir de variables de estado del motor eléctrico síncrono

(3) , usándose dicho valor de flujo magnético para calcular los pares suministrados por el motor eléctrico síncrono (3) a partir del valor de corriente de cuadratura absorbida (Iq) .

9. Método de medición según la reivindicación 8, en el que el valor de flujo magnético (!) se estima

corrigiendo un valor de flujo magnético nominal (!ref) a una temperatura de referencia (Tref) según una 5 temperatura medida del motor (T) .

10. Método de medición según la reivindicación 9, en el que el valor de flujo magnético (!) se estima considerando un coeficiente de corrección (k) , que identifica la variabilidad de construcción del motor, medido a modo de experimento haciendo funcionar el motor con par conocido en una etapa de prueba.

11. Método de medición según la reivindicación 10, en el que el valor de flujo magnético (!) se estima según la 10 fórmula:

12. Método de medición según la reivindicación 8, en el que dicha etapa de estimar el valor de flujo magnético (!) usa un algoritmo de estimación (200) que usa coeficientes de corrección (K1-K5) para compensar los errores cometidos midiendo las variables de estado del motor y estimando sus parámetros de funcionamiento.

13. Máquina de lavar (1) que comprende: un tambor rotativo (2) ; un motor eléctrico síncrono de imán permanente (3) para poner dicho tambor (2) en rotación; una unidad de control (4) conectada a dicho motor eléctrico síncrono (3) ; estando dicha unidad de control (4) dispuesta para implementar el método según una de las reivindicaciones anteriores.