阅读说明：本技术 一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统及其配平方法 (Active balance control system of drum washing machine and balancing method thereof ) 是由 杨旭 牛强 陈朋朋 尹雨晴 高守婉 李鸣 王重秋 庞明智 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统及其配平方法,包括安装在内桶内壁上的提升筋,用于检测外桶振幅的振动传感器,用于检测内桶转速的转速传感器,振动传感器和转速传感器与控制器相连；外桶外壁轴向方向上安装有外桶线圈,外桶线圈与控制器相连,每个提升筋内部设置有带有线圈绕组的配重块和带有阻尼的滑轨,滑轨穿过配重块、且其两端在轴向方向上分别固定在提升筋的两端,且配重块能够沿着滑轨移动。本发明配平方法利用洗衣机滚筒提升筋内设置配重块,配合洗衣机外桶线圈磁力控制,来实现洗衣机脱水主动动平衡配平,提升滚筒洗衣机脱水成功率,降低洗衣机能耗,降低洗衣机重量,提高洗衣机性价比。(The invention discloses an active balance control system of a drum washing machine and a balancing method thereof, wherein the active balance control system comprises lifting ribs arranged on the inner wall of an inner barrel, a vibration sensor for detecting the amplitude of the outer barrel, a rotating speed sensor for detecting the rotating speed of the inner barrel, and a controller connected with the vibration sensor and the rotating speed sensor; an outer barrel coil is installed on the outer barrel outer wall in the axial direction, the outer barrel coil is connected with the controller, a balancing weight with a coil winding and a sliding rail with damping are arranged inside each lifting rib, the sliding rail penetrates through the balancing weight, two ends of the sliding rail are fixed to two ends of each lifting rib respectively in the axial direction, and the balancing weight can move along the sliding rail. The balancing method of the invention utilizes the balancing weight arranged in the lifting rib of the washing machine drum to match with the magnetic control of the outer drum coil of the washing machine, thereby realizing the active dynamic balance balancing of the washing machine dehydration, improving the dehydration success rate of the drum washing machine, reducing the energy consumption of the washing machine, reducing the weight of the washing machine and improving the cost performance of the washing machine.)

一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统及其配平方法

技术领域

本发明涉及一种平衡控制系统及其配平方法，具体是一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统及其配平方法，属于智能控制技术领域。

背景技术

滚筒洗衣机由于其便捷快速的特点，目前已经成为常用家电之一。现有的滚筒洗衣机在工作时都会出现振动，有的振动声音较大，形成一定的噪音，而滚筒洗衣机振动主要来源是，脱水时衣物聚集在洗衣机内桶一侧造成的偏心，这种偏心对转动的滚筒系统造成周期性激励，从而产生振动。在振动频率接近滚筒系统自身固有频率或者洗衣机本体系统固有频率的时候，系统会发生共振，对洗衣机的运行以及洗衣机设计强度产生非常大的挑战。

目前减少滚筒洗衣机的脱水振动主要通过以下方法：

1.脱水开始，洗衣机内桶开始加速转动；

2.当到达某一低速时，衣物开始逐渐通过离心力附着在洗衣机滚筒内壁；

3.此时传感器检测振动，如果振动不大于预先设定值，则洗衣机继续加速；

4.重复步骤3分步增加洗衣机滚筒转速，直至传感器检测到的振动大于预设值，进入步骤5；

5.洗衣机开始降低转速，降低衣物受到的离心力，此时衣服脱离桶壁的附着，开始随滚筒的转动而移动；

6.保持低转速一定时间之后，再次尝试重复步骤(2)-步骤(4)，尝试次数根据程序设定；

7.如果超过尝试次数仍然无法到达额定转速，脱水结束。此时衣物没有被脱干，脱水失效；

8.如果在上述步骤中，洗衣机达到脱水额定转速，并保持额定转速一定时间，则脱水成功完成，重新降速至静止。

上述方法虽然能够降低洗衣机在脱水时的振动，但仍然具有以下缺陷：

1.由于衣物的分布和贴附状态无法确认，并且很多时候湿衣服一旦贴到内桶纯粹通过减速甚至反转都无法将衣物重新和滚筒分离，所以整个滚筒系统脱水时减速加速过程时间长，能耗大，效果不明显或者不理想，造成洗衣程序时间过长，洗衣机能耗过大，脱水失效等；

2.很多时候衣物无法均匀分布在滚筒内部，如当用户洗涤单个大件衣物或者床单窗帘之类的物品时，物品自身无法全部覆盖在滚筒一整周，导致偏心无法被抵消，这种时候，脱水转速无法达到最大，导致无法脱水或者脱水效果差，甚至洗涤程序终止等。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统及其配平方法，能够实现洗衣机脱水主动动平衡配平，提升滚筒洗衣机脱水成功率，降低洗衣机能耗，降低洗衣机重量，提高洗衣机性价比。

本发明一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统，包括至少三个与内桶轴线平行、周向均布在内桶内壁上的提升筋，用于检测外桶振幅的振动传感器，用于检测内桶转速的转速传感器，振动传感器和转速传感器与控制器相连；外桶外壁沿轴向方向上安装有至少一条外桶线圈，外桶线圈与控制器相连，每个提升筋内部设置有带有线圈绕组的配重块和带有阻尼的滑轨，滑轨穿过配重块、且其两端沿轴向方向分别固定在提升筋的两端，配重块能够沿着滑轨移动；配重块初始位置在内桶最内侧；

控制器内部预先设定有振幅阈值H、脱水额定转速w0、初始低速D1，以及外桶线圈上电的单位时间，并设定在单位时间内单个提升筋内带有线圈的配重块移动的单位距离为a。

一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统的配平方法，包括以下步骤：

1)脱水开始，洗衣机内桶开始加速转动，转速传感器检测内桶实时转速，并传送至控制器；

2)控制器将接收到的实时转速与内部设定的初始低速D1进行比较，当内桶转速达到初始低速D1时，衣物开始逐渐通过离心力附着在内桶内壁；

3)振动传感器检测外桶振动的实时振幅h，并传送至控制器，控制器将该振幅与振幅阈值H进行比较，若该振幅不大于振幅阈值H，则控制内桶继续加速，进入步骤(4)；否则，进入步骤(5)；

4)重复步骤(3)分步增加洗衣机内桶转速，直至振动传感器检测到的振幅大于振幅阈值H，进入步骤(5)；

5)控制器控制内桶匀速转动，同时对外桶线圈上脉冲交流电信号，脉冲频率为w/2π，上电时长为1/N*2π/w，上电间隔为N-1/N*2π/w；

其中，w表示当前转速，N表示提升筋数量；

6)配重块经过外桶线圈时被上电，在切割磁感线的作用下向外移动，当移动单位距离 a后，控制器停止对外桶线圈上电，同时振动传感器检测振幅h(n)，并将该振幅h(n)传送至控制器，控制器将h(n)分别与阈值H、振幅h(n-1)进行比较；

其中，n是配重块向外移动单位距离a的次数，n＝1、2、3…；

7)若H≦h(n)<h(n-1)，则控制器继续对外桶线圈上电，返回步骤(6)；

若h(n)<H，继续加速直至完成脱水程序；

若h(n)>H且h(n)≧h(n-1)，则调整外桶线圈上电相位差，对下一个配重块上电，返回步骤(6)；

在执行步骤(6)-(7)中，转速传感器实时检测内桶实时转速，并将该转速值传送至控制器，当控制器判断接收到的实时转速达到脱水额定转速w0，并保持额定转速w0设定时间时，则脱水成功完成，重新降速至静止；随后，控制器再向外桶线圈提供错相交流电，控制内桶反转，使提升筋内的配重块复位。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明通过对外桶线圈在单位时间内的上电间隔及上电时长的控制，分步对每个提升筋内的配重块进行上电，并对配重块的位置进行调整，从而使振幅减小，直至检测的振幅小于或等于阈值H，控制器判断偏心消除，调整完成，实现了洗衣机主动配平，在配平过程中不需要降低滚筒运行速度，故电耗和耗时都大大减少，有利于用户节省时间以及满足环境保护发展需求。

2)本发明每个提升筋内的配重块提供了额外的平衡偏心能力，主要是靠主动控制偏心配重块的位置实现配平，而不是寄希望于被洗涤衣物的自由滚动而找到配平，配平可能性更高，效率也更高，极大的扩展了偏心配平的可能性，由于自身控制偏心，可以得到较低的振幅，发生共振时的影响会降低，无需通过增加滚筒洗衣机本身的重量降低共振，有效地降低了设计强度要求，降低了滚筒洗衣机的重量，提高了用户购买的性价比。

3)由于本发明有效地降低了洗衣机系统振动的概率以及振幅，可以允许洗衣机滚筒内桶和外桶设计间隙进一步缩小，提高了洗衣机滚筒系统容积体积比。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明配平方法流程图；

图中：1.外桶，2.内桶，3.提升筋，31.配重块，32.滑轨，4.外桶线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明一种滚筒洗衣机主动平衡控制系统，包括

三个提升筋3与内桶2轴线平行、周向均布在内桶2内壁，提升筋3内部设置有带有线圈绕组的配重块31和带有阻尼的滑轨32，滑轨32穿过配重块31、且其两端在轴向方向上分别固定在提升筋3的两端，配重块31能够沿着滑轨32移动；

外桶线圈4，沿轴向方向安装在外桶1外壁上；优选地，外桶线圈4设有一对，对称安装在外桶1外壁上，其轴向方向上的长度不小于提升筋3长度，径向方向上的长度不小于提升筋3的宽度，外桶线圈4与控制器相连，之所以设有一对外桶线圈4，是因为内桶2旋转一圈内可以对同一配重块31进行两次调整，提高了配重块31的调整速度，从而降低了消除偏心的调整时间，当然也可以根据需要设置更多的外桶线圈4，本发明选用一对外桶线圈4，已经满足了配重块31的调整效率。

振动传感器，安装在外桶1外壁上，与控制器相连，用于检测外桶1振幅；

转速传感器，安装在驱动内桶2转动的驱动装置输出轴上，与控制器相连，用于检测内桶2转速；

控制器，内部预先设定有振幅阈值H、脱水额定转速w0、初始低速D1，以及外桶线圈4上电相位差和上电的单位时间，并设定在单位时间内单个提升筋3内配重块31移动的单位距离为a。

如图3所示，基于上述配平控制系统的配平方法如下：

1)脱水开始，洗衣机内桶2开始加速转动，转速传感器检测内桶2实时转速，并传送至控制器；

2)控制器将接收到的实时转速与内部设定的初始低速D1进行比较，当内桶2实时转速到达初始低速D1时，衣物开始逐渐通过离心力附着在内桶2内壁；

3)振动传感器实时检测外桶1振动的振幅，并传送至控制器，控制器将该振幅与振幅阈值H进行比较，若该振幅不大于振幅阈值H，则内桶2继续加速旋转，进入步骤(4)；否则，进入步骤(5)；

4)重复步骤(3)分步增加内桶2转速，直至振动传感器检测到的振幅大于振幅阈值H，进入步骤(5)；

5)控制器控制内桶2匀速转动，同时对第一条和第二条外桶线圈4上脉冲交流电信号，脉冲频率为w/2π，上电时长为1/3*2π/w，上电间隔为2/3*2π/w，第二条外桶线圈4上电数据比第一条晚二分之一相位，所述相位指的是外桶1或内桶2旋转一周360°对应的角度相位；

其中，w表示当前转速；

当提升筋3内的配重块31经过外桶线圈4时产生切割磁感线的相对运动，带有线圈绕组的配重块31会因切割磁感线而使其上的线圈绕组产生电流，使配重块31上电，上电后的配重块31会继续切割磁感线，由于外桶线圈4是脉冲交流电信号，因此，产生的磁场会发生变化，从而为配重块31提供位移动力(磁力)，使配重块31向外(内桶2开口方向为“外”)移动；

另外，通过对外桶线圈4的脉冲频率和上电/掉电节奏的控制，保证了每次均对同一提升筋3内的配重块31通电，并提供位移动力(磁力)，在单位时间内单个提升筋3内的配重块31，向外移动单位距离a。

这里的单位时间是指一段时间，可根据需要设定，如20秒、30秒等，之所以会设定上电的单位时间，是因为由于内桶2转速非常快，配重块31每次经过外桶线圈4时，向外移动的距离非常小，对振幅没有什么影响，因此，需要对外桶线圈4上电一段时间，在上电期间，配重块31每次经过外桶线圈4时均向外移动，当外桶线圈4上电时间结束时，配重块31向外移动了单位距离a。

6)配重块31经过外桶线圈4时被上电，在切割磁感线的作用下向外移动(未上电的配重块31会被阻尼阻止运动)，当移动单位距离a后，控制器停止对外桶线圈4上电，振动传感器检测振幅h(n)，并将该振幅h(n)传送至控制器，控制器将h(n)分别与阈值 H、振幅h(n-1)进行比较；

其中，n是配重块31向外移动单位距离a的次数，n＝1、2、3…；

7)若H≦h(n)<h(n-1)，则控制器继续对外桶线圈4上电，返回步骤(6)；

若h(n)<H，则判断偏心消除，继续加速直至完成脱水程序；

若h(n)>H且h(n)>h(n-1)，则调整上电相位差，将外桶线圈4上电相位差递增1/3*2π/w相位，对下一个提升筋3内的配重块31上电，返回步骤(6)；

在执行步骤(6)-(7)中，转速传感器实时检测内桶2转速，并将该转速值传送至控制器，当控制器判断接收到的转速达到脱水额定转速w0，并保持脱水额定转速w0设定时间时，则脱水成功完成，重新降速至静止；然后，控制器再向外桶线圈4提供错相交流电，控制内桶2反转，使提升筋3内的配重块31复位。

上述所述振幅阈值H，脱水额定转速w0，初始低速D1，外桶线圈4上电相位差和上电的单位时间，以及单个提升筋3内的配重块31在单位时间内移动的单位距离a均预先设定在控制器中，在脱水之前，配重块31初始位置在内桶2最内侧。

本发明分步调整每个提升筋3内的配重块31，直到h(n)<H，则偏心消除，停止调整程序，控制器控制驱动装置继续加速直至完成脱水程序。

本发明之所以会消除偏心，是因为配重块31按照本发明的方法在轴向方向上向内桶2 开口方向移动，平衡内桶2内部衣物的重量，使内桶2内部重力重新分布，并均匀化，从而消除偏心、快速达到动平衡。如内桶2某侧的衣物产生堆积，则该堆积衣物对面的提升筋3内的配重块31就会在轴向方向上向外移动，以使内桶2内部的重力分布均匀，从而消除洗衣机偏心，达到动平衡。