衣物处理设备的制作方法

衣物处理设备
1.本发明涉及用于洗衣机或烘干机设备的平衡系统，该平衡系统用以补偿由衣物在滚筒中的不均匀分布而产生的不平衡。
2.通常，洗衣机包括用于装有衣服的滚筒和用于使滚筒旋转并在洗涤周期中执行一系列阶段比如洗涤、漂洗和甩干阶段的马达。
3.在甩干阶段的滚筒旋转期间，当衣物未均匀分布在滚筒中并且一定质量集中在滚筒的一部分时，由于滚筒的偏心旋转而产生振动和噪音。如果这种偏心旋转变得严重，洗衣机的一些部分比如滚筒、支承滚筒的轴承或者桶可能损坏。
4.通常，为了防止以上列举的损坏，会实施不平衡测量检查，以在甩干之前测量不平衡水平。在过度不平衡的情况下，设备控制设法更好地使滚筒中的衣物重新分布，并且如果在若干次尝试之后不平衡水平仍然很高，则以降低的转速进行甩干。
5.由于产生的噪音和振动、因当在过度不平衡水平的情况下降低甩干转速时的重新平衡尝试和差的干燥性能而导致的较长的洗涤/干燥周期持续时间，不平衡对客户满意度具有若干负面影响。
6.此外，产生的机械振动对机械结构造成了显著的应力，从而降低了设备可靠性，该设备可靠性在洗衣机的设计中通过使用更大、更坚固和更贵的部件而得到部分补偿。
7.因此，在洗衣机设计中使用平衡器是有益的，该平衡器抵消了从滚筒内部产生的不平衡载荷，以使滚筒旋转稳定。
8.已知的平衡器系统利用具有中空空间的平衡器环，在该中空空间中定位有通常为球形并且在平衡器环中自由移动的一些质量。通常，平衡器环填充有液体以限制平衡质量的移动速度。即使这种已知的平衡器系统有助于降低不平衡水平，这些已知的平衡器系统也有若干缺点：
[0009]-在以低转速洗涤时，质量在翻滚期间移动从而产生不平衡、噪音和对洗衣机马达的阻力。
[0010]-在甩干时，平衡过程非常缓慢和复杂，可能需要若干分钟直到质量移动成使在滚筒中存在的不平衡平衡为止。
[0011]
为了改进平衡过程，揭示了主动平衡器，例如ep 3378982揭示了一种具有从设置在桶处的传输线圈接收无线电力的平衡单元的平衡器。由传输转换器供电的传输线圈在传输控制器的控制下在短的时间段内将足够的无线电力传输至平衡单元。
[0012]
另外，ep 2 955 263和jp 2005 021505揭示了具有由固定至设备的固定部分的发射器线圈无线供电的马达/致动器的平衡单元。ep3594402公开了设置有可主动移动的平衡器质量的洗衣机和该洗衣机的控制方法。
[0013]
在这些公开中，没有利用在本发明中被有利地揭示的与摩擦力配合的重力或惯性力的作用。
[0014]
此外，在本发明中，利用了一个致动器装置的作用，该致动器装置通过改变平衡单元与壳体之间的摩擦力可以改变平衡单元的位置。致动器装置可以制动平衡单元的轮或者可以直接接触平衡器壳体的一侧，而在上面提及的发明中，机械马达/致动器具有与壳体接
合的机械齿轮并且移动是通过由致动器/马达完成的机械功而获得的。
[0015]
w02018/236155a1公开了一种无线传递链路，该无线传递链路将电力从一个发射器线圈240传递至平衡单元线圈310，其中，发射器线圈和平衡线圈具有平行的绕组轴线。在已列出的公开中揭示了相同的配置，在所有公开中，在滚筒旋转期间，无线电力传递仅在有限时间内是可能的。在本发明中，平衡单元接收器线圈的绕组轴线垂直于滚筒轴线，而发射器线圈绕组平行于滚筒轴线。在滚筒旋转期间，接收器线圈与发射器线圈之间的绕组轴线配置确保了恒定且有效的无线电力传递。
[0016]
本发明的目的在于提供一种洗衣机，该洗衣机能够补偿由于不均匀的衣物分布而产生的不平衡。
[0017]
根据本发明，存在具有中空通道的环形形状的壳体，在中空通道中设置有平衡单元。环形形状的壳体相对于滚筒的旋转轴线对中地固定至滚筒。平衡单元在环中的位置可以由定位在洗衣机的固定部分上的平衡控制单元远程控制。
[0018]
平衡单元在环形形状的中空通道中的远程位置控制是通过平衡单元中的致动器装置作用在可以改变平衡单元与壳体中空通道之间的摩擦力的摩擦力元件上来完成的。致动器装置由存在于平衡单元中的接收器线圈供电，接收器线圈从发射器线圈接收无线电力。
[0019]
致动器装置通过改变平衡单元与壳体通道之间的平衡单元摩擦力可以允许或阻止由于重力和/或惯性力的作用而导致的平衡单元移动。
[0020]
存在于水平轴线洗衣机的重力作用在滚筒旋转期间作用在平衡单元上；而惯性力可以由滚筒旋转速度的加速度或减速度产生或者由因滚筒不平衡而导致的滚筒摇晃移动产生。
[0021]
平衡控制单元功能在管理整个洗衣机操作的设备控制单元的监督下运行。位置检测元件向平衡控制单元提供有关平衡单元位置的信息。位置信息与不平衡感测元件的测量一起使用来提供关于滚筒不平衡水平和/或位置的信息，以改变平衡单元位置从而消除产生的滚筒不平衡。不平衡测量可以由设备控制单元提供并且/或者不平衡测量可以通过附加的不平衡感测元件直接测量来提供洗涤单元的移动幅度和/或滚筒不平衡位置。
[0022]
在水平轴线洗衣机中，平衡单元在滚筒旋转一圈期间在重力的作用下被推动成：在一半旋转周期内向前移动即沿与滚筒旋转相同的方向移动，并且在另一半周期内向后移动即相对于滚筒旋转周期向后移动。
[0023]
类似地，通过分别使滚筒旋转速度减速或加速时，惯性力进行作用而推动平衡单元相对于滚筒旋转方向分别向前移动或向后移动。
[0024]
因此，通过减少平衡单元摩擦力，通常阻止平衡单元在壳体通道中的移动，当重力或惯性力分别沿向前方向或向后方向推动时，可以分别向前或向后改变平衡单元的位置。
[0025]
用于改变摩擦力的致动器装置通过在发射器线圈与平衡单元接收器线圈之间磁耦合无线供电。
[0026]
发射器线圈与平衡单元接收器线圈之间的位置配置确保了当平衡单元以面向发射器线圈绕组的方式在中空通道中移动时的恒定磁耦合。
[0027]
在另一有利实施方式中，发射器线圈平行于环形形状的壳体缠绕并且与滚筒轴线同轴地围绕滚筒轴线对中地缠绕。平衡单元接收器线圈绕组轴线垂直于滚筒轴线并且可以
围绕铁氧体芯缠绕以提高与发射器线圈的磁耦合。为了提高接收的无线电力，在平衡单元中可以预见多个接收器线圈。平衡单元中的接收器线圈形成谐振电路，并且阻抗适配电路使传输至致动器装置的电力最大。
[0028]
在水平轴线洗衣机的第一实施方式中，具有两个平衡单元的环形形状的壳体在滚筒的周界上固定在滚筒的外部，并且发射器线圈以面向平衡单元壳体的方式固定至洗衣机桶。
[0029]
平衡单元线圈是谐振电路的一部分，为平衡单元设定不同的谐振频率，这允许通过改变发射器线圈的无线电力传递频率来选择要启用的平衡单元。
[0030]
平衡单元的定位由平衡控制单元管理，平衡控制单元也驱动发射器线圈，发射器线圈磁耦合至平衡单元线圈。检测线圈接近发射器线圈定位在桶的周界上。当滚筒与容纳平衡单元的壳体一起旋转时，它们的线圈产生的由接近检测线圈的发射器线圈感应的磁场在检测线圈中感应电压输出的变化从而允许检测平衡单元的通过。
[0031]
通过了解检测线圈的位置和滚筒旋转速度，平衡控制单元可以计算出平衡单元的瞬时位置。滚筒旋转速度可以计算为相同平衡单元的两个连续检测之间的时间差。此外，平衡控制单元可以通过使相关检测线圈的电压最大将发射器线圈频率调整至平衡单元线圈的谐振频率。
[0032]
为了改变一个平衡单元的位置，在选定的平衡单元的谐振频率下驱动发射器线圈，从而当重力或惯性力作用成使平衡单元在期望方向上移动时，为致动器装置供电以减小摩擦力。通过减少供电时间，平衡控制单元可以限制位置变化的量。
[0033]
平衡单元是与壳体的圆形轮廓相适应的弧形形状。在平衡单元侧更靠近滚筒轴线、即在径向方向的外部存在通常由电磁致动器销推动在其上而被阻挡的轮。轮用作改变平衡单元与壳体之间的摩擦力的摩擦力元件。在旋转阶段，滚筒以一定速度旋转从而确保衣物在滚筒中卫星化并且制动的轮与壳体表面之间的摩擦力保持平衡单元制动就位。
[0034]
通过为电磁致动器供电，磁场使致动器销缩回从而解除致动器的制动功能。有利的是，轮具有低滚动摩擦，这允许平衡单元在其自由旋转时具有低摩擦系数cf。释放轮的制动使平衡单元的摩擦从滑动改变为滚动从而允许平衡单元在平衡器壳体上移动。
[0035]
如果平衡单元可以在重力的作用下移动，则平衡单元在每个滚筒旋转周期都在壳体侧部上向前和向后移动(相对于滚筒旋转方向)。
[0036]
向前和向后移动的幅度取决于滚筒旋转速度以及平衡单元与壳体之间的滚动摩擦力。
[0037]
通过周期性地为电磁致动器供电来允许轮旋转与滚筒旋转同步，当重力作用成沿期望移动方向推动时，可以逐步使平衡单元在壳体中移动。
[0038]
由于不平衡而产生的与滚筒轴线移动相关的惯性力的作用随着滚筒速度而增大。当滚筒的旋转速度高于洗涤单元的谐振频率时，惯性力进行作用从而使平衡单元沿与不平衡相反的方向移动。其平衡作用也用于传统的球平衡器中。在这种情况下，有利的是，其在重力进行作用从而使平衡单元沿与不平衡相反的方向移动时将支持由摩擦力的减少而驱动的受控平衡过程。
[0039]
致动器装置的制动功能可以在其他实施方式中实施为作用在轮上的销或实施为如已知的电磁通电或断电的制动器那样的制动板。断电制动状态可以通过使用弹簧或永磁
体获得。具有永磁体的断电制动器使用永磁体来吸引电枢板从而将电枢板推动到摩擦面上来制动平衡单元轮。为了解除制动，电力被施加至设置了相反磁场以抵消永磁体的磁通量的线圈。
[0040]
在另一实施方式中，存在将机械扭矩从驱动轴传递至轮的电控离合器。驱动轴是由具有高减速比的致动器或马达驱动的齿轮系统的一部分。当马达或致动器未启用时，驱动轴实际上是被阻挡的。电控离合器通常用作致动器装置，在该电控离合器接合从而将轮连接至驱动轴时制动轮或者在驱动轴与轮断开接合时使轮自由旋转。通过在离合器处于接合状态下启用马达或致动器，驱动轴扭矩被传递至轮。
[0041]
有利的是，在轮的滚动摩擦力将制动平衡单元的移动的滚筒旋转速度下，在适当的时机和旋转方向选择下启用致动器或齿轮系统的马达部分，驱动轴的附加扭矩可以支承使平衡单元移动的重力和惯性力作用。
[0042]
本实施方式有利地扩大了可以使平衡单元移动的最大滚筒旋转速度。驱动轴可以在下述滚筒速度下向平衡单元移动提供支承扭矩：在该滚筒速度下，轮的滚动摩擦力将保持其独立于致动器装置的状态被制动。
[0043]
为了使轮的滚动摩擦系数最小，可以优化轮与形成轮圈的平衡器壳体侧部的接触点轮廓。确保低滚动摩擦的附加动作是其建筑材料的选择例如钢和相对于平衡单元的总质量更高的壳体质量。
[0044]
另一实施方式可以使用由压电致动器制成的致动器装置，压电致动器通过改变其形状来制动轮。
[0045]
一个另外的实施方式可以直接使用致动器销作为摩擦元件来改变平衡单元与壳体的摩擦力。销通过直接抵靠壳体侧部推动可以产生制动平衡单元在壳体中的移动的摩擦力。
[0046]
当滚筒在洗涤中以低转速旋转时，停放功能也将平衡单元保持在壳体中的固定位置处。该功能不严格需要以高于或等于卫星化速度的转速完成的衣物不平衡补偿。然而，优选的是，使平衡单元在低转速下被阻挡，从而避免与被动球平衡器中的缺点类似的缺点、例如噪音。
[0047]
可以预见停放功能为具有由弹簧支承的销的可移动的停放质量，弹簧将销推动成抵靠具有开口的壳体的内侧部。当滚筒以低速度旋转时，平衡单元坐在底部上。被推动到侧部上的销在到达开口时进入开口，从而锁定平衡单元使其开始与滚筒一起旋转。当销到达顶部时，重力和弹簧力使停放质量移动成完全进入开口从而接触铁磁性部分。磁性力足以将停放质量保持在开口处从而在平衡单元与壳体之间形成稳定的机械锁定功能。
[0048]
当通过提高旋转速度使滚筒加速并且速度达到产生高于保持停放质量的磁性力的离心力的速度时，停放质量移动从而离开开口并解锁平衡单元的移动。磁性力的作用是为了确保停放功能的足够的滞后性。在可以在40rpm至50rpm范围内的锁定速度与可以在大约90rpm至100rpm的解锁速度之间设定足够大的过渡滚筒速度。
[0049]
这确保了可靠的操作从而避免不稳定的状态。
[0050]
另一实施方式使用固定至质量的弹簧，弹簧与轮一起将平衡单元推动成抵靠壳体的相反侧部，从而确保在低的滚筒速度下的在壳体与平衡单元之间的防止平衡单元移动的足够的摩擦力。
[0051]
为了使成本和电力消耗最小，可以预见从发射器线圈至平衡单元线圈的不同的无线电力传输水平。接合或解除致动器装置的制动功能的非常短的较高水平、保持制动器接合或断开接合的中间水平、以及足以通过检测线圈检测平衡单元的通过的低水平。
[0052]
可以观察到的是，在这些实施方式中，平衡控制单元通过驱动发射器线圈和读取检测线圈电压来连接平衡单元。
[0053]
在另一实施方式中，在平衡单元中包括加速度计或重力传感器，该加速度计或重力传感器尤其可以用于代替检测线圈来估算平衡单元的位置。在垂直于滚筒旋转轴线的平面上的平衡单元所经受的加速度矢量分量取决于平衡单元相对于不平衡的位置。在水平轴线洗衣机中，存在周期性的加速度的附加分量，该附加分量与滚筒旋转期间的重力方向的改变有关。
[0054]
平衡单元中的微控制器可以实现简单的无线双向通信协议以将加速度传感器的测量值传递至平衡控制单元。
[0055]
如果具有平衡单元的环形形状的壳体固定在滚筒中，则金属滚筒壁将防止发射器线圈与平衡单元的接收器线圈之间的磁耦合。
[0056]
在该实施方式中，发射器线圈与两个平衡单元一起位于壳体通道中，发射器线圈在通道侧部中的一个侧部上缠绕在通道中，其中，绕组围绕滚筒旋转轴线对中地缠绕。平衡单元线圈电磁耦合至设置在壳体通道中的发射器线圈。发射器线圈电连接至面向桶定位在滚筒外侧的供应线圈。
[0057]
面向滚筒上的供应线圈的桶上的附加供应线圈在所述供应线圈之间产生无线电力传输链路。固定至桶的供应线圈将无线电力传递至滚筒外侧的供应线圈，滚筒外侧的供应线圈电连接至通道中的发射器线圈，通道中的发射器线圈继而为平衡单元线圈无线供电。
[0058]
根据本发明的用于衣物处理设备的平衡系统的其他优点和特征将从下面的仅作为非限制性示例提供的详细描中变得清楚，其中：
[0059]
图1是本发明的具有平衡系统对象的水平轴线洗衣机的第一可能实施方式的截面图。
[0060]
图2是示出了壳体中的平衡单元的正视图。
[0061]
图3是图2的详细视图。
[0062]
图4是根据图3的线ii的截面图。
[0063]
图5是根据图4的线ii的截面图。
[0064]
图6是可能的致动器装置的截面。
[0065]
图7是发射器线圈和检测线圈的正视图。
[0066]
图8是沿图1的线ii截取的截面图。
[0067]
图9示出了平衡控制单元的电气框图。
[0068]
图10示出了平衡单元的电气框图。
[0069]
图11在时序图上示出了平衡控制单元如何改变平衡单元的位置。
[0070]
图12示出了另一可能的致动器装置，即具有永磁体的磁性类型的断电制动器。
[0071]
图13示出了处于断开接合状态的磁性类型的断电制动器。
[0072]
图14是本发明的具有平衡系统对象的水平轴线洗衣机的另一可能实施方式的截
面图。
[0073]
图15示出了图14的实施方式的无线电力传递方案。
[0074]
图16示出了具有停放元件的平衡单元的详细视图。
[0075]
图17示出了停放元件的截面图。
[0076]
图18a和图18b分别示出了处于机械阻挡状态和未阻挡状态的停放元件。
[0077]
在附图中，相同部分用相同附图标记表示。
[0078]
在图1中，示出了水平轴线洗衣机10的关键结构部分的截面图。特别地，示出了包括桶30的洗涤单元，滚筒50以可旋转的方式安装在桶30上。洗涤单元通过弹簧40和倾卸器80悬挂至机柜20。
[0079]
在滚筒50的外周界处固定有面向发射器线圈620的环形形状的壳体500，发射器线圈620用支承元件62固定至桶30。
[0080]
图2示出了壳体500的通道内部内容的正视图，通道内部内容具有在轴向方向上平行于滚筒50的轴线的两个内侧部331和341，在两个内侧部331和341中设置有两个平衡单元400。
[0081]
图3示出了壳体500中的一个平衡单元400的详细视图。平衡单元400具有允许该平衡单元400在通道内侧部331上移动的轮430并且该平衡单元400具有三个接收器线圈630，所述三个接收器线圈630串联电连接并且面向发射器线圈620平行于径向方向、即垂直于滚筒轴线设置。
[0082]
平衡单元的接收器线圈630围绕在径向方向上、即垂直于滚筒旋转轴线延伸的柱形铁氧体芯缠绕。发射器线圈620的绕组线在垂直于滚筒旋转轴线且穿过平衡单元的接收器线圈的铁氧体芯轴线的平面上的投影相对于接收器线圈630在径向方向上的尺寸对中，从而使磁耦合最大。
[0083]
发射器线圈620与平衡单元接收器线圈630之间的位置配置在平衡单元400面向发射器线圈620的绕组在中空通道中移动时确保了恒定的磁耦合。
[0084]
如图4的沿图3中指示的线ii截取的截面图所示，轮430具有在通道壳体侧部331的圈上移动的带尖的形状。轮430通过低摩擦轴承440固定至轴450。轴450通过弹簧460悬挂至平衡单元结构480。当滚筒30以滚筒30的最大速度旋转时，结构480直接坐置在壳体侧部331上，从而避免以作用在平衡单元400质量上的高离心力加载轮430。
[0085]
轮430与壳体侧部331之间的形成轮430圈的接触点轮廓可以设计成使轮430与壳体侧部331的滚动摩擦系数最小。确保低滚动摩擦的附加动作是轮430和壳体侧部331的建筑材料的选择例如钢和相对于平衡单元400总质量的壳体500的更高质量。
[0086]
如图5的沿图4的线ii截取的径向方向上的截面图所示，轮430在一侧具有开口，致动器200的带尖的销240可以进入该开口。当致动器200的可移动部分240处于延伸位置时，其销240干涉轮430并阻止轮430的移动，当可移动部分240缩回时，轮430自由旋转。
[0087]
图6中详细示出的致动器200具有铁磁柱体230，该铁磁柱体230可以在引导空间231中移动并且该铁磁柱体230具有延伸部240。弹簧220将铁磁柱体230保持为延伸状态。当电压通过销260施加至绕组250时，作用于铁磁柱体230的磁场使铁磁柱体230移动，从而推动弹簧并使延伸部240缩回。
[0088]
当发射器线圈620将电力传递至接收器线圈630时，接收器线圈630向致动器200供
电，从而使致动器200的延伸部240缩回并使平衡单元能够在壳体中移动。在该状态下，平衡单元可以在重力和/或惯性力的作用下在壳体侧部331上与轮430一起移动。
[0089]
图7示出了安装在支承元件62上的发射器线圈620的正视图。在顶部上存在小半径线圈625，该小半径线圈625具有检测功能以检测平衡单元400的通过。发射器线圈620具有与滚筒50直径相当的半径，例如为40cm至60cm，而检测线圈的半径例如可以为2cm至10cm。检测线圈625定位成与发射器线圈620绕组重叠，使得来自发射器线圈的感应电压最小，或者换句话说检测线圈625和发射器线圈620的净耦合通量为零。
[0090]
发射器线圈620与串联连接的平衡单元线圈之间的磁耦合在每个平衡单元线圈630中感应出电流。在滚筒50旋转期间，当平衡单元线圈630中的一个平衡单元线圈移动至与检测线圈625相对应的位置时，平衡单元线圈630的电磁场在检测线圈625中感应出电压，从而允许检测平衡单元400的通过。
[0091]
检测线圈625的绕组轴线平行于滚筒轴线并穿过发射器绕组。发射器线圈620相对于滚筒50轴线对中地缠绕，并且发射器线圈620相对于绕组轴线的径向尺寸与滚筒的径向尺寸相当。检测线圈625相对于检测线圈625的绕组轴线的尺寸具有与平衡单元接收器线圈630在径向方向上、即垂直于滚筒轴线的绕组尺寸相当的尺寸。检测线圈625也可以具有沿着发射器线圈620的周界延伸的较大尺寸的椭圆形形状。检测线圈625以与发射器线圈620的绕组重叠的方式定位在发射器线圈620上。在该位置、即12点钟方向，重力与滚筒50加速度力对齐并具有相反方向。
[0092]
图8示出了沿图1的线ii截取的截面图，在图8中可以观察到扁平的发射器线圈绕组620与检测线圈625绕组一起在径向方向上、垂直于滚筒50轴线延伸。发射器线圈绕组620和检测线圈625绕组通过支承元件62固定至桶30。壳体500面向发射器线圈620固定在滚筒50上。在壳体500中存在具有他们的线圈630的平衡单元400。线圈630围绕在径向方向上、垂直于滚筒轴线延伸的铁氧体芯缠绕。线圈630以距滚筒轴线的一定距离定位成相对于发射器线圈绕组线620在径向方向上、即垂直于滚筒轴线的尺寸对中。
[0093]
参照滚筒轴线，发射器线圈620与接收器线圈630之间的在轴向方向上的距离可以在1cm与3cm之间的范围内。
[0094]
图9示出了具有发射器线圈620和检测线圈625的平衡控制单元700的框图。平衡控制单元700的控制功能710评估并改变平衡单元400的位置以补偿存在于滚筒的不平衡。控制功能710在设备控制单元(未示出)的监督下运行，控制功能710通过电压发生器725驱动发射器线圈620的谐振电路并且读取检测线圈625的输入以评估平衡单元400的位置。控制功能710通过接口730与设备控制单元通信，从而交换关于滚筒旋转速度的信息和包括来自不平衡感测元件740的不平衡水平和/或位置的其他信息。
[0095]
为了改变发射器线圈620的电路谐振频率，谐振电容器由固定电容器722和通过开关721选择的补偿电容器723形成。平衡控制单元700可以通过改变驱动发射器线圈620的电压和频率725以及通过改变发射器线圈620的电路谐振频率来改变传递至平衡单元线圈630的电力和频率。
[0096]
平衡控制单元700设定：低电力水平传递，该低电力水平传递足以为两个平衡单元400中的电路供电以允许平衡单元的位置检测；较高电力水平传递，该较高电力水平传递被启用以使平衡单元400移动、足以为平衡单元致动器200中的一个平衡单元致动器供电。当
在高电力传递模式下运行时，平衡控制单元700监测线圈620的电流和电压，从而将驱动电压频率725调整成接近平衡单元线圈630的谐振频率。调整操作可以通过调整无线电力传递频率来完成以通过平衡单元发射器线圈630使检测线圈625的感应电压最大。
[0097]
通常，在低电力传递模式下，线圈620的谐振电路频率被设定为略高于平衡单元线圈630的电路谐振频率，并且在高电力传递模式的情况下线圈620的谐振电路频率接近于平衡单元线圈630的电路谐振频。
[0098]
此外，当传递高电力水平从而为致动器供电时，在检测线圈625中产生的电压幅度提供关于供应至致动器200的实际电压的信息。该反馈信息允许补偿由于无线电力链路中的部件容限而引起的损耗或者甚至允许在使用线性响应型致动器的情况下对为致动器200供电的电压或电流进行可能的线性控制。
[0099]
图10示出了存在于平衡单元400中的电子器件的功能框图，电子器件从线圈630接收电力从而形成具有电容器462的谐振电路并驱动致动器200。接口块463执行阻抗适配功能以使传递的电力最大。此外，接口块463对为致动器200供电的阻抗适配电压进行整流和过滤。
[0100]
在进行甩干之前，设备控制单元设定滚筒50的旋转速度以确保衣物卫星化。在这种状态下，设备控制单元使用已知的方法例如马达扭矩感测算法或通过定位在洗涤单元上的加速度计测量不平衡水平和/或位置，从而向平衡控制单元提供该信息。如图8所示，平衡控制单元700也可以通过固定至洗衣机桶30的加速度计740直接测量洗涤单元的运动。平衡控制单元700可以使用洗涤单元30的运动幅度作为关于滚筒50不平衡质量和位置变化的反馈信号。
[0101]
如果不平衡水平太高，则设备控制单元启用由平衡控制单元700管理的平衡过程，以改变平衡单元400在壳体500中的位置从而补偿滚筒50中的不平衡。
[0102]
在图11中，在两个时序图上示出了平衡控制单元700如何检测和改变两个平衡单元400在壳体500中的位置。
[0103]
在第一时序图上示出了周期性参考脉冲261和与两个平衡单元400的通过检测相关联的检测线圈625的脉冲262、263。脉冲261的重复周期等于滚筒旋转周期，脉冲261的重复周期可以由设备控制单元产生。脉冲261的重复周期也可以在平衡控制单元700的内部产生，该平衡控制单元700测量了一个平衡单元通过262或263的两个连续电压检测之间的时间差。
[0104]
第一平衡单元与第二平衡单元之间的时间差检测值d除以滚筒旋转周期t可以得到平衡单元相对位置p＝d/t的估算值。
[0105]
平衡单元400的通过检测262、263是由由线圈630在检测线圈625中感应的电压脉冲产生的。
[0106]
进行平衡过程从而保持恒定滚筒旋转速度。用于执行平衡单元位置检测的平衡控制单元700可以在每个滚筒50旋转周期交替地传递两个平衡单元谐振频率下的低无线电力。平衡控制单元700以最小的电力消耗在两个连续的滚筒转数上执行位置检测使检测电压最大。
[0107]
图11的第二时序图示出了由平衡控制单元700通过线圈620传递的电力水平。在平衡过程中，低电力水平传递270足以为平衡单元400的电子电路供电从而实现平衡单元400
的位置检测功能。
[0108]
高电力水平传递的特征在于启用峰值271然后是保持水平273，保持水平273被用来释放致动器200的制动功能从而允许选定的平衡单元400移动。
[0109]
启用峰值271提供足够的电力以使致动器200的铁磁柱体230移动，而保持水平273提供保持致动器200的铁磁柱体230缩回所需的较低电力。该方法在平衡控制单元700中节省较多电力消耗。
[0110]
平衡控制单元700为了改变一个平衡单元400的位置必须选择其谐振频率并且在适当的启用时机下可以设定相对于滚筒旋转方向向前或向后的移动方向。
[0111]
如图11所示，在滚筒50旋转期间，启用电力271在通过检测262之后完成。知道了在本实施方式中定位在12点钟的检测线圈625的位置，平衡单元400在重力的作用下将在壳体500中相对于滚筒50的旋转方向向前移动。通过半个滚筒旋转周期的启用延迟，该移动将相对于滚筒50旋转方向向后。
[0112]
在滚筒转动一圈时最大的平衡单元400移动是保持启用时间273略多于半个滚筒50旋转周期而获得的，通过减少这个时间可以减少移动量。
[0113]
可以观察到的是，在半圈旋转时的平衡单元位移取决于旋转速度，旋转速度越高，重力作用时间越短，从而导致位移越小。
[0114]
在下面的滚筒旋转周期中，平衡控制单元700可以评估移动的平衡单元400的新位置。
[0115]
在高电力传递期间，未选择的平衡单元将仅消耗最小的电力，最小的电力是在与该未选择的平衡单元的接收器线圈的谐振频率不同的频率下的电磁传递电力。
[0116]
平衡单元400的位置变化可以在每个滚筒旋转周期内分步完成。
[0117]
在完成所需的平衡单元的位置变化之后，平衡控制单元700要求设备控制单元进行新的不平衡水平检查并且如果需要则平衡控制单元700可以在通道中执行新的平衡单元位置变化。
[0118]
通过提高滚筒旋转速度使由于重力的作用而导致的平衡单元移动变得较小。根据平衡单元轮430的与平衡单元壳体的滚动摩擦系数，在例如400rpm至600rpm的某一临界速度以上获得位置改变可能是困难的。而在该速度范围内，由于不平衡而导致的与滚筒轴线移动相关的惯性力可能相对于重力变得较大。此外，与滚筒摇晃移动相关的该惯性力在高于洗涤单元30谐振频率的速度下作用，从而使平衡单元400移动远离不平衡的位置。
[0119]
这允许更多的平衡机会，从而利用不平衡惯性力在例如500rpm以上的滚筒速度下执行进一步受控的平衡步骤。实际上，在已经以例如400rpm平衡的滚筒的情况下，通过进一步提高旋转速度，额外的水提取可以导致衣物质量分布中的变化从而产生不平衡。惯性平衡力作用也被用于传统的球平衡器中。在这种情况下，大的优点是可以始终知道平衡单元的位置并且可以决定在何时使平衡单元移动。
[0120]
在任何情况下，在达到最大的甩干速度之前总能以较低转速执行完美的滚筒50的平衡，其中，滚动摩擦作用允许平衡单元移动。
[0121]
可以应用相同的操作原理来改变平衡单元在固定至竖向轴线洗衣机的周界的平衡器壳体500中的位置。在这种情况下，在低转速下，用于使平衡单元移动的力是通过使已经适当释放平衡单元移动的竖向轴线滚筒的旋转速度加速或减速而产生的惯性力。
[0122]
其他实施方式使用比如具有直接作用于轮430的轮毂的板的标准通电断电制动器的致动器装置。断电弹簧类型与之前的电磁致动器非常相似地具有线圈和压力板，该线圈和压力板制动轮毂440，从而执行可移动气缸230的功能。当没有电力施加至致动器线圈时，存在弹簧将板推动成抵靠轮毂430。当电流在线圈中流动时，磁场吸引板从而释放夹紧力来制动轮毂440。
[0123]
图12中示出了用于标准断电制动器的第二实施方式——磁性类型201。在本实施方式中，由永磁体270产生的磁场线吸引电枢板240以将电枢板240推动到外极摩擦面281上，从而制动安装在轴450上的轮毂440。
[0124]
为了解除制动，将电力施加至布置有抵消永磁体270的磁通量的相反磁场的线圈250。
[0125]
如图13所示，释放作用力和相关的制动力并且例如通过膜片弹簧将电枢板240拉开，从而允许轮毂440自由旋转。永磁体制动器有利地具有对于其尺寸而言非常高的扭矩，并且通过改变线圈270的电流来抵消永磁通量，也可以实现线性制动功能。
[0126]
在另一实施方式中，存在将机械扭矩从驱动轴传递至轮430的电控离合器。驱动轴是由具有高减速比的致动器或马达驱动的齿轮系统的一部分。当马达或致动器未启用时，驱动轴实际上被阻挡。电控离合器通常用作致动器装置，当轮430接合时制动轮430并将轮430连接至驱动轴，或者当驱动轴与轮430断开接合时使轮430自由旋转。通过在离合器处于接合状态下启用马达或致动器，驱动轴的扭矩被传递至轮430。
[0127]
有利地，在轮430的滚动摩擦力将制动平衡单元400的移动的滚筒50旋转速度下，在适当的时机和旋转方向选择下启用致动器或马达，驱动轴的附加扭矩可以支承移动平衡单元400的重力和惯性力作用。
[0128]
这允许将最大滚筒50旋转速度扩大为在下述点以上：在该点处，即使致动器装置200，201处于断开接合状态，轮430的滚动摩擦力也将制动平衡单元400的移动。
[0129]
如果制动电枢板240对推动平衡器轮430的轮毂的驱动轴扭矩进行传递，则通电或断电的电磁制动器201可以作为电气离合器功能使用。
[0130]
马达或致动器、驱动轴齿轮系统的一部分和离合器的启用均由平衡单元的接收器线圈供电。
[0131]
在图14中所示的另一实施方式中，两个平衡器壳体定位在滚筒50周界的内侧部上。发射器线圈620a和620b与平衡单元400一起定位在两个平衡器壳体500中从而提高发射器线圈620a和620b与平衡单元线圈630的耦合系数。线圈620a和620b电连接至固定在滚筒外周界上的线圈622，该线圈622从固定在桶30上的线圈621接收无线电力。
[0132]
铁氧体防护罩501可以用来关闭线圈磁场从而减少与在滚筒50表面上感应的涡流相关的电力损失。
[0133]
在图15中示出了整个无线电力传递方案。通过支承元件62固定至桶30的线圈621将电力无线地传递至中间线圈622。中间线圈622与在壳体500a、500b中固定至滚筒50内侧部的两个发射器线圈620a和620b串联电连接。电容器510可以减少线圈622、620a和620b串联的总阻抗。
[0134]
为了检测水平轴线洗衣机的平衡单元400的位置，可以使用在滚筒50旋转期间在平衡单元中测量的重力方向变化。检测功能可以使用定位在平衡单元400中的加速度计410
或倾角计。在竖向轴线洗衣机中，可以使用在与滚筒轴线正交的平面上的两个加速度分量的加速度测量值作为平衡单元位置的参考。在该平面上加速度分量的合成矢量所形成的角度是由不平衡的滚筒摇晃效应所引起的，并且他们的角度可以与他们的相对位置相关。相对于低滚筒转速下的重力，水平轴线洗衣机中的这一贡献可以在第一近似中忽略。此外，在平衡单元中使用三轴加速度计允许获取关于滚筒静态和动态不平衡位置的信息。
[0135]
由定位在平衡单元400中的传感器410获得的测量数据可以经由在平衡单元400中的控制功能与平衡控制单元700之间实施通信协议的无线通信链路465传递。平衡单元控制功能可以由线圈630供电并且无线通信链路465可以使用相同的电磁链路传递无线电力。在本实施方式中，平衡单元控制功能将通过微处理器实现，该微处理器也可以直接驱动致动器200，201或马达。
[0136]
在洗涤时的低滚筒转动速度下，不存在将平衡单元推动成抵靠壳体侧部331的实际离心力。在该状态下，在滚筒旋转期间重力将平衡单元保持在壳体底侧。为了确保可靠的操作，优选地，除了当执行平衡过程时以外，使平衡单元400持续阻挡在壳体500中。为了防止平衡单元400在低转速下移动的一个实施方式是使弹簧460将平衡单元轮430推动到内侧部331上，从而在内侧部331和341之间施加力。通过提高滚筒的旋转速度，加速度力将推动壳体侧部331上的平衡单元从而释放作用于壳体内侧部341的力。
[0137]
另一实施方式将通过在平衡器壳体的内侧部341上形成开口342而使用用于平衡单元的停放位置，开口342与存在于平衡单元400中的停放元件350相互作用。在图16的详细视图中示出了被停放元件350阻挡在停放位置342处的平衡单元。停放元件350具有延伸部，该延伸部可以进入到开口342中以在平衡单元400与壳体500之间形成机械联接，从而确保平衡单元400和壳体500在滚筒旋转期间一起移动。
[0138]
图17详细示出了具有可以在导引壳体358中移动的柱形停放质量351的停放元件350的截面图。停放质量351具有磁性环356，该磁性环356与固定至壳体358的第二磁性环355的磁场相互作用而产生保持停放元件延伸以进入到开口342中的足够的排斥力。
[0139]
在停放质量的一侧存在弹簧354，该弹簧354与磁体的排斥力配合来保持位于平衡单元400外部的相反销352推靠在侧部341上。在低转速下，当平衡单元400在滚筒50旋转期间保持在底侧时，停放质量延伸部352在表面341上滑动直到该停放质量延伸部352到达开口342并进入到开口342中从而产生与壳体的机械联接为止。如图18a所示，一旦平衡单元400被锁定并被向上传送，重力方向与弹簧和磁性力对齐从而使停放质量351从平衡单元400完全移动到外部直到停放质量351与铁磁性环357接触为止。
[0140]
如果铁磁性环357与停放质量磁性环356之间的磁性吸引力高于停放质量的重量，则停放质量将稳定地停留在开口342内。
[0141]
提高滚筒旋转速度，在某一滚筒速度下，当加速度力加上重力将高于作用在磁体356与铁磁性环之间的磁性力时，如图18b所示，停放质量351将被完全推回壳体358中，从而释放与壳体500的机械阻挡。如此设计的停放元件引入了具有滞后性的反应，从而确保当滚筒速度提高以在从停放位置中的阻挡状态过渡至甩干中的制动状态的时候甩干时，没有平衡单元400的不稳定状态。这实现了提供可靠性能的具有100％裕度的设计。
[0142]
事实上，如果总的弹簧磁性排斥力mg被设定为确保具有停放质量m的第一锁定，则铁磁性环与停放质量磁体之间的磁性保持力可以被设定为2mg。这将以100％裕度确保在离
心力加速度为3g时释放停放元件。假设滚筒直径为50cm，则其对应于大约95rpm。
[0143]
平衡过程可以包括以下步骤：
[0144]-将滚筒旋转速度设定为确保衣物卫星化的水平。
[0145]-用已知的方法由设备控制单元估算不平衡水平和位置。将不平衡信息传递至平衡控制单元700。
[0146]-在发射器线圈620中启用第一低电力传递水平270，该第一低电力传递水平270足以通过检测线圈625的电压脉冲评估平衡单元400的位置。
[0147]-以适当的时机传递在选定的平衡单元接收器线圈的谐振频率下的无线电力传递以使平衡单元在期望的方向上移动。无线电力水平包括较高的电力传递271，该较高的电力传递271为所需的马达/致动器200，201的启用提供所需的电力，随后是较低的保持电力水平273。
[0148]-返回至第一低电力传递水平270和新的平衡单元位置评估，在必要的情况下执行新的平衡单元位置变化。
[0149]
一个可能的平衡过程可以在不知道不平衡位置的情况下完成。
[0150]
仅需要与不平衡水平相关的信息例如洗涤单元的移动幅度，该平衡过程包括：
[0151]-设备控制单元设定滚筒旋转速度以确保衣物在滚筒中的卫星化。
[0152]-测量洗涤单元的移动幅度。
[0153]-两个平衡单元400中的一者在第一方向上移动，如果不平衡水平提高，则其在相反方向上移动直到洗涤单元移动幅度最小为止。
[0154]-两个平衡单元400相对于滚筒旋转方向一个向后移动、另一个向前移动从而保持他们的距离，如果洗涤单元30的移动幅度增大，则两个平衡单元400在相反方向上移动直到洗涤单元30移动幅度最小为止。
[0155]-在该状态下，平衡单元400产生的平衡力与由于不均匀的衣物而存在于滚筒50中的不平衡相反且对齐。
[0156]-使两个平衡单元400移动以使所述两个平衡单元400更接近或分离从而进一步使洗涤单元30的移动幅度和不平衡水平最小。
[0157]-在必要的情况下重复最后两个步骤，直到滚筒50中产生的不平衡被消除。
[0158]
通常，在水提取过程中，通过增大滚筒50的旋转速度，将存在从衣物卫星化速度开始的平行的连续平衡过程，该平衡过程确保不超过限定的不平衡水平或对应的洗涤单元30的移动幅度水平。
[0159]
从滚筒50中的衣物分布开始，滚筒速度将增大以使衣物卫星化。滚筒速度进一步增大同时通过适当启用致动器装置200，201来调节平衡单元400的位置，直到滚筒50速度已达到高于洗涤单元30的谐振频率的旋转速度为止。
[0160]
在洗涤单元30的谐振频率以上的速度下，惯性力支承平衡单元400在远离不平衡的方向上的移动。
[0161]
然而，在某一滚筒50速度以上，即使在致动器装置200，201断开接合的情况下，轮430的滚动摩擦力也将制动平衡单元400的移动。如果致动器装置201被实施为接合齿轮马达或致动器驱动器的驱动轴部分的电控离合器，则致动器装置201可以被启用以支承重力和惯性力作用从而使平衡单元400移动。
[0162]
可以观察到的是，在高的滚筒50旋转速度下，很大一部分水已被抽取并且由于从衣物中抽取的额外的水而导致的滚筒50不平衡变化非常有限。小的不平衡变化的补偿需要平衡单元400的有限位置变化。基于驱动轴的机械支承可以设计成在低转速下向轮430传递高扭矩，低转速即为低的平衡单元400移动速度，例如在0.1cm/s与0.8cm/s之间的范围内。
[0163]
有利地，驱动轴可以机械联接至致动器装置201的电枢板240，从而允许当滚动摩擦占主导地位时支承重力或惯性力的作用。然而，作为马达或致动器部分的齿轮系统的一部分，通过较大的折减系数，当不传递扭矩时，其实际上被阻挡以允许致动器装置201的制动作用。