改进的致动器模块、用于家用电器门锁定-解锁的系统以及相关操作方法

摘要

本发明涉及一种致动器模块（1，1'），该致动器模块包括一个致动单元（3），所述致动单元包括一个螺线管（31）和一个磁芯（33），该螺线管在励磁时能够产生一个电磁场，并且该磁芯因所述螺线管（31）产生的电磁场是可以移动的，所述可移动磁芯（33）具有一个第一端（33’）和一个第二端（33”），所述可移动磁芯（33）能够采取一个静止位置和一个操作位置，所述致动器模块（1）的特征在于，所述可移动磁芯（33）是磁性的和/或可磁化的，并且其特征在于可以通过多个激活信号和多个保护信号来控制所述致动单元（3），所述激活信号能够使所述螺线管（31）带电以便产生一个磁场，以此使得所述可移动磁芯（33）从所述静止位置移动到并保持在所述操作位置，并且所述保护信号能够使所述螺线管（31）励磁以便产生一个磁场，以此将所述可移动磁芯（33）返回并保持在所述静止位置。本发明还涉及一种锁定-解锁系统以及一种用于保护锁定-解锁系统的方法。

说明书

本发明涉及一种改进的致动器模块、一种用于家用电器门锁定-解锁的 系统以及相关操作方法。

更具体地说，本发明涉及一种模块，该模块能够通过一个电磁场启用 或解除启用一个可移动的元件，该电磁场不受任何电噪声或磁噪声的干 扰，并且该模块能够寂静地运行。

在下文中，本说明书将针对一个电磁致动器，该致动器用于家用电器 如洗衣机的门的锁定-解锁，但很显然，该致动器不应被认为限于这一特 定用途。

因为在目前众所周知有若干种允许洗衣机的门被打开或关闭的安全系 统。

在如美国专利US6334637B1或意大利专利申请TO2006A000026中披 露了根据现有技术的多种门锁定-解锁装置，这两项申请都由本申请人拥 有。在这些系统中，该锁定-解锁装置基本上包括一个机械模块和一个电 气模块，该机械模块适用于保持或释放一个叉齿，该叉齿与该门形成一体， 并且该电气模块包括一个激活机电单元。所述激活机电单元配备有一个螺 线管和一个磁芯，所述螺线管所产生的磁场可以使该磁芯移动。所述激活 机电单元还包括一个机械构件和一个锯齿式轮，该机械构件的一端有一个 钩，所述钩能与该锯齿式轮啮合。所述锯齿式轮能够通过其适当的旋转对 一个安全销进行控制，该安全销可以采取一个静止或缩回位置和一个有效 或伸出位置，在该静止或缩回位置时，该安全销不与所述机械模块相互作 用，在该有效或伸出位置时，该安全销与所述机械模块相互作用，以便在 该门关闭并且该机器已开启或运行时防止将该门打开。

上述组件和所述锯齿式轮被制造为使得需要该锯齿式轮旋转一个预设 的角度才能使该安全销伸出，这只有当一个第一脉冲将该可移动磁芯激活 后才发生，而需要该锯齿式轮旋转两次（无论如何至少一次）该相同的角 度才能使该安全销缩回，因此，这只有当该可移动磁芯被两次激活后才能 发生，也就是两个脉冲。

因此，在根据现有技术的多个装置中，到该螺线管的电流脉冲大约是 20毫秒或更短，该电流脉冲是平移该可移动磁芯必不可少的。

然而，当该洗衣机或该一般电器运行时，有必要使该安全销不返回静 止位置，也就是不缩回。为此目的，在现有技术中总是配备一个PTC（正 温度系数）电阻器，该电阻器与该螺线管的电源端子串联布置。

众所周知，这些PTC电阻器的电阻与它们的温度成比例增加，因此， 通过它们的电流也与它们的温度成比例。因此，当该门关闭并且该洗衣机 已启动时，该第一脉冲也就是用于伸出该安全销的脉冲被延长，该延长的 持续时间为该家用电器的操作周期。在大约一秒钟或两秒钟后，该PTC电 阻器达到一个15兆欧等级的电阻，从而大大地降低了通过该螺线管的电 流，因此，大大地降低了其磁场。因此，该可移动磁芯返回到静止位置， 并且保护该螺线管免受多个干扰信号的干扰。

在根据现有技术的这些装置中发生的一个问题是，当该装置投入保护 时，在如以上所述长约一秒钟或两秒钟的期间内，该时间一点点过去，以 致该PTC电阻器到达一个电阻，使通过该螺线管的电流降低到多个可以忽 略不计的值，该可移动磁芯产生振动，发出一种恼人的嗡嗡声。

专利申请WO2010/026536A属于现有技术，通过在相对一个永磁磁芯 的这些端部配备两块永磁体解决了上述问题，该磁芯由一个适合于将它保 持在适当位置的螺线管进行移动。

这一解决方案使该组件更加繁琐和昂贵。

鉴于上述情况，本发明的一个目的因此是提供一种致动器模块，该致 动器模块不受电气或电磁干扰，当该致动器模块投入保护时该干扰不会产 生噪声或嗡嗡声。

本发明的另一个目的是提供一种使用该致动器模块的家用电器门锁定 -解锁系统。

本发明的另一个目的是提供根据本发明的致动器模块和/或该锁定-解 锁系统的一种操作方法。

根据本发明由一种致动器模块得到这些和其他多个结果，该致动器模 块配备了开关装置以便通过多个适当极化的信号来进行控制。

因此本发明的一个具体目标是一种致动器模块，该致动器模块包括一 个致动单元，所述致动单元包括一个螺线管和一个磁芯，该螺线管在励磁 时能够产生一个电磁场，并且该磁芯因所述螺线管产生的电磁场是可以移 动的，所述可移动磁芯具有一个第一端和一个第二端，所述可移动磁芯能 够采取一个静止位置和一个操作位置，所述致动器模块的特征在于，所述 可移动磁芯是磁性的和/或可磁化的，并且其特征在于，可以通过激活信号 和保护信号来控制所述致动单元，所述激活信号能够使所述螺线管带电以 便产生一个磁场，以此使得所述可移动磁芯从所述静止位置移动到并保持 在所述操作位置，并且所述保护信号能够使所述螺线管励磁以便产生一个 磁场，以此将所述可移动磁芯返回并保持在所述静止位置。

总是根据本发明，所述激活信号是由多个脉冲构成的，这些脉冲具有 一种第一极性，并且所述保护信号是由多个脉冲构成的，这些脉冲有与所 述第一极性相反的一种第二极性。

仍然根据本发明，所述可移动磁芯可以是一个永磁体。

进一步根据本发明，所述可移动磁芯可以是由可磁化材料制成的，并 且所述模块可以包括一个永磁体，该永磁体被置于所述可移动磁芯的所述 第一端附近。

总是根据本发明，所述可移动磁芯可以包括一个PTC（正温度系数） 电阻器，该电阻器与所述螺线管串联连接。

仍然根据本发明，所述致动单元可以包括一个机械构件，该机械构件 具有一个与所述可移动磁芯的所述第一端相连接的第一端以及一个钩形 的第二端。

进一步根据本发明，所述模块可以包括一个安全单元和一个控制机构， 该安全单元可连接到并可受控于一个控制逻辑单元，并且该控制机构能够 与一个机械模块相互作用，该机械模块适合于保持或释放一个叉齿或类似 物，所述致动单元能够与所述控制机构相互作用，并且所述安全单元能够 对所述控制机构的运行进行启用和解除启用。

有利的是根据本发明，所述安全单元可以包括一个双金属箔、一个另 外的PTC电阻器、以及一个杠杆，该双金属箔作为它所经受的温度升高的 结果而能够改变其自身的形状，该PTC电阻器被安排成高于所述双金属 箔，以便与它进行热接触和电接触，并且该杠杆是与所述电阻器相接触， 所述控制机构可以包括一个安全销和一个齿轮优选一个锯齿式轮，该安全 销与所述杠杆相耦接并且能够在它缩回时采取一个静止位置并在它伸出 时采取一个有效位置，所述安全销被安排在所述齿轮中，所述齿轮配备有 一个内部的锁定-释放机构，该机构与所述安全销相互作用以便阻挡或释 放所述安全销的运动，从而作为至少一个旋转步的结果而能够释放所述安 全销，这样使得所述安全销可以采取所述有效位置，并且作为所述齿轮的 至少一个增加的旋转步的结果，所述齿轮能够防止所述安全销采取所述有 效位置，并且所述机械构件的所述第二端与所述齿轮相啮合，这样使得所 述第二端在所述螺线管每次励磁时可导致所述齿轮的一个旋转步。

总是根据本发明，所述螺线管可以是一个致动器的、一个继电器的、 或一个磁控制开关的线圈。

本发明的另一个目的是一种用于家用电器如洗衣机的门锁定-解锁系 统，该系统包括一个机械模块、一个如以上所述的致动器模块、以及一个 控制逻辑单元，该致动器模块适合于保持或释放一个叉齿，该叉齿与所述 家用电器的门形成一体，这样使得当所述致动器模块的所述安全销采取所 述静止位置时，所述致动器模块不与所述机械模块相互作用，而当所述安 全销采取所述有效位置时，所述致动器模块与所述机械模块相互作用以防 止所述门的所述叉齿的释放，该逻辑控制单元适合于在所述螺线管的一个 第一电端子和一个第二电端子上产生所述激活和保护信号，所述控制逻辑 单元能够产生所述致动器模块的所述激活信号和所述保护信号。

本发明的此外一个目的是一种保护如以上所述的锁定-解锁系统的方 法，该方法包括产生一个保护信号的步骤，以便在希望保护所述系统的整 个时间间隔内将所述可移动磁芯保持在所述静止位置并且增加所述PTC 电阻器的电阻。

总是根据本发明，所述方法可以包括以下附加的步骤：在所述保护信 号的所述生成步骤之前，由所述控制逻辑单元生成一个第一激活信号，以 便将所述安全销设定在所述有效位置；并且在生成所述保护信号的所述步 骤之后，由所述控制逻辑单元生成一个第二激活信号，以便将所述安全销 设定在所述静止位置。

仍然根据本发明，所述第一激活信号可以是由具有一种第一极性的一 个电脉冲构成的，所述第二激活信号是由具有所述第一极性的一个电脉冲 构成的，并且所述保护信号是由多个电脉冲构成的，这些电脉冲具有与所 述第一极性相反的一种第二极性。

出于说明性而非限制性的目的，本发明现在将根据它的多个优选实施 例通过具体参考这些附图的这些图来进行说明，其中：

图1示出了一个打开的致动器模块的一个第一实施例；

图2示出了一个根据图1的打开的致动器模块的一个平面图；

图3示出了一个根据图1的致动器模块的沿剖面线A-A的一个横截面；

图4示出了一个螺线管的一个透视图；

图5示出了一个螺线管的连接电路以及根据本发明的致动器模块的这 些激活和保护信号的波形；并且

图6示出了根据本发明的一个致动器模块的一个第二实施例。

在不同的图中，类似的零件将用相同的参考号指示。

参照图1至图4，有一个致动器模块1，该致动器模块具有一个外壳2， 其中配备了一个致动单元3，一个安全单元4，一个安全销51的一个控制 机构5，以及多个控制终端61、62、63和64，这些图中未显示的一个控 制逻辑单元与这些控制终端相连接。

该致动器单元3包括一个螺线管31，该螺线管具有用于其电源的一个 第一终端31'和一个第二终端31”。所述致动器单元3还包括一个如图5所 显示的即与所述螺线管31、特别是与终端31”串联的PTC（正温度系数） 电阻器32。

所述致动器单元3还包括一个可移动磁芯33，在本实施例中，该可移 动磁芯是一个磁体，该磁体具有一个第一端33'和一个第二端33”。所述可 移动磁芯33被布置在所述螺线管31内并且能够采取一个静止位置和一个 操作位置，在该静止位置时它至少部分地从所述螺线管31缩回并且所述 第一端33'基本上是与该外壳2的壳壁21相邻（邻接）的，在该操作位置 时所述可移动磁芯33沿方向B移动，布置在所述螺线管31内，这样所述 第一端33'与所述外壳2的所述壳壁21隔开。

最后，所述致动单元3包括一个致动构件34，该致动构件具有一个第 一端34'和一个钩形的第二端34"，该第一端与所述可移动磁芯33的所述 第二端33’相耦接。还配备了所述致动构件34的一个复位弹簧35。

安全单元4包括一个与所述终端64电连接的实质性的双金属板41。 所述双金属板41在它所经受的温度升高后能够改变其形状（呈弯曲）。所 述安全单元4还包括一个附加的PTC电阻器42和一个与所述电阻器42接 触的一个杠杆43，该电阻器被安排在所述双金属板41上方，以便与它进 行热接触和电接触。以下将提供有关该安全单元4运行的更多细节。

除该安全销51之外，该控制机构5还包括一个锯齿式轮52。所述安 全销51沿所述锯齿式轮52的对称轴布置在所述锯齿式轮52内，并且与 所述锯齿式轮52内部的一个锁定-释放机构相互作用，以下将对锯齿式轮 的运行进行更详细的说明。此外，所述安全销51也与所述杠杆43相连。

安全销51可以采取一个静止（缩回）位置和一个有效或伸出位置（就 图2而言，该伸出位置是当该安全销51穿入该页纸张移动时的位置），在 该静止位置时，它不与一个机械模块相互作用，以保持或释放一个与该洗 衣机的门形成一体的叉齿，在该有效位置时，它与所述机械模块相互作用， 以便在该门关闭并且该洗衣机已开启时防止将该门打开。

所述第二端（34”）能够与所述锯齿式轮52的所述齿相啮合。所述锯 齿式轮52按照与一个齿相对应的一个预设旋转角度分步转动，在这种情 况下是12步。在该第一步之后，所述锯齿式轮52的所述锁定-释放机构 将该安全销51释放，这样，它也可以采取所述有效或伸出位置；而在至 少一个增加的步之后（在本实施例2中），所述锯齿式轮52的所述锁定- 释放机构阻止所述安全销51采取所述有效或伸出位置。

以上所述的致动器模块1的操作如下。

当所述洗衣机的所述门关闭并且通过一个适当的命令将所述洗衣机启 动时，可移动磁芯33处于所述静止位置，即，该第一端33'与该外壳2的 壳壁21邻接。该控制逻辑单元传送终端64上的一个信号，这样，一股电 流通过所述附加的PTC电阻器42。该电阻器升高其温度，并且因此该双 金属板41的温度升高，该双金属板弯曲，提升该PTC电阻器42，并且通 过它提升该杠杆43。该杠杆反过来在安全销51上施加一个力将它启用， 当它可自由地置于所述有效或伸出位置时，所述锯齿式轮52并且特别是 所述锁定-释放机构阻止采取所述有效或伸出位置，该锁定-释放机构处于 一个阻止所述安全销51采取所述有效或伸出位置的位置。

随后或者实质性的相同时间，该控制逻辑单元在终端63和62之间产 生一个激活信号，该激活信号具有如图5所示信号S1的波形，该信号S1 包括多个相对于一个共用终端极化的正电脉冲。在这种情况下，所述脉冲 是一种正弦信号的正半波，但它也可以使用多种不同的波形来实现，例如， 方波、三角波等。

通常，所述控制逻辑单元生成一个单脉冲或一个正半波，在这种情况 下，该单脉冲或正半波持续时间为10毫秒。无论如何，所述控制信号S1 的极化是为了在该螺线管31中产生一个磁场，这样，所述磁场与该可移 动磁芯33具有相反的极性，从而所述可移动磁芯33自身被拉入该螺线管 31中。

以此方式，所述可移动磁芯33从所述静止位置移动到所述操作位置。 所述致动构件34通过该第二端34”使所述锯齿式轮52旋转一转的十二分 之一（即一步），即，它进行了一步。一旦从所述锁定-释放机构中被释放， 安全销51则在所述杠杆43所施加的力的作用下从所述静止（缩回）位置 移动到所述有效或伸出位置。以此方式，所述安全销51与所述机械模块 相互作用，以防止该门打开。

通过该螺线管31并且然后通过该PTC电阻器32的电流具有一个很短 的也就是如以上所述10毫秒等级的持续时间（一个脉冲或一个半波），并 且无论如何短得足以不容许该PTC电阻器32相当可观地升高它的温度， 并且由此增大电阻。

在该脉冲S1之后，所述螺线管31所产生的磁场被阻尼，并且该制动 构件34由于该复位弹簧35而返回与该锯齿式轮52的齿脱离啮合的一个 位置，连同可移动磁芯33返回到它的静止位置。

在如由于该控制逻辑单元的一个故障而产生多个正脉冲的情况下， PTC电阻器32发热，大约1秒钟后达到一个15兆欧等级的高电阻，以致 模拟一个开路并且保护该螺线管31免受过热。

当所述安全销51处于有效位置时，所述控制逻辑单元在终端63和62 之间产生一个具有信号S2波形的信号而在该终端63上保持负电压，该信 号包括多串与如图5所示的所述激活信号S1具有相反极性的负半波。因 此，所述螺线管31所产生的磁场相对该信号S1所产生的磁场反向，以致 在该可移动磁芯33上沿着该箭头C（与该箭头B相反）的方向施加一个 力，因而连续地将端部33'顶推在壳壁21上。与此同时，电流可以通过该 PTC电阻器32。所述PTC电阻器32发热，并且在大约1秒钟或2秒钟的 一个时间间隔之后，它达到一个15兆欧等级的高电阻，以便模拟一个开 路。在这一时间间隔中，可移动磁芯33因为所述螺线管所产生的可变磁 场而不振动。事实上，由于所述螺线管31所产生的磁场施加的压力，在 通过所述螺线管31的电流被所述PTC电阻器32实质性地中断之前，该可 移动磁芯33被阻止到所述壳壁21上，以防止由于该可移动磁芯22自身 可能的振动而产生任何嗡嗡声。

此外，该洗衣机处于一种如当它进行一次旋转脱水运行（即，一个程 序）时需要的安全条件下，这样打开该门可能是非常危险的。事实上，如 果生成一个正信号，即使是一个正极化信号，由于该PTC电阻器32模拟 一种开路的高电阻，也没有电流通过螺线管31。

当该洗衣机（或一般家用电器）已完成该运行程序时，所述控制逻辑 单元中断信号S2，该信号如以上所述是终端63和62之间的一个负脉冲串。 在经过一段适当的、降低该PTC电阻器32的温度并且从而降低其电阻所 需要的时间间隔后，所述控制逻辑单元发送两个正脉冲S1，这样，所述锯 齿式轮52进行两步，以使所述安全销51返回所述静止位置，即缩回位置。

通常，为了缩短PTC电阻器32的恢复时间，配备一个热接触的散热 片元件。

同时，那么所述控制逻辑单元中断通过所述附加的PTC电阻器42的 电流，该附加的PTC电阻器与所述双金属板一起冷却，允许后者恢复到它 的自然形状，对杠杆43解除启用，从而不再给该安全销51施加力。

图6示出了根据本发明的一种致动器模块1'的一个第二实施例，其中 可移动磁芯33是不具有磁性的，但是由可磁化材料制成的，而该壳壁21 配备一个永磁体36，由于它在周围空间内创建的磁场，当该螺线管31不 通电时，该永磁体倾向于将所述可移动磁芯33的所述第一端33'保持在与 所述壳壁21相邻接。当由所述信号S1励磁时，该螺线管31产生一个与 所述磁体36的永磁场相反的、强度更高的磁场，以克服它的力并且向它 的内部拉动所述适当极化的可移动磁芯33，将所述第一端31'与所述壳壁 21拉开距离，并且因此将所述可移动磁芯33从所述静止位置移动到所述 操作位置。

当所述信号S2使所述螺线管通电时，所述第二实施例的所述致动器模 块1'的运行基本上类似于所述第一实施例的运行。

应指出，根据本发明的致动器模块可以应用于任一类型的致动器、继 电器或磁控制开关。

根据本发明的致动器模块的一个优点还在于不需要配备适合于锁定在 适当位置的多个磁体，而允许通过多个适当的脉冲信号将所述可移动磁芯 保持在所述静止或有效位置，这些信号能够改变该状态，但不激活该PTC 安全系统。

已经出于说明性而非限制性的目的针对本发明根据其优选实施例进行 了描述，但是应当理解的是本领域的普通技术人员可以引入修改和/或改 变，而不脱离如所附权利要求中所限定的相关范围。