CN103890405B

CN103890405B - 带有电动机的功率消耗控制的转速受控制的风扇

Info

Publication number: CN103890405B
Application number: CN201280038640.0A
Authority: CN
Inventors: A.卡瓦特; T.迈尔; H.施密徳; R.金茨勒; S.施奈徳; F.黑勒; M.米勒; G.霍格
Original assignee: Ebm Pattern Saint Georgen GmbH
Current assignee: Ebm Pattern Saint Georgen GmbH
Priority date: 2011-08-06
Filing date: 2012-08-04
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-08-04
Also published as: EP2739859B1; CN103890405A; WO2013020689A8; DE102012014559A1; US9450533B2; EP2739859A1; DE202012013636U1; US20140042949A1; WO2013020689A1

Abstract

本发明涉及一种风扇。其具有带有风扇转子的驱动马达，用于产生表征风扇转子的转速的转速信号(n_i)的装置，用于产生表征由驱动马达所消耗的功率的功率信号(P_i)的装置；用于将转速信号(n_i)调节到预设的转速额定值(n_s)上的第一调节器(n_RGL)；用于将功率信号(P_i)调节到与预设的最小消耗功率(P_min)相应的预设的功率信号额定值(P_s)上的第二调节器(P_RGL)，其中，第一调节器(n_RGL)和第二调节器(P_RGL)将至少一个调节值(SW)发出到驱动马达处且共同作用成使得在运行中该至少一个调节值(SW)在第一状态中通过第一调节器(n_RGL)来确定；而在第二状态中通过第二调节器(P_RGL)来确定，其中，如果所消耗的功率小于最小消耗功率(P_min)那么实现从第一状态至第二状态的第一变换。

Description

带有电动机的功率消耗控制的转速受控制的风扇

技术领域

本发明涉及一种风扇，但是其风扇特性曲线优选地不必具有所谓的鞍部或压力鞍(Drucksattel)。其被理解成特性曲线的(由于在风扇叶片处的流动的断开)流动断开的部位，由此风扇的功率消耗和因此还有由它所产生的体积流量减少。该现象主要在径向、轴向和对角风扇中出现，但是其例如也可在其它应用中在BLDC马达中是相关的。

背景技术

文件EP 1 519 113 A2示出一种加热仪器，其带有新鲜空气-废气导引系统、燃烧器和带有马达的通风机。马达具有转速检测部和功率检测部。通风机转速被控制或调节。通过对于加热器的运行相应于特性曲线或算法来确定通风机转速与所期望的加热功率的关系且由此来确定必需的通风机转速，来调整加热仪器的加热功率。由利用单独的新鲜空气-废气管路系统测量通风机转速和通风机功率的值对来确定该特性曲线。

文件DE 10 2008 057 870 A1示出一种带有电动机和径向风扇叶轮的风扇组件、用于确定由马达所消耗的电功率Pist的装置、比较器，对于所消耗的电功率的值Pist和额定值转换器的值Psoll被输送给比较器，其中，比较器的输出信号被输送给调节器。调节器的输出信号被输送给限制器且接着被输送给PWM模块。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种新型的风扇。

该目的通过权利要求1的对象来实现。如果在风扇叶片处的流动面临断开，那么以该方式风扇转速自动提高，使得特性曲线体积流量/压力保持稳定。由此在带有鞍部的特性曲线中防止或至少减少鞍部的形成。

本发明的一有利的改进方案是权利要求9的对象。因为即在带有鞍部的特性曲线中在压力鞍的区域中转速的提升可以是显著的，例如从6500到7300转/分钟、即提高12个百分点，在该改进方案中将转速的提升限制到处于风扇的允许的机械的最大上限内的值上。

附图说明

由下面所说明的且在附图中示出的、决不应理解为本发明的限制的实施例以及由从属权利要求得出本发明的另外的细节和有利的改进方案。其中：

图1显示了轴向风扇的示意性的图示，其风扇叶轮18由外转子马达的外转子来驱动；在此在定子中布置有NTC温度传感器，其用于测量与马达相关联的温度，

图2显示了根据图1的风扇的电路图，

图3显示了根据现有技术的对角鼓风机(Diagonalventilator)的风扇特性曲线的图示(以虚线绘出)和改进的对角鼓风机的风扇特性曲线，

图4显示了转速关于体积流量的图示，其中，以虚线绘出了带有转速调节(现有技术)的对角鼓风机的特性曲线，而以实线绘出对于在改进的实施方案中的、即带有最小功率调节的相同的对角鼓风机的转速变化曲线，

图5对于根据现有技术的对角鼓风机以虚线而在改进的实施方案(即带有功率调节器)中以实线显示了对角鼓风机的马达电流关于体积流量dV/dt的图示，

图6显示了类似于图5的图示，但是是对于由驱动马达所消耗的电气功率，

图7显示了关于在图2中的μC中运行的程序的示意性的概览，

图8显示了图7中的程序中的根据本发明的调节例行程序的程序步骤，

图9显示了图8中的功率调节器的程序步骤，

图10显示了一种根据本发明的调节器，在其中功率调节在转速调节之前实现，

图11显示了一种根据本发明的调节器，在其中转速调节在功率调节之前实现，

图12显示了对用于功率调节的取决于温度的额定值P_s(T_i)的程序步骤，以及

图13显示了带有温度限制的压力提高-体积流量图表。

具体实施方式

图1示例地显示了根据现有技术的轴向鼓风机10。它具有切开地示出的风扇壳体12。在风扇壳体12内借助于轮辐14(所谓的保持叉(Haltespinne))固定外转子马达16，其用于驱动设有风扇叶片20的风扇叶轮18。旋转方向以21来表示。

在马达16的定子处布置有NTC电阻22，其使能够监控在马达16的内部中的温度。

这样的风扇具有特性曲线，如其在图3至6中以虚线描绘的那样。在体积流量、例如这里从200至600m³/h的范围中出现鞍部76、即不连续，作为其结果在那里空气流动在风扇叶片20处断开。在实践中，该现象将风扇10的应用限制到体积流量的较高的值上、例如根据图3至6例如限制到在大约600m³/h之上的值上。

图2显示了对图1中的风扇10的示意性的电路图。风扇10具有用于工作电压UB的接口27、用于地线GND的接口28、可由程序控制的微处理器或微控制器μC 23和带有定子17及转子18的驱动马达16。

控制仪28(例如计算机)经由双向的控制导线29与μC 23的接口IO1相连接。

工作电压UB从接口27经由Pi过滤器24和防极性反接保护二极管25被引导至导线30，在那里其作为中间电路电压UZK供使用。

导线30经由中间电路电容器33(例如电解电容器)与点34相连接，点34不仅经由电阻35而且经由开关36(例如FET)与地线GND相连接。开关36经由导线37与μC 23的输出O7相连接且可由其控制。

导线30经由电阻38与点39相连接，而点39经由电阻45与地线GND且经由导线46与μC 23的输入ADC_UZK相连接。电阻38、39形成分压器。

温度传感器22(例如集成的半导体温度传感器、热敏电阻、电阻温度计)布置在定子17处且经由导线47与μC 23的输入ADC_T相连接。

定子17具有带有三个线束(Strang)41、42、43(其示例性地作为三角电路连接)的三相绕组组件40。定子17具有末级(Endstufe)19，其构造为在导线30与基点(Fusspunkt)40之间带有三个上部的开关S1、S2、S3和三个下部的开关S4、S5、S6的全桥电路，其中，开关S1至S6(例如N通道FET、P通道FET、MOSFET、晶体管)分别关联有可经由μC 23的输出O1至O6控制的驱动器IC T1至T6。

基点48经由基点电阻49与地线GND相连接。

基点48经由导线50与μC 23的输入ADC_I相连接。

Schmitt触发器52(阈值开关)在其+－输入处与基点48而在其－－输入处与点55相连接，在点55处经由连接在电压+5V与地线GND之间的带有电阻54、56的分压器施加有参考电压。Schmitt触发器52的输出经由导线58与μC的输入I1相连接。

三个转子位置传感器(转子位置探测器)60(例如霍尔IC、磁阻(MR)传感器)布置在转子18处，且其信号经由一个或多个导线61去至μC 23的一个或多个输入I2。

备选地，无传感器的转子位置识别也是可能的。

工作原理

Pi过滤器24过滤工作电压UB中的干扰。在直流中间电路处或在导线30处的电压UZK通过中间电路电容器33来整平，且中间电路电容器33还可暂存来自末级19的电流。开关36例如在接通时被打开两秒，因此中间电路电容器33经由电阻35缓慢地充电。由此在接通时接通电流被限制，以便不太强地加载在接口27和28处的电压源。在预设的时间之后，开关36被关闭且电阻35因此被跨接。

中间电路电压UZK经由分压器38、45被转变到适合于μC 23的范围中且经由导线46输送给μC 23，在那里其然后例如经由A/D转换器(ADC)被转换成表征瞬时中间电路电压UZK的信号U_i。

优选地，驱动器IC T1至T6被用于操控末级开关S1至S6。一方面，在μC 23的输出O1至O6处的功率通常不足以直接操控末级晶体管S1至S6，而另一方面在使用驱动器IC的情况下在通常情况中具有比P通道FET更好的特性的N通道FET不仅可被用于上部的开关S1至S3而且可被用于下部的开关S4至S6。

优选地，末级19通过μC 23有节奏地来操控，例如利用带有占空比(Tastverhaeltnis)TV的PWM信号。进一步优选地，末级19利用互补的节拍(Taktung)来操控，在其中电流在上部开关切断时不经由所关联的(未示出的)空载二极管循环、而是经由互补地接通的开关。这样的操控例如在文件WO 00/28646 A2(内部PCT219)中公开。

在基点48处的电流经过电阻49流向地线GND，使得在点48处的电压U48与电流I48成比例。电压U48经由导线50被输送给μC 23且在那里可经由A/D转换器被变换成信号I_i，其表征通过基点电阻49的电流且因此还表征从中间电路30流动到末级19中的电流I_UZK。

电压U48也被输送给用于电流限制的阈值开关52。阈值开关52在其输入处施加有与最大允许的电流I48相应的参考电压。当在+－输入处的电压大于在阈值开关52的－－输入处的电压时，在阈值开关52的输出处的信号58变化，且经由μC 23的接口I1例如来触发可非常快速地限制通过末级19的电流的中断。对此，例如PWM信号的占空比TV被完全或部分地减小。

转子位置传感器60的信号经由输入I2被输送给μC 23，且其可由此确定用于末级19的整流的时刻和瞬时的转速n_i。

经由控制器28可将运行数据(例如额定转速n_s、功率的额定值P_S、最大转速n_max)发送给μC 23，且可在相反的方向上来传输运行数据值(例如误差)。

在μC 23中，例如经由软件来实施对马达16的控制CTRL 65，其此外具有用于末级的整流(COMMUT)、用于转速调节(n_RGL)和用于最小功率调节P_RGL的例行程序。

探测表征功率的值P_i

表征所消耗的功率的值可由所测量的电压U_i和所测量的电流I_i根据P_i:=U_i*I_i来计算。

输出信号SW(调节值)

信号SW必须适合于影响由马达10所消耗的功率和因此其转速。在此例如可涉及直流马达或交流马达、同步马达或异步马达。例如可将以下预设为信号SW：

- 用于电流控制的调节值，例如作为用于有节拍的末级的占空比，如其例如在文件WO 00/28646 A2 (内部PCT219)中所公开的那样，

- 用于电流调节的调节值，例如用于影响用于有节拍的末级的占空比，如这例如在文件WO 02/19510 A1 (内部PCT237)中所公开的那样，

- 用于直流中间电路-电压控制的调节值，例如参见文件WO 2006/089605(内部PCT349)

- 用于直流中间电路-电压控制的调节值和用于电流控制的调节值、即由两个调节值组合。在高转速下提高电压、然而主要经由电流控制来调节例如可以是有意义的。

- 转速额定值

图3显示了压力提高-体积流量图表，图4显示了转速-体积流量图表，图5显示了电流-体积流量图表而图6显示了功率-体积流量图表。

对于对角鼓风机利用到额定转速n_soll=6500min^-1的转速调节来测量以虚线示出的特性曲线71(图3)、72(图4)、73(图5)和74(图6)。对于对角鼓风机利用到额定转速n_soll=6500min^-1的转速调节和到至少270W的附加的功率调节来测量以实线示出的特性曲线81(图3)、82(图4)、83(图5)和84 (图6)。

曲线81、71也被称为标准特性曲线且根据标准DIN 24 163部分3在抽吸侧的双腔测试台中来测量。借助于风扇和布置在风扇的吹出侧上的挡板(Prallplatte)可简化地实现测量。使挡板在风扇的方向上移动，由此在吹出侧上的静态压差上升，并且在吹出侧上来测量压差和体积流量。

在两个情况中带有相应地匹配的操纵部的对角鼓风机被用作风扇硬件。所使用的对角鼓风机具有斜地磁化的6极陶瓷磁体、三相绕组、公称电压U_nenn=48V、最大的功率P_max=350W和最大的机械的转速n_max_mech=7500min^-1。然而，精确的风扇类型对于调节不是决定性的。

曲线71(纯粹的转速调节)在体积流量在1080m³/h至600m³/h的范围中时具有上升的走向，从而在体积流量下降时压力提高上升。而在600 m³/h至大约320 m³/h的范围中压力提高下降，且在大约320 m³/h至0 m³/h的范围中其又上升，从而在大约200 m³/h至600 m^3/h的范围中构造有所谓的鞍部78。

在600 m³/h至大约320 m³/h的范围中的下降的压力提高对于冷却目的不利，因为不仅体积流量而且压力提高下降。出于该原因，在实践中对于风扇说明一优选的工作区域75，其处于鞍部78右边。

图5和6中的图表具有很大程度上相同的曲线形状，因为在所应用的所调节的电压U_const=48V的情况下所消耗的平均功率P与所消耗的平均马达电流I成比例。适用：P=U_const*I。

下面因此来考虑所消耗的功率P，其中，在恒定电压调节中可完全一样地来考虑电流I，并且功率调节也可被实施为组合的电流和电压调节。

在额定转速n_soll=6500 min^-1的情况下出现所消耗的功率P的鞍状的区域76，例如此处在大约160至560 m³/h的体积流量的情况下。在该鞍状的区域76中，所消耗的功率P根据曲线74(仅转速调节)从大约290W降落到大约200W。鞍状的区域76由此产生，即在体积流量的该区域中在风扇叶片20处的空气流动断开。由此，由风扇叶片将较少的转矩传递到所输送的空气上，且所消耗的功率P在转速调节的情况下在鞍状的区域76中下降，如这在图6中的线74处可见。

在实践中，风扇10的应用由于该断开效应被限制或预设到体积流量的较高的值上、即此处例如到600 m³/h或更高的值上。

图6中的曲线84显示了带有到至少270W上的分离的(abloesend)功率调节的转速调节的效果。

在鞍状的区域76中，所消耗的功率在纯粹的转速调节的情况下将下降到270W之下。因此，在该区域中分离的最小功率调节激活且将所消耗的功率保持在大约270W。由此，在鞍状的区域76中在大约370 m³/h的体积流量的情况下转速被从大约2500 min^-1提高到直至大约7350 min^-1，如这在图4中的曲线82的山峰状的区域77处可见。

带有转速调节和分离的最小功率调节的这样的风扇也可在鞍状的区域76(图6)中且在体积流量尚更小的情况下来运行，且还可在该区域中来确保例如对于待冷却的构件的充分的冷却足够的空气流。

形象地表达，图6中的曲线74的鞍状的或山谷状的区域76通过分离的最小功率调节来填充或烫平。

在此，额定值P_s对于最小功率优选地被预设成使得在鞍状的区域中转速n_i上升直到风扇的机械的极限转速n_max_mech(此处：7500 min^-1)的范围中。优选地，在鞍状的区域76中达到转速n_i，其大于0.7*n_max_mech、特别优选地大于0.8*n_max_mech且特别优选地大于0.9*n_max_mech。

图7显示了关于在图2中的μC 23中运行的程序的示意性的概览。在图2中的μC 23开始时，在步骤S280中来执行初始化INIT，在其中变量被设置、马达被准备用于起动且必要时已被起动。

在S282中，调用调节器RGL以发出至少一个调节值SW。

在S284中，调用例行程序IO，其经由图2中的导线29执行输入和输出。

接着，在S286中调用例行程序OTHER，在其中例如来执行另外的步骤、如温度监控。

接着实现跳回至步骤S282，使得主程序被闭环式地经历。

在此，例如每0.5秒调用在S282中的例行程序RGL，以确定调节值。

图2中的输入I2的I2中断以S291来表示，而图2中的输入I1的I1中断以S293来表示。

通过I2中断S291，来调用中断例行程序COMMUT S292，其控制末级19的整流。在带有预先点火或提早点火的整流中，通常附加地使用计时器，其经由相应的计时器中断(未示出)控制整流。

当在图2中的基点48处出现过电流时经由I1中断S293来调用中止例行程序S294。中断例行程序S294接着将图2中的输出O1至O6设置成使得过电流快速衰减。

图8显示了调节器RGL的实施例，其在图2中的μC 23中构造为软件。

在起动马达时，在图7中的步骤S280中在初始化期间另外来设置下列变量：

do_n_RGL:=1

变量P_min(功率，在该功率时被切换到功率调节上)、P_s(用于功率调节的额定值)和n_s(用于转速调节的额定值)被设置到预设的值上。例行程序RGL S300在运行中以预设的间隔被调用且确定调节值SW用于影响马达10。

在步骤S302中，对于变量P_i、n_i、P_min、P_s、n_s来取得或者计算当前的值(例如P_i:= U_i*l_i)。在步骤S304中检查变量do_n_RGL是否具有值1、即是否应来执行转速调节。假如是，在步骤S306中检查瞬时消耗的功率P_i是否小于最小功率P_min。

假如否，在步骤S308中来执行转速调节并且来确定且必要时相同地发出相应的调节值SW。接着跳至步骤S314。

假如是，在步骤S310中将变量do_n_RGL置于零，由此切断转速调节而接通功率调节。当风扇的空气过滤器堵塞时，那么这例如可以是该情况。由此，压力情况和体积流量变化，且导致在风扇叶片处的流动分离(Stroemungsabriss)。不低于最小功率P_min对于大多数风扇类型是对此的清楚迹象，即流动已断开。接着跳至步骤S314。在S306处的检查备选地可在调用转速调节器S308之后实现。

在步骤S314中根据变量do_n_RGL检查，是否应来执行功率调节(值零)。

假如是，在步骤S318中来执行功率调节P_RGL S318并且相应地来确定且必要时相同地发出调节值SW。接着在步骤S320中检查当前的功率P_i是否大于或等于最小功率P_min。

假如否，跳至结束S328，因为必须通过功率调节器S318来进一步提高当前的功率Pj。

假如是，跳至步骤S324。

在步骤S324中检查当前的转速n_i是否小于额定转速n_s。

如果是，马达处与特性曲线的在额定转速n_s下所消耗的功率大于最小功率P_min的区域中。在该情况中在S326中将变量do_n_RGL置于值1，以便又激活转速调节，且接着跃至结束S328。假如在步骤S324中的结果与之相反是否，跃至结束S328，且此外在下一次调用时来执行功率调节。

在步骤S318中的功率调节中，将瞬时的功率P_i调节到额定值P_s上。额定值P_s在此可相应于用于最小功率的值P_min。最小功率P_min然而也可更小(例如P_min:= 0.9*P_s)，因此切换到功率调节在S306中并非已在短时达到额定值P_s的情况下实现，而是在更低的值P_min的情况下才实现。

结果在S308中来执行转速调节而或在S318中来执行功率调节。通过在S306中的检查，在低于最小功率P_min的情况下实现变换至功率调节或者说解除激活转速调节且激活功率调节，而在功率调节的情况中在S324中在低于额定转速n_s的情况下实现变换至转速调节或者说解除激活功率调节且激活转速调节。

备选地可取消在S320中的检查，从而例如当功率调节器在S320中在通常情况中导致快速达到额定功率P_s时从S318直接跳至S324。

备选地，从功率调节变回至根据S324的转速调节可取消或联系到附加的条件(例如自切换到功率调节上预设的持续时间的结束、外部的指令或重置)处。

P_min依赖于n_s

优选地将用于最小功率的值P_min置于适合于额定转速n_s的值上，例如根据对于到额定转速上的转速调节的风扇特性曲线。

进一步优选地，根据额定转速n_s来选择或计算值P_min，即P_min=f(n_s)。由此来预设匹配于额定转速n_s的最小功率P_min。

例如当预设较低的额定转速n_s时，所消耗的功率P_i同样较低。较高的最小功率P_min那么将导致功率调节(几乎)总是激活。

根据该关系

P1*(n2/n1)³=P2，

其在恒定的压力(dp=0)下适用于第一功率/转速对P1,n1和第二功率/转速对P2,n2，可由n_s来计算P_min。

然而必需的是输入“风扇常数”。对此例如可来预设，风扇在其最大转速6700rpm的情况下消耗300W的功率。由此借助于P_min=300W*(n_s/6700rpm)³得出对于n_s合适的值。

图9显示了功率调节器S318'，如其在图8中的步骤S318中可被使用的那样。功率调节器“P_RGL(P_s, P_i, n_max)”S318'除了功率调节之外附加地还包含到最大转速n_max上的转速限制。

在S330中来实施PID调节器。下面列出变量的意义。

e 调节偏差

esum 对于I分量的直到现在的调节偏差e的总和

SW 调节值(调节量)

Kp 用于P分量的加强因子

Ki 用于I分量的因子

Ta 采样时间

Kd 用于D分量的因子

ealt 用于D分量的旧的调节偏差

如果以有规律的间隔来调用PID调节器S330(例如每0.5秒)，采样时间Ta恒定且可被集成到因子Ki或Kd中。

PID调节器的应用证实为有利的，然而例如也可应用PI调节器或PD调节器。

在S332中输出调节值SW(OUTPUT SW)。接着在步骤S334中(必要时在预设的持续时间之后)确定当前的转速n_i(GET nj)。在S336(n_i>n_max?)中检查当前的转速是否大于最大转速n_max。假如是，在S338中调节值SW被减小预设的值DEC_VAL(例如1)且通过跳至步骤S332被发出。这实现到直至转速小于或等于最大转速n_max。由此实现转速限制，以保护马达免于破坏。接着跳至S340且离开调节器例行程序。

图10显示了对于带有分离的最小功率调节的转速调节器的实施例。

马达10关联有转速调节器n_RGL 102和最小功率调节器P_i>P_min!104。

经由导线106将信号n_s(额定转速)输送给加法器108。从加法器108的输出经由导线110将信号n_s_2输送给差形成器113。经由导线114将信号n_i(转速实际值)从马达10输送给差形成器113。从差形成器113的输出将信号n_DIFF经由导线116输送给转速调节器102。经由导线118将信号SW(调节值)从转速调节器02传输至马达10，且调节值SW影响马达10的转速和/或马达功率。

信号P_i(马达10的所消耗的功率)经由导线120被输送给差形成器122，且信号P_min(所要求的最小功率)经由导线124也被输送给该差形成器。信号P_diff(P_min与P_i之间的差)经由导线126被输送给功率调节器104。从功率调节器104的输出将信号n_s_1经由导线128输送给加法器108。

工作原理

只要由马达10所消耗的功率P_i大于最小功率P_min或等于它，功率调节器104不激活。在该状态中信号n_s在加法器108中不被影响，且通过将转速调节器102的信号SW发出到马达10处经由转速限制111、差形成器113和转速调节器102来执行马达10的转速调节。

信号SW影响由马达所消耗的功率且因此还影响转速。其例如可被用作：

对以PWM信号有节拍的末级的占空比的规定(Vorgabe)，

对马达电流控制的规定，

对功率控制的规定或者

对施加在末级处的电压的控制的规定。

当由马达10所消耗的功率P_i小于最小功率P_min时，功率调节器104激活。在该状态中，功率调节器104发出信号n_s_1≠0，且其根据n_s_2:=n_s+n_s_1改变信号n_s。

信号n_s_2(其表示转速调节器102的转速的额定值)由此被提高，且这还导致改变的信号SW和因此马达10的更高的功率P_i。在此，转速限制器n_s_3:=MIN(n_s_2, n_max)保证，通过将n_s_3置于n_s_2或n_max的较小的值(最小值)使额定转速n_s_3不大于预设的最大转速n_max。由此功率调节器104不会导致马达由于太高的转速而破坏。

结果功率调节104引起，由马达10所消耗的功率P_i在运行中至少与预设的功率P_min一样大。虽然两个调节器n_RGL 102和P_i>P_s!104(尤其经由加法器108)影响调节值SW，调节器的协作的结果是然而根据工作区域由转速调节器n_RGL 102或由最小功率调节器P_i>P_s!104来确定调节值SW，从而实现调节到预设的转速n_s上而或调节到最小功率P_s上。

因为功率P_i在马达10起动时(在开始运转(Anlaufen)之前)可小于功率P_min，功率调节优选地在马达起动之后的预设的时间(例如3秒)之后而或在达到预设的转速(例如1000 min^-1)之后被激活。

在使用这样的风扇10时在功率调节104的激活的情况中至少暂时完全调整到其中在一定的应用情况中可以是有利的。由此例如在应用风扇时在开关箱中在空气入口的区域中设置过滤垫或毛毡，且只要其良好地透过空气，风扇应安静地且以恒定的转速运转。然而如果随着时间过滤垫堵塞，则在开关箱的内侧与外侧之间的压差变化，且流动有较小的体积流量。如果在此功率P_i下降到最小值P_min之下，则将风扇持续地调整到功率调节上。在风扇重置或重新起动之后然后重新尝试执行转速调节。

图11显示了图10中的调节的一变体，其中，分离的功率调节在转速调节器后面作用。

经由导线130将信号n_s且经由导线133将带有马达10的瞬时转速的信号n_i被输送给差形成器132。所形成的差n_DIFF经由导线134被输送给转速调节器n_RGL 102。由转速调节器102所形成的信号SW1(调节值1)经由导线136被输送给加法器138，且经由其输出导线140将信号SW(调节值)输送给马达10。

经由导线144将信号P_s且经由导线148将信号P_i(马达10的瞬时功率)输送给差形成器146。差P_DIFF经由导线150被输送给最小功率调节器P_i>P_s!104。由最小功率调节器104所形成的信号SW2(调节值2)经由导线152被输送给加法器138。

在加法器108中且因此在转速调节器102之下最小功率调节104的引入在一定的情况中可导致马达10对由于功率调节器104的影响的较快的响应。如果在转速调节器102中设置有较高的I分量，那么这例如是该情况。

代替加法器138例如也可设置有未示出的比较装置，其如下确定信号SW，SW:=MAX(SW1, SW2)。

因此，信号SW1和SW的较大的信号被用作信号SW。

图12显示了用于产生取决于温度的用于功率调节的额定值P_s(T_i)的流程图，其中，值P_s(T_i)可被应用在先前的所有实施例中，以避免马达由于太高的温度而破坏。

例行程序GET P_s(T_i) S302'例如可在图8中的步骤S302中来实施。

在S350中确定当前的温度值T_i。在S352中检查当前的温度值T_i是否大于预设的最大允许的温度值T_max。

假如否，温度正常，且在S354中将值P_s(T_i)置于预设的额定值P_s且跳至结束S358。

假如是，温度太高，且在S356中将值P_s(T_i)减小预设的值DEC_P_s(例如1或5)且跳至结束S358。

由此经由调节值SW来减小功率和因此受其影响的温度T_i，且温度不上升到极限值T_max之上。以此可能将温度限制到值T_max。

图13显示了在体积流量-压力提高的图表中的特性曲线160，且附加地绘出温度T_i 162关于体积流量dV/dt。在区域163中，温度T_i在用于功率调节器P_RGL的独立于温度的额定值P_s的情况下上升到最大允许的温度T_max之上，且这会导致马达的破坏。

通过取决于温度的额定值P_s(T_i)使曲线160在区域163中由于降低的功率和转速从161起降低，且由此将温度T_i限制到T_max。

当然，在本发明的范范围中许多变体和变型是可能的。

由此所有风扇类型例如轴向、对角和径向风扇是合适的。

用于产生温度信号T_i的装置例如可如下来构造：

a) 用于测量在驱动马达16的电子设备中的温度(T_i)的温度传感器，

b) 用于测量在定子中的温度(T_i)的温度传感器

c) 用于由定子绕组的取决于温度的电阻的测量来确定温度(T_i)的装置

d) 用于由在定子绕组中的取决于温度的电感(马达电感)(其由转子磁体引起)来确定温度(T_i)的装置。

图1至图13显示了一种风扇，其具有：带有风扇转子的驱动马达、用于产生表征风扇转子的转速的转速信号n_i的装置、用于产生表征由驱动马达所消耗的功率的功率信号P_i的装置、用于将转速信号n_i调节到预设的转速额定值n_s上的第一调节器n_RGL、用于将功率信号P_i调节到预设的功率额定值P_s(其相应于预设的最小消耗功率P_min)上的第二调节器P_RGL，其中，第一调节器n_RGL和第二调节器P_RGL将至少一个调节值SW发出到驱动马达处且共同作用成使得在运行中至少一个调节值SW

- 在第一状态中通过第一调节器n_RGL来确定，而

- 在第二状态中通过第二调节器n_RGL来确定，

其中，在存在带有至少一个第一标准的第一条件的情况下实现从第一状态至第二状态的第一变换。

优选地第一条件具有该标准，即功率信号P_i相应于小于最小消耗功率P_min的所消耗的功率，以便如此影响功率信号P_i，使得其相应于等于或大于最小消耗功率P_min的所消耗的功率。

优选地，第一条件附加地具有该标准，即转速信号n_i至少与预设的转速一样大，其中，预设的转速优选地相应于转速额定值n_s。

优选地，第一调节器n_RGL和第二调节器P_RGL共同作用成使得如果瞬时转速小于由第一调节器n_RGL所预设的转速那么在第一变换之后还至少暂时保持第二状态。

优选地，第一调节器n_RGL和第二调节器P_RGL共同作用成使得在存在带有至少一个第二标准的第二条件的情况下实现从第二状态至第一状态的第二变换。

优选地，第二条件具有该标准，即转速信号n_i小于转速额定值n_s。

优选地，第二条件附加地具有该标准，即功率信号P_i相应于至少与最小消耗功率P_min一样大的所消耗的功率。

优选地，风扇特性曲线体积流量/功率具有鞍部区域76，且预设的最小消耗功率P_min选择成使得调节值SW在鞍部区域中至少部分地通过第二调节器P_RGL而在鞍部区域之外至少部分地通过第一调节器n_RGL来确定。

优选地，风扇具有用于将转速信号n_i限制到转速信号极限值n_max上的转速限制装置n_i<n_max!，转速信号极限值n_max相应于预设的最大转速，其中，第一调节器n_RGL、第二调节器P_RGL和转速限制装置将该至少一个调节值SW发出到驱动马达处且共同作用成使得在运行中不超过预设的最大转速。

优选地，风扇具有用于产生表征马达温度的温度信号T_i的装置，根据温度信号T_i来改变用于功率调节器36的功率信号额定值P_s，以避免驱动马达16或其电子设备的过载。

优选地，当温度信号T_i相应于至少与预设的最大温度值T_max一样大的温度时，减小功率信号额定值P_s。

图1至图13显示了一种风扇，其具有：带有风扇转子的驱动马达、用于将风扇转子的转速调节到转速额定值n_s上的第一调节器n_RGL、用于产生表征由驱动马达所消耗的功率的功率信号的装置、第二调节器，其当功率信号在瞬时转速下降低到预设的功率信号极限值之下时引起功率信号调节到预设的功率信号额定值上。

图1至图13显示了一种带有风扇转子18、风扇壳体12和驱动马达16的风扇，该风扇具有其风扇特性曲线的所谓的鞍部76，在其处风扇10的功率消耗减少，该驱动马达16关联有功率调节器36，其输出信号被转换成对于风扇10的转速的信号n=f(P)，以通过在鞍部的区域中的转速提高来提高风扇10的在那里的功率消耗。

Claims

1.一种风扇，其具有：

带有风扇转子的驱动马达；

用于产生表征所述风扇转子的转速的转速信号(n_i)的装置；

用于产生表征由所述驱动马达所消耗的功率的功率信号(P_i)的装置；

用于将所述转速信号(n_i)调节到预设的转速额定值(n_s)上的第一调节器(n_RGL)；

用于将所述功率信号(P_i)调节到相应于预设的最小消耗功率(P_min)的预设的功率信号额定值(P_s)上的第二调节器(P_RGL)，

其中，所述第一调节器(n_RGL)和所述第二调节器(P_RGL)将至少一个调节值(SW)发出到所述驱动马达处且共同作用成使得在运行中至少一个所述调节值(SW)

- 在第一状态中通过所述第一调节器(n_RGL)来确定，而

- 在第二状态中通过所述第二调节器(P_RGL)来确定，

其中，在存在带有至少一个第一标准的第一条件的情况下实现从所述第一状态至所述第二状态的第一变换，

其中，所述第一条件具有下述标准，即所述功率信号(P_i)相应于小于所述最小消耗功率(P_min)的所消耗的功率，以便如此影响所述功率信号(P_i)，使得其相应于等于或大于所述最小消耗功率(P_min)的所消耗的功率。

2.根据权利要求1所述的风扇，在其中所述第一条件附加地具有下述标准，即所述转速信号(n_i)至少与预设的转速一样大。

3.根据权利要求1或2所述的风扇，在其中所述第一调节器(n_RGL)和所述第二调节器(P_RGL)共同作用成使得如果瞬时转速小于由所述第一调节器(n_RGL)所预设的转速那么在第一变换之后还至少暂时保持所述第二状态。

4.根据权利要求1或2所述的风扇，在其中所述第一调节器(n_RGL)和所述第二调节器(P_RGL)共同作用成使得在存在带有至少一个第二标准的第二条件的情况下实现从所述第二状态至所述第一状态的第二变换。

5.根据权利要求4所述的风扇，在其中所述第二条件具有下述标准，即所述转速信号(n_i)小于所述转速额定值(n_s)。

6.根据权利要求5所述的风扇，在其中所述第二条件附加地具有下述标准，即所述功率信号(P_i)相应于至少与所述最小消耗功率(P_min)一样大的所消耗的功率。

7.根据权利要求1所述的风扇，在其中风扇特性曲线体积流量/功率具有鞍部区域(76)，并且在其中预设的所述最小消耗功率(P_min)选择成使得所述调节值(SW)在所述鞍部区域中至少部分地通过所述第二调节器(P_RGL)而在所述鞍部区域之外至少部分地通过所述第一调节器(n_RGL)来确定。

8.根据权利要求1所述的风扇，其具有用于将所述转速信号(n_i)限制到转速信号极限值(n_max)上的转速限制装置(n_i<n_max!)，所述转速信号极限值(n_max)相应于预设的最大转速，其中，所述第一调节器(n_RGL)、所述第二调节器(P_RGL)和所述转速限制装置将至少一个调节值(SW)发出到所述驱动马达处且共同作用成使得在运行中不超过预设的所述最大转速。

9.根据权利要求1所述的风扇，其具有用于产生表征马达温度的温度信号(T_i)的装置，并且在其中根据所述温度信号(T_i)来改变用于功率调节器(36)的功率信号额定值(P_s)，以避免所述驱动马达(16)或其电子设备的过载。

10.根据权利要求9所述的风扇，在其中当所述温度信号(T_i)相应于至少与预设的最大温度值(T_max)一样大的温度时减小所述功率信号额定值(P_s)。

11.根据权利要求2所述的风扇，在其中预设的所述转速相应于所述转速额定值(n_s)。

12.一种风扇，其具有：

带有风扇转子的驱动马达；

用于将所述风扇转子的转速调节到预设的转速额定值(n_s)上的第一调节器(n_RGL);

用于产生表征由所述驱动马达所消耗的功率的功率信号的装置；

分离的第二调节器，其构造成如果所述功率信号在瞬时转速下降低到预设的功率信号极限值之下那么激活且引起所述功率信号调节到预设的功率信号额定值上。