CN108139102B - 电动机、操作该电动机的方法和具有该电动机的风扇系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于风扇、泵或压缩机的电动机、特别是电子整流电动机(EC电动机)，具有集成的电动机电子装置和用于直接或间接的压力/体积流量控制的至少一个传感器单元(11)，由此该控制可内部或外部进行。其特征在于，传感器单元(11)被设计为模块，该模块可插在电动机电子装置上或插入到电动机电子装置中或至少部分地集成到电动机电子装置中，并且较佳地经由电动机电子装置、即内部地供应有能量。此外，本发明涉及用于操作这种电动机(2)的方法和具有至少一个根据本发明的电动机(2)或风扇的风扇系统。

Description

电动机、操作该电动机的方法和具有该电动机的风扇系统
技术领域
本发明涉及用于风扇、泵或压缩机的电动机、特别是电子整流电动机(EC电动机)，具有集成的电动机电子装置和用于直接或间接的压力/体积流量控制的至少一个传感器单元。主要的是，传感器单元可用作纯测量单元并且将压力或压力值传输到外部控制系统。调节/控制也可被集成。
此外，本发明涉及用于操作这种电动机的方法和具有一个、两个或更多个这种电动机或风扇的风扇系统。
背景技术
从实践中已知一般类型的电动机或风扇。仅举例来说，参照GB 2 512043A。从该公开已知具有对应的风扇的通风系统，其中，在壳体中进行空气体积测量。相关的电子装置位于壳体中，但是在电动机外侧，并且也供应有来自电动机外侧的电流/电压。未设有集成的调节。关于设定点和实际值的数据传输，由于未设有总线连接，因而已知的系统是复杂的。
现今，在现代空气调节单元中使用具有电子整流电动机(EC风扇)的速度控制风扇。它们用作供应空气/空气抽取风扇。为了按照要求控制空气体积，必需测量空气压力，并且如果需要则测量空气处理单元中不同点处的温度。有规律地使用压力和压差传感器。压差传感器的输出信号通常被馈送到单独的控制单元并且在该处被处理。控制单元计算速度设定点并且例如经由模拟信号(例如0至10伏)或经由总线系统(例如经由Modbus)将它传输到更高级别的控制器/控制系统或传输到风扇。压力传感器、控制单元、电源和风扇必须安装在空调中或在空调上并且焊接在一起。然而，该要求在时间方面的成本过高。
发明内容
本发明是基于设计并且开发一般类型的电动机以使得它具体适合于用在切换和控制工程中尽可能少的努力(耗费)来驱动风扇、泵、压缩机等的任务的。
为了实现上述发明目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于风扇、泵或压缩机的电动机，所述电动机具有集成的电动机电子装置和用于直接或间接的压力/体积流量控制的至少一个传感器单元，由此所述控制能够内部或外部地进行，其中，所述传感器单元被设计为模块，所述模块能插在所述电动机电子装置上或插入到所述电动机电子装置中或至少部分地集成到所述电动机电子装置中，并且经由所述电动机电子装置内部地供应有能量，其中，所述传感器单元包括压力传感器，所述压力传感器经由流体连接、经由至少一个软管确定局部压力或经由两个软管确定两个位置处的压力的压力差，并且供应与压力相对应的模拟或数字信号到处理单元。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于操作本发明电动机的方法，其中，微处理器系统的控制算法考虑预定的压力设定点，并且如有需要则考虑用于附加的传感器的其它设定点来计算所述电动机的速度设定点，并且因此控制集成的电动机电子装置，从而产生所述电动机的特定速度。
根据本发明的又一个方面，提供了一种具有本发明的一个或多个电动机或风扇的风扇系统。
对于本发明导向的电动机或风扇而言主要的是包括传感器和所要求的用于传感器的电子装置的传感器单元或作为模块可插在电动机电子装置上或可插入到电动机电子装置中。替代地，传感器单元完全集成到电动机电子装置中。在两种情况下，传感器单元经由电动机电子装置供有电能，并且传感器单元直接连接到电动机电子装置。
在第一变型中、即当将传感器单元设计为插塞或插塞式模块时，相应的电动机或风扇可改型。此外，诸如异步电动机、永磁体同步电动机、同步磁阻电动机等的所有已知电动机技术是可能的。
在下文中，使用离心风扇的示例来描述本发明，其中，该描述用作用于讨论根据本发明的教示内容的示例，但不将其限制于一种风扇类型。诸如轴向风扇/对角风扇的其它风扇类型也是可能的。
如已经阐释的，应以最广泛的含义来理解术语“传感器单元”。它包括实际的传感器和例如是具有电子部件的印刷电路板。
传感器单元可以是唯一的要包含压力传感器的传感器，压力传感器经由至少一个软管检测局部压力或经由两个软管检测在两处的压力的压差。与压力或压差相应的模拟信号或数字信号被馈送到微处理器，该微处理器可以是传感器单元的一体部分。
此外，可设想传感器单元也可包括其它传感器，其它传感器连接到传感器单元并且其测量值可被读入。也可设想设有装备有相应的传感器的附加的内部或外部传感器单元。
在任何情况下，主要的是软管(压力软管)或各软管(在压差的情况下)直接连接到电动机/风扇。集成的传感器单元记录压力并将与该压力相应的测量值经由模拟信号或数字信号传输到微处理器系统。作为一种选择，经由外部传感器可确定其它测量的变量，并且它们的测量值可被传输到传感器单元并被读取。为此用途可设有温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器，等。
传感器单元以有利的方式直接经由总线系统与电动机控制器单元连通。如果使用若干电动机/风扇，则有利地是设有外部的、更高级别的控制，其较佳地经由总线系统、例如经由Modbus设定设定点值。更高级别的控制系统设计为主要用于与集成的电动机控制和传感器单元的数据交换。也可设想用于数据交换的接口使用例如根据EP 2 287 689 B1的用于从属单元(slave unit)的动态寻址的方法。具有统一协议集(protocol set)的共同的通信协议是特别的优势。
本发明的方法使用微处理器系统的控制算法，考虑到预设的压力设定点并且如有需要则考虑用于附加的传感器的其它设定点。计算对应的电动机的速度设定点值，并且相应地控制集成的电动机电子装置，从而产生电动机的特定速度。
如上所述，可寻址单元可进行压力测量、压力控制并且使用风扇依赖的K因子进行体积流量测量或体积流量控制。
从传感器单元直接在电动机或风扇中供应有电压/电流可看出发明导向的技术的优点。因此，不再需要在环境控制单元中的传感器的复杂的安装和配线。
用于压力感测的软管直接连接到该处设有的风扇或连接到压力连接部，该压力连接部连接到传感器单元。
如果需要，则风扇可应用压力测量、压力控制或也可应用体积流量测量或体积流量控制。外部控制单元和它的配线在这种设计中可省略。
由于内部电源不需要压力传感器的外部电源。此外，仅需要Modbus地址和共同的总线描述协议，因为压力传感器和电动机或风扇集成为可能的外部的控制系统中的一个单元。
传感器单元可集成在电动机电子装置中并且连接到电动机的微控制器系统。
本发明的风扇系统、特别是空气调节单元使用根据本发明的、如上所述的至少一个电动机/风扇。同时，可设置现有技术的电动机/风扇或与其可与根据本发明的电动机/风扇组合。
存在各种选项，用于以有利的方式开发和延伸本发明的教示内容。为此目的，将参照基于附图的、本发明的较佳执行示例的以下阐释。参照附图、结合本发明的较佳实施例的详细描述，也阐释了教示内容的一般较佳的改进和其它进展。
附图简介
以下在附图中示出
图1a以示意图示出根据本发明的离心风扇的设计实例(具有本发明的电动机作为驱动)，其中设有集成的压差测量，
图1b以示意图示出来自图1a的放大的对象，
图2以示意图示出相对于图1a倾斜的、来组图1a的对象，
图3a以示意图示出来自图2的对象，但在盖子打开的情况下，其示出了以模块化的方式插入在电动机电子装置中的传感器单元，
图3b以示意图示出来自图3a的对象的、放大的电动机电子装置，
图4以示意图示出用于连接两个外部压力软管和用于将馈送贯通部连接到模块化的传感器单元的压力馈送贯通部，
图5a以示意俯视图示出用于插入具有内部压力软管的电动机电子装置的传感器单元，以及
图5b以示意图示出来自图5a的对象。
具体实施方式
图1a示出了根据本发明的教示内容的应用的示例、即具有集成的压差测量的径向风扇1。包括集成的压差测量的电动机2可用于驱动不同的风扇或压缩机。
图1a清楚地示出了用于电动机电子装置的壳体3，其中，在壳体3中设有具有用于外部压力软管的两个管嘴5的压力连接部4用于压差测量。压力连接部4是图4所示通道6的一部分，该通道拧入壳体3。也设有电气连接部7。
图1b以放大视图示出了来自图1a的离心风扇1的壳体3。图1b清楚地示出了具有两个管嘴5的压力连接部4。
图2以具有在上文中所讨论的部件的倾斜的视图示出了图1所示的离心风扇。壳体3具有盖部8，盖部借助螺钉9固定到壳体3。
图3a和3b示出了如图2所示的离心风扇1，但具有敞开的壳体3。图3a和3b中未示出的盖部8已在松开螺钉9之后移去。
根据图3b，在壳体3中指示出电动机电子装置，其中，仅电动机电子装置的一部分的终端10是可见的。实际的电动机电子装置由内盖部8a覆盖，该内盖部用作触摸保护。
模块化传感器单元11在内盖部8a中的凹槽的区域中插入到电动机电子装置中，或插入在电动机电子装置的印刷电路板中/上并且接触该处。两个内软管12是可见的。它们从模块化传感器单元11延伸到通道6，并且可从壳体3外侧经由接口5连接到未示出的外部软管。来自任何位置的压力可连通到传感器单元11，即借助以该方式形成的流动连接。
图4示出了具有内部连接件13的通道6，相对薄的软管从其引导到传感器单元11(参见图3b)。根据前述型式，外部连接件5用于连接各外部压力软管。
图5a以俯视图示出了传感器单元11，该传感器单元容纳在较佳地由塑料制成的壳体中。除了其它电子部件之外，实际的压力传感器(17)位于印刷电路板(PCB)15上，该实际的压力传感器籍由流动连接到内部软管12。
此外，设有连接终端(18)用于与外部世界的(Modbus)通信。
图5b从下方示出了模块化传感器单元11、即以设置在该处的电路板15的下部视图示出，该电路板设有用于直接来自电动机电子装置的主电路板的电源和用于到处理器的内部通信连接的接触部16。
为了避免冗长乏味的重复，关于根据本发明的教示内容的其它有利的方面参照在描述中的一般讨论以及所附权利要求。
最后，应清楚理解的是本发明的教示内容的上述实施例仅用于讨论所要求保护的教示内容的目的，但不限制实施例。
附图标记列表
1 径向风扇
2 电动机
3 (电动机电子装置的)壳体
4 压力连接部
5 (外侧)管嘴
6 (壳体壁中的)通道
7 电气连接部
8 外盖部
8a 内盖部(保护性盖部)
9 螺钉
10 连接终端(电动机电子装置的一部分)
11 传感器单元
12 (内部)软管
13 (内部)管嘴
14 (传感器单元的)塑料壳体
15 (传感器单元的)印刷电路板
16 接触部
17 传感器、压力传感器
18 (传感器单元的)连接终端

Claims (18)

1.一种用于风扇、泵或压缩机的电动机，所述电动机具有集成的电动机电子装置和用于直接或间接的压力/体积流量控制的至少一个传感器单元(11)，由此所述控制能够内部或外部地进行，
其特征在于，所述传感器单元(11)被设计为模块，所述模块能插在所述电动机电子装置上或插入到所述电动机电子装置中或至少部分地集成到所述电动机电子装置中，并且经由所述电动机电子装置内部地供应有能量，
其中，所述传感器单元(11)包括压力传感器(17)，所述压力传感器经由流体连通、经由至少一个软管(12)确定局部压力或经由两个软管(12)确定两个位置处的压力的压力差，并且供应与压力相对应的模拟或数字信号到处理单元。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述电动机是电子整流电动机。
3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述处理单元是微处理器。
4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述传感器单元(11)进一步包括具有电子部件的印刷电路板。
5.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述传感器单元(11)进一步包括传感器，所述传感器连接到所述传感器单元(11)，并且所述传感器所测量的值能被读入，并且/或者设有其它内部或外部的传感器单元。
6.如权利要求5所述的电动机，其特征在于，所述传感器提供关于温度、湿度和/或空气质量的测量值。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的电动机，其特征在于，所述传感器单元(11)以模拟或数字的形式与电动机控制器单元直接连通。
8.如权利要求7所述的电动机，其特征在于，所述传感器单元(11)通过总线系统与所述电动机控制器单元直接连通。
9.如权利要求1至6中的任一项所述的电动机，其特征在于，设有外部的、更高等级的控制，在每种情况下所述控制经由总线系统提供设定点值。
10.如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述总线系统是Modbus。
11.如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述更高等级的控制设置为主要用于与集成的电动机控制和所述传感器单元(11)的数据交换。
12.如权利要求11所述的电动机，其特征在于，用于所述数据交换的接口采用用于从属单元的动态寻址的方法。
13.如权利要求11所述的电动机，其特征在于，具有统一的协议集的共同的通信协议。
14.如权利要求12所述的电动机，其特征在于，具有统一的协议集的共同的通信协议。
15.一种用于操作如权利要求1至14中的任一项所述的电动机的方法，其特征在于，微处理器系统的控制算法考虑预定的压力设定点，并且如有需要则考虑用于附加的传感器的其它设定点来计算所述电动机(2)的速度设定点，并且因此控制集成的电动机电子装置，从而产生所述电动机(2)的特定速度。
16.一种风扇系统，具有如权利要求1至14中的一项所述的一个或多个电动机(2)或风扇。
17.如权利要求16所述的风扇系统，其特征在于，具有至少一个其它的根据现有技术的电动机或风扇。
18.如权利要求16所述的风扇系统，其特征在于，所述风扇系统是空气调节单元。
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