CN109152851B - 自消毒电机 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于对电动机进行消毒的方法。所述方法包括：设置用于所述电动机的操作参数以用于消灭目标微生物；以及使用所设置的操作参数来激励所述电动机。公开了计算机程序产品以及一种电动机。具体而言，所述方法包括步骤：将所述电动机的外壳加热到会消灭所述目标微生物的温度；和/或按会消灭所述目标微生物的频率来振动所述电动机外壳。

Description

自消毒电机
相关申请的交叉引用
本专利申请是在35 U.S.C.§111(a)下提交的，并且根据35 U.S.C.§119(e)要求2015年8月28日提交的美国临时专利申请序列号No.62/210,994的的优先权的权益，其无论出于任何目的通过引用完整合并到此。
技术领域
本发明总体上涉及电动机技术，更具体地说，涉及用于卫生环境中使用的自消毒电动机。
背景技术
电机(例如电动机)用在食品加工、制药和封装设施内的很多处理中。例如，混合器、切割器、填充器、运送器和封装装备需要用于多种功能的各种电动机。在这些设施中，除了关于可靠性、能量效率、总体精度和控制方面的性能要求之外，还存在与食品安全和卫生有关的附加要求。
通常，归因于很多设施中的装备布置的复杂度及其大小，为了清洁操作而将装备与生产线分离是艰巨的任务，并且工业因此发展朝向现场“就地清洁”操作，其中，不会分离装备而使其在生产位置中得到清洁。为了辅助这种现场清洁，已知的IP69K密封式卫生伺服电动机包括：不锈钢的且圆形外壳设计，其有利于甚至在电动机可能经受频繁高压冲洗清洁的严格的食品、饮料和制药应用中的较长寿命和可靠的操作。食品、饮料和制药装备机器制造商通常使用尽可能多的不锈钢组件。此外，电动机及其有关控制和通信设备的特征在于其受包封、装箱、耐蚀并且能够被冲洗的设计。
由于规章(例如US食品安全现代化法案)包括关于包括用于电动机的设施和机器的规范，因此对于电动机的在消毒设计特征上的兴趣已经增加。然而，在一些应用中，简单地冲洗电动机可能要么不足以完全符合这些安全规章，要么即使满足规章条文也不足以确保完全消毒装备。
因此，提供具有自消毒功能以进一步改进设施卫生的维护的用于食品加工和有关应用的电动机将是有利的。
发明内容
在一个实施例中，提供一种用于对电动机进行消毒的方法。所述方法包括：设置用于所述电动机的操作参数，以用于消灭目标微生物；以及使用所设置的操作参数来激励所述电动机。
设置所述电动机的所述操作参数可以包括：设置提供给所述电动机的绕组的足以将所述电动机的外壳加热到会消灭目标微生物的温度的电流幅度；所述外壳的温度可以上升到至少130华氏度。设置所述电动机的所述操作参数可以包括：将变化频率的电流波形提供给所述电动机的绕组，以按会消灭目标微生物的频率产生振动；所述频率可以处于约10Hz到约20kHz的范围内。
所述方法可以还包括：将所述操作参数恢复到正常设置；以及将所述电动机返回到正常操作。所述方法可以还包括：监控所述电动机的温度和振动中的至少一者；以及根据监控结果使所述电动机返回到正常操作。所述电动机的所述外壳可以同时受振动并且被加热。
在另一实施例中，提供一种存储在机器可读介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于对电动机进行消毒的机器可执行指令，所述指令用于实现方法。所述方法可以包括：设置用于所述电动机的操作参数，以用于消灭目标微生物；以及使用所设置的操作参数来激励所述电动机。
所述方法可以还包括：监控所述电动机的温度和振动中的至少一者；以及根据监控结果使所述电动机返回到正常操作。所述方法可以还包括：根据装备数据、卫生标准和调度中的至少一个来确定所述操作参数。所述方法可以还包括：从表征数据的库获得用于所述电动机的表征数据。所述方法可以还包括：根据用于所述电动机的所述表征数据以及用于设置管控消毒协议的操作参数的功能中的至少一者来调整所述操作参数。
在又一实施例中，公开一种被配置成在卫生环境中使用的电动机。所述电动机包括：外壳，该外壳包括内部组件，该内部组件被配置为：当被供以电流时提供机械能量；以及控制器，其被配置成用于：控制所述电流以控制用于所述电动机的消毒处理。
所述控制器可以包括作为以下之一的电路：包含于所述外壳内的电路以及安装到所述外壳的电路。所述控制器可以包括温度控制模块和振动控制模块中的至少一个。所述控制器可以处于远离外壳的位置中。所述控制器可以被配置为：控制所述消毒处理以及所述消毒处理的发起中的至少一者。
所述电动机可以包括以下之一：感应电动机；同步电动机；并励电动机；他励电动机；串励电动机；永磁体电动机；组合式电动机；步进电动机；无刷DC电动机；磁滞电动机；磁阻电动机；通用电动机；以及另一类型的电动机。
在所述电动机中，所述消毒处理被配置为：至少部分地消灭所述电动机上的微生物活动。
在又一实施例中，提供一种存储在机器可读介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于对电动机进行消毒的机器可执行指令，所述指令用于实现方法。所述方法可以包括：设置用于所述电动机的外壳的目标温度以用于消灭目标微生物；以及激励所述电动机以达到所述目标温度。
所述方法可以还包括：监控所述电动机的所述外壳的温度；比较所监控的所述电动机的温度与所述目标温度；以及调整提供给所述电动机的电流以达到所述目标温度；所述目标温度可以处于从130华氏度到160华氏度的范围内。
在又一实施例中，提供一种存储在机器可读介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于对电动机进行消毒的机器可执行指令，所述指令用于实现方法。所述方法可以包括：设置用于振动电动机的外壳的目标频率范围，以用于消灭目标微生物；以及按所述目标频率范围激励所述电动机。
所述方法可以还包括：将包括所述目标频率范围的频率电流波形提供给所述电动机。
在又一实施例中，公开一种被配置成在卫生环境中使用的电动机。所述电动机包括：具有表面的外壳；以及导电绕组集合，其被布置得沿着并靠近所述外壳的所述表面，所述导电绕组适适于接收电流以将所述外壳的所述表面加热到使目标微生物致灭的温度。
所述电动机可以包括不锈钢。
在又一实施例中，公开一种被配置成在卫生环境中使用的电动机。所述电动机包括：具有表面的外壳；以及振动设备的集合，其适于使所述外壳表面按使目标微生物致灭的频率范围振动。
在所述电动机中，所述频率范围被选择为在10Hz到20kHz的范围内。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的自消毒电动机系统的示意图。
图2是示出已经发现破坏所列出的微生物的振动频率范围的示例图线。
在此通称为图3的图3A、图3B、图3C、图3D以及图3E是根据本发明实施例的对电动机进行消毒的方法的流程图。
图4A是根据本发明实施例的具有用于将电流直接提供给电动机外壳的电极的电动机的示意性平面图。
图4B是根据本发明实施例的具有靠近电动机外壳布置的导电绕组集合的电动机的示意性平面图。
图5是根据本发明实施例的具有布置在电动机外壳上的振动设备集合的电动机的示意性平面图。
图6是根据本发明实施例的示例性电动机的截面图。
图7是示出根据本发明实施例的控制电动机外壳的表面温度的方法的功能控制循环图。
具体实施方式
在此所公开的是用于基本上消除电动机上或其中的微生物活动的技术。有利地，用于对电动机进行消毒的技术利用电动机的性质，并且因此很少需要或不需要修改电动机自身。这样通常导致适合于卫生环境中使用的实质上无菌的电动机。
术语“机器”和“电动机”在该说明书内可互换地使用，并且使用一个术语而非另一术语并非旨在限制范围。
在此所使用的术语“外壳”表示包封电动机的转子的任何一个或多个结构。
在此所使用的术语“微生物”通常指代微观生物体，包括但不限于潜在有害的并且可能构成病原体的细菌和寄生物。通常，对微生物活动的数量限制可以与可使用给定电动机的环境中的处理相关并控制该处理。对于微生物活动的限制可以是病原体特定的。如在此所讨论的那样，在其中控制或管理病原体或微生物活动的环境可以称为“卫生环境”以及其它相似术语。通常，如在此所使用的那样，术语“消毒”以及其它形式的该术语与在表面上的微生物活动的减少有关。如在此所描述的那样，消毒过程旨在将微生物活动减少到满足或基本上满足适用标准的等级，然而，这并非是必须的。例如，消毒过程可以仅仅减少微生物活动，目的是结合那些在此介绍的处理而会使用其它处理。
关于装备的卫生和消毒的适用标准可以由例如食品和药品管理局(FDA)、美国农业部(USDA)以及众多州和当地监查当局颁布。
其中，在食品加工和制药设施中，一般以不锈钢制造装备表面。不锈钢可以已经被加工为精确地均匀完工的，以防止细菌的任何集中、停留、生长，并且防止在表面上形成生物膜。通常，装备表面要用具有产生扰乱并且杀灭微生物的小泡沫的发泡剂的高温高压水冲洗。虽然该技术已经运作达多年，但仍发生食源性疾病，并且清洁方面的努力是头等重要的。
已经发现，通过在某频率范围内振动电动机的外壳，可以确保高消毒等级。例如，可以从寄生表面杀灭和/或基本上消除目标微生物(例如大肠杆菌、李斯特菌和沙门氏菌)。
本发明提供用于使用生产装备的性质来消灭有害微生物以进一步阻碍可能在各冲洗周期之间附着到装备表面的任何细菌的生长的技术。所述技术包括：将电动机外壳加热到足以杀灭目标微生物的温度并且保持足以杀灭目标微生物的加热时间长度，和/或通过引入在已知频率对电动机外壳的低幅度振动也可消灭微生物。在一些实施例中，采用加热模式和振动模式二者，以在装备操作或操作中的暂停期间补充常规清洁过程，以进一步增强装备消毒性。以此方式，由于常规地对电动机供电的功率被用于消毒过程，因此电动机可以认为是自消毒的。
图1是自消毒电动机系统100的示例性实施例的示意图。在系统100中，电动机102包括外部外壳104、转子106以及电绕组108。电动机102由电源模块110经由电驱动电缆112远程供电。在一些实现方式中，电源模块110安装在电动机102上，并且可以不需要驱动电缆112。各种传感器联合地表示为块114。多个传感器114可以包括用于测量外壳表面上的温度的热电偶或其它类型的传感器以及用于测量外壳的移动的加速计。多个传感器114可以位于电动机外壳104上或其附近。
电动机外壳104可以表征为具有特定形状、大小和设计。优选地，电动机102具有“卫生”表面，说明表面是以可以清洁到卫生标准的适当材料(例如不锈钢)制成的。典型地，卫生表面受加工到精细偏差(例如，在1微米的程度上)，以移除任何凹入、裂缝或利于形成细菌群落的其它特征。电动机102可以是线型或旋转式电动机设计，并且转子106和绕组108可以是用于期望的电动机操作的任何配置。
在该实施例中，电源模块110包括两个控制模块：温度控制模块122和振动控制模块124。温度控制模块122允许操作者控制到电动机102的电流的相位和幅度。振动控制模块124允许操作者控制施加到电动机102的电压和/或电流的频率。温度控制模块122和振动控制模块124二者可以通过电动方式和/或电子方式实现为电源模块110的电路的部分。在一些实施例中，分离地实现温度控制模块122和振动控制模块124。对模块122、124的接口可以使用人工控件和/或软件控件(例如计算机系统所实现的图形用户接口)。
根据一个实施例，温度控制模块122修改输出到绕组108的电流信号。取决于实现方式，可以提供要么具有要么没有由电动机102所生成的输出扭矩的电流。对于采用永磁体(PM)电动机102，可以使得电流通过绕组108，而不在电动机102的转子106上产生任何扭矩。因此，对于PM电动机102，电流可以施加到绕组108，以生成热量，而不操作电动机102的运动部分。可以生成热量而不产生扭矩的原因基于的是电流矢量与转子磁场矢量之间的交互，它们可以由被称为d轴和q轴的矢量来表示。如果选取d轴为对应转子的磁场矢量，则q轴或正交轴与d轴成90度。归因于绕组108的电感性质，电压矢量与电流矢量异相。当电流在绕组108中受控于温度模块122从而电流矢量与磁场d轴对准时，每安培的电动机电流并不产生扭矩。然而，因为电流流动通过绕组108，所以仍生成热量。
以下表1包括关于实现用于若干肉类的沙门氏菌细菌的“7-log 10”(1/10,000,000)减少而所需的温度和(在该温度的)持续时间的信息。7-log 10减少是食品工业所颁布的USDA执行标准。
表1
杀灭沙门氏菌的时间(7-log 10致灭性)
Figure BDA0001643887150000071
表1指示在开始于130华氏度的温度，可以减少烤牛肉上的沙门氏菌。通过较高的温度，处于变化的脂肪含量等级的鸡肉和火鸡也可以受净化而去除沙门氏菌，其中，在越高温度需要越短的加热持续时间。例如，虽然在140华氏度花费25.2分钟以实现具有1％脂肪含量的鸡肉上的沙门氏菌的7-log减少，但在160华氏度仅花费13.7秒以实现7-log减少。
提供给电动机102的绕组108的电流加热绕组108并且提高其温度。现参照图6，图6是示例性电动机的截面图，每个唯一电动机102具有电动机绕组108与电动机外壳104的表面之间的热阻Rth。Rth的单位是℃/瓦特，其中，℃是对于关于瓦特的用于给定损耗的温度上升。电动机外壳的温度上升可以计算为ΔΤ[℃]＝Rth*Pin，其中，Pin是绕组中的功率损耗。Rth因此是关于特定电动机设计将Pin与ΔΤ相关的常数。在用于对电动机进行消毒的开环方法中，可以基于电动机大小、外壳材料、绕组的材料以及绕组与电动机外壳之间的距离而进行Rth的估计，和/或可以采用用于电动机加热的普通准则。绕组108典型地位于距电动机外壳104的内表面从约3到75毫米的范围中。受加热的绕组108通过与外壳104的辐射、传导以及对流来交换热量，这样与绕组中所生成的热量相关而使得温度上升。对于与500W至2kW之间额定的典型电动机，已经发现，对于正常功率输出，典型地耗费30分钟以达到最大外壳表面温度(>>160华氏)。因此，通过在500至2kW的电动机的正常操作，根据以上表1中所提供的数据(130-160华氏度)，耗费不足30分钟外壳表面就可以达到沙门氏菌净化所需的温度。因此，使用不依赖于温度反馈信息而执行的开环方法，绕组可以在500W以上受驱动，并且典型电动机将在30分钟内加热至完全大于沙门氏菌的7-log 10净化温度。
在闭环方法中，监控外壳表面温度，并且通过调整电流来控制温度以实现目标温度。闭环方法可以利用电动机中的其它损耗源(例如永磁体的叠片钢中的损耗)，并且也可以采用这些损耗来用于操控电动机外壳表面温度。在图7所示的控制环路中，在框702中，温度控制模块122设置用于微生物净化的目标表面外壳温度。在框704中，温度控制模块122然后使用考虑电动机的已知特征(包括电动机的热阻(Rth))的算法来确定用于调整提供给电动机的电流的控制传递函数。在框706中，来自例如使用温度传感器114(图1)监控外壳的表面温度的反馈被传送到温度控制模块122。返回到框702，温度控制模块122然后比较该反馈与所设置的温度。来自该比较的信息传送给框704中的控制传递函数，其中，如果外壳表面温度不匹配目标温度，则调整提供给电动机的电流。替代地，如果目标温度和表面温度是相同的，则控制传递函数不进行进一步的调整。以此方式，控制环路持续地监控外壳表面温度，并且确定对电流的特性(包括其幅度和相位)将进行的调整，以使得外壳表面温度达到目标温度。
在经由振动模块124进行控制的另一实施例中，施加到绕组的非直流(DC)电流波形变化以引起外壳104的共振。甚至在电流信号中幅度较低时，响应于绕组108的激励而产生振动。电流波形可以是例如交变电流频率范围(即逐渐地或离散地变化的频率)的扫描或啁啾，或替代地可以是同时提供大频带的白噪声。频率范围被设计为涵盖食品加工装备特别易感的对目标微生物的大多数或所有杀灭频率。图2示出说明用于特定所选微生物的杀灭频率范围的示意图线。注意，所指示的值是近似和示例性的，而不应看作是对所包括的微生物的杀灭频率的完全精确或穷举性的描述。
如图2所指示的那样，已经发现，沙门氏菌具有大约300至700Hz之间的相对低范围以及超过7kHz的较高杀灭频率范围中的一组杀灭频率。相似地，李斯特菌和大肠杆菌具有较低杀灭频率范围(大约300-1000Hz)以及较高杀灭频率范围(>7kHz)。注意，在特定杀灭频率，给定较低的细菌量，可以通过非常低的幅度消灭细菌。人们发现，使电动机102的绕组108按自身必要频率来运行频率波形可产生足够的关联机械振动，并且不需要用于将交流(AC)电信号的电能量转变为外壳的机械运动的其它机构。此外，在外壳上出现一些水的清洁操作期间，这些水放大振动的效果并且有利于振动模式的效能。这是归因于振动所产生的水内的空化(气泡形成)。由空化所形成的气泡具有微生物尺寸的量级上的尺寸，并且施加显著液压破坏，其可以消灭这些气泡接触的微生物。
电动机外壳104可以要么经受高温消毒模式要么经受振动消毒模式，或优选地同时或相继地经受这两种模式。也就是说，在后一情况下(例如，在清洁操作期间(或短暂地之前或之后))，可以打开电动机，并且通过绕组108提供的电流在电动机102中引起或不引起扭矩，将电动机外壳104加热到杀灭目标微生物所需的温度，并且此外，电流信号的频率在通过绕组108的频率范围上变化，以按目标微生物的杀灭频率引起低幅度振动。
图3A是描述用于对电动机进行消毒的示例性方法的流程图。在该示例中，电动机外壳受加热，以消灭目标微生物(即，仅采用高温模式)。可以在电动机的冲洗清洁期间或此时附近、或在食品生产期间执行该方法。在初始步骤302中，打开电动机。替代地，如果电动机已经打开，则其保持打开。在第二步骤304中，温度控制模块确定电动机外壳达到用于消灭目标微生物的温度所需的电流水平和持续时间。所需达到的温度可以是消灭多数耐温微生物的温度。例如，如果在温度Ta消灭微生物物种A，在温度Tb消灭物种B，并且在温度Tc消灭物种C(其中，Tc>Tb>Ta)，则电流水平设置为使得电动机外壳达到温度Tc。在随后步骤306中，电源模块将所确定的电流提供给电动机绕组，以实现所需的温度，而在电动机中引起或不引起扭矩。在确定步骤308中，确定期望的温度是否已经达到并且保持了足够的持续时间。在一些实施例中，该确定可以包括：使用温度传感器112来检测外壳的电流温度，或替代地，可以使用间接测量(例如在加热处理期间由绕组所输出的功率的量)。如果持续时间并非足够的，则处理循环回到步骤306；否则，方法结束(步骤310)。
图3B是描述用于对电动机进行消毒的方法的另一示例的流程图。在该示例中，电动机外壳受振动，以消灭目标微生物(即，仅采用振动模式)。可以在电动机的冲洗清洁期间或此时附近、或在食品生产期间执行该方法。在初始步骤312中，打开电动机。替代地，如果电动机已经打开，则其保持打开。在第二步骤314中，振动控制模块将频率波形施加到电动机绕组以覆盖目标微生物的多数或所有杀灭频率(-10Hz至20kHz)。如上所述，不同的微生物(例如大肠杆菌和沙门氏菌)在不同的(多个)频率是脆弱的，从而在对电动机外壳进行消毒中采用振动的频率范围。该步骤可以重复一次或多次。在判断步骤316中，通过确定是否已经在频率范围上发生阈值数量的扫描来确定电动机外壳是否已经按目标频率足够地受振动。如果电动机外壳的振动并非足够的，则处理循环回到步骤314；否则，方法结束(步骤320)。
图3C是描述用于对电动机进行消毒的方法的另一示例的流程图。在该示例中，电动机外壳首先受加热，然后受振动，以消灭目标微生物(即，依次采用高温模式然后振动模式)。同样可以在电动机的冲洗清洁期间或此时附近、或在食品生产期间执行该方法。在初始步骤322中，打开电动机。替代地，如果电动机已经打开，则其保持打开。在第二步骤324中，温度控制模块确定电动机外壳达到用于消灭目标微生物的温度所需的电流水平和持续时间。如上所述，所需达到的温度可以是消灭多数耐温微生物的温度。在随后步骤326中，取决于所使用的电动机的类型，电源模块将所确定的电流提供给电动机绕组以实现所需的温度，而在电动机中引起或不引起扭矩。在判断步骤328中，确定期望的温度是否已经达到并且保持了足够的持续时间。如果持续时间并非足够的，则处理循环回到步骤326；否则，在步骤330中，振动模式开始，其中，振动控制模块施加电流频率波形以覆盖目标微生物的多数或所有杀灭频率(-10Hz至20kHz)。该步骤可以重复一次或多次。在判断步骤332中，通过确定是否已经在频率范围上发生阈值数量的扫描来确定电动机外壳是否已经按目标频率足够地受振动。如果电动机外壳的振动并非足够的，则处理循环回到步骤330；否则，方法结束(在步骤334中)。
图3D是描述用于对电动机进行消毒的方法的又一示例的流程图。在该示例中，电动机外壳首先受振动然后受加热，以消灭目标微生物(即，依次采用振动模式然后高温模式)。同样可以在电动机的冲洗清洁期间或此时附近、或在食品生产期间执行该方法。在初始步骤342中，电动机打开。替代地，如果电动机已经打开，则其保持打开。在第二步骤344中，振动控制模块将电流频率波形施加到电动机绕组，以覆盖用于杀灭目标微生物的多数或所有频率(-10Hz至20kHz)。如上所述，不同的微生物(例如大肠杆菌和沙门氏菌)在不同的(多个)频率是脆弱的，从而在对电动机外壳进行消毒中采用振动的频率范围。该步骤可以重复一次或多次。在判断步骤346中，通过确定是否已经在频率范围上发生阈值数量的扫描来确定电动机外壳是否已经按目标频率足够地受振动。如果电动机外壳的振动并非足够的，则处理循环回到步骤344，否则，在步骤348中，高温模式开始，其中，温度控制模块确定电动机外壳达到用于消灭目标微生物的温度所需的电流水平和持续时间。如上所述，所需的温度可以是消灭多数耐温微生物的温度。在随后步骤350中，电源模块将所确定的电流提供给电动机绕组以实现所需的温度，而在电动机中引起或不引起扭矩。在判断步骤352中，确定期望的温度是否已经达到并且保持了足够的持续时间。如果持续时间并非足够的，则处理循环回到步骤350；否则，方法结束(在步骤354中)。
图3E是描述用于对电动机进行消毒的方法的又一示例的流程图。在该示例中，电动机外壳同时受振动并且被加热，以消灭目标微生物(即，同时采用振动模式和高温模式)。该方法具有这样的优点：由于一起执行这两种消毒模式，因此更快地执行该方法。同样可以在电动机的冲洗清洁期间或此时附近、或在食品生产期间执行该方法。在初始步骤362中，打开电动机。替代地，如果电动机已经打开，则其保持打开。在第二步骤364、366中，振动控制模块将电流频率波形施加到电动机绕组，以覆盖目标的多数或所有杀灭频率，并且同时地，温度控制模块确定电动机外壳达到用于消灭目标微生物的温度所需的电流水平和持续时间。如上所述，所需达到的温度可以是消灭多数耐温微生物的温度。
在图3E的方法的第一分支中，在步骤370中，电源模块将所确定的电流提供给电动机绕组，以在电动机中实现所需的温度，而引起或不引起扭矩。在判断步骤372中，确定期望的温度是否已经达到并且保持了足够的持续时间。如果持续时间并非足够的，则处理循环回到步骤370；否则，方法结束(在步骤374中)。在图3E的方法的第二分支中，在判断步骤376中，通过确定是否已经在频率范围上发生阈值数量的扫描来确定电动机外壳是否已经按目标频率足够地受振动。如果电动机外壳的振动并非足够的，则处理循环回到步骤366；否则，方法结束(在步骤380中)。
在上述图3A-图3E的方法的中的每一种方法中，已经在闭环中执行了加热模式和振动模式，其中，判断处理用于确定是否已经实现结果(即，达到或可能达到外壳温度以及实现了外壳振动的频率范围)。然而，可以在开环中执行加热模式和振动模式中的每一个，而无需结果导向型判断处理。具体地说，当这些消毒模式用作对常规清洁处理的补充作为辅助以减少装备污染的风险时，电动机可以根据所设置的程序而仅仅受加热和/或振动，而无需采用传感器以检测是否在闭环中实现了结果。
在一些实施例中，电动机外壳可以直接受加热。在第一实施例中，例如，通过将电源缆线(未示出)的各端处的电极端子附接到外壳来将高频电流直接施加到导电外壳。图4A是示出具有电极404、406的电动机外壳402的示意性说明，其中电极404、406置于电动机外壳402的一端处以用于接收高频电流信号。该信号将使得电流在外壳的表面上流动，这也将在表面上产生热量。这样产生足以创建抗菌效应的外壳的加热。替代地，附加导电绕组可以缠绕在机器的外表面周围。图4B是示出电动机外壳412以及缠绕在该外壳的纵向表面周围的导电绕组414的示意性说明。通过将高频电流施加到绕组414创建涡电流，使外壳中的热量达到足以杀灭有害细菌和病毒的温度。
在另一实施例中，电动机外壳也可以直接受振动。在图5中所描述的实施例中，振动设备504、505、506、507布置在电动机外壳502的表面上。虽然描绘了四个振动设备，但可以采用更少或更多数量的设备。振动设备504-507可以根据以算法方式所设置的波形使用振动模块被激活，并且可以在与以上描述的由电动机绕组所引起的振动的频率范围相类似的频率范围(例如10Hz至20kHz)中引起电动机外壳502的振动。振动涵盖包括大肠杆菌、沙门氏菌和李斯特菌的一般微生物的杀灭频率范围。
振动模式也可以用作抗变应原的措施，以从外壳表面去除变应原的颗粒物质。使用振动以去除变应原可以独立于冲洗清洁，并且可以因此在电动机外壳表面上或附近没有任何湿气的情况下发生。然而，使用频率波形仅在频率范围上的振动可以足以驱除典型大小范围的变应原颗粒和纤维。
给定的电动机的性能可以得以表征。也就是说，例如，可以通过结果数据的一系列估计和曲线拟合来确定给定电动机的传热特性，以提供对于设置用于管控消毒协议的操作参数有用的功能。同样可以对活细菌执行表征。相应地，可以良好地理解一旦投入生产对给定电动机进行消毒所需的间隔和/或协议。表征数据可以用于选择对电动机的电源的操作参数，以确保发生充足的消毒。在一些实施例中，可以存储表征数据的库。例如，表征数据的库可以存储在非瞬时介质上，该非瞬时介质可以远离使用电动机的设施。
已经因此介绍了本发明的各方面，现在阐述一些附加特征、实施例和考虑。
虽然关于食品加工阐述了前述实施例，但应理解，在认为适当的其它设置中可以使用在此所阐述的被配置成用于消毒过程的电动机。例如，驱动电动机可以用在涉及以下的工业或设置中：食品和饮料分发；封装和转换；制药；材料形成；医学实验室和自动化；机器人；打印；贴标；航空以及认为适当的任何其它环境。
在该示例中，驱动电动机是“卫生电动机”。也就是说，驱动电动机被设计为满足在施加了卫生标准的环境中的操作和周期性清洁的严格性。作为示例，食品和药品管理局(FDA)已经提出关于肉类和家禽制造装备设计的当前商品制造方法(Current GoodManufacturing Practices(CGMP))，参见2004年8月9日的“Good ManufacturingPractices(GMPs)for the 21st Century-Food Processing,Appendix A”。在该指南中，FDA已经建议用于处理装备的标准(称为“预防控制”)。这些标准包括：处理装备应为消毒式设计；其必须可清洁至微生物等级；其必须以兼容性材料制成；其必须关于检测、维护、清洁和消毒是易得的；其必须是自排水的(即，不允许产品或液体聚集)；其必须使得其中空区域严密地密封；其必须无凹陷；其必须具有消毒操作性能；其必须使得其维护封装是卫生地设计的；其必须与其它植物系统是卫生地兼容的；并且其必须具有验证的清洁和消毒协议。当然，各种其它标准、规则或规章可以是适用的和/或由其它机构或规则制定主体颁布。
各种消毒剂可以用于对例如驱动电动机102的装备进行消毒。示例包括含有季铵化合物(QAC)(例如过乙酸、碘或氯)的消毒剂。各种其它消毒剂是已知的并且广泛地使用的。简言之，在此所阐述的处理可以结合已知的或待设计的其它处理而得以使用，以确保对装备的足够的或成本有效的消毒。
驱动电动机可以包括被认为适当的任何类型的电动机。例如，驱动电动机可以受交流(AC)或直流(DC)驱动。例如，驱动电动机可以包括但不限于：感应电动机；同步电动机；并励电动机；他励电动机；串励电动机；永磁体电动机；组合式电动机；步进电动机；无刷DC电动机；磁滞电动机；磁阻电动机；通用电动机；以及各种其它类型的电动机中的任何一个或多个。驱动电动机可以包括认为适当的任何类型的材料。例如，可以使用不锈钢。作为另一示例，可以使用聚合物材料，并且可以包括设置在其中的杀菌剂。
通常，可以在计算机上实现温度控制模块和振动控制模块中的至少一个。通常，计算机在非瞬时机器可读介质上(例如ROM、RAM中或海量存储单元中)存储机器可读指令。机器可读指令(其可以在此称为“软件”、“应用”、“客户机”、“处理”、“插件”以及其它相似术语)通常提供在此将进一步详细讨论的功能。在一些实施例中，软件经由通信信道下载到存储器(RAM)。
机器可读介质上所存储的一些机器可读指令可以包括操作环境。可以通过认为合适的任何语言开发在此所提供的软件。示例性开发语言包括但不限于汇编、C(及其变形)、java、javascript以及其它。软件的各方面可以通过其它软件得以实现。例如，可以通过XML、HTML等提供并且通过浏览器实现用户接口。数据可以存储在认为适当的任何类型的数据库中，并且通过适当的工具受操控。例如，可用模具的图像以及形状及其详单可以存储在数据库(例如CA的Redwood Shores的Oracle公司提供的ORACLE；来自WA的Redmond的Microsoft公司的SQL SERVER；以及CA的Dublin的SAP公司的SYBASE)中。此外，可以相应地管理在此可以生成的数据库(以下讨论)。简言之，用户、设计者、制造商或其它相似兴趣方可以使用认为适当的任何工具来开发软件。
可以针对或关于例如电动机的组件而包括应用编程接口(API)模块。相应地，温度控制模块和振动控制模块中的至少一个可以被配置为：识别第三方组件(例如用于调节电动机操作的系统驱动器)以及第三方数据(例如来自标准设置代理的数据)并且与之协作。API可以具备从远程服务器下载的或另外使得可用的初始软件安装。
软件可以被配置为：与各种温度传感器和/或振动传感器进行通信，或从其接收数据。
用于实现在此所公开的方法的软件可以具有附加特征。例如，软件可以被配置为：查找装备数据、卫生标准以及其它这些方面，并且选择用于周期性消毒过程的例程。在一些实施例中，软件可以被配置有调度器，从而消毒过程发生在停止生产之后的关闭小时期间，或根据关于减少的电费的费率调度而发生。
可以关于任何适当的环境适配用于执行在此所描述的任务的任务特定指令集。例如，所述指令集可以在由以下所提供的计算环境内进行操作：CA的Cupertino的Apple公司(iOS环境)；WA的Redmond的Microsoft公司(WINDOWS环境)；CA的Mountain View的Google公司(Android)以及其它相似环境。
适合于实现温度控制模块和振动控制模块中的至少一个的计算机可以包括以下中的至少一个：远程计算机；个人计算机(PC)；平板计算机；智能电话；以及专用设备。给定计算系统的高度可配置的属性，术语“计算机”要理解为包括提供所意图的功能及其扩展所需的组件和/或软件的任何配置。在一些实施例中，计算机包括至少一个微控制器。
在此的教导可以用于现有装备。例如，温度控制模块和振动控制模块中的至少一个。在一些其它实施例中，电动机可以具备被配置为如在此所描述的那样周期性地执行循环的车载电子设备。
应注意，在此所阐述的一些术语可以与现有相关临时专利申请中所阐述的术语一致或仅部分一致。本领域技术人员应理解术语的各种用法并且能够进行区分。然而，如果冲突存在，则本公开中所阐述的术语将优先使用。应理解，已经提供一些调整和术语以简化解释。应理解或推断术语方面无冲突。
关于性能、材料、组装或其它这些参数的标准待由设计者、制造商、用户、拥有者、操作者或其它相似兴趣方判断。本公开在此并不暗示或将推断对任何标准的特定要求。
如在此所讨论的那样，电动机可以上升到“至少(例如)130华氏度的温度”。这并非理解为没有限制的开端式范围。也就是说，应理解，过度的温度可能损坏电动机，并且也可能在返回正常操作之前需要延长的冷却时段。因此，应推断特定实际限制。
如在此所讨论的那样，术语“周期性”通常指代不断进行的处理。当按足以满足用户的需求并且提供期望的结果水平的周期性间隔执行任务时，该任务可以理解为在周期性的基础上得以执行。相应地，术语“周期性基础”应理解为按足以满足所定义的性能等级的间隔或频率执行任务。术语“自动化”通常指代在没有人工交互或发起的情况下发起处理。术语“半自动化”通常指代在有限的人工交互或参与的情况下发起处理。
在此对本公开的原理、方面和实施例及其具体示例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等同物。此外，无论结构如何，都期望这些等同物包括目前已知的等同物以及未来开发的等同物两者(即为执行相同功能而开发的任何元件)。
可以包括并且调用各种其它组件，以用于提供在此的教导的各方面。例如，附加材料、材料的组合和/或材料的省略可以用于提供处于在此教导的范围内的所添加的实施例。
当介绍本发明或其实施例的要素时，词语“一”、“一个”以及“所述”旨在表示存在要素中的一个或多个。相似地，当用形容词“另一”来介绍要素时，其旨在表示一个或多个要素。术语“包括”和“具有”旨在是包括性的，使得除了所列出的要素之外还存在附加要素。使用术语“示例性”应理解为表示很多可能实施例之一。术语“示例性”不应理解为一定指示较优的或最优的实施例，但是在一些实例中，情况可以如此。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，对于要素可以进行各种改变并且可以将其替换成等同物。此外，本领域技术人员应理解很多修改，以在不脱离本发明实质范围的情况下将特定仪器、情景或材料适配于本发明的教导。因此，本发明旨在不限于为用于执行本发明所预期的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (47)

1.一种用于对电动机进行消毒的方法，所述方法包括：
设置用于所述电动机的操作参数以用于消灭目标微生物；以及
使用所设置的操作参数来激励所述电动机；
其中，设置所述电动机的所述操作参数包括：将变化频率的电流波形提供给所述电动机的绕组，以按会消灭所述目标微生物的频率产生振动；
所述频率的范围被设计为涵盖食品加工装备特别易感的对目标微生物的大多数或所有杀灭频率，
所述频率处于10Hz到20kHz的范围内。
2.如权利要求1所述的方法，其中，设置所述电动机的所述操作参数包括：设置提供给所述电动机的绕组的足以将所述电动机的外壳加热到会消灭所述目标微生物的温度的电流幅度。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述外壳的温度上升到至少130华氏度。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
将所述操作参数恢复到正常设置；以及
将所述电动机返回到正常操作。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
监控所述电动机的温度和振动中的至少一者；以及
根据监控结果使所述电动机返回到正常操作。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述电动机的外壳同时受振动并且被加热。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述频率为300Hz到1000Hz。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述频率为300Hz到700Hz。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述频率大于7kHz。
10.一种存储在机器可读介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于对电动机进行消毒的机器可执行指令，所述指令用于实现包括以下的方法：
设置用于所述电动机的操作参数以用于消灭目标微生物；以及
使用所设置的操作参数来激励所述电动机；
其中，设置所述电动机的所述操作参数包括：将变化频率的电流波形提供给所述电动机的绕组，以按会消灭所述目标微生物的频率产生振动；
所述频率的范围被设计为涵盖食品加工装备特别易感的对目标微生物的大多数或所有杀灭频率，
所述频率处于10Hz到20kHz的范围内。
11.如权利要求10所述的计算机程序产品，还包括用于以下的指令：
监控所述电动机的温度和振动中的至少一者；以及
根据监控结果使所述电动机返回到正常操作。
12.如权利要求10所述的计算机程序产品，还包括用于以下的指令：
根据装备数据、卫生标准和调度中的至少一个来确定所述操作参数。
13.如权利要求12所述的计算机程序产品，还包括用于以下的指令：从表征数据的库获得用于所述电动机的表征数据。
14.如权利要求12所述的计算机程序产品，还包括用于以下的指令：
根据用于所述电动机的所述表征数据以及用于设置管控消毒协议的操作参数的功能中的至少一者来调整所述操作参数。
15.如权利要求10所述的计算机程序产品，其中，所述频率为300Hz到1000Hz。
16.如权利要求10所述的计算机程序产品，其中，所述频率为300Hz到700Hz。
17.如权利要求10所述的计算机程序产品，其中，所述频率大于7kHz。
18.一种被配置成在卫生环境中使用的电动机，所述电动机包括：
外壳，所述外壳包括内部组件，所述内部组件被配置为当被供以电流时提供机械能量；以及
控制器，所述控制器被配置成用于控制所述电流以控制用于所述电动机的消毒处理；
其中，设置所述电动机的操作参数包括：将变化频率的电流波形提供给所述电动机的绕组，以按会消灭目标微生物的频率产生振动；
所述频率范围被设计为涵盖食品加工装备特别易感的对目标微生物的大多数或所有杀灭频率，
所述频率处于10Hz到20kHz的范围内。
19.如权利要求18所述的电动机，其中，所述控制器包括作为以下之一的电路：包含于所述外壳内的电路以及安装到所述外壳的电路。
20.如权利要求18所述的电动机，其中，所述控制器包括温度控制模块和振动控制模块中的至少一个。
21.如权利要求18所述的电动机，其中，所述控制器处于远离外壳的位置。
22.如权利要求18所述的电动机，其中，所述控制器被配置成控制所述消毒处理以及所述消毒处理的发起中的至少一者。
23.如权利要求18所述的电动机，包括以下之一：感应电动机；同步电动机；并励电动机；他励电动机；串励电动机；永磁体电动机；组合式电动机；步进电动机；无刷直流(DC)电动机；磁滞电动机；磁阻电动机；通用电动机；以及另一类型的电动机。
24.如权利要求18所述的电动机，其中，所述消毒处理被配置成至少部分地消灭在所述电动机上的微生物活动。
25.如权利要求18所述的电动机，其中，所述频率为300Hz到1000Hz。
26.如权利要求18所述的电动机，其中，所述频率为300Hz到700Hz。
27.如权利要求18所述的电动机，其中，所述频率大于7kHz。
28.一种存储在机器可读介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于对电动机进行消毒的机器可执行指令，所述指令用于实现包括以下的方法：
设置用于电动机的外壳的目标温度以用于消灭目标微生物；以及
激励所述电动机以达到所述目标温度；
其中，设置所述电动机的操作参数包括：将变化频率的电流波形提供给所述电动机的绕组，以按会消灭所述目标微生物的频率产生振动；
所述频率的范围被设计为涵盖食品加工装备特别易感的对目标微生物的大多数或所有杀灭频率，
所述频率处于10Hz到20kHz的范围内。
29.如权利要求28所述的计算机程序产品，还包括用于以下的指令：
监控所述电动机的所述外壳的温度；
比较所监控的所述电动机的温度与所述目标温度；以及
调整提供给所述电动机的电流以达到所述目标温度。
30.如权利要求29所述的计算机程序产品，其中，所述目标温度处于130华氏度到160华氏度的范围中。
31.如权利要求28所述的计算机程序产品，其中，所述频率为300Hz到1000Hz。
32.如权利要求28所述的计算机程序产品，其中，所述频率为300Hz到700Hz。
33.如权利要求28所述的计算机程序产品，其中，所述频率大于7kHz。
34.一种存储在机器可读介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于对电动机进行消毒的机器可执行指令，所述指令用于实现包括以下的方法：
设置用于振动电动机的外壳的目标频率范围，以用于消灭目标微生物；以及
按所述目标频率范围激励所述电动机，
所述频率处于10Hz到20kHz的范围内。
35.如权利要求34所述的计算机程序产品，还包括用于以下的指令：
将包括所述目标频率范围的频率电流波形提供给所述电动机。
36.如权利要求34所述的计算机程序产品，其中，所述频率为300Hz到1000Hz。
37.如权利要求34所述的计算机程序产品，其中，所述频率为300Hz到700Hz。
38.如权利要求34所述的计算机程序产品，其中，所述频率大于7kHz。
39.一种被配置成在卫生环境中使用的电动机，所述电动机包括：
外壳，所述外壳包括加工到卫生标准的表面；以及
导电绕组集合，所述导电绕组集合被布置成沿着并靠近所述外壳的所述表面，所述导电绕组适于接收足以将所述外壳的所述表面加热到使目标微生物致灭的温度的电流；
其中，设置所述电动机的操作参数包括：将变化频率的电流波形提供给所述电动机的绕组，以按会消灭所述目标微生物的频率产生振动；
所述频率的范围被设计为涵盖食品加工装备特别易感的对目标微生物的大多数或所有杀灭频率，
所述频率处于10Hz到20kHz的范围内。
40.如权利要求39所述的电动机，其中，所述电动机包括不锈钢。
41.如权利要求39所述的电动机，其中，所述频率为300Hz到1000Hz。
42.如权利要求39所述的电动机，其中，所述频率为300Hz到700Hz。
43.如权利要求39所述的电动机，其中，所述频率大于7kHz。
44.一种被配置成在卫生环境中使用的电动机，所述电动机包括：
外壳，所述外壳包括加工到卫生标准的表面；以及
振动器设备集合，所述振动器设备集合被布置成沿着并靠近所述外壳的所述表面，所述振动设备适于使得所述外壳表面按使目标微生物致灭的频率范围振动，
所述频率处于10Hz到20kHz的范围内。
45.如权利要求44所述的电动机，其中，所述频率为300Hz到1000Hz。
46.如权利要求44所述的电动机，其中，所述频率为300Hz到700Hz。
47.如权利要求44所述的电动机，其中，所述频率大于7kHz。
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