CN111794938A - 用于冰箱的调速压缩机与冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于冰箱的调速压缩机与冰箱。其中用于冰箱的调速压缩机包括：调速电机，其包括定子和转子，定子上缠绕有用于产生磁场的绕组，以利用磁场的电磁力使转子转动，绕组包括：一端相互连接的第一绕组段以及第二绕组段；运行电容；泵体；主引线，从第一绕组段与运行电容的连接点引出；副引线，从第一绕组段和第二绕组段的连接点引出；第一绕组段和第二绕组段中的至少一段由多根导线并列缠绕而成，并且并绕的导线中的至少一根中串联有调速开关，以通过调速开关的开闭，改变对应绕组段的电感值，以改变磁场来调整转子的转速。本发明的方案通过导线并绕实现对调速电机的调速，从而改变压缩机不同制冷量的输出。

Description

用于冰箱的调速压缩机与冰箱

技术领域

本发明涉及制冷设备，特别是涉及用于冰箱的调速压缩机与冰箱。

背景技术

现有技术中冰箱制冷系统采用的压缩机大多为定频压缩机，也即压缩机的转速固定，输出的冷量也是固定的。这显然不能满足制冷需求。为了提升制冷效率，现有技术中部分高端冰箱，压缩机也采用变频压缩机。变频压缩机通常具备多个转速，针对不同的环境温度和制冷请求，可以将变频压缩机的转速分为不同的档位。

变频压缩机利用变频控制板对压缩机的供电频率进行调整，来实现对压缩机转速的调整，可以满足不同制冷工况下对制冷剂的需求。变频控制板成本较高，控制逻辑较为复杂，造成冰箱整体成本的上升。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种降低成本的用于冰箱的调速压缩机与冰箱。

本发明一个进一步的目的是要降低调速压缩机的生产工艺复杂性。

本发明一个更进一步的目的是要优化压缩机的控制策略，按照制冷负载切换转速，避免压缩机频繁启动。

特别地，本发明提供了一种用于冰箱的调速压缩机，包括：

调速电机，包括定子和转子，定子上缠绕有用于产生磁场的绕组，以利用磁场的电磁力使转子转动，绕组包括：一端相互连接的第一绕组段以及第二绕组段；

运行电容，连接于第一绕组段的另一端和第二绕组段的另一端之间；

泵体，由转子带动进行制冷剂压缩；

一主引线，从第一绕组段与运行电容的连接点引出；

一副引线，从第一绕组段和第二绕组段的连接点引出；并且

第一绕组段和第二绕组段中的至少一段由多根导线并列缠绕而成，并且并绕的导线中的至少一根中串联有调速开关，以通过调速开关的开闭，改变对应绕组段的电感值，以改变磁场来调整转子的转速。

可选地，第一绕组段由多根线径不同的导线并列缠绕而成。

可选地，第一绕组段的导线包括：第一绕组导线，其上连接有第一调速开关；以及第二绕组导线，与第一绕组导线并联，其上连接有第二调速开关。

可选地，第二绕组段由多根线径不同的导线并列缠绕而成。

可选地，第二绕组段的导线包括：第三绕组导线，其上连接有第三调速开关；以及第四绕组导线，与第三绕组导线并联，其上连接有第四调速开关。

可选地，上述用于冰箱的调速压缩机还包括：开关控制装置，与调速开关分别相连，并配置成通过开闭调速开关使对应的导线接入或退出运行，从而通过改变其所在绕组段的电感值来调整磁场。

可选地，开关控制装置还配置成：接收冰箱的主控板下发的调速指令，根据调速指令确定接入的导线并闭合相应的调速开关。

可选地，上述用于冰箱的调速压缩机还包括：热保护器，连接在主引线上，以防止调速电机过流；曲轴传动机构，包括与转子连接的曲轴，与曲轴以及泵体的活塞分别连接的连杆，曲轴传动机构将转子的转动转换为活塞的往复压缩运动。

可选地，上述用于冰箱的调速压缩机还包括：外壳，限定出安装腔，调速电机以及泵体均安装于安装腔内；接线板，设置于外壳上，其上布置有与主引线以及副引线分别连接的接线柱。

本发明还提供了一种冰箱，该冰箱包括：制冷系统，具有上述介绍的任一种调速压缩机。

本发明的用于冰箱的调速压缩机与冰箱，调速电机的部分或全部定子绕组由多段导线并列缠绕而成，由于通过开闭导线上的调速开关，调整对应绕组段的电感值，实现对调速电机的调速，满足冰箱压缩机在不同负载下运转的需求，相比于采用变频方式进行调速，大大降低了成本。

进一步地，本发明的用于冰箱的调速压缩机与冰箱，通过开关控制装置开闭调速开关改变接入的导线，不增加引出抽头的数量，调速电机结构简单，降低了生产工艺的复杂程度。

进一步地，本发明的用于冰箱的调速压缩机与冰箱，为调速电机设计了相应的冰箱制冷控制方案，根据冰箱制冷工况灵活地调整压缩机转速等级。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机中调速电机的绕组的示意图。

图3是根据本发明另一实施例的用于冰箱的调速压缩机中调速电机的绕组的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机的控制框图；以及

图5是根据本发明一个实施例的冰箱的示意框图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机100的示意图，图2是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机100中调速电机200的绕组的示意图。该调速压缩机100包括：外壳110、调速电机200、泵体120、接线板113。

外壳110可选用全封闭式机壳，限定出安装调速电机200以及泵体120的安装腔111。调速电机200为单相交流异步电机，作为压缩机100的动力源。泵体120由调速电机200的转子210带动进行制冷剂压缩。接线板113设置在外壳110上，用于将调速电机200的线缆引出。

由于采用可调速的单相交流异步电机作为泵体120的驱动电机，可以使得压缩机100的制冷剂供应量符合冰箱制冷工况的要求，使得制冷量满足冰箱的需求，进一步避免了压缩机100的频繁启动，噪音小、耗电量减小。相比于变频调速，成本也大大降低。

调速电机200与泵体120通过曲轴传动机构140传动。该曲轴传动机构140包括与调速电机200转子210连接的曲轴141，与曲轴141以及泵体120的活塞121分别连接的连杆142，曲轴传动机构140将转子210的转动转换为活塞121的往复压缩运动。在一种可选的结构中，调速电机200布置在安装腔111的中下部，泵体120布置于调速电机200的上方，转子210的转轴向上延伸与曲轴141连接，连杆142横向布置，一端套接在曲轴141上，另一端连接泵体120的活塞121。安装腔111内的布置构造易于电机引线以及制冷剂管路的引出。

调速电机200被启动后，转子210及安装在转子210上的曲轴141发生旋转，设置在曲轴141上的连杆142发生线性运动，驱动活塞121在泵体120的气缸内往复运动，压缩制冷剂。

调速电机200的定子220上缠绕有绕组。绕组用于产生磁场，以利用磁场的电磁力带动转子210转动。绕组的两端连接有运行电容221。

绕组包括：一端相互连接的第一绕组段230(或称为主绕组)以及第二绕组段240(或称为副绕组)。

运行电容221连接于第一绕组段230的另一端和第二绕组段240的另一端之间。一主引线250，从第一绕组段230与运行电容的连接点引出；一副引线，从第一绕组段230和所述第二绕组段240的连接点引出。主引线250和副引线260用于交流电源。也即以副引线260的引出位置为界，主引线250和副引线260之间的绕组为主绕组230，副引线260和运行电容221之间的绕组为副绕组240。

主引线250上可以设置热保护器235，从而防止调速电机200出现过流现象，提高可靠性。

第一绕组段230和第二绕组段240中的至少一段由多根导线并列缠绕而成，并且并绕的导线中的至少一根中串联有调速开关，以通过调速开关的开闭，改变对应绕组段的电感值，以改变磁场来调整转子210的转速。多线并绕的原理是将多根线径相同或不同的导线绕制在一起作为一根导线使用，目的是增加此导线的线径，降低感抗，增加电流。

图2示出的实例中，第一绕组段230由多根线径不同的导线并列缠绕而成。例如第一绕组段230的导线可以包括：第一绕组导线231、第二绕组导线232。其中第一绕组导线231上连接有第一调速开关233；以及第二绕组导线232与第一绕组导线231并联，其上连接有第二调速开关234。在第一绕组导线231的线径大于第二绕组导线232的线径的情况下，单独第一调速开关233闭合时的转速大于单独第二调速开关234闭合时的转速；而同时闭合第一调速开关233和第二调速开关234的情况下的转速最高。

图3是根据本发明另一实施例的用于冰箱的调速压缩机100中调速电机200的绕组的示意图。该实例中，第二绕组段240由多根线径不同的导线并列缠绕而成。例如第二绕组段240的导线可以包括：第三绕组导线241、第四绕组导线242。其中第三绕组导线241上连接有第三调速开关243；以及第四绕组导线242与第三绕组导线241并联，其上连接有第四调速开关244。在第三绕组导线241的线径大于第四绕组导线242的线径的情况下，单独第三调速开关243闭合时的转速大于单独第四调速开关244闭合时的转速；而同时闭合第三调速开关243和第四调速开关244的情况下的转速最高。

上述最高转速可以记为高速档H，其次为中速档M，再次为低速档L。

图4是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机100的控制框图。该调速压缩机100包括开关控制装置150，开关控制装置150与调速开关分别相连，并配置成通过开闭调速开关使对应的导线接入或退出运行，从而改变绕组的磁场，相应调整调速电机200的转速。

开关控制装置150可以接收冰箱的主控板下发的调速指令，根据调速指令确定接入的导线，并闭合相应的调速开关，使得调速电机200的转速符合压缩机100的要求。

本实施例还提供了一种冰箱300。图5是根据本发明一个实施例的冰箱300的示意框图。该冰箱300的制冷系统使用上述任一实施例的调速压缩机100。

上述冰箱300还包括：环温测量装置410、间室温度测量装置421、间室温度测量装置422、功率测量装置423、电流测量装置424，在一些实施例中，间室温度测量装置421、间室温度测量装置422、功率测量装置423、电流测量装置424可以选择其一使用。环温测量装置410配置成检测冰箱300的运行环境的环境温度。间室温度测量装置422用于测量冰箱300的间室内部温度；功率测量装置423用于测量调速压缩机100的运行功率；电流测量装置424用于测量调速压缩机100的运行电流。冰箱300的主控板320可以根据上述测量装置来生成调速指令，控制调速压缩机100调整转速，符合冰箱300的制冷工况。上述制冷工况包括上述测量装置的测量结果。

制冷系统400由压缩机100、冷凝器、节流装置和蒸发器等构成的制冷循环。蒸发器配置成直接或间接地向储物间室内提供冷量。例如蒸发器可设置于冰箱300内胆的后壁面外侧或内侧，以制冷方式进行制冷。又例如箱体内还具有蒸发器室，蒸发器室通过风路系统与储物间室连通，且蒸发器室内设置蒸发器，出口处设置有风机，以向储物间室进行循环制冷。由于制冷系统400本身工作原理是本领域技术人员习知且易于实现的，为了不掩盖和模糊本申请的发明点，在此不做赘述。

在制冷系统400启动时，调速压缩机100的开关控制装置150进一步可以配置成：对选择使用的导线上的调速开关进行开闭，从而通过开闭调速开关使对应的导线接入或退出运行，使得调速电机200转速被调整。例如开关控制装置150接收冰箱300的主控板320根据制冷工况下发的调速指令，根据调速指令确定接入的导线并闭合相应的调速开关。

在冰箱300启动时，调速压缩机100首先以高速档H运行，在运行一段时间后，将冰箱300的间室内部温度Trc与设定温度t进行比较，若果Trc-t≤0℃时调速压缩机100停机；Trc-t≥60℃时保持当前档位运行，0℃＜Tr-t≤50℃时调速压缩机100以中速档M运行；0℃＜Tr-t≤40℃时,调速压缩机100以低速档L运行。上述0℃、50℃、60℃、40℃、均为设定阈值，在具体实施时，本领域技术人员可以根据制冷要求进行调整。并且压缩机100在运转过程中，持续检测冰箱间室内温度Tr，当Trc-t的数值在上述区间变化时，压缩机100自动切换档位运行。本领域技术人员在了解上述根据制冷温度阈值调整压缩机100转速的方案后，可以根据绕组中导线的数量以及压缩机100各转速下的制冷能力，配置制冷温度阈值。从而使得对应不同工况环境调整压缩机100转速，压缩机100的耗电量减少，实现了根据间室内部温度与间室设定温度的温差重新选择档位抽头并对其调速开关进行开断，以使得调速电机200随温差等级阶跃升高而提高转速。

又例如在环温测量装置410检测到环境温度为Ta时，在Ta小于第一环温阈值时，调速压缩机100以低速档L运行；在Ta大于等于第一环温阈值且小于第二环温阈值时，调速压缩机100以中速档M运行；在Ta大于第二环温阈值时，调速压缩机100以高速档H运行。上述第一环温阈值、第二环温阈值分别环境温度设定参数，第一环温阈值小于第二环温阈值。例如可以分别设置为0℃、20℃、35℃。本领域技术人员在了解上述根据环温阈值设定压缩机100转速的方案后，可以根据绕组中导线的数量，气候数据，以及压缩机100各转速下的制冷能力，配置环温阈值。从而使得对应不同工况环境调整压缩机100转速，压缩机100的耗电量减少。

另一种利用间室内部温度进行压缩机100调整的手段为：检测间室温度Trc，与设定温度t比较，Trc-t≤0时压缩机100停止，Trc-t≥60％*(Tr-t)时保持当前档位运行，40％*(Tr-t)≤Trc-t＜60％*(Tr-t)时档位降低1档运行，20％*(Tr-t)≤Trc-t＜40％*(Tr-t)时档位降低2档运行，0＜20％*(Tr-t)时档位降低3档运行。其中0、60％、20％、40％均为可以进行替换的温度比例系数，本领域技术人员在了解上述根据制冷温度阈值调整压缩机100转速的方案后，可以根据绕组中导线的数量以及压缩机100各转速下的制冷能力，配置温度比例系数。

在一种可选实施例中，调速电机200启动后，功率测量装置423测量调速压缩机100的运行功率Pc，并与目前档位下压缩机100的设定功率P进行比较；如果(P-Pc)/P；小于第一功率差阈值时，调速电机200以低速档L运行；在Pc-P大于等于第一功率差阈值且小于第二功率差阈值时，调速压缩机100以中速档M运行；在(P-Pc)/P大于等于第二功率差阈值时，调速电机200以高速档H运行。上述第一功率差阈值、第二功率差阈值分别为功率差阈值设定参数，第一功率差阈值小于第二功率差阈值。例如可以分别设置为0、30％。并且压缩机100在运转过程中，可以持续检测冰箱间室内温度Tr，当(P-Pc)/P的数值在上述区间变化时，调速电机200自动切换档位运行。本领域技术人员在了解上述根据功率差阈值调整压缩机100转速的方案后，可以根据绕组中导线的数量，压缩机100的特性、以及压缩机100各转速下的制冷能力，配置功率差阈值。从而使得对应不同工况环境调整压缩机100转速，压缩机100的耗电量减少，以使得调速电机200随功率差阶跃升高而降低转速。

在一种可选实施例中，调速电机200启动后，测量调速压缩机100的运行电流Ic，并与目前档位下压缩机100的设定电流I进行比较；如果(I-Ic)/I；小于第一电流差阈值时，调速电机200以低速档L运行；在Ic-I大于等于第一电流差阈值且小于第二电流差阈值时，调速电机200以中速档M运行；在(I-Ic)/I大于等于第二电流差阈值时，调速电机200以高速档H运行。上述第一电流差阈值、第二电流差阈值分别为电流差阈值设定参数，第一电流差阈值小于第二电流差阈值。例如可以分别设置为0、30％。并且压缩机100在运转过程中，可以持续检测冰箱间室内温度Tr，当(I-Ic)/I的数值在上述区间变化时，压缩机100自动切换档位运行。本领域技术人员在了解上述根据电流差阈值调整压缩机100转速的方案后，可以根据绕组中导线的数量，压缩机100的特性、以及压缩机100各转速下的制冷能力，配置电流差阈值。从而使得对应不同工况环境调整压缩机100转速，压缩机100的耗电量减少。

本实施例的用于冰箱的调速压缩机100与冰箱300，利用并联导线形成绕组的调速手段形成多个转速档位，实现压缩机100的转速调节，从而改变压缩机100不同制冷量的输出，满足冰箱压缩机100在不同负载下运转的需求，相比于采用变频方式进行调速，大大降低了成本。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于冰箱的调速压缩机，包括：

调速电机，包括定子和转子，所述定子上缠绕有用于产生磁场的绕组，以利用所述磁场的电磁力使所述转子转动，所述绕组包括：一端相互连接的第一绕组段以及第二绕组段；

运行电容，连接于所述第一绕组段的另一端和所述第二绕组段的另一端之间；

泵体，由所述转子带动进行制冷剂压缩；

一主引线，从所述第一绕组段与所述运行电容的连接点引出；

一副引线，从所述第一绕组段和所述第二绕组段的连接点引出；并且

所述第一绕组段和所述第二绕组段中的至少一段由多根导线并列缠绕而成，并且并绕的所述导线中的至少一根中串联有调速开关，以通过所述调速开关的开闭，改变对应绕组段的电感值，以改变所述磁场来调整所述转子的转速。

2.根据权利要求1所述的调速压缩机，其中所述第一绕组段由多根线径不同的导线并列缠绕而成。

3.根据权利要求2所述的调速压缩机，其中所述第一绕组段的导线包括：

第一绕组导线，其上连接有第一调速开关；以及

第二绕组导线，与所述第一绕组导线并联，其上连接有第二调速开关。

4.根据权利要求2所述的调速压缩机，其中所述第二绕组段由多根线径不同的导线并列缠绕而成。

5.根据权利要求4所述的调速压缩机，其中所述第二绕组段的导线包括：

第三绕组导线，其上连接有第三调速开关；以及

第四绕组导线，与所述第三绕组导线并联，其上连接有第四调速开关。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的调速压缩机，还包括：

开关控制装置，与所述调速开关分别相连，并配置成通过开闭所述调速开关使对应的所述导线接入或退出运行，从而通过改变其所在绕组段的电感值来调整所述磁场。

7.根据权利要求1所述的调速压缩机，其中

所述开关控制装置还配置成：接收所述冰箱的主控板下发的调速指令，根据所述调速指令确定接入的导线并闭合相应的调速开关。

8.根据权利要求1所述的调速压缩机，还包括：

热保护器，连接在所述主引线上，以防止所述调速电机过流；

曲轴传动机构，包括与所述转子连接的曲轴，与所述曲轴以及所述泵体的活塞分别连接的连杆，所述曲轴传动机构将所述转子的转动转换为活塞的往复压缩运动。

9.根据权利要求1所述的调速压缩机，还包括：

外壳，限定出安装腔，所述调速电机以及所述泵体均安装于所述安装腔内；

接线板，设置于所述外壳上，其上布置有与所述主引线以及所述副引线分别连接的接线柱。

10.一种冰箱，其包括：

制冷系统，具有根据权利要求1至9中任一项所述的调速压缩机。

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