CN111794939A - 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，定子上缠绕有绕组，绕组包括主绕组和副绕组，主绕组和副绕组之间连接有运行电容；泵体，由转子带动进行制冷剂压缩；一主抽头，从主绕组和运行电容的连接点引出；一个或多个档位抽头，从绕组引出，其中每个档位抽头上分别连接有调速元件，每个调速器件两端并联有一旁路开关；以及开关控制装置，与旁路开关相连，并配置成通过开闭旁路开关使对应的调速元件接入或退出运行，从而改变绕组的磁场。本发明的方案利用旁路开关形成多个转速档位，实现压缩机的转速调节，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减少抽头的数量，降低电机生产工艺的复杂性。

特别地，本发明提供了一种用于冰箱的调速压缩机，其包括：

调速电机，包括定子和转子，定子上缠绕有绕组，绕组包括主绕组和副绕组，主绕组和副绕组之间连接有运行电容；

泵体，由转子带动进行制冷剂压缩；

一主抽头，从主绕组和运行电容的连接点引出；

一个或多个档位抽头，从绕组引出，其中多个档位抽头中的至少部分连接有调速元件，每个调速器件两端并联有一旁路开关；以及

开关控制装置，与旁路开关相连，并配置成通过开闭旁路开关使对应的调速元件接入或退出运行，从而改变绕组的磁场。

可选地，档位抽头为多个，多个档位抽头分别从绕组的不同位置引出。

可选地，档位抽头包括：第一档位抽头，从主绕组和副绕组的连接点引出，第一档位抽头上连接有并联的第一调速元件和第一旁路开关。

可选地，档位抽头还包括：第二档位抽头，从副绕组中引出，第二档位抽头上连接有并联的第二调速元件和第二旁路开关。

可选地，档位抽头还包括：第三档位抽头，也从主绕组和副绕组的连接点引出，第三档位抽头上连接有并联的第三调速元件和第三旁路开关，并且第三档位抽头上还连接有一调速电感器。

可选地，调速元件为电容器、电阻器、电容器与电阻器的串联单元、电容器与电阻器的并联单元。

可选地，上述调速压缩机还包括：外壳，限定出安装腔，调速电机以及泵体均安装于安装腔内；两组接线板，以外壳的纵向中心剖切面对称设置，每组接线板上布置有多个接线柱；每个接线柱连接主抽头或一档位抽头；抽头切换装置，设置于两组接线板的外侧，并且具有在多个档位抽头的接线柱之间切换的选择开关，选择开关用于根据冰箱的工况选择对应的档位抽头，并将选择出的档位抽头连接至电源。

可选地，上述调速压缩机还包括：所述开关控制装置还配置成：在所述抽头切换装置将选择出的所述档位抽头连接至电源后，通过开闭选择出的所述档位抽头上的所述旁路开关对所述调速电机的转速进一步调整。

可选地，上述调速压缩机还包括：热保护器，连接在主抽头上，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。

本发明的用于冰箱的调速压缩机与冰箱，利用抽头调速手段，在电机的主绕组或副绕组引出一个或多个档位抽头，形成多个转速档位，实现压缩机的转速调节，从而改变压缩机不同制冷量的输出，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，档位抽头上连接调速元件以及与调速元件并联的旁路开关，通过旁路开关的通断，使得调速元件接入或退出运行，从而一个档位抽头可以实现两种速度的调节，减少了调速抽头的数量，降低电机生产工艺的复杂性。

进一步地，本发明的用于冰箱的调速压缩机与冰箱，使用开关控制装置以及抽头切换装置进行调速，控制简单灵活，满足了冰箱制冷要求。

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是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机中调速电机的绕组具有一个档位抽头的控制框图；

图4是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机中调速电机的绕组具有多个档位抽头的控制框图；

图5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6是根据本发明又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7是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机中外壳的示意图。

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、接线接口112。

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。接线接口112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。

调速电机200与泵体120通过曲轴传动结构传动。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，绕组包括主绕组230和副绕组240，主绕组230和副绕组240之间连接有运行电容221。

一主抽头250，从主绕组230和运行电容221的连接点引出。主抽头250 用于连接电源的一端。

一个或多个档位抽头，从绕组的不同位置处引出，其中每个档位抽头上分别连接有调速元件，每个调速器件两端并联有一旁路开关。调速元件可以为电容器、电阻器、电容器与电阻器的串联单元、电容器与电阻器的并联单元。图中仅示出了使用电容器作为调速元件的示例，本领域技术人员可以根据调速的要求得出相应的容抗，并使用电容器与电阻器的串联单元或者电容器与电阻器的并联单元作为调速元件。档位抽头可以用于连接电源的另一端，从使得绕组通电。

在另一些实施例中，在具有多个档位抽头的情况下，可以仅选择部分档位抽头设置调速元件，而另一些档位抽头不设置调速元件，仅仅用于选择使用，而进行进一步的细调。

图2示出了具有一个档位抽头的示例，该档位抽头以下简称为第一档位抽头260，从主绕组230和副绕组240的连接点引出，第一档位抽头260上连接有并联的第一调速元件261和第一旁路开关262。在闭合第一旁路开关262时，第一调速元件261退出运行，调速电机200以较高速度运行；在需要降低调速电机200的转速时第一旁路开关262断开，电流流经第一调速元件261，调速电机200速度降低。

也即该实施例的调速电机200具有两个转速档位：高速档H对应于第一旁路开关262闭合的状态；而低速档L对应于第一旁路开关262断开，第一调速元件261投入运行的状态。

图3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的绕组具有一个档位抽头的控制框图。该调速压缩机包括开关控制装置 150，开关控制装置150与旁路开关相连，并配置成通过开闭旁路开关使对应的调速元件接入或退出运行，从而改变绕组的磁场，相应调整调速电机200的转速。

在档位抽头为多个的情况下，可以首先选择需要对应的档位抽头，然后对该档位抽头的旁路开关进行开断控制。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中调速电机200的绕组具有多个档位抽头的控制框图。调速压缩机100还具有抽头切换装置130，该抽头切换装置130具有在多个档位抽头的接线柱之间切换的选择开关，选择开关用于根据冰箱的工况选择对应的档位抽头，并将选择出的档位抽头连接至电源。然后由开关控制装置150对该档位抽头的旁路开关进行控制，对调速电机200的转速进行细调。

图5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。档位抽头还包括：第二档位抽头270。该第二档位抽头 270从副绕组240引出，在第二档位抽头270上连接有并联的第二调速元件271 和第二旁路开关272。在选择使用第二档位抽头270的情况下，闭合第二旁路开关272时，第二调速元件271退出运行，调速电机200以较高速度运行；在需要降低调速电机200的转速时，第二旁路开关272断开，电流流经第二调速元件271，调速电机200速度降低。第二档位抽头270也可以为多个，分别从副绕组240的不同位置引出。在调速时，首先选择第二档位抽头270，然后通过第二旁路开关272的开断，利用同一档位抽头进行进一步调速。

第二档位抽头270对应的调速电机的转速低于第一档位抽头260对应的调速电机200的转速；在投入第二调速元件271时，调速电机200的转速进一步下降。

也即该实施例调速电机200具有四个转速档位：

高速档H对应于使用第一档位抽头260，第一旁路开关262闭合的状态；

中速档M对应于使用第一档位抽头260，第一旁路开关262断开，第一调速元件261投入运行的状态；

低速档L对应于使用第二档位抽头270，第二旁路开关272闭合的状态；

超低速档SL对应于使用第二档位抽头270，第二旁路开关272断开，第二调速元件271投入运行的状态。

图6是根据本发明又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。档位抽头还包括：第三档位抽头280。该第三档位抽头280，也从主绕组230和副绕组240的连接点引出，第三档位抽头280上连接有并联的第三调速元件281和第三旁路开关282，并且第三档位抽头280上还连接有一调速电感器283。

第三档位抽头280对应的调速电机200的转速低于第一档位抽头260对应的调速电机200的转速；在投入第三调速元件281时，调速电机200的转速进一步下降。

也即该实施例调速电机200具有四个转速档位：

高速档H对应于使用第一档位抽头260，第一旁路开关262闭合的状态；

中速档M对应于使用第一档位抽头260，第一旁路开关262断开，第一调速元件261投入运行的状态；

低速档L对应于使用第三档位抽头280，第三旁路开关282闭合的状态；

超低速档SL对应于使用第三档位抽头280，第三旁路开关282断开，第三调速元件281以及调速电感器283投入运行的状态。

图7是根据本发明一个实施例的用于冰箱的调速压缩机100中外壳110的示意图。两组接线板113以外壳110的纵向中心剖切面对称设置，每组接线板 113上布置有多个接线柱114。在另一种实施例中两组接线板113也可以布置在外壳110的两侧。两组接线板113中的第一组布置主抽头250和一档位抽头的接线柱114，第二组布置其他调速档位抽头的接线柱114。从而在仅使用第一组接线板的情况下，可以将调速电机作为定速电机使用。

在仅设置一个档位抽头的情况下，也可将该档位抽头以及主抽头250分别设置在两组接线板113上；或者仅设置一组接线板113。

抽头切换装置130设置于接线板113的外侧，并且具有在多个档位抽头的接线柱114之间切换的选择开关，选择开关用于根据冰箱的工况选择对应的档位抽头，并将选择出的档位抽头连接至电源。由于这类选择开关本身构造是本领域技术人员所习知的，因此在此不做赘述。

在上述多种绕组的结构中，均可以在主抽头250上设置热保护器231，连接在主抽头250上。防止调速电机200出现过流现象。

本实施例还提供了一种冰箱300。图7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400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。

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的抽头切换装置130可以配置成：根据环境温度选择档位抽头，调速压缩机100的开关控制装置150进一步可以配置成：对选择使用的档位抽头上的旁路开关进行开闭，从而通过开闭旁路开关使对应的调速元件接入或退出运行，使得调速电机200转速进行一步被细调。

在启动时，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，0℃＜Tr-t≤20℃时,调速压缩机100以超低速档SL运行。上述0℃、50℃、 60℃、40℃、20℃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，可以根据抽头的数量以及压缩机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旁路开关进行开断，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以超低速档SL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以低速档L运行；在Ta大于等于第二环温阈值且小于第三环温阈值时，调速压缩机100以中速档M运行；在Ta大于等于第三环温阈值时，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、第三环温阈值分别为依次增大的环境温度设定参数，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，可以根据抽头的数量，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，可以根据抽头的数量以及压缩机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以超低速档SL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以低速档L运行；在(P-Pc)/P大于等于第二功率差阈值且小于第三功率差阈值时，调速电机200以中速档M运行；在(P-Pc)/P大于等于第三功率差阈值时，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、第三功率差阈值分别为依次增大的功率差阈值设定参数，例如可以分别设置为0、30％、 60％。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，可以根据抽头的数量，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以超低速档SL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以低速档L运行；在 (I-Ic)/I大于等于第二电流差阈值且小于第三电流差阈值时，调速电机200以中速档M运行；在(I-Ic)/I大于等于第三电流差阈值时，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、第三电流差阈值分别为依次增大的电流差阈值设定参数，例如可以分别设置为0、30％、60％。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，可以根据抽头的数量，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，利用抽头调速手段，在电机200的主绕组230或副绕组240引出一个或多个档位抽头，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，所述定子上缠绕有绕组，所述绕组包括主绕组和副绕组，所述主绕组和所述副绕组之间连接有运行电容；

泵体，由所述转子带动进行制冷剂压缩；

一主抽头，从所述主绕组和所述运行电容的连接点引出；

一个或多个档位抽头，从所述绕组引出，其中多个所述档位抽头中的至少部分连接有调速元件，每个所述调速器件两端并联有一旁路开关；以及

开关控制装置，与所述旁路开关相连，并配置成通过开闭所述旁路开关使对应的所述调速元件接入或退出运行，从而改变所述绕组的磁场。

2.根据权利要求1所述的调速压缩机，其中

所述档位抽头为多个，多个所述档位抽头分别从所述绕组的不同位置引出。

3.根据权利要求2所述的调速压缩机，所述档位抽头包括：

第一档位抽头，从所述主绕组和所述副绕组的连接点引出，所述第一档位抽头上连接有并联的第一调速元件和第一旁路开关。

4.根据权利要求3所述的调速压缩机，所述档位抽头还包括：

第二档位抽头，从所述副绕组中引出，所述第二档位抽头上连接有并联的第二调速元件和第二旁路开关。

5.根据权利要求3所述的调速压缩机，所述档位抽头还包括：

第三档位抽头，也从所述主绕组和所述副绕组的连接点引出，所述第三档位抽头上连接有并联的第三调速元件和第三旁路开关，并且所述第三档位抽头上还连接有一调速电感器。

6.根据权利要求1所述的调速压缩机，其中

所述调速元件为电容器、电阻器、电容器与电阻器的串联单元、电容器与电阻器的并联单元。

7.根据权利要求2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；

两组接线板，以所述外壳的纵向中心剖切面对称设置，每组所述接线板上布置有多个接线柱；每个所述接线柱连接所述主抽头或一所述档位抽头；

抽头切换装置，设置于所述两组接线板的外侧，并且具有在多个所述档位抽头的接线柱之间切换的选择开关，所述选择开关用于根据所述冰箱的工况选择对应的档位抽头，并将选择出的档位抽头连接至电源。

8.根据权利要求7所述的调速压缩机，其中

所述开关控制装置还配置成：在所述抽头切换装置将选择出的所述档位抽头连接至电源后，通过开闭选择出的所述档位抽头上的所述旁路开关对所述调速电机的转速进一步调整。

9.根据权利要求1所述的调速压缩机，还包括：

热保护器，连接在所述主抽头上，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。

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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