CN115885135A - 电机和使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电机的电机控制组件。该电机控制组件被配置为耦合到电机，并且包括无线通信模块、输入功率连接器和逆变器模块。无线通信模块被配置为从系统控制器接收无线信号。输入功率连接器被配置为从外部电源模块接收DC电压。逆变器模块耦合到无线通信模块和输入功率连接器。逆变器模块被配置为根据无线信号将DC电压转换为AC电压以操作电机。

Description

电机和使用方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月17日提交的美国专利申请No.15/408,199的权益和2020年8月18日提交的美国部分继续专利申请No.16/996,591的优先权；两个申请的名称均为“电机和使用方法”，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明的领域总体上涉及电机，更具体地涉及具有模块化封装控制系统的电机和使用方法。

背景技术

电机用于各种暖通空调(HVAC)设备(炉、热泵和空调)。例如，电机驱动风扇或鼓风机以产生通过设备的气流。许多已知的电机包括电机控制组件，该电机控制组件包含各种电子部件，用于调节电机的功率、控制电机以及在电机与设备的其他部件之间进行通信。典型的电机控制组件相对于电机本身来说很大，有时会使电机组件扩展多达50％。这种电机控制组件会阻碍风扇最终产生的气流，从而降低效率并提高运行和维护电机的成本。

发明内容

在一方面，提供了一种用于电机的电机控制组件。该电机控制组件被配置为耦合到电机，并且包括无线通信模块、输入功率连接器和逆变器模块。无线通信模块被配置为从系统控制器接收无线信号。输入功率连接器被配置为从外部电源模块接收DC电压。逆变器模块耦合到无线通讯模块和输入功率连接器。逆变器模块被配置为根据无线信号来将DC电压转换为AC电压以操作电机。

在另一方面，提供了一种HVAC设备。该HVAC设备包括电源模块、电机和电机控制组件。电源模块被配置为将输入的AC电压转换为DC电压。电机被配置为转动风扇以产生通过HVAC设备的气流。电机控制组件耦合到电机。电机控制组件包括无线通信模块、输入功率连接器和逆变器模块。无线通信模块被配置为从系统控制器接收无线信号。输入功率连接器被配置为从电源模块接收DC电压。逆变器模块耦合到无线通信模块和输入功率连接器。逆变器模块被配置为根据无线信号来将DC电压转换为AC电机电压以操作电机。

在又一方面，提供了一种操作用于HVAC设备的电机的方法。该方法包括在相对于电机位于远处的电源模块处将输入AC电压转换为DC电压。该方法包括通过输入功率连接器将DC电压传输到逆变器模块。输入功率连接器与逆变器模块设置在电机上。该方法包括通过逆变器模块将DC电压转换为AC电机电压。该方法包括使用AC电机电压操作电机。

在又一方面，提供了一种电机控制组件。该电机控制组件被配置为耦合到电机。电机控制组件包括被配置为从电机控制组件外部的电源模块接收直流(DC)电压的输入功率连接器，其中电源模块包括电磁干扰(EMI)扼流圈、整流器和电容器。该电机控制组件还包括耦合到输入功率连接器的逆变器模块，该逆变器模块被配置为根据控制信号将DC电压转换为交流(AC)电压以操作电机。逆变器模块被配置为经由输入功率连接器或耦合到逆变器模块并被配置为与系统控制器进行无线通信的无线通信模块中的至少一者从系统控制器接收控制信号。

在又一实施例中，提供了一种暖通空调(HVAC)设备。该HVAC设备包括被配置为将输入交流(AC)电压转换为直流(DC)电压的电源模块、被配置为转动风扇以产生通过HVAC设备的气流的电机以及耦合到电机的电机控制组件。电机控制组件包括被配置为从电源模块接收DC电压的输入功率连接器。电机控制组件还包括耦合到输入功率的逆变器模块。逆变器模块被配置为将DC电压转换为AC电机电压以根据控制信号来操作电机，并且还被配置为经由输入功率连接器或耦合到逆变器模块并被配置为与逆变器模块进行无线通信的无线通信模块中的至少一者从系统控制器接收控制信号。

在又一实施例中，提供了一种操作用于暖通空调(HVAC)设备的电机的方法。该方法包括在电源模块处将输入交流(AC)电压转换为直流(DC)电压，该电源模块相对于耦合到电机的电机控制组件位于远处，其中电源模块包括电磁干扰(EMI)扼流圈、整流器和电容器。该方法还包括通过输入功率连接器将DC电压传输到电机控制组件内的逆变器模块、输入功率连接器和设置在电机上的逆变器模块。该方法还包括通过逆变器模块经由输入功率连接器或耦合到逆变器模块并被配置为与系统控制器进行无线通信的无线通信模块中的至少一者从系统控制器接收控制信号。该方法还包括通过逆变器模块根据控制信号来将DC电压转换为AC电机电压。该方法还包括使用AC电机电压来操作电机。

附图说明

图1是示例性电机的分解图；

图2是图1所示的已知电机控制组件的透视图；

图3是图1和2所示的已知电机控制组件的分解透视图；

图4是连接到图1所示的电机的图1-3所示的已知电机控制组件的组装图；

图5是用于与图1-4所示的电机一起使用的示例性电机控制系统的框图；

图6是用于图5所示的电机控制系统的示例性电机控制组件的透视图；和

图7是操作图5所示的电机的示例性方法的流程图。

具体实施方式

在以下说明和权利要求中，引用了具有以下含义的多个术语。

一些实施例涉及一个或多个电子或计算设备的使用。此类设备通常包括处理器、处理设备或控制器，例如通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)设备和/或能够执行本文描述的功能的任何其他电路或处理设备。本文描述的方法可以编码为体现在计算机可读介质中的可执行指令，包括但不限于存储设备和/或存储器设备。此类指令在由处理设备执行时使处理设备执行本文描述的方法的至少一部分。上述示例仅是示例性的，因此无意以任何方式限制术语处理器、处理设备和控制器的定义和/或含义。

在本文描述的实施例中，存储器可以包括但不限于计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)和诸如闪速存储器的计算机可读非易失性介质。或者，也可以使用软盘、密盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用光盘(DVD)。而且，在本文描述的实施例中，另外的输入通道可以是但不限于与诸如鼠标和键盘的操作者界面相关联的计算机外围设备。或者，也可使用其他计算机外围设备，其可以包括例如但不限于扫描仪。此外，在该示例性实施例中，额外的输出通道可以包括但不限于操作员界面监视器。

本文描述的电机和电机控制系统的实施例提供了一种用于HVAC设备的模块化封装控制系统。更具体而言，该模块化封装控制系统将控制系统分成两个独立的壳体。一个壳体包括逆变器模块，第二个壳体包括用作电机前端的电源模块。电源模块一般包括故障率相对低的无源部件。无源部件将来自电源的AC电力转换和调节为DC电力以操作电机。在某些实施例中，电源模块可以进一步与系统控制器和用于远程控制电机的无线通信模块(例如为WiFi、蓝牙或其他合适的无线通信协议配置的无线电)集成。包含逆变器模块的第一壳体包括有源部件，例如电源开关、一个或多个处理器或数字信号处理器(DSP)和无线通信模块。逆变器模块的部件的故障率通常比电源模块的部件高。逆变器模块和电源模块的模块化封装使得能够单独更换各模块。逆变器模块及其壳体位于电机控制组件内的电机上。电源模块可位于HVAC设备内，但远离电机本身，从而减小电机控制组件的气流阻抗。此外，逆变器模块的无线通信模块实现了经由系统控制器的无线通信模块对逆变器模块和电机的远程控制，并进一步实现了电源模块、电机控制组件和逆变器模块之间的DC电连接。

图1是示例性电机10的分解图。电机10包括控制系统11、包括定子或芯部14的固定组件12以及包括转子18和轴20的可旋转组件16。在该示例性实施例中，电机10用作流体(例如，水、空气等)移动系统中的风扇和/或鼓风机电机。例如，电机10可以用于洁净室过滤系统、风扇过滤单元、可变风量系统、制冷系统、炉系统、空调系统和/或住宅或商业暖通空调(HVAC)系统。或者，电机10可在使电机10能够如本文所述起作用的任何应用中实施。电机10还可以用于驱动除风扇和/或鼓风机之外的机械部件，包括搅拌机、齿轮、输送机和/或跑步机。在该示例性实施例中，控制系统11与电机10集成。或者，电机10可以在控制系统11外部和/或与控制系统11分离。

转子18安装在轴20上并用键固定在轴20上，轴20轴颈连接以在常规的轴承22中旋转。轴承22安装在与第一端部构件26和第二端部构件28成一体的轴承支撑部/轴承座24中。端部构件26和28具有面向内的侧面30和32，固定组件12和可旋转组件16位于侧面32和32之间。每个端部构件26和28都具有与其内侧面30和32相对的外侧面34和36。另外，第二端部构件28具有供轴20延伸穿过外侧面34的孔洞38。

转子18包括铁磁芯部40并且可在定子14内旋转。各自都提供相对恒定的通量场的永磁材料部段42例如通过粘合剂结合固定到转子芯部40上。部段42被磁化以相对于转子芯部40径向地极化，相邻部段42如图所示被交替地极化。虽然出于公开的目的示出了转子18上的磁体，但可以设想，在本发明的范围内，具有不同结构的其他转子以及数量、结构和通量场方面都不同的其他磁体可以与此类其他转子一起使用。

固定组件12包括多个绕组级44，其适于被电激励以生成电磁场。级44是缠绕在层压定子芯部14的齿46周围的线圈。绕组端子引线48通过第一端部构件26中的孔洞50引出，终止于电机连接器52中。虽然为了公开目的示出了固定组件12，但是可以设想，在本发明的范围内可以使用具有不同形状和不同齿数的各种其他构造的其他固定组件。

电机10还包括电子元件封壳54，其安装在电机10的后部部分上以容纳控制系统11。电子元件封壳54和控制系统11有时可统称为电机控制组件55。电子元件封壳54包括底壁56和基本上环形的侧壁57。控制系统11包括安装在电子元件封壳54内的多个电子元件58和连接器59。控制系统11通过将电机连接器52互相连接来连接到绕组级44。控制系统11一次施加电压到绕组级44中的一个或多个，用于以预选顺序将绕组级44换向，以使可旋转组件16绕旋转轴线旋转。在替代实施例中，控制系统11远离电机10定位并通信地耦合到电机10。在另一替代实施例中，控制系统11是用于多于一个电机的中央控制系统(例如，在HVAC系统中)，并且通信地耦合到电机10。

外壳72定位在第一端部构件26和第二端部构件28之间以有助于封罩和保护固定组件12和可旋转组件16。

图2是电机控制组件55的透视图。图3是已知的电机控制组件55的分解透视图。图4是耦合到电机10的已知电机控制组件55的组装图。在该示例性实施例中，电机控制组件55包括容纳控制系统11的电子元件封壳54。控制系统11包括电源模块200和逆变器模块210，该逆变器模块210与电源模块200物理分离，但与电源模块200电连通。

电源模块200包括输入连接器201、多个电气部件202和安装在诸如印刷电路板(PCB)204的部件板上的输出连接器203。电源模块200集成大通孔电气部件和控制系统11的功率连接器。在该示例性实施例中，PCB204耦合到电子元件封壳54的底壁56的内表面。输入连接器201包括用于连接到电源的功率输入线连接器205。输入连接器201经由电子元件封壳54的侧壁57中的开口与电源连接并从电源接收输入功率。在一些已知的电机控制组件中，功率经由诸如HVAC系统控制器的系统控制器供应。

电源模块200的电气部件202，包括例如热敏电阻、电磁干扰(EMI)扼流器、电解电容器和整流器，被配置为将从电源接收的输入电压转换成所需电平的直流(DC)电压。电气部件202的布局通常在EMI性能方面具有挑战性。使用输出连接器203，电源模块200将转换后的DC电压输出到逆变器模块210。输出连接器203包括两条高电压线208，用于将转换后的DC电压提供给逆变器模块210。

逆变器模块210包括电气部件和被配置为接纳连接器211的输入/输出连接器。逆变器模块210还包括热共享封装212，其包括连接到形成在电子元件封壳54的侧壁57中的金属散热器214的绝缘金属基板213。热共享封装212包括最低限度的外部连接。与外部环境的连接包括电源连接。这些电源连接包括来自电源模块200的DC电力和通向电机10的三相AC电力。为了提供所需的最低限度的连接，信号连接是经由与系统控制器的无线连接进行的。

逆变器模块210包括安装在散热器214上的功率半导体和其他部件，这些部件在将电力通入到电机绕组时发热。输入/输出连接器211耦合到高电压线208，以用于从电源模块200接收转换后的DC电压。逆变器模块210将DC电压转换为三相交流(AC)电压，以用于基于从外部设备如HVAC系统控制器接收的指令来驱动电机10。输入/输出连接器211经由输出电源线215将三相AC电压输出到电机10的绕组级44。

在替代实施例中，功率半导体开关器件可以体现为例如但不限于绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、栅极关断(GTO)晶闸管、集成栅极换向晶闸管(IGCT)、金属氧化物半导体(MOS)控制晶体管(MCT)或任何其他合适的晶闸管，或任何其他合适的开关器件。此外，上述半导体器件可以使用任何合适的材料来实现，包括例如但不限于硅(Si)和诸如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的宽带隙材料。

图5是被配置为从AC电源502接收输入功率的示例性电机控制系统500的框图。电机控制系统500包括电源模块200和逆变器模块210。电源模块200和逆变器模块210被模块化封装，从而使得能够将电源模块200放置在电机控制组件55外部并远离逆变器模块210。电机控制系统500包括系统控制器512。系统控制器512与电机10或被配置用于通过耦合到系统控制器512的无线通信模块514进行无线通信的任何其他合适的器件无线通信。在某些实施例中，无线通信模块514集成在电源模块200内。无线通信模块514经无线通信模块518通过无线通信信道516与逆变器模块210通信。例如，系统控制器512发送电机命令信号到逆变器模块210。更具体而言，系统控制器220经由无线通信模块514发送电机命令信号。逆变器模块210的无线通信模块518接收电机命令信号并将命令发送到DSP522，DSP522根据电机命令信号来操作电源开关520以驱动电机10。在某些实施例中，无线通信模块518还被配置为接收传感器数据或与驱动电机10的运行有关的任何其他数据。

在一个实施例中，电机10用于住宅HVAC应用，例如空调、热泵和/或炉。系统控制器512是具有恒温器的OEM系统控制器。无线通信模块514实现OEM系统控制器与恒温器以及逆变器模块210的无线通信模块518之间的通信。用户在OEM系统控制器上选择运行模式(即，加热、冷却或连续风扇)。恒温器测量并向OEM系统控制器提供温度。基于选定的运行模式和测得的温度，OEM系统控制器将电机命令信号发送到电机10。

在另一实施例中，系统控制器512是包括无线通信模块514的外部编程设备。外部编程设备是诸如智能手机、平板电脑或膝上型计算机的移动计算设备，并使诸如OEM或技术人员的用户能够对电机10进行配置、编程、收集诊断信息和/或执行现场调试。无线通信模块514使得外部编程设备和逆变器模块210的无线通信模块518之间能够通信。外部编程设备将电机命令信号发送到电机10。更具体而言，在该示例性实施例中，外部编程设备经由无线通信模块514发送电机命令信号。逆变器模块210的无线通信模块518接收电机命令信号并根据电机命令信号来操作功率开关520以驱动电机10。

在一些实施例中，逆变器模块210被配置为通过有线连接与系统控制器512或其他设备通信。例如，在一些这样的实施例中，逆变器模块210被配置用于与系统控制器512进行单线通信。在这样的配置中，连接在逆变器模块210与系统控制器512之间的单线与逆变器模块210的DC接地端相结合使逆变器模块210能够例如从系统控制器512接收控制信号。在一些实施例中，逆变器模块210被配置为经由DC电力线与系统控制器512通信，DC电力线在连接器524处使用例如高频通信信号向逆变器模块210供电。例如，在一些这样的实施例中，逆变器模块210被配置为经由连接器524从系统控制器512接收控制信号。在一些实施例中，逆变器模块210被配置为与诸如其他电机控制系统的其他设备通信。例如，HVAC系统可以包括被配置为相互通信的多个电机控制系统500。

在该示例性实施例中，电源模块200被配置为通过连接器201从电源502接收AC电力。例如，在该示例性实施例中，电源502是在50/60Hz下提供120V/240V/277V的单相AC输入电压的AC器件。

在该示例性实施例中，电源模块200包括电气部件202，这些电气部件包括例如用于浪涌电流保护的浪涌限制器504、用于降低EMI的EMI扼流器506、用于将来自电源502的AC电压转换为DC电压的整流器508和用于使在电源开关操作期间经历的电压瞬变最小化的至少电容器510。所产生的DC电压通过连接器524提供给逆变器模块210。电源模块200通常包括具有低失效率的无源元件。

在一些实施例中，电源模块200被配置为以多个不同的电压向逆变器模块210供电。例如，在一些实施例中，电源模块200被配置为供应用于为电机10的各相供电的高DC电压和用于为逆变器模块210的控制电子元件如无线通信模块218和数字信号处理器(DSP)522供电的低DC电压。在一些这样的实施例中，电源模块包括提供低DC电压的低压电源。或者，在一些实施例中，低压电源可以在逆变器模块210中实施或作为单独的部件实施。例如，低压电源可以是电池或光伏电池阵列。在这样的实施例中，低压电源可以设置在电机控制组件55之内或之外。

逆变器模块210设置在电机10的电机控制组件55内。逆变器模块210包括无线通信模块518、功率开关520和DSP522。逆变器模块210通过连接器524从电源模块200接收DC电压。功率开关520将DC电力切换到电机相，从而将DC电力转换为AC电力。电源开关包括例如IGBT或用于切换DC电力的其他合适的半导体开关。DSP522是用于执行控制算法以操作功率开关520的微控制器或其他合适的处理器。逆变器模块210一般包括具有比电源模块200的部件更高的失效率的有源部件。

在一些实施例中，逆变器模块210被配置为以三相配置向电机10供应AC电力。或者，逆变器模块210可以以四相配置或具有任意相数的其他配置向电机10供应AC电力。在一些实施例中，逆变器模块210被配置为两相逆变器，具有布置为H桥的功率开关520。

在某些实施例中，逆变器模块210还包括用于向DSP522提供数据的多个传感器。传感器被配置为测量与电机10的运行相关联的各种运行参数，包括电压测量、电流测量、温度测量、振动测量、噪音测量和/或与操作电机或操作环境相关联的任何其他已知测量。这样的传感器数据或任何其他数据可以经由无线通信模块514和518之间的无线信号发送。

在一些实施例中，逆变器模块210被配置为存储或收集传感器数据、诊断数据或其他数据。在这样的实施例中，可经由无线通信模块514和518或经由另一无线或有线通信连接(例如本文所述的那些)从逆变器模块210检索/获取此类数据。

无线通信模块514和518包括与一个或多个远程设备——诸如外部设备——通信的无线通信设备。在该示例性实施例中，无线通信模块518将接收到的无线信号转换成DSP522用来控制电机10的运行的控制信号。无线信号可以包括但不限于蓝牙、低功耗蓝牙、近场通信(NFC)、红外线和/或任何其他已知类型的无线信号。使用无线通信与外部设备通信实现了硬接线通信连接器的消除。此类硬连线连接器会加大电机控制组件55的尺寸，并且它们的消除实现了电机控制组件55尺寸的减小。在该示例性实施例中，DSP522包括至少一个存储器设备和通信地耦合到存储器设备以用于执行指令的处理器。在一些实施例中，可执行指令存储在存储器设备中。在该示例性实施例中，DSP522通过对处理器编程来执行本文描述的一个或多个操作。例如，可以通过将操作编码为一个或多个可执行指令并通过在存储器设备中提供可执行指令来对处理器进行编程。

DSP522可以包括一个或多个处理单元(例如，在多核配置中)。此外，DSP522可以使用一个或多个异构处理器系统来实现，其中主处理器与辅助处理器一起存在于单个芯片上。作为另一个说明性示例，DSP522可以是包含多个相同类型的处理器的对称多处理器系统。此外，DSP522可以使用任何合适的可编程电路来实现，包括一个或多个系统和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)和能够执行本文描述的功能的任何其他电路。

在一些实施例中，逆变器模块210被配置为例如使用DSP522执行一个或多个嵌入式软件特征。例如，在一些实施例中，逆变器模块210利用软件来基于归一化的(例如，0-100％)速度、扭矩或气流指令。因此，逆变器模块210能够适应用于运行电机10的多个不同的功率水平，同时例如在系统控制器512处提供一致的用户体验。此外，此类软件特征使逆变器模块210能够与具有各种不同OEM的系统控制器512通信。

图6是图5所示的电机控制组件55的透视图。电机控制组件55被图示为耦合到第一端部构件26，该第一端部构件26进一步连接到图1所示的外壳72。电机控制组件55容纳逆变器模块210，包括无线通信模块518、电源开关520、DSP522和输入功率连接器524。电源模块200在电机控制组件55外部并且相对于电机10位于远处远程地定位。

图7是运行用于HVAC设备的电机10的示例性方法700的流程图。方法700开始于开始步骤710。在整流步骤720，在电源模块200处接收输入AC电压并将其转换为DC电压。电源模块200相对于电机10位于远处/远程地定位。更具体而言，电源模块200不是电机控制组件55的部件，并且不位于电子设备封壳54内。电源模块200主要使用失效率低的无源元件将输入的AC电压转换为DC电压。

在传输步骤730，由电源模块200产生的DC电压被传输到电机10。DC电压经由输入功率连接器524在电机控制组件55处被接收，输入功率连接器524将DC电压传送到逆变器模块210。逆变器模块210设置在电机控制组件55内，电机控制组件55进一步连接到电机10。

在转换步骤740，逆变器模块210将DC电压转换为AC电机电压。在某些实施例中，逆变器模块210包括DSP522，其控制功率开关520以将DC电压转换成AC电机电压。在运行步骤750，使用AC电机电压运行电机10。

在某些实施例中，方法700还包括系统控制器512通过无线通信模块514将无线信号发送到电机10。无线信号经由无线通信模块518在逆变器模块210处被接收。无线通信模块514和518建立用于双向通信的无线信道516。例如，无线信号指示运行电机10。在某些实施例中，DSP522从无线通信模块518接收无线信号并根据该无线信号来控制电源开关520。所产生的AC电机电压随后用于运行电机10。该方法终止于结束步骤760。

在该示例性实施例中，存储器设备是一个或多个设备，其使得诸如可执行指令和/或其他数据的信息能够被存储和检索。存储器设备可以包括一种或多种计算机可读介质，例如但不限于NFC电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、标准EEPROM、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态硬盘和/或硬盘。存储器设备可以被配置为存储但不限于应用程序源代码、应用程序目标代码、感兴趣的源代码部分、感兴趣的目标代码部分、配置数据、执行事件和/或任何其他类型的数据。在该示例性实施例中，存储器设备包括用于DSP522的固件和/或初始电机配置数据。此外，在该示例性实施例中，存储器设备存储与电机10的操作相关联的诊断数据，以用于根据请求发送到一个或多个外部设备。诊断数据包括但不限于通电时间、运行时间、超过80％需求运行的时间、速度下降区域的时间、温度下降区域的时间、良好起动、失败起动、复位、失速、不良串口数据包接收数量、看门狗关机事件、在特定需求范围内运行的时间、热冲击事件、电源模块温度、总线电压、缺相事件、UL锁止、反向起动尝试、轴功率和扭矩。

本文描述的电机和电机控制系统的实施例提供了用于HVAC设备的模块化封装控制系统。更具体而言，模块化封装的控制系统将控制系统分成两个独立的壳体。一个壳体包括逆变器模块，第二个壳体包括用作电机前端的电源模块。电源模块一般包括故障率相对低的无源部件。无源部件将来自电源的AC电力转换和调节为DC电力以操作电机。在某些实施例中，电源模块可以进一步包括系统控制器和用于远程控制电机的无线通信模块集成，例如无线电。包含逆变器模块的第一壳体包括有源部件，例如电源开关、一个或多个处理器或数字信号处理器(DSP)和无线通信模块。逆变器模块的部件的故障率通常比电源模块的部件高。逆变器模块和电源模块的模块化封装使得能够单独更换各模块。逆变器模块及其壳体位于电机控制组件内的电机上。电源模块可位于HVAC设备内，但远离电机本身，从而减小电机控制组件的气流阻抗。此外，逆变器模块的无线通信模块实现了经由系统控制器的无线通信模块对逆变器模块和电机的远程控制，并进一步实现了电源模块、电机控制组件和逆变器模块之间的DC电连接。

本文描述的电机和电机控制系统的技术效果包括例如但不限于：(a)减少了电机控制系统的部件之间用于控制和I/O的有线连接；(b)利用了系统控制器与电机之间的无线通信；(c)将电源模块与电机物理地分离；(d)通过将电源模块与逆变器模块物理分离，减小了电机上的电机控制组件的尺寸；(e)通过消除控制和I/O连接，实现了电源模块与电机控制组件之间的有线连接；(f)通过减小电机控制组件的尺寸和从气流路径中移除大体积部件，减小了电机控制组件产生的气流阻抗；(g)通过减小气流阻抗，提高了系统效率；(h)通过提高效率，降低了电机的运行和维护成本；(i)基于平均故障率将电机控制部件封装在一起；(j)通过单独更换电源模块和逆变器模块，减少了不必要的部件更换；(k)通过减少部件更换，降低了电机的维护成本；(l)通过将电源模块与电机物理分离，提高了电机的EMI和热性能；和(m)提高了电源模块的功率密度。

本文描述的一些实施例涉及电机，包括电机和电子控制装置。然而，方法和设备不限于本文描述的具体实施例，确切而言，设备的部件和/或方法的步骤可以独立地并与本文描述的其他部件和/或步骤分开地使用。例如，方法也可以与任何电机结合使用，并且不限于使用如本文描述的电机来实践。另外，该示例性实施例可以结合许多其他应用来实施和使用。

虽然本发明的各种实施例的特定特征可能在一些附图中示出而在其它附图中未示出，但这只是为了方便。按照本发明的原理，附图的任何特征可结合任何其它附图的任何特征进行论述和/或主张权利。

该书面描述使用例子来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例没有不同于权利要求的文字语言所描述的结构元件，或者包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它示例包含在权利要求的保护范围内。

当介绍本文中描述和/或图示的方法和设备的元件/构件等时，用词“一”、“一个”、“该”和“所述的”旨在意味着存在一个或多个所述元件/构件等。用语“包含”、“包括”和“具有”意在是包含性的并且意味着可以有不同于所列元件/部件/等的额外的元件/部件/等。

Claims (20)

1.一种被配置为连接到电机的电机控制组件，所述电机控制组件包括：

输入功率连接器，被配置为从所述电机控制组件外部的电源模块接收直流(DC)电压，其中所述电源模块包括电磁干扰(EMI)扼流器、整流器和电容器；和

逆变器模块，耦合到所述输入功率连接器，所述逆变器模块被配置为根据控制信号来将DC电压转换为交流(AC)电压以运行所述电机，所述逆变器模块被配置为经由所述输入功率连接器或连接到所述逆变器模块并被配置用于与系统控制器进行无线通信的无线通信模块中的至少一者而从所述系统控制器接收控制信号。

2.根据权利要求1所述的电机控制组件，其中，所述逆变器模块包括数字信号处理器(DSP)和多个电源开关，所述DSP被配置为控制所述多个电源开关产生AC电压以给所述电机供电。

3.根据权利要求2所述的电机控制组件，其中，所述多个功率开关包括多个绝缘栅双极晶体管(IGBTs)。

4.根据权利要求1所述的电机控制组件，其中，所述逆变器模块还被配置为通过所述输入功率连接器接收经整流的电源信号。

5.根据权利要求1所述的电机控制组件，其中，所述逆变器模块包括连接到所述输入功率连接器的数字信号处理器(DSP)，所述DSP被配置为接收控制信号，该控制信号指示运行所述电机。

6.根据权利要求1所述的电机控制组件，还包括壳体，其中所述逆变器模块设置在所述壳体内。

7.根据权利要求6所述的电机控制组件，其中，所述输入功率连接器还连接到所述壳体。

8.一种暖通空调(HVAC)设备，包括：

电源模块，被配置为将输入的交流(AC)电压转换为直流(DC)电压；

电机，被配置成转动风扇以产生通过所述HVAC设备的气流；和

电机控制组件，连接到所述电机，所述电机控制组件包括：

输入功率连接器，被配置成从所述电源模块接收DC电压；和

逆变器模块，连接到所述输入功率连接器，所述逆变器模块被配置为根据控制信号将DC电压转换为AC电机电压以运行所述电机，并且还被配置为经由所述输入功率连接器或连接到所述逆变器模块并被配置用于与系统控制器进行无线通信的无线通信模块中的至少一者而从所述系统控制器接收控制信号。

9.根据权利要求8所述的HVAC设备，其中，所述电源模块相对于所述电机远程地定位。

10.根据权利要求9所述的HVAC设备，其中，所述电源模块还包括无线通信模块。

11.根据权利要求8所述的HVAC设备，还包括系统控制器，所述系统控制器被配置成将控制信号发送到所述逆变器模块。

12.根据权利要求11所述的HVAC设备，其中，所述系统控制器还被配置为从所述逆变器模块接收诊断数据。

13.根据权利要求11所述的HVAC设备，其中，所述系统控制器还包括所述电源模块。

14.根据权利要求8所述的HVAC设备，其中，所述电源模块在风扇上引入零气流阻抗。

15.根据权利要求8所述的HVAC设备，还包括封壳，所述电源模块、所述电机和所述电机控制组件设置在所述封壳内，所述封壳包括气流流过的气室空间，并且其中所述电源模块设置在所述气室空间中。

16.一种运行用于暖通空调(HVAC)设备的电机的方法，所述方法包括：

在电源模块处将输入的交流(AC)电压转换为直流(DC)电压，所述电源模块相对于连接到所述电机的电机控制组件远程地定位，其中所述电源模块包括电磁干扰(EMI)扼流器、整流器和电容器；

通过输入功率连接器将DC电压发送到所述电机控制组件内的逆变器模块，所述输入功率连接器和逆变器模块设置在所述电机上；

通过所述逆变器模块经由所述输入功率连接器或连接到所述逆变器模块并被配置用于与系统控制器进行无线通信的无线通信模块中的至少一者从所述系统控制器接收控制信号；

通过所述逆变器模块根据所述控制信号将DC电压转换为AC电机电压；和

使用AC电机电压运行所述电机。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

通过连接到所述逆变器模块的无线通信模块接收无线信号；和

根据所述无线信号将DC电压转换为AC电机电压。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，运行所述电机包括根据所述无线信号运行所述电机。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括将所述控制信号从系统控制器发送到逆变器模块，所述控制信号指示运行所述电机。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，将DC电压转换为AC电机电压包括通过数字信号处理器(DSP)控制多个电源开关以产生三相AC电机电压。

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