CN1992503B - 用于改变混合感应电机速度的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于改变混合感应电机(HIM)速度的装置与方法。该装置包括：启动电容器；驱动电容器；至少一个变速电容器，用于通过控制信号改变HIM的速度；以及控制单元，用于分析用户命令，并基于分析结果输出控制信号以改变HIM的速度。

Description

用于改变混合感应电机速度的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种混合感应电机(HIM)，更具体地，涉及一种用于改变混合感应电机速度(HIM)的装置与方法，该装置与方法能够通过改变驱动电容来改HIM的速度。
背景技术
通常，单相感应电机由于价格低廉而广泛地用作空调的风扇电机。
然而，由于单相感应电机的效率低，因此正在研究通过控制空调的功率来提高风扇电机的效率。
因此，将由微机驱动的无刷直流(BLDC)电机用作空调的风扇电机。
然而，BLDC电机需要驱动电路，导致成本增高。
为了解决这个问题，使用高效率的混合感应电机(HIM)作为空调的风扇电机。
图1为示出根据现有技术的混合感应电机(HIM)的剖视图，图2为示出图1的定子铁心的局部平面示意图。
如图所示，HIM包括：定子10；鼠笼式转子30，设置在定子10内，从而能够以转轴31为中心旋转；以及永磁体转子40，设置在定子10与鼠笼式转子30之间，从而能够以转轴31为中心旋转。
鼠笼式转子30包括：转子铁心35，由多个钢板36绝缘地叠置在一起而形成；以及多个导条37，通过压铸方法，沿转子铁心35的圆周方向贯通地形成在转子铁心35内，导条之间具有间隔。
永磁体转子40包括：永磁体43，为圆环形或圆筒形，并且设置在鼠笼式转子30的外周部分，从而可以交替实现S极和N极；以及磁体支撑部44，一端可自由旋转地连接至转轴31，另一端连接至永磁体43，用于支撑永磁体43。
定子10包括：定子铁心11，由多个钢板13绝缘地叠置在一起而形成，各钢板为圆盘形，沿圆周方向具有多个尺寸同样为W的槽14c；定子线圈21，缠绕在定子铁心11上；以及保护部50，通过铸造方法形成在定子线圈21的外周部分。轴支撑架52一体地连接至保护部50的两侧，其中轴支撑架52具有轴承54，以可旋转地支撑转轴31。
定子铁心11的每一片钢板13包括：环形轭14a；以及多个齿14b，沿径向从环形轭14a的内侧朝向钢板的中心凸出，并且齿之间具有恒定的间隔，从而沿圆周方向，在齿之间可形成尺寸同样为W的槽14c。定子线圈21包括缠绕在各个槽14c上相位彼此不同的主线圈22和副线圈24。
图3为示出HIM的驱动电路的示意图。
参照图3，当向HIM供电时，通过在主绕组线圈(ML)、副绕组线圈(SL)以及启动电容器(Cs)中流动的电流产生旋转磁场。
当通过在副绕组线圈(SL)中流动的电流产生旋转磁场时，同步转子被同步，然后以同步速度旋转。
通过作为磁体的同步转子，产生具有强磁通的旋转磁场，因此感应转子旋转。
经过一定时间，HIM的PTC元件被关断。
通过在主绕组线圈(ML)、副绕组线圈(SL)以及驱动电容器(Cr)中流动的电流，感应转子旋转。
当感应转子旋转时，感应转子的旋转力传送至转轴。
如果将风扇连接至转轴，则当旋转时，风扇产生气流。
图4为示出HIM的变速装置的结构的电路示意图。
参照图4，HIM的变速装置包括：主线圈(ML)、第一变速线圈(VL1)以及第二变速线圈(VL2)；第一和第二开关SW1、SW2，用于通过控制信号选择主线圈(ML)、第一变速线圈(VL1)以及第二变速线圈(VL2)；以及控制单元100，用于根据用户的命令输出控制信号，以改变HIM的速度。
控制单元100分析外部输入的命令，并基于分析结果输出控制信号，以控制第一和第二开关SW1、SW2。
通过控制信号来分别切换第一和第二开关SW1、SW2，并且通过改变线圈绕组的数目来改变HIM的速度。
线圈绕组的数目增加得越多，HIM的运行速度越低。
例如，当用户输入命令以高速运行HIM时，控制单元100输出控制信号，使得只有主线圈(ML)可被选择。因此第一和第二开关SW1、SW2被切换，并且通过在主绕组线圈(ML)、副绕组线圈(SL)以及驱动电容器(Cr)中流动的电流，HIM以高速旋转。
当HIM要以低速运行时，将在主绕组线圈(ML)、第一和第二变速线圈(VL1，VL2)以及驱动电容器(Cr)中流动的电流提供给HIM。
当HIM要以中等速度运行时，将在主绕组线圈(ML)、第一变速线圈(VL1)以及驱动电容器(Cr)中流动的电流提供给HIM。
根据传统技术，通过利用分接绕组(tap winding)方法改变线圈绕组的数目来改变HIM的速度。
然而，传统装置具有以下问题：降低了线圈绕组的效率，增加了制造成本，并且增大了总体尺寸。
此外，由于线圈绕组的电阻增加，启动电压和击穿电压也增加。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于改变混合感应电机(HIM)速度的装置与方法，该装置与方法能够通过改变驱动电容来改变HIM的速度，从而提高HIM的效率。
为了获得这些以及其它优点，并且根据本发明的目的，如在此具体实施且广泛描述的，提供一种用于改变混合感应电机(HIM)速度的装置，该装置包括：启动电容器；驱动电容器；以及至少一个变速电容器，用于改变HIM的速度。
根据本发明的另一方案，所述用于改变混合感应电机(HIM)速度的装置包括：启动电容器，用于产生启动电容；驱动电容器，用于当HIM达到同步速度时，产生驱动电容；至少一个变速电容器，用于通过控制信号改变HIM的速度；以及控制单元，用于根据从外部输入的速度变化条件，输出控制信号以改变HIM的速度。
为了获得这些以及其它优点，并且根据本发明的目的，如在此具体实施且广泛描述的，还提供一种用于改变混合感应电机(HIM)速度的方法，该方法包括：通过启动电容器启动混合感应电机(HIM)；当HIM达到同步速度时，通过驱动电容器驱动HIM；判断是否从外部输入了速度变化条件；以及如果从外部输入了速度变化条件，则根据所述速度变化条件，通过改变HIM的电容来改变HIM的速度。
通过下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的上述及其它目的、特征、方案以及优点将变得更加明显。
附图说明
附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理，其包括在说明书中以提供对本发明的进一步理解，并且并入说明书并组成说明书的一部分。
在附图中：
图1为示出根据现有技术的混合感应电机(HIM)的剖视图；
图2为示出图1的定子铁心的局部平面示意图；
图3为示出HIM的驱动电路的示意图；
图4为示出HIM的变速装置的结构的电路示意图；
图5为示出根据本发明第一实施例，用于改变混合感应电机(HIM)速度的装置的结构的电路示意图；
图6为示出根据本发明第一实施例，用于改变HIM速度的方法的流程图。
具体实施方式
以下将详细描述根据本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。
下面说明一种用于改变混合感应电机(HIM)速度的装置与方法，该装置与方法能够通过改变驱动电容器来改变HIM的速度，从而提高HIM的效率。
图5为示出根据本发明第一实施例，用于改变混合感应电机(HIM)速度的装置的结构的电路示意图。
如图所示，用于改变HIM速度的装置包括：启动电容器(Cs)，其电容大于驱动电容器的电容，用于在初始驱动的时候，将流过副线圈(SL)的大电流提供给HIM；PTC(正温度系数)元件，串联连接至启动电容器(Cs)，并且通过大电流而关断；驱动电容器(Cr)，用于将流过主线圈(ML)的小电流提供给HIM；第一和第二变速电容器C1、C2，并联连接至驱动电容器(Cr)，用于通过增大驱动电容改变HIM的速度；以及控制单元100，用于分析用户命令，并输出控制信号，以改变HIM的速度。
第一和第二变速电容器C1、C2分别串联连接至第一和第二开关(SW1和SW2)，其中第一和第二开关是通过控制信号进行切换的。
当输入用于高速驱动的命令时，控制单元1 00将第一和第二变速电容器C1、C2并联连接至驱动电容器Cr。相反，当输入用于低速驱动的命令时，控制单元100断开第一和第二变速电容器C1、C2与驱动电容器Cr的并联连接。
下面，参照附图6说明根据本发明用于改变HIM速度的装置的操作。
首先，将通过启动电容器(Cs)流过副线圈(SL)的大电流提供给HIM。因此，通过启动电容器(Cs)产生旋转磁场，从而开始驱动磁体转子(SP1)。
当磁体转子达到同步速度时，PTC元件被关断。然后，通过由驱动电容器产生的旋转磁场旋转磁体转子(SP2)。
控制单元100检测是否存在速度变化条件(SP3)。当检测到速度变化条件时，控制单元100分析速度变化条件，然后基于分析结果，输出一个控制信号以改变HIM的速度(SP4-SP6)。
当检测到的条件为高速条件时(SP4)，控制单元100增大HIM的电容(SP5)。
也就是说，控制单元100打开第一和第二开关SW1、SW2，并将第一和第二变速电容器C1、C2并联连接至驱动电容器Cr。
因此，通过增大的电容，HIM以高速旋转。
相反，当检测到的条件为低速条件时(SP4)，控制单元100减小HIM的电容(SP6)。
也就是说，控制单元100关断第一和第二开关SW1、SW2，并断开第一和第二变速电容器C1、C2与驱动电容器Cr的并联连接。
因此，通过减小的电容，HIM以高速旋转。
在传统技术中，是通过改变线圈绕组的数目来改变HIM的速度的。然而，在本发明中，是根据速度变化条件，将多个电容并联连接至驱动电容器，或者断开多个电容与驱动电容器的并联连接，来改变HIM的速度的。
因此，在本发明中，降低了制造成本，并减小了总体尺寸。
此外，由于由于减小了因线圈绕组数目的变化所引起的传统线圈电阻，所以提高了驱动效率，并降低了启动电压和击穿电压。
由于本发明可具体实施为多种形式而不背离其精神或本质特征，所以应当理解，除非另有规定，上述实施例并不受限于前述说明的任何细节，而应在随附权利要求书限定的精神和范围内宽泛地解释，因此，落入权利要求书的界限及其等效范围内的所有变化和改型都应为随附权利要求书所涵盖。

Claims (3)

1.一种用于改变混合感应电机速度的装置，包括：
启动电容器，用于产生启动电容；
驱动电容器，用于当所述混合感应电机达到同步速度时，产生驱动电容；
至少一个变速电容器，并联连接至所述驱动电容器，用于通过控制信号改变所述混合感应电机的速度；以及
控制单元，用于在高速条件下输出用以增加并联连接至所述驱动电容器的电容器数目的控制信号并通过增加的电容以高速旋转所述混合感应电机，以及在低速条件下输出用以减少连接至所述驱动电容器的电容器数目的控制信号并通过减少的电容以低速旋转所述混合感应电机。
2.如权利要求1所述的装置，还包括一串联连接至所述至少一个变速电容器的开关器件。
3.一种用于改变混合感应电机速度的方法，包括：
通过启动电容器启动混合感应电机；
当所述混合感应电机达到同步速度时，通过驱动电容器驱动所述混合感应电机；
判断是否从外部输入了速度变化条件；以及
在高速条件下，增大所述混合感应电机的电容并通过增加的电容以高速旋转所述混合感应电机；以及
在低速条件下，减小所述混合感应电机的电容并通过减少的电容以低速旋转所述混合感应电机；
其中所述增大所述混合感应电机的电容的步骤包括增加并联连接至所述驱动电容器的电容器数目，以及所述减小所述混合感应电机的电容的步骤包括减少并联连接至所述驱动电容器的电容器数目。
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