CN217904289U - 压缩机组件和压缩机设备 - Google Patents

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CN217904289U CN202220938401.1U CN202220938401U CN217904289U CN 217904289 U CN217904289 U CN 217904289U CN 202220938401 U CN202220938401 U CN 202220938401U CN 217904289 U CN217904289 U CN 217904289U
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Abstract

本实用新型公开了一种压缩机组件和包括该压缩机组件的压缩机设备。所述压缩机组件包括压缩机电机，其具有与线路端子耦接以从线路电压源接收电力的主绕组，以及辅助绕组。该组件包括：第一和第二电容器，每个电容器耦接在线路端子和辅助绕组之间；第一继电器，其选择性地并联耦接第一电容器和第二电容器；第二继电器，其耦接成选择性地抑制从线路电压源经由第一电容器向辅助绕组供应电力；以及控制电路，其被配置为响应于检测到过载条件标准而闭合第一继电器，并且随后响应于检测到正常负载条件标准而断开第一继电器。过载条件标准和正常负载条件标准每个都包括主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。

Description

压缩机组件和压缩机设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月21日提交的美国临时申请第63/177630号和于2021年4月21日提交的美国临时申请第63/177634号的权益和优先权。上述每个申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种压缩机组件和包括该压缩机组件的压缩机设备。
背景技术
本部分提供与本公开内容相关的背景信息，其不一定是现有技术。
制冷和空调系统通常包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。多种压缩机类型已被用于实现制冷系统，包括往复式压缩机、螺杆式压缩机、旋转式压缩机等。
单相永久分相式电容器(PSC)电机设计可以在成本、操作效率、电机强度和电机启动扭矩之间进行平衡，以便满足应用要求。“硬启动套件(Hard Start Kits)”可以用于帮助电机的启动，并且通常包括启动电容器和继电器。启动电容器不是额定用于连续的任务，并且如果暴露于锁定的转子安培达延长的时间段(诸如如果继电器锁定在“闭合”位置)，则可能失效。硬启动工具包仅辅助启动扭矩。在一些情况下，驱动解决方案可以用于优化单相电机的绕组之间的相位角偏移。单独地，多个电容器可以组合在单个整体单元中。
实用新型内容
本部分提供了本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
根据本公开的一个方面，一种压缩机组件包括压缩机电机，其被耦接以操作暖通空调(HVAC)系统的压缩机。压缩机电机包括定子芯，定子芯具有定子轭和从定子轭朝向中央开口延伸的多个齿。中央开口从定子芯的第一端延伸到定子芯的与第一端相对的第二端。多个齿彼此间隔开并且在多个齿之间限定多个槽。压缩机电机还包括位于多个槽内并且围绕多个齿缠绕的主绕组和辅助绕组。主绕组与线路端子耦接以从线路电压源接收电力。该组件包括：第一电容器，其耦接在线路端子与辅助绕组之间以从线路电压源向辅助绕组供应电力；第二电容器，其耦接在线路端子与辅助绕组之间以从线路电压源向辅助绕组供应电力；第一继电器，其耦接在第一电容器与第二电容器之间以选择性地并联耦接第一电容器和第二电容器；第二继电器，其耦接在第一电容器与辅助绕组之间以选择性地抑制从线路电压源经由第一电容器向辅助绕组的电力供应；以及控制电路，其被耦接以控制第一继电器和第二继电器的开关操作。控制电路被配置为响应于检测到过载条件标准而闭合第一继电器，并且随后响应于检测到正常负载条件标准而断开第一继电器，过载条件标准和正常负载条件标准各自包括主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。
其中，所述控制电路被配置成在压缩机电机的初始启动时间段期间闭合第一继电器，并且随后响应于检测到启动条件标准而断开第一继电器，所述启动条件标准包括初始启动时间段的期满、主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。
其中，所述控制电路被配置为响应于检测到过载条件标准：
在闭合第一继电器之前，断开第二继电器以将第一电容器与线路端子或辅助绕组断开；
在断开第二继电器之后，在闭合第一继电器之前等待指定的电压平衡时间段；以及
在闭合第一继电器之后，闭合第二继电器以将第一电容器和第二电容器连接到线路端子或辅助绕组，以经由第一电容器和第二电容器将电力从线路端子供应到辅助绕组。
其中，所述压缩机组件还包括耦接在第二继电器和第二电容器之间的电阻器，其中，当第二继电器将第一电容器从线路端子或辅助绕组断开时，第二继电器被耦接以经由所述电阻器将第一电容器与第二电容器连接。
其中，所述压缩机组件还包括二极管，所述二极管包括阴极和阳极，其中所述阴极与所述电阻器耦接，并且所述阳极与所述辅助绕组耦接。
其中，所述压缩机组件还包括二极管，所述二极管包括阴极和阳极，其中所述阴极与所述第一电容器耦接，并且所述阳极与所述辅助绕组耦接。
其中，所述控制电路被配置成：接收指示流经所述主绕组的电流的第一电流值；接收指示流经所述辅助绕组的电流的第二电流值；以及响应于所述第一电流值和所述第二电流值中的至少一者超过电流过载阈值而断开所述第二继电器。
其中，第一电容器的电容值等于第二电容器的电容值。
其中，所述压缩机电机包括永久分相式电容器(PSC)电机。
其中，所述压缩机组件还包括：
第三电容器，其耦接在所述线路端子和所述辅助绕组之间，以从所述线路电压源向所述辅助绕组供应电力；以及
第三继电器，其耦接在第一电容器、第二电容器与第三电容器之间，以选择性地将第三电容器与第一电容器和第二电容器并联耦接，其中所述控制电路被耦接以控制第三继电器的开关操作。
其中，所述第一电容器包括设置在一体式多电容器外壳中的第一电容器膜；以及
所述第二电容器包括设置在所述一体式多电容器外壳中的第二电容器膜。
其中，所述一体式多电容器壳体包括第三电容器膜，所述第三电容器膜适于耦接在所述线路电压源与用于所述暖通空调(HVAC)系统的冷凝器单元的风扇电机之间。
其中，所述控制电路被配置成根据具有指定系数的多项式方程来确定电机的转速和电机的负载中的至少一者，并且其中，所述主绕组的电压和所述辅助绕组的电压包括对所述多项式方程的输入。
其中，所述控制电路被配置为计算主绕组的电压与辅助绕组的电压之间的相位差；
所述相位差包括对所述多项式方程的一个或多个输入；
所述多项式方程具有转速或负载的如下形式：p0+p1x+p2y+p3z+p4x2+p5xy+p6xz+p7y2+p8yz+p9z2+p10x3+p11x2y+p12x2z+p13xy2+p14y3+p15y2z+p16xz2+p17yz2+p18z3+p19xyz；
x是主绕组的电压；
y是辅助绕组的电压；
z是相位差；以及
p0-p19是指定的系数。
其中，所述压缩机组件还包括与第二继电器电耦接的晶闸管。
其中，所述晶闸管是第一晶闸管，并且所述组件还包括与所述第二电容器电耦接的第二晶闸管。
其中，所述控制电路被配置成基于以下内容计算主绕组的电压与辅助绕组的电压之间的相位差：
跟踪主绕组的电压的波形以生成主绕组相位角；
跟踪辅助绕组的电压的另一波形以生成辅助绕组相位角；以及
根据主绕组相位角和辅助绕组相位角确定相位差。
其中，所述控制电路被配置成根据所计算的相位差、主绕组的电压和辅助绕组的电压来确定电机的转速和电机的负载中的至少一者。
其中，所述控制电路包括数字微处理器。
根据本公开的另一方面，一种压缩机设备，包括：
压缩单元；以及
根据本实用新型如上所述的压缩机组件，其被耦接成驱动所述压缩单元。
其中，所述压缩单元包括涡旋式压缩机。
根据本公开的又一方面，一种压缩机组件包括压缩机电机，其被耦接以操作暖通空调(HVAC)系统的压缩机。压缩机电机包括定子芯，定子芯具有定子轭和从定子轭朝向中央开口延伸的多个齿。中央开口从定子芯的第一端延伸到定子芯的与第一端相对的第二端。多个齿彼此间隔开并且在多个齿之间限定多个槽。压缩机电机还包括位于多个槽内并围绕多个齿缠绕的主绕组和辅助绕组。主绕组耦接到线路端子以从线路电压源接收电力。该组件包括：第一电容器，其耦接在线路端子与辅助绕组之间以从线路电压源向辅助绕组供应电力；第二电容器，其耦接在线路端子与辅助绕组之间以从线路电压源向辅助绕组供应电力；继电器，其耦接在第一电容器与线路端子或辅助绕组之间以选择性地抑制从线路电压源经由第一电容器向辅助绕组的电力供应；以及控制电路，其被耦接以控制继电器的开关操作。该控制电路被配置为接收主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者，在压缩机电机的初始启动时间段期间闭合继电器，随后响应于检测到启动条件标准而断开该继电器，以及响应于检测到过载条件标准而闭合高继电器。过载条件标准包括主绕组和辅助绕组的接收电压中的至少一者。
其中，所述控制电路被配置为，在响应于检测到过载条件标准而闭合继电器之后，响应于检测到正常负载条件标准而断开继电器，所述正常负载条件标准包括所接收的主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。
其中，所述控制电路包括数字微处理器。
其中，所述控制电路被配置成接收指示流经主绕组的电流的第一电流值，接收指示流经辅助绕组的电流的第二电流值，以及响应于第一电流值和第二电流值中的至少一者超过电流过载阈值而断开继电器。
其中，所述第一电容器包括设置在一体式多电容器外壳中的第一电容器膜；以及
所述第二电容器包括设置在所述一体式多电容器外壳中的第二电容器膜。
根据本公开的另一方面，公开了一种控制压缩机电机总成的方法。该总成包括压缩机电机，压缩机电机具有定子轭和从定子轭朝向中央开口延伸的多个齿。中央开口从定子芯的第一端延伸到定子芯的与第一端相对的第二端，并且多个齿彼此间隔开并在多个齿之间限定多个槽。压缩机电机进一步包括位于多个槽内并围绕多个齿缠绕的主绕组和辅助绕组。主绕组耦接到线路端子以从线路电压源接收电力。该总成进一步包括耦接在线路端子与辅助绕组之间的第一电容器、耦接在线路端子与辅助绕组之间的第二电容器、耦接在第一电容器与第二电容器之间的第一继电器、以及耦接在第一电容器与辅助绕组之间的第二继电器。该方法包括在压缩机电机的运行时间段期间打开第一继电器并闭合第二继电器，以及接收主绕组和辅助绕组中的至少一者的电压。响应于检测到至少包括接收的电压的过载条件标准，该方法包括打开第二继电器以将第一电容器与线路端子或辅助绕组断开，在指定的电压平衡时间段之后闭合第一继电器以并联耦接第一电容器和第二电容器，以及闭合第二继电器以将第一电容器和第二电容器连接到线路端子或辅助绕组，以经由第一电容器和第二电容器将电力从线路端子供应到辅助绕组。
其中，所述方法还包括：
在压缩机电机的初始启动时间段期间闭合第一继电器；以及
响应于检测到包括所接收的电压和初始启动时间段的期满中的至少一者的启动条件标准，断开第一继电器。
其中，所述方法还包括：
接收指示流经主绕组的电流的第一电流值；
接收指示流经辅助绕组的电流的第二电流值；以及
响应于第一电流值和第二电流值中的至少一者超过电流过载阈值而断开第二继电器。
根据本文提供的描述，另外的方面和适用领域将变得显而易见。应当理解，本公开的各个方面可以单独地实现或者与一个或多个其它方面组合地实现。还应当理解，本文的描述和具体示例仅旨在说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能实现方案的说明性目的，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是根据本公开的一个示例性实施方案的压缩机组件的框图。
图2是图1的压缩机电机的俯视图。
图3是图1的压缩机电机的俯视图，其示出了压缩机电机的示例性绕组样式。
图4是示出了根据本公开的另一示例实施例的由图1的控制电路执行的示例性切换控制过程的流程图。
图5是根据本公开的另一示例实施例的示出了了图1的电容器和继电器的示例性连接的布线图。
图6是描绘了图5的继电器的示例性切换过程的流程图。
图7是示例性的单个单元多电容器装置的俯视图。
图8是包括图1的压缩机组件的示例性冷凝单元的框图。
图9是根据本公开的另一示例性实施例的涡旋式压缩机的剖视图。
图10是示出根据本公开的另一示例实施例的由图1的控制电路执行的示例控制过程的流程图。
图11A是示出图1的电机的示例性模拟速度的波形。
图11B是示出了图1的辅助绕组两端的示例仿真电压的波形。
图12是示出用于电机参数预测的多项式系数的示例性曲线拟合表面的图。
图13是根据本公开的另一示例性实施例的示出在包括两个晶闸管的电路中的图1的电容器和继电器的示例性连接的布线图。
图14是根据本公开的另一示例性实施例的示出了其中一个电容器始终连接的图1的电容器和继电器的示例性连接的布线图。
在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。
提供示例性实施例，以使得本公开将是透彻的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，诸如具体组件、设备和方法的示例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施例可以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，没有详细描述公知的过程、公知的设备结构和公知的技术。
本文所使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不旨在限制。如本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，并且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。本文所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出了的特定顺序执行，除非被具体地标识为执行的顺序。还应当理解，可以采用附加或替代的步骤。
尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开来。诸如”第一”、”第二”和其他数字术语的术语在本文中使用时不暗示序列或顺序，除非上下文清楚地指示。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
空间相对术语，例如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等，可在本文中为了便于描述而描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系，如图中所示。空间相对术语可旨在涵盖除了图中所示的取向之外的装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件将被取向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可涵盖上方和下方的取向。装置可以其他方式取向(旋转90度或处于其他取向)，并且本文中所用的空间相对描述符可相应地进行解释。
根据本公开的一个示例性实施例的压缩机组件在图1-3中示出，并且总体上由附图标记100表示。压缩机组件100包括压缩机电机102，该压缩机电机102耦接成操作暖通空调(HVAC)系统的压缩机。
压缩机电机102包括定子芯103，定子芯103具有定子轭106和从定子轭106向中央开口112延伸的多个齿108。中央开口112从定子芯103的第一端延伸到定子芯103的与第一端相对的第二端。多个齿108彼此间隔开并在多个齿108之间限定多个槽97。
压缩机电机102还包括位于多个槽97内并围绕多个齿108缠绕的主绕组104和辅助绕组110。主绕组104与线路端子114耦接，以从线路电压源116(诸如公用电源)接收电力。在其它实施例中，电机102可包括多于一个主绕组104、多于一个辅助绕组110等。
如图1所示，组件100包括耦接在线路端子114和辅助绕组110之间的电容器118，以从线路电压源116向辅助绕组110供应电力。电容器120耦接在线路端子114和辅助绕组110之间，以从线路电压源116向辅助绕组110供应电力。
组件100包括耦接在电容器118和电容器120之间的继电器122，以选择性地并联耦接电容器118和电容器120。继电器124耦接在电容器118和辅助绕组110之间，以选择性地抑制从线路电压源116经由电容器118向辅助绕组110的电力供应。
在其它实施例中，继电器122和/或124可位于线路端子114与电容器118和120之间(例如，继电器122和124可位于电容器118和120的相同侧以共同工作)。在一些实施例中，组件100可仅包括单个继电器122以用于选择性地将电容器120与辅助绕组110耦接(例如，同时电容器118总是与辅助绕组110耦接)。在其它实施例中，开关可位于线路电压源116与线路端子114之间，其中一个或多个(或所有)其它开关被移除。
每个继电器122和124可以包括任何合适的开关器件，例如双掷继电器。继电器122和124可以是固态(SS)开关，并且可以包括任何合适的半导体器件，例如双极结型晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)等。
控制电路126被耦接以控制继电器122和继电器124的开关操作。控制电路126被配置为响应于检测到过载条件标准而闭合继电器122，并且随后响应于检测到正常负载条件标准而断开继电器122。过载条件标准可以包括指示压缩机电机102的过载条件的任何合适的一个或多个标准，诸如主绕组104的电压、辅助绕组110的电压、电容器118处的电压、电容器120处的电压、压缩机电机102的转速、相位角、扭矩角、电流、温度等。该标准可以经由一个或多个传感器直接检测、基于其他检测到的参数进行估计、组合在多维多项式方程中、映射到二维或更多维空间以定义阈值等。
例如，主绕组104的电压、辅助绕组110的电压和各电压之间的相位角可以用于估计压缩机电机102的速度、扭矩等。如果所估计的速度下降到阈值以下(例如，诸如小于500转/分钟等)，则可以指示过载条件。在一些实现方式中，如果主绕组104的电压和/或辅助绕组110的电压下降到低电压阈值以下，则可以指示过载条件。在各种实现方式中，可以仅基于辅助绕组110的电压来确定电机102的速度(例如，如果线路电压是固定的或已知的，并且电容器118和/或120的电容值是已知的)。如果电容器118和120的电容值是固定的或已经已知的，则可以可选地基于主绕组104和辅助绕组110的电压来确定电机102的转速。在各种实现方式中，所检测的电压可以被测量/确定为均方根(RMS)电压。作为另一选项，电容器118和/或电容器120的电压(诸如RMS电容器电压)可以用于多项式方程中以供应电力机参数的估计。例如，控制电路126可以接收电容器118和/或电容器120的RMS电压(代替或除了确定主绕组电压与辅助绕组电压之间的相位差以外)，并且基于电容器RMS电压、主绕组104的电压和辅助绕组110的电压来预测电机102的转速。
正常负载条件标准可包括以上针对过载条件讨论的示例性标准中的任何一个或多个，或者其他合适的标准。正常运行条件标准和过载条件标准可以使用相同或不同的标准。在各种实施方式中，正常运行条件标准和过载条件标准可以具有相邻的边界，诸如当高于阈值(诸如500RPM)时压缩机电机102的估计速度指示正常运行条件标准，以及当低于500RPM时速度指示过载条件标准。在一些实施方式中，可以在正常运行条件标准和过载条件标准的边界之间使用滞后。
控制电路126可以被配置成在压缩机电机102的初始启动时间段期间闭合继电器122，并且随后响应于启动条件标准的检测而断开继电器122。启动条件标准可以包括上面讨论的过载条件和正常运行条件的示例性标准中的一个或多个，或者其他合适的标准。
例如，启动条件标准可包括以下中的至少一者：主绕组104和辅助绕组110中的至少一者的电压超过启动电压阈值、初始启动时间段的期满、所确定的压缩机电机的速度超过启动速度阈值(例如，1500RPM)等。在一些实现方式中，控制电路126可在初始供应线路电压之后等待指定的时间段(例如，大约500毫秒、高达两秒等)，并且然后测量一个或多个参数以确认压缩机电机102已经成功启动。
如上所述，组件100使用至少两个电容器118和120(其可以是单个单元、多电容器装置的一部分，如下面进一步描述的)来提供多个运行电容值。在一些实施方式中，附加的电容器和继电器可以用于提供用于驱动辅助绕组110的选择性电容值的附加水平。电容器118通常可以连接到辅助绕组110，而控制电路126可以在启动和低电压(例如，最大负载)条件期间选择性地将电容器120与电容器118并联连接，以在压缩机电机102的运行时间期间提供多个电容值。
与仅使用单个电容器118(或在电机102的启动期间仅连接电容器120)相比，组件100可以允许在电机102的不同操作状态期间提高电机102的效率和性能。可以选择电容值以在正常运行时间负载期间优化电机102的性能，同时还能够根据需要适应最大负载，从而允许更有效地设计电机操作。
例如，除了在最大负载条件期间(和/或任何范围的目标稳态负载条件)，电机102可以被设计成在动态和瞬态启动条件期间最大化扭矩。在一些实施例中，电容器118和120可以具有相同的电容值。例如，针对系统效率所选择的正常操作电容值可以在20uF至50uF的范围内，总最大负载和启动电容值可以在60uF至150uF的范围内，等等。
图4示出了示例性控制过程200，其可以由控制电路126执行以操作开关122和/或124。过程200响应于电机102的启动而在204处开始。在204处，控制电路126闭合继电器122和124(或将继电器维持在闭合状态)以经由电容器118和120向辅助绕组110供应电力。
在208处，控制电路126检测主绕组104和辅助绕组110中的至少一者的电压。例如，控制电路126可以检测每个绕组上的电压、每个绕组的反电磁力(EMF)等。
在212，控制电路126确定是否满足启动条件标准。如果不满足，则控制电路126返回到208以再次检测主绕组104和/或辅助绕组110的电压，以等待电机102完成启动过程。控制电路126可以实施(多个)电压的每次测量之间的延迟时间段，以降低电压测量的频率。
如上所述，检测到的电压可以被认为是用于确定电机102是否已经完成启动过程的启动条件标准的至少一部分，其中其它合适的标准可以包括电机的速度、电机的电流、自从最初向电机供应电力以来所经过的时间、相位角等。
一旦在212启动条件标准被满足，则控制电路进行到216以打开继电器122并断开电容器120。此时，仅电容器118被用来向辅助绕组110供应电力以用于正常运行操作。
在220处，控制电路126检测主绕组104和/或辅助绕组110的电压。在224处，控制电路126确定是否满足过载条件标准。如果不满足，则控制电路126返回到220以再次检测主绕组104和/或辅助绕组110的电压。控制电路126可以实施(多个)电压的每次测量之间的延迟时间段，以降低电压测量的频率。
如果控制电路126确定满足过载条件标准(例如，指示最大负载条件已经发生)，则控制电路126进行到228以闭合继电器122并连接电容器120以向辅助绕组110供应电力。如下面进一步描述的，闭合继电器122(和/或断开继电器122)可以包括打开和/或闭合继电器122和124的特定时序，以避免否则可能发生的电压和电流问题。以这种方式，可以使用多个运行电容值，其中当低电压(例如，最大负载)条件发生时，电容器120被选择性地并联添加到电容器118。
如上所述，检测到的电压可以被认为是用于确定电机102是否正在经历低电压负载状态(例如，由于最大负载)的过载条件标准的至少一部分，其中其他合适的标准可以包括电机的速度、电机的电流、相位角等。
控制电路接着在232处检测主绕组104及/或辅助绕组110的电压。在236处，控制电路126确定是否满足正常运行条件标准。如果不满足(例如，最大负载条件仍在进行)，那么控制电路126返回到232以再次检测主绕组104及/或辅助绕组110的电压。控制电路126可实施(若干)电压的每次测量之间的延迟时间段，以减小电压测量的频率。在一些实施方案中，滞后现象、最小负载条件时间段等可用于抑制控制电路126在连续循环中在打开与闭合继电器122之间振荡。
如果控制电路126确定正常运行条件标准被满足(例如，以指示最大负载条件已经结束)，则控制电路126进行到240以打开继电器122并断开电容器120，以便停止经由电容器120对辅助绕组110的电力供应。控制电路126然后返回到220以监测电机102的另一个低电压(例如，最大负载)条件。
在一些实施例中，检测到的电压可以被认为是用于确定电机102是否已经返回到正常运行操作(例如，最大负载条件已经结束)的一个或多个正常运行标准，其中其他合适的标准可以包括电机的速度、电机的电流等。
在一些实施例中，控制电路126可以可选地被配置为接收指示通过主绕组104的电流的电流值和指示通过辅助绕组110的电流的另一电流值。控制电路可以响应于超过电流过载阈值的电流值中的至少一者而打开继电器124(以及可能地继电器122)。
图2和图3示出了电机102的主绕组和辅助绕组以及电机102的转子本体115的示例性布局。例如，电机102包括转子本体115，该转子本体115同心地定位在定子芯103的开口112内。转子本体115包括面向定子芯103的外表面。
多个齿108从定子轭106径向向内延伸。多个齿108限定绕组槽97的边界，绕组槽97各自位于相邻的齿108之间。共同地，多个齿108的内端部限定接纳转子本体115的中央开口112。每个槽97具有最靠近中央开口112的近端部和径向远离中央开口112的远端部。尽管齿108和绕组槽97示出为绕定子芯103周向等距地间隔开，但是在其它实施方式中，可以使用各种其它已知的齿和槽构型。
如本文所用，术语“约”和“基本上”可包括制造公差，在正或负的百分之一内，在正或负的百分之五内等。本文所用的示例性尺寸和值仅用于说明的目的，并且其它实施例可具有更小或更大的尺寸或值。
图3示出了用于包括相对部分104a和104b的主绕组104以及包括相对部分110a和110b的辅助绕组110(其可以被称为起始绕组)的示例性绕组样式。可以通过围绕齿108环绕包括铝的导线来形成绕组。例如，导线可以包括铝、铜等。
主绕组部分104a和104b形成电机102的两个主极。在主绕组部分104a中，主绕组线圈104a-1位于槽对97-2内，其中槽对97-2中的每个槽彼此相对。主绕组线圈104a-2、104a-3、104a-4和104a-5分别位于槽对97-3、97-4、97-5和97-6内。
在图3所示的实施例中，每个主绕组线圈104a-1、104a-2、104a-3、104a-4和104a-5位于其相应槽的远端，相对于起始绕组远离中央开口。可替代地，在一些布置中，每个主绕组线圈104a-1、104a-2、104a-3、104a-4和104a-5可位于相对于起始绕组邻近中央开口112的槽中。主绕组部分104b-1至104b-5类似地定位在定子芯103的相对侧上的槽97-2至97-5内。
起始绕组部分110a和110b共同形成电机102的两个起始极。在起始绕组110a中，起始绕组线圈110a-1位于槽对97-1内，其中槽对97-1中的每个槽彼此相对。起始绕组线圈110a-2、110a-3和110a-4分别位于槽对97-2、97-3和97-4中。另一个起始绕组部分110b的起始绕组110b-1至110b-4类似地位于定子芯103的相对侧上的槽97-1至97-4中。
图5是示出电容器118和120与继电器122和124之间的示例性连接的细节的电路图。例如，图5的电路可以用于图1的组件100中。如图5所示，电容器118耦接在端子CN2和CN3之间以经由端子CN1从线路电压源L1接收电力，并且电容器120耦接在端子CN7和CN8之间以经由端子CN1从线路电压源L1接收电力。
继电器122被耦接以选择性地将电容器118和120并联连接。如果仅使用继电器122，则可能存在如下风险：当继电器122闭合以将电容器118和120耦接在一起时，如果电容器118和120两端的电压不是彼此非常接近，则由于电容器118和120的低阻抗，非常大的电流可能流动。这可能导致电容器118和120、焊接接触部的损坏或寿命缩短、对过大继电器122的要求等。
鉴于上述内容，继电器124允许两级切换过程。例如，在闭合继电器122以将电容器120与电容器118耦接之前，继电器124可以被切换以在端子CN4处将电容器118与辅助绕组AUX断开。切换继电器124可以经由电阻器R2将电容器118连接到电容器120，以便在电容器118和120两端的电压平衡时限制电流。断开辅助绕组AUX可以在电容器118和120两端的电压试图平衡时停止所述电容器118和120两端的电压的持续移动。
一旦电容器118和120两端的电压彼此非常接近(例如，相等)(这可在指定电压平衡时间段期满之后发生)，则继电器122可闭合，同时降低高电流的风险。继电器124然后可切换回辅助绕组AUX，以在经由电容器118和120两者供应电力的同时恢复电机102的正常操作。
如图5所示，二极管D1与继电器124并联连接。在没有二极管D1的情况下，可能存在电感电流的问题，该问题可能在断开继电器124时发生。电弧可能发生以引起损坏。二极管D1帮助减少这些问题。特别地，可以在电流在二极管传导方向上流动的同时切换继电器124。然后，电流可以继续通过二极管D1，而不会在继电器的两端形成电弧。
如果继电器124在电流想要反向之前被打开，则电流可以自然地停止。电容器118可以充电，但是一旦电容器118达到满电压就将不再有电流。在那种情况下，可能不需要继电器124的切换的精确定时。
在一些实施例中，继电器122和/或124可以小于最大电流(例如，以大约零电流)被切换。例如，控制电路126可以检测线路电压源L1的电压和/或辅助绕组AUX的电压，并且然后当检测到的电压在峰值电压范围(诸如峰值电压值、峰值电压值的50％至100％的范围、最小负值等)内时切换继电器122和/或124。
如果电容器118和120上的电压的极性非常大，则电阻器R2中的能量耗散可能较大，这可能需要更昂贵且更大的电阻器R2，并且如果电容器118和120被一起切换则情况可能相反(这可能产生最大的增量值)。如图5所示，二极管D4可以耦接在电阻器R2和辅助绕组AUX之间以帮助解决该问题。二极管D4可以减少用于发生足够的电压平衡的时间量。
例如，二极管D4可以使电容器118和120当一起切换时具有非常相似的电压，这可以允许使用更小和更低成本的电阻器R2。当断开电容器120时，二极管D4可以减少(例如，避免)继电器122上的反弹问题(例如，如果Va-m增加)。图5还示出了了其他可选电路部件，包括二极管D5、LED 1(例如，用于示出何时存在高电压)以及电阻器R6、R7、R8、R9和R10(例如，用于使电容器120放电)。
图6示出了用于控制继电器122和124的切换的示例性过程。在一些实现方式中，该示例性过程可以由控制电路126执行。该过程通过运行电机102开始于301，其中仅电容器118耦接到辅助绕组110。例如，继电器124可以在继电器122断开时闭合。
在305，控制电路126等待接收指示第二电容器120应耦接到辅助绕组110的信号(例如，响应于检测到过载条件标准等)。一旦接收到添加电容器的信号，则控制电路在309等待指定的二极管正向电流延迟时间段。在正向电流延迟时间段期满之后，控制电路126在313处切换继电器124。
在317，控制电路等待指定的电容器电压平衡延迟时间段。该延迟时间段可以是当电流行进通过开关继电器124等时电容器118和120上的电压变得基本平衡所需的时长。延迟时间段可以包括切换继电器124所需的时间。
在电容器电压基本平衡之后，在321，控制电路切换继电器122，以便经由继电器122耦接电容器118和120。然后，在325，控制电路126等待指定的重新连接相位延迟时间段。该相位延迟时间段可以包括切换继电器122所需的时间、达到正确相位角所需的时间等。然后，在329，控制电路126释放继电器124，以利用耦接到辅助绕组110的电容器118和120两者操作电机102。
在333，控制电路126等待接收移除电容器的信号，其指示电容器120应与辅助绕组110解耦(例如，响应于检测到正常运行条件标准等)。在333接收到移除电容器的信号之后，在337，控制电路等待指定的二极管正向电流延迟时间段。
然后，在341，控制电路126切换继电器124。在345等待与完成继电器124的切换所需的时间对应的延迟时间段之后，在349，控制电路126释放继电器122，以将电容器120与电容器118去耦。然后，在357释放继电器124以操作电机102(其中仅电容器118耦接到辅助绕组110)之前，控制电路126在353等待指定的重新连接阶段延迟时间段。
图13是示出用于控制与电容器耦接的继电器的切换的电路1300的另一实施例的布线图，该电路1300包括两个晶闸管1328和1330。例如，电路1300可与组件100一起使用以控制电容器118和120与辅助绕组110的连接。
如图13所示，电路1300耦接在线路端子1314和辅助绕组1310之间。电路1300包括与第一继电器(例如开关)1324耦接的第一电容器1318和与第二继电器1322耦接的第二电容器1320。串联的继电器1324和电容器1318与串联的继电器1322和电容器1320并联耦接，并且还与串联的电阻器1332和晶闸管1328并联耦接。电路1300还包括与辅助绕组1310耦接的继电器1326。继电器1326与晶闸管1330并联耦接。
晶闸管1328和1330可以包括任何合适类型的晶闸管，例如硅控整流器(SCR)或用于交流电的三极管(TRIAC)。例如，晶闸管1328可以是具有四层交替的P型和N型材料的固态半导体器件。晶闸管1328可以充当双稳态开关，其在栅极接收到触发电流时导通，并且继续导通直到器件两端的电压反向偏置或电压通过一些其他手段移除。在三引线晶闸管中，栅极上的小电流可以控制阳极到阴极路径的更大电流。在两引线晶闸管中，导通可以在阳极和阴极之间的电势差足够大(例如，击穿电压)时开始。
在各种实施方案中，每个继电器1322和1324可包含任何合适的继电器装置，例如双极继电器。可选的电阻器1334可与电容器1318并联耦接，且可选的电阻器1336可与电容器1320并联耦接以用于在突然复位发生时放电。电阻器1332、1334及1336可具有任何合适的电阻值，其可以选择为避免连续的功率损耗等。
图14是示出用于控制与电容器耦接的继电器的切换的电路1400的另一实施例的布线图，该电路1400包括与继电器1422耦接的一个电容器1420和不与继电器串联连接的另一电容器1418。电路1400可以类似于图13的电路1300，但是电容器1418总是电耦接在线路端子1414和继电器1426之间。
如图14所示，电容器1418与串联的继电器1422和电容器1420并联连接，并且还与串联的电阻器1432和晶闸管1428并联连接。电路1400还包括与辅助绕组1410连接的继电器1426。继电器1426与晶闸管1430并联连接。
在各种实施方式中，可选的电阻器1434可以与电容器1418并联耦接，并且可选的电阻器1436可以与电容器1420并联耦接，以便在突然复位发生时放电。电阻器1432、1434和1436可以具有任何合适的电阻值，其可以被选择为避免连续的功率损耗等。
如本文所述，示例控制电路可以包括微处理器、微控制器、集成电路、数字信号处理器等，其可以包括存储器。控制电路可以被配置为使用任何合适的硬件和/或软件实现来执行(例如，可操作为执行等)本文所述的任何示例性处理。例如，控制电路可以执行存储在存储器中的计算机可执行指令，可以包括一个或多个逻辑门、控制电路等。在一些实施例中，控制电路126和/或继电器122和124可以包括模拟电路实现、数字电路实现、协调切换逻辑电路、低电流切换设备等。
图7示出了可以在图1的组件100中使用的示例性一体式多电容器装置300的俯视图。如图7所示，装置300包括在单个单元中的多个电容器(例如，电容器膜等)。
装置300可以包括图1的组件的电容器118和电容器120，以及第三电容器328。例如，单个多电容器装置300可以用于提供应电力容器118和120以促进图1的压缩机电机102的辅助绕组110的多个运行电容值，而第三电容器328用于向包括压缩机电机102的冷凝器单元的风扇电机供应电力(例如，如图8所示)。
装置300还包括公共端子330。虽然图7示出了单个单元中的三个电容器118、120和328，但是其他实施例可以包括更多或更少的电容器，这些电容器可以为压缩机电机102的辅助绕组110提供更多或更少的运行电容值。
图8是示例性HVAC系统的示例性冷凝单元404的功能框图，该示例性HVAC系统可以包括图1的压缩机组件100和压缩机电机102。虽然被称为冷凝单元404，但是热泵的模式决定了冷凝单元404的冷凝器452实际上是作为冷凝器还是作为蒸发器来操作。换向阀408由控制模块456控制，并且确定压缩机组件100是朝向冷凝器452(冷却模式)还是远离冷凝器452(加热模式)排放被压缩的制冷剂。控制模块456基于控制信号来控制换向阀408和压缩机组件100。控制模块456可以例如从空气处理器单元的变压器(未示出)或者经由导入的AC供应电力线路接收电力。控制模块456包括用于控制电机102的电机控制电路126。在各种实现方式中，控制电路126可以位于冷凝单元404的其他部分中，诸如与压缩机组件100等一起。
压缩机组件100包括压缩机电机102和电磁阀420。电机102可以例如在低阶段中以大约40赫兹(Hz)操作，并且在中阶段和高阶段中以大约50-60Hz操作。控制模块456从例如恒温器或空气处理器单元的控制模块接收控制信号。控制信号包括指示用于压缩机组件100的操作的阶段的需求信号。控制模块456还可以控制冷凝器风扇460，其增加冷凝器452和外部空气之间的热交换。
图9示出了根据另一示例性实施例的压缩机500。如图8所示，压缩机500包括圆筒形壳体528、连接至壳体的上端的分隔件530、连接至分隔件530的盖532以及连接至壳体528的下端的基部534。电机502构造成驱动盘旋涡卷部件536。电机502包括定子组件503、缠绕在定子组件502上的绕组504以及耦接至驱动轴538的转子512。例如，电机502可以是类似于图1至图3中所示的电机102。
电机502经由驱动轴538将机械能传递至盘旋涡卷部件536。盘旋涡卷部件536具有从端板542向上延伸的螺旋形叶片540。非盘旋涡卷部件544包括以与盘旋涡卷部件536啮合的方式向下延伸的叶片546。涡卷部件536与544之间的相互作用可以被广义地限定为泵。
压缩机500被示出为涡旋式压缩机(例如，密闭的压缩机)。在其它实施例中，可以使用其它类型的压缩机设备，其中，单相感应被耦接以驱动压缩单元。泵设备可以包括泵和被耦接以驱动泵的单相感应电机。电机502可以是密闭地密封在单相压缩机中的永久分相式电容器(PSC)电机。
图10示出了示例性控制过程，其可以由控制电路126执行以操作开关122和/或124。该过程在1004处通过获取表示主绕组104两端的电压的主绕组电压值而开始。在1008处，控制电路确定是否存在启动(例如，辅助)电容器。在各种实施方式中，如果已知电路包括启动电容器，则控制电路126可以自动地从1004进行到1020，而不用明确确定电容器是否存在(例如，因为如果控制电路已经根据启动电容器存在于电路中的知识而被编程，则控制电路的软件不需要执行检查启动电容器是否存在的声明)。
如果在1012处启动电容器不存在，则控制电路126在于1020处接收辅助绕组110两端的感测电压值之前在1016处打开开关124以断开辅助绕组110。如果在1012处启动电容器存在，则控制电路126直接前进到1020以接收辅助绕组110两端的感测电压值。
在1024，控制电路126确定相位差是否将用于计算电机转速或负载。如果相位差将不在1028被使用，则在1036，控制器获取主绕组电压值和辅助绕组电压值的多项式系数。如果相位差将在1028使用，则在1032，控制电路126获取主绕组电压和辅助绕组电压的多项式系数以及相位差。在各种实现方式中，如果已知相位差将被使用，则确定相位差是否将在1024的计算中使用的明确步骤可以不被编程到控制电路126的软件中。
控制电路126然后在1040处使用多项式方程和所获取的系数来计算电机102的转速和/或负载。在各种实现方式中，可以在不使用查找表的情况下确定电机102的转速和/或负载。在1044处，控制电路126根据所计算的速度和/或负载来控制开关122和/或开关124的操作，或者记录所计算的速度和/或负载以用于监测。例如，所计算的速度或负载(或从主电压读数和辅助电压读数导出的任何其他合适的参数)可以用于各种目的，诸如存储电机参数的历史、显示电机参数以用于监测、使用电机参数来控制其他部件等。因此，图10的示例方法可以用于其他合适的实施例中，在这些实施例中不包括开关122和124，包括在电机的可以由控制电路126控制或可以不由控制电路126控制的其他位置中的(一个或多个)开关，或完全不包括开关等。
如上所述，控制电路126可以测量主绕组104上的电压，测量辅助绕组110上的电压，并且可选地计算各电压之间的相位差，以便考虑电容器的变化，诸如图1中的电容器118和120的变化。然后，控制电路126可以使用所测量和计算的值来预测电机102的速度、电机102的负载等。
在各种实施方式中，主绕组104和/或辅助绕组110上的电压变化可以是较小的，因此各种方法可以用于更准确地测量电压。例如，AC跟踪可以用于测量电压波形并且确定在计算电压之间的相位差时可以使用的参考角。
滤波器可以用于进行测量，该滤波器例如是控制电路126的数字滤波器或耦接到控制电路126的滤波器组件。当较慢的响应是可接受的时候，特别是如果不需要相位差，可以使用这种方法。
在各种实施方式中，分压器可用于获取主绕组104和辅助绕组110的电压。例如，分压器可耦接在控制电路126与主绕组104或辅助绕组110之间。在一些实施例中，主电压可以是已经被测量的线路电压，因此本文描述的示例方法可以仅添加辅助绕组110的检测。
在各种实现方式中，可以在输入电源的不同线路上感测主绕组电压和辅助绕组电压。例如，如果线路输入包括线路L1和公共线路L2，则可以在L1和L2两端感测主电压，并且可以在辅助绕组和L2之间感测辅助绕组电压。这可以被称为主到公共电压和启动到公共电压。
用于计算(一个或多个)电机参数的示例性多项式可以单独基于辅助绕组110的电压、基于辅助绕组110和主绕组104的电压、基于辅助绕组和主绕组的电压以及它们之间的相位差等。例如，如果电容器118和/或120的值是已知的(或者(一个或多个)电容器118和/或120不存在于组件100中)，则多项式可以仅使用主绕组电压和辅助绕组电压作为输入。如果线路电压被保持为高容差，则多项式可以仅使用辅助绕组电压。下面示出了示例性多项式。
等式1：速度＝p0+p1x+p2y+p3z+p4x2+p5xy+p6xz+p7y2+p8yz+p9z2+p10x3+p11x2y+p12x2z+p13xy2+p14y3+p15y2z+p16xz2+p17yz2+p18z3+p19xyz，其中x＝主绕组电压,y＝启动绕组电压，z＝主绕组电压与辅助绕组电压之间的相位差,并且p0-p19为系数。
在各种实施方式中，可以根据任何合适的技术来指定系数，诸如通过感应电机的初始测试和系数的后续拟合来收集数据等。上述等式仅是示例，并且其他实施例可以使用其他等式形式。例如，如果仅需要粗略的速度预测来确定电机是否失速，则可以使用较低精度的等式。
一些实施例可以使用多组系数或多个等式形式，以提供更好的拟合或更简单的等式。例如，当电机102在第一电机操作范围(例如接近全速)内操作时，可以使用一组系数，而当电机102在第二电机操作范围(例如接近极限扭矩)内操作时，使用第二组系数。
作为另一个示例，第一组系数可以用于确定电机102的速度，第二组系数可以用于确定电机102的负载，第三组系数可以用于确定电容器118或电容器120的电容值，并且第四组系数可以用于确定电机102的电流。在各种实现中，可以通过多次重复使用可变项来减少计算。在一些实现中，可以从速度、负载等导出其他参数，诸如从速度或负载导出电流，并且基于速度和负载导出电机102的功率。
在各种实施方式中，可以经由主绕组电压和辅助绕组电压经由其它合适的算法来确定电机的速度或负载。例如，查找表可以根据主绕组电压和辅助绕组电压来存储速度、负载或其它合适的电机参数，并且控制电路126可以使用查找表来基于感测到的主绕组电压和辅助绕组电压来预测电机速度、负载等。
图11A示出了使用滤波器(例如，控制电路126的数字滤波器或与控制电路126的输入耦接的滤波器部件)测量的电机102的示例性模拟速度1100。图11A示出了电机102的启动，随后是阶跃负载。因此，电机速度在启动期间最初斜升到较高的稳态速度值，然后在负载增加之后降到较低的稳态速度。
图11B示出了使用滤波器测量的辅助绕组110的示例性模拟电压1102。如图11B所示，辅助绕组110上的电压在电机102启动期间初始增加到较高的稳态值，然后在施加阶跃负载之后下降到较低的稳态值。电压波形1102对应于图11A的模拟速度1100，其指示在该示例中辅助绕组110上的电压可以用于预测电机102的速度。
图12是示出用于电机参数预测的多项式系数的示例性曲线拟合表面的曲线图1200。例如，图12示出使用多个三维表面的四维表面的表示。每个表面表示主绕组电压和辅助绕组电压之间的相位角的不同步长(诸如从约70度直到约100度的2.5度步长)。
通过拟合从电机操作值测量的数据点来确定对应的多项式的系数。例如，可以在各种速度、扭矩、相位角、主绕组电压和辅助绕组电压等处对一组测量的电机数据点使用曲线拟合算法，以生成多个表面(诸如通过使用最小二乘表面拟合、伪逆矩阵或阵列)。然后，如果从电机测量主绕组电压和辅助绕组电压，并且确定相位角，则可以使用图形1200的表面来预测电机的当前扭矩(或者已经建模的当前速度或其他期望的预测参数)。
在各种实现方式中，可以调谐多项式系数以增加期望的电机控制性能。例如，可以在参数空间内对电机操作更重要的区域(诸如电机花费其大部分时间操作的区域)中对系数增加权重，或者可以在更重要的操作参数区域中从样本电机进行更多测量以给出更好的预测精度以用于改进的控制。在电机不正常操作的区域处可能需要较少的调整或精度。例如，当电机接近停转时可能难以进行准确的测量，因此较小的权重可以用于参数空间中的这样的区域。
如上所述，在各种实现中，多个多项式方程可以用于具有不同系数的不同情况。例如，两个不同的多项式方程组可以用于与辅助绕组或主绕组耦接的不同电容值(例如，第一组系数用于25到45微法范围内的电容，而另一组系数用于125到185微法范围内的电容)。
根据本实用新型的另一方面，压缩机组件包括压缩机电机，该压缩机电机被耦接以运行暖通空调(HVAC)系统的压缩机。压缩机电机包括定子芯，该定子芯具有定子轭和从定子轭朝向中央开口延伸的多个齿。中央开口从定子芯的第一端延伸至定子芯的与第一端相对的第二端。多个齿彼此间隔开并在多个齿之间限定多个槽。压缩机电机还包括位于多个槽内并围绕多个齿缠绕的主绕组和辅助绕组。主绕组耦接至线路端子以接收来自线路电压源的电力。
该组件包括：第一电容器，其耦接在线路端子与辅助绕组之间，以从线路电压源向辅助绕组供应电力；第二电容器，其耦接在线路端子与辅助绕组之间，以从线路电压源向辅助绕组供应电力；继电器，其耦接在第一电容器与线路端子或辅助绕组之间，以选择性地抑制从线路电压源经由第一电容器向辅助绕组供应电力；以及控制电路，其耦接成控制继电器的开关操作。控制电路被配置成：接收主绕组电压和辅助绕组电压中的至少一者；在压缩机电机的初始启动时间段期间闭合继电器；随后响应于检测到启动条件标准而断开继电器；以及响应于检测到过载条件标准而闭合继电器，其中该过载条件标准包括所接收的主绕组电压和辅助绕组电压中的至少一者。
在一些实施例中，所述控制电路被配置为，在响应于检测到所述过载条件标准而闭合所述继电器之后，响应于检测到正常负载条件标准而断开所述继电器，所述正常负载条件标准包括所接收的所述主绕组电压和所述辅助绕组电压中的至少一者。
控制电路可以被配置成接收指示通过主绕组的电流的第一电流值，接收指示通过辅助绕组的电流的第二电流值，以及响应于第一电流值和第二电流值中的至少一者超过电流过载阈值而断开继电器。在一些实施例中，第一电容器包括设置在一体化多电容器外壳中的第一电容器膜，并且第二电容器包括设置在一体化多电容器外壳中的第二电容器膜。
根据本实用新型的另一方面，公开了一种控制压缩机电机总成的方法。该总成包括压缩机电机，压缩机电机具有定子轭和从定子轭朝向中央开口延伸的多个齿。中央开口从定子芯的第一端延伸到定子芯的与第一端相对的第二端，并且多个齿彼此间隔开并在多个齿之间限定多个槽。压缩机电机进一步包括位于多个槽内并围绕多个齿缠绕的主绕组和辅助绕组。主绕组耦接到线路端子以从线路电压源接收电力。该总成进一步包括耦接在线路端子与辅助绕组之间的第一电容器、耦接在线路端子与辅助绕组之间的第二电容器、耦接在第一电容器与第二电容器之间的第一继电器以及耦接在第一电容器与辅助绕组之间的第二继电器。
该方法包括在压缩机电机的运行时间段期间断开第一继电器并闭合第二继电器，并且接收主绕组和辅助绕组中的至少一者的电压。响应于检测到至少包括所接收的电压的过载条件标准，该方法包括断开第二继电器以将第一电容器与线路端子或辅助绕组断开，在指定的电压平衡时间段之后闭合第一继电器以并联耦接第一电容器和第二电容器，以及闭合第二继电器以将第一电容器和第二电容器连接到线路端子或辅助绕组，以经由第一电容器和第二电容器将电力从线路端子供应到辅助绕组。
在一些实施例中，该方法包括：在压缩机电机的初始启动时间段期间闭合第一继电器；以及响应于检测到启动条件标准而打开第一继电器，启动条件标准包括接收电压和初始启动时间段的期满中的至少一者。
该方法可以包括接收指示通过主绕组的电流的第一电流值，接收指示通过辅助绕组的电流的第二电流值，以及响应于第一电流值和第二电流值中的至少一者超过电流过载阈值而断开第二继电器。
本文描述的示例性实施例可提供一个或多个优点，包括但不限于，降低压缩机组件的制造成本，降低控制电路的切换复杂性，增加用于电机优化的设计控制(诸如，优化在较轻负载点处的效率，同时还满足最大负载要求)等。
为了说明和描述的目的，已经提供了实施例的前述描述。其并不旨在是穷举的或限制本公开。特定实施例的单独的元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下是可互换的并且可以在所选择的实施例中使用，即使没有具体示出或描述。其也可以许多方式变化。这样的变化不被认为是脱离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (22)

1.一种压缩机组件，其特征在于，包括：
压缩机电机，其被耦接以操作暖通空调系统的压缩机，所述压缩机电机包括定子芯，所述定子芯具有定子轭和从所述定子轭朝向中央开口延伸的多个齿，所述中央开口从所述定子芯的第一端延伸到所述定子芯的与所述第一端相对的第二端，所述多个齿彼此间隔开并且在所述多个齿之间限定多个槽，所述压缩机电机还包括位于所述多个槽内并且围绕所述多个齿缠绕的主绕组和辅助绕组，所述主绕组与线路端子耦接以从线路电压源接收电力；
第一电容器，其耦接在所述线路端子和所述辅助绕组之间，以从所述线路电压源向所述辅助绕组供应电力；
第二电容器，其耦接在所述线路端子和所述辅助绕组之间，以从所述线路电压源向所述辅助绕组供应电力；
第一继电器，其耦接在所述第一电容器和所述第二电容器之间，以选择性地并联耦接所述第一电容器和所述第二电容器；
第二继电器，其耦接在所述第一电容器和所述辅助绕组之间，以选择性地抑制从线路电压源经由第一电容器向辅助绕组的电力供应；以及
控制电路，其被耦接以控制所述第一继电器和所述第二继电器的开关操作，所述控制电路被配置为响应于检测到过载条件标准而闭合第一继电器，并且随后响应于检测到正常负载条件标准而断开第一继电器，所述过载条件标准和所述正常负载条件标准均包括主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的压缩机组件，其特征在于，所述控制电路被配置成在压缩机电机的初始启动时间段期间闭合第一继电器，并且随后响应于检测到启动条件标准而断开第一继电器，所述启动条件标准包括初始启动时间段的期满、主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，所述控制电路被配置为响应于检测到过载条件标准：
在闭合第一继电器之前，断开第二继电器以将第一电容器与线路端子或辅助绕组断开；
在断开第二继电器之后，在闭合第一继电器之前等待指定的电压平衡时间段；以及
在闭合第一继电器之后，闭合第二继电器以将第一电容器和第二电容器连接到线路端子或辅助绕组，以经由第一电容器和第二电容器将电力从线路端子供应到辅助绕组。
4.根据权利要求3所述的压缩机组件，其特征在于，还包括耦接在第二继电器和第二电容器之间的电阻器，其中，当第二继电器将第一电容器从线路端子或辅助绕组断开时，第二继电器被耦接以经由所述电阻器将第一电容器与第二电容器连接。
5.根据权利要求4所述的压缩机组件，其特征在于，还包括二极管，所述二极管包括阴极和阳极，其中所述阴极与所述电阻器耦接，并且所述阳极与所述辅助绕组耦接。
6.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，还包括二极管，所述二极管包括阴极和阳极，其中所述阴极与所述第一电容器耦接，并且所述阳极与所述辅助绕组耦接。
7.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，所述控制电路被配置成：接收指示流经所述主绕组的电流的第一电流值；接收指示流经所述辅助绕组的电流的第二电流值；以及响应于所述第一电流值和所述第二电流值中的至少一者超过电流过载阈值而断开所述第二继电器。
8.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，第一电容器的电容值等于第二电容器的电容值。
9.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，所述压缩机电机包括永久分相式电容器电机。
10.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，还包括：
第三电容器，其耦接在所述线路端子和所述辅助绕组之间，以从所述线路电压源向所述辅助绕组供应电力；以及
第三继电器，其耦接在第一电容器、第二电容器与第三电容器之间，以选择性地将第三电容器与第一电容器和第二电容器并联耦接，其中所述控制电路被耦接以控制第三继电器的开关操作。
11.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于：
所述第一电容器包括设置在一体式多电容器外壳中的第一电容器膜；以及
所述第二电容器包括设置在所述一体式多电容器外壳中的第二电容器膜。
12.根据权利要求11所述的压缩机组件，其特征在于，所述一体式多电容器壳体包括第三电容器膜，所述第三电容器膜适于耦接在所述线路电压源与用于所述暖通空调系统的冷凝器单元的风扇电机之间。
13.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，还包括与第二继电器电耦接的晶闸管。
14.根据权利要求13所述的压缩机组件，其特征在于，所述晶闸管是第一晶闸管，并且所述压缩机组件还包括与所述第二电容器电耦接的第二晶闸管。
15.根据权利要求1或2所述的压缩机组件，其特征在于，所述控制电路包括数字微处理器。
16.一种压缩机设备，其特征在于，包括：
压缩单元；以及
根据权利要求1-15中任一项所述的压缩机组件，其被耦接成驱动所述压缩单元。
17.根据权利要求16所述的压缩机设备，其特征在于，所述压缩单元包括涡旋式压缩机。
18.一种压缩机组件，其特征在于，包括：
压缩机电机，其被耦接成操作暖通空调系统的压缩机，所述压缩机电机包括定子芯，所述定子芯具有定子轭和从所述定子轭朝向中央开口延伸的多个齿，所述中央开口从所述定子芯的第一端延伸到所述定子芯的与所述第一端相对的第二端，所述多个齿彼此间隔开并且在所述多个齿之间限定多个槽，所述压缩机电机还包括位于所述多个槽内并且围绕所述多个齿缠绕的主绕组和辅助绕组，所述主绕组耦接到线路端子以从线路电压源接收电力；
第一电容器，其耦接在所述线路端子和所述辅助绕组之间，以从所述线路电压源向所述辅助绕组供应电力；
第二电容器，其耦接在所述线路端子和所述辅助绕组之间，以从所述线路电压源向所述辅助绕组供应电力；
继电器，其耦接在第一电容器和线路端子或辅助绕组之间，以选择性地抑制从线路电压源经由第一电容器向辅助绕组的电力供应；以及
控制电路，其被耦接成控制继电器的开关操作，该控制电路被配置为接收主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者，在压缩机电机的初始启动时间段期间闭合继电器，随后响应于检测到启动条件标准而断开继电器，以及响应于检测到过载条件标准而闭合继电器，该过载条件标准包括所接收的主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。
19.根据权利要求18所述的压缩机组件，其特征在于，所述控制电路被配置为，在响应于检测到过载条件标准而闭合继电器之后，响应于检测到正常负载条件标准而断开继电器，所述正常负载条件标准包括所接收的主绕组的电压和辅助绕组的电压中的至少一者。
20.根据权利要求18或19所述的压缩机组件，其特征在于，所述控制电路包括数字微处理器。
21.根据权利要求18或19所述的压缩机组件，其特征在于，所述控制电路被配置成接收指示流经主绕组的电流的第一电流值，接收指示流经辅助绕组的电流的第二电流值，以及响应于第一电流值和第二电流值中的至少一者超过电流过载阈值而断开继电器。
22.根据权利要求18或19所述的压缩机组件，其特征在于：
所述第一电容器包括设置在一体式多电容器外壳中的第一电容器膜；以及
所述第二电容器包括设置在所述一体式多电容器外壳中的第二电容器膜。
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