專利名稱：用于hvac系統(tǒng)的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在住宅加熱、通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)中的鼓 風(fēng)電動(dòng)機(jī)與控制器。具體而言，本發(fā)明的實(shí)施例涉及可被連接到用于固定 電容分相(PSC)電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)電力端子的替換鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，以及可 用在初始設(shè)備制造廠家(OEM )應(yīng)用以及其他應(yīng)用中的這種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組 件。
背景技術(shù)：
HVAC系統(tǒng)效率提高已經(jīng)提供了能量使用的可觀減少。例如，許多高 效爐、空氣調(diào)節(jié)器以及空氣處理器現(xiàn)在具有大于90%的效率(AFUE額定 值(AFUE ratings ))。然而，用于在這些系統(tǒng)中移動(dòng)空氣的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī) 尚未見到顯著效率改進(jìn)，并具有低得多的效率。由于爐以及空氣調(diào)節(jié)器已 經(jīng)變得更為高效，HVAC系統(tǒng)總能量消耗中歸因于鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的部分增大， 由此使得鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)成為整個(gè)系統(tǒng)能量使用的較大的分?jǐn)傉?。?dāng)鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)超過單純?yōu)榧訜岷椭评渌枰匝娱L(zhǎng)的小時(shí)數(shù)運(yùn)行時(shí)，鼓 風(fēng)電動(dòng)機(jī)的低效率械放大。例如，通過將風(fēng)扇控制開關(guān)設(shè)置在"開通"位 置，某些用戶經(jīng)常選擇讓其HVAC系統(tǒng)的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。這種循環(huán) 運(yùn)行模式減小了溫度分層，使得來自風(fēng)管工程的初始通風(fēng)最小化，改善了 濕度控制，增大了與HVAC系統(tǒng)結(jié)合使用的相關(guān)空氣凈化器的有效性。通 過選擇"開通"位置，鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行，且相關(guān)聯(lián)的熱特性(即發(fā)熱 或制冷)應(yīng)恒溫器的"需求"設(shè)置運(yùn)行。當(dāng)處于"開通"位置時(shí)，鼓風(fēng)電 動(dòng)機(jī)典型地以用于制冷的速度運(yùn)行，即^f吏是在恒溫器^皮i殳置在加熱4莫式的 時(shí)候。這種速度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)現(xiàn)上述空氣循環(huán)效果所必需的速度。這導(dǎo) 致過量的能量使用以及噪音。另外，在鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)處于"開通，，位置的情況下，單元不再能選擇用于制冷或是加熱的系統(tǒng)速度，而是連續(xù)地以連續(xù) 風(fēng)扇速度運(yùn)行。即使是在系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為在多速度電動(dòng)機(jī)中選擇適當(dāng)速度時(shí)，例如美國(guó)專利No.4，815，524所公開，可用于鼓風(fēng)機(jī)"開通，，應(yīng)用的速度高 于對(duì)于這種運(yùn)行所必需的速度，并能帶來冷點(diǎn)腐蝕(cold spot corrosion)， 需要在，524專利中公開的關(guān)閉周期。因此，增大的運(yùn)行時(shí)間導(dǎo)致更大的能 量使用。許多上面介紹的低效率來自用在HVAC系統(tǒng)中的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的類型。 按照傳統(tǒng)，HVAC系統(tǒng)使用固定速度或多種速度的固定電容分相(PSC) 電動(dòng)機(jī)。這些電動(dòng)機(jī)一般具有兩個(gè)獨(dú)立的電力連接，以便提供加熱或是制 冷運(yùn)行模式。加熱或制冷電力輸入一般連接到PSC電動(dòng)機(jī)中的不同的繞組 抽頭，以便在相應(yīng)的運(yùn)行模式中為鼓風(fēng)機(jī)提供在某種程度上不同的運(yùn)行速 度。兩個(gè)以上的抽頭可被設(shè)計(jì)到PSC電動(dòng)機(jī)中，允許OEM或安裝者通過 抽頭到相應(yīng)加熱與制冷電力連接的適當(dāng)連接來選擇運(yùn)行速度。通過由恒溫 器驅(qū)動(dòng)的繼電器以及溫度開關(guān)的致動(dòng)，這些AC電力連接到電動(dòng)機(jī)的激勵(lì) 受到控制。用在住宅HVAC系統(tǒng)中的固定速度PSC電動(dòng)機(jī)M1的實(shí)例在圖1中 示出。在這種配置中，單相AC電源電壓( 一般為115VAC或230VAC ) 由連接L1與N供給，其中，Ll表示AC電源的高電壓側(cè)，N為中性側(cè)， 其在典型的115 VAC住宅配電系統(tǒng)中位于地電位。(在一般的230VAC系 統(tǒng)中，另一個(gè)高電壓供電線可代替中性線N)。到電動(dòng)機(jī)的電力受到繼電 器R1和開關(guān)S1的控制，它們均被示為處于其不通電位置。鼓風(fēng)機(jī)繼電器 Rl受到恒溫器的控制。在圖l所示的位置上一一其為加熱運(yùn)行模式的通常位置，每當(dāng)風(fēng)扇控 制開關(guān)Sl閉合時(shí)，AC電壓被供到電力輸入連接L1H電動(dòng)機(jī)連接。每當(dāng) 熱交換器中的空氣溫度超過預(yù)定設(shè)置點(diǎn)時(shí)，風(fēng)扇控制開關(guān)Sl閉合。對(duì)于燃 氣爐系統(tǒng)， 一旦恒溫器達(dá)到觸發(fā)溫度，這在燃?xì)鈬娮?故來自恒溫器的信號(hào) 致動(dòng)后的短暫時(shí)間發(fā)生。當(dāng)風(fēng)扇控制開關(guān)S1閉合時(shí)，AC電力被供到電動(dòng) 機(jī)M1，于是，電動(dòng)機(jī)M1將啟動(dòng)并運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)M1的速度是電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)阻抗的函數(shù)。電動(dòng)機(jī)M1在風(fēng)扇控制開關(guān)Sl關(guān)斷時(shí)停止，其在每當(dāng)熱交換器空氣溫度下降到 低于設(shè)置點(diǎn)時(shí)發(fā)生。類似地，當(dāng)恒溫器由于制冷需求而要求鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)繼電器 Rl閉合并對(duì)L1C電動(dòng)機(jī)連接通電，因此以其制冷模式速度運(yùn)行電動(dòng)機(jī)。 鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行在來自恒溫器的信號(hào)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)繼電器Rl停止通電時(shí)停止。現(xiàn)在參照?qǐng)D1A，示出了用于住宅HVAC系統(tǒng)中的另一固定速度PSC 電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)具有四個(gè)繞組抽頭，以便供給兩種加熱風(fēng)扇速度和兩種制 冷速度。風(fēng)扇速度受到具有制冷/加熱繼電器、低/高制冷繼電器以及^/高 加熱繼電器的爐控制板的控制。其他的HVAC系統(tǒng)可包含兩個(gè)加熱級(jí)以及 一個(gè)制冷級(jí)，或者加熱與制冷速度的其他任意組合。PSC電動(dòng)機(jī)在以高速運(yùn)行時(shí)具有合理的高效率，但其效率在以低速運(yùn) 行時(shí)可能下降到20%范圍。由于空氣調(diào)節(jié)器蒸發(fā)器盤管需要與爐熱交換器 相比更高的氣流，鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)在爐運(yùn)行期間以較低的速度運(yùn)行，其中效率 較低，鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)在連續(xù)風(fēng)扇"開通"運(yùn)行期間以甚至更低的速度運(yùn)行， 其中最為低效。由于上面介紹的PSC電動(dòng)機(jī)的低效率，許多較新的HVAC系統(tǒng)使用 可變速度電動(dòng)機(jī)，例如無刷永》茲體(BPM)電動(dòng)機(jī)和對(duì)應(yīng)的電子可變速度 電動(dòng)機(jī)控制器。BPM的速度可受到電子地控制，并被具體設(shè)置為與各個(gè)應(yīng) 用的氣流需求相匹配，因此允許更為高效的運(yùn)行。另夕卜，BPM電動(dòng)機(jī)^f吏用 近似與電動(dòng)機(jī)速度的立方成比例的電力，而PSC電動(dòng)機(jī)使用近似與電動(dòng)機(jī) 速度成比例的電力。因此，隨著電動(dòng)機(jī)速度下降，在寬廣的電動(dòng)機(jī)速度范 圍上，BPM電動(dòng)機(jī)使用與PSC電動(dòng)樹目比較少的電力。這在如上所述為 循環(huán)而連續(xù)運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)時(shí)特別重要。盡管可變速度電動(dòng)機(jī)常常優(yōu)于PSC電動(dòng)機(jī)，在類似于圖1A所示的系 統(tǒng)中用可變速度電動(dòng)機(jī)替換已有PSC電動(dòng)機(jī)需要系統(tǒng)的機(jī)械、布線或控制 配置上成本高、耗 改變。已經(jīng)開發(fā)出被配置為替換已有HVAC 系統(tǒng)中的PSC電動(dòng)機(jī)的可變速度電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，但它們具有相對(duì)較為復(fù)雜的控制和檢測(cè)系統(tǒng)。例如，某些系統(tǒng)要求溫度傳感器在HVAC系統(tǒng)的出口風(fēng) 管中的安裝，以使—基于溫度控制電動(dòng)機(jī)的速度。在其他的替換系統(tǒng)中，替 換電動(dòng)機(jī)的安裝需要到電動(dòng)機(jī)的連續(xù)電力連接以及直接從恒溫器到電動(dòng)機(jī) 的低電壓控制信號(hào)的連接。在已有HVAC系統(tǒng)中，制造這些連接可能累贅 且困難。另外，這些已知的系統(tǒng)缺少在低的運(yùn)行速度下運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)的靈敏 度。
已有PSC和BPM電動(dòng)機(jī)的另一限制在于，HVAC OEM常常需要具 有獨(dú)特運(yùn)行參數(shù)的電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)矩負(fù)載，風(fēng)扇速度，旋轉(zhuǎn)方向等)，以便使 得其HVAC部件的性能最優(yōu)化。盡管多速度PSC電動(dòng)機(jī)和BPM電動(dòng)^ 供了某些運(yùn)行選擇，它們的許多運(yùn)行參數(shù)在制造后是固定的，不能容易地
改變。電動(dòng)機(jī)制造者、安裝者以;sj艮務(wù)契約者因此必須對(duì)多種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)
存量清單進(jìn)行備貨，以便供應(yīng)HVAC設(shè)備的多種不同的型號(hào)。
因此，可能希望在HVAC系統(tǒng)中提供PSC電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的"即用型 (dr叩-in)"替換，以便實(shí)現(xiàn)可變速度鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，而不需要對(duì) HVAC系統(tǒng)的顯著改變。通過使用簡(jiǎn)單的控制電路，并消除對(duì)額外的布線 的需求，例如與傳統(tǒng)的可變速度電動(dòng)機(jī)以及已有的替換可變速度電動(dòng)機(jī)系 統(tǒng)結(jié)合使用的布線，也將有利于減小這種替換系統(tǒng)的復(fù)雜性。還將有利于 提供可,皮定制為適合更多HVAC系統(tǒng)的HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上面介紹的多個(gè)問題以及其他問題，并提供了 HVAC鼓 風(fēng)電動(dòng)機(jī)及其其他電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中的明顯優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其一般包含整流器、新 型檢測(cè)電路、可變速度電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)控制器與電力轉(zhuǎn) 換器。到鼓風(fēng)機(jī)組件的電力經(jīng)由向圖1的PSC電動(dòng)機(jī)M1提供的同樣的一 組電力輸入連接來提供，即L1C、 L1H和中性N，故鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件可作 為對(duì)于圖1的PSC電動(dòng)機(jī)中由矩形10A包圍的該部分的即用型替換。
檢測(cè)電路的一個(gè)實(shí)施例包含電流互感器CT、電阻器R1、電阻器R2、二極管D1、晶體管Q1、電阻器R3、電容器C1、電阻器R4。檢測(cè)電路的 兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于其簡(jiǎn)單性和靈敏性。由于電路僅僅包含小電流互感器、4 個(gè)電阻器、電容器、 一個(gè)晶體管、二極管，在例如小電力輸入連接器等小 區(qū)域上構(gòu)建和安裝起來相對(duì)較為簡(jiǎn)單。另外， 一個(gè)晶體管的使用提供了相 對(duì)較為無源的設(shè)計(jì)，其用小的電流互感器有效地檢測(cè)L1C或L1H中的電 流。這是重要的，因?yàn)楦鼮殪`敏的檢測(cè)電路可如下面更為詳細(xì)地介紹的那 樣用于檢測(cè)連續(xù)風(fēng)扇速度輸入連接或承載較小電流的其他輸入。
本發(fā)明的另 一實(shí)施例為一種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其被配置為替換具有兩 個(gè)以上的高電壓側(cè)電力連接的PSC電動(dòng)機(jī)，例如具有高速、中速、低速以 及連續(xù)風(fēng)扇速度的PSC電動(dòng)機(jī)。此實(shí)施例的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件可包含五個(gè)或 五個(gè)以上的電力輸入，用于檢測(cè)五個(gè)輸入中的電流的三個(gè)傳感器電路，以 及用于作為由三個(gè)傳感器電路檢測(cè)到的電流的函數(shù)控制鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 的組合邏輯。
本發(fā)明的另 一 實(shí)施例為 一種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其裝有一對(duì)中性線輸入， 例如CW中性輸入和CCW中性輸入。電力可被連接到兩個(gè)中性輸入中的 任何一個(gè)，以便選擇電動(dòng)機(jī)的鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)或任何其他的參數(shù)。檢測(cè)電 路被配置為檢測(cè)在中性輸入之一 中的電流以及向電動(dòng)機(jī)控制器提供對(duì)應(yīng)的 信號(hào)，以便控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，例如電動(dòng)M轉(zhuǎn)方向。
本發(fā)明另一實(shí)施例目標(biāo)在于降低引入鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件封裝的高電流導(dǎo) 線的量。已知的HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)被封裝在兩件構(gòu)成一套的容器中，電動(dòng) 機(jī)自身位于一個(gè)部分，電動(dòng)機(jī)控制器和其它電子裝置位于另一個(gè)部分。本 領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了 ，已知的可變速度電動(dòng)機(jī)封裝容器包含大量的布線 以及電子裝置，其通常在需要維護(hù)時(shí)難以識(shí)別。另外，電動(dòng)機(jī)封裝中的大 量布線可導(dǎo)致布線與電動(dòng)機(jī)自身之間的磁干擾。本發(fā)明提供了一種新型的 電力輸入連接器，其在電動(dòng)機(jī)容器外部附近支持上面介紹的檢測(cè)電路與輸 入電力連接，以便減小伸入容器的高電流導(dǎo)線的數(shù)量。
本發(fā)明另一實(shí)施例在于一種自動(dòng)檢測(cè)HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的正確旋轉(zhuǎn) 方向的方法。HVAC系統(tǒng)中的熱交換器、蒸發(fā)器盤管、管道以及其他部件
9的設(shè)計(jì)和定向常常必需CW或是CCW鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇。HVAC安裝者因此必 須為了替換目的來貯存CW和CCW PSC電動(dòng)機(jī)?？赡孓D(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)可替換 CW或CCWPSC電動(dòng)機(jī)，但是，安裝者仍然必須小心選擇正確的旋轉(zhuǎn)方 向，否則，HVAC系統(tǒng)將不能正確運(yùn)行。通過檢測(cè)電動(dòng)機(jī)方向并在其出錯(cuò) 時(shí)自動(dòng)對(duì)之進(jìn)行校正，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)方法解決了這些問題。
本發(fā)明另一實(shí)施例提供了調(diào)節(jié)HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置的方法。 HVAC OEM常常希望鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)特別被設(shè)計(jì)為與其HVAC設(shè)備一起工 作。采用PSC電動(dòng)機(jī)，通過改變其電動(dòng)機(jī)上的電動(dòng)機(jī)繞組抽頭，以便實(shí)現(xiàn) 所希望的轉(zhuǎn)矩額定值，電動(dòng)機(jī)制造商可滿足這些請(qǐng)求.不幸的是，改變電 動(dòng)機(jī)繞組抽頭以滿足各個(gè)OEM的確切規(guī)格是耗時(shí)且成本高的，并需要制 造和j^存許多輕微改變的電動(dòng)機(jī)。通過提供調(diào)節(jié)鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩值而不
改變電動(dòng)機(jī)繞組抽頭或以其他方式改變電動(dòng)機(jī)物理設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單方法，本發(fā) 明使得較為容易地為特定的PEM需求定制HVAC電動(dòng)機(jī)。特別地，電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)矩值可在制造過程中被改變，而不使用計(jì)算機(jī)或能夠單獨(dú)改變存儲(chǔ) 在電動(dòng)機(jī)存儲(chǔ)器中的所有轉(zhuǎn)矩存儲(chǔ)器值的其他裝置。相反的是，基于電動(dòng) 機(jī)中希望的一個(gè)最大轉(zhuǎn)矩，如這里所介紹的那樣，轉(zhuǎn)矩值在電動(dòng)機(jī)中被自 動(dòng)修改。
通過構(gòu)建這里介紹的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，實(shí)現(xiàn)多種優(yōu)點(diǎn)。例如，本發(fā)明 的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件可被用作對(duì)已有HVAC系統(tǒng)中的低效固定速度電動(dòng)機(jī) 的成本相對(duì)較低的替換。替換鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件使用較少的能量，允許經(jīng)濟(jì) 的連續(xù)風(fēng)扇運(yùn)行，并比傳統(tǒng)的固定速度電動(dòng)機(jī)更為安靜。另外，鼓風(fēng)電動(dòng) 機(jī)組件可迅速且容易地安裝，而不需要改變HVAC系統(tǒng)的機(jī)械配置、布線 或控制。鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件和相關(guān)方法的實(shí)施例也允許標(biāo)準(zhǔn)大小的電動(dòng)機(jī)為 許多不同的應(yīng)用定制，由此減小必須制造和貯存的不同配置的電動(dòng)機(jī)的數(shù)
中的檢測(cè)電#為簡(jiǎn)單、更為靈敏，更為緊湊。本發(fā)明的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件 也可用在OEM和其它非替換應(yīng)用中。另外，本發(fā)明的許多實(shí)施形態(tài)可在 沒有電動(dòng)機(jī)的情況下單獨(dú)用于OEM和/或替換使用。本發(fā)明的這些以及其他的重要實(shí)施形態(tài)在下面的詳細(xì)說明中更為全面 地介紹。


參照附圖，下面將詳細(xì)介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在附圖中
圖1為對(duì)于HVAC系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)中的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)以及相關(guān)聯(lián)的控制
電路的原理電路圖1A為對(duì)于另一HVAC系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)中的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)以及相關(guān)聯(lián)
的控制電路的原理電路圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例構(gòu)建并被示為布線到HVAC系統(tǒng)的相關(guān)控
制電路的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的原理電路圖3為圖2所示的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的示例性整流器的原理電路圖； 圖4為圖2所示的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的另 一示例性整流器的原理電路圖； 圖5為一原理電路圖，其示出了圖2的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的檢測(cè)電路的
一實(shí)施例的細(xì)節(jié)；
圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例構(gòu)建并具有三個(gè)檢測(cè)電路的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)
組件的原理電路圖7為真值表，其示出了鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的電動(dòng)機(jī)控制器的邏輯函數(shù)； 圖8為才艮據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例構(gòu)建并具有用于檢測(cè)中性線電力的檢測(cè)
電路的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的部分的原理電路圖9為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例構(gòu)建的電力輸入連接器的透視圖10為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例構(gòu)建的電力輸入連接器的部件的分解
圖11為被示為在電動(dòng)機(jī)封裝中組裝和安裝的圖io的電力輸入連接器 的透視圖12為一流程圖，其示出了確定鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的正確旋轉(zhuǎn)方向的方法； 圖13為一流程圖，其示出了確定鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的正確旋轉(zhuǎn)方向的另一方
法；圖14為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例構(gòu)建并被示為與鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)耦合的轉(zhuǎn)矩
調(diào)節(jié)機(jī)制的原理圖15為一原理電路圖，其示出了轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制的細(xì)節(jié)。
附圖不是將本發(fā)明限定為這里所公開和介紹的具體實(shí)施例。附圖不必
被縮放，相反，重點(diǎn)放在清楚地示出本發(fā)明的原理上。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的下面的詳細(xì)介紹參照附圖，附圖示出了可以實(shí)踐本發(fā)明的具 體實(shí)施例。實(shí)施例用于充分詳細(xì)地介紹本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)，以便使得本領(lǐng) 域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可使用其 他實(shí)施例，可進(jìn)行修改。下面的詳細(xì)介紹因此不是出于限制。本發(fā)明的范 圍僅僅由所附權(quán)利要求以及權(quán)利要求等價(jià)內(nèi)容的全部范圍限定。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了才艮據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例構(gòu)建的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件10。 所示出的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件10—般包含整流器12、新型檢測(cè)電路14、可變 速度電動(dòng)機(jī)176、電動(dòng)機(jī)的相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)控制器以及電力轉(zhuǎn)換器18。到
的一組電力輸入連接提供，即L1C、 L1H以及中性N，故組件10可作為 圖l和1A的PSC電動(dòng)機(jī)中由矩形IOA與10B包圍的部分的即用型替換。 然而，鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件10以及其他的本發(fā)明實(shí)施例也可用在OEM和其它 非替換應(yīng)用中。另外，本發(fā)明的許多實(shí)施形態(tài)可在沒有電動(dòng)機(jī)的情況下單 獨(dú)用于OEM和/或替換4吏用。
回到圖2，整流器12是傳統(tǒng)型的，將電力輸入連接L1C、 L1H以及中 性N上的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并將DC電力傳送到電動(dòng)機(jī)控制器18。 圖3和4示出了兩種版本的整流器， 一般用12a和12b表示，整流器12a 在檢測(cè)電路14被配置為用于電壓檢測(cè)時(shí)使用，整流器12b在檢測(cè)電路被配 置為電流檢測(cè)時(shí)使用。如圖3和4所示，兩個(gè)版本的整流器12a與12b包 含至少一個(gè)整流器橋，其包含二極管D1、 D2、 D3、 D4。為了進(jìn)行電流檢 測(cè)，整流器12a必須被Z修改為將電源解除耦合，因?yàn)槿绻鼈儾槐唤獬詈希琇1C和L1H連接將具有連接點(diǎn)，使得不可能確定電壓的源。圖3示出 了解除耦合AC電源輸入的一種方法。包含二極管D5、 D6的另外的管腳 被添加到整流器12a，以便解除耦合電源L1C、 L1H，因此允許檢測(cè)電路 14確定輸入電力的源。
采用圖4所示的電流檢測(cè)，L1C和L1H輸入在整流器橋的輸入20連 接在一起。電流檢測(cè)點(diǎn)22在輸入20前面。將會(huì)i人識(shí)到，盡管檢測(cè)點(diǎn)22 在這里被示為在L1C輸入中，采用適當(dāng)?shù)男薷模淇勺鳛樘娲卦贚1H 輸入中。電流檢測(cè)技術(shù)不要求如電壓檢測(cè)技術(shù)那樣附加的橋二極管管腳， 但需要檢測(cè)點(diǎn)22和共用DCN之間的隔離。
檢測(cè)電路14監(jiān)視L1C或L1H輸入，每當(dāng)AC電力在輸入之一中被檢 測(cè)到時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的邏輯等級(jí)信號(hào)CR1。電壓檢測(cè)或電流檢測(cè)可如上所提到 的那樣使用。由于檢測(cè)方案僅僅用于檢測(cè)被檢測(cè)輸入上電壓或電流存在還 是不存在，不需要顯著的準(zhǔn)確性，故可降低任一種檢測(cè)電路的復(fù)雜性。
例的輸出電力，并且，由于電流檢測(cè)技術(shù)對(duì)饋送到電動(dòng)機(jī)的電力敏感，電 流檢測(cè)水平和滯后必須被選擇為確保在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度和轉(zhuǎn)矩范圍上實(shí) 現(xiàn)AC源的正確檢測(cè)。還將明了，電流檢測(cè)可通過多種公知的檢測(cè)技術(shù)來 實(shí)現(xiàn)，包括但不限于例如分流器傳感器或電流互感器。
圖5更為詳細(xì)地示出了檢測(cè)電路14的電流檢測(cè)實(shí)施例。檢測(cè)電路14 包含電流互感器CT、電阻器R1、電阻器R2、 二極管D1、晶體管Q1、電 阻器R3、電容器C1、電阻器R4。在示例性實(shí)施例中，電流互感器CT為 環(huán)形鐵心互感器，其具有大約30或更多的匝數(shù)，Rl近似為510歐姆，R2 近似為1K歐姆，Dl為1N4148高速開關(guān)二極管，Ql為2N3904 NPN型放 大晶體管，R3近似為10歐姆，Cl為0.1 jiF， R4近似為100K歐姆。但 是，這些部件的特定大小、特性和類型僅僅被提供為介紹本發(fā)明的特定示 例性實(shí)施例，并能在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下改變。
電流互感器CT與AC電力輸入連接的L1C輸入電感性耦合，并檢測(cè) 何時(shí)電流在制冷電力輸入連接L1C中流動(dòng)。電流互感器CT可作為替代地與加熱電力輸入連接L1H耦合。CT將檢測(cè)到的電流耦合到晶體管Ql的 基極。Rl作為負(fù)載電阻器，用于限制電流互感器CT上的最小負(fù)載，R2 限制傳送到Ql的峰值電流。Dl保護(hù)Ql的基M射極結(jié)。
Ql對(duì)由CT檢測(cè)的脈沖進(jìn)行放大，并將放大后的脈沖通過其集電極傳 送到Cl。 R3將到Cl的電流限制到近似為300毫安。R4作為上拉電阻器， 并將C1充電到所示出的5伏電源。來自晶體管Q1的脈沖使得Cl重復(fù)i文 電，4吏得到電動(dòng)機(jī)控制器18的輸入改變，因此指示通過L1C的電流。電 動(dòng)機(jī)控制器18可包含微處理器和/或其他的電子裝置，用于檢測(cè)來自檢測(cè) 電路14的信號(hào)。當(dāng)電流互感器CT飽和或經(jīng)過L1C的電流結(jié)束時(shí)，R4對(duì) Cl充電，重新到5伏電源值。目標(biāo)是Cl的電壓低于電動(dòng)機(jī)控制器18中 的處理器的邏輯閾值達(dá)3到5毫秒，以便準(zhǔn)確檢測(cè)。
當(dāng)檢測(cè)電路14如上所述地檢測(cè)L1C中的電流時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器18運(yùn) 行電動(dòng)才幾16，以l更以為對(duì)應(yīng)的HVAC系統(tǒng)的制冷模式選擇的速度驅(qū)動(dòng)鼓 風(fēng)機(jī)風(fēng)扇。如果檢測(cè)電路沒有檢測(cè)到L1C中的電流以及當(dāng)圖1的開關(guān)Sl 和繼電器Rl均閉合，電動(dòng)機(jī)控制器18運(yùn)行電動(dòng)機(jī)16，以便以為對(duì)應(yīng)的 HVAC系統(tǒng)的加熱模式選擇的速度驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。用于制冷、加熱和其他運(yùn) 行模式的風(fēng)扇速度可在制造過程中被編程到電動(dòng)機(jī)控制器18，或者，可通 過其他裝置選擇.檢測(cè)電路14產(chǎn)生并被饋送到電動(dòng)機(jī)控制器18的信號(hào)可 被用于選擇電動(dòng)機(jī)的速度，但也可用于控制任何其他的參數(shù)，例如但不限 于風(fēng)扇方向或轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明的檢測(cè)電路14的兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于其簡(jiǎn)單性和靈敏性。由于檢 測(cè)電路14僅僅包含小電流互感器、四個(gè)電阻器、電容器、 一個(gè)晶體管以及 二極管，其在小體積中構(gòu)建和安M來相對(duì)較為簡(jiǎn)單，例如在小電力輸入 連接器上，其一個(gè)實(shí)例在下面更為詳細(xì)地介紹。另外， 一個(gè)晶體管的使用 提供了相對(duì)較為無源的設(shè)計(jì)，其用小電流互感器有效地檢測(cè)電力輸入L1C 或L1H中的電流。用于替換HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的已知的現(xiàn)有技術(shù)中的檢 測(cè)電路使用施密特觸發(fā)器邏輯緩沖器來限定電壓水平，以便在發(fā)熱和制冷 運(yùn)行模式之間切換。這些現(xiàn)有技術(shù)中的檢測(cè)電路的所需要的電壓水平高于對(duì)于一個(gè)晶體管所需要的，因此必需較大電流互感器來實(shí)現(xiàn)同樣的檢測(cè)靈 敏度。這是重要的，因?yàn)楦鼮殪`敏的檢測(cè)電路，例如這里公開的檢測(cè)電路
14——其可檢測(cè)電力輸入中低到大約2安的瞬時(shí)峰值電流——可用于檢測(cè) 連續(xù)風(fēng)扇速度輸入連接或承載較小電流的其他輸入，如下面更為詳細(xì)地介 紹的那樣。在另一示例性實(shí)施例中，檢測(cè)電路14可檢測(cè)電力輸入中低到大 約l安的瞬時(shí)峰值電流。
到此為止的討論是對(duì)于鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其被配置為替換具有兩個(gè)高 電壓側(cè)電力連接L1C與L1H的PSC電動(dòng)機(jī)M1。然而，某些PSC電動(dòng)機(jī) 具有附加的繞組抽頭，以便提供附加的運(yùn)行速度，例如高速、中速、低速 以及連續(xù)風(fēng)扇速度。被配置為用于替換這些類型的PSC電動(dòng)機(jī)的鼓風(fēng)電動(dòng) 機(jī)組件必須具有附加的電力輸入連接以及用于檢測(cè)電力輸入中的電流的檢 測(cè)電路。圖6示出了被配置為替換這樣的PSC電動(dòng)機(jī)的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件 100。圖6的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件100也可用于替換兩速度PSC電動(dòng)機(jī)，以額
替換PSC電動(dòng)機(jī)的兩種速度。
如所示出的，示例性鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件100包含六個(gè)電力連接IN1到IN6 以及三個(gè)檢測(cè)電路，檢測(cè)電路一般地用140a、 140b、 140c表示，用于檢測(cè) 輸入IN1到IN6中的電流，并用于向電動(dòng)機(jī)控制器18提供相關(guān)聯(lián)的信號(hào)， 以便選擇對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇速度或其他的電動(dòng)機(jī)參數(shù)。
電力輸入IN1到IN6可對(duì)應(yīng)于用于電動(dòng)機(jī)的任何組運(yùn)行^lt。在一個(gè) 示例性實(shí)施例中，IN1可對(duì)應(yīng)于最高鼓風(fēng)機(jī)速度(例如100% ) ， IN2可對(duì) 應(yīng)于中間/高鼓風(fēng)^it度(例如90% ) ， IN3可對(duì)應(yīng)于中間鼓風(fēng)機(jī)速度(例 如80%) ， IN4可對(duì)應(yīng)于中間/低鼓風(fēng)機(jī)速度(例如70%) ， IN5可對(duì)應(yīng)于 低鼓風(fēng)機(jī)速度(例如60%) ， IN6可對(duì)應(yīng)于最小連續(xù)風(fēng)扇鼓風(fēng)機(jī)速度(例 如50%)。
三個(gè)檢測(cè)電路140a-c可基;M目同，并各自被配置為用于檢測(cè)電力輸入 IN1-IN6的一個(gè)或一個(gè)以上中電流的存在。具體而言，檢測(cè)電路140a檢測(cè) 電力輸入IN1與IN2中的電流，檢測(cè)電路140b檢測(cè)IN3與IN4中的電流，
15檢測(cè)電路140c檢測(cè)IN5中的電流。如下面所闡釋，IN6不被任何檢測(cè)電路 檢測(cè)。
各個(gè)檢測(cè)電路140a-c以與圖5的檢測(cè)電路14同樣的方式運(yùn)行，并包 含電流互感器CT、電阻器R1、電阻器R2、 二極管D1、晶體管Q1、電阻 器R3、電容器C1、電阻器R4。在一示例性實(shí)施例中，各個(gè)CT為環(huán)形纟失 心互感器，其具有大約30或30以上匝，各個(gè)Rl近似為510歐姆，各個(gè) R2近似為1K歐姆，各個(gè)Dl為1N4148高速開關(guān)二極管，各個(gè)Ql為2N3卯4 NPN型放大晶體管，各個(gè)R3近似為10歐姆，各個(gè)Cl近似為0.1 p F，各 個(gè)R4近似為IOOK歐姆。再一次地，提供這些部件的特定的大小、特性和 類型，以便介紹本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例，并能在不脫離權(quán)利要求的范 圍的情況下修改。
根據(jù)本發(fā)明一重要實(shí)施形態(tài)，電動(dòng)機(jī)控制器18接收來自各個(gè)檢測(cè)電路 140a-c的信號(hào)，并基于信號(hào)組合選擇電動(dòng)機(jī)速度或其他電動(dòng)機(jī)參數(shù)。圖7 示出了示例性真值表，其可由電動(dòng)機(jī)控制器18用于基于IN1-IN6中的電流 的檢測(cè)來選擇電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度或其他電動(dòng)機(jī)參數(shù)。真值表的第一行顯示， 檢測(cè)電路140a檢測(cè)到電流，但檢測(cè)電路140b和140c沒有("X"表示電 流的檢測(cè))。這顯示，僅僅電力輸入IN1^皮通電，因?yàn)槿绻鸌N2-IN5中的 任意一個(gè)(IN6將在下面討論)也被通電，檢測(cè)電路140b或140c也將檢 測(cè)到電流。電動(dòng)機(jī)控制器18因此選擇與輸入IN1相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)速度或 其他的電動(dòng)機(jī)參數(shù)(例如轉(zhuǎn)矩、電力、氣流)。例如，如果輸入IN1對(duì)應(yīng) 于被替換PSC電動(dòng)機(jī)Ml的最高速度抽頭，電動(dòng)機(jī)控制器18可以以最大 速度(或最高被選擇速度)運(yùn)行可變速度電動(dòng)機(jī)16。
真值表的第二行顯示，檢測(cè)電路140a和140b均檢測(cè)到電流，但險(xiǎn)測(cè) 電路140c沒有。這顯示，電力輸入IN2被通電，因?yàn)槠涫羌扔蓹z測(cè)電路 140a又由140b檢測(cè)到的唯一電力輸入。電力控制器18因此選擇與IN2相 關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)速度或其他參數(shù)。真值表的第三行顯示，僅僅檢測(cè)電路140b 檢測(cè)到電流，因此表示，電力輸入IN3被通電，因?yàn)閮H僅IN3被檢測(cè)電路 140b單獨(dú)監(jiān)視。電動(dòng)機(jī)控制器18因此選擇與IN3相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)速度或其他電動(dòng)機(jī)參數(shù)。真值表的第四行顯示檢測(cè)電路140b和140c檢測(cè)到電流， 因此顯示電力輸入IN4被通電，但僅僅其被這兩個(gè)檢測(cè)電路均檢測(cè)。電動(dòng) 機(jī)控制器18因此選擇與IN4相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)速度或其他電動(dòng)機(jī)參數(shù)。真 值表的第五行顯示，僅僅檢測(cè)電路140c檢測(cè)到電流，由此顯示電力輸入IN5 被通電，因?yàn)镮N5是由此檢測(cè)電路檢測(cè)的唯一電力輸入。電動(dòng)機(jī)控制器18 因此選擇與IN5相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)速度或其他電動(dòng)機(jī)參數(shù)。
真值表的第六行顯示，由圖6的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件100使能的附加運(yùn)行 模式。第六行顯示，檢測(cè)電路140a、 140b、 140c均沒有檢測(cè)電流，表示電 力輸入IN1-IN5均不通電。第六電力輸入IN6不由檢測(cè)電路140a、 140b、 140c檢測(cè)，并可與電動(dòng)機(jī)16的連續(xù)風(fēng)扇速度相關(guān)聯(lián)。采用此第六輸入IN6， 電動(dòng)機(jī)控制器18可以一直以其最低速度運(yùn)行鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)16，直到HVAC 系統(tǒng)需要加熱或制冷以及相關(guān)聯(lián)的較高的鼓風(fēng)機(jī)速度。
上面介紹的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件100允許用僅僅三個(gè)檢測(cè)電路140a-c在五 個(gè)或六個(gè)電動(dòng)機(jī)速度之間選擇(或五個(gè)或六個(gè)其他電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇)。 另夕卜，各個(gè)檢測(cè)電路與上面討論的現(xiàn)有技術(shù)的檢測(cè)組件相比構(gòu)^來簡(jiǎn)單、 相對(duì)無源并且更為靈敏。
在本發(fā)明另一示例性實(shí)施例中，鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件10或100可裝有一對(duì) 中性線輸入，例如CW中性輸入和CCW中性輸入。電力可被連接到兩個(gè) 中性輸入中的任意一個(gè)，以便選擇鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)方向或任何其他的電動(dòng) 機(jī)^L
圖8示出了檢測(cè)電路1400，其被配置為檢測(cè)中性輸入中的一個(gè)中的電 流并向電動(dòng)機(jī)控制器18提供對(duì)應(yīng)的信號(hào)。中心線檢測(cè)電路1400被示為檢 測(cè)CW中性線，但可作為代替地檢測(cè)CCW中性線。檢測(cè)電路1400以與 上面介紹的圖5的檢測(cè)電路14相同的方式運(yùn)行，并包含電流互感器CT、 電阻器R1、電阻器R2、 二極管D1、晶體管Q1、電阻器R3、電容器C1、 電阻器R4。在一示例性實(shí)施例中，CT為環(huán)形^^心互感器，其具有大約30 或更多匝，Rl近似為510歐姆，R2近似為1K歐姆，Dl為1N4148高速 開關(guān)二極管，Ql為2N3904 NPN型放大晶體管，R3近似為10歐姆，Cl
17近似為0.1jaF， R4近似為100K歐姆。又一次地，提供這些部件的特定尺 寸、特性、類型以描述本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例，并能在不脫離權(quán)利要 求的范圍的情況下^^改。
如上面所提到的，安裝者可將中性電力電纜連接到CW中性輸入或 CCW中性輸入，以便在不同的電動(dòng)機(jī)參數(shù)之間選擇。在一個(gè)實(shí)施例中， CW和CCW輸入用于選擇可逆鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)16的風(fēng)扇方向。具體而言，如 果檢測(cè)電路1400檢測(cè)到CW輸入中的電流，電動(dòng)機(jī)控制器18以CW風(fēng)扇 旋轉(zhuǎn)來運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，如安裝者所指定的。相反，如果檢測(cè)電路1400檢測(cè)到 CW輸入中沒有電流，電動(dòng)機(jī)控制器18以CCW風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，如 安裝者所指定的。
在其他實(shí)施例中，安裝者能將中性電力電纜連接到CW或CCW中性 輸入，以便在其他電動(dòng)機(jī)參數(shù)之間進(jìn)行選擇，例如電動(dòng)機(jī)的速度表、轉(zhuǎn)矩 表、模式選擇、鼓風(fēng)機(jī)系數(shù)、旋轉(zhuǎn)方向。在一個(gè)實(shí)例中，CW輸入可與第
一速度表相關(guān)聯(lián)，ccw輸入可與第二速度表相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，cw 和ccw輸入可作為替代地標(biāo)為"速度表r和"速度表2"，這里有兩個(gè)
示例性笫一與第二速度表，其可被存儲(chǔ)在電動(dòng)機(jī)控制器的存儲(chǔ)器中
速度表l 速度表2
INl-100% INl-95%
IN2-90% IN2-85%
IN3-80% IN3-75%
IN4-70% IN4-65%
IN5-60% IN5-55% 當(dāng)圖8的檢測(cè)電路1400檢測(cè)CW中性輸入(或速度表1輸入)中的 電流時(shí)，其向電動(dòng)機(jī)控制器18發(fā)信號(hào)，以便使用笫一速度表。電動(dòng)機(jī)控制 器于是對(duì)于上面介紹的電力輸入IN1-IN5使用對(duì)應(yīng)的速度值。例如，如果 圖8的檢測(cè)電路1400檢測(cè)到CW或速度表1輸入中的電流以及圖6的檢 測(cè)電路140a-c以及圖7的真值表確定電流在IN3中流動(dòng)，電動(dòng)機(jī)控制器以 來自速度表1的80%的速度(或轉(zhuǎn)矩)運(yùn)行風(fēng)扇。類似地，如果圖8的檢測(cè)電路沒有檢測(cè)到CW (或速度表1)輸入中的電流以及圖6的檢測(cè)電路140a-c和圖7的真值表確定電流在IN4中流動(dòng)，電動(dòng)機(jī)控制器以來自速度表2的65%的速度運(yùn)行風(fēng)扇。上面所列出和介紹的速度表當(dāng)然可以用其他的速度表代替。這些不同的速度表提供了系統(tǒng)的定制，例如在加熱和制冷運(yùn)行模式之間、匹配設(shè)備(例如風(fēng)扇、空氣調(diào)節(jié)器)的不同類型和大小之間、不同的環(huán)境條件(例如不同的氣候區(qū)域)之間。
例如，兩個(gè)CW和CCW中性輸入和對(duì)應(yīng)的中性檢測(cè)電路1400也可用于在快速和慢速電動(dòng)機(jī)速度斜坡(ramp)之間選擇?？焖傩逼律仙捎?-5秒，類似于PSC電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的方式。慢速斜坡上升可用30秒來緩慢且平靜地斜坡上升到所選擇的速度，以便產(chǎn)生較小的噪音和振動(dòng)，并且在家用環(huán)境中較難察覺。CW中性輸入可被分配為快速斜坡上升，CCW中性輸入可被分配為慢速斜坡上升。當(dāng)中性檢測(cè)電路1400檢測(cè)到CW中性輸入中的電流時(shí)，其對(duì)電動(dòng)機(jī)控制器18發(fā)信號(hào)，以便使用較快的斜坡上升。在大多數(shù)HVAC運(yùn)行模式中，循環(huán)氣流不必立即開啟，因?yàn)榇嬖诤銣仄饕蠹訜岷蜔峤粨Q器足夠溫暖到對(duì)從熱交換器中吹出的空氣進(jìn)行加熱之間的時(shí)間滯后。制冷模式中也存在蒸發(fā)器盤管冷到足夠?qū)?jīng)過盤管的空氣進(jìn)行冷卻的延遲。因此，快速和慢速斜坡上升可包含初始延遲，例如在大約30秒和大約60秒'之間。
本發(fā)明的另 一實(shí)施形態(tài)目的在于減小被引入鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件10或100的封裝26(圖11)的高電流導(dǎo)線的量。已知的HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)M被封裝在兩件一套的容器中，電動(dòng)機(jī)自身位于一個(gè)部分，電動(dòng)機(jī)控制器與其他的電子裝置位于另一個(gè)部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，已知的可變速度電動(dòng)機(jī)封裝包含大量布線和電子裝置，其在需要維護(hù)時(shí)常常難以識(shí)別。另外，電動(dòng)機(jī)封裝26中的大量布線可導(dǎo)致布線和電動(dòng)機(jī)自身之間的磁干擾。為了解決這些問題，本發(fā)明包含新型電力輸入連接器24 (圖9-11)，其在電動(dòng)機(jī)容器外部附近支持上面介紹的檢測(cè)電路以及輸入電力連接。
圖IO示出了一般地用24表示的電力輸入連接器的實(shí)施例，其部分分解地示出，圖11示出了組裝的電力連接器，其安裝在電動(dòng)機(jī)封裝或容器26的電動(dòng)機(jī)控制器部分的開口中。示例性的電力輸入連接器24包含一對(duì)電路板28與30、頂部與底部蓋板32與34、前面板(frontface) 36。
電力輸入連接器24通過堆疊電路板28與30并接著將電路板夾在蓋板32與34之間并用面板36屏蔽各個(gè)電路板的一邊來組裝。組裝后的電力輸入連接器24于是被插在電動(dòng)機(jī)容器26的所示出的開口 27中。注意，所示出的電力輸入連接器具有一個(gè)示例性的構(gòu)造，并可在不脫離本發(fā)明的實(shí)施例的范圍的情況下容易地修改，例如進(jìn)行修改以便大量制造時(shí)。例如，圖9示出了一般用24a表示的電力輸入連接器的另一實(shí)施例，其可更為適于大量制造。電力輸入連接器的許多其他變型也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
回到圖10,第一電路板28支持五個(gè)高電壓側(cè)AC線輸入38、 40、 42、44、 46 (例如IN1-IN5)以及圖6的檢測(cè)電路140a、 140b、 140c的部件，其包含三個(gè)電流互感器CT。跳接器可被連接到輸入38-46,并穿過電流互感器CT的中部，使得電流互感器可如上所述#測(cè)輸入中的電流。電流互感器CT在電路板28上鄰近AC線輸入38-46的放置以及短的、相對(duì)較小的跳接器的使用減小了 i^封裝26的高電流布線的量。
第二電路板30支持一對(duì)中性輸入48與50(例如CW中性和CCW中性)、接地輸入52、圖8的中性線檢測(cè)電路1400的部件，其包含其電流互感器CT。跳接器可被連接到中性輸入48、 50中的一個(gè)，并從電流互感器CT中穿過。如同用于AC線輸入的檢測(cè)電路140a、 140b、 140c，中性檢測(cè)電流互感器CT在電路板30上鄰近中性線輸入48、 50的定位減小了it^封裝26的高電流布線的量。
第二電路板30也可支持新型的浪涌保護(hù)電路，其一般地用54表示，包含浪涌限制電阻器56和繼電器58?，F(xiàn)有沖支術(shù)的HVAC電動(dòng)機(jī)典型地包含NTC熱敏電阻或其他類型的浪涌限制裝置。然而，重復(fù)向電動(dòng)機(jī)控制器施加電力最終損壞NTC浪涌限制器、橋式整流器以及母線蓋軍(buscap)。充電電阻器56限制到DC母線的初始電流， 一旦母線被充電，繼電器58旁路電阻器56。這降低了浪涌電流，并延長(zhǎng)了橋式整流器、母線蓋罩、外部繼電器、用于向電動(dòng)機(jī)施加電力的開關(guān)的壽命。本發(fā)明的另 一實(shí)施例為一種方法，其用于自動(dòng)檢測(cè)HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的正確旋轉(zhuǎn)方向。管道、熱交換器、蒸發(fā)器盤管以及HVAC系統(tǒng)的其他部件的設(shè)計(jì)和定向常常必需CW或CCW鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇。HVAC安裝者因此必須為替換目的而貯存CW和CCW PSC電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件10、 100可包含可逆轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)16，用于替換CW或是CCW PSC電動(dòng)機(jī)。但是，安裝者必須小心選擇正確的旋轉(zhuǎn)方向，或者，HVAC系統(tǒng)將不能正確運(yùn)行。通過檢測(cè)自動(dòng)校正不正確旋轉(zhuǎn)方向的電動(dòng)機(jī)的響應(yīng)，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)方法解決了這些問題。
旋轉(zhuǎn)檢測(cè)方法考慮到這樣的事實(shí)當(dāng)以錯(cuò)誤的方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇時(shí)，與在期望的方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇相比較，大多數(shù)附著到雙向風(fēng)扇的HVAC電動(dòng)機(jī)顯示出明顯不同的特性。將轉(zhuǎn)矩考慮為示例性的特征，當(dāng)在錯(cuò)誤的方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇時(shí)，與在期望的方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇相比，大多數(shù)HVAC電動(dòng)機(jī)具有可注意到的較低轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明的這種示例性方法檢測(cè)鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)16上的轉(zhuǎn)矩負(fù)載是否表現(xiàn)為對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)的速度是適當(dāng)?shù)?。例如，如果看到高鼓風(fēng)機(jī)速度和低轉(zhuǎn)矩，該方法推斷鼓風(fēng)機(jī)正在以錯(cuò)誤方向旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)控制器18因此停止電動(dòng)機(jī)16并電子地反轉(zhuǎn)其方向。電動(dòng)機(jī)控制器18于是以另一個(gè)方向啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16，并確定轉(zhuǎn)矩對(duì)于給定的速度是適當(dāng)?shù)?。?dāng)較高的轉(zhuǎn)矩得到確認(rèn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器18重新對(duì)其存儲(chǔ)器編程，以使_標(biāo)記對(duì)于下一次啟動(dòng)的正確旋轉(zhuǎn)。類似地，其他的參數(shù)一一例如電動(dòng)機(jī)速度一一可用于通過比較對(duì)于給定轉(zhuǎn)矩在任一方向的旋轉(zhuǎn)速度來確定正確的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)確認(rèn)在同一轉(zhuǎn)矩下表現(xiàn)出較低速度的方向時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器18重新對(duì)其存儲(chǔ)器編程，以1更將此方向標(biāo)"^己為對(duì)于下一次啟動(dòng)的正確旋轉(zhuǎn)。
圖12示出了另一示例性方法1200，其用于確定HVAC系統(tǒng)的可逆轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的正確旋轉(zhuǎn)方向。圖12中以及這里介紹的單元的特定次序可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下改變。例如，某些單元可^皮逆轉(zhuǎn)、合并或甚至完全移除。在單元1202中，電動(dòng)才幾控制器——例如電動(dòng)機(jī)控制器18——啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，例如電動(dòng)機(jī)16，以i更以第一方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇。由于許多HVAC系統(tǒng)^皮配置為用于CCW風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)控制器可在一開始在CCW方
21向啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，但系統(tǒng)可能需要CW方向。在單元1204中，電動(dòng)機(jī)控制器或其他機(jī)制在風(fēng)扇在第一方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)監(jiān)視電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩負(fù)栽。除轉(zhuǎn)矩負(fù)載以外的其他的運(yùn)行參數(shù)或特性(例如電力、氣流或速度)也可被監(jiān)視。在單元1206中，電動(dòng)機(jī)控制器確定^J^視的轉(zhuǎn)矩負(fù)載或其他參數(shù)或特性是否在可接受的范圍內(nèi)。例如，如果電動(dòng)機(jī)以30inch-lbs的最大額定轉(zhuǎn)矩以0.5hp旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)控制器或其他機(jī)制可確定被監(jiān)視的轉(zhuǎn)矩是否大于20%，或大約6inch-lb。如果是這樣，該方法在單元1208停止，電動(dòng)機(jī)控制器此后總是以第一方向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。然而，如果單元1206確定為轉(zhuǎn)矩負(fù)載不是在可接受的范圍內(nèi)，單元1210將電動(dòng)機(jī)控制器指向以第二方向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)才幾和風(fēng)扇，在此實(shí)例中為CW方向。在單元1212中，電動(dòng)機(jī)控制器或其他的機(jī)制在風(fēng)扇以第二方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)監(jiān)視電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩負(fù)栽。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，在不脫離本發(fā)明的實(shí)施例的范圍的情況下，在第二方向監(jiān)視的參數(shù)(即第二參數(shù))可以為與在笫一方向監(jiān)視的相同的參數(shù)(即第一參數(shù))。在單元1214中，電動(dòng)機(jī)控制器確定第二祐Jfe視轉(zhuǎn)矩負(fù)載是否在可接受的范圍內(nèi)。如果是這樣，單元1216改變電動(dòng)機(jī)控制器的存儲(chǔ)器設(shè)置，以侵束示第二方向?yàn)檎_的旋轉(zhuǎn)方向。此后，電動(dòng)機(jī)控制器總是以第二方向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。如果任一單元1206或1214中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)載不在可接受范圍內(nèi)，單元1218可提供錯(cuò)誤消息或者可回到單元1202，以l更重新開始該方法。
圖13示出了用于確定HVAC系統(tǒng)中的可逆轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的正確旋轉(zhuǎn)方向的另一示例性方法。方法1300類似于方法1200,除了方法1300將被監(jiān)視電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)載(或其他運(yùn)行參數(shù)或特性)和風(fēng)扇速度均考慮在內(nèi)以外。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，圖13中以及這里介紹的單元的特定順序可,皮改變。例如，某些單元可纟皮逆轉(zhuǎn)、合并或者甚至是,皮完全移除。方法1300以單元1302開始，其中，電動(dòng)機(jī)控制器以第一方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇。在單元1304中，電動(dòng)機(jī)控制器或其他的機(jī)制在風(fēng)扇以第一方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩負(fù)栽。在單元1306中，電動(dòng)機(jī)控制器監(jiān)視風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度，如同所介紹的實(shí)施例中那樣，用傳感器或者通過將電動(dòng)機(jī)控制到希望的速度。單元1308確定被監(jiān)視的轉(zhuǎn)矩負(fù)栽是否適合所監(jiān)視的旋轉(zhuǎn)速度。使用上面提到的同樣的0.5hp電動(dòng)機(jī)作為實(shí)例，單元1302可確定在電動(dòng)機(jī)在大約500和大約800RPM之間旋轉(zhuǎn)的同時(shí)被監(jiān)視轉(zhuǎn)矩是否大致為6inch-lb，其為對(duì)于此轉(zhuǎn)矩水平的可接受的范圍。也可進(jìn)行其他的比較，只要該比較確定所監(jiān)視的轉(zhuǎn)矩負(fù)載是否適合于所監(jiān)視的鼓風(fēng)機(jī)速度。如果負(fù)載是適當(dāng)?shù)?，方?300在單元1308處停止，監(jiān)視控制器此后總是以第一方向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。如果負(fù)載不適當(dāng)，單元1312運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，以便以第二方向旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇。單元1314在風(fēng)扇以第二方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)重新監(jiān)視電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩負(fù)載，單元1316在風(fēng)扇以第二方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)監(jiān)視風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度。單元1318確定第二被監(jiān)視轉(zhuǎn)矩負(fù)載是否適合于第二方向的被監(jiān)視旋轉(zhuǎn)速度。如果是這樣，單元1320改變電動(dòng)機(jī)控制器的存儲(chǔ)器設(shè)置，以便指示第二方向是正確的旋轉(zhuǎn)方向。如果4壬一單元1306或1314中電動(dòng)才幾轉(zhuǎn)矩負(fù)載不在可接受的范圍內(nèi)，單元1318可提供錯(cuò)誤消息或者可轉(zhuǎn)回到單元1302，以便重新開始該方法。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了調(diào)節(jié)HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置的方法。HVAC OEM常常希望鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)特別設(shè)計(jì)為與其HVAC設(shè)備工作。例如，鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)制造商的典型0.5hp鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)可具有30inch-lb的最大額定轉(zhuǎn)矩能力，但一個(gè)OEM可希望電動(dòng)機(jī)具有27inch-lb (或90% )的最大額定轉(zhuǎn)矩能力，另一 OEM可希望24inch-lb (或80% )的最大額定轉(zhuǎn)矩能力。采用PSC電動(dòng)機(jī)，通過改變其電動(dòng)機(jī)上的電動(dòng)機(jī)繞組抽頭以實(shí)現(xiàn)所希望的轉(zhuǎn)矩額定值，電動(dòng)機(jī)制造商可滿足這樣的請(qǐng)求。不幸的是，改變電動(dòng)機(jī)抽頭來滿足每個(gè)OEM的確切規(guī)格是耗時(shí)且成本高的，需要制造和5&存i午多輕樣t改變的電動(dòng)才幾。
通過提供在不改變電動(dòng)機(jī)抽頭或以其他方式改變電動(dòng)機(jī)物理設(shè)計(jì)的情況下調(diào)節(jié)鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩值，本發(fā)明使得較為容易地為特定OEM需求定制HVAC電動(dòng)機(jī)。該方法可與可變速度電動(dòng)機(jī)——例如上面結(jié)合本發(fā)明其他實(shí)施例所介紹的那些---起使用，但可與任何傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)一起使用。
調(diào)節(jié)HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩設(shè)置的一個(gè)障礙是大多數(shù)這樣的電動(dòng)機(jī)在其被制造后不具有可訪問的計(jì)算機(jī)輸入或其他的控制輸入。相反，如上
面所討論的那樣，已知的HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)僅僅具有2-5個(gè)暴露出來的高 電壓側(cè)電力輸入(例如IN1-IN5 )、 一個(gè)或一個(gè)以上的中性輸入(例如CW 中性和CCW中性)以及接地輸入。因此，本發(fā)明的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩設(shè)置 的方法必須用這些暴露出來的輸入來實(shí)現(xiàn)。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例構(gòu)建的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制60，其可由 HVAC OEM或其他任何人用來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置，例如圖2所示鼓 風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件10或圖6所示鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件100的。如圖所示，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié) 機(jī)制60僅僅連接到鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的暴露出來的電力輸入。
轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制60可包含用戶接口，例如選擇器開關(guān)62，以便對(duì)于特 定的HVAC系統(tǒng)選擇轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。例如，假設(shè)OEM具有XYZ和ABC型號(hào) 的HVACi殳備。XYZ型號(hào)可用具有26.1 inch-lb最大轉(zhuǎn)矩能力的鼓風(fēng)電動(dòng) 機(jī)最優(yōu)化，ABC型號(hào)可用具有28.5 inch-lb最大轉(zhuǎn)矩能力的鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)最 優(yōu)化。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制60的選擇器開關(guān)62因此可包含XYZ設(shè)置和ABC設(shè) 置。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)容易地明了的那樣，用戶接口可提供兩個(gè)以上 的設(shè)置之間的選擇，或引入用戶定義的設(shè)置，如下面介紹的那樣。
為了調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的多轉(zhuǎn)矩設(shè)置，轉(zhuǎn)矩設(shè)置機(jī)制60首先被附著到電動(dòng)機(jī) 的電力輸入連接。如這里所用的，術(shù)語"多轉(zhuǎn)矩設(shè)置"意味著兩個(gè)或兩個(gè) 以上的轉(zhuǎn)矩設(shè)置，例如下面所介紹的五轉(zhuǎn)矩設(shè)置。例如，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制可 被附著到具有30 inch-lb最大轉(zhuǎn)矩能力的0.5 hp鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)可具 有有著下面的轉(zhuǎn)矩，沒置的5個(gè)電力輸入
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)
INl-100% 30 inch-lb
IN2-90% 27 inch畫lb
IN3-80% 24 inch畫lb
IN4-70% 21 inch畫lb
IN5-30% 9 inch-lb 當(dāng)此電動(dòng)機(jī)被附著到轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制且選擇器被移動(dòng)到上面介紹的XYZ設(shè)置時(shí)，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制如下面那樣調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置
XYZ電動(dòng)機(jī) INl-100% 26.1 inch-lb IN2-90% 23.5 inch國(guó)lb IN3-80% 20.9 inch-lb IN4-70% 18.3 inch誦lb IN5-30% 7.8 inch畫Ib 類似地，如果ABC設(shè)置被選擇，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制如下面那樣調(diào)節(jié)電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置
ABC電動(dòng)機(jī)，
INl-100% 28.5 inch-lb
IN2-90% 25.7 inch-lb
IN3-80% 22.8 inch-lb
IN4-70% 20.0 inch畫lb
IN5-30% 8.6 inch國(guó)lb 圖15更為詳細(xì)地示出了轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制60的一實(shí)施例的電路。電路可 包含具有選擇器開關(guān)65的被調(diào)節(jié)DC電源64以及隔離電流波形發(fā)生器66。 通過由DC電源64輸出的DC電壓指示的調(diào)節(jié)因子，電路指示鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī) 組件10或100的電動(dòng)機(jī)控制器18改變其轉(zhuǎn)矩設(shè)置。選擇器開關(guān)65可具有 幾個(gè)位置(例如上面介紹的XYZ和ABC位置)，或者可允許在例如60-100 伏范圍內(nèi)任何DC輸出值的選擇(對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)最大額定轉(zhuǎn)矩的60%到 100%) 。 DC電源64的輸出被連接到鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件的二極管橋式整流 器12以及電力輸出連接器24的電力輸入38中的一個(gè)，并將電動(dòng)機(jī)DC母 線充電到所選擇的電壓等級(jí)(例如60到100伏)。隔離電流波形發(fā)生器 66被連接到電力輸入的兩個(gè)電力輸入44、46，并包含隔離6-8伏變壓器T， 其對(duì)具有DC負(fù)載L的電容器C充電。這產(chǎn)生電力輸入44、 46上的輸入 電流，其與在其正式運(yùn)行中的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)的相同。此輸入電流被引入輸入 44中的一個(gè)，并從另一個(gè)46中出來，同時(shí)，DC電力^皮施加到DC母線，以便根據(jù)DC電源的輸出改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置。例如，如果DC電源64 上的選擇器開關(guān)65被設(shè)置到輸出60伏，電動(dòng)機(jī)的所有轉(zhuǎn)矩設(shè)置被成比例 的縮小到其原始值的60%。
電動(dòng)機(jī)控制器18被編程為實(shí)現(xiàn)這種以其他方式的非正常情況即使所 施加的電壓對(duì)于電動(dòng)機(jī)控制器18運(yùn)行電動(dòng)機(jī)并吸取任何顯著電流來說過 低，電流被施加到其上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)時(shí)，其根據(jù)輸入電
壓改變其轉(zhuǎn)矩^:置，
反饋機(jī)制也可被提供為指示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置已經(jīng)被改變。例如，電 動(dòng)機(jī)可在沒有負(fù)載的情況下運(yùn)行到特定的RPM，以便指示新的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)因 子。600的RPM可對(duì)應(yīng)于60%的調(diào)節(jié)因子，1000的RPM可對(duì)應(yīng)于100% 的調(diào)節(jié)因子。
代替如上所述地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的是，電動(dòng)機(jī)控制器18可存儲(chǔ)多個(gè)不同的轉(zhuǎn) 矩或速度表，并基于由轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制提供的輸入選擇轉(zhuǎn)矩/速度表中的一 個(gè)。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制被附著到鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件并設(shè)置為輸出60伏時(shí)， 電動(dòng)機(jī)控制器可從其存儲(chǔ)器中選擇轉(zhuǎn)矩/速度表#1，當(dāng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)機(jī)制被設(shè)置 為輸出61伏時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器可選擇表#2，等等。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖所示的實(shí)施例進(jìn)行了介紹，注意，在不脫離 權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可使用等價(jià)內(nèi)容，可進(jìn)行替代。 例如，盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合115VAC配電系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，其不限于 115VAC配電系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，采用實(shí)施細(xì)節(jié)的明顯修改， 本發(fā)明可適用于美國(guó)和其他地方使用的其他的配電系統(tǒng)和電壓，包括但不 限于230VAC配電系統(tǒng)。另外，盡管本發(fā)明的許多實(shí)施形態(tài)可特別適用于 HVAC鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)，它們也可用于為其他應(yīng)用設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)。另外，本發(fā) 明的所有上述實(shí)施例不依賴于電動(dòng)機(jī)技術(shù)，可使用感應(yīng)、無刷永磁體、開 關(guān)磁阻、有刷DC、以及其他類型的電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明也兼容AC到DC以及 AC到AC轉(zhuǎn)換的多種轉(zhuǎn)換器拓樸，包含使用晶閘管全轉(zhuǎn)換器或半轉(zhuǎn)換器 的相位控制。相關(guān)技術(shù)也在美國(guó)專利No.5，818，194中公開，其全部?jī)?nèi)容并 入此處作為參考。已經(jīng)介紹了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，具有新穎性且希望由專利證書保 護(hù)的為所附權(quán)利要求的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其包含可變速度電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制器；電力輸入，其與電動(dòng)機(jī)控制器電氣耦合并包含第一電力輸入和第二電力輸入，用于接收來自AC電源的AC電力；檢測(cè)電路，其用于檢測(cè)被施加到第一電力輸入或第二電力輸入的電力，并用于將對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳送到電動(dòng)機(jī)控制器，以便選擇用于電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)；檢測(cè)電路包含電流互感器，其用于檢測(cè)第一電力輸入和第二電力輸入的至少一個(gè)中的電流，以及一個(gè)晶體管，其與電流互感器耦合，用于放大電流互感器的輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其中，檢測(cè)電路還包含電容器， 其被耦合在晶體管和電動(dòng)機(jī)控制器的輸入之間，用于向電動(dòng)機(jī)控制器提供 信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其中，響應(yīng)于來自電流互感器 以及晶體管的電流脈沖，電容器被充電和放電，以便向電動(dòng)機(jī)控制器提供 信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其還包含整流器，整流器被耦 合在電力輸入和電動(dòng)機(jī)控制器之間，以便將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并 將DC電力傳送到電動(dòng)機(jī)控制器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含第一電阻器， 其并聯(lián)耦合在電流互感器和晶體管之間，用于限制電流互感器上的最小負(fù) 載。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含第二電阻器， 其串聯(lián)耦合在電流互感器和晶體管之間，用于限制被電流互感器傳送到晶 體管的電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含二極管，其并聯(lián)耦合在電流互感器和晶體管之間，用于保護(hù)晶體管的基極發(fā)射極結(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含笫三電阻器， 其被耦合在晶體管和電容器之間，用于限制從晶體管傳送到電容器的電流，
9. 根據(jù)權(quán)利要求2的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含第四電阻器， 其被耦合在電壓源和電容器之間，用于對(duì)電容器充電。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其中，運(yùn)行參數(shù)為電動(dòng)機(jī)速 度和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中的至少一個(gè)。
11. 一種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其包含 可變速度電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制器；電力輸入，其與電動(dòng)機(jī)控制器電氣耦合，并包含第一與第二輸入，用 于從AC電源接收AC電力；檢測(cè)電路，其用于檢測(cè)被施加到第一或第二電力輸入的電力，并將對(duì) 應(yīng)的信號(hào)傳送到電動(dòng)機(jī)控制器，以便選擇用于電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)， 檢測(cè)電路用于檢測(cè)第一或第二電力輸入中的瞬時(shí)峰值電流低到大約2安 培。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路包含電流互感器， 其用于檢測(cè)第一或第二輸入中的電流； 一個(gè)晶體管，其與電流互感器耦合， 用于放大電流互感器的輸出；電容器，其耦合在晶體管和電動(dòng)機(jī)控制器的 輸入之間，用于將信號(hào)提供給電動(dòng)機(jī)控制器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其中，響應(yīng)于來自電流互感 器和晶體管的電流脈沖，電容器被充電和放電，以便將信號(hào)提供給電動(dòng)機(jī) 控制器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其還包含整流器，整流器耦 合在電力輸入和電動(dòng)機(jī)控制器之間，以便將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并 將DC電力傳送到電動(dòng)機(jī)控制器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件,檢測(cè)電路還包含第一電阻器， 其并聯(lián)耦合在電流互感器和晶體管之間，用于限制電流互感器上的最小負(fù) 載。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含第二電阻器， 其串聯(lián)耦合在電流互感器和晶體管之間，用于限制被電流互感器傳送到晶 體管的電流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含二極管，其 并聯(lián)耦合在電流互感器和晶體管之間，用于保護(hù)晶體管的基極發(fā)射極結(jié)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件,檢測(cè)電路還包含第三電阻器， 其耦合在晶體管和電容器之間，用于限制從晶體管傳送到電容器的電流。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，檢測(cè)電路還包含第四電阻器， 其被耦合在電壓源和電容器之間，用于對(duì)電容器充電。
20. 根據(jù)權(quán)利要求ll的鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其中，運(yùn)行參數(shù)為電動(dòng)機(jī)速 度和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中的至少一個(gè)。
全文摘要
一種鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件，其具有可變速度電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)適合于使用PSC電動(dòng)機(jī)的住宅HVAC(加熱、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié))系統(tǒng)中的直接、即用替換。鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件至少包含中性輸入和兩個(gè)高電壓側(cè)AC線連接，一個(gè)用于連接到加熱電壓源，另一個(gè)連接到制冷電源。通過檢測(cè)輸入上的電壓或電流，檢測(cè)電路檢測(cè)哪個(gè)輸入被通電。檢測(cè)電路向電動(dòng)機(jī)控制器傳送對(duì)應(yīng)的信號(hào)，以便控制可變速度電動(dòng)機(jī)的速度。鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)組件也可裝有附加的高壓側(cè)AC輸入、一個(gè)以上的中性線以及用于檢測(cè)高壓側(cè)輸入和/或中性線上的電流或電壓的幾個(gè)檢測(cè)電路，用于控制可變速度電動(dòng)機(jī)的多種形態(tài)。
文檔編號(hào)H02P23/00GK101677227SQ20091017114
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者A·E·伍德沃德 申請(qǐng)人:艾默生電氣公司