鼓风机电机组件，具有适于在住宅HVAC（采暖，通风和空调）系统中替代PSC电机的变速电机。鼓风机电机组件包括变速电机和电机控制器；第一电源输入，用于接收来自控制装置的多个交流电源信号，用于确定电机的运行参数；和第二电源输入，用于即使在第一电源输入没有接收到交流电源信号时，接收来自用于对电机控制器供电的交流电源的交流电。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在住宅供暖，通风和空调(HVAC)系统以及其他应用中使用的鼓风机电 机和控制。更特别地，本专利技术的实施例涉及一种变速鼓风机电机，该电机可以用作固定分相 电容器(permanent split capacitor, PSC)电机或在原始设备制造商(OEM)应用和其他应 用中的替代。
技术介绍
HVAC系统效率的提高提供了在能源使用中相当可观的减少。例如，现在许多高效 率炉，空调，空气处理器具有速率大于90%的年燃料利用效率(Annual Fuel Utilizaiton Efficiency, AFUE)。然而，在这些系统中许多用于移动空气的鼓风机电机没有看到显著的 效率提高而具有更低的效率。由于炉和空调变得更有效，归因于鼓风机电机的在总能源消 耗中的分数增加，因此使鼓风机电机成为全部HVAC系统能源使用的更大的贡献者。当鼓风机电机运行超出仅用于加热和冷却所需时间的延长的时间时，鼓风机电机 的低效率性被放大。例如，一些用户通过设置风扇控制开关至“开”的位置来选择持续运行 他们的鼓风机电机。这个运行的循环模式降低温差层(temperature stratification),最 小化来自管道系统的启动通风(draft)，改进湿度控制，并增加与HVAC系统结合使用的关 联的空气净化器的效率。通过选择“开”的位置，鼓风机电机连续运行，并且相关的热特性 (例如，无论是加热或冷却)运行在恒温器的“需求”设置上。当在“开”位置时，即使当将恒 温器设置到加热模式时，鼓风机电机通常以用于冷却的速度运行。这个速度通常适当超过 对于获得上述概述的空气循环的效益所需的速度，造成额外的能源使用量和噪声。此外，通 过鼓风机开关在“开”的位置，系统可以不再选择用于冷却或加热的速度并且改为在连续的 风扇转速下连续地运行。即使当系统设计为在多速电机中选择合适的速度时，例如，如在美 国专利号4815524中公开的，可用于鼓风机“开”使用的速度高于用于这样的运行需要，并 且可以是形成冷点腐蚀(cold spot corrosion)的原因,其需要在专利4815524中公开的 关机时间。增加的运行时间也导致更大量的能源使用。许多上述的低效率性的结果由在HVAC系统中使用的鼓风机电机类型产生。传统 上HVAC系统使用固定速度或多速固定分相电容式(PSC)电机。这些电机通常具有两个或 多个独立的电源连接，以适应两个或多个加热或冷却的运行模式。加热或冷却的电源输入 通常连接到PSC电机中不同的绕组抽头以提供在各个运行模式中鼓风机稍微不同的运行 速度，允许OEM或安装者通过抽头到各个加热和冷却的电源连接的适当连接来选择运行速 度。这些到电机的交流电源连接的激励由温度开关和从恒温器驱动的继电器的激活来控 制。一个在住宅HVAC系统中使用的固定速度的PSC电机M的例子在图1中示出并且 通常标识为IOA0所图示的电机具有两个绕组抽头(tap)以适应加热风扇转速和冷却风扇 转速。风扇转速由接收来自恒温器或其它控制设备的控制信号的炉控制板控制。另一个示 例性的PSC电机M在图2中示出并且通常标识为10B。该电机具有4个绕组抽头以适应两个的加热风扇转速和两个冷却转速。风扇转速由具有冷/热继电器，低/高冷继电器，和低 /高热继电器的炉控制板控制。如使用图1中所示的电机，炉控制板接收来自恒温器或其 它控制设备的控制信号。其它相似的HVAC系统可以包括两个加热阶段和单一冷却阶段，或 任何其他加热和冷却速度的组合。图1和2的电机的单相交流供电电压(通常是115伏交 流电或230伏交流电)由连接LI和N提供，在其中LI代表交流供电的热侧，而N是不确定 的，在一个典型的115伏交流电的住宅分配系统中N是接地电势。(在正常的230伏交流电 系统，另一个热供电线路将代替不确定线路N。)如在图1和2中示出的PSC电机当在高速运行时是相当有效的，但在低速运行时 它们的效率可能会降低到20%的范围内。因为空调的蒸发器线圈需要比炉热交换器更高的 气流，在炉运行期间鼓风机电机在较低的速度运行，在此它是较低效的，并且在连续的风扇 “开”的运行期间甚至仍然在更低的速度，在此它是最低效的。由于上述的PSC电机的低效性，许多较新的HVAC系统使用变速电机，诸如无刷永 磁(BPM)电机和相应的电子变速电机控制器。可以电控制BPM的速度并特别设置以匹配每 个应用的气流需求，因此允许更有效的运行。同样，BPM电机使用大致正比于电机转速的立 方的功率，而PSC电机使用大致正比于电机转速的功率。因此，当电机转速下降时，BPM电 机比PSC电机使用更少的功率。当连续地运行鼓风机用于如上所述的循环时，这是特别重 要的。虽然变速电机常常优于PSC电机，但用变速电机替代现有的PSC电机在机械，布 线，或系统的控制配置中需要昂贵，耗时和复杂的变化。已经开发了在现有的HVAC系统 中配置用于PSC电机的替代的变速电机的系统，但许多系统具有相对复杂的控制和传感系 统。例如，一些系统需要在HVAC系统的出口管道系统中安装温度传感器用于基于温度控制 电机的转速。其他替代系统需要直接从恒温器到电机的低电压控制信号的连接。完成这些 连接在现有HVAC系统中可能是麻烦并且困难的。此外，这些已知的系统缺乏灵敏度以在低 运行速度操作鼓风机和不利于在现有的炉控制板中的继电器和控制功能。还有其他的替代系统使用现有的炉控制板的控制功能但是缺乏当炉控制板没有 要求电机运行时的备用电源。这使得程序启动和停止延时，斜坡下降(ramp-down)或斜坡 上升(ramp-up )特征,或其他控制特征不可能直接进入变速电机。因此，需要提供一种改进的HVAC的PSC电机的替代电机以实现变速鼓风机电机的 优点而不需要HVAC系统的显著改变。通过利用简单的控制电路和消除广泛的额外布线的 需要，例如结合传统的变速电机和现有的替代变速电机系统所使用的，对于减少这种替代 系统的复杂性是更有利的。对于提供更容易用启动和停止延时，电机斜坡上升速度，和/或 电机斜坡下降速度定制的HVAC鼓风机电机也是更有利的。
技术实现思路
本专利技术解决了许多上面描述的问题和其他问题并在HVAC鼓风机电机和其他电机 领域提供了显著的进步。本专利技术的一个实施例为鼓风机电机组件，该鼓风机电机组件大致包括变速电机和 电机控制器；第一电源输入，用于接收来自炉控制板或其他控制装置的多个交流电源信号； 和第二电源输入，用于即使当第一电源输入没有接收到交流电源信号时接收来自用于供电电机控制器的交流电源的交流电。第一电源输入可用于确定电机的运行参数并包括多个单独的电源连接，每一个电 源连接与由本专利技术的鼓风机电机组件替代的PSC电机的转速抽头中的一个关联。例如，当 本专利技术的鼓风机电机组件设计为替代两速/两抽头PSC电机时，第一电源输入包括两个电 源连接，一个与运行的冷却模式关联而另一个与运行的加热模式关联。传感电路与第一电 源输入耦合以确定哪一个单独的电源连接由炉控制板激励。这允许电机控制器基于在炉控 制板中现有的控制设置来确定电机的合适转速。第二电源输入，连同不确定输入一起，连接到用于提供交流电到整流器和电机和 电机控制器的整流器。第二电源输入可以接收来自施加到炉控制板的输入的线路本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.19 US 12/762,6611.一种鼓风机电机组件,包括 变速电机和电机控制器； 第一电源输入，用于接收来自控制装置的多个交流电源信号；以及 第二电源输入，用于即使当所述第一电源输入没有接收到交流电源信号时，接收来自用于对所述电机控制器供电的交流电源的交流电。2.如权利要求1所述的鼓风机电机组件，其中所述控制装置为用于在其中使用所述鼓风机电机组件的HVAC系统的炉控制板。3.如权利要求2所述的鼓风机电机组件，其中所述第二电源输入独立于由所述炉控制板提供的任意控制功能，允许启动和停止延迟，启动斜坡上升，或停止斜坡下降以将所述第二电源输入编程到所述电机控制器中。4.如权利要求1所述的鼓风机电机组件，其中所述第一电源输入接收所述多个交流电源信号用于确定所述电机的运行参数，所述鼓风机电机组件进一步包括传感电路，用于检测由所述第一电源输入接收的至少一个所述交流电源信号的电特性并用于将相应的控制信号传递到用于确定所述电机的所述运行参数的所述电机控制器。5.如权利要求4所述的鼓风机电机组件，所述传感电路包括用于检测施加到所述第一电源输入的电流或电压的传感器。6.如权利要求4所述的鼓风机电机组件，其中所述传感电路包括光电耦合器电路。7.如权利要求4所述的鼓风机电机组件，其中所述传感电路包括多个光电耦合器电路。8.如权利要求1所述的鼓风机电机组件，进一步包括在所述第二电源输入和所述电机控制器之间耦合的整流器用于将交流电转换为直流电并将所述直流电传递到所述电机控制器。9.如权利要求1所述的鼓风机电机组件，其中所述变速电机为无刷永磁电机。10.如权利要求1所述的鼓风机电机组件，其中所述运行参数为所述电机的转速和所述电机的转矩中的至少一个。11.一种鼓风机电机组件，包括 变速电机和电机控制器； 第一电源输入，与所述电机控制器耦合并包括用于接收来自控制装置的至少三个交流电源信号的至少第一，第二和第三电源连接；以及 第二电源输入，用于即使当所述第一电源输...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·E·伍德沃德，
申请(专利权)人：尼得科电机有限公司，
类型：
国别省市：
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