專利名稱：用于改變混合感應電機速度的裝置與方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種混合感應電機(HIM)，更具體地，涉及一種用于改變混合感應電機速度(HIM)的裝置與方法，該裝置與方法能夠通過改變驅(qū)動電容來改HIM的速度。
背景技術(shù)：
通常，單相感應電機由于價格低廉而廣泛地用作空調(diào)的風扇電機。
然而，由于單相感應電機的效率低，因此正在研究通過控制空調(diào)的功率來提高風扇電機的效率。
因此，將由微機驅(qū)動的無刷直流(BLDC)電機用作空調(diào)的風扇電機。
然而，BLDC電機需要驅(qū)動電路，導致成本增高。
為了解決這個問題，使用高效率的混合感應電機(HIM)作為空調(diào)的風扇電機。
圖1為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的混合感應電機(HIM)的剖視圖，圖2為示出圖1的定子鐵心的局部平面示意圖。
如圖所示，HIM包括定子10；鼠籠式轉(zhuǎn)子30，設置在定子10內(nèi)，從而能夠以轉(zhuǎn)軸31為中心旋轉(zhuǎn)；以及永磁體轉(zhuǎn)子40，設置在定子10與鼠籠式轉(zhuǎn)子30之間，從而能夠以轉(zhuǎn)軸31為中心旋轉(zhuǎn)。
鼠籠式轉(zhuǎn)子30包括轉(zhuǎn)子鐵心35，由多個鋼板36絕緣地疊置在一起而形成；以及多個導條37，通過壓鑄方法，沿轉(zhuǎn)子鐵心35的圓周方向貫通地形成在轉(zhuǎn)子鐵心35內(nèi)，導條之間具有間隔。
永磁體轉(zhuǎn)子40包括永磁體43，為圓環(huán)形或圓筒形，并且設置在鼠籠式轉(zhuǎn)子30的外周部分，從而可以交替實現(xiàn)S極和N極；以及磁體支撐部44，一端可自由旋轉(zhuǎn)地連接至轉(zhuǎn)軸31，另一端連接至永磁體43，用于支撐永磁體43。
定子10包括定子鐵心11，由多個鋼板13絕緣地疊置在一起而形成，各鋼板為圓盤形，沿圓周方向具有多個尺寸同樣為W的槽14c；定子線圈21，纏繞在定子鐵心11上；以及保護部50，通過鑄造方法形成在定子線圈21的外周部分。軸支撐架52一體地連接至保護部50的兩側(cè)，其中軸支撐架52具有軸承54，以可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)軸31。
定子鐵心11的每一片鋼板13包括環(huán)形軛14a；以及多個齒14b，沿徑向從環(huán)形軛14a的內(nèi)側(cè)朝向鋼板的中心凸出，并且齒之間具有恒定的間隔，從而沿圓周方向，在齒之間可形成尺寸同樣為W的槽14c。定子線圈21包括纏繞在各個槽14c上相位彼此不同的主線圈22和副線圈24。
圖3為示出HIM的驅(qū)動電路的示意圖。
參照圖3，當向HIM供電時，通過在主繞組線圈(ML)、副繞組線圈(SL)以及啟動電容器(Cs)中流動的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
當通過在副繞組線圈(SL)中流動的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場時，同步轉(zhuǎn)子被同步，然后以同步速度旋轉(zhuǎn)。
通過作為磁體的同步轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生具有強磁通的旋轉(zhuǎn)磁場，因此感應轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
經(jīng)過一定時間，HIM的PTC元件被關斷。
通過在主繞組線圈(ML)、副繞組線圈(SL)以及驅(qū)動電容器(Cr)中流動的電流，感應轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
當感應轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，感應轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力傳送至轉(zhuǎn)軸。
如果將風扇連接至轉(zhuǎn)軸，則當旋轉(zhuǎn)時，風扇產(chǎn)生氣流。
圖4為示出HIM的變速裝置的結(jié)構(gòu)的電路示意圖。
參照圖4，HIM的變速裝置包括主線圈(ML)、第一變速線圈(VL1)以及第二變速線圈(VL2)；第一和第二開關SW1、SW2，用于通過控制信號選擇主線圈(ML)、第一變速線圈(VL1)以及第二變速線圈(VL2)；以及控制單元100，用于根據(jù)用戶的命令輸出控制信號，以改變HIM的速度。
控制單元100分析外部輸入的命令，并基于分析結(jié)果輸出控制信號，以控制第一和第二開關SW1、SW2。
通過控制信號來分別切換第一和第二開關SW1、SW2，并且通過改變線圈繞組的數(shù)目來改變HIM的速度。
線圈繞組的數(shù)目增加得越多，HIM的運行速度越低。
例如，當用戶輸入命令以高速運行HIM時，控制單元100輸出控制信號，使得只有主線圈(ML)可被選擇。因此第一和第二開關SW1、SW2被切換，并且通過在主繞組線圈(ML)、副繞組線圈(SL)以及驅(qū)動電容器(Cr)中流動的電流，HIM以高速旋轉(zhuǎn)。
當HIM要以低速運行時，將在主繞組線圈(ML)、第一和第二變速線圈(VL1，VL2)以及驅(qū)動電容器(Cr)中流動的電流提供給HIM。
當HIM要以中等速度運行時，將在主繞組線圈(ML)、第一變速線圈(VL1)以及驅(qū)動電容器(Cr)中流動的電流提供給HIM。
根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，通過利用分接繞組(tap winding)方法改變線圈繞組的數(shù)目來改變HIM的速度。
然而，傳統(tǒng)裝置具有以下問題降低了線圈繞組的效率，增加了制造成本，并且增大了總體尺寸。
此外，由于線圈繞組的電阻增加，啟動電壓和擊穿電壓也增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于改變混合感應電機(HIM)速度的裝置與方法，該裝置與方法能夠通過改變驅(qū)動電容來改變HIM的速度，從而提高HIM的效率。
為了獲得這些以及其它優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體實施且廣泛描述的，提供一種用于改變混合感應電機(HIM)速度的裝置，該裝置包括啟動電容器；驅(qū)動電容器；以及至少一個變速電容器，用于改變HIM的速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案，所述用于改變混合感應電機(HIM)速度的裝置包括啟動電容器，用于產(chǎn)生啟動電容；驅(qū)動電容器，用于當HIM達到同步速度時，產(chǎn)生驅(qū)動電容；至少一個變速電容器，用于通過控制信號改變HIM的速度；以及控制單元，用于根據(jù)從外部輸入的速度變化條件，輸出控制信號以改變HIM的速度。
為了獲得這些以及其它優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體實施且廣泛描述的，還提供一種用于改變混合感應電機(HIM)速度的方法，該方法包括通過啟動電容器啟動混合感應電機(HIM)；當HIM達到同步速度時，通過驅(qū)動電容器驅(qū)動HIM；判斷是否從外部輸入了速度變化條件；以及如果從外部輸入了速度變化條件，則根據(jù)所述速度變化條件，通過改變HIM的電容來改變HIM的速度。
通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的上述及其它目的、特征、方案以及優(yōu)點將變得更加明顯。


附圖示出本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理，其包括在說明書中以提供對本發(fā)明的進一步理解，并且并入說明書并組成說明書的一部分。
在附圖中圖1為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的混合感應電機(HIM)的剖視圖；圖2為示出圖1的定子鐵心的局部平面示意圖；圖3為示出HIM的驅(qū)動電路的示意圖；圖4為示出HIM的變速裝置的結(jié)構(gòu)的電路示意圖；圖5為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例，用于改變混合感應電機(HIM)速度的裝置的結(jié)構(gòu)的電路示意圖；圖6為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例，用于改變HIM速度的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其實例在附圖中示出。
下面說明一種用于改變混合感應電機(HIM)速度的裝置與方法，該裝置與方法能夠通過改變驅(qū)動電容器來改變HIM的速度，從而提高HIM的效率。
圖5為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例，用于改變混合感應電機(HIM)速度的裝置的結(jié)構(gòu)的電路示意圖。
如圖所示，用于改變HIM速度的裝置包括啟動電容器(Cs)，其電容大于驅(qū)動電容器的電容，用于在初始驅(qū)動的時候，將流過副線圈(SL)的大電流提供給HIM；PTC(正溫度系數(shù))元件，串聯(lián)連接至啟動電容器(Cs)，并且通過大電流而關斷；驅(qū)動電容器(Cr)，用于將流過主線圈(ML)的小電流提供給HIM；第一和第二變速電容器C1、C2，并聯(lián)連接至驅(qū)動電容器(Cr)，用于通過增大驅(qū)動電容改變HIM的速度；以及控制單元100，用于分析用戶命令，并輸出控制信號，以改變HIM的速度。
第一和第二變速電容器C1、C2分別串聯(lián)連接至第一和第二開關(SW1和SW2)，其中第一和第二開關是通過控制信號進行切換的。
當輸入用于高速驅(qū)動的命令時，控制單元100將第一和第二變速電容器C1、C2并聯(lián)連接至驅(qū)動電容器Cr。相反，當輸入用于低速驅(qū)動的命令時，控制單元100斷開第一和第二變速電容器C1、C2與驅(qū)動電容器Cr的并聯(lián)連接。
下面，參照附圖6說明根據(jù)本發(fā)明用于改變HIM速度的裝置的操作。
首先，將通過啟動電容器(Cs)流過副線圈(SL)的大電流提供給HIM。因此，通過啟動電容器(Cs)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而開始驅(qū)動磁體轉(zhuǎn)子(SP1)。
當磁體轉(zhuǎn)子達到同步速度時，PTC元件被關斷。然后，通過由驅(qū)動電容器產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁體轉(zhuǎn)子(SP2)。
控制單元100檢測是否存在速度變化條件(SP3)。當檢測到速度變化條件時，控制單元100分析速度變化條件，然后基于分析結(jié)果，輸出一個控制信號以改變HIM的速度(SP4-SP6)。
當檢測到的條件為高速條件時(SP4)，控制單元100增大HIM的電容(SP5)。
也就是說，控制單元100打開第一和第二開關SW1、SW2，并將第一和第二變速電容器C1、C2并聯(lián)連接至驅(qū)動電容器Cr。
因此，通過增大的電容，HIM以高速旋轉(zhuǎn)。
相反，當檢測到的條件為低速條件時(SP4)，控制單元100減小HIM的電容(SP6)。
也就是說，控制單元100關斷第一和第二開關SW1、SW2，并斷開第一和第二變速電容器C1、C2與驅(qū)動電容器Cr的并聯(lián)連接。
因此，通過減小的電容，HIM以高速旋轉(zhuǎn)。
在傳統(tǒng)技術(shù)中，是通過改變線圈繞組的數(shù)目來改變HIM的速度的。然而，在本發(fā)明中，是根據(jù)速度變化條件，將多個電容并聯(lián)連接至驅(qū)動電容器，或者斷開多個電容與驅(qū)動電容器的并聯(lián)連接，來改變HIM的速度的。
因此，在本發(fā)明中，降低了制造成本，并減小了總體尺寸。
此外，由于由于減小了因線圈繞組數(shù)目的變化所引起的傳統(tǒng)線圈電阻，所以提高了驅(qū)動效率，并降低了啟動電壓和擊穿電壓。
由于本發(fā)明可具體實施為多種形式而不背離其精神或本質(zhì)特征，所以應當理解，除非另有規(guī)定，上述實施例并不受限于前述說明的任何細節(jié)，而應在隨附權(quán)利要求書限定的精神和范圍內(nèi)寬泛地解釋，因此，落入權(quán)利要求書的界限及其等效范圍內(nèi)的所有變化和改型都應為隨附權(quán)利要求書所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種用于改變混合感應電機速度的裝置，包括啟動電容器，用于產(chǎn)生啟動電容；驅(qū)動電容器，用于當所述混合感應電機達到同步速度時，產(chǎn)生驅(qū)動電容；至少一個變速電容器，用于通過控制信號改變所述混合感應電機的速度；以及控制單元，用于根據(jù)速度變化條件，輸出用以改變所述混合感應電機的速度的控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個變速電容器并聯(lián)連接至所述驅(qū)動電容器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，開關器件串聯(lián)連接至所述至少一個變速電容器。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在高速條件下，所述控制單元輸出用以增加并聯(lián)連接至所述驅(qū)動電容器的電容器數(shù)目的控制信號。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在低速條件下，所述控制單元輸出用以減少并聯(lián)連接至所述驅(qū)動電容器的電容器數(shù)目的控制信號。
6.一種用于改變混合感應電機速度的方法，包括通過啟動電容器啟動混合感應電機；當所述混合感應電機達到同步速度時，通過驅(qū)動電容器驅(qū)動所述混合感應電機；判斷是否從外部輸入了速度變化條件；以及如果從外部輸入了速度變化條件，根據(jù)所述速度變化條件，通過改變所述混合感應電機的電容來改變所述混合感應電機的速度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中改變混合感應電機的速度的步驟包括在高速條件下，增大所述混合感應電機的電容。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中在增大混合感應電機的電容的步驟中，增加并聯(lián)連接至所述驅(qū)動電容器的電容器數(shù)目。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中改變所述混合感應電機的速度的步驟包括在低速條件下，減小所述混合感應電機的電容。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在減小混合感應電機的電容的步驟中，減少并聯(lián)連接至所述驅(qū)動電容器的電容器數(shù)目。
全文摘要
一種用于改變混合感應電機(HIM)速度的裝置與方法。該裝置包括啟動電容器；驅(qū)動電容器；至少一個變速電容器，用于通過控制信號改變HIM的速度；以及控制單元，用于分析用戶命令，并基于分析結(jié)果輸出控制信號以改變HIM的速度。
文檔編號H02P25/04GK1992503SQ200610172069
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者吳承錫, 安宰弘, 申鉉定 申請人:Lg電子株式會社