专利名称：一种风机电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风机电机，主用应用在民用采暖通风空调(HVAC)系统中。
技术背景HVAC系统效率的提升相当大地降低了能量的使用。例如，许多高效炉具、空调器和空气处理器，现在的效率(AFUE额定值一AFUE年度燃料利用效率)高于90%。然而，用于移动这些系统中空气的风机电机，尚未看到明显的效率改进，且效率太低。当炉具和空调器更为有效时，属于风机电机的HVAC系统总能量消耗的份额增大，因此，使得风机电机成为对整个系统能量的使用的较大贡献者。许多上述低效率来自HVAC系统中使用的风机电机类型是固定速度的或多速固定分相电容器式(PSC)电机。这些电机一般至少有两个独立的电源连接头，用以解调运行的制热或制冷模式。制热或制冷电力输入端通常连接PSC电机的不同绕组抽头，在各自的运行模式中为风机提供多少有些不同的运转速度。PSC电机中可以设计两个以上的抽头，允许OEM(原装设备制造商)或安装技工，通过将抽头适当地连接到各自的制热或制冷电力连接线上，以选择运转速度。这些连接电机的AC电力连接线的电能由温度开关动作来控制，继电器由恒温控制器来驱动。现在参照图1，显示其他的用于民用HVAC系统的固定转速PSC电机。电机有四个绕组抽头，解调两个制热风扇转速和两个制冷风扇转速。风扇转速受炉具控制板的控制，板上配有制冷/制热继电器、低/高制冷继电器和低/高制热继电器。其他的HVAC系统包括两个制热阶段和单一制冷阶段，或是制热和制冷转速的某种其他的组合。当以高速运行时，PSC电机是合理有效率的，当以低速运行时，其效率可降至20%的范围内。因为空调器蒸发器盘管需要比炉具换热器更高的气流，在炉具运行期间，风机电机以较低的转速运行，这是低效率，在连续风扇“0N”运行期间，仍以更低速度运行，效率最低。因为上述PSC电机的低效，许多更新的HVAC系统使用变速电机，例如无刷永磁电机(BPM)和相应的带电子控制器的变速电机。BPM的转速可被电子元件控制，特别设置为匹配每项应用所需要的气流。还有，BPM电机使用电力大约正比于电机转速的立方，而PSC电机使用的电功大约正比于电机转速。因此，当电机转速下降时，BPM电机使用的电功在电机转速的整个范围内低于PSC电机。如上所述，当循环连续运行风机时这点尤为重要。变速电机常优于PSC电机，用变速电机取代现有的PSC电机，在成本、耗时、机械、布线或系统的控制构型中的复杂变化中都是需要的。为取代现有的HVAC系统中的PSC电机而构造的变速电机系统已开发出来，但其控制和传感系统相对复杂。在其他的替代系统中，安装替代电机需要连续的电力连接到电机，来自恒温控制器的低压控制信号直接连接电机。在现有的HVAC系统中制造这些连接线可谓是困难重重。此外，这些已知系统缺乏对低转速运行风机的敏感性。对现存的PSC和BPM电机的限制是，HVAC0EM经常需要配置唯一参数的电机(转矩负载、风扇转速、转动方向等)，优化HVAC组件的性能。多速PSC电机和BPM电机提供某些选项，制造之后许多运行参数被固定下来，不能轻易变更。电机制造商、装配技工和维修承包人因而必须备有风机电机的各种存货，解调HVAC设备的各种不同的模式。因此，就希望对HVAC系统中的PSC电机提供一项改进过的“嵌入的”替代物，实现变速风机电机的长处，不需要明显改变原来的HVAC系统。更为有益的是，利用简单的控制电路，降低这类替代系统的复杂性，取消附加的布线、如在连接常规变速电机和现有的替代变速电机中使用的。这给变速风机电机提出更加高的要求。
发明内容 本实用新型的目的是提供一种风机电机，采用带电子控制的电机控制器来控制变速电机直接取代原来的PSC电机，接线简单方便，不需要改变原来的HVAC系统，给用户带来非常多的方便，节约研发时间和成本，且电路结构简单，制造方便，制造成本低，缩小控制器体积。本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的一种风机电机，包括变速电机和电机控制器，电机控制器包括微处理器、逆变单元、档位检测单元和电源部分，电源部分为各部分电路供电，档位检测单元连接多路电力输入线，每路电力输入线接收来自AC电源的AC电力，档位检测单元包括多路电压检测电路和多个发热电阻，每路电力输入线串联一个发热电阻并与一路电压检测电路配合，每路电压检测电路带有的温敏电阻与该路电力输入线串联的一个发热电阻通过导热元件捆绑在一起，温敏电阻感应发热电阻的温度信号，温敏电阻通过自身阻值变化调整电压检测电路的输出端电压，多路电压检测电路的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据各路电压检测电路的输出端电压来判断各路电力输入线的通电状态。上述所述的导热元件是导热胶，发热电阻与温敏电阻安装在线路板上并相互靠近，导热胶包裹住发热电阻与温敏电阻。上述所述的导热元件是表面带有绝缘膜的金属元件。上述所述的每路电压检测电路带有温敏电阻和分压电阻，温敏电阻和分压电阻串联后两端分别连接电源和地，温敏电阻和分压电阻中间的节点作为电压输出端。上述所述的微处理器还连接有霍尔检测单元(HALL)，霍尔检测单元(HALL)将电机转子位置的信号送到微处理器，微处理器输出信号控制逆变单元，逆变单元输出端连接电机绕组。上述所述的多路电力输入线是指5路，多路电压检测电路和多个发热电阻是指有5路电压检测电路和5个发热电阻。上述所述的温敏电阻是PTC电阻或者NTC电阻。本实用新型与现有技术相比，具有如下效果I)采用带电子控制的电机控制器来控制变速电机直接取代原来的PSC电机，接线简单方便，不需要改变原来的HVAC系统，给用户带来非常多的方便，节约研发时间和成本，档位检测单元包括5路电压检测电路和5个发热电阻，每路电力输入线串联一个发热电阻并并与一路电压检测电路配合，每路电压检测电路带有温敏电阻，发热电阻与温敏电阻通过导热元件捆绑在一起，温敏电阻的阻值随着发热电阻的温度变化而变化，微处理器比较5路电压检测电路的5个输出电压，判断其中一路电力输入线处于通电状态；电路结构简单可靠，制造方便，制造成本低；2)每路电力输入线串联一个发热电阻并并与一路电压检测电路配合，每路电压检测电路带有温敏电阻，发热电阻与温敏电阻通过导热元件捆绑在一起，电路结构简单，可以缩小控制器的体积小。3)导热元件是导热胶，发热电阻与温敏电阻安装在线路板上并相互靠近，导热胶包裹住发热电阻与温敏电阻，实施结构简单，可靠实用；4)每路电压检测电路带有温敏电阻和第一电阻，温敏电阻和第一电阻串联后两端分别连接电源和地，温敏电阻和第一电阻中间的节点作为电压输出端，电路结构简单，制造成本低。
图1是传统HVAC中PSG电机的电气原理图；图2是本实用新型的实施例一电路方框图；图3是图2的档位检测单元对应的具体电路图；图4本实用新型实施例一在电路板上的分布图；图5是图4的A-A剖视图；图6是本实用新型实施例一的微处理器的控制流程图；图7是本实用新型实施例二的电路结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。施例一如图2、图3、图4、图5所不,一种风机电机,包括变速电机和电机控制器，电机控制器包括微处理器、逆变单元、档位检测单元和电源部分，电源部分为各部分电路供电，档位检测单元连接5路电力输入线L1、L2、L3、L4、L5，每路电力输入线接收来自AC电源的AC电力，档位检测单元包括5路电压检测电路和5个发热电阻Rl、R3、R5、R7、R9 ;微处理器还连接有霍尔检测单元HALL，霍尔检测单元HALL将电机转子位置的信号送到微处理器，微处理器输出信号控制逆变单元，逆变单元输出端连接电机绕组。图3中，E是地线、N是零线，电力输入线L1、L2、L3、L4、L5是火线，电力输入线L1、L2、L3、L4、L5只有一路导通。电源部分的一个输入端与电力输入线L1、L2、L3、L4、L5连接，电源部分的另一个输入端连接零线N，电源部分包括EMI/EMC电路、整流电路和DC-DC降压电路，输出端有3组，一组为电机母线电压VDC，一组为+15V，另一组为+5V。第一路电压检测电路由温敏电阻ROl和电阻R2串联而成，两端分别连接+5V电源和地，温敏电阻ROl和电阻R2之间的节点引出作为第一路电压检测电路的输出端与微处理器的输入端连接；电力输入线LI上串联发热电阻R1，温敏电阻ROl与发热电阻Rl分布在线路板I上的相邻的位置，发热电阻Rl与温敏电阻ROl通过导热元件2捆绑在一起，所述的导热元件2是绝缘的导热胶，导热胶包裹住发热电阻Rl与温敏电阻ROl;温敏电阻ROl感应发热电阻Rl的温度信号，温敏电阻ROI通过自身阻值变化调整第一路电压检测电路的输出端电压；发热电阻Rl与温敏电阻ROl在线路板I上是相互靠近在一起。[0035]第二路电压检测电路由温敏电阻R02和电阻R4串联而成，两端分别连接+5V电源和地，温敏电阻R02和电阻R4之间的节点引出作为第一路电压检测电路的输出端与微处理器的输入端连接；电力输入线L2上串联发热电阻R3，温敏电阻R02与发热电阻R3分布在线路板I上的相邻的位置，发热电阻R3与温敏电阻R02通过导热元件捆绑在一起，所述的导热元件是绝缘的导热胶(图中未示出)，导热胶包裹住发热电阻R3与温敏电阻R02;温敏电阻R02感应发热电阻R3的温度信号，温敏电阻R02通过自身阻值变化调整第二路电压检测电路的输出端电压；发热电阻R3与温敏电阻R02在线路板I上是相互靠近在一起。第三路电压检测电路由温敏电阻R03和电阻R6串联而成，两端分别连接+5V电源和地，温敏电阻R03和电阻R6之间的节点引出作为第一路电压检测电路的输出端与微处理器的输入端连接；电力输入线L3上串联发热电阻R5，温敏电阻R03与发热电阻R5分布在线路板上的相邻的位置，发热电阻R5与温敏电阻R03通过导热元件捆绑在一起，所述的导热元件是绝缘的导热胶(图中未示出)，导热胶包裹住发热电阻R5与温敏电阻R03;温敏电阻R03感应发热电阻R5的温度信号，温敏电阻R03通过自身阻值变化调整第三路电压检测电路的输出端电压；发热电阻R5与温敏电阻R03在线路板I上是相互靠近在一起。第四路电压检测电路由温敏电阻R04和电阻R8串联而成，两端分别连接+5V电源和地，温敏电阻R04和电阻R8之间的节点引出作为第一路电压检测电路的输出端与微处理器的输入端连接；电力输入线L4上串联发热电阻R7，温敏电阻R04与发热电阻R7分布在线路板上的相邻的位置，发热电阻R7与温敏电阻R04通过导热元件捆绑在一起，所述的导热元件是绝缘的导热胶(图中未示出)，导热胶包裹住发热电阻R7与温敏电阻R04;温敏电阻R04感应发热电阻R7的温度信号，温敏电阻R04通过自身阻值变化调整第四路电压检测电路的输出端电压；第五路电压检测电路由温敏电阻R05和电阻RlO串联而成，两端分别连接+5V电源和地，温敏电阻R05和电阻RlO之间的节点引出作为第一路电压检测电路的输出端与微处理器的输入端连接；电力输入线L5上串联发热电阻R9，温敏电阻R05与发热电阻R9分布在线路板I上的相邻的位置，发热电阻R9与温敏电阻R05通过导热元件捆绑在一起，所述的导热元件是绝缘的导热胶(图中未示出)，导热胶包裹住发热电阻R9与温敏电阻R05;温敏电阻R05感应发热电阻R9的温度信号，温敏电阻R05通过自身阻值变化调整第五路电压检测电路的输出端电压；所述的导热元件2可以是带有绝缘膜的金属元件。微处理器根据与每一路电力输入线配合的相应的电压检测电路的输出端电压来判断该路电力输入线是否处于通电状态；具体流程如下如图6所示，开始时，电机控制器里面的微处理器控制电机以最低档位对应放入参数运行；运行10秒后，微处理器检测并比较各路电压检测电路的输出电压，微处理器确定输出电压最高或者最低的一路电压检测电路对应的电力输入线处于导通状态；微处理器按导通的电力输入线对应的档位参数控制电机运行。本实用新型的其工作原理是档位检测单元包括5路电压检测电路和5个发热电阻，每路电力输入线串联一个发热电阻并并与一路电压检测电路配合，每路电压检测电路带有一个温敏电阻，每路电力输入线串联的发热电阻与配合的电压检测电路温敏电阻通过导热元件捆绑在一起，温敏电阻的阻值随着发热电阻的温度变化而变化，微处理器比较5路电压检测电路的5个输出电压，判断其中一路电力输入线处于通电状态；电路结构简单可靠，制造方便，制造成本低。实施例2 :如图7所示，与实施例一不同，本实用新型的档位检测单元包括3路电压检测电路和3个发热电阻Rl、R3、R5。档位检测单元连接3路电力输入线L1、L2、L3，每路电力输入线接收来自AC电源的AC电力，档位检测单元包括3路电压检测电路和3个发热电阻Rl、R3、R5 ；E是地线、N是零线，电力输入线L1、L2、L3是火线，电力输入线L1、L2、L3只有一路导通。
权利要求1.一种风机电机，包括变速电机和电机控制器，电机控制器包括微处理器、逆变单元、档位检测单元和电源部分，电源部分为各部分电路供电，档位检测单元连接多路电力输入线，每路电力输入线接收来自AC电源的AC电力，其特征在于档位检测单元包括多路电压检测电路和多个发热电阻，每路电力输入线串联一个发热电阻并与一路电压检测电路配合，每路电压检测电路带有的温敏电阻与该路电力输入线串联的一个发热电阻通过导热元件捆绑在一起，温敏电阻感应发热电阻的温度信号，温敏电阻通过自身阻值变化调整电压检测电路的输出端电压，多路电压检测电路的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据各路电压检测电路的输出端电压来判断各路电力输入线的通电状态。
2.根据权利要求1所述的一种风机电机，其特征在于所述的导热元件是导热胶，发热电阻与温敏电阻安装在线路板上并相互靠近，导热胶包裹住发热电阻与温敏电阻。
3.根据权利要求1所述的一种风机电机，其特征在于所述的导热元件是表面带有绝缘膜的金属元件。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种风机电机，其特征在于每路电压检测电路带有温敏电阻和分压电阻，温敏电阻和分压电阻串联后两端分别连接电源和地，温敏电阻和分压电阻中间的节点作为电压输出端。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种风机电机，其特征在于微处理器还连接有霍尔检测单元，霍尔检测单元将电机转子位置的信号送到微处理器，微处理器输出信号控制逆变单元，逆变单元输出端连接电机绕组。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种风机电机，其特征在于多路电力输入线是指5路，多路电压检测电路和多个发热电阻是指有5路电压检测电路和5个发热电阻。
7.根据权利要求1所述的一种风机电机，其特征在于温敏电阻是PTC电阻或者NTC电阻。
专利摘要本实用新型公开了一种风机电机，包括变速电机和电机控制器，电机控制器的档位检测单元连接多路电力输入线，每路电力输入线接收来自AC电源的AC电力，其特征在于档位检测单元包括多路电压检测电路和多个发热电阻，每路电力输入线串联一个发热电阻并与一路电压检测电路配合，每路电压检测电路带有的温敏电阻与该路电力输入线串联的一个发热电阻通过导热元件捆绑在一起，温敏电阻感应发热电阻的温度信号，温敏电阻通过自身阻值变化调整电压检测电路的输出端电压，多路电压检测电路的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据各路电压检测电路的输出端电压来判断各路电力输入线的通电状态，它电路结构简单，制造方便，制造成本低，缩小控制器体积。
文档编号H02P27/06GK202841046SQ20122044512
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者赵勇 申请人:中山大洋电机股份有限公司, 湖北惠洋电器制造有限公司