专利名称：具有热泵系统的衣物处理机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有至少一个热泵系统的衣物处理机，热泵系统包括至少一个压缩机和至少一个驱动压缩机的电动机。特别地，衣物处理机是滚筒干衣机或具有干燥功能的洗衣机，然而本发明可适用于具有用于加热洗涤水的热泵系统的洗衣机。进一步地，本发明涉及一种具有热泵系统的衣物处理机的操作方法。
背景技术：
通过使用热泵技术能够有效地在衣物处理机中节能。例如，具有热泵系统的滚筒干衣机包括闭合气流回路和闭合制冷剂回路。气流回路和制冷剂回路通过至少两个热交换器耦连。在制冷剂回路中，制冷剂被压缩机压缩和加热。压缩机被电动机驱动，例如被异步电动机驱动。通常，压缩机的电动机没有复杂的控制设备。控制单元仅仅包括一些电气和 /或电子元件，其中电动机仅针对正常运行进行了优化。然而，在压缩机的热机阶段，电动机及其控制单元不是最优化的。和正常运行阶段相比，压缩机在热机阶段必须流动较少量的制冷剂，因此，在所述的热机阶段，效率——也就是吸收的能量和供给的能量之间的关系——相对低。DE102005041145A1公开了一种具有热泵系统的滚筒干衣机。热泵系统包括具有可变动力的压缩机。驱动压缩机的电动机的动力由控制设备控制。这样的控制设备通常很复杂并包括大量的电子元件，尤其是有源电子元件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有至少一个热泵系统的衣物处理机，热泵系统包括至少一个压缩机和至少一个驱动压缩机的电动机，所述压缩机可以被优化以用于压缩机的若干负载范围。本发明的目的通过如权利要求1所述的用于驱动压缩机的电动机来实现。根据本发明电动机是异步电动机，电动机包括主线圈和副线圈，
控制单元专用于电动机，控制单元包括至少一个电容器，主线圈与包括副线圈和至少一个电容器的串联回路并联连接，主线圈连接到或可连接到电源，以及至少一个电容器的电容值直接或间接地根据电动机的实际扭矩而改变。本发明的主要思想是在主线圈与副线圈之间的可变电容。所述可变电容使得在主线圈和副线圈间发生相移。这种相移影响电动机效率与电动机扭矩之间的相关性。电容器的低电容值会使得在电动机的较低扭矩时获得最大的效率。类似地，电容器的高电容值会使得在电动机的较高扭矩时获得最大的效率。因此，在热机阶段(heat up phase，即压缩机的初始运行阶段)，电容值被切换为或控制成处在较低的值。在正常运行(压缩机的稳态运行或随后的压缩机运行阶段)过程中，电容值被切换为或控制成处在较高的值。这提升了整体效率并且减少了能量损耗。根据本发明的一个优选的实施方式，控制单元包括与副线圈永久串联的第一电容
ο进一步地，控制单元可以包括至少一个与一开关串联连接的第二电容器，其中所述的串联连接与第一电容器并联连接。电容器的使用使得控制单元具有低的复杂度。此外， 控制单元可以包括与另一开关串联连接的至少一个另外的第二电容器，其中所述的串联连接与第一电容器并联连接。这为基于扭矩设定最大效率提供了进一步的选择。替代地或附加地，一个或多个电容器中的至少一个包括可变电容。可调整的电容器允许根据扭矩连续地设定最大效率。开关和/或可变电容的状态可以分别取决于通过压缩机而流动的流体的温度。开关和/或可变电容的状态可以分别取决于通过压缩机而流动的流体的压力。优选的，温度和/或压力是在压缩机和/或冷凝器出口处测量的。开关和/或可变电容的状态可以分别取决于从电动机传递到压缩机的扭矩。本发明还涉及一种具有热泵系统的滚筒干衣机，热泵系统包括至少一个压缩机， 其中压缩机被上述电动机驱动。至少一个压缩机被设置用来使热泵系统的制冷剂回路中的制冷剂流动。开关和/ 或可变电容的状态可以分别取决于制冷剂的温度和/或压力。开关和/或可变电容的状态可以分别取决于热泵系统的气流的湿度和/或温度。本发明还涉及一种具有至少一个热泵系统的衣物处理机的操作方法，热泵系统包括至少一个压缩机和至少一个驱动压缩机的电动机，其中电动机是异步电动机，其包括主线圈、副线圈和在主线圈与副线圈之间的至少一个电容器。所述方法包括在压缩机最初的运行阶段，切换和/或控制所述至少一个电容器，使其具有较低的电容值；在随后的压缩机的运行阶段，切换和/或控制所述至少一个电容器，使其具有较高的电容值。优选的，根据至少下述因素之一来切换和/或控制所述至少一个电容器的电容值通过压缩机而流动的流体的温度和/或压力，由电动机传递到压缩机的扭矩，压缩机所吸收的能量，热泵系统的气流的湿度和/或温度。本发明还涉及一种具有至少一个热泵系统的衣物处理机的操作方法，热泵系统包括至少一个压缩机和至少一个驱动压缩机的电动机，其中电动机是异步电动机，其包括主线圈、副线圈和在主线圈与副线圈之间的至少一个电容器。所述方法包括直接或间接基于电动机的实际扭矩改变所述至少一个电容器的电容值的步骤，从而使得电容器的较低电容值使压缩机在电动机的较低扭矩时获得最大的效率；而电容器的较高电容值使压缩机在电动机的较高扭矩时获得最大的效率。被认为是本发明特征的新颖性和创造性技术特征在附加的权利要求中阐明。
下面将结合附图进一步详细阐述本发明，其中图1图示了根据本发明一优选实施方式的用于电动机的控制单元的示意性回路图，图2图示了根据本发明上述优选实施方式的两条表示电动机的效率与扭矩之间函数关系的曲线的示意图，以及图3图示了根据本发明的一替代性实施方式的电动机的控制单元的示意性回路图。
具体实施例方式图1图示了根据本发明的一优选实施方式的电动机10的控制单元的示意性回路图。电动机10是异步电动机，其包括主线圈12和副线圈14。此外，电动机10包括第一接线端16、第二接线端18和第三接线端20。第一接线端16与主线圈12的第一端部相连。第二接线端18与副线圈14的第一端部相连。第三接线端20与主线圈12的第二端部以及副线圈14的第二端部相连。这样，主线圈12的第二端部和副线圈14的第二端部相互连接。电动机10的控制单元包括第一电容器22，第二电容器24，开关沈和优选设置的过载保护器观。此外，电动机10的控制单元包括第一电源线30和第二电源线32。第一电源线30和第二电源线32连接到或可连接到电源34。第一电源线30与第一电容器22的第一触点和第二电容器M的第一触点连接。 开关沈连接在第一电容器22的第二触点和第二电容器M的第二触点之间。这样，当开关 26接通时，第一电容器22与第二电容器M并联连接。此外，第一电容器22的第二触点与电动机10的第二接线端18连接。第二电源线32与过载保护器观的第一触点连接。过载保护器观的第二触点与电动机10的第三接线端20连接。如果开关沈断开，那么副线圈14与第一电容器22串联连接。如果开关沈接通， 那么副线圈14与并联连接的电容器22，24串联连接。与开关沈处于断开状态时相比，开关沈处于接通状态使得第一电源线30和副线圈14之间的电容要高。第一电源线30和副线圈14之间的电容使得主线圈12和副线圈14之间发生相移。 这种相移将影响电动机10的效率特性。电动机10被设置用来驱动滚筒干衣机中的热泵系统的压缩机。具有热泵系统的滚筒干衣机包括气流回路(优选为闭合气流回路)、制冷剂回路和滚筒。滚筒是气流回路的整体的一部分，其被设置用来接纳衣物。压缩机是制冷剂回路的整体的一部分。气流回路和制冷剂回路通过第一热交换器和第二热交换器热耦连，第一热交换器作为冷凝器进行工作，第二热交换器作为蒸发器进行工作。在气流回路中，气流由至少一个风扇产生。制冷剂在制冷剂回路中流动。制冷剂被压缩机压缩和加热。加热的制冷剂到达冷凝器。在冷凝器中气流被加热而制冷剂被冷却。 然后，加热的气流进入滚筒中，用来除去可旋转滚筒内容纳的衣物的水分。在冷凝器和蒸发器之间，制冷剂是膨胀的并且还另外地被合适的装置冷却。在穿过衣物并从滚筒中出来后， 在蒸发器中气流被冷却而制冷剂被加热。然后，制冷剂再次被压缩机压缩和加热。压缩机被电动机10驱动。气流在通过冷凝器被适时加热后被送回滚筒。图2图示了根据本发明上述优选实施方式的两条曲线36和38的示意图，这两条曲线代表了所述电动机10的效率E与所述电动机10的扭矩之间的函数关系。效率E代表了所供应的能量和吸收的能量的比率。曲线36代表了开关沈断开时电动机10的效率。在本实施例中，只有第一电容器 22与副线圈14串联连接。所述的串联连接与主线圈12并联连接。在这种状态下，电动机 10的最大效率是处在扭矩图谱的中间区间。曲线38代表了开关沈接通时电动机10的效率。在本实施例中，第一电容器22 与第二电容器M并联连接。所述的并联的电容器22和M与副线圈14串联连接。所述的串联连接又与主线圈12并联连接。在这种状态下，电动机10的最大效率处在扭矩图谱的上区间。通过电动机10、压缩机和/或热泵系统的一个或多个物理参数来控制开关26。例如，在热泵系统中，以温度和/或压力为基础控制开关26。替代性的或附加的，可以以压缩机的能量消耗为基础控制开关26。此外，热泵系统中制冷剂的压力和/或温度可以控制开关26。包括第一电容器22、第二电容器M和开关沈的该简单的回路使得仅以低的复杂度就实现了电动机10的效率的最优化。特别地，在热机阶段，压缩机的能量吸收减少了。进一步地，整体的能量消耗也减少了。开关沈的状态取决于电动机10的制动扭矩。制动扭矩可以通过经由当前吸收的反馈来检测压缩机吸收的能量和/或通过测量冷凝器/压缩机出口处的制冷剂温度以确定热泵回路的压力而间接地确定。高压力值意味着电动机10具有高工作应力。为了间接确定制动扭矩，必须知道电动机10的特性曲线。图3图示了根据本发明一替代性实施方式的电动机10的控制单元的示意性回路图。电动机10包括主线圈12和副线圈14以及第一接线端16、第二接线端18和第三接线端20。第一接线端16与主线圈12的第一端部连接。第二接线端18与副线圈14的第一端部连接。第三端部20与主线圈12以及副线圈14的第二端部相连。电动机10的控制单元优选的包括过载保护器观，过载保护器观连接在电源34的第二电源线32与第三接线端20之间。这样，主线圈12、副线圈14和过载保护器观以与图1中相同的方式连接至接线端 16、18、20。该替代性的实施方式中的控制单元与图1所示的实施方式在第一电容器22、第二电容器M和开关沈上不同。第一电容器22与第二电容器M串联连接在第一接线端16 和第二接线端18之间。开关沈与第二电容器M并联连接。当开关沈断开时，第一电容器22与第二电容器M串联连接在第一接线端16与第二接线端18之间。当开关沈接通时，只有第一电容器22连接在第一接线端16和第二接线端18之间。当开关沈断开(off)时，电动机10按照图2中第一曲线36工作，因为这时获得的电容值是由串联的电容器22和对共同决定的。当开关沈接通(on)时，电动机10按照图2中第二曲线38工作，因为这时电容器对被绕过或者说被短路且获得的电容值增加。第一电容器22和第二电容器M的值要选择使得电动机10的特性与图2相对应。显然，本发明可以用于具有用来加热洗涤水的热泵系统的洗衣机。尽管在本文中已经参照附图对本发明的示例性实施方式进行了说明，但是可以理解的是，本发明并不局限于那些明确的实施方式，且本领域的技术人员在不脱离本发明的范围或精神的情况下可对其进行各种其它变型和修改。所有这些变化或修改均包括在所附权利要求所限定的本发明保护范围内。附图标记
10电动机
12主线圈
14副线圈
16第一接线端
18第二接线端
20第三接线端
22第一电容器
24第二电容器
26开关
28过载保护器
30第一电源线
32第二电源线
34电源
36第一曲线
38第二曲线
E效率
权利要求
1.一种衣物处理机，具有至少一个热泵系统，热泵系统包括至少一个压缩机和至少一个用于驱动压缩机的电动机，其特征在于电动机(10)是异步电动机，电动机(10)包括主线圈(12)和副线圈(14)，一控制单元(22,24,26)专用于电动机(10)，控制单元包括至少一个电容器02，对)，主线圈(12)与包括副线圈(14)和所述至少一个电容器02二4)的串联回路并联连接，主线圈(12)连接到或能连接到电源(34)，以及所述至少一个电容器02二4)中的电容值能够直接或间接地根据电动机(10)的实际扭矩而改变。
2.如权利要求1所述的衣物处理机，其中控制单元包括与副线圈(14)永久串联连接的第一电容器02)。
3.如权利要求2所述的衣物处理机，其中控制单元包括至少一个与一开关06)串联连接的第二电容器(M)，其中所述的串联连接与第一电容器0 并联连接。
4.如权利要求3所述的衣物处理机，其中控制单元包括至少一个另外的第二电容器 (M)，该至少一个另外的第二电容器与另外的开关串联连接，其中所述的串联连接与第一电容器0 并联连接。
5.如权利要求1所述的衣物处理机，其中控制单元包括第一电容器0 和串联连接的第二电容器04)以及与第二电容器04)并联连接的开关06)。
6.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中所述一个或多个电容器(22，24)中的至少一个包括可变电容。
7.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中所述开关06)和/或可变电容的状态分别取决于通过压缩机而流动的流体的温度和/或压力。
8.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中所述开关06)和/或可变电容的状态分别取决于由电动机(10)传递到压缩机的扭矩。
9.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中所述开关06)和/或可变电容的状态分别取决于由压缩机所吸收的能量。
10.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中所述开关06)和/或可变电容的状态分别取决于热泵系统中气流的湿度和/或温度。
11.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中热泵系统包括气流回路、制冷剂回路和滚筒，其中所述气流回路优选为闭合气流回路。
12.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中气流回路和制冷剂回路通过第一热交换器和第二热交换器热耦连，第一热交换器作为冷凝器进行工作，第二热交换器作为蒸发器进行工作。
13.如前述任一项权利要求所述的衣物处理机，其中在冷凝器中，气流被加热而制冷剂被冷却；在蒸发器中，气流被冷却而制冷剂被加热。
14.一种衣物处理机的操作方法，衣物处理机具有至少一个热泵系统，热泵系统包括至少一个压缩机和至少一个驱动压缩机的电动机，其中电动机(10)是异步电动机且包括主线圈(12)、副线圈(14)和在主线圈(12)与副线圈(14)之间的至少一个电容器(22,24), 所述方法的特征在于在压缩机的初始运行阶段，切换和/或控制所述至少一个电容器(22，24)的电容值，使其具有较低电容值，且在压缩机的随后运行阶段，切换和/或控制所述至少一个电容器(22，24)的电容值，使其具有较高电容值。
15.如权利要求14所述的方法，其中，根据下述因素的至少一个来切换和/或控制所述至少一个电容器02二4)的电容值 通过压缩机而流动的流体的温度和/或压力， 由电动机(10)传递到压缩机的扭矩， 压缩机所吸收的能量， 热泵系统中气流的湿度和/或温度。
全文摘要
本发明涉及一种用于驱动压缩机的电动机，尤其是用于滚筒干衣机中的热泵系统中的压缩机。电动机(10)是异步电动机。电动机(10)包括主线圈(12)和副线圈(14)。控制单元(22，24，26)专用于电动机(10)。控制单元包括至少一个电容器(22，24)。主线圈(12)与包括副线圈(14)和至少一个电容器(22，24)的串联回路并联连接。主线圈(12)连接到或可连接到电源(34)。至少一个电容器(22，24)的电容值直接或间接地根据电动机(10)的实际扭矩而改变。此外，本发明涉及一种具有热泵系统(10)的衣物处理机的操作方法。
文档编号D06F58/28GK102268808SQ20111021745
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月4日
发明者S·皮洛特, S·赞多纳 申请人:伊莱克斯家用产品股份有限公司