专利名称：全工况高效热泵压缩机的制作方法
技术领域：
本发明属于压缩机技术领域，特别涉及一种热泵专用的压缩机，尤其是用于空气能热水器上的热泵压缩机。
背景技术：
空气能热水器也称空气能热泵热水器，空气能热水器是通过热泵把空气中的低温热能吸收进来，经过热泵压缩机压缩后转化为高温热能，从而实现将空气中的能量转移至水中，达到加热水的目的。与普通电热水器和燃气热水器相比，空气能热水器具有节能高效的特点，其能耗是同等容量电热水器能耗的1/4，是同等容量燃气热水器能耗的1/3，而且空气能热水器的日常运行成本较低，更绿色环保，也更安全，因此空气能热水器正越来越多地被应用于商业和民用领域。目前，现有的热泵专用压缩机所使用的电机仅有一套绕组方案，即电机只有一个工作点，其高效率点跨的扭矩区间窄，高能效点不能覆盖全工况，电机的工作能力不能随着工况的改变而改变。因此，当环境温度(或水温)过高或过低时，会使压缩机的负荷突然增大或减小，在这些区间，单套绕组方案的普通热泵压缩机常会出现效率偏低的情况，比如压缩机在低温制热、高温制热、水箱低水温等工况下压缩机能效较低，不利于热水器能效提升，也不能满足高能效、宽工况、高水温型热水器系统需求。但是如果将电机工作点降太低，则压缩机的可靠性也会降低且不能满足高水温需求，在长期工作的情况下容易出现烧机现象。因此，如何调整并扩宽空气能热水器上使用的热泵压缩机中电机高效率区间所对应的扭矩范围，使热泵压缩机在多种工况下依旧能够保持高能效是目前空气能热水器使用过程中急需解决的技术问题
发明内容
本发明的目的是提供一种具有多个高效率扭矩工作点的热泵压缩机，通过给压缩机电机增加附加绕组，使电机具有不同的绕组方案，不同的绕组方案主、副相绕组匝比不同，由此具有不同的工作点和对应不同的扭矩，使热泵压缩机在不同工况下可以进行调节切换，从而保持闻能效状态。为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案:全工况高效热泵压缩机，所述热泵压缩机的电机上设置主相绕组、附加绕组及副相绕组，其中，所述主相绕组与副相绕组并联后与公共端连接，所述副相绕组与电容串联；所述附加绕组串联于所述主相绕组上或串联于所述副相绕组上，所述附加绕组的一端引出第一引线；所述主相绕组与附加绕组之间或所述副相绕组与附加绕组之间引出第二引线。优选的，所述附加绕组连接于所述主相绕组上，所述第二引线从所述主相绕组与附加绕组之间引出，所述第二引线与主相绕组连接。优选的，所述第一引线和公共端接通时，所述主相绕组与附加绕组构成运行主相绕组；所述第二引线和公共端接通时，主相绕组构成运行主相绕组。优选的,所述电容包括由切换开关控制的第一电容和第二电容,所述第一电容和所述第二电容并联后与所述副相绕组相连。优选的，所述第一引线和公共端接通时，所述副相绕组只与第一电容连接；所述第二引线和公共端接通时，所述副相绕组与并联后的第一电容和第二电容连接。优选的，所述主、副相绕组匝比为1.0 1.6。优选的，所述主相绕组、附加绕组及副相绕组为正弦绕组。优选的，所述附加绕组为扭矩系数较小的绕组。由以上技术方案可知，本发明让热泵压缩机的电机具有多套绕组方案，通过加入附加绕组使不同的绕组方案具有不同的主、副相绕组匝比，以此来调节电机的扭矩，从而对应不同的工作点。在低负荷(低水温、低温制热)工况下采用额定功率小的电机，在大负荷(高水温、高温制热)工况下切换至额定功率大的电机，使电机具有较强的过负荷能力，通过调整并扩宽热泵压缩机电机高效率区间所对应的扭矩范围，使热泵压缩机在低温制热，高温制热、低水温制热等不同情况下仍能够保持较高能效。经过测试可知，本发明的热泵压缩机在低温制热、高温制热、低水温情况下压缩机能效能够平均提高6%，低水温情况下能效能够提闻10%,并可有效提闻压缩机的可罪性。
图1为热泵压缩机额定工况下的环境温度-效率曲线图；图2为热泵压缩机额定工况下的水温-效率曲线图；图3为热泵压缩机的水温-扭矩曲线图；图4为本发明一个实施例的压缩机接线端子切换电路原理图；图5为本发明低负荷工况下压缩机接线原理图；图6为本发明高负荷工况下压缩机接线原理图；图7为本发明热泵压缩机电机的扭矩-效率曲线图；图8为本发明另一实施例热泵压缩机电机的扭矩-效率曲线图。以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细地说明。
具体实施例方式空气能热水器以空气作为热源，采用电驱动，使热泵压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，通过热泵压缩机做工将制冷剂压缩成高温高压气体，高温高压气体进入冷凝器与水交换热量后，在冷凝器中被冷凝成低温液体而释放出大量的热量，水吸收其释放出的热量而温度不断上升；被冷凝的高压低温液体经膨胀阀节流降压后，在蒸发器中通过风扇的作用，吸收周围空气热量从而挥发成低压气体，又被吸入热泵压缩机中压缩，如此反复循环从而制取热水。因此，空气能热水器的能效比以及正常工作与否和空气源的温度及水温直接相关。参照图1和图2，图1为热泵压缩机额定工况下的环境温度-效率曲线图，图2为热泵压缩机额定工况下的水温-效率曲线图。图1中的曲线A为现有技术中普通热泵压缩机电机额定工况下的环境温度-效率曲线，图2中的曲线a为现有技术中普通热泵压缩机电机额定工况下的水温-效率曲线，从图1和图2可以看出，在外界环境温度或水温较低时，普通热泵压缩机的效率不高，随着外界环境温度或水温的升高，普通热泵压缩机的效率逐渐提高并在一定区间范围内保持，但当外界环境温度或水温再继续升高时，普通热泵压缩机的效率开始有明显的降低。这是因为现有普通热泵压缩机的电机只有一个绕组方案，电机的额定功率固定，高效率区间较小，当水温、环境温度过高或过低时，会使热泵压缩机的负荷突然减小，导致普通热泵压缩机出现效率突然降低的情况。发明人研究发现，热泵压缩机中电机的主相绕组匝数与电机的额定输入功率相关，当主相绕组匝数较多时，电机的额定输入功率较低，电机的最高效率点对应的扭矩较小。同时参照图3，图3为热泵压缩机的水温-扭矩曲线图，从图3可以看出，当水温上升时，扭矩也增大。因此要改善热泵压缩机在环境温度或水温过高或过低时效率不高的情况，可以在电机主相绕组中引入或者去掉部分主相绕组(附加绕组)，使得一个电机具有两套或多套主相绕组方案，通过切换不同主相绕组可以改变电机的主、副相绕组匝比，从而调整电机工作点，使电机能够切换工作点，以调节电机的扭矩，转变运行状态，来使其满足宽工作点需求。以下结合附图，以一个具体的实施方案来对本发明的全工况高效热泵压缩机的结构以工作过程做详细说明。与现有的热泵压缩机相同，本实施例的热泵压缩机同样包括封闭壳体，封闭壳体内设置电机和压缩泵体，压缩泵体通过吸气管与气液分离器连通。参照图4，本发明热泵压缩机的电机上设置主相绕组S、附加绕组SI以及副相绕组S2，主相绕组S与附加绕组SI串联，附加绕组SI的一端引出第一引线J1，第一引线Jl从附加绕组SI的与主相绕组S连接端相对的另一端引出。主相绕组S与附加绕组SI之间引出与主相绕组S相连的第二引线J2，在同一时刻，第一引线Jl和第二引线J2中只有一个被连通。主相绕组S与副相绕组S2并联后与公共端JO连接。副相绕组S2与电容串联，从而使主、副相电流相位间相差一定的电角度。本实施例的电容包括第一电容Cl和第二电容C2,第一电容Cl为25uF,第二电容C2为10uF。第一电容Cl与第二电容C2并联后与副相绕组S2串连，第二电容C2与一切换开关KF连接，通过切换开关KF可以控制第二电容C2的工作状态，从而实现副相绕组S2与不同值的电容连接。本发明的电机绕组为同心式绕组，同心式绕组中每组线圈的匝数不相等，以使产生的磁势在空间接近正弦分布。嵌线时主相绕组和副相绕组为单绕串联，嵌线顺序是先主相后副相，主相线径略大于副相线径。本实施例电机的定子总槽数为24，极对数为1，电机采用单相正弦绕线，使用正弦绕线或接近正弦绕线有助于削弱谐波的影响，提高电机性能。本实施例主相绕组S和副相绕组S2的绕组方案如表I所示，附加绕组SI的绕组方案如表2所示。表I所示绕组方案为本实施例的大工作点电机，当在表I所示绕组方案的基础上加入表2所示绕组方案时即构成本实施例的小工作点电机，小工作点电机的绕组方案如表3所示。以上绕组方案的主、副相绕组匝比范围约为1.1 1.4。表1.主相绕组及副相绕组的绕组方案列表
权利要求
1.全工况高效热泵压缩机，其特征在于: 所述热泵压缩机的电机上设置主相绕组(S)、附加绕组(SI)及副相绕组(S2)，其中，所述主相绕组(S)与副相绕组(S2)并联后与公共端(JO)连接，所述副相绕组(S2)与电容串联； 所述附加绕组(SI)串联于所述主相绕组(S)上或串联于所述副相绕组(S2)上，所述附加绕组(SI)的一端引出第一引线(Jl)； 所述主相绕组(S )与附加绕组(SI)之间或所述副相绕组(S2 )与附加绕组(SI)之间弓I出第二引线(J2)。
2.根据权利要求1所述的全工况高效热泵压缩机，其特征在于:所述附加绕组(SI)连接于所述主相绕组(S)上，所述第二引线(J2)从所述主相绕组(S)与附加绕组(SI)之间引出，所述第二引线(J2)与所述主相绕组(S)相连。
3.根据权利要求2所述的全工况高效热泵压缩机，其特征在于:所述第一引线(Jl)和公共端(JO)接通时，所述主相绕组(S)与附加绕组(SI)构成运行主相绕组； 所述第二引线(J2)和公共端(JO)接通时，所述主相绕组(S)构成运行主相绕组。
4.根据权利要求1或2或3所述的全工况高效热泵压缩机，其特征在于:所述电容包括由切换开关(KF)控制的第一电容(Cl)和第二电容(C2)，所述第一电容(Cl)和所述第二电容(C2)并联后与所述副相绕组(S2)相连。
5.根据权利要求4所述的全工况高效热泵压缩机，其特征在于:所述第一引线(Jl)和公共端(JO)接通时，所述副相绕组(S2)只与第一电容(Cl)连接； 所述第二引线(J2)和公共端(JO)接通时，所述副相绕组(S2)与并联后的第一电容(Cl)和第二电容(C2)连接。
6.根据权利要求1所述的全工况高效热泵压缩机，其特征在于:所述主、副相绕组匝比为 1.0 1.6。
7.根据权利要求1所述的全工况高效热泵压缩机，其特征在于:所述主相绕组(S)、附加绕组(SI)及副相绕组(S2)为正弦绕组。
8.根据权利要求1所述的全工况高效热泵压缩机，其特征在于:所述附加绕组(S)为扭矩系数较小的绕组。
全文摘要
全工况高效热泵压缩机，所述热泵压缩机的电机上设置主相绕组、附加绕组及副相绕组，其中，所述主相绕组与副相绕组并联后与公共端连接，所述副相绕组与电容串联；所述附加绕组串联于所述主相绕组上或串联于所述副相绕组上，所述附加绕组的一端引出第一引线；所述主相绕组与附加绕组之间或所述副相绕组与附加绕组之间引出第二引线。本发明通过给压缩机电机增加附加绕组，使电机具有不同的绕组方案，不同的绕组方案主、副相绕组匝比不同，由此具有不同的工作点和对应不同的扭矩，使热泵压缩机在不同工况下可以进行调节切换，从而保持高能效状态。
文档编号H02K11/00GK103208885SQ201310085438
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者陈达光, 谢利昌, 杨开成, 吕浩福, 程成 申请人:珠海格力电器股份有限公司, 珠海凌达压缩机有限公司