專利名稱：壓縮機(jī)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提供一種壓縮機(jī)控制電路，特別涉及提供一種采用無刷直流電動機(jī)的控制電路。
一般來說，通常無刷直流電動機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，與直流電動機(jī)一樣，它有較好的控制特性，且降低噪音和電力消耗也很明顯。因此，現(xiàn)在有一個趨勢，即在家用電器中采用無刷直流電動機(jī)，然而，直到現(xiàn)在，由于成本和控制技術(shù)方面的原因，其應(yīng)用仍然落后。不能滿足用戶的要求。幾乎所有的家用電器都采用交流電動機(jī)。例如，一臺用于冰箱壓縮機(jī)的交流感應(yīng)電動機(jī)在使用頻率為50到60HZ的電源時，通常為兩極電動機(jī)，它的同步速度固定在3500rpm左右。因而，室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)在一臺壓縮機(jī)的工作重復(fù)進(jìn)行接通和斷開的通斷間隔時間內(nèi)由一個檢測冷凍室內(nèi)的溫度的傳感器來完成。
但是，這種工作方式引起冰箱溫度有一脈沖(脈動)(1-4℃)。它縮短了保持冰箱食物例如蔬菜、水果等新鮮的儲藏時間。伴隨著感應(yīng)電動機(jī)的通斷工作，每當(dāng)以非工作條件轉(zhuǎn)移到起動工作條件時，沖擊電流相當(dāng)大，由此要求大量的能量消耗。此時，線圈電流強(qiáng)度超過正常工作時的1到10倍。這就引起了轉(zhuǎn)子和定子之間的感應(yīng)振動和電磁噪音的增長。更進(jìn)一步，當(dāng)這種工作噪聲在與壓縮機(jī)的機(jī)械固有振動頻率產(chǎn)生共振的帶寬內(nèi)時它將被放大。感應(yīng)電動機(jī)具有較大的感應(yīng)損失。它會使線圈熱量比直流電動機(jī)要高，由此增加了壓縮機(jī)的內(nèi)部溫度，從而降低了工作效率容易使壓縮機(jī)的物質(zhì)蛻化變質(zhì)。
由于交流感應(yīng)電動機(jī)的這種特性，使得壓縮機(jī)有這些缺點(diǎn)，即很難以一連續(xù)的可變速度工作，工作效率相當(dāng)?shù)?，電磁噪音很大，且按照?fù)載的波動的最佳工作范圍相當(dāng)狹小。類似地，用于空調(diào)的壓縮機(jī)也有同樣的問題。
采用同樣壓縮機(jī)的冰箱在符合環(huán)境溫度和冷凍室溫度的設(shè)定時有較大的負(fù)載波動，最大可超過100%。這就要求按照負(fù)載波動比率在最佳的工作效率下運(yùn)行。
本發(fā)明的一個目的是提供一種包括一臺無刷直流電動機(jī)的壓縮機(jī)控制電路。該控制電路可使壓縮機(jī)按照負(fù)載波動其工作速度的控制達(dá)到一沒有間歇通斷工作的理想的連續(xù)工作狀態(tài)。
本發(fā)明的其它目的是提供一種包括一臺高效率和低噪音的無刷直流電動機(jī)的壓縮機(jī)控制電路，它還進(jìn)一步包括一可改變無刷電動機(jī)的工作速度的控制裝置和一可使無刷電動機(jī)的工作輸入取決于負(fù)載波動并達(dá)到最佳狀態(tài)從而大大減少能量消耗的工作控制電路。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的和特征，根據(jù)本發(fā)明，一用于電冰箱的壓縮機(jī)控制電路包括一含有無刷直流電動機(jī)的壓縮機(jī)、一將交流電源與驅(qū)動無刷直流電動機(jī)的直流電源分隔開的電路、用來改變無刷直流電動機(jī)的工作速度以響應(yīng)冷凍室的溫度的兩相控制電路、用來選擇相應(yīng)于負(fù)載條件的電源電壓的電壓調(diào)節(jié)開關(guān)電路、一可按照冷凍室內(nèi)的負(fù)載傳感器的通斷使無刷直流電動機(jī)的通斷工作連續(xù)的工作控制電路以及一在壓縮機(jī)過載或咬煞狀態(tài)下能使無刷直流電動機(jī)停止工作且切斷電源的保護(hù)電路。
下面將參照附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于一冰箱的工作控制電路的一個實(shí)施例的電路示意圖;
圖2描述圖1的一部分，無刷直流電動機(jī)的控制電路的示意圖;
圖3是按照冷凍室內(nèi)蒸發(fā)器溫度的無刷直流電動機(jī)的速度控制范圍的示意圖;
圖4是按照不同的無刷直流電動機(jī)工作速度下蒸發(fā)器冷凝速度的示意圖;
圖5是按照無刷直流電動機(jī)的連續(xù)工作控制下蒸發(fā)器溫度變化的示意圖;以及圖6是在一工作速度按照間歇性工作控制蒸發(fā)器溫度變化時間與無刷直流電動機(jī)工作速率之間的關(guān)系的示意圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一臺無刷直流電動機(jī)用于一冰箱的工作控制電路的一個實(shí)施例的電路示意圖。該冰箱是以一包括一冷凍室和制冷室的標(biāo)準(zhǔn)雙門型冰箱為例的，該冰箱需要一使除霜加熱器、風(fēng)扇電動機(jī)和一室燈以及一包括一電動機(jī)從而使制冷劑壓縮的壓縮機(jī)工作的交流電源，但是，適用于本發(fā)明的冰箱包括一用于應(yīng)用直流電源的無刷直流電動機(jī)的壓縮機(jī)的控制電路。
一交流電源插頭1與一可選擇市用電壓110V和220V中任一種電壓的功率選擇開關(guān)2相連，每一電源通路在圖中由虛線和實(shí)線表示。功率選擇開關(guān)2提供一電源電壓給電源變壓器25的初級線圈。
電源變壓器25有一初級線圈和一次級線圈，上述初級線圈設(shè)有用于選擇110V和220V電源的輸入抽頭，上述次級線圈包括三抽頭型，例如，14V，28V，38V的全波線圈。電源變壓器的初級線圈與除霜加熱器7和8，一除霜計(jì)時器5，一風(fēng)扇電動機(jī)9以及一室燈11并聯(lián)相連。在次級線圈，14V的電源通過二極管27和28以全波形式整流以作為一控制邏輯電路的電源VL，28V和38V的電源通過一叫做雙擲型(double break，double make type)的電壓調(diào)節(jié)選擇開關(guān)23與一全波整流電路22相連，整流電源VW用來驅(qū)動壓縮機(jī)的無刷直流電動機(jī)15。這里，必須注意的是，這些構(gòu)成直流電源的部分使用線性變壓器將初級線圈的電源與次級線圈的電源分隔開來，并且，電壓調(diào)節(jié)和整流是可靠的和不昂貴的，以及克服了由于使用對于PWM即脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)裝置(SMPS)而帶來的噪聲。
一壓縮機(jī)通過一制冷劑流動器與一蒸發(fā)器和一冷凝器34相連。
用來驅(qū)動壓縮機(jī)的無刷直流電動機(jī)15的兩相控制電路14包括一可采用與該應(yīng)用相同的美國專利局授予發(fā)明人Mr.Yeong C.Chung的美國專利No.4，472，564及4，584，505的兩相控制電路。
參照圖2，兩相控制電路14最好設(shè)有一兩相邏輯控制電路29、一用于檢測轉(zhuǎn)子速度的比較電路30、一由一利用恒溫器或熱開關(guān)3(見圖1)的通斷工作的接頭H1和H2同步的通斷工作控制電路31、根據(jù)冷凍室33的溫度檢測對無刷電動機(jī)的速度進(jìn)行控制的溫度傳感器19和20、溫度調(diào)節(jié)可變電阻18和21以及包括許多驅(qū)動無刷電動機(jī)15的功率晶體管的交流轉(zhuǎn)換放大電路28。
兩相控制電路29利用一位置傳感器17產(chǎn)生驅(qū)動無刷電動機(jī)15的兩相信號，它的詳細(xì)描述可省略，這是因?yàn)樗募夹g(shù)內(nèi)容已由美國專利4，584，505所公開。另外，用于一電冰箱的二相邏輯控制電路29包括可用于控制無刷電動機(jī)的工作速度的可變電阻18和20以及設(shè)置在冷凍室33內(nèi)或在一蒸發(fā)器上與可變電阻18和20分別并聯(lián)的熱敏電阻19和20。這樣，壓縮機(jī)被驅(qū)動工作，它以一增大或減小與在起動工作或正常工作時的檢測溫度和室溫之差值成比例的工作速度工作?？勺冸娮?8和20可調(diào)節(jié)工作速度的增長比率、減小比率。而且，這些電阻能用來設(shè)定最大速度和最小速度。
交流轉(zhuǎn)換放大電路28以兩相邏輯控制信號的形式輸出兩相直流電壓VM和-VM給設(shè)置在壓縮機(jī)內(nèi)的無刷直流電動機(jī)15。
無刷直流電動機(jī)15包括兩圈線圈16和用來檢測轉(zhuǎn)子位置的位置傳感器17。這些線圈和傳感器線通過設(shè)置在壓縮機(jī)上的五個插頭與兩相邏輯控制電路29的三個輸出接頭和交流轉(zhuǎn)換放大電路28的兩個輸入接頭相連。這里，必須注意的是，四個晶體管被用來作為兩相雙極開關(guān)，但是一般的單相電源要求一8個橋式晶體管的工作電路。用于本發(fā)明的封閉式壓縮機(jī)僅需要包括三個用于提供驅(qū)動電流的接頭和兩個用于傳感器信號的接頭的五個外接電連接接頭，但是一般的壓縮機(jī)在兩相的情況下至少需要8個接頭。而在三相的情況下，則超過七個接頭。特別，外接電連接端的數(shù)量對一在臨界技術(shù)限制下的壓縮機(jī)相對于內(nèi)部壓力保持真空密封非常重要。
一過載保護(hù)電路30最好采用常用的頻率比較電路。位置傳感器7檢測一轉(zhuǎn)子的N極和S極以確定N極和S極的轉(zhuǎn)移頻率。這樣，假定無刷直流電動機(jī)15工作所需的參考頻率已經(jīng)設(shè)定，并且N極和S極的轉(zhuǎn)換頻率低于該參考頻率，那么過載保護(hù)電路30輸出高電平信號“H”去驅(qū)動一“或”門32以便減小兩相邏輯控制電路29的輸出。兩相邏輯控制電路29的減小狀態(tài)引起了交流轉(zhuǎn)換放大電路28斷開，由此切斷無刷直流電動機(jī)15的驅(qū)動電流并保護(hù)它。通過工作控制電路31在熱開關(guān)3、除霜加熱器7和8以及計(jì)時器5工作期間斷開。
在另一方面，電源開關(guān)10包括一象三端雙向可控硅開關(guān)(triac)那樣的可防止感應(yīng)脈沖電壓加到風(fēng)扇電動機(jī)9上的非接觸開關(guān)。感應(yīng)脈沖(動)電壓在冷凍室33和制冷室33的門打開/關(guān)閉時由門開關(guān)12和13產(chǎn)生。門開關(guān)12和13與非接觸開關(guān)10的門串聯(lián)相接。
采用本發(fā)明的冰箱根據(jù)冷凍室33或一蒸發(fā)器的溫度被連續(xù)控制在2000到4000rpm的范圍內(nèi)。熱敏電阻18和19控制兩相控制邏輯電路29的每一相，結(jié)果流過無刷直流電動機(jī)15的平均激勵電流被調(diào)整以便控制工作速度?？勺冸娮?8和21分別與熱敏電阻18和19并聯(lián)連接，它們使用戶能幫助調(diào)節(jié)自動工作速度的范圍，這種調(diào)節(jié)取決于壓縮機(jī)的特性和冰箱循環(huán)。例如，當(dāng)蒸發(fā)器在接近25℃的室溫起動時，壓縮機(jī)在預(yù)定范圍內(nèi)的最大速度工作。當(dāng)蒸發(fā)器的溫度下降時，壓縮機(jī)的速度由此按比例下降。此時，冰箱循環(huán)負(fù)載減少直到蒸發(fā)器的溫度達(dá)到最低溫度。壓縮機(jī)以一可保持冷凍室內(nèi)溫度適當(dāng)?shù)乃俣裙ぷ鳌?br> 圖4表示一根據(jù)壓縮機(jī)的工作速度設(shè)定直到蒸發(fā)器完全停止工作的工作從t1到t3的變化，采用本發(fā)明的冰箱能通過幫助固定壓縮機(jī)的工作速度由此調(diào)節(jié)冷凍時間來控制冷凍水平，從而可根據(jù)冰箱室內(nèi)溫度和環(huán)境溫度來選擇最佳工作狀態(tài)。然后，無刷直流電動機(jī)根據(jù)負(fù)載波動改變工作效率特征，并且冰箱的冷凍周期根據(jù)蒸發(fā)器的環(huán)境溫度有大的負(fù)載脈動寬度。為了保持高的工作效率特征，有必要根據(jù)負(fù)載條件調(diào)節(jié)無刷直流電動機(jī)的輸入電壓。這樣，無刷直流電動機(jī)在低于比率輸出范圍的弱負(fù)載工作期間以一適當(dāng)?shù)南陆惦妷汗ぷ?。例如，?dāng)蒸發(fā)器的溫度達(dá)到-18℃時，工作負(fù)載比在室溫時下降40%。此時，無刷電動機(jī)通過降低輸入電壓使轉(zhuǎn)速度低，從而它的比率輸出(輸出率)降低一半。無刷電動機(jī)的工作效率比最佳比率輸出工作的效率低10%到20%。正如圖1所示的那樣，如果由熱敏電阻4感測到的蒸發(fā)器的溫度低于零下18℃，一比較電路24使一電壓調(diào)節(jié)選擇開關(guān)23工作，從而給無刷電動機(jī)15施加28V的低電壓在冰箱正常工作時間，蒸發(fā)器的熱開關(guān)3根據(jù)設(shè)定的溫度重復(fù)通斷工作。
進(jìn)而，選擇110V和220V的電壓的熱開關(guān)3的通斷工作使兩相控制電路14的通斷控制電路引去施加低電平“2”或高電平“H”信號給一“或”門32，同時去控制兩相控制電路29，由此使壓縮機(jī)的工作同步。因此，如圖6所示，蒸發(fā)器的冷凍速度可根據(jù)無刷直流電動機(jī)的工作設(shè)定速度V1到V3而變化，結(jié)果熱開關(guān)3的通斷周期可改變，它的工作比率也被控制。
本發(fā)明通過連續(xù)改變無刷直流電動機(jī)的工作速度調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的溫度，結(jié)果蒸發(fā)器的連續(xù)溫度控制象圖5所示的那樣進(jìn)行，并且冰箱的冷凍和制冷室可保持在精確的溫度，而沒有溫度脈動。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機(jī)控制電路，其特征在于它包括一無刷直流電動機(jī)；一用來將一交流電源與一直流電源分隔開以便驅(qū)動上述無刷直流電動機(jī)的電路；一用來改變無刷直流電動機(jī)的工作速度以響應(yīng)冷凍室的溫度的兩相邏輯控制電路；一用來選擇相應(yīng)于負(fù)載條件的電源電路電壓的電壓調(diào)整轉(zhuǎn)移開關(guān)；一用來根據(jù)冷凍室中的負(fù)載傳感器的通斷使無刷直流電動機(jī)的通斷工作連續(xù)的工作控制電路；以及一在壓縮機(jī)過載或咬煞條件下使無刷直流電動機(jī)停止工作并切斷電源的過載保護(hù)電路。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)控制電路，其特征在于不同電源分隔電路包括選擇至少一種電壓的初級線圈和輸出至少將被整流成直流電源的兩種電源的次級線圈。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)控制電路，其特征在于所述兩相控制電路包括至少一用來控制無刷直流電動機(jī)的工作速度的可變電阻和至少一設(shè)置在冷凍室內(nèi)的熱敏電阻，且它與可變電阻分別并聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)控制電路，其特征在于所述電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路包括一設(shè)有一電壓調(diào)節(jié)選擇開關(guān)以及一熱敏電阻以便當(dāng)熱敏電阻感測的蒸發(fā)器的溫度在冰箱正常工作期間相當(dāng)?shù)蜁r施加一相當(dāng)?shù)偷碾妷航o無刷直流電動馬達(dá)的比較電路。
5.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)控制電路，其特征在于所述工作控制電路包括一選擇至少一種交流電壓的熱開關(guān)和一“或”門，結(jié)果該熱開關(guān)的通斷工作使它去施加低電平“L”或高電平“H”信號給“或”門，同時去控制所述兩相控制電路。
6.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)控制電路，其特征在于所述過載保護(hù)電路包括一位置傳感器、一比較電路以及一計(jì)時器，它用來從位置傳感器中接收輸入信號并將它與一參考頻率比較以輸出邏輯信號。
7.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)控制電路，其特征在于所述兩相邏輯控制電路與一交流轉(zhuǎn)移放大電路相連，該交流轉(zhuǎn)移放大電路最多包括四個用來使無刷直流電動機(jī)工作的雙極轉(zhuǎn)移單元。
8.如權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)控制電路，其特征在于所述兩相邏輯控制電路進(jìn)一步包括一用來防止由于施加一系統(tǒng)負(fù)載而在一門開關(guān)中產(chǎn)生感應(yīng)沖擊電壓的非接觸電源開關(guān)。
全文摘要
一種用于冰箱的壓縮機(jī)控制電路包括一含有一無刷直流電動機(jī)的壓縮機(jī)、一功率電路、一兩相控制電路、一電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移電路、一根據(jù)冷凍室的負(fù)載傳感器的通斷而使無刷直流電動機(jī)的通斷工作連續(xù)的工作控制電路、以及保護(hù)電路，其中控制電路利用無刷直流電動機(jī)的連續(xù)可變速操作來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器溫度，使蒸發(fā)器的連續(xù)溫度控制特性趨于上乘，并使冰箱的冷凍室和冷藏室保持在某一精確溫度不帶溫度波動。
文檔編號H02H7/093GK1081504SQ9310533
公開日1994年2月2日 申請日期1993年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月30日
發(fā)明者鄭榮春 申請人:三星電子株式會社, 鄭榮春