压缩机，用于保护压缩机的方法和设备

摘要

提供有一种压缩机，并且该压缩机包括单相电动机及保护器装置。电动机驱动压缩机构并且具有转子和定子。定子包括铝绕组。保护器装置附接到定子并且被配置成在电源的到电动机的输入电压小于设置在压缩机的最小运行电压与压缩机的过热电压之间的电平处的阈值电压值时，将电动机与电源断开。过热电压与电动机的过热温度对应。阈值电压值设置在最小运行电压与过热电压之间的电平处。保护器装置包括裕度电平以使得阈值电压减去裕度电平大于过热电压并且阈值电压加上裕度电平小于最小运行电压。

权利要求

1.一种压缩机，包括：

驱动压缩机构的单相电动机，所述电动机具有转子和定子，所述定子包括铝绕组；以及保护器装置，所述保护器装置附接到所述定子，所述保护器装置被配置成在电源的到所述电动机的输入电压小于阈值电压值时将所述电动机与所述电源断开，所述阈值电压值设置在所述压缩机的最小运行电压与所述压缩机的过热电压之间的电平处，所述过热电压与所述电动机的过热温度对应；

其中，所述保护器装置包括裕度电平以使得所述阈值电压减去所述裕度电平大于所述过热电压，并且使得所述阈值电压加上所述裕度电平小于所述最小运行电压。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述阈值电压值设置在所述最小运行电压与所述过热电压之间的中点处。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其中，所述裕度电平设置在为所述最小运行电压与所述过热电压之间的差的25％的值处。

4.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述裕度电平设置在为所述最小运行电压与所述过热电压之间的差的25％的值处。

5.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述压缩机是涡旋式压缩机。

6.一种用于保护压缩机的方法，包括：

使用具有转子和定子的单相电动机驱动压缩机构，所述定子包括铝绕组；以及在电源的到所述电动机的输入电压小于阈值电压值时使用保护器装置将所述电动机与所述电源断开，所述阈值电压值设置在所述压缩机的最小运行电压与所述压缩机的过热电压之间的电平处，所述过热电压与所述电动机的过热温度对应；

其中，所述保护器装置包括裕度电平以使得所述阈值电压减去所述裕度电平大于所述过热电压，并且使得所述阈值电压加上所述裕度电平小于所述最小运行电压。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述阈值电压值设置在所述最小运行电压与所述过热电压之间的中点处。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述裕度电平设置在为所述最小运行电压与所述过热电压之间的差的25％的值处。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述裕度电平设置在为所述最小运行电压与所述过热电压之间的差的25％的值处。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述压缩机是涡旋式压缩机。

11.一种用于保护压缩机的设备，包括：

保护器装置，所述保护器装置被配置用于附接到驱动压缩机的压缩机构的单相电动机的定子，所述电动机具有转子和包括铝绕组的所述定子，所述保护器装置还被配置成在电源的到所述电动机的输入电压小于阈值电压值时将所述电动机与所述电源断开，所述阈值电压值设置在所述压缩机的最小运行电压与所述压缩机的过热电压之间的电平处，所述过热电压与所述电动机的过热温度对应；

其中，所述保护器装置包括裕度电平以使得所述阈值电压减去所述裕度电平大于所述过热电压，并且使得所述阈值电压加上所述裕度电平小于所述最小运行电压。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述阈值电压值设置在所述最小运行电压与所述过热电压之间的中点处。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述裕度电平设置在为所述最小运行电压与所述过热电压之间的差的25％的值处。

14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述裕度电平设置在为所述最小运行电压与所述过热电压之间的差的25％的值处。

15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述压缩机是涡旋式压缩机。

说明书

压缩机，用于保护压缩机的方法和设备

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/791,330的权益。该申请的全部公开内容通过引用结合在本文中。

技术领域

[0003] 本公开内容涉及压缩机电动机，并且更具体地涉及用于保护具有铝绕组电动机的压缩机的系统和方法。

背景技术

[0004] 本部分提供了涉及本公开内容的背景信息，其不一定是现有技术。

[0005] 制冷和空调系统一般包括压缩机、冷凝器、膨胀阀或其等同装置以及蒸发器。这些部件顺序耦合以限定连续的流动通道。制冷剂流经系统并且在液相与汽相或气相之间交替。在制冷系统中所使用的多种压缩机类型包括但是不限于涡旋式压缩机、往复式压缩机、螺杆式压缩机及旋转式压缩机，例如叶片式压缩机。

[0006] 在涡旋式压缩机中，电动机经由固定到电动机转子的合适的驱动轴来驱动涡轮构件中的一个。传统上，压缩机制造商在电动机中使用铜绕组。最近，涡旋式压缩机的制造商已经转到具有铜绕组与一些铝绕组的组合的电动机。然而，铝绕组具有高于铜的电阻率。因此，使用铝绕组代替过多的铜绕组将会引起电动机的效率的下降。

发明内容

[0007] 本部分提供了公开内容的一般概述，并且本部分不是要全面地公开公开内容的全部范围或全部特征。

[0008] 提供有一种压缩机，该压缩机包括单相电动机及保护器装置。电动机驱动压缩机构并且具有转子和定子。定子包括铝绕组。保护器装置附接到定子并且被配置成在电源的到电动机的输入电压小于设置在压缩机的最小运行电压与压缩机的过热电压之间的电平处的阈值电压值时，将电动机与电源断开。过热电压与电动机的过热温度对应。阈值电压值设置在最小运行电压与过热电压之间的电平处。保护器装置包括裕度电平以使得阈值电压减去裕度电平大于过热电压并且阈值电压加上裕度电平小于最小运行电压。

[0009] 应用的另外的领域将会根据本文提供的描述变得明显。本概述中的描述及具体示例只是意图用于说明而并不意图限制本公开内容的范围。

附图说明

[0010] 将根据详细描述及附图更充分理解本公开内容，其中：

[0011] 图1是根据本公开内容的压缩机；

[0012] 图2是根据本公开内容的定子组件；

[0013] 图3是示出了电压和温度的曲线图；

[0014] 图4是根据本公开内容的方法的流程图；

[0015] 图5是根据本公开内容的方法的流程图；以及

[0016] 图6是根据本公开内容的压缩机。

[0017] 贯穿附图的若干视图，对应的标号表示对应的部分。

具体实施方式

[0018] 现在将参考附图更详细地描述示例实施方式。

[0019] 参考图1，涡旋式压缩机10包括圆柱形壳体12和单相电动机40，单相电动机40被配置成使用驱动轴30来驱动轨道涡旋构件52。电动机40例如可以是单相感应电动机。或者，电动机可以是同步电动机。此外，电动机40可以是多相电动机，例如三相电动机。

[0020] 电动机40包括定子组件42、缠绕定子组件42的绕组44以及耦合到驱动轴30的转子43。具体地，通过使导线关于定子组件42内的齿成圈来形成绕组44。

[0021] 如本文中所描述，用于绕组44的导线包括铝。此外，如本文中所使用的那样，铝应当被理解为还包括用作为导线以形成电动机绕组44的合适的铝合金。

[0022] 参考图2，定子组件42包括包含堆叠的叠层92的定子芯90。

[0023] 又例如，在共同转让的以下美国专利申请中描述了具有带有铝绕组的单相感应电动机的涡旋式压缩机：2012年11月30日提交的名为“Scroll Compressor Having a Single Phase Induction Motor with Aluminum Windings”的美国专利申请No.61/731,618，以及2013年3月15日提交的具有相同的名称及要求美国专利申请No.61/731,618的优先权的美国专利申请No.13/835,087。上述申请的全部公开内容通过引用结合于此。

[0024] 再次参考图1，输入电压经由电力线102传送到压缩机10和电动机40。

[0025] 控制模块100可以附接到压缩机10的压缩机壳体12。电力线102可以延伸通过保护模块100以将输入电压传送到压缩机壳体12内部的电动机40。

[0026] 控制模块100可以包括监视经由电力线102传送到压缩机10和电动机40的输入电压的电压传感器110。如下面所描述，电压传感器110可以用于测试目的以确定电动机40的某电压特性及参数。

[0027] 此外，如图1所示，压缩机10可以包括监视电动机绕组44的温度的温度传感器120。如下面所描述，温度传感器120可以用于测试目的以确定电动机40的某温度特性及参数。

[0028] 测试之后，并且如下面进一步所描述，可以在没有电压传感器110和温度传感器120的情况下操作压缩机10。例如，图6中示出了没有电压传感器110和温度传感器120的压缩机10。如下面所描述，图6中示出的压缩机包括电动机保护器装置200，这也在图2中示出。

[0029] 随着输入到电动机的输入电压减小，电动机的温度趋于升高。图3中示出了这种关系。如所示出的那样，针对较高的电压，电动机温度相对较低，并且针对较低的电压，电动机温度相对较高。

[0030] 此外，如与使用铜绕组的相似的电动机相比，在所有其他操作条件大体上相同的情况下，针对给定的电压下降，使用铝绕组的电动机通常将会比使用铜绕组的类似的电动机在温度上具有较高的相应增加。

[0031] 针对在给定安装环境中传送的输入电力的电压变化，电动机通常被配置具有指定的最小或低电压（“LV”），被称为“必须运行电压”或“最小运行电压”。例如，针对给定的制造的电动机的规格为了满足规格可能要求电动机必须能够在指定的LV下工作。参考图3，示出了LV。此外，LV值可以是电动机40的额定电压的预定百分比，例如90%。例如，针对额定电压为200V的电动机，相应的LV值可以是180V。换言之，在大多数情况下，LV可以以10%低于电动机额定电压。然而，可以使用其他预定的百分比。

[0032] 例如，下面的表格包括针对三个不同的示例压缩机电动机的额定电压以及“必须运行”或LV电压，包括在适用的情况下针对60Hz和50Hz两个版本的值：

[0033]

[0034] 此外，为了防止损坏电动机40，可以设置或确定针对电动机40的最大温度阈值（“Max.Temp.”）。例如，可以基于压缩机10内的电动机40的隔离来确定Max.Temp.。换言之，Max.Temp.可以取决于隔离系统的特性和能力，隔离系统包括所使用的特定的漆、所使用的特定尼龙线等。例如，针对安装在给定压缩机中的电动机40的Max.Temp.可以在280华氏度到320华氏度范围内。

[0035] 为了防止损坏压缩机10和压缩机电动机40，电动机40的工作温度可以保持在低于Max.Temp.的水平处。换言之，可以实施保护装置例如电动机保护器装置200在电动机的温度达到Max.Temp.之前终止电动机的工作。

[0036] 因为温度与电压之间的关系，并且由于压缩机的特定特性，测试可以用于确定与Max.Temp.对应的特定电压或近似的电压范围。具体地，与Max.Temp.水平对应的电压可以称为“过热电压”（“OV”）。参考图3，示出了OV。LV与OV之间的差称为ΔV。在所有其他工作条件大体上相同的情况下，针对具有铝绕组的电动机，ΔV远小于针对具有铜绕组的相似的电动机的ΔV。

[0037] 继续具有200V的额定工作电压、180V的LV以及在280华氏度到320华氏度范围内的Max.Temp.的电动机40的示例，，针对该电动机40的相应的OV可以大约为170V至172V。

[0038] 参考图4，示出了用于确定OV电压电平的方法400并且方法400在402开始。

[0039] 在404中，选择了针对电动机40的初始工作电压。初始工作电压可以是电动机40的工作电压范围内的正常电压。例如，初始工作电压可以与额定工作电压对应。继续上面的示例，初始工作电压可以是200V。

[0040] 在406中，使用例如温度传感器120来监视电动机的温度。在408中，将感测的电动机温度与Max.Temp.进行比较。当感测的电动机温度不大于Max.Temp.时，方法进行至410。

[0041] 在410中，方法确定电动机温度是否已经达到稳定状态。例如，当电动机温度在特定时期内停留在特定温度或接近特定温度时，则电动机温度达到稳定状态。在410中，当电动机温度已经达到稳定状态之后，方法循环回406并且继续监视电动机温度。

[0042] 在410中，当电动机温度已经达到稳定温度后，方法进行至412。在412中，方法减小输入电压并且进行至406以再次监视电动机温度。

[0043] 方法以这种方式进行直到在408中方法检测到电动机温度大于Max.Temp.。在408中，当电动机温度大于Max.Temp.时，方法进行至414并且记录当前电压作为预定OV电压电平。方法然后在416结束。此外，当在压缩机10中使用电动机40时，压缩机10可以在方法400期间在最大工作负载条件下工作。

[0044] 参考图5，示出了用于确定用于电动机保护器装置的参数值的方法500并且方法500在502处开始。

[0045] 在504中，确定针对电动机的LV。如上面所描述，LV电平被设置作为制造商的规格的一部分。如此，可以通过参考针对电动机的制造商的操作规格来确定LV电平。

[0046] 在506中，确定针对电动机的OV。例如，可以使用上面结合图4所描述的方法400确定OV。

[0047] 在确定了LV电平和OV电平之后，在508中可以基于确定的LV电平和OV电平确定针对电动机保护器装置200的阈值电压和裕度，以使得保护器装置200在LV电压电平和OV电压电平之间的阈值电压（V-Thresh）处适当地停止压缩机的工作。方法在510结束。

[0048] 在使用铝绕组的电动机40中，LV与OV之间的差、即ΔV相对小于针对具有铜绕组的相似的电动机的可与之相比的ΔV。为此，可能更难以将V-Thresh设定在适当的电平处以确保压缩机10工作在LV电平处，但是在电压降低到OV电平之前停止工作。为此，V-Thresh电平可以设定在正好低于LV电平的电平，但是仍相对接近LV电平。此外，电动机保护器装置200必须具有适当的裕度以确保电动机保护器装置200在V-Thresh电平处适当地停止压缩机的工作，但是允许工作在LV电平处，并且在压缩机10和电动机40仍然在工作的情况下不允许电压减小到OV的电平。

[0049] 通常，V-Thresh电平可以设定为低于LV的4V到8V的电压。继续上面的示例，例如，针对具有180V的LV及170V至172V的OV的压缩机10和电动机40，V-Thresh电平可以是175V至176V。此外，针对保护器装置200的裕度可以是1V至2V。

[0050] 如图2所示，保护器装置200可以是双金属条，其基于流经电动机绕组的电流和电动机40的温度能够快速打开并且将电动机40与输入电力线102断开。在这种方式下，保护器装置200可以设计具有适当的材料及电阻以满足确定的V-Thresh和裕度规格。由于针对具有铝绕组的电动机的相对小的ΔV，与具有铜绕组的电动机相比，给定相对较小的ΔV的情况下，保护器装置200必须设计具有适当的V-Thresh及裕度电平以确保压缩机10和电动机40继续工作在LV处，但是在输入电压达到OV电压电平之前停止工作。

[0051] 作为示例，保护器装置200可以设计具有V-Thresh电平，其在LV电平与OV电平中间即在ΔV的中点。此外，针对保护器装置200的裕度电平可以设定约为ΔV的25%。在这种方式下，保护器装置200可以工作以确保压缩机10和电动机40工作在LV电平处，并且在大约是ΔV的中点加上或减去ΔV的25%的电平处断开或停止压缩机10和电动机40的工作。继续上面的示例，在其中LV是180V且OV是172V的情况下，电动机保护器200可以设计具有176V的V-Thresh电平及2V的裕度。在这种方式下，电动机保护器200可以在176V与174V之间断开并停止压缩机的工作。

[0052] 方法在510处结束。

[0053] 如上面所提及的那样，参考图6，示出了具有保护器装置200的压缩机10，根据本技术实施并设计压缩机10。如所示出的那样，如上面所描述，图6的压缩机10不包括用于测试的电压传感器110及温度传感器120。

[0054] 前述描述只是说明性的并且不意图限制公开内容、其应用或者用途。可以以多种形式实施公开内容的广义教导。因此，虽然本公开内容包括特定示例，然而不应当限制本公开内容的实际范围，这是由于在学习附图、说明书以及所附权利要求后其他修改将会变得明显。如本文中所使用的那样，短语A、B和C中的至少一个应当理解为意指使用非排他性逻辑OR的逻辑（A或B或C）。应当理解的是，方法中的一个或更多个步骤可以在不改变本公开内容的原理的情况下以不同的顺序（或同时地）执行。

[0055] 在本申请中，包括下面的定义，术语模块可以用术语电路代替。术语模块可以涉及下述内容、是下述内容的一部分或者包括下述内容：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或组）；存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或组）；提供所描述的功能的其他合适的硬件部件；或者在例如片上系统中上面的一些或所有的组合。

[0056] 如上面所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、功能、类和/或对象。术语共享处理器包括执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器。术语组处理器包括结合另外的处理器执行来自一个或更多个模块的一些或所有代码的处理器。术语共享存储器包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器。术语组存储器包括结合另外的存储器存储来自一个或更多个模块的一些或所有代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不包括通过介质传播的暂态电信号和电磁信号，并且因此可以认为是有形且非暂态的。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器及光存储器。

[0057] 本申请中所描述的设备和方法可以由通过一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序部分或全部实施。计算机程序包括存储在至少一个非暂态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括和/或依赖于存储的数据。