專利名稱：用于電機的起動控制設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機，更具體地，涉及一種能夠利用模擬定時器來勵磁 勵磁線圈的用于控制電機的起動的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
通常，在用于制冷機的電機中，兩個勵磁器磁極(exciter pole)和一個 勵磁線圈分別安裝在單相感應(yīng)電機的定子中。
在用于制冷機的電機中，兩個勵磁器磁極(excitorpoll)和一個勵磁線 圈分別安裝在包括有鐵心、主繞組(主線圈)和輔助繞組(子線圈)的單相 感應(yīng)電機中的定子處。
用于制冷機的電機中的轉(zhuǎn)子包括有利于磁化和消磁的鐵磁材料。
用于制冷機的電機的勵磁控制電路是一種控制勵磁線圈以使鐵磁材料 磁化的電路。
勵磁控制電路包括反饋線圈、電容器、速度相應(yīng)開關(guān)和外部控制器。
圖1為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于制冷機的電機結(jié)構(gòu)的示意圖，該電機包 括具有鐵磁材料的定子20和轉(zhuǎn)子40。
這里，將描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于控制制冷機的電機的設(shè)備的運作。
首先，控制設(shè)備進行控制，以將電力提供給電機的定子20的主繞組和 輔助繞組，據(jù)此，轉(zhuǎn)子40通過提供給主繞組和輔助繞組的電力而轉(zhuǎn)動。
接下來，當轉(zhuǎn)子40達到一定速度(同步速度的75%至80%)時，勵磁 線圈被勵磁，以使鐵磁材料30磁化，到達轉(zhuǎn)子40。
如上所述的用于控制制冷機中所使用的電機的設(shè)備與控制制冷機運作 的電子控制設(shè)備是不同的。
因此，制冷機的電機控制設(shè)備和電子控制設(shè)備都包括復(fù)雜的控制器電 路，增大了構(gòu)建制冷機系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于控制電機起動的設(shè)備和方法，其 能夠簡化使電機控制設(shè)備的勵磁線圈勵磁的勵磁控制電路，并且能夠通過簡 化勵磁控制器的電路結(jié)構(gòu)以利用模擬定時器控制勵磁線圈從而控制勵磁控 制電路來降減低復(fù)雜度。
為了實現(xiàn)上述及其它優(yōu)點并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體實施和廣 泛描述地，本發(fā)明提供一種用于控制電機起動的設(shè)備，其包括輔助繞組(子 線圈)和主繞組(主線圈)；以及勵磁單元，與所述輔助繞組和主繞組電連 接，用于確定勵磁施加時間和勵磁時間并根據(jù)所確定的所述勵磁施加時間和 所述勵磁時間產(chǎn)生勵磁電流。
這里，勵磁單元包括主接觸器，用于將電力提供給定時器；輔助接觸 器，用于將電力提供給勵磁線圈；以及定時器，用于控制所述主接觸器和所 述輔助接觸器的切換，以切斷提供給所述勵磁線圈的電源或?qū)㈦娫刺峁┙o所 述勵磁線圈。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種用于控制電機起動的方法，包括 第一步驟，在一定時間段內(nèi)，將主接觸器"a"的定時器打開；以及第二步 驟，在所述主接觸器"a"的定時器運作了一定時間段之后，將輔助接觸器 "a"的定時器和輔助接觸器"b"的定時器打開，以將電力提供給勵磁線圈 一定時間段。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種用于控制電機起動的方法，包括 第一步驟，使主接觸器"a"的定時器在預(yù)設(shè)運作時間內(nèi)運作；以及第二步 驟，在所述主接觸器"a"的定時器在所述預(yù)設(shè)運作時間內(nèi)運作之后，使輔 助接觸器"a"的定時器和輔助接觸器"b"的定時器在所述預(yù)設(shè)運作時間內(nèi) 運作，以在一定時間段將電力提供給勵磁線圈。


圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的制冷機的電機結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明典型實施例的用于控制電機起動的設(shè)備結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是示出關(guān)于根據(jù)本發(fā)明典型實施例的用于控制電機起動的設(shè)備中的
電機的速度-轉(zhuǎn)矩曲線的視圖。
圖4是示出關(guān)于根據(jù)本發(fā)明典型實施例的用于控制電機起動的設(shè)備中的 定時器的運作時序的曲線圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合圖2至圖4描述根據(jù)本發(fā)明典型實施例的一種用于控制電機 起動的設(shè)備和方法，其能夠簡化使電機控制設(shè)備的勵磁線圈勵磁的勵磁控制 電路，并且能夠通過簡化勵磁控制器的電路結(jié)構(gòu)以利用模擬定時器控制勵磁 線圈從而控制勵磁控制電路來降減低復(fù)雜度。
通過使電機中含有在具有桿狀導(dǎo)電體(bar conductor)的轉(zhuǎn)子中能夠被 磁化的磁性材料，電機能夠作為感應(yīng)電機運行直到轉(zhuǎn)子的速度達到旋轉(zhuǎn)磁場 的同步速度為止，并且能夠被應(yīng)用在使磁性材料磁化以達到旋轉(zhuǎn)磁場的同步 速度的勵磁電機中。
圖2為示出根據(jù)本發(fā)明典型實施例的用于控制電機啟動的裝置結(jié)構(gòu)的電 路圖。
如圖2所示，用于控制電機啟動的裝置包括主線圈、子線圈、起動電 容Cs、運作電容Cr以及勵磁單元100。
為了起動自磁化電機(self-magnetizing motor)的轉(zhuǎn)子，啟動電容Cs將 具有快速相位(fastphase)的電流提供給子線圈，從而通過子線圈和感應(yīng)電 流所產(chǎn)生的磁場起動轉(zhuǎn)子。
運作電容Cr提供相位落后于流過子線圈的電流90°的電流，從而通過在 主線圈流動的電流從轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，因此在接收電力時，轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
勵磁單元100僅在將磁性材料磁化時通過勵磁線圈提供強電流。
這里，勵磁單元100包括定時器，其將提供給勵磁線圈的電源切斷或允 許將電源提供給勵磁線圈。
定時器包括主定時器(MT)，其控制勵磁施加時間；以及輔助定時 器(子定時器，ST)，其確定將電力提供給勵磁線圈的勵磁時間。
主定時器MT包括主接觸器"a" (Ma)，其將電力提供給輔助定時 器ST;以及主定時器"a" (MTa)，其通過控制主接觸器"a" (Ma)的 ON/OFF時間，控制勵磁施加時間。
輔助定時器ST包括輔助接觸器"a" (Sa)和輔助接觸器"b" (Sb)， 其將電力提供給勵磁線圈；并且包括輔助定時器"a" (STa)和輔助定時器 "b" (STb)，用于利用當輔助接觸器"a" (Sa)變?yōu)榭蓪?dǎo)通時與當輔助 接觸器"b" (Sb)變?yōu)榭蓪?dǎo)通時的時間差來確定勵磁時間。
這里，當主定時器MT和輔助定時器ST運作了一定時間時，主定時器 MT和輔助定時器ST自動回到它們的原始狀態(tài)。
艮口，用于控制電機起動的設(shè)備使用模擬定時器MT和ST來確定勵磁施 加時間和勵磁時間。
下面將描述本發(fā)明的運作。
首先，為了起動自磁化電機的轉(zhuǎn)子，啟動電容Cs將具有快速相位的電 流提供給子線圈，從而通過子線圈所產(chǎn)生的磁場和感應(yīng)電流起動轉(zhuǎn)子。
接下來，運作電容Cr將相位落后于流過子線圈的電流90°的電流提供給 主線圈，從而通過在主線圈流動的電流，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，因此在接收 功率下，轉(zhuǎn)子能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
在此情況下，由于轉(zhuǎn)子的主體是由磁導(dǎo)系數(shù)高的鐵磁物質(zhì)制成，因此通 過主線圈和子線圈所產(chǎn)生的磁場使轉(zhuǎn)子磁化，從而通過如圖3所示的磁滯效 應(yīng)，在接收磁滯轉(zhuǎn)矩(H)下旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。
艮P，如圖3所示，轉(zhuǎn)子接收磁滯轉(zhuǎn)矩(H)和感應(yīng)轉(zhuǎn)矩(I)從而旋轉(zhuǎn)。
如果轉(zhuǎn)子的速度變?yōu)榕c旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度(3600rpm)相同，則轉(zhuǎn)子 總是比旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度慢。即，發(fā)生滑動現(xiàn)象(slipphenomenon)。
此時，當將強電流提供給勵磁線圈時，將勵磁線圈所產(chǎn)生的強磁通傳遞 給圍繞在轉(zhuǎn)子的外周表面的磁化材料，以使磁性材料磁化。
接著，磁性材料被磁化為沿著已經(jīng)在定子處產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的永磁鐵。
在此情況下，雖然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速逐漸增大到與旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度相同， 但是永磁鐵仍可以沿旋轉(zhuǎn)磁場連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，因此不會減小轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力。
艮口，根據(jù)本發(fā)明的自磁化電機經(jīng)歷兩個階段的旋轉(zhuǎn)過程其通過在低速 階段的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩(I)和磁滯轉(zhuǎn)矩(H)旋轉(zhuǎn)；接著，當其進入高速階段(同
步轉(zhuǎn)速3600rmp)時，勵磁線圈將磁性材料磁化，以通過磁化轉(zhuǎn)矩(P)使 自磁化電機旋轉(zhuǎn)。
在此情況下，由于僅僅在磁性材料被磁化的時刻需要通過勵磁線圈提供 強電流，因此能夠降低在連續(xù)提供強電流時可能在線圈處產(chǎn)生的熱損失，從 而能夠提高電機效率。
這里，在本發(fā)明中，僅僅在使用勵磁單元ioo將磁性材料磁化時，通過
勵磁線圈提供強電流。
下面將結(jié)合圖4描述勵磁單元100的運作。
首先，當提供電力時，主接觸器"a" (Ma)的定時器(MTa)運作， 而當主接觸器"a" (Ma)運作一定時間(Ton)之后，主接觸器"a" (Ma) 從打開狀態(tài)進入關(guān)閉狀態(tài)。
當主接觸器"a" (Ma)處于關(guān)閉狀態(tài)時，輔助接觸器"a" (Sa)的定 時器(STa)和輔助接觸器"b" (Sb)的定時器(STb)運作。
當輔助接觸器"a" (Sa)的定時器(STa)運作達到一定時間(Ta)時， 輔助接觸器"a"(Sa)從打開狀態(tài)進入關(guān)閉狀態(tài)。
在輔助接觸器"b" (Sb)的定時器(STb)運作的同時，輔助接觸器"b" (Sb)從打開狀態(tài)進入關(guān)閉狀態(tài)，而當輔助接觸器"b" (Sb)的定時器(STb) 運作達到一定時間(Tb)時，輔助接觸器"b" (Sb)從關(guān)閉轉(zhuǎn)態(tài)進入打開 狀態(tài)。
因此，用于將電力施加在勵磁線圈上的勵磁施加時間為"Ton"，而勵 磁時間為Tex=Tb-Ta-l個周期。
下面將具體描述勵磁施加時間和勵磁時間。
首先，當在步長(step) 0-3施加電力以及主定時器(MT)運作為打開 時，主接觸器"a" (Ma)在一定時間(Ton)內(nèi)處于打開狀態(tài)。
接下來，當一定時間(Ton)過去后，在步長3-5，關(guān)閉主接觸器"a"。
此外，使輔助接觸器"a"和"b" (Sa和Sb)運作，以打開輔助定時 器"a" (STa)而使輔助接觸器"a" (Sa)保持在打開狀態(tài)，同時打開輔 助定時器"b" (STb)而使輔助接觸器"b" (Sb)保持在關(guān)閉狀態(tài)。
此后，當在步長5和6打開輔助定時器"a" (STa)而關(guān)閉輔助接觸器 "a" (Sa)時，在一個周期內(nèi)，將勵磁電流通過輔助接觸器"b" (Sb)提 供給勵磁線圈。
接著，當在步長6至8打開輔助定時器"b" (STb)時，將輔助接觸器 "b" (Sb)從關(guān)閉狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，從而將施加在勵磁線圈上的勵磁 電流切斷。
這里，主接觸器"a" (Ma)、輔助接觸器"a" (Sa)以及輔助接觸器 "b" (Sb)由一個或多個繼電器或者雙向?qū)щ姽β拾雽?dǎo)體(bi-direction conductive power semiconductor)。
艮P，在本發(fā)明中，在不具有高價的電子控制器的情況下，通過使用模擬 定時器可以確定將電力施加在勵磁線圈上的勵磁施加時間和勵磁時間。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的用于控制電機起動的設(shè)備和方法具有以下優(yōu)
點由于使用模擬定時器來控制電機的勵磁線圈以控制電機控制設(shè)備的勵磁 控制電路，因此可以簡化用于使勵磁線圈勵磁的勵磁控制電路；此外，由于 用于使勵磁線圈勵磁的勵磁控制電路和勵磁控制器的組成結(jié)構(gòu)被簡化，因此 可以降低復(fù)雜度。
權(quán)利要求
1、一種用于控制電機起動的設(shè)備，包括子線圈和主線圈；以及勵磁單元，與所述子線圈和所述主線圈電連接，用于確定勵磁施加時間和勵磁時間并根據(jù)所確定的所述勵磁施加時間和所述勵磁時間產(chǎn)生勵磁電流。
2、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述勵磁單元包括 主接觸器，用于將電力提供給定時器； 輔助接觸器，用于將電力提供給勵磁線圈；以及定時器，用于控制所述主接觸器和所述輔助接觸器的切換，以切斷提供 給所述勵磁線圈的電源或?qū)㈦娫刺峁┙o所述勵磁線圈。
3、 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述定時器包括 主定時器，用于控制勵磁施加時間；以及輔助定時器，用于確定將電力提供給所述勵磁線圈的勵磁時間。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述主定時器包括 主接觸器"a"，用于將電力提供給所述輔助定時器；以及 主定時器"a"，用于通過控制主接觸器"a"的ON/OFF來控制所述勵磁施加時間。
5、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述輔助定時器包括 輔助接觸器"a"和"b"，用于將電力提供給所述勵磁線圈；以及 輔助定時器"a"和"b"，用于利用當所述輔助接觸器"a"和所述輔助接觸器"b"分別變?yōu)閷?dǎo)通時的時間差來確定所述勵磁時間。
6、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中當所述主定時器運作一定時間段后， 所述主定時器自動回到原始狀態(tài)。
7、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中當所述輔助定時器運作一定時間段 后，所述輔助定時器回到原始狀態(tài)。
8、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述定時器包括 主接觸器"a"，用于將電力提供給所述輔助定時器；主定時器，用于控制對所述主接觸器"a"的導(dǎo)通進行控制的勵磁施加 時間； 輔助接觸器"a"和"b"，用于將電力提供給所述勵磁線圈；以及 輔助定時器，用于使用所述輔助接觸器"a"和"b"之間的時間差，確 定所述勵磁時間。
9、 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述接觸器"a"由繼電器或雙向?qū)?電功率半導(dǎo)體構(gòu)成。
10、 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述輔助接觸器"a"由繼電器或 雙向?qū)щ姽β拾雽?dǎo)體構(gòu)成。
11、 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述輔助接觸器"b"由繼電器或 雙向?qū)щ姽β拾雽?dǎo)體構(gòu)成。
12、 一種用于控制電機起動的方法，包括第一步驟，在一定時間段內(nèi)，將主接觸器"a"的定時器打開；以及 第二步驟，在所述主接觸器"a"的定時器運作了一定時間段之后，將輔助接觸器"a"的定時器和輔助接觸器"b"的定時器打開，以將電力提供給勵磁線圈一定時間段。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中將電力提供給所述勵磁線圈一定 時間段的所述第二步驟包括使所述輔助接觸器"a"和"b"的定時器同時運作一定時間段。
14、 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括預(yù)先設(shè)定所述主接觸器"a"的定時器和所述輔助接觸器"b"的定時器 的運作時間。
15、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述接觸器"a"由繼電器或雙向 導(dǎo)電功率半導(dǎo)體構(gòu)成。
16、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中輔助接觸器"a"由繼電器或雙向?qū)щ姽β拾雽?dǎo)體構(gòu)成。
17、 一種用于控制電機起動的方法，包括第一步驟，使主接觸器"a"的定時器在預(yù)設(shè)運作時間內(nèi)運作；以及 第二步驟，在所述主接觸器"a"的定時器在所述預(yù)設(shè)運作時間內(nèi)運作 之后，使輔助接觸器"a"的定時器和輔助接觸器"b"的定時器在所述預(yù)設(shè) 運作時間內(nèi)運作，以在一定時間段將電力提供給勵磁線圈。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中將電力提供給所述勵磁線圈一定 時間段的所述第二步驟包括使所述輔助接觸器"a"的定時器和"b"的定時器同時運作一定時間段。
19、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述主接觸器"a"由繼電器或雙向?qū)щ姽β拾雽?dǎo)體構(gòu)成。
20、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述輔助接觸器"a"由繼電器或雙向?qū)щ姽β拾雽?dǎo)體構(gòu)成。
全文摘要
一種電機的勵磁線圈形成為利用模擬定時器來控制，以控制電機控制設(shè)備的勵磁控制電路，從而能夠簡化使電機控制設(shè)備的勵磁線圈勵磁的勵磁控制電路，并且能夠通過簡化勵磁控制器的電路結(jié)構(gòu)來降低復(fù)雜度。本發(fā)明包括輔助繞組(子線圈)和主繞組(主線圈)；以及勵磁單元，與所述輔助繞組和所述主繞組電連接，用于確定勵磁施加時間和勵磁時間，并根據(jù)所確定的所述勵磁施加時間和所述勵磁時間產(chǎn)生勵磁電流。
文檔編號H02K17/30GK101356713SQ200780001289
公開日2009年1月28日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月2日
發(fā)明者崔在學(xué), 樸鎮(zhèn)洙, 李成浩 申請人:Lg電子株式會社