專利名稱：全工況高效熱泵壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓縮機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱泵專用的壓縮機，尤其是用于空氣能熱水器上的熱泵壓縮機。
背景技術(shù)：
空氣能熱水器也稱空氣能熱泵熱水器，空氣能熱水器是通過熱泵把空氣中的低溫熱能吸收進來，經(jīng)過熱泵壓縮機壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫熱能，從而實現(xiàn)將空氣中的能量轉(zhuǎn)移至水中，達到加熱水的目的。與普通電熱水器和燃氣熱水器相比，空氣能熱水器具有節(jié)能高效的特點，其能耗是同等容量電熱水器能耗的1/4，是同等容量燃氣熱水器能耗的1/3，而且空氣能熱水器的日常運行成本較低，更綠色環(huán)保，也更安全，因此空氣能熱水器正越來越多地被應用于商業(yè)和民用領(lǐng)域。目前，現(xiàn)有的熱泵專用壓縮機所使用的電機僅有一套繞組方案，即電機只有一個工作點，其高效率點跨的扭矩區(qū)間窄，高能效點不能覆蓋全工況，電機的工作能力不能隨著工況的改變而改變。因此，當環(huán)境溫度(或水溫)過高或過低時，會使壓縮機的負荷突然增大或減小，在這些區(qū)間，單套繞組方案的普通熱泵壓縮機常會出現(xiàn)效率偏低的情況，比如壓縮機在低溫制熱、高溫制熱、水箱低水溫等工況下壓縮機能效較低，不利于熱水器能效提升，也不能滿足高能效、寬工況、高水溫型熱水器系統(tǒng)需求。但是如果將電機工作點降太低，則壓縮機的可靠性也會降低且不能滿足高水溫需求，在長期工作的情況下容易出現(xiàn)燒機現(xiàn)象。因此，如何調(diào)整并擴寬空氣能熱水器上使用的熱泵壓縮機中電機高效率區(qū)間所對應的扭矩范圍，使熱泵壓縮機在多種工況下依舊能夠保持高能效是目前空氣能熱水器使用過程中急需解決的技術(shù)問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有多個高效率扭矩工作點的熱泵壓縮機，通過給壓縮機電機增加附加繞組，使電機具有不同的繞組方案，不同的繞組方案主、副相繞組匝比不同，由此具有不同的工作點和對應不同的扭矩，使熱泵壓縮機在不同工況下可以進行調(diào)節(jié)切換，從而保持聞能效狀態(tài)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:全工況高效熱泵壓縮機，所述熱泵壓縮機的電機上設(shè)置主相繞組、附加繞組及副相繞組，其中，所述主相繞組與副相繞組并聯(lián)后與公共端連接，所述副相繞組與電容串聯(lián)；所述附加繞組串聯(lián)于所述主相繞組上或串聯(lián)于所述副相繞組上，所述附加繞組的一端引出第一引線；所述主相繞組與附加繞組之間或所述副相繞組與附加繞組之間引出第二引線。優(yōu)選的，所述附加繞組連接于所述主相繞組上，所述第二引線從所述主相繞組與附加繞組之間引出，所述第二引線與主相繞組連接。優(yōu)選的，所述第一引線和公共端接通時，所述主相繞組與附加繞組構(gòu)成運行主相繞組；所述第二引線和公共端接通時，主相繞組構(gòu)成運行主相繞組。優(yōu)選的,所述電容包括由切換開關(guān)控制的第一電容和第二電容,所述第一電容和所述第二電容并聯(lián)后與所述副相繞組相連。優(yōu)選的，所述第一引線和公共端接通時，所述副相繞組只與第一電容連接；所述第二引線和公共端接通時，所述副相繞組與并聯(lián)后的第一電容和第二電容連接。優(yōu)選的，所述主、副相繞組匝比為1.0 1.6。優(yōu)選的，所述主相繞組、附加繞組及副相繞組為正弦繞組。優(yōu)選的，所述附加繞組為扭矩系數(shù)較小的繞組。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明讓熱泵壓縮機的電機具有多套繞組方案，通過加入附加繞組使不同的繞組方案具有不同的主、副相繞組匝比，以此來調(diào)節(jié)電機的扭矩，從而對應不同的工作點。在低負荷(低水溫、低溫制熱)工況下采用額定功率小的電機，在大負荷(高水溫、高溫制熱)工況下切換至額定功率大的電機，使電機具有較強的過負荷能力，通過調(diào)整并擴寬熱泵壓縮機電機高效率區(qū)間所對應的扭矩范圍，使熱泵壓縮機在低溫制熱，高溫制熱、低水溫制熱等不同情況下仍能夠保持較高能效。經(jīng)過測試可知，本發(fā)明的熱泵壓縮機在低溫制熱、高溫制熱、低水溫情況下壓縮機能效能夠平均提高6%，低水溫情況下能效能夠提聞10%,并可有效提聞壓縮機的可罪性。


圖1為熱泵壓縮機額定工況下的環(huán)境溫度-效率曲線圖；圖2為熱泵壓縮機額定工況下的水溫-效率曲線圖；圖3為熱泵壓縮機的水溫-扭矩曲線圖；圖4為本發(fā)明一個實施例的壓縮機接線端子切換電路原理圖；圖5為本發(fā)明低負荷工況下壓縮機接線原理圖；圖6為本發(fā)明高負荷工況下壓縮機接線原理圖；圖7為本發(fā)明熱泵壓縮機電機的扭矩-效率曲線圖；圖8為本發(fā)明另一實施例熱泵壓縮機電機的扭矩-效率曲線圖。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細地說明。
具體實施例方式空氣能熱水器以空氣作為熱源，采用電驅(qū)動，使熱泵壓縮機從蒸發(fā)器中吸入低溫低壓氣體制冷劑，通過熱泵壓縮機做工將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，高溫高壓氣體進入冷凝器與水交換熱量后，在冷凝器中被冷凝成低溫液體而釋放出大量的熱量，水吸收其釋放出的熱量而溫度不斷上升；被冷凝的高壓低溫液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器中通過風扇的作用，吸收周圍空氣熱量從而揮發(fā)成低壓氣體，又被吸入熱泵壓縮機中壓縮，如此反復循環(huán)從而制取熱水。因此，空氣能熱水器的能效比以及正常工作與否和空氣源的溫度及水溫直接相關(guān)。參照圖1和圖2，圖1為熱泵壓縮機額定工況下的環(huán)境溫度-效率曲線圖，圖2為熱泵壓縮機額定工況下的水溫-效率曲線圖。圖1中的曲線A為現(xiàn)有技術(shù)中普通熱泵壓縮機電機額定工況下的環(huán)境溫度-效率曲線，圖2中的曲線a為現(xiàn)有技術(shù)中普通熱泵壓縮機電機額定工況下的水溫-效率曲線，從圖1和圖2可以看出，在外界環(huán)境溫度或水溫較低時，普通熱泵壓縮機的效率不高，隨著外界環(huán)境溫度或水溫的升高，普通熱泵壓縮機的效率逐漸提高并在一定區(qū)間范圍內(nèi)保持，但當外界環(huán)境溫度或水溫再繼續(xù)升高時，普通熱泵壓縮機的效率開始有明顯的降低。這是因為現(xiàn)有普通熱泵壓縮機的電機只有一個繞組方案，電機的額定功率固定，高效率區(qū)間較小，當水溫、環(huán)境溫度過高或過低時，會使熱泵壓縮機的負荷突然減小，導致普通熱泵壓縮機出現(xiàn)效率突然降低的情況。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，熱泵壓縮機中電機的主相繞組匝數(shù)與電機的額定輸入功率相關(guān)，當主相繞組匝數(shù)較多時，電機的額定輸入功率較低，電機的最高效率點對應的扭矩較小。同時參照圖3，圖3為熱泵壓縮機的水溫-扭矩曲線圖，從圖3可以看出，當水溫上升時，扭矩也增大。因此要改善熱泵壓縮機在環(huán)境溫度或水溫過高或過低時效率不高的情況，可以在電機主相繞組中引入或者去掉部分主相繞組(附加繞組)，使得一個電機具有兩套或多套主相繞組方案，通過切換不同主相繞組可以改變電機的主、副相繞組匝比，從而調(diào)整電機工作點，使電機能夠切換工作點，以調(diào)節(jié)電機的扭矩，轉(zhuǎn)變運行狀態(tài)，來使其滿足寬工作點需求。以下結(jié)合附圖，以一個具體的實施方案來對本發(fā)明的全工況高效熱泵壓縮機的結(jié)構(gòu)以工作過程做詳細說明。與現(xiàn)有的熱泵壓縮機相同，本實施例的熱泵壓縮機同樣包括封閉殼體，封閉殼體內(nèi)設(shè)置電機和壓縮泵體，壓縮泵體通過吸氣管與氣液分離器連通。參照圖4，本發(fā)明熱泵壓縮機的電機上設(shè)置主相繞組S、附加繞組SI以及副相繞組S2，主相繞組S與附加繞組SI串聯(lián)，附加繞組SI的一端引出第一引線J1，第一引線Jl從附加繞組SI的與主相繞組S連接端相對的另一端引出。主相繞組S與附加繞組SI之間引出與主相繞組S相連的第二引線J2，在同一時刻，第一引線Jl和第二引線J2中只有一個被連通。主相繞組S與副相繞組S2并聯(lián)后與公共端JO連接。副相繞組S2與電容串聯(lián)，從而使主、副相電流相位間相差一定的電角度。本實施例的電容包括第一電容Cl和第二電容C2,第一電容Cl為25uF,第二電容C2為10uF。第一電容Cl與第二電容C2并聯(lián)后與副相繞組S2串連，第二電容C2與一切換開關(guān)KF連接，通過切換開關(guān)KF可以控制第二電容C2的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)副相繞組S2與不同值的電容連接。本發(fā)明的電機繞組為同心式繞組，同心式繞組中每組線圈的匝數(shù)不相等，以使產(chǎn)生的磁勢在空間接近正弦分布。嵌線時主相繞組和副相繞組為單繞串聯(lián)，嵌線順序是先主相后副相，主相線徑略大于副相線徑。本實施例電機的定子總槽數(shù)為24，極對數(shù)為1，電機采用單相正弦繞線，使用正弦繞線或接近正弦繞線有助于削弱諧波的影響，提高電機性能。本實施例主相繞組S和副相繞組S2的繞組方案如表I所示，附加繞組SI的繞組方案如表2所示。表I所示繞組方案為本實施例的大工作點電機，當在表I所示繞組方案的基礎(chǔ)上加入表2所示繞組方案時即構(gòu)成本實施例的小工作點電機，小工作點電機的繞組方案如表3所示。以上繞組方案的主、副相繞組匝比范圍約為1.1 1.4。表1.主相繞組及副相繞組的繞組方案列表
權(quán)利要求
1.全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于: 所述熱泵壓縮機的電機上設(shè)置主相繞組(S)、附加繞組(SI)及副相繞組(S2)，其中，所述主相繞組(S)與副相繞組(S2)并聯(lián)后與公共端(JO)連接，所述副相繞組(S2)與電容串聯(lián)； 所述附加繞組(SI)串聯(lián)于所述主相繞組(S)上或串聯(lián)于所述副相繞組(S2)上，所述附加繞組(SI)的一端引出第一引線(Jl)； 所述主相繞組(S )與附加繞組(SI)之間或所述副相繞組(S2 )與附加繞組(SI)之間弓I出第二引線(J2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于:所述附加繞組(SI)連接于所述主相繞組(S)上，所述第二引線(J2)從所述主相繞組(S)與附加繞組(SI)之間引出，所述第二引線(J2)與所述主相繞組(S)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于:所述第一引線(Jl)和公共端(JO)接通時，所述主相繞組(S)與附加繞組(SI)構(gòu)成運行主相繞組； 所述第二引線(J2)和公共端(JO)接通時，所述主相繞組(S)構(gòu)成運行主相繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于:所述電容包括由切換開關(guān)(KF)控制的第一電容(Cl)和第二電容(C2)，所述第一電容(Cl)和所述第二電容(C2)并聯(lián)后與所述副相繞組(S2)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于:所述第一引線(Jl)和公共端(JO)接通時，所述副相繞組(S2)只與第一電容(Cl)連接； 所述第二引線(J2)和公共端(JO)接通時，所述副相繞組(S2)與并聯(lián)后的第一電容(Cl)和第二電容(C2)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于:所述主、副相繞組匝比為 1.0 1.6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于:所述主相繞組(S)、附加繞組(SI)及副相繞組(S2)為正弦繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全工況高效熱泵壓縮機，其特征在于:所述附加繞組(S)為扭矩系數(shù)較小的繞組。
全文摘要
全工況高效熱泵壓縮機，所述熱泵壓縮機的電機上設(shè)置主相繞組、附加繞組及副相繞組，其中，所述主相繞組與副相繞組并聯(lián)后與公共端連接，所述副相繞組與電容串聯(lián)；所述附加繞組串聯(lián)于所述主相繞組上或串聯(lián)于所述副相繞組上，所述附加繞組的一端引出第一引線；所述主相繞組與附加繞組之間或所述副相繞組與附加繞組之間引出第二引線。本發(fā)明通過給壓縮機電機增加附加繞組，使電機具有不同的繞組方案，不同的繞組方案主、副相繞組匝比不同，由此具有不同的工作點和對應不同的扭矩，使熱泵壓縮機在不同工況下可以進行調(diào)節(jié)切換，從而保持高能效狀態(tài)。
文檔編號H02K11/00GK103208885SQ201310085438
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者陳達光, 謝利昌, 楊開成, 呂浩福, 程成 申請人:珠海格力電器股份有限公司, 珠海凌達壓縮機有限公司