ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВОЗДУХОДУВОК, СООТВЕТСТВЕННО ВЕНТИЛЯТОРОВ, НАНОСОВ ИЛИ КОМПРЕССОРОВ, СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТАКОГО ДВИГАТЕЛЯ И ВЕНТИЛЯТОРНАЯ СИСТЕМА, ИМЕЮЩАЯ ОДИН ИЛИ НЕСКОЛЬКО ДВИГАТЕЛЕЙ/ВЕНТИЛЯТОРОВ Российский патент 2020 года по МПК F24F11/00 

Изобретение касается двигателя для воздуходувок, соответственно, вентиляторов, насосов или компрессоров, в частности электронно-коммутируемого двигателя (ЭК-двигателя), имеющего интегрированную электронику двигателя и по меньшей мере один сенсорный блок (11) для непосредственного или опосредствованного регулирования давления/расхода. При этом существенно, что сенсорный блок может служить чисто измерительным блоком и передает давление, соответственно, значения давления внешнему управлению/регулированию. Регулирование/управление может быть также интегрированным.

Кроме того, изобретение касается способа эксплуатации такого двигателя и вентиляторной системы, имеющей один, два или несколько таких двигателей, соответственно, вентиляторов.

Двигатели, соответственно, вентиляторы подобного вида достаточно известны из практики. Только в качестве примера этому можно сослаться на GB 2 512 043 A. Из этой публикации известна система воздуходувок, имеющая соответствующие вентиляторы, у которой в корпусе происходит измерение количества воздуха. Связанная с этим электроника находится в корпусе, однако снаружи двигателя, и снабжается током/напряжением также снаружи двигателя. Интегрированное регулирование не предусмотрено. В отношении передачи данных номинальных и фактических значений эта известная система неудобна, так как подключение к шине не предусмотрено.

В современных кондиционерах блочной конструкции сегодня находят применение регулируемые по частоте вращения вентиляторы, имеющие электронно-коммутируемые двигатели (ЭК-двигатели). Они служат там приточным/вытяжным вентилятором. Для отвечающего потребностям регулирования количества воздуха требуется измерять в кондиционере блочной конструкции количество воздуха и при необх. температуру в разных местах. Обычно применяются сенсоры давления, соответственно, разности давлений. Выходной сигнал сенсора разности давлений чаще всего направляется в отдельный блок регулирования и там обрабатывается. Блок регулирования рассчитывает номинальное значение частоты вращения и передает его, например, посредством аналогового сигнала (например, от 0 до 10 Вольт) или через шинную систему (например, через Modbus) вышестоящему управлению/регулированию или вентилятору. Сенсоры давления, блок резцедержателя, снабжение напряжением и вентилятор должны монтироваться в или, соответственно, на кондиционере и соединяться между собой электропроводкой. Это неудобно.

В основе изобретения лежит задача, выполнить и усовершенствовать двигатель указанного начале вида таким образом, чтобы он был пригоден, в частности, для привода вентиляторов, насосов, компрессоров и пр., при наиболее низких возможных издержках техники коммутации и техники управления, соответственно, регулирования.

Вышеназванная задача решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения, а именно, таким образом, что сенсорный блок выполнен в виде насаживаемого на электронику двигателя или вставляемого в электронику двигателя модуля или по меньшей мере частично интегрирован в электронику двигателя и предпочтительно снабжается энергией через электронику двигателя, т.е. изнутри.

Предлагаемый изобретением способ по зависимому п.11 формулы изобретения служит для эксплуатации предлагаемого изобретением двигателя с использованием особого алгоритма регулирования.

Предлагаемая изобретением вентиляторная система включает в себя по меньшей мере один предлагаемый изобретением двигатель, соответственно, вентилятор, а именно, по п.12 формулы изобретения.

Для предлагаемого изобретением двигателя, соответственно, воздуходувки или вентилятора существенно, что сенсорный блок, включающий в себя сенсор и необходимую электронику сенсора, может в виде модуля насаживаться на электронику двигателя, соответственно, вставляться в электронику двигателя. Альтернативно сенсорный блок полностью интегрирован в электронику двигателя. В том и другом случаях сенсорный блок снабжается электрической энергией через электронику двигателя, и сенсорный блок непосредственно активно соединен с электроникой двигателя.

В рамках первого названного варианта, т.е. в рамках варианта осуществления сенсорного блока в виде вставляемого или насаживаемого модуля, возможно дооснащение соответствующих двигателей, соответственно, вентиляторов. Для этого возможны все известные технологии двигателей, например, асинхронные двигатели, синхронные двигатели с возбуждением постоянными магнитами, синхронные реактивные двигатели и пр.

Ниже изобретение описывается на примере радиального вентилятора, причем это описание служит для рассмотрения на примерах предлагаемой изобретением теории, однако не ограничивает ее одним типом вентиляторов. Возможны и другие конструктивные виды вентиляторов, такие как, например, осевые вентиляторы/диагональные вентиляторы.

Как уже указывалось выше, термин «сенсорный блок» должен пониматься в самом широком смысле. Он включает в себя собственно сенсор и, например, печатную плату с электронными компонентами.

Сенсорный блок может включать в себя в качестве единственного сенсора сенсор давления, который по меньшей мере через один шланг определяет локальное давление или через два шланга разность давлений в двух местах. Аналоговый или цифровой сигнал, соответствующий этому давлению или этой разности давлений, подается в микропроцессор, который может быть интегральной составной частью сенсорного блока.

Кроме того, возможно, чтобы сенсорный блок включал в себя другие сенсоры, которые подключены к сенсорному блоку и результаты измерений которых могут считываться. Возможно также, чтобы были предусмотрены другие внутренние или внешние сенсорные блоки, которые оснащены соответствующими сенсорами.

В любом случае существенно, что шланг (напорный шланг), соответственно, шланги (при разности давлений) были подключены прямо к двигателю/вентилятору. Интегрированный сенсорный блок регистрирует давление и посредством аналогового или цифрового сигнала передает соответствующий этому давлению результат измерения в микропроцессорную систему. Опционально посредством внешних сенсоров могут определяться другие измеряемые величины, и результаты их измерений передаваться сенсорному блоку и считываться. Для этого могут быть предусмотрены, например, сенсоры температуры, сенсоры влажности воздуха, сенсоры, связанные с качеством воздуха и пр.

Предпочтительным образом сенсорный блок поддерживает прямую связь с блоком контроллера двигателя через шинную систему. При наличии нескольких двигателей/вентиляторов предпочтительно, если предусмотрено внешнее вышестоящее регулирование, которое всегда задает номинальное значение, предпочтительно посредством шинной системы, например, посредством Modbus. Вышестоящее регулирование предусмотрено, в т.ч., для обмена данными с интегрированным управлением двигателя и сенсорным блоком. Возможно также, чтобы служащий для обмена данными интерфейс использовал способ динамической адресации подчиненных блоков, например, в соответствии с EP 2 287 689 B1. При этом особенно предпочтителен общий протокол связи, имеющий единый набор протокола.

Предлагаемый изобретением способ использует алгоритм регулирования микропроцессорной системы, причем с учетом задаваемого номинального значения давления и при необх. с учетом других номинальных значений для дополнительных сенсоров. Рассчитывается номинальное значение частоты вращения данного двигателя и соответственно активируется интегрированная электроника двигателя, таким образом, что получается определенная частота вращения двигателя.

Соответственно вышестоящим рассуждениям адресуемый модуль может выполнять измерение давления, регулирование давления и, с использованием зависящего от вентилятора коэффициента K, измерение расхода или регулирование расхода.

Преимущества предлагаемой изобретением технологии видятся в том, что сенсорный блок снабжается напряжением/током в двигателе, соответственно, вентиляторе напрямую. Соответственно затратный монтаж и электропроводной монтаж сенсора и кондиционера блочной конструкции отсутствует.

Шланги для регистрации давления подключаются прямо к вентилятору, соответственно, к предусмотренным там напорным патрубкам, которые соединены по потоку с сенсорным блоком.

При необходимости вентилятор может отвечать за измерение давления, регулирование давления, соответственно, измерение расхода. Внешний блок регулирования и его электромонтаж в рамках такого варианта осуществления могут отсутствовать.

Внешнее снабжение током сенсора давления не требуется, в частности вследствие внутреннего снабжения током. Кроме того, нужен только один адрес Modbus и один общий описательный протокол шины, так как сенсор давления и двигатель, соответственно, вентилятор в виде одного узла включены в при необходимости внешнюю систему управления.

Сенсорный блок может высокоинтегрированным образом, например, на базе чипа, встраиваться в электронику двигателя и подключаться к микроконтроллерной системе двигателя.

Предлагаемая изобретением вентиляторная система, в частности кондиционер блочной конструкции, использует по меньшей мере один предлагаемый изобретением двигатель/вентилятор соответственно вышестоящим рассуждениям. Одновременно может быть предусмотрен, соответственно, скомбинирован с предлагаемыми двигателями/вентиляторами двигатель/вентилятор, принадлежащий к уровню техники.

Итак, есть разные возможности выполнить и усовершенствовать теорию настоящего изобретения предпочтительным образом. В этой связи, с одной стороны, можно сослаться на зависимые от п.1 формулы изобретения пункты формулы изобретения, а с другой стороны, на последующее пояснение одного из предпочтительных примеров осуществления изобретения с помощью чертежей. В сочетании с пояснением предпочтительного примера осуществления изобретения с помощью чертежей поясняются также в общем предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования этой теории. На чертежах показано:

фиг.1a: на схематичном виде один из примеров осуществления предлагаемого изобретением радиального вентилятора (имеющего предлагаемый изобретением двигатель в качестве привода), причем там предусмотрено интегрированное измерение разницы давления;

фиг.1b: на схематичном виде, с увеличением, предмет фиг.1a;

фиг.2: на схематичном виде предмет фиг.1a, наклоненный относительно фиг.1a;

фиг.3a: на схематичном виде предмет фиг.2, однако с открытой крышкой, которая позволяет различить модульно вставленный в электронику двигателя сенсорный блок;

фиг.3b: на схематичном виде, с увеличением, электроника двигателя предмета фиг.3a;

фиг.4: на схематичном виде напорный ввод для подключения двух внешних напорных шлангов и для соединения ввода с модульным сенсорным блоком;

фиг.5a: на схематичном виде в плане сенсорный блок для вставки в электронику двигателя, имеющий внутренние напорные шланги, и

фиг.5b: на схематичном виде снизу предмет фиг.5a.

На фиг.1a показан один из примеров применения предлагаемой изобретением теории, а именно, радиальный вентилятор 1, имеющий интегрированное измерение разницы давления. Двигатель 2, включающий в себя интегрированное измерение разницы давления, может, в принципе, служить приводом различных вентиляторов, соответственно, компрессоров.

На фиг.1a отчетливо показан корпус 3 для электроники двигателя, при этом в корпусе 3 предусмотрены подключение 4 давления с двумя патрубками 5 для внешних напорных шлангов для измерения разницы давления. Подключение 4 давления является составной частью показанного на фиг.4 прохода 6, который ввернут в корпус 3. Предусмотрены также электрические подключения 7.

На фиг.1b показан корпус 3 радиального вентилятора с фиг.1a в увеличенном изображении. На фиг.1b отчетливо показано подключение 4 давления с двумя патрубками 5.

На фиг.2 показан радиальный вентилятор с фиг.1 в наклоненном изображении, с конструктивными элементами, рассмотренными выше. Корпус 3 имеет крышку 8, которая закреплена на корпусе 3 посредством винтов 9.

На фиг.3a и 3b показан радиальный вентилятор соответственно изображению с фиг.2, однако с открытым корпусом 3. Не показанная на фиг.3a и 3b крышка 8 была удалена после выкручивания винтов 9.

В соответствии с фиг.3b представлена находящаяся в корпусе 3 электроника двигателя, причем там различимы только присоединительные клеммы 10 как составная часть электроники двигателя. Сама электроника двигателя закрыта внутренней крышкой 8a, которая служит защитой от прикосновения.

В электронике двигателя, в области выемки внутренней крышки 8a, применен модульный сенсорный блок 11, соответственно, вставлен в/на печатной плате электроники двигателя и законтактирован там. Различимы два внутренних шланга 12. Они распространяются от модульного сенсорного блока 11 к проходу 6 и могут гидравлически соединяться снаружи корпуса 3 через патрубки 5 с не показанными внешними шлангами. Давления из любых положений/мест могут передаваться в сенсорный блок 11, а именно через созданное таким образом соединение по потоку.

На фиг.4 на схематичном виде показан проход 6, имеющий внутренние патрубки 13, от которых относительно тонкие шланги ведут к сенсорному блоку 11 (сравн. фиг.3b). Наружные патрубки 5 служат для подключения внешних напорных шлангов соответственно вышестоящим рассуждениям.

На фиг.5a на виде в плане показан сенсорный блок 11, который размещен в предпочтительно изготовленном из пластмассы корпусе. На печатной плате 15, наряду с другими электронными структурными элементами, сидят собственно сенсор (17) давления, который соединен по потоку с внутренним шлангами 12.

Кроме того, предусмотрены присоединительные клеммы (18) для связи (посредством Modbus) наружу.

На фиг.5b показан модульный сенсорный блок 11 снизу, а именно, на виде снизу на предусмотренную там печатную плату 15, которая предусмотрена с контактированием 16 для снабжения напряжением прямо от главной печатной платы электроники двигателя и для внутреннего подключения для связи с процессором, и пр.

В отношении других предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением теории во избежание повторов ссылаемся на общую часть описания, а также на прилагаемые пункты формулы изобретения.

Наконец, следует однозначно указать, что описанный выше пример осуществления предлагаемой изобретением теории служит только для рассмотрения заявленной теории, однако не ограничивает ее этим примером осуществления.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Радиальный вентилятор

2 Двигатель

3 Корпус (для электроники двигателя)

4 Подключение давления

5 Патрубок (наружный)

6 Проход (в стенке корпуса)

7 Электрическое подключение

8 Наружная крышка

8a Внутренняя крышка (защитное покрытие)

9 Винт

10 Присоединительные клеммы (составная часть электроники двигателя)

11 Сенсорный блок

12 Шланг (внутренний)

13 Патрубок (внутренний)

14 Пластмассовый корпус (сенсорного блока)

15 Печатная плата (сенсорного блока)

16 Контактирование

17 Сенсор, сенсор давления

18 Присоединительные клеммы (сенсорного блока)

Изобретение касается двигателя для воздуходувок, соответственно вентиляторов, насосов или компрессоров. Двигатель, имеющий интегрированную электронику двигателя и сенсорный блок для непосредственного или опосредствованного регулирования давления/расхода, регулирование которого может осуществляться изнутри или извне, при этом сенсорный блок выполнен в виде насаживаемого на электронику двигателя или вставляемого в электронику двигателя модуля или по меньшей мере частично интегрирован в электронику двигателя и снабжается энергией изнутри, причем сенсорный блок включает в себя сенсор давления, который через соединение по потоку определяет локальное давление или разность давления в двух местах и передает соответствующий этому давлению аналоговый или цифровой сигнал в обрабатывающий блок. Это позволяет создать двигатель, который пригоден для привода вентиляторов, насосов, компрессоров, при наиболее низких возможных издержках техники коммутации и техники управления, соответственно регулирования. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Двигатель для воздуходувок, соответственно вентиляторов, насосов или компрессоров, имеющий интегрированную электронику двигателя и по меньшей мере один сенсорный блок (11) для непосредственного или опосредствованного регулирования давления/расхода, при этом регулирование может осуществляться изнутри или извне,

отличающийся тем, что сенсорный блок (11) выполнен в виде насаживаемого на электронику двигателя или вставляемого в электронику двигателя модуля или по меньшей мере частично интегрирован в электронику двигателя и снабжается энергией изнутри,

причем сенсорный блок (11) включает в себя сенсор (7) давления, который через соединение по потоку определяет локальное давление или разность давления в двух местах и передает соответствующий этому давлению аналоговый или цифровой сигнал в обрабатывающий блок.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что сенсорный блок (11) включает в себя электронные структурные элементы в виде печатной платы с электронными компонентами.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что соединение по потоку представляет собой по меньшей мере один шланг (12), соответственно два шланга (12).

4. Двигатель по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что сенсорный блок (11) включает в себя другие сенсоры, которые подключены к сенсорному блоку (11) и результаты измерений которых могут считываться, и/или что предусмотрены другие внутренние или внешние сенсорные блоки.

5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что другие сенсоры предоставляют результаты измерений, касающиеся по меньшей мере температуры, влажности воздуха и качества воздуха.

6. Двигатель по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что сенсорный блок (11) поддерживает прямую аналоговую или цифровую связь с блоком контроллера двигателя.

7. Двигатель по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что предусмотрено внешнее вышестоящее регулирование, которое соответственно задает номинальное значение, предпочтительно, посредством шинной системы, например посредством Modbus.

8. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что внешнее вышестоящее регулирование предусмотрено, в том числе, для обмена данными с интегрированным управлением двигателя и сенсорным блоком (11).

9. Двигатель по п.8, отличающийся тем, что служащий для обмена данными интерфейс использует способ динамической адресации подчиненных блоков.

10. Двигатель по п.8 или 9, отличающийся общим протоколом связи, имеющим единый набор протокола.

11. Способ эксплуатации двигателя по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что алгоритм регулирования микропроцессорной системы с учетом задаваемого номинального значения давления и при необходимости других номинальных значений для дополнительных сенсоров рассчитывает номинальное значение частоты вращения данного двигателя (2) и соответственно активирует интегрированную электронику двигателя, чтобы получалась определенная частота вращения двигателя (2).

12. Вентиляторная система, имеющая по меньшей мере один вентилятор и двигатель по одному из пп.1-10.