DE112017002232T5

DE112017002232T5 - System, Motorsteuerung und zugehörige Methode

Info

Publication number: DE112017002232T5
Application number: DE112017002232.0T
Authority: DE
Inventors: Paul Steven Mullin; Michael David Smith; Katie Da-Nelle Hamilton; Srinivas Chandu Kutcherlapati
Original assignee: Regal Beloit America Inc
Current assignee: Regal Beloit America Inc
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2019-01-10
Also published as: US20170317624A1; US20190145647A1; WO2017189980A1; US11015829B2; US10914484B2

Abstract

Ein elektronisches Steuermodul wird bereitgestellt. Das elektronische Steuermodul ist funktional mit einer Stromversorgung verbunden, um einem Motor Energie zuzuführen. Das elektronische Steuermodul umfasst eine Eingabevorrichtung, einen Prozessor, der mit der Eingabevorrichtung gekoppelt ist, und eine erste und eine zweite Stromversorgungsleitung. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er ein Befehlssignal als Reaktion auf eine von der Eingabevorrichtung gelieferte Eingabe erzeugt und das Befehlssignal an den Motor überträgt. Das Befehlssignal steuert einen Arbeitspunkt des Motors. Die erste und die zweite Stromversorgungsleitung sind betriebsmäßig mit dem Motor und dem Prozessor verbindbar. Mindestens eine der Stromversorgungsleitungen, die Eingabevorrichtung und der Prozessor sind dazu ausgelegt, die Stromversorgungsleitungen sowohl zum Übertragen von Energie an den Motor als auch zum Übertragen des Befehlssignals an den Motor über die Stromversorgungsleitungen zu verwenden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 29. April 2016 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 15 / 142,426 , deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die hier beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein eine elektrische Maschine und insbesondere einen Elektromotor.
Eine elektrische Maschine hat typischerweise die Form eines elektrischen Generators oder eines Elektromotors. Die Maschine hat typischerweise eine zentral angeordnete Welle, die sich relativ zur Maschine dreht. Elektrische Energie, die an Spulen innerhalb der Maschine angelegt wird, löst die Relativbewegung aus, die die Kraft auf die Welle überträgt, und alternativ erzeugt mechanische Energie aus der relativen Bewegung des Generators elektrische Energie in den Spulen. Der Zweckmäßigkeit halber wird die Maschine im Folgenden als Motor beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass eine Maschine als ein Generator arbeiten kann und umgekehrt.
Eine stationäre Anordnung, die auch als Stator bezeichnet wird, umfasst einen Statorkern und Spulen oder Wicklungen, die um Teile des Statorkerns herum positioniert sind. Es sind diese Spulen, an die Energie angelegt wird, um diese Relativbewegung auszulösen, die die Kraft auf einen Rotor und dann auf eine Welle überträgt. Diese Spulen sind aus Wickeldraht, typischerweise Kupfer, Aluminium oder einer Kombination davon, um einen zentralen Kern zur Bildung der Wicklung oder Spule zu bilden. Ein elektrischer Strom wird durch die Spulen geleitet, was ein Magnetfeld induziert. Es ist das Magnetfeld, das diese Relativbewegung auslöst, die die Kraft auf die Welle überträgt.
Elektromotoren werden in vielen verschiedenen Anwendungen verwendet und werden unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle aktiviert. Die Motoren können an Stellen angeordnet sein, die für den Benutzer nicht leicht zugänglich sind. Zu diesen Anwendungen gehören Deckenventilatoren, HLK- (Heizung, Lüftung, und Klimatechnik-) Anwendungen und Kühlanwendungen. Um einen bequemen Zugriff auf die Benutzerschnittstelle bereitzustellen, weisen solche Anwendungen eine Benutzerschnittstelle auf, die in einem beträchtlichen Abstand von dem Motor angeordnet ist.
Um eine verbesserte Leistung und Energieeinsparung zu erreichen, werden häufig Motoren mit mehreren Drehzahlen verwendet. Die Benutzerschnittstelle für solche Motoren sieht vor, dass ein Befehlssignal an den Motor gesendet wird, das zusätzlich zu einem einfachen Ein- und Ausschalten Informationen enthält. Zu solchen Signalen gehört die richtige Betriebsdrehzahl des Motors mit mehreren Drehzahlen. Die Kabelbäume, die benötigt werden, um das Befehlssignal von der Benutzerschnittstelle zu dem Motor zu übertragen, sind teuer in der Herstellung und unpraktisch zu installieren, insbesondere in bestehenden Strukturen.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, wenigstens einige dieser Probleme mit dem Stand der Technik zu verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren, die Systeme und die Vorrichtung, die hierin beschrieben sind, ermöglichen die Übertragung von Befehlssignalen von einem Steuermodul an eine elektrische Maschine und von Antworten von der elektrischen Maschine an das Steuermodul.
Die elektrische Maschine umfasst typischerweise ein Gehäuse zum Aufnehmen und Halten eines Stators, der durch eine elektrische Quelle angeregt wird, die ein elektromagnetisches Feld in Spulen im Stator erzeugt. Die Spulen wirken mit einem Rotor zusammen, der drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, um die mechanische Rotationsenergie für die elektrische Maschine bereitzustellen.
Elektrische Maschinen oder Motoren werden in vielen verschiedenen Anwendungen verwendet und werden unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle aktiviert. Die Motoren können an Stellen angeordnet sein, die für den Benutzer nicht leicht zugänglich sind. Zu diesen Anwendungen gehören Deckenventilatoren, HLK-Anwendungen und Kühlanwendungen. Um einen bequemen Zugriff auf die Benutzerschnittstelle bereitzustellen, weisen solche Anwendungen eine Benutzerschnittstelle auf, die in einem beträchtlichen Abstand von dem Motor angeordnet ist.
Um eine verbesserte Leistung und Energieeinsparung zu erreichen, werden häufig Motoren mit mehreren Drehzahlen verwendet. Die Benutzerschnittstelle für solche Motoren sieht vor, dass ein Befehlssignal an den Motor gesendet wird, das zusätzlich zu einem einfachen Ein- und Ausschalten Informationen enthält. Zu solchen Signalen gehört die richtige Betriebsdrehzahl des Motors mit mehreren Drehzahlen. Die Kabelbäume, die benötigt werden, um das Befehlssignal von der Benutzerschnittstelle zu dem Motor zu übertragen, sind teuer in der Herstellung und unpraktisch zu installieren, insbesondere in bestehenden Strukturen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein elektronisches Steuermodul bereitgestellt. Das elektronische Steuermodul ist funktional mit einer Stromversorgung verbunden, um einem Motor Energie zuzuführen. Das elektronische Steuermodul umfasst eine Eingabevorrichtung, einen Prozessor, der mit der Eingabevorrichtung gekoppelt ist, und erste und zweite Stromversorgungsleitungen. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er ein Befehlssignal als Reaktion auf eine von der Eingabevorrichtung gelieferte Eingabe erzeugt und das Befehlssignal an den Motor überträgt. Das Befehlssignal steuert einen Arbeitspunkt des Motors. Die erste und die zweite Stromversorgungsleitung sind funktional mit dem Motor und dem Prozessor verbindbar. Mindestens eine der Stromversorgungsleitungen, die Eingabevorrichtung und der Prozessor sind dazu ausgelegt, die Stromversorgungsleitungen sowohl zum Übertragen von Energie an den Motor als auch zum Übertragen des Befehlssignals an den Motor über die Stromversorgungsleitungen zu verwenden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das elektronische Steuermodul bereitgestellt sein, wobei der Prozessor konfiguriert ist, das Befehlssignal an mehrere Motoren zu übertragen. Das Befehlssignal steuert einen Arbeitspunkt jedes der mehreren Motoren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das elektronische Steuermodul bereitgestellt werden, wobei einer der Motoren eine Energieversorgung aufweist und mit anderen Motoren an einem durch die Versorgungsleitungen gebildeten Verteilungsbus kommunizieren kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das elektronische Steuermodul bereitgestellt werden, wobei sich der Prozessor in der Stromversorgung oder dem Motor befindet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das elektronische Steuermodul bereitgestellt werden, wobei der Prozessor dafür ausgelegt ist, unter Verwendung von Nahfeldkommunikation programmiert zu werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das elektronische Steuermodul bereitgestellt werden, wobei das Befehlssignal beispielsweise mit einer Frequenz von einem Kilohertz bis zu einem Megahertz arbeitet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Motorsteuersystem bereitgestellt. Das System enthält einen Motor; ein Eingabegerät; ein Prozessor; eine Stromversorgung; und erste und zweite Stromversorgungsleitungen.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das Eingabegerät eine Benutzerschnittstelle umfasst.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei die Benutzerschnittstelle einen Druckknopfschalter umfasst.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei die Benutzerschnittstelle einen Kippschalter enthält.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei die Benutzerschnittstelle einen Auswahlschalter enthält.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Auswahlschalter ausgelegt ist, die Größe des Raums auszuwählen, für den das System verwendet wird.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Auswahlschalter ausgelegt ist, die Anzahl der Luftwechsel pro Tag für den Raum auszuwählen, für den das System verwendet wird.
Der Prozessor ist mit der Eingabevorrichtung verbunden. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er ein Befehlssignal als Reaktion auf eine von der Eingabevorrichtung gelieferte Eingabe erzeugt und das Befehlssignal an den Motor überträgt. Das Befehlssignal steuert einen Arbeitspunkt des Motors. Der Prozessor ist funktional mit dem Motor verbunden.
Die erste und die zweite Stromversorgungsleitung sind funktional mit dem Motor und dem Prozessor verbindbar. Mindestens eine der Stromversorgungsleitungen, die Eingabevorrichtung und der Prozessor sind dazu ausgelegt, die Stromversorgungsleitungen sowohl zum Übertragen von Energie an den Motor als auch zum Übertragen des Befehlssignals an den Motor über die Stromversorgungsleitungen zu verwenden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Arbeitspunkt die Drehzahl des Motors umfassen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Arbeitspunkt das von dem Motor aufgebrachte Drehmoment umfassen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Arbeitspunkt den von dem Motor gezogenen Strom umfassen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System ferner eine Ventilatorbox umfassen. Die Stromversorgung und / oder der Motor können sich in der Ventilatorbox befinden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System ferner einen Sensor umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das System ausgelegt ist, ein Sensorsignal, das von dem Sensor erzeugt wird, an den Prozessor zu senden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das System ausgelegt ist, den Arbeitspunkt in Reaktion auf das von dem Sensor erzeugte Sensorsignal einzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Lichtsensor ausgelegt ist, zu bestimmen, wann der Raum in Benutzung ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System ferner einen Zeitgeber umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei ein Zeitgeber mit dem Prozessor zusammenwirkt, um die Laufzeit des Motors zu begrenzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei ein Zeitgeber mit dem Prozessor zusammenwirkt, um den Energieverbrauch des Motors zu begrenzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei ein Zeitgeber mit dem Prozessor zusammenwirkt, um den Motor zu betreiben, um eine minimale Anzahl von täglichen Luftwechseln zu gewährleisten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Sensor ein Anwesenheitssensor ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Anwesenheitssensor einen Bewegungsdetektor umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Bewegungsdetektor eine IR- (Infrarot-) Vorrichtung umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor ausgelegt ist, die Betriebsdrehzahl des Motors anzupassen, wenn der Anwesenheitssensor erfasst, dass der Raum besetzt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor ausgelegt ist, den Motor weiterlaufen zu lassen, nachdem der Bewohner den Raum verlassen hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors zu ändern, nachdem der Bewohner den Raum verlassen hat. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor ausgelegt ist, mit einer Nahfeldkommunikationsvorrichtung zu kommunizieren, um die Stromversorgung zu konfigurieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Eingabevorrichtung einen Lichtschalter umfassen. Die Stromversorgung kann neben dem Lichtschalter angeordnet sein.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei die Stromversorgung eine Gleichstromversorgung ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei die Stromversorgung eine 24-Volt-Gleichstromversorgung ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor in dem Motor installiert ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor konfiguriert ist, den Motor so zu betreiben, dass er einen konstanten Luftstrom, ein konstantes Drehmoment oder eine konstante Drehzahl liefert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor konfiguriert ist, das Befehlssignal an mehrere Motoren zu übertragen. Das Befehlssignal kann einen Arbeitspunkt jedes der mehreren Motoren steuern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das elektronische Steuermodul bereitgestellt werden, wobei einer der Motoren eine Energieversorgung aufweist und mit anderen Motoren über einem durch die Versorgungsleitungen gebildeten Verteilungsbus kommunizieren kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das System zur Verwendung in einem Kühlgehäuse ausgelegt ist, und wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass der Arbeitspunkt von mindestens zwei der mehreren Motoren unabhängig einstellbar ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass der Arbeitspunkt von mindestens einem der mehreren Motoren eingestellt wird, um einen leistungsschwächeren Motor zu kompensieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass der Arbeitspunkt von mindestens einem der mehreren Motoren eingestellt wird, um die Temperatur des Gehäuses auszugleichen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System ferner ein Licht enthalten, das innerhalb des Gehäuses positioniert ist. Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass das Licht als Reaktion auf einen Arbeitspunkt von mindestens einem der mehreren Motoren deaktiviert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor innerhalb der Stromversorgung oder des Motors angeordnet ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Prozessor dazu ausgelegt ist, unter Verwendung von Nahfeldkommunikation programmiert zu werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das Befehlssignal ferner Konfigurationsparameter umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausfiihrungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Motors bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens einer ersten und einer zweiten Stromversorgungsleitung, des funktionalen Verbindens der Versorgungsleitungen mit dem Motor und einer Stromversorgung und des Empfangens einer Eingabe an einem elektronischen Steuermodul. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des Erzeugens eines Befehlssignals unter Verwendung des elektronischen Steuermoduls als Antwort auf die Eingabe und des Übertragens des Befehlssignals über die erste und zweite Stromversorgungsleitung an den Motor, der mit dem elektronischen Steuermodul gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des Bestimmens eines entsprechenden Arbeitspunkts für den Motor aus dem Befehlssignal, des Übertragens von Energie von der Energieversorgung über die erste und zweite Stromversorgungsleitung zu dem Motor und des Betreibens des Motors an dem Arbeitspunkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das elektronische Steuermodul zumindest teilweise in der Stromversorgung angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das elektronische Steuermodul ferner einen Luftstromalgorithmus umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors zu überwachen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus ausgelegt ist, das Drehmoment des Motors zu überwachen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus ausgelegt ist, die Stromaufnahme zu dem Motor zu überwachen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus ausgelegt ist, einen konstanten Luftstrom zu dem System zu gewährleisten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus ausgelegt ist, verstopfte Filter in einem HLK-System zu detektieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus ausgelegt ist, verstopfte Abgasrohre in einem Deckenventilatorsystem zu detektieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus ausgelegt ist, Signale zu senden, um Luftstromunregelmäßigkeiten anzuzeigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei die Signale durch ein LED-Licht oder durch ein blinkendes Licht bereitgestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei das elektronische Steuermodul ferner einen Algorithmus zum Überwachen des Systemzustands umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Algorithmus zum Überwachen des Systemzustands einen Luftstromalgorithmus umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Algorithmus zum Überwachen des Systemzustands das Überwachen auf instabile Variablen umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Algorithmus zum Überwachen des Systemzustands das Überwachen auf Überstrom umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System bereitgestellt werden, wobei der Algorithmus zum Überwachen des Systemzustands das Überwachen auf Übertemperatur umfasst.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Maschine zur Verwendung mit einem elektronischen Steuermodul der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in der elektrischen Maschine von 1 installiert ist;
3 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuerung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die alternative Orte für den Prozessor des elektronischen Steuermoduls zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm der elektronischen Steuerung von 3, das die Übertragung eines Befehlssignals von einem Steuermodul an die elektrische Maschine und das Empfangen von Antworten von der elektrischen Maschine an das Steuermodul ausführlicher zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm der elektronischen Steuerung von 3, das die Übertragung eines Befehlssignals von einem Steuermodul an die elektrische Maschine und das Empfangen von Antworten von der elektrischen Maschine an das Steuermodul ausführlicher zeigt;
6 ist eine Draufsicht eines Deckenventilators mit einem Wandschalter, der eine Ausführungsform des elektronischen Steuermoduls der vorliegenden Erfindung verwendet;
7 ist eine Draufsicht eines Deckenventilators mit einer Deckenbenutzerschnittstelle, die eine Ausführungsform des elektronischen Steuermoduls der vorliegenden Erfindung verwendet;
8 ist eine Draufsicht eines Systems mit mehreren Motoren, die das elektronische Steuermodul der vorliegenden Erfindung verwenden; und
9 ist ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Form eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Systems zum Steuern einer elektrischen Maschine.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren, die Systeme und die Vorrichtung, die hierin beschrieben sind, ermöglichen die Übertragung von Befehlssignalen an eine elektrische Maschine.
Die elektrische Maschine umfasst typischerweise ein Gehäuse zum Aufnehmen und Halten eines Stators, der durch eine elektrische Quelle angeregt wird, die ein elektromagnetisches Feld in Spulen im Stator erzeugt. Die Spulen wirken mit einem Rotor zusammen, der drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, um die mechanische Rotationsenergie für die elektrische Maschine bereitzustellen.
Elektrische Maschinen oder Motoren werden in vielen verschiedenen Anwendungen verwendet und werden unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle aktiviert. Die Motoren können an Stellen angeordnet sein, die für den Benutzer nicht leicht zugänglich sind. Zu diesen Anwendungen gehören Deckenventilatoren, HLK-Anwendungen und Kühlanwendungen. Um einen bequemen Zugriff auf die Benutzerschnittstelle zu gewährleisten, weisen solche Anwendungen eine Benutzerschnittstelle auf, die in einem beträchtlichen Abstand von dem Motor angeordnet ist.
Um eine verbesserte Leistung und Energieeinsparung zu erreichen, werden häufig Motoren mit mehreren Drehzahlen verwendet. Die Benutzerschnittstelle für solche Motoren sieht vor, dass Befehlssignale an den Motor gesendet werden, die zusätzlich zu einem einfachen Ein- und Ausschalten Informationen enthalten. Zu solchen Signalen gehört die richtige Betriebsdrehzahl des Motors mit mehreren Drehzahlen. Die Kabelbäume, die benötigt werden, um die Befehlssignale von der Benutzerschnittstelle zu dem Motor zu übertragen, sind teuer in der Herstellung und unpraktisch zu installieren, insbesondere in bestehenden Strukturen.
Technische Effekte der hierin beschriebenen Verfahren, Systeme und Vorrichtungen umfassen mindestens reduzierte Kosten, verbesserte Wartungsfreundlichkeit, verbesserte Leistung und Qualität oder reduzierten Arbeitskosten.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf 1 wird eine elektrische Maschine 10 bereitgestellt. Die elektrische Maschine 10 kann ein Elektromotor oder ein elektrischer Generator sein, wird jedoch nachfolgend als ein Elektromotor 10 beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass der Elektromotor verwendet werden kann, um einen beliebigen Mechanismus anzutreiben, beispielsweise einen Deckenventilator, eine HLK-Anwendung, eine Pumpe, einen zyklischen Antrieb, einen Kompressor, ein Fahrzeug, einen Ventilator oder ein Gebläse.
Die elektrische Maschine 10 umfasst ein Gehäuse 12, eine Spule 14, die funktional mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, und einen Rotor 16. Der Rotor ist drehbar an dem Gehäuse 12 befestigt und definiert ein erstes Ende des Gehäuses 12. Der Rotor erstreckt sich von einem ersten Ende des Gehäuses 12 nach außen.
Die elektrische Maschine oder der Motor 10 umfasst typischerweise den Rotor 16, der sich relativ zu dem Motor 10 dreht. Elektrische Energie wird typischerweise an mehrere Spulen 14 innerhalb des Motors 10 angelegt. Die Spulen 14 erzeugen ein elektromagnetisches Feld, das mit einem Magnetfeld im Rotor 16 zusammenwirkt. Die Spulen 14 erzeugen eine Relativbewegung zwischen dem Rotor 14 und dem Motor 12, der die Energie von den Spulen zu dem Rotor 14 überträgt.
Das Gehäuse 12 kann mehrere Komponenten umfassen und kann aus einem geeigneten haltbaren Material hergestellt sein, zum Beispiel einem Metall, einem Polymer oder einem Verbundstoff. Das Gehäuse 12 kann, wie gezeigt, eine zylindrische Schale 18 und gegenüberliegende Endkappen 20 aufweisen. Eine Welle 22 kann sich von einem ersten Ende 24 des Elektromotors 10 nach außen erstrecken, wobei sie sich typischerweise von einer der Endkappen 20 aus erstreckt. Der Motor 10 kann eine beliebige geeignete Größe und Form haben und kann beispielsweise ein Induktionsmotor, ein Permanent-Split-Kondensator (PSC) -Motor, ein elektronisch kommutierter Motor (ECM) oder ein geschalteter Reluktanzmotor sein. Versuche, Signale zu und von einer Stromversorgung oder einer Motorsteuerung zu senden, können zusätzliche Komplexität und Hardware erzeugen und können sehr teuer sein. Kostengünstige und zuverlässige Übertragungen von Signalen zu und von einer Stromversorgung oder einer Motorsteuerung sind bei der Konstruktion und Herstellung derartiger elektrischer Maschinen wünschenswert. Das Verfahren, die Systeme und die Vorrichtung, die hierin beschrieben sind, ermöglichen Übertragungen von Signalen zu und von einer Stromversorgung oder einer Motorsteuerung einer elektrischen Maschine. Konstruktionen und Verfahren werden hier bereitgestellt, um Übertragungen von Signalen zu und von einer Stromversorgung oder einer Motorsteuerung einer elektrischen Maschine zu erleichtern.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf 1 wird eine elektrische Maschine 10 bereitgestellt. Die elektrische Maschine 10 kann ein Elektromotor oder ein elektrischer Generator sein, wird jedoch nachfolgend als ein Elektromotor 10 beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass der Elektromotor verwendet werden kann, um einen beliebigen Mechanismus anzutreiben, beispielsweise eine Pumpe, einen zyklischen Antrieb, einen Kompressor, ein Fahrzeug, einen Ventilator oder ein Gebläse.
Während, wie in 1 gezeigt, der Elektromotor 10 ein Axialflussmotor ist, kann ein Radialflussmotor oder eine beliebige andere Motorkonfiguration mit dieser Erfindung verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme nun auf 2 wird ein elektronisches Steuermodul 26 bereitgestellt. Das elektronische Steuermodul 26 ist funktional mit einer Stromversorgung 28 zum Liefern von Energie an einen Motor 30 verbunden. Der Motor 30 kann ein beliebiger Motor sein und kann beispielsweise in der Form des Motors 10 von 1 sein.
Wie gezeigt, ist der Motor 30 ein elektronisch kommutierter Motor (ECM-Motor). ECM- oder EC-Motoren sind Synchronmotoren, die von einer Gleichstromquelle über einen integrierten Wechselrichter/einem Schaltnetzteil gespeist werden, das ein elektrisches Wechselstromsignal zum Antreiben des Motors erzeugt. In diesem Zusammenhang impliziert Wechselstrom, AC, keine sinusförmige Wellenform, sondern eher einen bidirektionalen Strom ohne Beschränkung der Wellenform. Zusätzliche Sensoren und Elektronik steuern die Ausgangsamplitude und Wellenform des Wechselrichterausgangs und daher den Prozentsatz der Gleichstrom-Bus-Nutzung/- Effizienz und Frequenz (d. h. Rotordrehzahl).
Der Rotorteil eines bürstenlosen Motors ist oft ein Permanentmagnet-Synchronmotor, wie er als Motor 12 von 1 beschrieben wird, kann aber auch ein geschalteter Reluktanzmotor oder Induktionsmotor sein.
In der beispielhaften Ausführungsform führt die Stromversorgung 28 dem Prozessor 34 eine einphasige Wechselstromspannung (AC-Spannung) zu. Die Stromversorgung 28 kann jedoch eine Dreiphasen-Wechselspannung oder eine beliebige andere Art von Eingangsspannung liefern, so dass der Prozessor 34 und der Motor 30 wie hier beschrieben funktionieren. Die Stromversorgung 28 kann eine Gleichstromversorgung sein und kann insbesondere eine 24-Volt-Gleichstromversorgung sein. Alternativ kann die Stromversorgung 28 eine Wechselstromversorgung (AC) sein. Wenn eine Wechselstromversorgung vorhanden ist, kann die Stromversorgung eine AC-Netzspannung und eine AC-Niederspannung bereitstellen.
Das elektronische Steuermodul 26 umfasst eine Eingabevorrichtung 32; ein Prozessor 34, der mit der Eingabevorrichtung 32 und der ersten und der zweiten Stromversorgungsleitung 36 bzw. 38 verbunden ist.
Der Prozessor 34 ist konfiguriert zum Erzeugen eines Befehlssignals 40 als Reaktion auf eine Eingabe 42, die von der Eingabevorrichtung 32 geliefert wird, und zum Übertragen des Befehlssignals 40 an den Motor 30. Das Befehlssignal 40 steuert einen Arbeitspunkt 44 des Motors 30. Das elektronische Steuermodul 26 kann derart vorgesehen sein, dass der Prozessor 34 dafür ausgelegt ist, unter Verwendung von Nahfeldkommunikation programmiert zu werden. Zum Beispiel kann der Prozessor 34 angepasst sein, um mit einer Nahfeldkommunikationsvorrichtung 3 zu kommunizieren, um die Stromversorgung 28 zu konfigurieren. Das Befehlssignal 40 kann ferner Konfigurationsparameter 47 zum Konfigurieren des Motors 30 enthalten.
Ferner kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Prozessor 34 konfiguriert ist, den Motor 30 mit einem konstanten Luftstrom, einem konstanten Drehmoment oder einer konstanten Drehzahl zu betreiben. Der Prozessor 34 kann vorsehen, dass der Bediener das Betreiben des Systems 48 mit einem konstanten Luftstrom, einem konstanten Drehmoment oder einer konstanten Drehzahl auswählt.
Der Motor 30 kann ein beliebiger Motor sein, der einen Arbeitspunkt 44 des Motors steuern kann. Zum Beispiel kann der Motor 30 ein elektronischer gesteuerter Steuermotor sein, zum Beispiel ein elektronisch gesteuerter Motor (ECM), der von Regal Beloit Corporation, 200 State Street, Beloit, Wisconsin, USA, bereitgestellt wird
Die erste und die zweite Stromversorgungsleitung 36 bzw. 38 sind funktional mit dem Motor 30 und dem Prozessor 34 verbindbar.
Mindestens eine der Stromversorgungsleitungen 36 und 38, die Eingabevorrichtung 32 und der Prozessor 34 sind dazu ausgelegt, die Stromversorgungsleitungen 36 und 38 sowohl zum Übertragen von Strom 46 an den Motor 30 als auch zum Übertragen des Befehlssignals 40 an den Motor 30 über die Stromversorgungsleitungen 36 und 38 zu verwenden .
Die Eingabevorrichtung 32 kann eine beliebige Vorrichtung zum Bereitstellen einer Bedienereingabe 42 für das elektronische Steuermodul 26 sein. Zum Beispiel kann die Eingabevorrichtung 32 in Form einer Benutzerschnittstelle sein. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 32 in Form einer Tastatur für einen Desktop-Computer, einen Laptop-Computer oder einen Notebook-Computer vorliegen. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 32 in Form eines Smartphones vorliegen. Alternativ kann die Benutzerschnittstelle eine dedizierte Kombination von Tasten, Schalter, Knöpfen und / oder anderen Geräten sein. Alternativ kann die Benutzerschnittstelle 32 ein Auswahlschalter oder ein Kippschalter sein.
Die Eingabevorrichtung 32 kann die Eingabe 42 in Form eines Signals festverdrahtet oder drahtlos übertragen.
Der Prozessor 34 kann, wie in 2 gezeigt, innerhalb des elektronischen Steuermodul 26 positioniert sein.
Alternativ und wie in 2 gezeigt, kann der Prozessor in Form eines Prozessors 34A vorliegen, wie durch Phantomlinien gezeigt. Der Prozessor 34A ist innerhalb der Stromversorgung 28 positioniert.
Alternativ und wie in 2 gezeigt, kann der Prozessor in Form eines Prozessors 34B vorliegen, wie durch gestrichelte Linien gezeigt. Der Prozessor 34B ist innerhalb des Motors 30 positioniert.
Es sollte beachtet werden, dass der Prozessor 34 alternativ anderswo innerhalb des Systems 48 positioniert sein kann.
In Übereinstimmung mit der Erfindung und wie in 2 gezeigt, wird die Eingabe 42 von der Eingabevorrichtung 32 an den Prozessor 34 gesendet. Der Prozessor 34 sendet das Befehlssignal 40 durch die erste Stromversorgungsleitung 36 und durch die zweite Stromversorgungsleitung 38 an den Motor 30, um den Arbeitspunkt 44 des Motors 30 zu steuern. Der Arbeitspunkt 44 kann beispielsweise die Drehzahl, das Drehmoment, der Strom oder die Spannung an dem Motor 30 sein. Die erste Stromversorgungsleitung 36 und die zweite Stromversorgungsleitung 38 werden auch verwendet, um dem Motor 30 Leistung 44 bereitzustellen. Der Arbeitspunkt 44 kann beispielsweise die Drehzahl des Motors umfassen. Alternativ kann der Arbeitspunkt 44 das von dem Motor 30 aufgebrachte Drehmoment umfassen. Alternativ kann der Arbeitspunkt 44 den Strom umfassen, der von dem Motor 30 gezogen wird.
Die Stromversorgungsleitungen 36 und 38 können massiv oder verseilt sein und können aus einem elektrisch leitenden Metall wie Aluminium oder Kupfer bestehen. Alternativ können die Leitungen 36 und 38 aus einem Verbundmaterial, wie zum Beispiel Kohlefaser, bestehen.
Die Verwendung der Stromversorgungsleitungen 36 und 38 zum Übertragen der Leistung 44 und des Befehlssignals 40 kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Zum Beispiel kann die Leistung durch Gleichstrom mit einer stetigen Stromamplitude übertragen werden. Alternativ kann die Energie durch Wechselstrom übertragen werden. Das Befehlssignal 40 kann durch einen Impuls oder sinusförmigen Strom oder Spannung gesendet werden. Der Impuls oder sinusförmige Strom des Befehlssignals 40 kann somit über die Leistung 44 auf den gleichen Leitungen 36 und 38 überlagert werden. Es ist zu beachten, dass eine solche Überlagerung von Signalen entweder möglich ist, wenn die Leistung durch Wechselstrom oder durch Gleichstrom übertragen wird.
Das elektronische Steuermodul 26 kann derart vorgesehen sein, dass das Befehlssignal 40 mit einer Frequenz von einem Kilohertz bis zu einem Megahertz arbeitet.
Wie in 2 gezeigt und gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei das elektronische Steuermodul 26 ferner einen Luftstromalgorithmus 39 umfasst. Das System 48 kann vorgesehen sein, wobei der Luftstromalgorithmus 39 ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors 30 zu überwachen. Alternativ kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus 39 ausgelegt ist, das Drehmoment des Motors 30 zu überwachen. Alternativ kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus 39 ausgelegt ist, den Stromverbrauch des Motors 30 zu überwachen. Es sollte beachtet werden, dass das System 48 bereitgestellt werden kann, wobei der Luftstromalgorithmus 39 ausgelegt ist, einen konstanten Luftstrom zu dem System 48 zu gewährleisten.
Ferner kann der Luftstromalgorithmus 39 angepasst sein, um verstopfte Filter in einem HLK-System zu detektieren. Alternativ kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus 39 ausgelegt ist, verstopfte Abgasrohre in einem Deckenventilatorsystem zu erfassen.
Alternativ kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus 39 ausgelegt ist, Signale 41 zu senden, um Luftstromunregelmäßigkeiten anzuzeigen. Zum Beispiel kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei die Signale 41 durch eine Signalgebungsvorrichtung 43 bereitgestellt werden können, beispielsweise ein LED-Licht oder ein Blinklicht. Zum Beispiel und wie in 2 gezeigt, kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Luftstromalgorithmus 39 ausgelegt ist, einen konstanten Luftstrom zu dem System zu gewährleisten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und wie in 2 gezeigt, kann das System 48 bereitgestellt werden sein, wobei das elektronische Steuermodul ferner einen Algorithmus 45 zum Überwachen des Systemzustands enthält. Zum Beispiel kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Algorithmus 45 zum Überwachen des Systemzustands den Luftstromalgorithmus 39 enthält. Zum Beispiel kann das System 48 bereitgestellt werden, wobei der Algorithmus 45 zum Überwachen des Systemzustands das Überwachen auf instabile Variablen, das Überwachen auf Überstrom und / oder das Überwachen auf Übertemperatur umfasst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme nun auf 3 kann ein System 148 bereitgestellt werden. Das System 148 umfasst ein elektronisches Steuermodul 126. Das elektronische Steuermodul 126 umfasst eine Eingabevorrichtung 132; einen Prozessor 134, der mit der Eingabevorrichtung 132 und der ersten und der zweiten Stromversorgungsleitung 136 bzw. 138 verbunden ist.
Das Modul 126 ist dem Modul 26 von 2 ähnlich. Das Modul 126 enthält den Prozessor 134, der dem Prozessor 34 des Moduls 26 ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass der Prozessor 134 in oder neben der Stromversorgung 128 positioniert ist. Die Stromversorgung 128 ist ähnlich der Stromversorgung 28 von 2.
Die erste und die zweite Stromversorgungsleitung 136 und 138 sind ähnlich zu der ersten und der zweiten Stromversorgungsleitung 36 und 38 von 2.
Die Eingabevorrichtung 132 ist ähnlich der Eingabevorrichtung 32 von 2. Ähnlich dem System 48 von 2 ist das System 148 so konfiguriert, dass die Eingabevorrichtung 132 eine Eingabe 142 an den Prozessor 132 sendet. Der Prozessor 134 sendet ein Befehlssignal oder ein Steuersignal 140 über die Versorgungsleitungen 136 und 138 an den Motor 130. Die Stromversorgung 128 sendet Leistung 146 über die Versorgungsleitungen 136 und 138 zum Motor 130. Es sollte beachtet werden, dass das Befehlssignal 140 abhängig von den Bedürfnissen des Benutzers des Systems 148 geändert werden kann und das Befehlssignal 140 im Laufe der Zeit verschiedene unterschiedliche Befehlssignale 140 darstellen kann.
In einer Konfiguration wie derjenigen des Systems 148 von 3, in der der Prozessor 134 in der Stromversorgung 128 angeordnet ist, sorgt die Verwendung der Versorgungsleitungen 136 und 138 zum Übertragen sowohl des Steuersignals 140 als auch der Leistung 146 an den Motor für eine sehr einfache und bequeme Konfiguration für die Installation des Systems 148 und spart Verdrahtungs-Materialkosten und -Installationskosten.
Das System 148 von 3 kann weiterhin Antwortsignale 174 von dem Elektromotor 130 an das Steuermodul 126 bereitstellen. Ähnlich wie das Befehlssignal 140 können die Antwortsignale 174 über die erste und zweite Versorgungsleitung 136 bzw. 138 übertragen werden. Das Antwortsignal 174 kann Informationen über die aktuellen und vergangenen Bedingungen in dem Motor liefern und kann Informationen enthalten, die von Sensoren (nicht gezeigt) in dem Motor erhalten werden oder von Steuerschaltungen (nicht gezeigt) in dem Motor erhalten werden, die Informationen speichern können, die frühere Signale enthalten, die an den Motor gesendet wurden oder von Sensoren im Motor erhalten wurden.
Während die Antwortsignale 174 und die Befehlssignale 140 von der Leistung 146 getrennt werden können, die an den Motor 130 unter Verwendung einer beliebigen derzeit verfügbaren Technologie gesendet wird, können eine Sendeschaltung 176 und eine Empfangsschaltung 187, wie in 4 und 5 gezeigt, verwendet werden.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, kann das System 148 von 3 eine Sendeschaltung 176 und eine Empfangsschaltung 178 enthalten. Wie in den 4 und 5 gezeigt, können die Sendeschaltung 176 und die Empfangsschaltung 178 Teil einer Systemschaltung 180 sein, die sich auf einer Leiterplatte 182 befindet.
Ein einzelner Mikrocontroller oder Mikroprozessor (uProzessor oder uP) 184, der ein Teil des Prozessors 134 sein kann, der sich beispielsweise in dem Steuermodul 126, der Stromversorgung 128 oder dem Motor 130 befindet, wird die Fähigkeit haben, Daten über die Leistungsverteilungsleitungen 136, 138 (DC oder AC) zu senden und zu empfangen. Der Übertragungsprozess beginnt damit, dass der Mikroprozessor 184 einen asynchronen digitalen Kommunikationsbitstrom oder ein Signal 186 mit einer spezifischen BAUD-Rate (z.B. 4800, 9600, 19200...) erzeugt. Dieses Signal 186 wird dann auf eine höhere Frequenz moduliert. Zum Beispiel könnte ein Null-Zustand durch 180 kHz und ein Eins-Zustand durch 220 kHz dargestellt werden. Dies stellt eine Frequenzumtastung (Frequency Shift Keying) dar - zusätzlich sind andere Kodierungsmechanismen bekannt. Das modulierte Signal 186 wird an einem der uP-Anschlussstifte als eine Rechteckwelle ausgegeben. Eine kostengünstige Übertragungsschaltung 188 filtert die Rechteckwelle von dem uP in eine Wellenform, die einer reinen Sinuswelle ähnlich ist. Dann erhöht ein Analogverstärker 190 die Amplitude und die Treiberleistung des Signals. Schließlich koppelt ein passives Netzwerk 192 (Kondensator oder Kondensator / Induktor oder Transformator) das modulierte Signal an die Stromverteilungsleitungen an der Oberseite der vorhandenen Energieübertragungswellenform.
Der Empfängerabschnitt oder die Empfangsschaltung 178 der Systemschaltung 180 verwendet ein passives Netzwerk 194 ähnlich dem passiven Leitungsnetzwerk 192 des Sendeteils oder der Sendeschaltung 176, um das modulierte Signal 195 von den Energieübertragungsleitungen oder der Stromversorgung 128 herauszuziehen, während das stromführende Signals 146 unterdrückt wird. Ein analoger Verstärker 196 verstärkt das Signal 195, während er weiterhin unser Hoch- und Niederfrequenzrauschen von dem Stromverteilungssystem filtert. Das Signal 195 wird einem Komparator 197 zugeführt, wo das ursprüngliche modulierte Rechteckwellensignal 195 rekonstruiert wird. Diese Rechteckwelle wird in einen Eingangserfassungs-Anschlussstift 198 auf dem uP 184 eingespeist. Innerhalb des uP 184 wird die Frequenz detektiert und der ursprüngliche asynchrone Bitstrom wird erzeugt. Der uProzessor 184 kann dann den Bitstrom wie üblich mit Software oder einem Standard-UART-Hardware-Block 199 interpretieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme nun auf 6 kann ein System 248 bereitgestellt werden. Das System 248 kann zur Verwendung in einem Badezimmer 250 konfiguriert sein. Das System 248 umfasst einen Ventilator oder ein Gebläse 252, das in der Decke 254 montiert sein kann. Der Ventilator oder das Gebläse 252 wird mit einer Benutzerschnittstelle oder einer Eingabevorrichtung 232 in Form beispielsweise eines an der Wand 256 des Badezimmers 250 angebrachten Wandschalters aus- und eingeschaltet. Der Ventilator 252 kann in einem Ventilatorgehäuse oder einer Box 235 positioniert sein.
Das System 248 umfasst ein elektronisches Steuermodul 226. Das elektronische Steuermodul 226 umfasst eine Eingabevorrichtung 232, einen Prozessor 234, der mit der Eingabevorrichtung 232 gekoppelt ist, und eine erste und eine zweite Stromversorgungsleitung 236 bzw. 238.
Das Modul 226 ist dem Modul 126 von 3 insofern ähnlich, als dass der Prozessor 134 in oder neben der Stromversorgung 228 positioniert ist. Die Stromversorgung 228 ist ähnlich der Stromversorgung 28 von 2.
Die erste und die zweite Stromversorgungsleitung 236 und 238 sind ähnlich zu der ersten und der zweiten Stromversorgungsleitung 36 und 38 von 2.
Ähnlich dem System 48 von 2 ist das System 248 so konfiguriert, dass das Eingabegerät 232 eine Eingabe 242 an den Prozessor 232 sendet. Der Prozessor 234 sendet ein Steuersignal 240 über die Versorgungsleitungen 236 und 238 an den Motor 230. Die Stromversorgung 228 sendet Leistung 246 über die Versorgungsleitungen 236 und 238 an den Motor 230.
In Konfigurationen wie jenen des Systems 248 von 6, in denen der Prozessor 234 in der Stromversorgung 228 angeordnet ist, sorgt die Verwendung der Versorgungsleitungen 236 und 238 für die Übertragung sowohl des Steuersignals 240 als auch der Leistung 246 an den Motor eine sehr einfache und bequeme Konfiguration für die Installation des Systems 248 und spart (wiring?) Materialkosten und Installationskosten. Diese einfache und bequeme Konfiguration ist nützlich für Badezimmer-Ventilator(oder doch Lüftung?)-Installationen für Neubau, sowie für Reparaturen und Badumbauten. Die Versorgungsleitungen 236 und 238 können hinter Wänden 256 angeordnet sein oder außen an den Wänden 256 unter Verwendung von beispielsweise einer Leitung (nicht gezeigt) angebracht sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme nun auf 7 kann ein System 348 bereitgestellt werden. Das System 348 kann wie das System 248 von 6 in einem Badezimmer 350 verwendet werden. Das System 348 umfasst einen Ventilator oder ein Gebläse 352, das in der Decke 354 montiert sein kann. Der Ventilator 352 kann in einer Ventilatorbox 353 montiert sein.
Tatsächlich und wie in 7 gezeigt, kann das System 348 vollständig in der Decke 354 montiert sein. Das System 348 kann eine Abdeckung oder Tür 358 umfassen, die beispielsweise zentral an einem Systemrahmen oder einem Gehäuse 360, angebracht in der Decke 354 und der die Komponenten des Systems 348 hält oder aufnimmt, befestigt sein kann. Der Systemrahmen oder das Gehäuse 360 kann integral mit der Ventilatorbox oder dem Gehäuse 353 sein.
Das System 348 umfasst ein elektronisches Steuermodul 326. Das elektronische Steuermodul 326 umfasst eine Eingabevorrichtung 332, einen Prozessor 334, der mit der Eingabevorrichtung 332 gekoppelt ist, und eine erste und eine zweite Stromversorgungsleitung 336 bzw. 338 Prozessor auch an Stromversorgungsleitungen gekoppelt??.
Der Ventilator oder das Gebläse 352 wird mit der Benutzerschnittstelle oder der Eingabevorrichtung 332 ein- und ausgeschaltet. Die Vorrichtung 332 kann der Vorrichtung 32 des Moduls 26 von 2 ähnlich sein.
Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 332 in Form einer Tastatur für einen Desktop-Computer, einen Laptop-Computer oder einen Notebook-Computer vorliegen. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 332 in der Form eines Smartphones sein. Alternativ kann die Benutzerschnittstelle eine dedizierte Kombination von Tasten, Schaltern, Knöpfen und / oder anderen Geräten sein. Wie in 7 gezeigt, kann die Benutzerschnittstelle 332 ein Auswahlschalter sein. Zum Beispiel kann der Wahlschalter 332 ausgelegt sein, um die Größe des Raums auszuwählen, für den das System verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Wahlschalter 332 ausgelegt sein, um die Anzahl der Luftwechsel pro Tag für den Raum auszuwählen, für den das System verwendet wird.
Das Modul 326 kann dem Modul 226 von 6 ähnlich sein. Das Modul 326 kann den Prozessor 334 ähnlich dem Prozessor 234 des Moduls 226 enthalten. Das Modul 326 ist dem Modul 226 von 6 insofern ähnlich, als dass der Prozessor 334 in oder neben der Stromversorgung 328 positioniert ist. Die Stromversorgung 328 ist ähnlich der Stromversorgung 28 von 2.
Die erste und die zweite Stromversorgungsleitung 336 und 338 sind ähnlich zu der ersten und der zweiten Stromversorgungsleitung 36 und 38 von 2.
Ähnlich dem System 48 von 2 ist das System 348 so konfiguriert, dass das Eingabegerät 332 eine Eingabe 342 an den Prozessor 332 sendet. Der Prozessor 334 sendet ein Steuersignal 340 über die Versorgungsleitungen 336 und 338 an den Motor 330. Die Stromversorgung 328 sendet Leistung 346 über die Versorgungsleitungen 336 und 338 an den Motor 230.
In einer Konfiguration wie derjenigen des Systems 348 von 7, in der der Prozessor 334 in der Stromversorgung 328 angeordnet ist, sorgt die Verwendung der Versorgungsleitungen 336 und 338 zum Übertragen sowohl des Steuersignals 340 als auch der Leistung 346 an den Motor für eine sehr einfache und bequeme Konfiguration für die Installation des Systems 348 und spart Verdrahtungs-Materialkosten und -Installationskosten. Diese einfache und bequeme Konfiguration ist nützlich für Badezimmer-Ventilator-Installationen für Neubau, sowie für Reparaturen und Badumbauten. Die Versorgungsleitungen 236 und 238 können innerhalb des Rahmens 360 des Systems 348 angeordnet sein und leicht hinter der Tür 358 installiert und zugänglich sein.
Das System 348 kann auch einen Sensor 362 umfassen. Der Sensor 362 kann verwendet werden, um eine beliebige Variable, Bedingung oder Charakteristik zu erfassen, die den optimalen Betrieb des Gebläses oder Ventilators 352 beeinflussen kann. Zum Beispiel kann der Sensor 362 verwendet werden, um Licht, Temperatur, Feuchtigkeit oder Bewegung zu erfassen. Das System kann bereitgestellt werden, wobei das System ausgelegt ist, ein Sensorsignal 364, das von dem Sensor 362 erzeugt wird, an den Prozessor 334 zu senden. Das Sensorsignal 364 kann die Eingabe 342 sein oder kann ein zusätzliches Signal sein und kann zu dem Prozessor 334 auf eine beliebige geeignete Art und Weise übertragen werden, wie zum Beispiel jene Arten, die bezüglich der Übertragung der Eingabe 42 beschrieben sind.
Es sollte beachtet werden, dass das System 348 bereitgestellt werden kann, wobei das System 348 ausgelegt ist, den Arbeitspunkt 344 in Reaktion auf das Sensorsignal 364, das durch den Sensor 362 erzeugt wird, einzustellen.
Das System 348 kann vorgesehen sein, wobei das System 348 ausgelegt ist, einen Arbeitspunkt 344 des Motors 340 in Reaktion auf das Sensorsignal 364, das durch den Sensor 362 erzeugt wird, einzustellen.
Der Sensor kann ein beliebiger Sensor sein, der in der Lage ist, eine beliebige Variable, einen Zustand oder eine Charakteristik, wie etwa Licht, Temperatur, Feuchtigkeit oder Bewegung, zu messen. Zum Beispiel kann der Sensor 362 ein Lichtsensor sein. Der Lichtsensor 362 kann ausgelegt sein, um zu bestimmen, wann der Raum 350 in Verwendung ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und wie in 7 gezeigt, kann das System 348 bereitgestellt werden, wobei der Sensor 362 ein Anwesenheitssensor ist. Der Anwesenheitssensor 362 kann beispielsweise in Form eines Bewegungsdetektors vorliegen. Der Bewegungsdetektor 362 kann in Form einer IR-Vorrichtung vorliegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und wie in 7 gezeigt, kann das System 348 vorgesehen sein, wobei der Prozessor 334 ausgelegt ist, die Betriebsdrehzahl des Motors 330 einzustellen, wenn der Anwesenheitssensor 362 detektiert, dass der Raum 350 besetzt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und wie in 7 gezeigt, kann das System 348 vorgesehen sein, wobei der Prozessor 334 ausgelegt ist, den Motor 330 zu betreiben, nachdem der Bewohner den Raum 350 verlassen hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und wie in 7 gezeigt, kann das System 348 vorgesehen sein, wobei der Prozessor 334 ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors 330 zu ändern, nachdem der Bewohner den Raum 350 verlassen hat.
Wie in 7 gezeigt, kann das System 348 ferner einen Zeitgeber 364 enthalten. Zum Beispiel kann der Zeitgeber 364 mit dem Prozessor 334 zusammenwirken, um die Laufzeit des Motors 330 zu begrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann der Zeitgeber 364 mit dem Prozessor 334 zusammenwirken, um den Energieverbrauch des Motors 330 zu begrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann der Zeitgeber 364 mit dem Prozessor 334 zusammenarbeiten, um den Motor 330 zu betreiben, um eine minimale Anzahl von täglichen Luftwechseln zu gewährleisten.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme nun auf 8 ist ein elektronisches Steuermodul 426 zur Verwendung in System 448 gezeigt. Das System 448 umfasst das Modul 426 mit einem Prozessor 434, der konfiguriert ist, um ein Befehlssignal 440 an mehrere Motoren 430 zu übertragen. Das Befehlssignal 430 steuert einen Arbeitspunkt 444 jedes der mehreren Motoren 430. Der Prozessor 434 sendet ein Steuersignal 440 über die Versorgungsleitungen 436 und 438 an die Motoren 430. Die Stromversorgung 428 sendet Leistung 446 über die Versorgungsleitungen 436 und 438 an den Motor 430.
Das System 448 kann zur Verwendung in einem Kühlgehäuse 470 ausgelegt sein. Der Prozessor 434 kann so konfiguriert sein, dass der Arbeitspunkt 444 von mindestens zwei der mehreren Motoren 430 unabhängig einstellbar ist. Ferner kann der Prozessor 434 so konfiguriert sein, dass der Arbeitspunkt 444 von mindestens einem der mehreren Motoren 430 ausgelegt wird, um einen leistungsschwächeren Motor zu kompensieren. Ferner kann das System 448 bereitgestellt werden, wobei der Prozessor 434 so konfiguriert ist, dass der Arbeitspunkt 444 von mindestens einem der mehreren Motoren 430 ausgelegt ist, die Temperatur des Gehäuses 470 auszugleichen. Ferner kann das System 448 ferner ein Licht 472 enthalten, das in dem Gehäuse 470 positioniert ist. Der Prozessor 434 kann so konfiguriert sein, dass das Licht 472 als Reaktion auf einen Arbeitspunkt 444 von mindestens einem der mehreren Motoren 430 deaktiviert wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 8 kann ein Motor 430A der Motoren 430 die Stromversorgung 428A umfassen und kann mit anderen Motoren 430B, 430C und 430D an einem Verteilungsbus 484 kommunizieren, der durch die Versorgungsleitungen 436 und 438 gebildet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren 500 zum Steuern eines Motors bereitgestellt. Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt 510 zum Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Stromversorgungsleitung, einen Schritt 512 zum funktionalen Verbinden der Versorgungsleitungen mit dem Motor und einer Stromversorgung und einen Schritt 514 zum Empfangen einer Eingabe an einem elektronischen Steuermodul. Das Verfahren umfasst ferner Schritt 516 des Erzeugens eines Befehlssignals unter Verwendung des elektronischen Steuermoduls als Reaktion auf die Eingabe und des Schritts 518 des Übertragens des Befehlssignals über die erste und zweite Stromversorgungsleitung an den Motor, der mit dem elektronischen Steuermodul gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ferner Schritt 520 zum Bestimmen eines entsprechenden Arbeitspunkts für den Motor aus dem Befehlssignal, Schritt 522 zum Übertragen von Leistung von der Stromversorgung über die erste und zweite Stromversorgungsleitung zu dem Motor und Schritt 524 zum Betreiben des Motors im Arbeitspunkt.
Die hierin beschriebenen Verfahren, Systeme und Vorrichtungen ermöglichen eine effiziente und wirtschaftliche Montage einer elektrischen Maschine. Beispielhafte Ausführungsformen von Verfahren, Systemen und Vorrichtungen werden hierin detailliert beschrieben und / oder veranschaulicht. Die Verfahren, Systeme und Vorrichtungen sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können Komponenten jeder Vorrichtung und jedes Systems sowie Schritte jedes Verfahrens unabhängig und separat von anderen hierin beschriebenen Komponenten und Schritten verwendet werden. Jede Komponente und jeder Verfahrensschritt kann auch in Kombination mit anderen Komponenten und / oder Verfahrensschritten verwendet werden.
Bei der Einführung von Elementen / Komponenten / etc. der hierin beschriebenen und / oder veranschaulichten Verfahren und Vorrichtungen, sollen der Artikel „ein“ und „der“ hier bedeuten, dass es eines oder mehrere der Elemente / Komponenten / usw. gibt. Die Begriffe „umfassend“, „einschließend“ und „aufweisend“ sollen umfassend sein und bedeuten, dass es zusätzliche Elemente / Komponente (n) / etc. zu dem/den aufgelisteten Element (en) / Komponente (n) / etc. geben kann
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich der besten Art, und um es auch einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu praktizieren, einschließlich des Herstellens und Verwendens beliebiger Geräte oder Systeme und des Durchführens von darin enthaltenen Verfahren. Der patentierbare Schutzbereich der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele einschließen, die dem Fachmann auf dem Gebiet in den Sinn kommen. Solche anderen Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden von der wörtlichen Sprache der Ansprüche enthalten.
Hierin werden beispielhafte Verfahren, Systeme und Vorrichtungen beschrieben, die kostengünstigere Materialien in einer Permanentmagnetmaschine verwenden, die den durch das kostengünstigere Material verursachten Effizienzverlust reduzieren oder eliminieren. Darüber hinaus erreichen das beispielhafte Verfahrenssystem und die Vorrichtung eine erhöhte Effizienz, während sie eine Zunahme der Länge der Maschine verringern oder eliminieren. Die hierin beschriebenen Verfahren, Systeme und Vorrichtungen können in jeder geeigneten Anwendung verwendet werden. Sie sind jedoch besonders für HLK- und Pumpenanwendungen geeignet.
Beispielhafte Ausführungsformen der Fluidströmungsvorrichtung und des Systems sind oben im Detail beschrieben. Die elektrische Maschine und ihre Komponenten sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können Komponenten der Systeme unabhängig und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten verwendet werden. Zum Beispiel können die Komponenten auch in Kombination mit anderen Maschinensystemen, Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden und sind nicht darauf beschränkt, nur mit den hier beschriebenen Systemen und Vorrichtungen betrieben zu werden. Vielmehr können die beispielhaften Ausführungsformen in Verbindung mit vielen anderen Anwendungen implementiert und verwendet werden.
Obwohl spezifische Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung in einigen Zeichnungen gezeigt werden und in anderen möglicherweise nicht, dient dies nur der Zweckmäßigkeit. Gemäß den Prinzipien der Offenbarung kann jedes Merkmal einer Zeichnung in Verbindung mit einem beliebigen Merkmal einer anderen Zeichnung referenziert und / oder beansprucht werden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich der besten Art, und auch um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu praktizieren, einschließlich des Herstellens und Verwendens beliebiger Geräte oder Systeme und des Durchführens von darin enthaltenen Verfahren. Der patentierbare Schutzbereich der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele einschließen, die dem Fachmann auf dem Gebiet in den Sinn kommen. Solche anderen Beispiele sollen innerhalb des Umfangs der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden von der wörtlichen Sprache der Ansprüche enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15/142426 [0001]

Claims

Elektronisches Steuermodul, das funktional mit einer Stromversorgung zum Zuführen von Energie an einen Motor verbunden ist, aufweisend: eine Eingabevorrichtung; einen Prozessor, der mit der Eingabevorrichtung gekoppelt ist, wobei der Prozessor konfiguriert ist zum: Erzeugen eines Befehlssignals als Reaktion auf eine Eingabe, die von der Eingabevorrichtung geliefert wird; und Übertragen des Befehlssignals an den Motor, wobei das Befehlssignal einen Arbeitspunkt des Motors steuert; und eine erste und eine zweite Stromversorgungsleitung, die funktional mit dem Motor und dem Prozessor verbindbar sind, wobei mindestens eine der Stromversorgungsleitungen, die Eingabevorrichtung und der Prozessor dazu ausgelegt sind, die Stromversorgungsleitungen sowohl zum Übertragen von Leistung an den Motor als auch zum Übertragen des Steuersignals an den Motor über die Stromversorgungsleitungen zu nutzen.
Elektronisches Steuermodul nach Anspruch 1, wobei der Prozessor konfiguriert ist, das Befehlssignal an mehrere Motoren zu übertragen; und wobei das Befehlssignal einen Arbeitspunkt jedes der mehreren Motoren steuert.
Elektronisches Steuermodul nach Anspruch 1, wobei sich der Prozessor innerhalb der Stromversorgung oder des Motors befindet.
Elektronisches Steuermodul nach Anspruch 1, wobei der Prozessor dazu ausgelegt ist, unter Verwendung von Nahfeldkommunikationen programmiert zu werden.
Elektronisches Steuermodul nach Anspruch 1, wobei das Befehlssignal bei einer Frequenz von einem Kilohertz bis zu einem Megahertz arbeitet.
Motorsteuersystem, aufweisend: einen Motor; ein Eingabegerät; einen Prozessor, der mit der Eingabevorrichtung gekoppelt ist, wobei der Prozessor konfiguriert ist zum: Erzeugen eines Befehlssignals als Reaktion auf eine Eingabe, die von der Eingabevorrichtung geliefert wird; und Übertragen des Befehlssignals an den Motor, wobei das Befehlssignal einen Arbeitspunkt des Motors steuert; funktional mit dem Motor verbunden; eine Stromversorgung; und eine erste und eine zweite Stromversorgungsleitung, die funktional mit dem Motor und dem Prozessor verbindbar sind, wobei wenigstens eine der Stromversorgungsleitungen, die Eingabevorrichtung und der Prozessor dazu ausgelegt sind, um die Stromversorgungsleitungen sowohl zum Übertragen von Leistung an den Motor als auch zum Übertragen der Steuersignale an den Motor über die Stromversorgungsleitungen zu nutzen.
System nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Ventilatorbox; und wobei mindestens entweder die Stromversorgung oder der Motor in der Ventilatorbox untergebracht sind.
System nach Anspruch 6; wobei die Eingabevorrichtung einen Lichtschalter enthält; und wobei die Stromversorgung benachbart zu dem Lichtschalter angeordnet ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Stromversorgung eine 24-Volt-Gleichstromversorgung ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor in dem Motor installiert ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor konfiguriert ist, den Motor so zu betreiben, dass er einen konstanten Luftstrom, ein konstantes Drehmoment oder eine konstante Drehzahl liefert.
System nach Anspruch 12, wobei der Prozessor konfiguriert ist, das Befehlssignal an mehrere Motoren zu übertragen, wobei das Befehlssignal einen Arbeitspunkt jedes der mehreren Motoren steuert.
System nach Anspruch 11, wobei das System zur Verwendung in einem Kühlgehäuse geeignet ist; und wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass der Arbeitspunkt von mindestens zwei der mehreren Motoren unabhängig einstellbar ist.
System nach Anspruch 13, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass der Arbeitspunkt von mindestens einem der mehreren Motoren angepasst ist, um einen leistungsschwächeren Motor zu kompensieren.
System nach Anspruch 13, wobei der Prozessor konfiguriert ist, dass der Arbeitspunkt von mindestens einem der mehreren Motoren angepasst ist, um die Temperatur des Gehäuses auszugleichen.
System nach Anspruch 13, ferner aufweisend ein Licht, das in dem Gehäuse positioniert ist; und wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass das Licht als Reaktion auf einen Arbeitspunkt von mindestens einem der mehreren Motoren deaktiviert wird.
System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor innerhalb der Stromversorgung oder des Motors angeordnet ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor dafür ausgelegt ist, unter Verwendung von Nahfeldkommunikationen programmiert zu werden.
System nach Anspruch 6, wobei das Befehlssignal ferner Konfigurationsparameter enthält.
Verfahren zum Steuern eines Motors, aufweisend: Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Stromversorgungsleitung; funktionales Verbinden der Versorgungsleitungen mit dem Motor und mit einer Stromversorgung; Empfangen einer Eingabe an einem elektronischen Steuermodul; Erzeugen eines Befehlssignals als Reaktion auf die Eingabe unter Verwendung des elektronischen Steuermoduls; Übertragen des Befehlssignals über die erste und zweite Stromversorgungsleitung zu dem Motor, der mit dem elektronischen Steuermodul gekoppelt ist; Bestimmen eines entsprechenden Arbeitspunkts für den Motor aus dem Befehlssignal; Übertragen von Strom von der Stromversorgung über die erste und die zweite Stromversorgungsleitung zu dem Motor; und Betreiben des Motors im Arbeitspunkt.