[发明专利]流量控制致动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于驱动控制流动通道中的流体流量的调节元件的致动器，该致动器包括用于驱动调节元件的电动马达和用于控制提供给电动马达的电流的控制单元，其中在从控制单元至电动马达的电流路径中定位有电阻元件。

背景技术

HVAC系统和部件，即加热、通风和空调领域中的系统和部件以许多不同的设计存在。其中—种设计是名义上设计为在给定温度范围工作的系统和部件，但是也装备有特殊特征，这些特殊特征允许这些系统和部件也可以在显著不同的温度条件下的异常情形中工作，至少持续一定的时间段。这种异常情形包括例如火灾和烟雾情形。

由一些HVAC部件执行的任务之一是调节流体的流量，例如经过例如管、通风管道、通道等流动通道的水流量或空气流量。这一般是利用挡板或阀来实现的，所述挡板或阀布置在流动通道中或流动通道附近，并且是可以控制的以便在给定程度上打开或关闭流动通道。

一般使用电动马达来调节挡板或阀的位置，从而在流动通道中达到流体的期望流速。然而电动马达的一个弊端是马达的输出功率随着温度升高而降低。这种降低的其中一个原因是电源不理想的这样一个事实。另一个原因是电动马达中的磁场由于磁铁变弱而减少。因而，在外界温度升高的情况下，马达转矩减小，由于减小的马达转矩不再足以致动挡板或阀，所以这可能导致整个系统发生故障。

在该问题的已知解决方案中，电动马达及随之的马达控制以及系统的其他单元的尺寸确定为在较高温度下满足转矩要求。因而，马达的大小选择为减小的马达转矩在较高温度下足以致动挡板或阀。或者换句话说，马达以及其他部件实质上过大，从而不仅对于马达而且对于其他系统部件而言，导致了更高的空间要求以及成本的增加。

另一种HVAC致动器公开在来自Honeywell的US2010/0123421A1中。致动器包括控制器，其响应于各种传感器信号来控制马达的输出转矩，例如位置传感器或速度传感器。

虽然这种数字式转矩控制在环境温度升高的情况下一般能够控制转矩，然而表明零件和空间及随之的成本要求增加，因此需要额外的部件例如传感器或者复杂的马达控制器用于其实施。

同样来自Honeywell的EP 0895346 A2公开了另外的HAVC致动器，该致动器是两个位置的弹簧返回致动器并且在高温下能够正确地工作。该致动器包括温度传感器和PWM(脉宽调制)控制器，该控制器根据感测到的温度来控制向马达供应电流的电压。为了补偿马达功率在高温情况下的降低，如果感测到的温度超过给定限值，则控制器增大电压。

这种致动器也需要复杂并且因此昂贵的控制，并且不允许连续的温度依存性电压控制，而仅允许低于或者高于给定限值的两个温度输入值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种属于最开始提及的技术领域的致动器，其能够在宽泛的温度范围内被操作，但是具有减少的零件、空间和成本要求。本发明的另一个目的是提供—种用于这样的致动器的控制单元。本发明的进一步的目的是提供一种用于相应地驱动控制流动通道中的流体流量的调节元件的方法。

本发明的上述目的的解决方案由权利要求1的特征来明确说明。一种用于驱动控制流动通道中的流体流量的调节元件的致动器包括用于驱动调节元件的电动马达、和用于控制提供给电动马达的电流的控制单元，其中在从控制单元至电动马达的电流路径中定位有电阻元件。根据本发明，电阻元件的电阻具有非线性的温度依存性。

电动马达的输出转矩主要是经过马达绕组的电流的函数。响应于变化的温度，电阻设备由于其温度依存性电阻以及根据其温度系数，而具有增大或减小的电阻。因而环境温度的变化具有两种相反的效果。升高的温度例如首先使得马达绕组中的电流减小。其次，在负温度系数的电阻元件的情况下使得电阻元件的电阻减小，并且随之使得马达绕组中的电流增大。因此经过电阻元件的电流增大平衡马达中的电流减小。这两种效果一起产生根据电阻元件的选择和特性曲线而较少地变化或者实质上恒定的马达电流。

在另一个示例中，降低的温度使得马达绕组中的电流增大。在正温度系数的电阻元件的情况下，其电阻增大，这减小了马达绕组中的电流。电阻元件的增大的电阻同样平衡马达中的电流增大，同样产生较少变化或者实质上恒定的电流。

在从控制单元至马达的电流路径中以任何方式最常见定位具有欧姆电阻的电阻元件，欧姆电阻即具有实质上线性温度依存性的电阻。通过将该电阻元件简单地修改为具有非线性温度依存性电阻的电阻元件，使得利用最少的附加空间和零件并且因此是最小的附加成本来实现本发明的上述目的。