一種微型永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的小功率換氣扇的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微型永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的小功率換氣扇，尤其涉及其機(jī)械結(jié)構(gòu)、電磁結(jié)構(gòu)和控制方法的配合；在國(guó)際專利分類表中，分類屬于F04D 25/08。
【背景技術(shù)】
[0002]換氣扇使用量大面廣，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，亟需制造低成本和運(yùn)行節(jié)能。針對(duì)換氣扇目前使用異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以至效率偏低的情況，本申請(qǐng)人已獲授權(quán)的在先申請(qǐng)CN201110303632.1提出的小功率換氣扇由永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)而節(jié)能且體積較小，并在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向上有較佳的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能，成本較低，但該電動(dòng)機(jī)需要設(shè)置單獨(dú)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種換氣扇，可由微型永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)而節(jié)能且體積較小，并在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向上有較佳的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能，但可以無(wú)需設(shè)置單獨(dú)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件，因而降低成本。
[0004]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，一種微型永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的小功率換氣扇，包括:
[0005]—一按照預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)的葉輪，其為軸流式和注塑成型；
[0006]—一直接驅(qū)動(dòng)所述葉輪的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)定子的極數(shù)為4極或6極或8極，定子的繞組按規(guī)定繞向接往交流電源；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁轉(zhuǎn)子，其極數(shù)與定子的極數(shù)相同；所述定子與轉(zhuǎn)子間氣隙的寬度于每一極下沿設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向收窄，因而在自由狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子各極的軸線以最靠近的定子一極的軸線為參照，沿設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一銳角角度；
[0007]—一具有一開(kāi)關(guān)，交流電源經(jīng)該開(kāi)關(guān)向電動(dòng)機(jī)定子的繞組供電；
[0008]——具有一控制電路，控制所述開(kāi)關(guān)的通斷；
[0009]其特征在于:
[0010]一一電動(dòng)機(jī)定子的極數(shù)為4極，葉輪直徑不大于10mm ;或者電動(dòng)機(jī)定子的極數(shù)為6極，葉輪直徑不大于130_ ;或者電動(dòng)機(jī)定子的極數(shù)為8極，葉輪直徑不大于150_ ；
[0011]—一控制電路；包括檢測(cè)電路和內(nèi)置程序，該內(nèi)置程序含按檢測(cè)到的信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)以控制所述交流電源輸入所述繞組的電流的起動(dòng)控制步驟；所述步驟包括:
[0012]a)接通所述開(kāi)關(guān)，使所述交流電源I個(gè)半波電壓按規(guī)定導(dǎo)通角施加于所述繞組，并檢測(cè)因此在所述繞組產(chǎn)生的電流；
[0013]b)若所述電流符合規(guī)定，所述開(kāi)關(guān)隨即持續(xù)按所述交流電源周期和規(guī)定導(dǎo)通角接通，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行；否則，經(jīng)一足以使所述轉(zhuǎn)子可靠停止的時(shí)間后，從步驟a)開(kāi)始重復(fù)上述過(guò)程。
[0014]永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)可設(shè)計(jì)在主磁通軸線的相反方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度時(shí)接通此時(shí)的交流電源半波，轉(zhuǎn)子磁極即被與其最靠近的定子磁極沿設(shè)定旋轉(zhuǎn)方向推斥，因而使電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)，這正是換氣扇葉輪所需要的。若此時(shí)改為接通相反極性的交流電源半波，主磁通軸線的方向即調(diào)反，直接與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度，轉(zhuǎn)子磁極即改為被與其最靠近的定子磁極沿設(shè)定旋轉(zhuǎn)方向的相反方向吸引，因而使電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向起動(dòng)，這是換氣扇葉輪所不允許的。對(duì)上述情況，本技術(shù)方案基于鐵磁飽和原理，巧妙地發(fā)現(xiàn)和利用永磁磁通與主磁通方向相同時(shí)對(duì)鐵磁路增磁使電動(dòng)機(jī)電感下降以至電流增加和反之則電流減少該現(xiàn)象，以此電流差異判斷、調(diào)整電動(dòng)機(jī)牽入同步運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)，達(dá)到電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)的葉輪必須的定向起動(dòng)，因而可以無(wú)需設(shè)置單獨(dú)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件，因而降低成本。
[0015]尤其是，本技術(shù)方案降低了現(xiàn)有技術(shù)該類換氣扇電機(jī)起動(dòng)控制程序的復(fù)雜性和對(duì)元器件的快速響應(yīng)性能及電路布置的電磁兼容要求，因而成本降低且產(chǎn)品性能更穩(wěn)定。
[0016]本技術(shù)方案“所述電流符合規(guī)定”即以所述“電流差異”為基礎(chǔ)，通過(guò)在線檢測(cè)判定或以實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)確定的規(guī)定值判定。對(duì)于在線檢測(cè)，所述步驟具體為:
[0017]一一接通所述開(kāi)關(guān)使所述交流電源至少2個(gè)半波電壓按規(guī)定導(dǎo)通角施加于所述繞組，所述各個(gè)半波電壓間隔一足以使所述轉(zhuǎn)子可靠停止的時(shí)間；檢測(cè)因此在所述繞組產(chǎn)生的各個(gè)電流，在各個(gè)電流的數(shù)值呈現(xiàn)明顯的大小之分和再次出現(xiàn)較小的電流后，即所述電流符合規(guī)定，所述開(kāi)關(guān)隨即持續(xù)按所述交流電源周期和規(guī)定導(dǎo)通角接通，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行。
[0018]所述步驟進(jìn)一步具體為:
[0019]接通所述開(kāi)關(guān)，使所述交流電源第I個(gè)半波電壓按規(guī)定導(dǎo)通角施加于所述繞組，并檢測(cè)因此在所述繞組產(chǎn)生的第I電流，經(jīng)一足以使所述轉(zhuǎn)子可靠停止的時(shí)間后，所述交流電源另I個(gè)半波電壓按規(guī)定導(dǎo)通角施加于所述繞組，并檢測(cè)因此在所述繞組產(chǎn)生的第2電流；
[0020]—一若第2電流明顯小于第I電流，即所述電流符合規(guī)定，所述開(kāi)關(guān)隨即持續(xù)按所述交流電源周期和規(guī)定導(dǎo)通角接通，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行；
[0021]—一否則，經(jīng)一足以使所述轉(zhuǎn)子可靠停止的時(shí)間后，使所述交流電源再I(mǎi)個(gè)半波電壓按規(guī)定導(dǎo)通角施加于所述繞組，并檢測(cè)因此在所述繞組產(chǎn)生的第3電流；
[0022]—一若第3電流明顯小于之前各電流或接近之前各電流中的較小者，即所述電流符合規(guī)定，所述開(kāi)關(guān)隨即持續(xù)按所述交流電源周期和規(guī)定導(dǎo)通角接通，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行；
[0023]—一否則，經(jīng)一足以使所述轉(zhuǎn)子可靠停止的時(shí)間后，使所述交流電源再I(mǎi)個(gè)半波電壓按規(guī)定導(dǎo)通角施加于所述繞組，并檢測(cè)因此在所述繞組產(chǎn)生的第4電流；
[0024]—一若第4電流明顯小于之前各電流或接近之前各電流中的較小者，即所述電流符合規(guī)定，所述開(kāi)關(guān)隨即持續(xù)按所述交流電源周期和規(guī)定導(dǎo)通角接通，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行；
[0025]……，如此重復(fù)，直至因此在所述繞組產(chǎn)生的電流明顯小于之前各電流或接近之前各電流中的較小者，即所述電流符合規(guī)定，所述開(kāi)關(guān)隨即持續(xù)按所述交流電源周期和規(guī)定導(dǎo)通角接通，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行。
[0026]以在線檢測(cè)進(jìn)行控制，可降低對(duì)產(chǎn)品及其所帶負(fù)載一致性的要求。
[0027]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之一是:所述電流為電源各周期中相同規(guī)定時(shí)刻的瞬時(shí)值，且該規(guī)定時(shí)刻最好不大于所述交流電源1/8周期。轉(zhuǎn)子由于其慣性通常在所述開(kāi)關(guān)接通后交流電源1/8周期周期該短時(shí)間內(nèi)未明顯改變位置，因而保持對(duì)鐵磁路飽和以至電流差異的影響，且可以有更快的響應(yīng)，更好地實(shí)施換氣扇的定向起動(dòng)控制。
[0028]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之二是:所述各交流電源半波電壓均為同極性。該設(shè)計(jì)有利于避免轉(zhuǎn)子磁極一致性的影響。
[0029]本發(fā)明的技術(shù)方案和效果將在【具體實(shí)施方式】中結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)電磁基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)控制電路不意圖；
[0032]圖3是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)a、c起動(dòng)情況信號(hào)波形示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)d、b起動(dòng)情況信號(hào)波形示意圖；
[0034]圖5是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)e起動(dòng)情況信號(hào)波形示意圖。
[0035]圖6是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇基本機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明實(shí)施例換氣扇是在本申請(qǐng)人已獲授權(quán)的在先申請(qǐng)CN201110303632.1所述實(shí)施例的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例換氣扇基本機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖6所示，其繼承CN201110303632.1中圖1所示結(jié)構(gòu)包括:
[0038]固定于機(jī)殼的電動(dòng)機(jī)2;
[0039]—一直接連接于該電動(dòng)機(jī)輸出軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的軸流式葉輪1，其具有4個(gè)葉片；按風(fēng)壓要求，葉片數(shù)也可以為3、5或6