CN102447353B - 风扇电动机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风扇电动机控制系统，其中风扇系统包括在风扇组件的电动机壳体外部的电动机控制模块。所述电动机控制模块包括速度控制模块。所述风扇组件包括风扇和电动机壳体。一个或多个第一导体被配置为将电动机控制模块与电动机壳体中的电动机连接。一个或多个第二导体被配置为将电动机控制模块与主机装置控制模块连接。所述主机装置控制模块与电动机控制模块分离并且被配置为生成控制信号。速度控制模块被配置为基于所述控制信号来控制所述风扇的速度。

Description

风扇电动机控制系统

相关申请的交叉引用

本申请为于2009年5月20日提交的美国专利申请No.12/469,196的部分连续申请，该申请要求于2008年11月13日提交的美国临时申请No.61/114,168的权益。该申请要求于2010年9月23日提交的美国临时申请No.61/385,928的权益。上述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及热控制系统，并且更特别地涉及用于冷却电子电路的风扇的电动机控制系统。

背景技术

为了大致呈现公开的上下文的目的，本文提供了背景描述。当前列举的发明人的工作，以至在该背景部分描述工作的程度，以及在提交时可能不以其它方式限定为现有技术的说明书的方案，既不明确也不暗示地被承认作为针对本公开的现有技术。

冷却风扇组件可提供气流来消散由电子部件产生的热。冷却风扇组件可以包括电动机，所述电动机驱动风扇叶片。传统的冷却风扇组件包括安装到电动机的壳体内部的印刷电路板(PCB)。风扇控制模块和霍尔效应传感器安装到PCB上并且用于控制电动机的速度。

现在参照图1，冷却风扇系统100被显示并且包括安装到电动机壳体102中的PCB101。电动机控制模块104安装到PCB101上。线105经由PCB101上的端子106将PCB101与主机装置(未显示)连接。主机装置的实施例为个人计算机。

电动机壳体102包括电动机107。电动机107可以包括两相无刷直流(DC)电动机。电动机107可以包括四个定子极：极A1108、极A2109、极B1110、和极B2112。定子极A1108、A2109、B1110、B2112中的每个均可缠绕有定子线圈114。极A1108和极A2109可统称为“极对A”。极B1110和极B2112可统称为“极对B”。

电动机控制模块104可施加电压和/或电流到极对A的定子线圈114上以在极A1108和极A2109之间产生磁场。施加电压和/或电流到极对A的定子线圈114上可被称为“驱动相A”。电动机控制模块104可以提供电压和/或电流给极对B的定子线圈114以在极B1110和极B2112之间产生磁场。施加电压和/或电流到极对B的定子线圈114上可被称为“驱动相B”。

电动机107还包括转子116。转子116可以包括至少一个永磁体。电动机控制模块104可以驱动相A和/或相B以使转子116关于轴118运转。轴118可以通过机械方式将转子116与电动机壳体102耦合。电动机壳体102包括外部附接的风扇叶片119。风扇叶片119被统称为风扇120。尽管图1所示的转子116在定子极A1108、A2109、B1110、B2112之间旋转，电动机107可选择性地包括围绕定子极A1108、A2109、B1110、B2112的转子。

电动机控制模块104可以在驱动相A和驱动相B之间交变以使转子116运转。至少一个霍尔效应传感器122可安装到PCB101上并且用于确定转子116的位置和/或速度。例如，当转子116的磁极经过霍尔效应传感器122时，霍尔效应传感器122可以产生脉冲。电动机控制模块104可以基于由霍尔效应传感器122产生的脉冲来判定转子116是否正在旋转和/或转子116的速度。

发明内容

提供风扇系统，所述风扇系统包括在风扇组件的电动机壳体外部的电动机控制模块。所述电动机控制模块包括速度控制模块。所述风扇组件包括风扇和电动机壳体。一个或多个第一导体被配置为将电动机控制模块与电动机壳体中的电动机连接。一个或多个第二导体被配置为将电动机控制模块与主机装置控制模块连接。主机装置控制模块与电动机控制模块分离并且被配置为生成控制信号。速度控制模块被配置为基于所述控制信号来控制风扇的速度。

在其它特征中，电动机控制模块连接到第一导体中的至少一个和第二导体中的至少一个之间。在其它特征中，风扇系统进一步包括电缆，所述电缆与电动机和主机装置控制模块连接。所述电缆包括电动机控制模块。

在其它特征中，电动机控制模块安装到电动机壳体的支撑构件上。所述支撑构件包括用于使空气通过所述支撑构件而接触温度传感器的开口。

在其它特征中，温度传感器安装到所述风扇组件上以及流过所述风扇组件的空气的路径中。在其它特征中，温度传感器与电动机控制模块分离并且安装到风扇组件上。

在其它特征中，风扇系统进一步包括连接器，所述连接器连接到一个或多个第一导体和一个或多个第二导体之间并且位于风扇组件的外部。电动机控制模块安装到所述连接器上或者安装到所述连接器中。在其它特征中，电动机控制模块物理上易接近，而无需物理上接近电动机壳体。

本公开的可应用的另外的领域将从详细的说明书、权利要求和附图中变得显而易见。详细的说明和具体的实施例旨在仅用于示例的目的，而不旨在限制公开的范围。

附图说明

从详细说明和附图将更加全面地理解本公开，其中：

图1为根据现有技术的风扇系统；

图2A为依据本公开的将连接器与电动机控制模块合并的风扇系统；

图2B为并入位于主机处的电动机控制模块并且依据本公开的另一风扇系统；

图2C为依据本公开并入围绕定子的转子的又一风扇系统；

图2D为依据本公开示出风扇外壳和风扇组件的部件的相对尺寸的另一风扇系统；

图2E为依据本公开并入电动机稳定模块的再一风扇系统；

图3为依据本公开示出电动机控制模块的更详细视图的风扇系统；

图4示出了依据本公开操作风扇系统的方法；

图5为在电缆中并入电动机控制模块并且依据本公开的另一风扇系统；以及

图6为在风扇组件的支撑构件中并入电动机控制模块并且依据本公开的另一风扇系统。

具体实施方式

前面的说明本质上仅为示例性的并且绝不旨在限制公开、其应用或用途。公开的宽泛教导可以各种形式来实现。因此，尽管本公开包括特定实施例，由于在研究附图、说明书和下面的权利要求时其它修改方案将变得显而易见，不应当如此限制公开的真正范围。为了清晰的目的，在附图中使用相同的附图标记标识相似的元件。如本文使用的，A、B和C中的至少一相应当被解释为意指使用非排他性逻辑OR的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，方法内的步骤可以不同的次序执行，而不改变本公开的原理。

如本文使用的，术语模块可指代例如在片上系统中的如下部件的部分或者包括：应用型专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或组)；提供所述功能的其它适当部件；或上述部件中的一些或全部的组合。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或组)。

上文使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可指代程序、子程序、功能、类和/或对象。上文使用的术语共享指的是可使用单个(共享的)处理器来执行来自多个模块的一些或全部代码。另外，来自多个模块的一些或全部代码可由单个(共享的)存储器存储。上文使用的术语组指的是可使用一组处理器来执行来自单个模块的一些或全部代码。另外，可使用一组存储器来存储来自单个模块的一些或全部代码。

本文描述的装置和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来实现。计算机程序包括存储在非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性实施例为非易失性存储器、磁存储器和光学存储器。

传统风扇组件包括安装在电动机壳体内部的印刷电路板(PCB)。诸如风扇控制模块和霍尔效应传感器的风扇电子器件安装到PCB上以控制电动机。因此，电动机壳体物理上可接近和/或拆卸从而改变PCB上的风扇电子器件。此外，由于风扇组件需要足够大来封装PCB，风扇组件的尺寸取决于PCB的尺寸。

本文公开的实现包括在相应电动机壳体外部的电动机控制模块。电动机壳体可以包括各种类型的风扇电动机。一些类型的风扇电动机为有刷电动机、无刷电动机、直流(DC)电动机、交流(AC)电动机等。风扇电动机可以具有任何数量的相。具有不同数量的相的一些风扇电动机为单相电动机、两相电动机和三相电动机。

本文公开的电动机控制模块可物理上接近、改动和/或更换，而不在物理上接近和/或打开电动机壳体。电动机控制模块不可以包括霍尔效应传感器。结果，电动机控制模块和相应的印刷电路板(PCB)可从对应的风扇组件整体移除。另外，PCB的尺寸由于合并到PCB上的部件的数量和尺寸而最小化。

在图2A中，示出了主机199。主机199包括具有风扇组件201和控制电路202的风扇系统200。风扇组件201包括在电动机壳体204中的电动机203。电动机203可以为上述类型中的一种电动机或者可以为例如两相无刷DC电动机，如图所示。控制电路202包括在电动机壳体204外部和/或远离电动机壳体204的电动机控制模块205并且控制电动机203。

电动机控制模块205安装到连接器206和/或连接器壳体208上或连接器206和/或连接器壳体208内。连接器206用于将电动机203与主机装置控制模块209连接。连接器206的至少部分可封装到连接器壳体208内。电动机控制模块205的至少部分可封装在连接器206和/或连接器壳体208内。电动机壳体208可以为具有配合部件(例如，插头和插座(或插口))的两零件连接器。两零件连接器示于图5和图6中。电动机控制模块可以与连接器206的配合部件中的一个或多个连接、安装到连接器206的配合部件中的一个或多个上、和/或位于连接器206的配合部件中的一个或多个中。

连接器206可经由导体210与主机199的主机装置控制模块209接口。本文使用的术语“导体”可以指代绝缘或非绝缘的导线、导电轨迹、导电线等。主机装置控制模块209可以为例如电气和/或电子系统的控制模块。例如，主机可以为个人计算机、服务器、投影仪、冰箱、打印机、电子仪器等。主机装置控制模块209可以为中央处理单元(CPU)。风扇组件201可以安装到主机装置控制模块209上和/或紧靠近主机装置控制模块209，以便为主机装置控制模块209提供直接的冷却。

电动机控制模块205可以包括PCB、IC、电阻器、电容器、和/或其它电子部件和端子。PCB可以为单面或双面PCB。单面PCB具有仅在PCB的一面上的电子部件。双面PCB具有在PCB的两面上的电子部件。合并PCB的两面上的部件允许两面PCB的尺寸小于单面PCB的尺寸。然而，两面PCB更难以制造并且具有比单面PCB高的相关成本。

在所示的实现中，电动机控制模块205包括温度传感器(例如，热敏电阻)211。温度传感器211可用于检测主机199的温度(例如，主机199内的温度)、通过风扇组件201的空气的温度、和/或电动机203的温度。温度传感器211和/或连接器206可安装在流过风扇组件201的空气的路径中。温度传感器211可以安装到电动机控制模块205上、连接器206上或连接器206中、连接器壳体208上或连接器壳体208中、或其它位置。温度传感器211的安装位置的其它实施例示于图2E、图5和图6中。为了进一步简化和减小电动机控制模块205的尺寸，电动机控制模块205可以不包括温度传感器211，如参照图2E进一步说明。

风扇组件201包括电动机壳体204。风扇叶片212附接至电动机壳体204或者一体地形成为电动机壳体204的部分。风扇叶片212和电动机壳体204可以被统称为风扇214。风扇214可以引导空气来冷却主机199的电子部件，例如，电动机控制模块205和/或主机装置控制模块209。电动机壳体204包括电动机203，电动机203包括定子215和转子226。

定子215包括四个定子极：极A1216-1、极A2216-2、极B1216-3、和极B2216-4(统称为定子极216)。定子极216中的各个可分别缠绕有定子线圈224-1、224-2、224-3、224-4(统称为定子线圈224)。电动机控制模块205可以经由导体225与定子极216连通，导体225与定子极216上的端子227连通。

转子226可以包括至少一个永磁体(未显示)并且基于由电动机控制模块205和/或由主机装置控制模块209产生的控制信号而相对于定子215旋转。转子226可以安装到轴(或转子轴228)上，所述轴将转子226与电动机壳体204连接。在操作时，转子226的旋转使得转子轴228和电动机壳体204相对于定子215旋转。

导体210可以包括例如接地(或电压基准)线210-1、电压源线210-2、速度控制线210-3和反馈线210-4(统称为“TACHO”线)。速度控制线210-3可以接收来自主机装置控制模块209的脉宽调制(PWM)信号，所述信号表示命令的基准速度。反馈线210-4将由电动机控制模块205产生的反馈信号提供给主机装置控制模块209。反馈信号表示电动机203的当前速度。反馈信号可基于来自霍尔效应传感器的信号和/或来自速度控制模块的速度信号而生成。霍尔效应传感器的实施例示于图2E中。速度控制模块的实施例示于图3中。

尽管三个导体在图2A中显示为在连接器206和电动机203之间，风扇系统200可以合并在连接器206和电动机203之间的两个或多个导体。在图2A的实现中，电动机203为两相电动机，其中导体225包括接地(或基准)线225-1、第一相线225-2和第二相线225-3。端子227中的两个可以短接到一起并且与接地线225-1连接。其它两个端子与第一相线225-2和第二相线225-3中的对应一个连接。可选实现包括多个不同的线和端子布置，例如，四线布置，其中各个导体与端子227中的对应一个连接。四线布置用于三相电动机上，如图5和图6所示。

与电动机控制模块连接的导体210和225以及本文公开的其它导体可通过电动机控制模块的PCB延伸并且焊接到PCB上。作为可选方案，导体可被表面安装和/或焊接。表面安装导体可有助于减小电动机控制模块的尺寸。取决于导体与电动机控制模块如何连接和/或使用的应用，线约束件(未显示)可用于保护电动机控制模块上的线连接。

在图2B中，示出了风扇系统200^I。风扇系统200^I包括风扇组件201和控制电路202^I。风扇组件201包括具有电动机203和风扇214的电动机壳体204。控制电路202^I包括热控制模块230。热控制模块230经由连接器206^I与风扇组件201连接。热控制模块230在风扇组件201的外部并且远离风扇组件201定位。热控制模块230包括主机装置控制模块209和电动机控制模块205^I。在该实现中，电动机控制模块205^I在风扇组件201和连接器206^I的外部并且远离风扇组件201和连接器206^I定位。作为实施例，连接器206^I可以安装在主机(例如，图1中的主机199)的PCB上，并且风扇组件201可以安装在壳体或主机的外壳上。

热控制模块230可以包括PCB和/或一个或多个系统级封装(SIP)、和/或片上系统(SOC)。热控制模块230可以为SIP或SOC。主机装置控制模块209和电动机控制模块205^I可分别为SOC或分别并入单个SIP或单个SOC中。在一个实现中，热控制模块230包括PCB，并且控制模块为安装到PCB上的SOC。当主机为例如个人计算机时，PCB可以为母板。

连接器206^I可以包括温度传感器(或热敏电阻)211。温度信号可从连接器206^I传送到电动机控制模块205^I以用于调节风扇214的速度。温度传感器211可选择性地位于风扇组件201上。

第一接口232可以将连接器206^I与电动机控制模块205^I和/或热控制模块230连接。第一接口232可包括电缆和/或导体。在一个实现中，四个导体234连接到电动机控制模块205^I和连接器206^I之间。四个导体234可以包括接地线(或基准线)234-1、温度信号线234-2以及用于电动机203的各个相的两个或多个电源导体234-3、234-4。

第二接口236可以连接在电动机控制模块205^I和主机装置控制模块209之间。接口236可以包括电缆和/或导体。在一个实现中，四个或多个导电轨迹238连接到电动机控制模块205^I和主机装置控制模块209之间。导电轨迹238可以包括接地(或基准)线238-1、电源轨迹238-2、速度控制(例如，PWM)轨迹238-3、和反馈(例如，TACHO)轨迹238-4。速度控制和反馈轨迹238-3、238-4可用于传递PWM和TACHO信号，与图2A中的速度控制和反馈导体210-3、310-4类似。

在图2C中，示出了风扇系统200^II。风扇系统200^II包括风扇组件201^I和控制电路202。风扇组件201^I包括具有电动机203^I的电动机壳体204^I。电动机203^I包括定子215^I和转子240。定子215^I包括定子极216。转子240围绕定子极216。转子240响应于供给到定子极216的电压/电流而围绕定子极216旋转。

转子240可以包括布置在轴承242中的转子轴228^I。轴承242可以为套筒轴承或滚珠轴承环。转子240经由轴承242相对于定子215^I旋转。

控制电路202包括电动机控制模块205和主机装置控制模块209。电动机控制模块205位于连接器206中，连接器206可依次位于连接器壳体208中。连接器206和/或电动机控制模块205经由导体210与主机装置控制模块209连接。电动机控制模块205和/或连接器206经由导体225与电动机203^I连接。

现在参照图2D，示出了风扇系统200^III。风扇系统200^III包括风扇组件201^II和控制电路202^II。风扇组件201^II包括风扇外壳233。风扇外壳233包括周壁250和电动机壳体204^II。电动机壳体204^II由支撑构件252支撑在周壁250的中央。风扇外壳233可具有适合应用的尺寸。风扇外壳的高度和宽度尺寸的一些实施例为60mm×60mm、80mm×80mm、92mm×92mm和120mm×120mm，但是风扇外壳233可依据应用而具有不同的尺寸。

电动机203^II位于电动机壳体204^II中。电动机203^II可以与图2A-2C中的电动机203和/或203^I相似。电动机203^II可以包括定子215^II，定子215^II具有定子极216^I(或216^I-1、216^I-2、216^I-3、216^I-4)和定子线圈224^I(或224^I-1、224^I-2、224^I-3、224^I-4)。电动机203^II可以包括与图2A-2C的转子226和240相似的转子并且在定子215^II或围绕定子215^II旋转。风扇叶片212^I附接至电动机壳体204^II或一体地形成为电动机壳体204^II的部分并且一起被统称为风扇214^I。

控制电路202^II包括电动机控制模块205^II、具有壳体208的连接器206、和主机装置控制模块209^I。电动机控制模块205^II可以安装到连接器206上或连接器206中，并且被配置为控制风扇214^I的速度。电动机控制模块205^II可以包括温度传感器211并且基于来自温度传感器211的温度信号来调节风扇214^I的速度。温度传感器211可以安装到电动机控制模块205^II上、连接器206上或连接器206中、和/或连接器壳体208上或连接器壳体208中。主机装置控制模块209^I经由导体210与电动机控制模块205^II连接。电动机控制模块205^II经由导体225与电动机203^II连接。导体225可在支撑构件252中的一个的通道中取路，如图5和图6所示。

在图2D的实现中，电动机控制模块205^II不位于电动机壳体204^II中。而且，霍尔效应传感器不并入风扇组件201^II和/或电动机壳体204^II中。由于并入电动机壳体204^II中的部件的数量间隙，这允许使用较小的电动机壳体204^II。较小尺寸的电动机壳体允许使用较大的风扇叶片。如果用于风扇组件201^II的风扇外壳233的尺寸不变，则电动机壳体204^II越小，用于风扇叶片212^I的风扇外壳233和电动机壳体204^II之间的空间越大。

尽管控制模块205^II和209^I与图2A-2D中的控制模块205、205^I和209相似，控制模块205^II和209^I被配置为适应电动机203^II和风扇叶片212^I。电动机203^II可以提供比图2A-2C中的电动机203和203^I高的输出转矩。电动机203^II可以提供较高的输出转矩以适应风扇叶片212^I的尺寸，风扇叶片212^I的尺寸可大于图2A-2C中的风扇叶片212的尺寸。增大尺寸的风扇叶片212^I提供了增大量的空气流动以用于提高冷却效率。出于此原因，可以使用具有较高输出转矩的电动机。

通常，减小电动机壳体的尺寸的能力由于在电动机壳体中并入包含霍尔效应传感器的PCB而受到限制。由于PCB和/或霍尔效应传感器可不如本文公开的并入电动机壳体中，对应风扇组件的尺寸可以与传统风扇组件的尺寸相同或小于传统风扇组件的尺寸。本文公开的风扇组件可具有尺寸分别小于传统电动机、电动机壳体和/或风扇叶片的电动机、电动机壳体和/或风扇叶片。

现在参照图2E，示出了风扇系统200^IV。风扇系统200^IV包括风扇组件201^III和控制电路202^III。风扇组件201^III包括具有电动机壳体204^II的风扇214^I。电动机壳体204^II封装电动机203^II。电动机203^II包括定子极216^I和定子线圈224^I。控制电路202^III包括电动机控制模块205^III和主机装置控制模块209^I。电动机控制模块205^III可以位于连接器206和/或连接器壳体208中。主机装置控制模块209^I经由导体210与电动机控制模块205^III连接。电动机控制模块205^III经由导体225与电动机203^II连接。

稳定模块260可安装在电动机壳体204^II中或电动机壳体204^II上，以便为电动机壳体204^II中的电气连接提供机械稳定性。导体225可与稳定模块260连接，稳定模块260与端子227通信，而不是如图2A-2D中与端子227直接焊接或以其它方式与端子227直接连接。

稳定模块260可以包括PCB261。稳定模块可不包括任何传感器，或者可例如包括温度传感器262和/或霍尔效应传感器264。霍尔效应传感器264可用于检测和/或确定风扇214^I的位置、移动和/或速度。可选择地，风扇214^I的位置、移动和/或速度可由电动机控制模块205^III的速度控制模块来确定。温度传感器262和霍尔效应传感器264可具有与电动机控制模块连接的各个导体266、268。尽管如图所示的稳定模块260包括温度传感器262和/或霍尔效应传感器264，稳定模块260可不包括温度传感器和/或霍尔效应传感器。温度传感器262可不位于稳定模块260上。温度传感器262可以不位于电动机壳体204^II上、风扇组件201^III的风扇外壳233和/或支撑构件252中的一个上、电动机控制模块205^III上、连接器206上等。稳定模块260可以不包括控制功能，例如控制模块。

现在参照图3，示出了并入电动机控制模块205^IV的风扇系统200^V。电动机控制模块205^IV可用于图2A-2E、图5和图6的风扇系统中。电动机控制模块205^IV可位于连接器206中，包括PCB或者为IC，并且经由导体210与主机装置控制模块209通信。电动机控制模块205^IV可以包括动力控制模块272、速度控制模块273、和感应感测系统274。感应感测系统274可以包括速度控制模块273、反电动势(BEMF)检测模块275和/或电流检测模块276。动力控制模块272、BEMF检测模块275和电流检测模块276可经由接口277与风扇组件201上的端子227通信。可以用本文公开的其它风扇组件中的一个来更换风扇组件201。

动力控制模块272可施加电压和/或电流到风扇组件201的定子线圈224中的一个或多个上。例如，动力控制模块272可在驱动定子线圈224-1、224-2和224-3、224-4之间交变以使转子226旋转。

尽管使用两相无刷DC电动机描述了感应感测系统274，感应感测系统274还可在其它电动机系统(例如，单相电动机系统或三相电动机系统)中实施。

BEMF检测模块275可以检测来自定子线圈224中未被驱动一个的BEMF电压。在未被供给动力的定子线圈中，具有正弦波形的BEMF电压由转子226中的永磁体(未显示)产生。具体地，由于转子226的永磁体经过未被供给动力的线圈(例如，224-4)，在未被供给动力的线圈224-4中感应出电流。在一个实现中，动力控制模块272起初向定子线圈224-1、224-2提供电压和/或电流而不是线圈224-3和/或224-4。BEMF检测模块275检测来自线圈224-3和/或线圈224-4的BEMF。

速度控制模块273基于来自BEMF检测模块275的信号来确定电动机226的磁体经过线圈224-3和/或线圈224-4的时间。速度控制模块273可以包括表示定子极216之间的距离和/或定子极216的位置的数据。

在可选实现中，电流检测模块276检测在各个定子线圈224-1、224-2、224-3、224-4处的电流。速度控制模块273基于检测到的电流和检测到的BEMF来确定定子极216的位置。

速度控制模块273可以基于检测到的BEMF的波形和定子极216的位置来确定转子226的转速以及转子226是否在移动和/或停止。速度控制模块273可生成控制信号以适应性地调节电动机203的转速。

可利用多种方法使本文公开的风扇系统运行，实施例方法由图4中的方法提供。在图4中，示出了使风扇系统运行的方法。

尽管主要参照图2A-2E、图5和图6的实现描述了下面的任务，可易于改进任务以应用于本公开的其它实现。可迭代执行任务。

方法可开始于501处。在502处，动力控制模块272驱动电动机(例如，电动机203-203^II中的一个)。在一个实现中，动力控制模块272通过向定子的定子线圈(例如，定子215的定子线圈224)供给驱动电流和/或驱动电压来使转子(例如，转子226或转子240)旋转。在504处，BEMF检测模块275检测来自未被供给驱动电流或驱动电压的定子线圈的BEMF。在506处，电流检测模块276感测定子线圈的端子(例如，端子227)处的电流。

在508处，速度控制模块273基于检测到的BEMF和/或检测到的电流来确定定子和转子的相对位置。速度控制模块273根据检测到的定子和转子的相对位置来选择定子线圈中的一个。

在510处，动力控制模块273将驱动电流或驱动电压供给所选择的线圈以使转子按期望速度沿着预定方向旋转。在512处，速度控制模块273可以基于从电动机检测到的BEMF和/或电流来确定转子的速度不同于期望(或预定)速度。在一个实现中，速度控制模块273可以确定期望速度和测量(或实际)速度之间的差(即，误差)。速度控制模块273可以从例如主机装置控制模块209接收期望速度。

主机装置控制模块209可经由控制信号(由信号线280表示)命令开始或停止风扇214和/或表示出基准速度。速度控制模块273可基于例如来自温度传感器211的温度信号、风扇组件201的特性278等将基准速度转换成期望速度。风扇组件201的特性可存储在电动机控制模块205^IV的存储器229中并且包括风扇叶片212的尺寸、电动机203的尺寸、类型、动力输出等，和/或其它风扇组件特性。

在514处，如果实际速度和期望速度之间存在差，则速度控制模块273可以判定电动机是否停止。如果电动机停止，则可以执行任务502，否则执行任务516。在516处，速度控制模块273可提供信号给动力控制模块272以调节供给到电动机的动力。换句话说，速度控制模块273可以生成控制信号来补偿所述差。在一个实现中，速度控制模块273适应性地输出连续控制信号给动力控制模块272从而将电动机的速度调节至期望值。

上述任务意在表示示例性实施例；可以在重叠时间段期间内顺序地、同步地、同时地、连续地执行任务，或者根据应用以不同的次序执行任务。

在图5中，示出了在电缆288中并入电动机控制模块205^II的风扇系统200^VI。风扇系统200^VI包括风扇组件201^IV和控制电路202^IV。风扇组件201^IV包括风扇外壳233^I。风扇外壳233^I包括三个支撑构件252和带通道的支撑构件252^I。支撑构件252和252^I支撑风扇214^I。风扇214^I包括电动机壳体204^II和风扇叶片212^I。电动机壳体204^II封装电动机203^II。电动机203^II包括定子215和转子(例如，转子226或转子240)。

带通道的支撑构件252^I可以为‘U’形、打开的和/或包括使导体225^I从电动机壳体204^II延伸到风扇外壳233的周壁250的通道290。导体225^I可以与风扇外壳233^I外部的第一连接器292连接。

控制电路202^IV包括电动机控制模块组件300和主机装置控制模块209。电动机控制模块组件300可以包括电动机控制模块205^II、第二连接器302和/或第三连接器304。电动机控制模块205^II可经由各组导体306、308(可被称作第三组导体和第四组导体)与第二连接器302和第三连接器304连接。第二连接器302与第一连接器292连接。第三连接器304与第四连接器310连接。第四连接器310经由导体210^I与主机装置控制模块连接。电动机控制模块组件300可以与导体210^I和导体225^I串联或并联连接以形成电缆288。电缆288在电动机壳体204^II和主机装置控制模块209之间延伸。

电动机控制模块205^II可集成到电缆288中，而不使用连接器。例如，电动机控制模块205^II可集成到电缆288中，而不使用连接器292、302、304、310。电缆288的线和/或导体(例如，导体210)可以例如与电动机控制模块205^II直接连接。

电动机控制模块205^II的宽度W可小于或等于每个导体225^I的直径D的4倍(或W≤4D或W小于或等于导体225^I的总宽度)。电动机控制模块205^II、第一组导体306和第二组导体308可收缩缠绕以保护电动机控制模块205^II及其线连接。

如图所示，电动机控制模块205^II沿着导体连接在电动机壳体204^II和主机装置控制模块209之间。这使得可将电动机控制模块205^II放置在各个位置处，并且无需打开电动机壳体204^II和/或拆卸风扇组件200^VII即可进行更换。连接器292、302、304、310的并入使得电动机控制模块205^II可易于更换，而无需切割、拼接、和/或焊接导体。这提供了模块化设计并且允许测试不同的电动机控制模块。例如，可使用不同的电动机控制模块(例如，电动机控制模块205或其它电动机控制模块)来更换电动机控制模块205^II。

在图6中，示出了在支撑构件252^I中并入电动机控制模块205^II的风扇系统200^VII。风扇系统200^VII包括风扇组件201^V和控制电路202^V。风扇组件201^V包括风扇外壳233^I。风扇外壳233^I包括三个支撑构件252和带通道的支撑构件252^I。支撑构件252和252^I支撑风扇214^I。风扇214^I包括电动机壳体204^II和风扇叶片212^I。电动机壳体204^II封装电动机203^II。电动机203^II包括定子215和转子(例如，转子226或转子240)。

带通道的支撑构件252^I可以为‘U’形和/或包括使导体225^I(第一组导体)从电动机壳体204^II延伸到电动机控制模块205^II的通道290。尽管显示的是电动机控制模块205^II并入支撑构件252^II中，电动机控制模块205^II可并入风扇外壳233^I的其它构件中。例如，电动机控制模块205^II可并入周壁250中。通道290可在一侧打开以允许接近电动机控制模块205^II。通道290的任一侧可以打开。另一组导体320可与电动机控制模块205^II连接并且从电动机控制模块205^II延伸到在风扇外壳233^I外部的第一连接器322。

控制电路202^V包括电动机控制模块205^II和主机装置控制模块209。电动机控制模块205^II位于支撑构件252^I的通道290中。第一连接器322与第二连接器324连接，第二连接器324经由导体210与主机装置控制模块209连接。

电动机控制模块205^II的宽度W1可以小于或等于每个导体225^I的直径D的4倍(或W≤4D)和/或小于通道290的内宽度W2。本文公开的电动机控制模块的宽度尺寸不是指代PCB和/或IC的厚度。宽度尺寸可指代例如前视图表面尺寸或俯视图表面尺寸。电动机控制模块205^II和导体225^I、320可收缩缠绕以保护电动机控制模块205^II和对应的线连接。

当电动机控制模块205^II包括温度传感器211时，温度传感器可从电动机控制模块205^II突出并且与通过风扇外壳233^I的空气相接触。温度传感器211可从收缩缠绕突出和/或从通道290延伸出。支撑构件252^I可以包括一个或多个开口326(显示了一个)以允许空气通过支撑构件252^I并且与温度传感器211形成接触。

电动机控制模块205^II可与导体225^I、导体320、连接器322、324和导体210^I串联连接以形成电缆288^I。电缆288^I在电动机壳体204^II和主机装置控制模块209之间延伸。

如图所示，电动机控制模块205^II沿着导体连接在电动机壳体204^II和主机装置控制模块209之间并且在电动机壳体204^II和风扇外壳233^I的周壁250之间的通道290的中央。这使得可通过支撑构件252^I来保护电动机控制模块205^II并且允许将温度传感器211放置到通过风扇组件200^VII的空气流路的中部。电动机控制模块205^II可以放置在沿着支撑构件252^I的任何位置。连接器可合并到电动机控制模块205^II和电动机壳体204^II之间以使得易于更换电动机控制模块205^II和/或在不打开电动机壳体204^II的情况下测试多个电动机控制模块。

而且，图5和图6中的实现使得可测试不同的风扇组件和/或电动机控制模块。例如，在图5和图6中，可通过断开连接器292、322用其它的风扇组件来替换风扇组件201^V和201^VI。

通过使得本文公开的电动机控制模块位于对应电动机壳体的外部，能够更加精确地检测电动机壳体和/或对应主机的外部的空气温度。由于温度传感器不位于电动机壳体中，温度传感器对电动机壳体内升高的温度较不敏感。

而且，通过不将霍尔效应传感器和/或温度传感器合并到电动机控制模块的PCB、SIP和/或SOC上，在设计风扇电动机、电动机壳体和风扇壳体时提供了更大的灵活性。霍尔效应传感器和/或温度传感器与电动机控制模块的分离和/或去除霍尔效应传感器使得电动机控制模块中的部件的数量最小化。这使得可将电动机控制模块并入电缆中、风扇组件的支撑构件或其它构件中、和/或主机中以及在风扇组件外部的任何位置。从电动机壳体移除温度传感器还能够降低温度信号中的噪声。

另外，通过使电动机控制模块与风扇组件的电动机壳体分离，能够快速且容易地对电动机控制模块做出设计变型。例如，电动机控制模块可以被重新编程或更换，而不需打开和/或进入电动机壳体。

本公开的宽泛教导可通过多个形式来实现。因此，尽管本公开包括特定实施例，由于在研究附图、说明书和下面的权利要求时其它改进方案将变得显而易见，不应当这样限制本公开的真正范围。

Claims (18)

1.一种风扇系统，包括：

电动机控制模块，其在风扇组件的电动机壳体的外部并且包括速度控制模块，其中所述风扇组件包括风扇和所述电动机壳体；以及，

电缆，所述电缆包括：

第一组导体，其被配置为将所述电动机壳体中的电动机连接至第一连接器，以及

第二组导体，其被配置为将第二连接器连接至所述电动机控制模块，其中所述第二连接器被配置为连接至所述第一连接器，

第三组导体，其被配置为将所述电动机控制模块连接到第三连接器，其中所述第二组导体、所述第二连接器、所述电动机控制模块、所述第三组导体和所述第三连接器被实施为一个组件，并且其中所述组件能够经由所述第二连接器和所述第三连接器从所述电缆移除，

第四组导体，其被配置为将第四连接器连接至主机装置控制模块，其中所述第四连接器被配置为连接至所述第三连接器，并且其中所述主机装置控制模块与所述电动机控制模块分离并且被配置为生成第一控制信号，

其中，所述速度控制模块被配置为：

基于所述第一控制信号来控制所述风扇的速度，

将所述第一控制信号与所述风扇的第一速度进行比较，其中所述第一控制信号表示第二速度，并且其中所述第二速度大于零，

确定所述第一速度和所述第二速度之间的差，

基于所述第一速度和所述第二速度之间的所述差，确定所述电动机是否停止，以及

向动力控制模块提供第二控制信号以在(i)所述风扇旋转，和(ii)所述第二速度不等于所述第一速度的情况下，调节所述第一速度，并且

其中所述速度控制模块在所述电动机停止的情况下，不向所述动力控制模块提供所述第二控制信号。

2.如权利要求1所述的风扇系统，其中，所述电动机控制模块包括印刷电路板、系统级封装和片上系统中的一个。

3.如权利要求1所述的风扇系统，其中，所述电动机控制模块的宽度小于或等于所述第一组导体和所述第四组导体中的至少一个的宽度。

4.如权利要求1所述的风扇系统，其中，所述电动机控制模块包括温度传感器。

5.如权利要求4所述的风扇系统，其中，所述温度传感器与所述电动机控制模块分离并且安装到所述风扇组件上。

6.如权利要求4所述的风扇系统，进一步包括在所述电动机壳体中或安装到所述电动机壳体上的稳定模块，其中：

所述稳定模块包括印刷电路板；并且

所述温度传感器安装到所述印刷电路板上。

7.如权利要求1所述的风扇系统，进一步包括被配置为生成温度信号的温度传感器，

其中，所述电动机控制模块被配置为基于所述温度信号来调节所述风扇的速度，并且

其中，所述电动机控制模块包括所述温度传感器，或者所述温度传感器安装到所述风扇组件上。

8.如权利要求1所述的风扇系统，其中，所述电动机控制模块物理上易接近，而无需物理上接近所述电动机壳体。

9.如权利要求1所述的风扇系统，进一步包括风扇组件，其中：

所述风扇组件在主机装置中实施；

所述速度控制模块被配置为控制所述风扇的速度以控制在所述主机装置中流动的气流的量；

所述风扇生成所述气流以冷却所述主机装置中的电子电路；并且，

所述主机装置是计算机。

10.如权利要求1所述的风扇系统，其中：

所述电动机控制模块包括检测模块；

所述电动机包括第一定子线圈和第二定子线圈；

所述检测模块被配置为经由所述第一组导体和所述第二组导体检测所述第二定子线圈中的反电动势的波形，并且

所述速度控制模块被配置为(i)基于所述第二定子线圈中的所述反电动势的所述波形和所述电动机的定子极的位置，确定所述电动机的转子的转速，(ii)基于所述转子的所述转速，将所述风扇的所述第一速度调节至所述第二速度。

11.如权利要求10所述的风扇系统，其中所述电动机控制模块包括：

所述动力控制模块，其被配置为向所述第一定子线圈而不向所述第二定子线圈供给动力。

12.如权利要求1所述的风扇系统，其中：

所述电动机控制模块被配置为(i)从温度传感器接收温度信号，其中所述温度信号表示所述主机装置内的温度，(ii)从所述主机装置控制模块接收命令信号，其中所述命令信号表示基准速度，以及(iii)基于所述温度信号和所述风扇组件的特性，将所述基准速度转换成结果速度；以及

所述速度控制模块被配置为基于所述结果速度控制所述风扇的速度。

13.如权利要求12所述的风扇系统，其中所述风扇组件的所述特性是以下项中的至少一个：所述风扇的风扇叶片的尺寸、电动机的类型、电动机的尺寸以及电动机的动力输出。

14.如权利要求1所述的风扇系统，其中：

所述电动机控制模块被配置为(i)从所述主机装置控制模块接收命令信号，其中所述命令信号表示基准速度，以及(ii)基于所述风扇组件的特性，将所述基准速度转换成结果速度；

所述风扇组件的所述特性包括所述风扇的风扇叶片的尺寸、电动机的类型、电动机的尺寸以及电动机的动力输出；以及

所述速度控制模块被配置为基于所述结果速度控制所述风扇的速度。

15.一种操作风扇系统的方法，包括：

提供在风扇组件的电动机壳体外部的电动机控制模块，其中所述电动机控制模块包括速度控制模块，并且其中，所述风扇组件包括风扇和所述电动机壳体；

提供一个或多个第一导体，所述第一导体被配置为将所述电动机控制模块与所述电动机壳体中的电动机连接；

提供一个或多个第二导体，所述第二导体被配置为将所述电动机控制模块与主机装置控制模块连接，其中所述主机装置控制模块与所述电动机控制模块分离；

经由所述主机装置控制模块来生成第一控制信号；以及

通过所述速度控制模块，

基于所述第一控制信号来控制所述风扇的速度，

将所述第一控制信号与所述风扇的第一速度进行比较，其中所述第一控制信号表示第二速度，并且其中所述第二速度大于零，

确定所述第一速度和所述第二速度之间的差，

基于所述第一速度和所述第二速度之间的所述差，确定所述电动机是否停止，以及

向动力控制模块提供第二控制信号以在(i)所述风扇旋转，和(ii)所述第二速度不等于所述第一速度的情况下，调节所述第一速度，

其中在所述电动机停止的情况下，不向所述动力控制模块提供所述第二控制信号。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述电动机控制模块包括温度传感器，并且其中，所述方法进一步包括：

将所述温度传感器定位在流过所述风扇组件的空气的路径中；

经由所述温度传感器来检测所述空气的温度；以及

基于所述温度来调节所述风扇的所述速度。

17.如权利要求15所述的方法，其中，所述电动机控制模块为如下中的一种：

安装到所述电动机壳体的支撑构件上；并且

集成到在所述主机装置控制模块和所述风扇组件之间延伸的电缆中。

18.如权利要求15所述的方法，进一步包括：

在所述主机装置控制模块和所述风扇组件之间设置电缆；

经由连接器沿着所述电缆将所述电动机控制模块连接到所述主机装置控制模块和所述风扇组件之间；

在将所述电动机控制模块与所述电缆连接之后测试所述电动机控制模块；以及

基于由所述电动机控制模块的测试生成的结果，通过经由所述连接器将所述电动机控制模块与所述电缆断开来更换所述电动机控制模块。