CN109611364B - 一种无叶风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及家用电器，特别是一种无叶风扇，包括基座和位于基座上方的出风件，所述机座内至少包括一个用来驱动产生风流的风机以及设置其上与风机相通的进风口、一个通过改变出风件位置从而改变风向的方向电机，所述出风件包括与基座相连的进风部和位于进风部上方且与进风部相通的风流通道，所述风流通道呈环状，所述风流通道上还设置沿风流通道延伸的出风口，所述无叶风扇还包括用来控制所述风机以及方向电机工作的控制装置，其中，所述控制装置控制所述方向电机工作时，检测所述风机的工作状态，根据所述风机的工作状态确定所述风机产生风流的风力大小，并根据风力的大小控制所述方向电机的工作转速。确保无叶风扇整体的物理稳定性。

Description

一种无叶风扇

技术领域

本发明涉及家用电器，特别是一种无叶风扇。

背景技术

风扇是现代生活中一种常用的家用设备，早期的风扇一般采用轴流旋转叶片结构，该类型的风扇具有结构简单，成本低廉的特点，因此被广泛采用；但上述类型的风扇存在占地面积较大，在使用时，叶片旋转对老人和小孩也存在风险的问题。

随着人们生活水平的提高，为了解决传统轴流风扇存在的技术问题，出现了整体上呈长条状结构的风扇，这类风扇大致分为两个类型，一种是如CN201610845144.6中提到的塔式风扇，其基本结构是采用了类塔的柱状结构，在风扇的下部(底座)设置电机，并沿纵向再设置一个叶轮，通过电机驱动叶轮旋转产生风流，进而吹出风；另一种，是如CN201610352761.2中提到的无叶风扇，其同样是在风扇的下部(体部)设置了电机，由电机驱动叶轮产生风流，不同之处是，体部的上方设置了喷嘴结构，风流最终是通过喷嘴输出的，同时喷嘴结构还带动了喷嘴附近的风流流动。

正由于其无扇叶从而带来的相的安全性，使其越来越被人们所接受，而正是由于其不具备扇叶，使得其在电机的选择上与传统风扇存在较大的区别，并且在控制风向转换以及人机操作的过程中都存在了较大的差异，比如，传统风扇只需进行摇头即可使得风向发生了变化，所以在风扇的扇头上设有控制的机械开关，但是由于无叶风扇其电机在内部，主要改变风道的位置来改变风向，所以传统的控制系统将不能满足无叶风扇的控制需求。

同时由于无叶风扇的风是从底部进入，经过风道进行输出，所以其相对来说，就少了通过风叶旋转产生的稳定性，而且，由于风道是将风流聚集起来输出，其输出一般都是环形或者条形之类的，所以，在无叶风扇转动时，其风流引起周围风流的变化，会对无叶风扇整体的稳定性产生影响，风流变化的反推力在转动时不断的发生变化，容易在合力的作用下使得无叶风扇倾斜或者倾倒，同时也会使风向不能按照原定的方向进行。

另外，无论是风机还是方向电机，都是感性元件，所以在两者同时工作时，会对整体无叶风扇的可靠性产生影响，增加了无叶风扇对电网以及电网对无叶风扇的干扰，不利于整个系统的可靠运行。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种无叶风扇，通过对风机与方向电机的配合控制，提高无叶风扇的物理稳定性，降低了对整体系统的干扰，降低了抗干扰设计，提升整体系统的可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用该如下技术方案：一种无叶风扇，包括基座和位于基座上方的出风件，所述基座内至少包括一个用来驱动产生风流的风机以及设置其上与风机相通的进风口、一个通过改变出风件位置从而改变风向的方向电机，所述出风件包括与基座相连的进风部和位于进风部上方且与进风部相通的风流通道，所述风流通道呈环状，所述风流通道上还设置沿风流通道延伸的出风口，所述无叶风扇还包括用来控制所述风机以及方向电机工作的控制装置，其特征在于，所述控制装置控制所述方向电机工作时，检测所述风机的工作状态，根据所述风机的工作状态确定所述风机产生风流的风力大小，并根据风力的大小控制所述方向电机的工作转速，所述风机产生的风流的风力增大，所述方向电机的工作转速降低。

进一步地，所述风机的风力大小包括至少2个风力档位，所述方向电机的工作转速包括至少2个转速档位，所述控制装置检测所述风机工作的风力档位选择控制方向电机的转速档位。

进一步地，所述风力档位与所述转速档位一一对应，每一个风力档位对应一个转速档位。

进一步地，随着风力档位的增加，所述风机产生的风流增大，所述转速档位降低，所述方向电机的工作转速降低。

进一步地，所述控制装置上设有电流检测模块，所述控制装置通过电流检测模块检测所述风机的工作电流，并根据所述风机的工作电流调整所述方向电机的工作转速。

进一步地，随着所述风机工作电流的增加，所述控制装置降低所述方向电机的工作转速。

进一步地，所述控制装置上还设有控制电源电路和驱动电源电路，所述驱动电源电路包括方向电机驱动电源电路、风机驱动电源电路，所述控制电源电路、风机驱动电源电路电连接整流电路，所述整流电路、方向电机驱动电源电路通过EMC滤波电路连接外部电源。

进一步地，所述整流电路为桥式整流电路，所述桥式整流电路的输出端分别电连接所述控制电源电路、风机驱动电源电路，所述桥式整流电路的输出端跨接有滤波电容，所述桥式整流电路的输入端电连接所述EMC滤波电路的输出端。

进一步地，所述风机为额定电压大于240伏特的无刷直流电机，所述控制电源电路为开关电源电路，所述滤波电容的容值不大于100uf。

进一步地，所述EMC滤波电路包括共模电感以及X2电容，所述X2电容跨接于外部电源输入的火线、零线之间，所述共模电感的两个输入端分别电连接至X2电容的两端，所述共模电感的输出端分别电连接所述桥式整流电路以及所述方向电机驱动电源电路。

本发明的有益效果是：采用上述技术方案，通过一个风机来产生风流，然后通过另一个方向电机来改变风向，使得无叶风扇更加的智能，而且结构电路均简单可靠，此时可以更好的控制协调风机与方向电机的工作状态，便于控制装置根据风机的工作情况调整方向电机的工作情况，让两者匹配，从而避免在大风流下快速的转动无叶风扇，确保无叶风扇整体的物理稳定性。同时也避免风机与方向电机都在大功率工作下，导致的干扰叠加，从而使得其抗干扰电路复杂且成本高的问题。

同时，在风机控制与方向电机控制采用一个直流电源供电，一个交流电源供电，确保无叶风扇在风速效果的前提下，能够更为简单的设计电路，相应的只有风机驱动电源电路与控制电源电路共用整流电路，降低了相应的电路要求，简化电路，确保了电路可靠的前提下节省了成本，同时在整流电路、方向电机驱动电源电路与外部电源之间设置相应的滤波电路，可以优化相应的电路要求，使得无叶风扇更加的安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，亦可根据下述附图获得其他的附图。

图1为本发明一种无叶风扇的实施例的结构示意图。

图2为本发明一种无叶风扇的实施例的流程示意图。

图3为本发明一种无叶风扇的实施例的系统示意框图。

图4为本发明一种无叶风扇的实施例的EMC滤波电路与整流电路示意图。

图5为本发明一种无叶风扇的实施例的风机驱动电源电路示意图。

图6为本发明一种无叶风扇的实施例的方向电机驱动电源电路示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图详细描述本实施例：

实施例：

一种无叶风扇，所述无叶风扇至少包括一个用来驱动产生风流的风机和一个改变风向的方向电机，用来控制所述风机以及方向电机工作的控制装置，其特征在于，所述控制装置控制所述方向电机工作时，检测所述风机的工作状态，并根据所述风机的工作状态确定所述风机产生风流的风力大小，并根据风流的大小控制所述方向电机的工作转速。

如图1所示，在本实施例中，所述无叶风扇，包括基座1和位于基座1上方的出风件2，基座1内设有风机组件11且其上设置进风口12。所述风机组件内设有用来驱动产生风流的风机和一个通过改变出风件位置从而改变风向的方向电机，出风件2包括与基座1相连的进风部21和位于进风部21上方且与进风部21相通的风流通道22，风流通道22呈环状，风流通道22上还设置沿风流通道22延伸的出风口，即出风口与风流通道22呈相同的形状，风流在风流通道22内流动，而后自出风口吹出。风流通道22包括位于两侧的第一通道221和连接两侧第一通道221上端部的第二通道222。

所述风机为无刷直流电机，所述方向电机为爪极式永磁同步电机，所述无刷直流电机通过风机驱动电源电路进行驱动，所述爪极式永磁同步电机通过方向电机驱动电源电路进行驱动。所述控制装置控制所述风机驱动电源电路进行工作，致使风机工作带动相应的叶轮工作，以使得风机产生相应的风流，具体叶轮的结构在此不进行详细描述，同时控制装置也控制所述方向电机驱动电源电路进行工作，致使方向电机带动相应的出风件绕轴进行往返转动，从而使得风向发生变化，具体带动出风件的结构在此不进行详细描述。在本实施例中，风道和风流通道实质是一样的。

具体如图2流程所示，控制装置获知到需要进行无叶风扇转动时，因为出风件占据的空间较大，从整体来看，几乎是无叶风扇转动，因此便于直观理解描述成无叶风扇转动，实质就是出风件转动，进一步的实质就是方向电机进行工作。首先检测风机的工作状态，当然，若风机未进行工作，此时控制装置也无需对方向电机进行控制，可以认为此时是误操作，因为风机未产生风流时不需要进行转动，可以反馈提醒用户操作不当。根据所述风机的工作状态确定风机产生风流的大小，并根据风流的大小控制所述方向电机的工作转速。风流的大小就是风流风力的大小，合适的转速配合当前的风流大小才能使得无叶风扇在工作过程中一直处于稳定状态。

因为无叶风扇不同与常规风扇，无叶风扇在转动时其整个机体实质都在转动，而对于常规风扇来说，其仅仅是摇头而已，所以常规风扇的稳定性较好，并不需要根据风流的大小来调整转动的快慢。且无叶风扇的出风口将风流进行聚集而输出，并通过出风口的设置加强形成风流，所以其产生的风流为束状，即柱状，条状等等并非分散状，这样在其出风件转动时，也就相当于整个束状的风流跟随摆动，从而形成反推力较大。

而无叶风扇由于整体基本都在转动，所以就得要求其本身的重量不能太重，否则转动所承受的负重过大，驱动能力要求就高，增加了无叶风扇的成本，但是反之，则使得风流大的时候，转动过大会影响无叶风扇的稳定性，使其倾斜倾倒，轻则无法形成较好的使用体验，重则会砸到周围人物，造成不必要的人员伤害和损失。这就导致无叶风扇一般转动的速度很低，且不论何种情况下，转动的速度均很低，影响了实际转动所带来的用户体验。所以，根据风流的大小来调节转速，使得无叶风扇的转动也可以更加多样化，在确保稳定性的前提下，带来更好的用户体验。

具体的，在本实施例中，对于风机和方向电机的调节，可以设置相应的档位进行匹配。所述风机的风力大小包括至少2个风力档位，所述方向电机的工作转速包括至少2个转速档位，所述控制装置检测所述风机工作的风力档位选择控制方向电机的转速档位。随着风力档位的增加，所述风机产生的风流增大，所述转速档位降低，所述方向电机改变方向的速度降低。

在此过程中，所述风力档位与所述转速档位一一对应，每一个风力档位对应一个转速档位。这样控制装置在工作过程中，仅可以通过查询风力档位，根据设置的风力档位与转速档位的匹配关系对应表来调整转速档位。

当然，风力档位可以与转速档位一一对应。也可以不是一一对应的关系，因为风力档位可以根据不同人群的喜好，小间隔设计，也就说，可以设置更多的风力档位，而转速档位的需求，是满足整体的稳定性和可靠性，所以，可以是一个转速档位对应多个风力档位。

另外，由于对风机和方向电机的匹配控制，降低了两者干扰的增加，提升的无叶风扇的可靠性，降低了无叶风扇的电路系统设计要求。

具体的如图3、图4所示，为了使所述控制装置进行工作，所以还具有相应的控制电源电路，所述控制电源电路给所述控制装置进行供电，从而确保控制装置可以驱动相应的风机以及方向电机工作。在本实施例中，所述控制电源电路为开关电源电路，方向电机可直接采用交流电源进行供电控制，所以，开关电源电路与风机驱动电源电路共用一个整流电路，而方向电机单独直接外部电源供电，这样可以降低整流电路的需求，相应的对整流电路的器件要求降低，从而节省了相应的成本，同时电路设计时也相对较为简单。进一步降低风机与方向电机产生的干扰叠加。

为了给用户提供较好的人机交互的体验感，无叶风扇还包括操作装置和显示装置，所述操作装置与显示装置单独设置在操作线路板上，所述控制装置，控制电源电路、风机驱动电源电路、方向电机驱动电源电路设置在控制线路板，所述风机通过线束与风机驱动电源电路进行电连接，所述方向电机通过另外的线束与方向电机电连接。这样操作线路板可以安装与便于用户操作以及看到的位置，极大的提升了用户的操作体验，更加优化了无叶风扇的内部结构构造。所述操作装置与显示装置需要工作那就需要相应的工作电源，在本实施例中，为了避免了无叶风扇内部的线束杂乱，且提高线路的安全性，操作线路板与控制线路板之间设有为操作装置与显示装置提供工作电源的第一线束，所述操作线路板通过第一线线束电连接于所述开关电源的输出端。因为，控制装置在控制线路板上，因此，无叶风扇需要获知用户操作需求，以便控制相应的风机以及方向电机进行工作，为此，需要在操作电路板与控制线路板之间设置第二线束。

所述显示装置通过驱动芯片进行控制驱动，所述第二线束两端分别电连接驱动芯片与控制装置，由于在本实施例中，使用了驱动芯片提升相应的驱动控制能力，所以第一线束与第二线束设计为一体排线，在此需要进一步明确，其中第一线束、第二线束不是为单独的一根线，而是为一种功能线束的区分，可以是单独的一根线，也可以是实现某功能的多根线。

虽然风机与方向电机的匹配可以降低干扰的叠加，但是并不能解决干扰，为了更加的稳定可靠的控制无叶风扇，所述整流电路、方向电机驱动电源电路与外部电源之间设有EMC滤波电路，以避免无叶风扇对电网以及电网对无叶风扇的影响。

所述桥式整流电路的输出端分别电连接所述控制电源电路、风机驱动电源电路，所述桥式整流电路的输出端跨接有滤波电容C1，所述桥式整流电路的输入端电连接所述EMC滤波电路。所述桥式整流电路为四个二极管组成。

所述EMC滤波电路包括共模电感以及X2电容C，所述X2电容C跨接于外部电源输入的火线、零线之间，所述共模电感的两个输入端分别电连接至X2电容的两端，所述共模电感的两个输出端OL端以及ON端分别电连接所述桥式整流电路。同时所述共模电感的两个输出端OL端以及ON端分别连接方向电机与方向电机驱动电源电路。

所述风机为额定电压大于240伏特的无刷直流电机，所述方向电机为爪极式永磁同步电机，所述滤波电容C1的容值不大于100uf。在本实施例中，所述风机的而定电压为300V，因此，桥式整流后的滤波电容C1为50uf，且其耐压值必须不小于300V，出于余量考虑，耐压值为400V。通过风机与方向电机的匹配，有效的降低了滤波电容的容值，从而降低了电容的成本与体积，有效的优化了整体的系统设计。

在本实施例中，所述风机驱动电源电路包括由三组驱动，每组驱动包括两个场效管与一个充电管理控制器，具体电路的连接示意如图5所示，在此不在一一赘述。所述方向电机驱动电源电路为光耦隔离驱动电源电路。所述光耦的两个输出端设有保护电阻R1。在本实施例中，由于方向电机也为高压型电机，所以保护电阻R1为压敏电阻，具体电连接方式如图6所示，再在不再一一赘述。可以更好的启到对方向电机的保护。

由于风机整流电路之后，而方向电机在整流电路之前，避免了两者的产生的干扰通过整流电路产生干扰叠加，为了更好的进行滤波，由于风机工作的频率等关系影响，所述X2电容与共模电感及火线连接端设有寄生电容线束，因线束产生寄生电容不能进行相应的弯折缠绕，所述寄生电容线伸入无叶风扇的风腔内部。且寄生电容的容值产生与其线束长度由直接关系，所述寄生电容线的长度不大于50cm，否则将不能产生由有效的滤波效果，在本实施例中，寄生电容线的长度为30cm。

在本实施例中，所述EMC滤波电路与外部电源之间还包括用于保护的保险管与压敏电阻RV1，所述保险F设置于所述压敏电阻RV1前端，所述保险管F串联于火线端，所述压敏电阻RV1跨接于火线、零线之间。为了更进一步的产生相应的滤波效果，所述寄生电容线直接连接所述压敏电阻RV1的一端。

当然，作为本实施例的一种简单的变型，操作线路板可以直接电连接在控制线路板的外部电源接入端、或者EMC滤波电路的输入端，此时在操作线路板上仅需设置相应的电源变化电路，使得其可以给显示装置以及操作装置提供相应的电源。

同样的，在本实施例中，仅给出操作线路板上设有操作装置，相应的操作装置包含但不限于操作按键的方式，其可以是相应的无线通信装置、也可以是相应的近场通信方式，比如红外操作控制、WiFi操作控制等等，当然，也可以四同时具备以上各种操作控制方式。

当然，预先设置档位来进行风机与方向电机的匹配外，还可以对风机与方向电机进行实时检测，所述无叶风扇设有电流检测模块，所述控制装置通过电流检测模块检测所述风机的工作电流，并根据所述风机的工作电流调整所述方向电机的工作转速。随着所述风机工作电流的增加，所述控制装置降低所述方向电机的工作转速。

此时，无叶风扇将会更加的智能化，可以在无叶风扇上设置温度检测装置、空间空风流通检测装置以及周围人员位置感应装置，综合这些环境的因素，调整相应的风机的工作，使得产生的风流可以更加健康的对人体有益。而对风机工作电流的检测，可以实时获知风流大小情况，从而进行匹配的控制方向电机的转速，确保起物理稳定性和电气系统可靠性。

采用上述技术方案，通过一个风机来产生风流，然后通过另一个方向电机来改变风向，使得无叶风扇更加的智能，而且结构电路均简单可靠，此时可以更好的控制协调风机与方向电机的工作状态，便于控制装置根据风机的工作情况调整方向电机的工作情况，让两者匹配，从而避免在大风流下快速的转动无叶风扇，确保无叶风扇整体的物理稳定性。同时也避免风机与方向电机都在大功率工作下，导致的干扰叠加，从而使得其抗干扰电路复杂且成本高的问题。

同时，在风机控制与方向电机控制采用一个直流电源供电，一个交流电源供电，确保无叶风扇在风速效果的前提下，能够更为简单的设计电路，相应的只有风机驱动电源电路与控制电源电路共用整流电路，降低了相应的电路要求，简化电路，确保了电路可靠的前提下节省了成本，同时在整流电路、方向电机驱动电源电路与外部电源之间设置相应的滤波电路，可以优化相应的电路要求，使得无叶风扇更加的安全可靠。

以上所述，仅为本发明具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无叶风扇，包括基座和位于基座上方的出风件，所述基座内至少包括一个用来驱动产生风流的风机以及设置其上与风机相通的进风口、一个通过改变出风件位置从而改变风向的方向电机，所述出风件包括与基座相连的进风部和位于进风部上方且与进风部相通的风流通道，所述风流通道呈环状，所述风流通道上还设置沿风流通道延伸的出风口，所述无叶风扇还包括用来控制所述风机以及方向电机工作的控制装置，其特征在于，所述控制装置控制所述方向电机工作时，检测所述风机的工作状态，根据所述风机的工作状态确定所述风机产生风流的风力大小，并根据风力的大小控制所述方向电机的工作转速，所述风机产生的风流的风力增大，所述方向电机的工作转速降低。

2.根据权利要求1所述的无叶风扇，其特征在于，所述风机的风力大小包括至少2个风力档位，所述方向电机的工作转速包括至少2个转速档位，所述控制装置检测所述风机工作的风力档位选择控制方向电机的转速档位。

3.根据权利要求2所述的无叶风扇，其特征在于，所述风力档位与所述转速档位一一对应，每一个风力档位对应一个转速档位。

4.根据权利要求2所述的无叶风扇，其特征在于，随着风力档位的增加，所述转速档位降低。

5.根据权利要求1所述的无叶风扇，其特征在于，所述无叶风扇设有电流检测模块，所述控制装置通过电流检测模块检测所述风机的工作电流，并根据所述风机的工作电流调整所述方向电机的工作转速。

6.根据权利要求5所述的无叶风扇，其特征在于，随着所述风机工作电流的增加，所述控制装置降低所述方向电机的工作转速。

7.根据权利要求1所述的无叶风扇，其特征在于，所述无叶风扇还设有控制电源电路和驱动电源电路，所述驱动电源电路包括方向电机驱动电源电路、风机驱动电源电路，所述控制电源电路、风机驱动电源电路电连接整流电路，所述整流电路、方向电机驱动电源电路通过EMC滤波电路连接外部电源。

8.根据权利要求7所述的无叶风扇，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路，所述桥式整流电路的输出端分别电连接所述控制电源电路、风机驱动电源电路，所述桥式整流电路的输出端跨接有滤波电容，所述桥式整流电路的输入端电连接所述EMC滤波电路的输出端。

9.根据权利要求8所述的无叶风扇，其特征在于，所述风机为额定电压大于240伏特的无刷直流电机，所述控制电源电路为开关电源电路，所述滤波电容的容值不大于100uf。

10.根据权利要求9所述的无叶风扇，其特征在于，所述EMC滤波电路包括共模电感以及X2电容，所述X2电容跨接于外部电源输入的火线、零线之间，所述共模电感的两个输入端分别电连接至X2电容的两端，所述共模电感的输出端分别电连接所述桥式整流电路以及所述方向电机驱动电源电路。

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