CN111711404B - 一种电风扇用电机 - Google Patents

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Abstract

一种电风扇用电机，包括驱动转子转动的设置定子上的两线圈、电源电路，两线圈分别是主定子线圈和启动线圈，其特征在于电源电路包括单片机、由单片机控制的两组开关电路、直流电源电路，两组开关电路分别与两线圈连接。本发明与已有技术相比，具有能改善线圈驱动力的均衡性，以便有效地降低电机转动时的噪音的，在不怎么增加成本的情况下显著地提升了电机的最大工作功率的优点。

Description

一种电风扇用电机
技术领域
本发明涉及一种电机控制技术。
背景技术
家用风扇用电机，采用的是单相电机，已有技术通过设置电容产生两路有相位差的电源，分别导入主定子线圈和启动线圈，使电机从静止状态进入转动状态，电机转动后，断开电容的供电，以避免因电容所产生的相位差的不稳定且不准确而影响电机的正常工作，这样，就只剩下主定子线圈工作，驱动鼠笼式转子转动。此种单相电机，由于转子仅由一组主定子线圈驱动，导致作用力会偏向一侧（驱动转子转动的力的方向是椭圆形的），体现出来的不良现象就是电机转动时的噪音大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能改善线圈驱动力的均衡性，以便有效地降低电机转动时的噪音的电风扇用电机。
本发明是这样实现的，包括驱动转子转动的设置定子上的两线圈、电源电路，两线圈分别是主定子线圈和启动线圈，其特别之处在于电源电路包括单片机、由单片机控制的两组开关电路、直流电源电路，两组开关电路分别与两线圈连接，每组开关电路包括一对npn型三极管、一对pnp型三极管，其中一组开关电路的一对npn型三极管的基极分别与单片机的第一控制电信号输出和第二控制电信号输出相连，其中一组开关电路的一对npn型三极管的发射极分别连接在其中一线圈的两端，其中一组开关电路的一对npn型三极管的集电极与直流电源电路的电源输出相连，其中一组开关电路的一对pnp型三极管的基极分别与单片机的第三控制电信号输出和第四控制电信号输出相连，其中一组开关电路的一对pnp型三极管的发射极分别连接在其中一线圈的两端，其中一组开关电路的一对pnp型三极管的集电极接地，另一组开关电路的一对npn型三极管的基极分别与单片机的第五控制电信号输出和第六控制电信号输出相连，另一组开关电路的一对npn型三极管的发射极分别连接在另一线圈的两端，另一组开关电路的一对npn型三极管的集电极与直流电源电路的电源输出相连，另一组开关电路的一对pnp型三极管的基极分别与单片机的第七控制电信号输出和第八控制电信号输出相连，另一组开关电路的一对pnp型三极管的发射极分别连接在另一线圈的两端，另一组开关电路的一对pnp型三极管的集电极接地，单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t1内由第一控制电信号输出向其中一组开关电路的其中一npn型三极管的基极输出电流Ｉ1=r1*sin（360*（t1/T-[ t1/T]）），[t/T]*T≤t1≤ [t/T] *T+ T/2，t是开始启动后的运行时间，r1是系数，使其中一组开关电路的其中一npn型三极管的发射极向其中一线圈的其中一端输出Ｉ11=k1*Ｉ1的电流，k1是其中一组开关电路的npn型三极管的电流放大倍数，同时，第三控制电信号输出输出低电平信号到其中一组开关电路的其中一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与其中一线圈的另一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t1内（即前T/2周期内），向主定子线圈输出Ｉ11=k1*Ｉ1的电流，单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t2内由第三控制电信号输出向其中一组开关电路的另一npn型三极管的基极输出Ｉ2= r1*sin（360*（t2/T-[ t2/T]）），[t/T]*T+T/2≤t2≤ [t/T] *T+ T，使其中一组开关电路的另一npn型三极管的发射极向其中一线圈的另一端输出Ｉ22=k1*Ｉ2的电流，同时，第四控制电信号输出输出低电平信号到其中一组开关电路的另一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与其中一线圈的其中一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t2内（即后T/2周期内），向其中一线圈出Ｉ22=k1*Ｉ2的电流，这样，单片机控制其中一组开关电路向其中一线圈输出波形为sin（360*（t/T-[t/T]））的电流；单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t1内由第五控制电信号输出向另一组开关电路的其中一npn型三极管的基极输出Ｉ3=r2*cos（360*（t1/T-[ t1/T]）），r2是系数，使另一组开关电路的其中一npn型三极管的发射极向另一线圈的其中一端输出Ｉ33=k2*Ｉ3的电流，k2是另一组开关电路的npn型三极管的电流放大倍数，同时，第七控制电信号输出输出低电平信号到另一组开关电路的其中一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与另一线圈的另一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t1内（即前T/2周期内），向另一线圈输出Ｉ33=k2*Ｉ3的电流，单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t2内由第六控制电信号输出向另一组开关电路的另一npn型三极管的基极输出Ｉ4= r2*cos（360*（t2/T-[ t2/T]）），使另一组开关电路的另一npn型三极管的发射极向另一线圈的另一端输出Ｉ44=k2*Ｉ4的电流，同时，第八控制电信号输出输出低电平信号到另一组开关电路的另一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与另一线圈的其中一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t2内（即后T/2周期内），向另一线圈输出Ｉ44=k2*Ｉ4的电流，这样，单片机控制另一组开关电路向另一线圈输出波形为cos（360*（t/T-[ t/T]））的电流，这样，两线圈在两相电流的作用下，驱动转子转动。
本发明与已有技术相比，由于实现了两相驱动，即使由于其中的一相受制于线圈绕组少，导致其最大功率受限，但是，也是能显著地改善驱动转子转动的力的均衡，使驱动力接近沿圆形方向而不是已有技术的椭圆形方向，同时，采用成本不是很高的电子控制电路替代容量较大的电容，两者相差，成本增加不多的情况下，激活了启动线圈参与到驱动转子转动的过程中，从而显著地提升了电机的工作功率，因此，具有能改善线圈驱动力的均衡性，以便有效地降低电机转动时的噪音的，在不怎么增加成本的情况下显著地提升了电机的最大工作功率的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为分别施加在两线圈上的电流波形图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：
如图1、2所示，本发明包括驱动转子转动的设置定子上的两线圈L、电源电路a，两线圈L分别是主定子线圈和启动线圈，其特别之处在于电源电路a包括单片机a1、由单片机a1控制的两组开关电路a2、直流电源电路a3，直流电源电路a3分别输出用于驱动控制的弱电流（向单片机a1供应工作用弱电流）和用于驱动电机的强电流，两组开关电路a2分别与两线圈L连接，每组开关电路a2包括一对npn型三极管、一对pnp型三极管，其中一组开关电路a2的一对npn型三极管的基极分别与单片机a1的第一控制电信号输出1和第二控制电信号输出2相连，其中一组开关电路a2的一对npn型三极管的发射极分别连接在其中一线圈L的两端，其中一组开关电路a2的一对npn型三极管的集电极与直流电源电路a3的强电流电源输出相连，其中一组开关电路a2的一对pnp型三极管的基极分别与单片机a1的第三控制电信号输出3和第四控制电信号输出4相连，其中一组开关电路a2的一对pnp型三极管的发射极分别连接在其中一线圈L的两端，其中一组开关电路a2的一对pnp型三极管的集电极接地，另一组开关电路a2的一对npn型三极管的基极分别与单片机a1的第五控制电信号输出5和第六控制电信号输出6相连，另一组开关电路a2的一对npn型三极管的发射极分别连接在另一线圈L的两端，另一组开关电路a2的一对npn型三极管的集电极与直流电源电路a3的强电流电源输出相连，另一组开关电路a2的一对pnp型三极管的基极分别与单片机a1的第七控制电信号输出7和第八控制电信号输出8相连，另一组开关电路a2的一对pnp型三极管的发射极分别连接在另一线圈L的两端，另一组开关电路a2的一对pnp型三极管的集电极接地，单片机a1依据控制程序在开始启动后的设定时间段t1内由第一控制电信号输出1向其中一组开关电路a2的其中一npn型三极管的基极输出电流Ｉ1=r1*sin（360*（t1/T-[ t1/T]）），[t/T]*T≤t1≤ [t/T] *T+ T/2，t是开始启动后的运行时间，T是周期，（如周期T是20毫秒，开始启动后的运行时间是t=25毫秒，那么[t/T]*T =[25/20] *20=20，[t/T] *T+ T/2=[25/20] *20+20/2=30，这样，t=25毫秒就在20≤t1≤30的范围，若运行到t=35毫秒，那么[t/T]*T =[35/20] *20=20，[t/T] *T+ T/2=[35/20] *20+20/2=30，这样，t=35毫秒就在20≤t1≤30的范围外），r1是系数，使其中一组开关电路a2的其中一npn型三极管的发射极向其中一线圈L（如主定子线圈）的其中一端输出Ｉ11=k1*Ｉ1的电流，k1是其中一组开关电路a2的npn型三极管的电流放大倍数，同时，第三控制电信号输出3输出低电平信号到其中一组开关电路a2的其中一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与其中一线圈L的另一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t1内（即前T/2周期内），其中一线圈L输出Ｉ11=k1*Ｉ1的电流，单片机a1依据控制程序在开始启动后的设定时间段t2内由第三控制电信号输出3向其中一组开关电路a2的另一npn型三极管的基极输出Ｉ2= r1*sin（360*（t2/T-[t2/T]）），[t/T]*T+T/2≤t2≤ [t/T] *T+ T，使其中一组开关电路a2的另一npn型三极管的发射极向其中一线圈L的另一端输出Ｉ22=k1*Ｉ2的电流，同时，第四控制电信号输出4输出低电平信号到其中一组开关电路a2的另一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与其中一线圈L的其中一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t2内（即后T/2周期内），向其中一线圈L输出Ｉ22=k1*Ｉ2的电流，这样，单片机控制其中一组开关电路a2向其中一线圈输L出波形为sin（360*（t/T-[ t/T]））的电流；单片机a1依据控制程序在开始启动后的设定时间段t1内由第五控制电信号输出5向另一组开关电路a2的其中一npn型三极管的基极输出Ｉ3=r2*cos（360*（t1/T-[ t1/T]）），r2是系数，使另一组开关电路a2的其中一npn型三极管的发射极向另一线圈L（启动线圈）的其中一端输出Ｉ33=k2*Ｉ3的电流，k2是另一组开关电路a2的npn型三极管的电流放大倍数，同时，第七控制电信号输出7输出低电平信号到另一组开关电路a2的其中一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与另一线圈L的另一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t1内（即前T/2周期内），向另一线圈L输出Ｉ33=k2*Ｉ3的电流，单片机a1依据控制程序在开始启动后的设定时间段t2内由第六控制电信号输出6向另一组开关电路a2的另一npn型三极管的基极输出Ｉ4= r2*cos（360*（t2/T-[t2/T]）），使另一组开关电路a2的另一npn型三极管的发射极向另一线圈L的另一端输出Ｉ44=k2*Ｉ4的电流，同时，第八控制电信号输出8输出低电平信号到另一组开关电路a2的另一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与另一线圈L的其中一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t2内（即后T/2周期内），向另一线圈输出Ｉ44=k2*Ｉ4的电流，这样，单片机a1控制另一组开关电路a2向另一线圈L输出波形为cos（360*（t/T-[ t/T]））的电流，这样，两线圈在两相电流的作用下，驱动转子转动。
这里，在单片机a1的两组控制信号输入端分别设置有两控制信号输入，以便通过输入控制信号的强弱来调节r1、r2的值，进而调节输入到两线圈L的电流的大小，来达到调节电机的输出功率的大小。输入控制信号的强弱是由调节可调电阻R1、R2的大小来实现，可调电阻R1、R2分别并接在单片机a1的两组控制信号输入端脚上。

Claims (2)

1.一种电风扇用电机，包括驱动转子转动的设置在定子上的两线圈、电源电路，两线圈分别是主定子线圈和启动线圈，其特征在于电源电路包括单片机、由单片机控制的两组开关电路、直流电源电路，两组开关电路分别与两线圈连接，每组开关电路包括一对npn型三极管、一对pnp型三极管，其中一组开关电路的一对npn型三极管的基极分别与单片机的第一控制电信号输出和第二控制电信号输出相连，其中一组开关电路的一对npn型三极管的发射极分别连接在其中一线圈的两端，其中一组开关电路的一对npn型三极管的集电极与直流电源电路的电源输出相连，其中一组开关电路的一对pnp型三极管的基极分别与单片机的第三控制电信号输出和第四控制电信号输出相连，其中一组开关电路的一对pnp型三极管的发射极分别连接在其中一线圈的两端，其中一组开关电路的一对pnp型三极管的集电极接地，另一组开关电路的一对npn型三极管的基极分别与单片机的第五控制电信号输出和第六控制电信号输出相连，另一组开关电路的一对npn型三极管的发射极分别连接在另一线圈的两端，另一组开关电路的一对npn型三极管的集电极与直流电源电路的电源输出相连，另一组开关电路的一对pnp型三极管的基极分别与单片机的第七控制电信号输出和第八控制电信号输出相连，另一组开关电路的一对pnp型三极管的发射极分别连接在另一线圈的两端，另一组开关电路的一对pnp型三极管的集电极接地，单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t1内由第一控制电信号输出向其中一组开关电路的其中一npn型三极管的基极输出电流Ｉ1=r1*sin（360*（t1/T-[ t1/T]）），[t/T]*T≤t1≤ [t/T] *T+ T/2，t是开始启动后的运行时间，r1是系数，使其中一组开关电路的其中一npn型三极管的发射极向其中一线圈的其中一端输出Ｉ11=k1*Ｉ1的电流，k1是其中一组开关电路的npn型三极管的电流放大倍数，同时，第三控制电信号输出输出低电平信号到其中一组开关电路的其中一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与其中一线圈的另一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t1内，即前T/2周期内，向主定子线圈输出Ｉ11=k1*Ｉ1的电流，单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t2内由第三控制电信号输出向其中一组开关电路的另一npn型三极管的基极输出Ｉ2= r1*sin（360*（t2/T-[ t2/T]）），[t/T]*T+T/2≤t2≤[t/T] *T+ T，使其中一组开关电路的另一npn型三极管的发射极向其中一线圈的另一端输出Ｉ22=k1*Ｉ2的电流，同时，第四控制电信号输出输出低电平信号到其中一组开关电路的另一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与其中一线圈的其中一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t2内，即后T/2周期内，向其中一线圈出Ｉ22=k1*Ｉ2的电流，这样，单片机控制其中一组开关电路向其中一线圈输出波形为sin（360*（t/T-[ t/T]））的电流；单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t1内由第五控制电信号输出向另一组开关电路的其中一npn型三极管的基极输出Ｉ3=r2*cos（360*（t1/T-[ t1/T]）），r2是系数，使另一组开关电路的其中一npn型三极管的发射极向另一线圈的其中一端输出Ｉ33=k2*Ｉ3的电流，k2是另一组开关电路的npn型三极管的电流放大倍数，同时，第七控制电信号输出输出低电平信号到另一组开关电路的其中一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与另一线圈的另一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t1内，即前T/2周期内，向另一线圈输出Ｉ33=k2*Ｉ3的电流，单片机依据控制程序在开始启动后的设定时间段t2内由第六控制电信号输出向另一组开关电路的另一npn型三极管的基极输出Ｉ4= r2*cos（360*（t2/T-[ t2/T]）），使另一组开关电路的另一npn型三极管的发射极向另一线圈的另一端输出Ｉ44=k2*Ｉ4的电流，同时，第八控制电信号输出输出低电平信号到另一组开关电路的另一pnp型三极管的基极，该pnp型三极管的发射极与另一线圈的其中一端连接，使该pnp型三极管导通，从而，在设定时间段t2内，即后T/2周期内，向另一线圈输出Ｉ44=k2*Ｉ4的电流，这样，单片机控制另一组开关电路向另一线圈输出波形为cos（360*（t/T-[ t/T]））的电流，这样，两线圈在两相电流的作用下，驱动转子转动。
2.根据权利要求1所述的电风扇用电机，其特征在于在单片机的两组控制信号输入端分别设置有两控制信号输入，以便通过输入控制信号的强弱来调节r1、r2的值，进而调节输入到两线圈L的电流的大小，来达到调节电机的输出功率的大小。
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