CN1424806A

CN1424806A - 汽车空调用无刷直流电机

Info

Publication number: CN1424806A
Application number: CN03113502A
Authority: CN
Inventors: 林悦祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-03
Filing date: 2003-01-03
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2023-01-03
Also published as: CN1287509C

Abstract

一种汽车空调用无刷直流电机由电动机本体、电子开关电路、位置传感器三部分组成，位置传感器由安装于电机转子旁的霍尔元件组成，当转子磁场穿过霍尔元件时，霍尔元件输出一个触发信号，至电子开关电路，由电子开关电路根据霍尔元件H1、H2、H3输出的波形信号确定磁钢转子相对定子的位置，相应控制定子绕组的通电顺序。为了使电机在电压偏高时候能够得到保护，上述的电子开关电路还包括一个由定时电路集成块IC2、场效应管T7组成的定时电路。所述的电机既有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具有直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能等优点。

Description

汽车空调用无刷直流电机

技术领域

本发明涉及无刷直流电机在汽车空调器的应用。

背景技术

在国内现有汽车空调机均采用有刷直流电机做成，由于有刷直流电机采用电刷以机械方式进行换向，因而存在相对的机械摩擦，并由此带来了噪声大、有火花、受无线电干扰以及寿命短等致命缺点。

发明内容

针对上述传统有刷电机的弊端，本发明提供一种汽车空调用的无刷直流电机。它既有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具有直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能等诸多优点。

本发明所述的汽车空调用无刷直流电机由电动机本体、电子开关电路、位置传感器三部分组成，其特征在于：

位置传感器为安装于电机转子旁边的霍尔元件H1、H2、H3组成的霍尔传感器，当转子磁场穿过霍尔元件时，霍尔元件输出一个触发信号，至电子开关电路，由电子开关电路根据霍尔元件H1、H2、H3输出的波形信号确定磁钢转子相对定子的位置，相应控制定子绕组的通电顺序；

电子开关电路包括芯片IC1、起绕组开关作用的场效应管，芯片IC1接到霍尔元件H1、H2、H3的信号编译后输出触发信号，控制相应的场效应管的通断，以相应地控制绕组通电。

为了使电机在电压偏高时候能够得到保护，上述的电子开关电路还包括一个由定时电路集成块IC2、场效应管T7组成的定时电路，场效应管T7接于电源的输入端，由IC2根据检测电源的电压或电流的变化，相应控制场效应管T7的通断。

本发明所述的直流电机适用于大、中型车用风机DC27(或24V)，其具体效果如下：1)用于大、中型车空调蒸发风机

本发明的开关电路部分可外置安装，把电子开关电路与散热器装于一起置于蜗壳侧面以不妨碍装配尺寸为准。针对此种车型发电机调节器之问题，容易出现超压的情况，当电机出现超压时(输入电压V大于36V)，定时电路的场效应管T7关断，整个风机停止运行，电机和电子开关电路受到了保护。对此有刷电机仍处于非正常运行，电机容易烧坏。2)适用于大、中型车空调冷凝风机

由于风机工作环境较蒸发风机恶劣，它有如下特殊要求：a)风量大，达2400立方米/小时；b)周围环境恶劣，温度达70摄氏度左右；c)由于该种冷凝风机安装于车顶容易有树枝或杂物把电机堵转；d)与蒸发风机情况相同，输入电压超出36V，出现非正常运行情况。

针对上述四点特殊要求，本发明为加大风量和克服高温(70摄氏度)环境工作的困难，采用外置电子开关电路，加大散热器，使电子开关电路在风量大、电流大的情况下容易散热，即使70摄氏度环境下，散热器仍能快速散热，电机正常工作。当电机被杂物堵转(电流过大)或电压V＞36V时，T7关断，电机停止工作，故障排除后，重新开启电机，电机又正常运行工作。而对此有刷电机出现这种情况时，电机处于非正常运行，发热严重，尤被堵转时会出现烧毁而引发火灾险情，后果严重。故本发明除性能优越外，还具有安全可靠，因而有极大优越性和实用性。

采用本发明所述的无刷直流电机与有刷直流电机在相同的测试条件下，相同负载效果对比：

表一大、中型车空调蒸发风机性能对比

表二大、中型汽车空调冷凝风机性能对比

附图说明

图1为本发明所述的电机本体结构示意图；

图2为实施例1所采用的电子开关电路的电路图；

图3为本发明所述的无刷直流蒸发风机结构示意图；

图4为本发明所述的无刷直流冷凝风机结构示意图；

图5为实施例2所采用的电子开关电路的电路图。

具体实施方式实施例1

如图1所示，为无刷直流电机本体的结构示意图。其中1为轴承、2为端盖、3为机壳、4为永磁转子、5为气隙、6为定子、7为绕组、8为霍尔位置传感器组件、9为传感器引出线、10为电机引出线、11为主轴。

中、大型车DC27V无刷直流蒸发风机结构见图3，由蜗壳12、电机13、固定夹14、固定螺丝15、引出线插头16、位置传感器、电子开关电路17、散热器18等组成。

如图4所示为DC27V无刷直流冷凝风机结构简图，冷凝风机由风叶19、电机20、电机引出线21、传感器、传感器引出线22、接电机引线的输入引线23、接传感器引线得输入引线24、电子开关电路25、散热器26、电源线等组成。

上述的电子开关电路的线路图如图2所示：

1)霍尔元件H1、H2、H3、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2、C3等组成霍尔传感器，当转子磁场穿过霍尔元件时，霍尔元件的3脚输出一个触发信号，因而根据霍尔H1、H2、H3输出波形信号就可以检出磁钢转子相对定子的位置，从而相应控制定子绕组的通电顺序；

2)电子开关电路由无刷直流电机专用芯片IC1、定时电路集成块IC2、场效应管T1-T6起绕组的开关作用，T1、T3、T5为P沟道场效应管，低电平时导通；T2、T4、T6为N沟道场效应管，高电平时导通，缓冲输出电路由三极管Q1-Q6，过压过流保护场效应管T7组成。

当无刷电机专用芯片IC1接到霍尔元件H1、H2、H3的信号时，经内部译码电路从1、2、20脚输出上部触发信号，从15、16、17脚输出下部触发信号，上部触发信号经Q1-Q6缓冲输出电路相应地控制场效应管T1、T3、T5，下部触发直接控制场效应管T2、T4、T6，每一瞬间有两场效应管导通，每隔1/6周期换相一次，每次换相一个场效应管，每一个场效应管导通120度电角度。各场效应管的导通顺序是T1T2、T2T3、T3T4、T4T5、T5T6、T6T1……，相应地控制绕组通电，使电机工作。

3)当电压偏高时候(27＜V＜36伏范围时候)，定时电路的外围零件检测出相应的变化电压经定时电路的转换，输出相应触发信号控制场效应管T7的周期性通断，使工作电流固定在一定的范围。当电压很高时(V＞36伏)或电机被堵转(电流很大)时，R11上的压降增大使可控硅VS触发定时电路IC2输出低电平，场效应管T7停止工作，从而保护了电路。当故障排除后，重新启动电路，电机又正常工作。实施例2

本发明适合大、中型车用的DC27(或24V)无刷直流电机除采用实施例1所述的全控电路控制外，还可用半控电路控制，全控电路性能较好，效率较高；但半控电路成本稍低，其具体电路图如图5所示：

传感器：主要由霍尔位置传感器H1、H2、H3，电阻R1、R2、R3，电容C1、C2、C3等组成，当电机转子磁场穿过霍尔元件时，霍尔3脚便输出一个触发信号，因而根据霍尔H1、H2、H3输出的波形信号就可以检出转子磁钢相对于定子位置，从而相应控制定子绕组的通电。

电子开关电路主板：由反相器集成IC1(4069六反相器)、四输入与非门IC2(4011)场效应管T1、T2、T3(起绕组开关作用)、及三端稳压7812等组成，霍尔元件H1、H2、H3输出的感应信号经IC1、IC2组成的译码电路后，分别从IC1的2、4、6脚输出相应的触发信号控制场效应管T1、T2、T3，使之周期性导通，从而使定子绕组流入电流。

过压过流保护：由场效应管T4、双向可控硅VS、定时电路IC3组成，其保护原理如实施例1。

Claims

1、一种汽车空调用无刷直流电机由电动机本体、电子开关电路、位置传感器三部分组成，其特征在于：

2、按权利要求1所述的汽车空调用无刷直流电机，其特征在于：所述的电子开关电路还包括一个由定时电路集成块IC2、场效应管T7组成的定时电路，场效应管T7接于电源的输入端，由IC2根据检测电源的电压或电流的变化，相应控制场效应管T7的通断。