CN201090470Y - 一种巴士空调直流无刷冷凝风机 - Google Patents
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Abstract
一种巴士空调直流无刷冷凝风机，包括风扇和电机；所述电机的定子绕组引线与无刷电机电子控制器相连，电机的输出轴与所述风扇的转轴为同轴；所述电机采用无位置传感器的直流无刷轴流式电机；所述无刷电机电子控制器主要包括微处理器、驱动电路、三相桥臂功率电路、反电动势采样电路和保护电路，微处理器根据外部给定的控制信号，通过驱动电路控制三相桥臂功率电路中功率管的通、断，从而控制直流无刷轴流式电机的工作状态；同时，反电动势采样电路把电机的工作情况信号反馈给微处理器，微处理器控制各保护电路起作用。具有噪音小、使用安全、效率高、结构简单、成本低和维护方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于冷却车用空调中冷凝器的风机系统，具体涉及一种采用无位置传感器直流无刷电机的冷凝风机系统，尤其适用于巴士空调的冷凝器配套使用。
背景技术
现有巴士空调冷凝风机系统绝大多数是采用有刷冷凝风机，运行时噪音大，换相时电刷和换向器之间有摩擦，易产生换相火花，在低速时多采用电阻进行调速，造成低速运行时效率很低，并且由于有刷电机采用碳刷进行换相切换，具有碳刷易磨损的缺点，使用一段时间后需要更换电刷；同时电刷在磨损后会产生一些导电粉末留在换向器上，很容易引起电机短路故障，现有有刷冷凝风机存在寿命短、可靠性差、启动电流大等明显的缺点造成了电机寿命较短，需要经常维护。
现有巴士空调冷凝风机系统中，也有采用带位置传感器的无刷冷凝风机，无刷电机内部安装的位置传感器，用来检测电机的转子位置，控制系统根据传感器提供的转子位置信号来控制电机的运转，但由于采用了位置传感器方式，在设计电机时需考虑传感器的安置位置，造成电机体积增大。另外，位置传感器还存在耐高温性差、怕静电、接错线会损坏、元件安装工艺复杂，位置传感器损坏后电机就得返修等诸多问题，并且传感器还需接出引线，造成接线复杂，故障率升高等明显的缺点。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种噪音小、使用安全、效率高、结构简单、使用寿命长和成本低的巴士空调直流无刷冷凝风机。
本实用新型的目的是这样实现的：一种巴士空调直流无刷轴流式风机，包括风扇和电机；其特征在于所述电机的定子绕组引线与无刷电机电子控制器相连，电机的输出轴与所述风扇的转轴为同轴；所述电机采用无位置传感器的直流无刷轴流式电机；
所述无刷电机电子控制器主要包括微处理器、驱动电路、三相桥臂功率电路、反电动势采样电路和保护电路，微处理器根据外部给定的控制信号，通过驱动电路控制三相桥臂功率电路中功率管的通、断，从而控制直流无刷轴流式电机的工作状态；同时，反电动势采样电路把电机的工作情况信号反馈给微处理器，微处理器控制各保护电路起作用。
所述风扇的外罩上设有用于插接无刷电机电子控制器的卡座。产品设计上把所述的控制器和所述的无位置传感器的无刷轴流式电机本体作为两个互相配合而又相对独立的组成部分，保持了设计上的紧凑性，具有广泛的通用性和互换性，减少了使用者的保养和后续维护成本。
进一步，所述的电子无刷控制器采用微处理器进行控制，在电路上设有短路保护、过流保护、反接极性保护、过电压及欠电压保护、堵转保护、超低速和超高速保护、超高温保护等完善的保护功能。无位置传感器简化了系统接线，采用反电势检测路，勿需霍尔元件作为位置传感器，采用程序及电子结合调速方式，具有多种调速方式可选择。
直流无刷冷凝风机由带有智能型的电子控制器控制，可以根据系统的压力、温度、焓值及特定的温湿图曲线(Psychrometric Charts)自动调整冷凝风机转速至最佳值，实现人体工程学设计，从而保证必要通风降热所需的风量。
使用本实用新型时，由电子无刷电机控制器驱动无位置传感器的直流无刷轴流式电机带动扇叶来冷却巴士空调中的冷凝器。
相比已有技术，本实用新型具有以下优点：
1、与现有有刷巴士空调冷凝风机相比较：
(1)由于有刷电机多采用碳刷接触换相方式，造成碳刷易磨损，需经常更换，造成故障率高，维护成本高，并且在换相时易产生换相电火花，在易燃易爆场所比较危险。而无位置传感器无刷冷凝风机由于采用电子换相方式，所以不存在换相时产生的碳刷磨损和电火花，使用更为安全，运行噪音更小。
(2)现有有刷冷凝风机不具备堵转保护功能，在长时间堵转的情况下，容易使电机发热过度，并造成电机绕组烧毁、损坏，而无位置传感器冷凝风机具有堵转保护功能，能在电机堵转时自动重启，并在重启设定次数后，如果电机仍处于堵转状态，则切断电机电源，避免了电机堵转造成电机绕组烧坏的情况发生。
(3)普通有刷冷凝风机只有车上供电电源带有电流保险，而有刷冷凝风机本身没有电路短路和过流保护装置，造成出现故障时保险极易烧毁，而有时车上供电电源保险没有起作用，而造成电机烧毁以至巴士燃烧等重大安全事故。本实用新型除了设有单独自带的外置电路保险外，还设有电子限流保护装置，防止系统工作电流过大，大大减少了电流保险熔断的机率，减轻了维护工作量，也起到了双重保险的作用，大大提高了巴士的安全性。
(4)普通有刷冷凝风机在启动时冲击电流较大，对巴士发电机与蓄电池的寿命影响较大，而无位置传感器冷凝风机采用了CPU程序编程控制，可调节冷凝风机的启动电流和启动时间，可减少冷凝风机启动时的电流冲击。
(5)普通有刷冷凝风机没有低速及高速保护功能，在扇叶卷入异物时会造成转速下降，甚至扇叶损坏脱落这会造成转速升高。与电机空载运行且不能及时停机，以至造成冷凝风机更大的损坏，并且白白浪费电能。而无位置传感器冷凝风机设有超低速和超高速保护功能，在超低速和超高速时能及时停机，更好的保护了冷凝风机。
(6)普通有刷冷凝风机未设电流电压超低和超高保护功能，在电流异常时并不能及时的停机以保护巴士发电机或蓄电池。而无位置传感器冷凝风机设有电流电压超低和超高保护功能，能在电机异常时及时停机。
(7)现有有刷冷凝风机的调速方式多采用串联电阻调速方式，造成系统调速时，很大一部分电能消耗在调速电阻上，速度越低，效率也越低，并且也造成系统发热量增大。而无位置传感器冷凝风机采用程序及电子调速方式，在低速运行时发热量极低，效率很高。
(8)普通有刷冷凝风机的电机由于存在换相碳刷及铜换相片，造成电机制造工艺复杂，成本增高。而无位置传感器冷凝风机的电机则不需要以上两种装置，所以制造更为容易，成本更低。
(9)普通有刷冷凝风机在电源反接时，处于反转运行状态，在多个冷凝风机同时工作时很难发现少数处于反转状态的冷凝风机。而无位置传感器直流无刷冷凝风机因为设有电源反接极性保护功能，所以在冷凝风机反接时，冷凝风机将不能转动。
(10)普通有刷冷凝风机由于未采用微处理器进行控制，所以控制功能较为单一。而无位置传感器冷凝风机由于采用微处理器进行控制，可实现多种控制功能，更容易满足不同客户的要求。
2、与有位置传感器的巴士无刷冷凝风机相比较：
(1)有位置传感器无刷冷凝风机的电机在制造时需考虑位置传感器的安装位置，所以造成系统制造工艺复杂。而无位置传感器冷凝风机的电机由于不需安装位置传感器，所以制造工艺更为简单。
(2)有位置传感器的无刷冷凝风机的电机中的位置传感器需要引出线连接，接线较无位置传感器冷凝风机更为复杂，维护难度更高，成本也较无位置传感器冷凝风机更高。
(3)有位置传感器无刷冷凝风机由于存在位置传感器霍尔元件和引出线，不能耐高温、怕静电、接错线会损坏、元件安装工艺复杂，故障率高。
附图说明
图1是本实用新型无刷冷凝风机的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是无位置传感器无刷冷凝风机系统控制功能模块图。
图4是本实用新型正极有档调速控制方式图。
图5是本实用新型负极有档调速控制方式图。
图6是本实用新型无级调速控制方式图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
为了和现有的有刷冷凝风机的接线方式进行通用，方便对现有有刷冷凝风机进行更换，对无位置传感器直流无刷冷凝风机系统做以下几种举例：
例1：参见图1和图2，一种巴士空调直流无刷轴流式冷凝风机，包括风扇3和电机4；所述电机4的定子绕组引线与无刷电机电子控制器1相连，电机4的输出轴与所述风扇3的转轴为同轴；所述电机4采用无位置传感器的直流无刷轴流式电机。
扇叶5用卡簧9固接在转轴10上；无位置传感器的直流无刷轴流式电机4包括外壳6和位于外壳6内的转子8、定子7和输出轴10(即风扇转轴10)。所述的轴流式电机内没有设任何用于检测转子位置的位置传感器，无刷电机电子控制器1的输出端直接与电动机的定子绕组引线相连。
产品设计上把所述的无刷电机电子控制器和无位置传感器的无刷轴流式电机本体作为两个互相配合而又相对独立的组成部分，无刷电机电子控制器1插接于风扇3外罩的卡座内，即无刷电机电子控制器1采用分体结构，保持了设计上的紧凑性，具有广泛的通用性和互换性，减少了使用者的保养和后续维护成本。
如图3所示，无刷电机电子控制器1主要包括微处理器、驱动电路、三相桥臂功率电路、反电动势采样电路和保护电路，微处理器根据外部给定的控制信号，通过驱动电路控制三相桥臂功率电路中功率管的通、断，从而控制直流无刷轴流式电机的工作状态；同时，反电动势采样电路把电机4的工作情况信号反馈给微处理器，微处理器控制各保护电路起作用。保护电路包括温度保护电路、过流保护电路、过压及欠压保护电路和速度调节电路。
所述微处理器可选美国微芯公司的通用8位PK16系列芯片，各种保护电路可选用各种现有技术的成熟电路即可。即各种元件并非本实新型的创新所在。
另外，无刷电机电子控制器1还设有单独自带的外置电路保险2，防止系统工作电流过大，更换也方便，大大减少了巴士车上供电电源电流保险熔断的机率，减轻了维护工作量，也起到了双重保险的作用，大大提高了巴士的安全性。
例2：无位置传感器直流无刷冷凝风机系统的几种控制方式举例
现有有刷冷凝风机多采用串联电阻有档带大电流的正极调速控制方式。参见图4，本实用新型采用无刷电机控制器代替了正极串联调速电阻切换的接线方式，直流电源的正极经大电流切换开关，选择高、中、低三档速度，通过无刷电机控制器对无刷冷凝风机进行三档不同速度的控制。
图5为负极调速有档切换控制示意图。以示与图4正极与负极调速控制的区别，是因为无刷电机控制器内部设有反极性保护电路和电子线路的原因，造成它不可能像有刷电机那样随意将电阻串联在正极或负极都可以调速，因为无位置传感器无刷电机控制器不需要外部调速电阻。
图6为无位置传感器冷凝风机的无级调速控制方式，通过调节无刷电机控制器调速端的调速电压，就可以对无刷轴流式电机的速度进行调节。
以上是无位置传感器冷凝风机的几种具体实施方式，它可以直接替换现有有刷冷凝风机，由于采用微处理器进行控制，可根据用户的需要开发出更多的控制功能和保护功能。
Claims (4)
1.一种巴士空调直流无刷冷凝风机，包括风扇(3)和电机(4)；其特征在于所述电机(4)的定子绕组引线与无刷电机电子控制器(1)相连，电机(4)的输出轴与所述风扇(3)的转轴为同轴；所述电机(4)采用无位置传感器的直流无刷轴流式电机；
所述无刷电机电子控制器(1)主要包括微处理器、驱动电路、三相桥臂功率电路、反电动势采样电路和保护电路，微处理器根据外部给定的控制信号，通过驱动电路控制三相桥臂功率电路中功率管的通、断，从而控制直流无刷轴流式电机的工作状态；同时，反电动势采样电路把电机(4)的工作情况信号反馈给微处理器，微处理器控制各保护电路起作用。
2.根据权利要求1所述的巴士空调直流无刷冷凝风机，其特征在于所述保护电路包括温度保护电路、过流保护电路、过压及欠压保护电路和速度调节电路。
3.根据权利要求1所述的巴士空调直流无刷冷凝风机，其特征在于所述无刷电机电子控制器(1)还设有单独自带的外置电路保险(2)。
4.根据权利要求1所述的巴士空调直流无刷冷凝风机，其特征在于所述风扇(3)的外罩上设有用于插接无刷电机电子控制器(1)的卡座。
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Cited By (2)
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| CN102882341A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-01-16 | 王添辉 | 手持式外转子无刷电动工具 |
| CN106089772A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-11-09 | 叶露微 | 一种控制器固定在网罩背面的电风扇及其装配方法 |
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