CN201878078U - 一种应用无刷直流马达的家电 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用无刷直流马达的家电，包括：用于控制家电运转的无刷直流马达；用于控制所述无刷直流马达工作的控制电路，所述控制电路与所述无刷直流马达相连；以及用于为所述无刷直流马达和控制电路供电的开关电源，所述开关电源与所述无刷直流马达和控制电路相连。本实用新型通过采用无刷直流马达替代传统的交流马达，且配置控制电路对马达实现3相6态控制，与传统的使用交流马达的家电相比，效率得到大幅度的提升，档位调节更加方便，并且采用安全特低电压供电，更安全更可靠，同时发热量更小，保障其使用范围更广，使用寿命更长。

Description

一种应用无刷直流马达的家电

技术领域

本实用新型涉及家电技术领域，更具体地说，涉及一种应用无刷直流马达的家电。

背景技术

传统的小家电中采用的马达都为交流马达，交流马达是磁场旋转运动，而导体不动。然而，交流马达的效率较低，一般最高不超过40％。且其档位调整很不方便，一旦马达制作完毕，档位也就恒定，若想变更档位则需要在硬件和软件方面同时调整，很不方便。此外，传统的交流马达直接采用市电供电，存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有家电使用交流马达效率低、档位调节不便且存在安全隐患的缺陷，提供一种应用无刷直流马达的家电，提高家电的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种应用无刷直流马达的家电，包括：

用于控制家电运转的无刷直流马达；

用于控制所述无刷直流马达工作的控制电路，所述控制电路与所述无刷直流马达相连；以及

用于为所述无刷直流马达和控制电路供电的开关电源，所述开关电源与所述无刷直流马达和控制电路相连。

在本实用新型所述的应用无刷直流马达的家电中，所述控制电路包括：

用于检测所述无刷直流马达的锭子绕组位置的位置检测模块，所述位置检测模块与所述无刷直流马达的锭子绕组相连；

用于接收档位调节指令的电控模块；

用于根据所述锭子绕组位置和档位调节指令发出控制信号的主控模块，所述主控模块与所述位置检测模块和电控模块相连；以及

用于根据控制信号驱动所述无刷直流马达的驱动模块；所述驱动模块与所述主控模块和无刷直流马达相连。

在本实用新型所述的应用无刷直流马达的家电中，所述电控模块包括机械式电位器和/或电子式控制板。

在本实用新型所述的应用无刷直流马达的家电中，所述无刷直流马达包括：由锭子绕组和永磁体转子组成的马达绕组，以及与所述锭子绕组相连的马达控制电路。

在本实用新型所述的应用无刷直流马达的家电中，所述锭子绕组包括空间上以永磁体转子为中心呈120度的分布的A相绕组、B相绕组和C相绕组；所述马达控制电路包括：

第一MOS管和第四MOS管，所述第一MOS管的漏极接开关电源，所述第四MOS管的源极接地，所述第一MOS管的源极与第四MOS管的漏极相连，同时连接到马达的A相绕组，所述第一MOS管和第四MOS管的栅极分别连接至所述驱动模块；

第二MOS管和第五MOS管，所述第二MOS管的漏极接开关电源，所述第五MOS管的源极接地，所述第二MOS管的源极与第五MOS管的漏极相连，同时连接到马达的B相绕组，所述第二MOS管和第五MOS管的栅极分别连接至所述驱动模块；

第三MOS管和第六MOS管，所述第三MOS管的漏极接开关电源，所述第六MOS管的源极接地，所述第三MOS管的源极与第六MOS管的漏极相连，同时连接到马达的C相绕组，所述第三MOS管和第六MOS管的栅极分别连接至所述驱动模块。

实施本实用新型的应用无刷直流马达的家电，具有以下有益效果：本实用新型通过采用无刷直流马达替代传统的交流马达，且配置控制电路对马达实现3相6态控制，与传统的使用交流马达的家电相比，效率得到大幅度的提升，档位调节更加方便，并且采用安全特低电压供电，更安全更可靠，同时发热量更小，保障其使用范围更广，使用寿命更长。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为根据本实用新型优选实施例的应用无刷直流马达的家电的模块示意图；

图2为根据本实用新型优选实施例的应用无刷直流马达的家电中控制电路的具体模块示意图；

图3为根据本实用新型优选实施例的应用无刷直流马达的家电中无刷直流马达的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请参阅图1，为根据本实用新型优选实施例的应用无刷直流马达的家电的模块示意图。如图1所示，本实用新型提供的应用无刷直流马达的家电100包括无刷直流马达102、控制电路104和开关电源106。

在本实用新型提供的应用无刷直流马达的家电100中，采用了无刷直流马达102来控制家电运转。并且增设了控制电路104来控制所述无刷直流马达工作，这是与传统家电中采用交流马达不同之处。控制电路104与所述无刷直流马达102连接。而开关电源106用于为无刷直流马达102和控制电路104提供工作电源。因此，开关电源106同时与无刷直流马达102以及控制电路104连接。

请参阅图2，为根据本实用新型优选实施例的应用无刷直流马达的家电中控制电路的具体模块示意图。如图2所示，本实施例提供的控制电路200进一步包括位置检测模块202、电控模块204、主控模块206和驱动模块208。本实用新型的控制电路200主要针对采用的无刷直流马达而设计。请结合参阅图3，为根据本实用新型优选实施例的应用无刷直流马达的家电中无刷直流马达的电路原理图。如图3所示，本实用新型采用3相6态控制技术，对无刷直流马达进行控制。该无刷直流马达包括：马达绕组和马达控制电路。其中，马达绕组包括位于中心的永磁体转子，以及对称分布在锭子绕组周围的锭子绕组。如图3中，锭子绕组包括A相绕组U、B相绕组V和C相绕组W，在物理结构上彼此呈120度的分布在永磁体转子的周围。在电路连接上，A相绕组U、B相绕组V和C相绕组W呈星型连接。即3个绕组的一端连接在一起，另一端分别与马达控制电路相连。

马达控制电路包括三对MOS管。其中，第一对MOS管为第一MOS管Q1和第四MOS管Q4，第一MOS管Q1的漏极接开关电源，所述第四MOS管Q4的源极接地，所述第一MOS管Q1的源极与第四MOS管Q4的漏极相连，同时连接到马达的A相绕组U，第一MOS管Q1和第四MOS管Q4的栅极分别连接至驱动模块。

相应地，第二对MOS管为第二MOS管Q2和第五MOS管Q5，所述第二MOS管Q2的漏极接开关电源，所述第五MOS管Q5的源极接地，所述第二MOS管Q2的源极与第五MOS管Q5的漏极相连，同时连接到马达的B相绕组V，所述第二MOS管Q2和第五MOS管Q5的栅极分别连接至驱动模块。

相应地，第三对MOS管为第三MOS管Q3和第六MOS管Q6，所述第三MOS管Q3的漏极接开关电源，所述第六MOS管Q6的源极接地，所述第三MOS管Q3的源极与第六MOS管Q6的漏极相连，同时连接到马达的C相绕组W，所述第三MOS管Q3和第六MOS管Q6的栅极分别连接至驱动模块。

请再参照图2，图2中位置检测模块202与无刷直流马达的锭子绕组相连，即与A相绕组U、B相绕组V和C相绕组W相连，检测其位置信息，随后发送给主控模块206。

电控模块204可以采用机械式电位器和/或电子式控制板，分别通过模拟信号或数字信号发送档位调节指令给主控模块206。

主控模块206同时与位置检测模块202和电控模块204相连，主控模块206采用能够发出PWM信号的主控芯片，根据接收的锭子绕组位置信息和档位调节指令发出PWM控制信号。

驱动模块208与主控模块206相连，并连接至无刷直流马达的马达控制电路，驱动模块208由PWM控制信号控制驱动所述无刷直流马达。

如图2和图3所示，驱动模块208将分别与第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5和第六MOS管Q6的栅极相连，从而控制各个的导通和闭合，进一步控制流过A相绕组U、B相绕组V和C相绕组W的电流状态。本实用新型对无刷直流马达实现3相6态控制技术，通过控制流过A相绕组U、B相绕组V和C相绕组W的电流状态，就能实现对永磁体转子运动状态的控制和调节。

本实用新型采用的120度三相六态BLDC(Brushless DC Motor，直流无刷马达)在工作时任何时刻都只能是两相绕组导通，另一相不导通。由于其转子为永久磁体，所以在锭子绕组通电后形成磁场就会对转子产生作用力使转子旋转。但锭子绕组上通的是直流电，当转子位置变化后，锭子绕组形成的磁场也必须跟着转子位置改变，否则非但不能转动还会产生震动，所以锭子绕组的导通顺序就需要根据转子的位置不停地调整，使锭子绕组形成的磁场一直对转子起作用。也就是说，每次导通的两相锭子绕组所产生的作用力要时刻对转子起作用，一旦转子位置变化到该两相锭子绕组所产生的作用力不再起有效作用时，就需要调整下两相锭子绕组工作，以保持时刻有作用力对转子起推动作用，使其旋转。

从拓扑结构可以看出，每次绕组导通顺序的改变，只需要改变不同桥臂上的MOS管就完成。相应地，马达的整个运转周期可以分为0-1/3∏、1/3∏-2/3∏、2/3∏-∏、∏-4/3∏、4/3∏-5/3∏、5/3∏-2∏六个状态。

其中，在0-1/3∏周期内，导通第一MOS管Q1与第五MOS管Q5，A相绕组U与B相绕组导通V两个绕组导通，永磁体转子的NS极在锭子绕组形成的磁场中受磁力作用而旋转，当旋转到一定位置时，确切地说是C相绕组W相反电动势过零时需要换相。

当发现换相时，如换相为A相绕组U与C相绕组W导通时，只需要关闭第五MOS管Q5并开通第六MOS管Q6，即可此时周期也变成1/3∏-2/3∏。通过换相可以看出，锭子绕组形成的磁场紧随转子的位置而改变。

在接下来的2/3∏-∏、∏-4/3∏、4/3∏-5/3∏、5/3∏-2∏范围也如此进行，从而使锭子绕组的磁场旋转起来，时刻对转子起作用力。锭子绕组导通顺序分别是UV、UW、VW、VU、WU、WV，分别对应六个状态，这样一个完整的工作周期就完成了。

由此可见，锭子绕组的导通顺序通过换相来完成，且换相需要根据转子的位置来定。需要说明的是，马达绕组的连接方式必须是“星型”并不需要中线，从图中可以很明确的看到绕组为“星型”接法。

本实用新型所述的家电可以为采用上述结构的电扇、排风扇、洗衣机等家电。本实用新型的家电采用无刷直流马达，且运用3相6态控制技术，相对传统交流马达的优点为：

1、效率大幅度得到提升，可以轻松超过传统交流马达20％以上。

2、档位(速度)调节更加方便且调节范围广，可以轻松实现零至最大，真正实现无机调速。

3、家电的使用更安全；传统交流马达直接采用市电供电，有一定的安全隐患。而本实用新型应用直流马达的家电可以采用安全特低电压供电，更安全更可靠。

4、本实用新型应用直流马达的家电可以精确控制转速，甚至不受负载的影响，而传统马达典型的缺点就是转速受负载影响大。

5、本实用新型应用直流马达的家电因采用无刷技术，所以工作噪音非常小。

6、本实用新型应用直流马达的家电相比传统交流马达，同样负载情况下，发热更小，保障其使用范围更广，使用寿命更长。

7、本实用新型应用直流马达的风扇与采用传统马达的风扇相比在风类的模拟实现上，更接近自然，使送风更柔和、更舒适。

本实用新型是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本实用新型范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本实用新型技术的特定场合或材料，可对本实用新型进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本实用新型并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (5)

1.一种应用无刷直流马达的家电，其特征在于，包括：

用于控制家电运转的无刷直流马达；

用于控制所述无刷直流马达工作的控制电路，所述控制电路与所述无刷直流马达相连；以及

用于为所述无刷直流马达和控制电路供电的开关电源，所述开关电源与所述无刷直流马达和控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的应用无刷直流马达的家电，其特征在于，所述控制电路包括：

用于检测所述无刷直流马达的锭子绕组位置的位置检测模块，所述位置检测模块与所述无刷直流马达的锭子绕组相连；

用于接收档位调节指令的电控模块；

用于根据所述锭子绕组位置和档位调节指令发出控制信号的主控模块，所述主控模块与所述位置检测模块和电控模块相连；以及

用于根据控制信号驱动所述无刷直流马达的驱动模块；所述驱动模块与所述主控模块和无刷直流马达相连。

3.根据权利要求2所述的应用无刷直流马达的家电，其特征在于，所述电控模块包括机械式电位器和/或电子式控制板。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的应用无刷直流马达的家电，其特征在于，所述无刷直流马达包括：由锭子绕组和永磁体转子组成的马达绕组，以及与所述锭子绕组相连的马达控制电路。

5.根据权利要求4中所述的应用无刷直流马达的家电，其特征在于，所述锭子绕组包括空间上以永磁体转子为中心呈120度的分布的A相绕组、B相绕组和C相绕组；

所述马达控制电路包括：

第一MOS管和第四MOS管，所述第一MOS管的漏极接开关电源，所述第四MOS管的源极接地，所述第一MOS管的源极与第四MOS管的漏极相连，同时连接到马达的A相绕组，所述第一MOS管和第四MOS管的栅极分别连接至所述驱动模块；

第二MOS管和第五MOS管，所述第二MOS管的漏极接开关电源，所述第五MOS管的源极接地，所述第二MOS管的源极与第五MOS管的漏极相连，同时连接到马达的B相绕组，所述第二MOS管和第五MOS管的栅极分别连接至所述驱动模块；

第三MOS管和第六MOS管，所述第三MOS管的漏极接开关电源，所述第六MOS管的源极接地，所述第三MOS管的源极与第六MOS管的漏极相连，同时连接到马达的C相绕组，所述第三MOS管和第六MOS管的栅极分别连接至所述驱动模块。

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