CN219304722U - 一种应用于空气净化器的电机驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于空气净化器的电机驱动系统，属于电机控制技术领域，其包括主控制器、电源模块以及外置于电机本体外部的驱动模块，所述驱动模块设置于空气净化器本体上；所述驱动模块与所述主控制器和所述电源模块通过排线电性连接，所述主控制器与所述电源模块通过PCB板电性连接；所述驱动模块取电自所述电源模块，所述驱动模块用于接收所述主控制器的控制信号，并根据控制信号控制电机本体转动。本申请具有减少电机本体接线数量，降低组装时接线错接的效果。

Description

一种应用于空气净化器的电机驱动系统

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种应用于空气净化器的电机驱动系统。

背景技术

空气净化器是用来将污染空气净化成干净空气的设备，其主要包括用于净化空气的过滤单元和用于强制带动空气定向流动的吹风单元；当空气净化器工作时，吹风单元强制空气经过过滤单元以过滤经过过滤单元的空气中含有的灰尘、细菌和气味等，然后将过滤后的空气排放到室内。其中吹风单元包括电机和风扇，通过电机带动风扇旋转从而实现空气的定向流动。

现有的空气净化器生产商为了标准化和模块化生产以及降低生产成本，空气净化器大多采用拼装组合生产方式，即机电、风扇、外壳、过滤单元都可能是由不同的厂商生产的，最后进行拼装组合；在物理拼装的同时，还需要进行电路连接。现有的空气净化器通常采用直流电机，其驱动板设置于电机本体内部，这就导致电机与控制板连接时，接线数量多，容易造成接错线而导致烧板的情况发生。

实用新型内容

为了简化空气净化器拼接组装时的电路连接，本申请提供了一种应用于空气净化器的电机驱动系统。

一种应用于空气净化器的电机驱动系统，包括主控制器、电源模块以及外置于电机本体外部的驱动模块，所述驱动模块设置于空气净化器本体上；

所述驱动模块与所述主控制器和所述电源模块通过排线电性连接，所述主控制器与所述电源模块通过PCB板电性连接；所述驱动模块取电自所述电源模块，所述驱动模块用于接收所述主控制器的控制信号，并根据控制信号控制电机本体转动。

通过采用上述技术方案，通过将驱动模块从电机本体上独立出来并设置在空气净化器本体上，驱动模块通过排线与主控制器和电源模块连接，从而使得在组装电机时与空气净化器之间的接线数量大大减少，从而降低组装时接线错接的情况发生，同时减少接线数量使得设备整体的布线更加简单，不会存在大量接线裸露的情况。

优选地，所述驱动模块包括电机微控制器和功率转换电路；

所述功率转换电路包括三个驱动芯片，所述驱动芯片均由所述电机微控制器驱动，所述驱动芯片的输入端与所述电机微控制器连接，用于接收电机微控制器输出的控制信号，所述驱动芯片的输出端连接有电机接口，所述电机接口用于连接电机本体。

通过采用上述技术方案，功率转换电路将直流电转换为交流电从而为电机本体的绕组供电，电机微控制器对电机本体的驱动进行实际的控制。

优选地，所述驱动模块还包括温度检测单元，所述温度检测单元取电自所述电源模块，用于检测所述功率转换电路的温度；

所述温度检测单元包括串联于所述电源模块和地之间的温敏电阻和分压电阻，所述电机微控制器的一输入耦接于所述温敏电阻和所述分压电阻之间，用于获取所述温敏电阻的电压变化。

通过采用上述技术方案，功率转换电路在运行过程中会产生热量，当热量过高时会影响驱动模块的驱动控制，设置温度检测单元对功率转换电路的温度进行检测，电机微控制器根据检测温度控制电机转动。

优选地，所述驱动模块还包括电压检测单元，所述电压检测单元用于检测所述电源模块给电机本体供电的电压是否稳定；

所述电压检测单元包括串联于所述电源模块和地之间的第一电阻和第二电阻，所述电机为空之前的一输入脚耦接与所述第一电阻和第二电阻之间，用于获取所述第一电阻的电压变化。

通过采用上述技术方案，通过分压检测的方式对电机本体的供电电压进行检测，从而保证电机本体运行在稳定供电电压下。

优选地，所述驱动模块还包括门控开关单元，所述门控开关单元包括开关接线端口和检测电路，所述开关接线端口用于连接外部的门磁感应开关，所述检测电路与所述电机微控制器耦接，用于获取门磁感应开关的通断。

通过采用上述技术方案，由于空气净化器在运行时，电机带动风叶高速转动，如果有人打开设备的门的话容易造成危险，故设置门控开关单元与门磁感应开关进行电性连接，当门磁开关导通时，则表示该设备门的关闭，当门磁开关断开时，则表示该设备门被打开，电机微控制器与门控开关单元连接，通过门控开关单元获取设备门的开闭，从而控制电机驱动。

优选地，所述开关接线端口包括供电脚、检测脚和接地脚，所述供电脚与所述电源模块连接，所述检测脚与所述检测电路连接，所述检测电路包括检测电阻和滤波电容，所述检测电阻与所述检测脚连接，所述滤波电容连接于所述检测脚和所述接地脚之间，所述电机微控制器耦接于所述检测电阻和所述检测脚之间。

通过采用上述技术方案，开关接线端口和检测电路的结构设计以及各电子元器件之间的连接实现电机微控制器根据门磁感应开关的通断对电机驱动进行控制。

优选地，所述主控制器连接有负离子模块，所述负离子模块包括负离子接口和负离子控制电路；

所述负离子接口用于外接负离子发生器；

所述负离子控制电路与所述主控制器和所述负离子接口连接，所述主控制器用于输出发生控制负离子发生器工作的发生信号，所述负离子控制电路用于接收并响应发生信号。

通过采用上述技术方案，通过设置负离子模块，利用负离子发生器产生的负离子对空气进行净化。

优选地，所述主控制器连接有UV灯模块，UV灯模块包括串联于所述电源模块和地之间的控制开关管和UV灯接口；

所述UV灯接口用于外接UV灯条；

所述控制开关管的控制极与所述主控制器连接，所述主控制器用于输出控制UV灯条启闭的UV灯控制信号，所述控制开关管用于接收UV灯控制信号并根据UV灯控制信号控制UV灯条是否通电。

通过采用上述技术方案，通过设置UV灯模块，利用UV灯条发出的紫外光对空气进行杀菌消毒。

优选地，所述UV灯模块还包括并联于所述控制开关管和所述UV灯接口两端的稳流电容，所述稳流电容用于降低UV灯条开启时对所述电源模块的干扰。

通过采用上述技术方案，UV灯条在接通电源的瞬间，UV灯条内的汞蒸气和氢气放电，此时管压降得很低，放电电流大，由此可能会产生造成电源模块损坏的浪涌，通过设置稳流电容在UV灯条接通时对其产生的电流进行吸收，从而降低浪涌对电源模块的干扰。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过外置驱动模块，在电路连接的时候先将驱动模块与主控制器和电源模块进行组装，以使得在电机本体组装时仅需要与电源模块和驱动模块连接，大大降低接线错接的情况发生，简化布线结构；同时，排线连接的方式可以直接将现有的驱动模块与主控制器和电源模块进行整合连接，无需重新设计电路结构；

2.驱动模块外置使得空气净化器电路结构在设计时能够不需要顾虑后期组装接线时由于接线数量多而引起的接线问题，能够设计空气净化器更多的功能，通过设置负离子模块和UV灯模块从而实现空气净化器更好的除菌消毒的效果，通过设置门控开关单元以提高空气净化器的使用安全性能。

附图说明

图1是本申请实施例中驱动系统的整体结构框图；

图2是本申请实施例中驱动系统的主控制器的电路示意图；

图3是本申请实施例中驱动系统的电源模块的电路示意图；

图4是本申请实施例中驱动系统的驱动模块的电路示意图；

图5是本申请实施例中驱动系统的负离子模块、UV灯模块以及指示灯模块的电路示意图。

附图标记说明：

1、主控制器；2、电源模块；21、整流单元；22、高频PWM信号控制单元；23、变压单元；3、驱动模块；31、电机微控制器；32、功率转换电路；33、温度检测单元；34、电压检测单元；35、门控开关单元；4、负离子模块；5、UV灯模块；6、指示灯模块。

具体实施方式

以下结合附图的图1-图5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例以公开一种应用于空气净化器的电机驱动系统。参照图1，电机驱动系统包括主控制器1、电源模块2以及外置于电机本体外部的驱动模块3，驱动模块3外置于空气净化器本体上且与主控制器1和电源模块2连接。驱动模块3的驱动方式可选FOC驱动控制、SVPWM/SPWM等，本申请中，驱动模块3的驱动方式优选为FOC驱动方式。

参照图1，主控制器1、电源模块2以及驱动模块3根据实际安装的空间位置设置于一块或者多块PCB板上，主控制器1、电源模块2以及驱动模块3通过PCB板进行电性连接，PCB板可以为硬板也可以采用软板连接。本申请实施例中，优选将驱动模块3与主控制器1和电源模块2通过排线(即软性PCB板)电性连接，主控制器1和电源模块2通过硬板(即硬性PCB板)电性连接，即主控制器1和电源模块2独立设置于一块PCB板上，驱动模块3独立设置于另一块PCB板上，两块PCB板通过排线进行电性连接，从而使得在驱动系统设计时可以直接采用现有的驱动模块3和现有的主控制器1以及电源模块2进行整合，以达到降低对驱动系统电路结构的修改。

参照图2，主控制器1用于调节并控制空气净化器的运行，其包括主控芯片U1及其外围电路，本申请实施例中，主控芯片U1采用BF7613BM28P芯片，BF7613BM28P芯片是一款采用高速8051内核和电容检测通道的触控芯片，其包含看门狗、LED串行点阵驱动、按键检测、IIC、UART、低压检测、掉电复位、低功耗模式等。

参照图3，电源模块2用于将交流电转换为直流电为空气净化器的用电供电，其包括整流单元21、高频PWM信号控制单元22以及变压单元23。整流单元21用于接入AC电源并将交流电转换为直流电输出，本申请实施例中，整流单元21采用桥式整流器；高频PWM信号控制单元22包括高频发生芯片U8及其外围电路、驱动开关管Q1，本申请实施例中，驱动开关管Q1采用增强型NMOS管，高频发生芯片U8采用KP212LG芯片，KP212LG芯片是一款高性能原边控制器，可以提供高性能恒压和恒流输出。变压单元23包括变压器T1和整流滤波器件，变压器T1的初级侧与高频PWM信号控制单元22连接，变压器T1的次级侧与整流滤波器件连接。电源模块2工作时，整流单元21接入AC电源并将交流电转换为直流电，外围电路电阻分压得到启动电压，高频发生芯片U8开始输出控制信号以驱动开关管Q1，高频发生芯片U8输出高频信号用于驱动驱动开关管Q1导通，高频发生芯片U8再通过变压器T1的初级侧来获得输出电压反馈信号，从而控制驱动开关管Q1的导通时间，变压器T1的次级侧感应到电压后，经过整流滤波器件整流滤波后，以输出为能够稳定为净化器设备运行供电的直流电压。

参照图4，驱动模块3包括电机微控制器31及功率转换电路32，其中，电机微控制器31包括微控芯片U5及其外围电路，微控芯片U5采用CMS32M5526芯片，CMS32M5526芯片是一款采用ARMCortexM0内核的无刷电机控制专用芯片，其具有6通道增强型PWM可输出死区可控的互补型PWM，内置CIA采样率为100Ksps的12-bit低速ADC和采样率为1.2Msps的12-bit告诉ADC，内置2通道模拟比较器，集成多种驱动(3P+3N,6N)，降低方案外围元器件和BOM成本。

参照图4，功率转换电路32用于将直流电转化为交流电，给电机本体的绕组供电；本申请实施例中，功率转换电路32采用三个驱动芯片U2、U3、U4，驱动芯片U2、U3、U4采用N+P沟通增强模式MOSFET，三个驱动芯片均由电机微控制器31驱动。驱动芯片的输入端与电机微控制器31连接，用于接收电机微控制器31输出的控制信号，驱动芯片的输出端连接有电机接口CON12，电机接口CON12用于连接电机本体。将驱动模块3从电机本体拆出并与电源模块2和主控制器1一并安装到PCB板上，仅通过电机接口CON12与电机本体进行连接，驱动模块3的其他接线均通过排线与电源模块2和主控制器1进行连接，能够有效减少电机本体在组装时与PCB板需要连接的接线数量，从而防止接线错接而导致电机损毁的情况发生。

参照图4，由于功率转换电路32中的三个驱动芯片U2、U3和U4在运行过程中会发热，当温度过高时会影响驱动模块3的控制从而影响电机的运转，故驱动模块3还包括温度检测单元33，温度检测单元33取电自电源模块2，用于检测三个驱动芯片U2、U3以及U4的温度。温度检测单元33包括温敏电阻NTC1以及分压电阻R69，温敏电阻NTC1和分压电阻R69串联于电源模块2和地之间，温敏电阻NTC1的电阻值根据温度变化而变化，电机微控制器31的一输入脚耦接于温敏电阻NTC1和分压电阻R69之间，用于获取温敏电阻NTC1的电压变化，电机微控制器31根据温敏电阻NTC1的电压变化从而获取对应的温度变化，当电机微控制器31识别到温度过高时，控制电机本体减速或者停止运转。

参照图4，为延长电机本体的使用寿命，驱动模块3还包括电压检测单元34，电压检测单元34用于检测电源模块2给电机本体供电的电压是否稳定，即用于检测电源模块2输出的供电电压是否为24V。电压检测单元34包括串联于电源模块2和地之间的第一电阻RF1和第二电阻RF2，电机微控制器31的一输入脚耦接于第一电阻RF1和第二电阻RF2之间，用于获取第一电阻RF1的电压变化。当电机微控制器31根据电压检测单元34获取的电压信号从而判断电源模块2输出的电压是否稳定，若电源模块2输出的电压低于24V，则电机微控制器31则控制的电机本体停机，以保证电机本体工作在稳定的驱动电压下，从而延长电机本体的使用寿命。由于驱动模块3设置于电机本体外部，驱动模块3在实现对电源模块2电压检测的同时，电机本体不需要额外与电源模块2有其他的检测信号线的连接。

参照图4，为保证空气净化器被打开时电机本体能够停止工作以防止电机本体持续转动而导致的意外发生，驱动模块3还包括门控开关单元35，门控开关单元35包括开关接线端口CON10和检测电路，开关接线端口CON10用于连接外部的门磁感应开关，检测电路与电机微控制器31耦接，用于获取门磁感应开关的通断。当空气净化器的门被打开时，检测电路与门磁感应开关之间的通路被断开，此时电机微控制器31获取到检测电路为断路，电机微控制器31控制电机本体关闭。通过将驱动模块3外置于电机本体外部，在保证空气净化器安全性的同时，减少电机本体在组装过程中的接线数量。

参照图4，开关接线端口CON10包括供电脚、检测脚以及接地脚，门控开关单元35还包括串联于电源模块2和供电脚之间的保护电阻R61，门磁感应开关通过开关接线端口取电自电源模块2，保护电阻R61用于防止门磁感应开关被短路。检测电路包括检测电阻R63和滤波电容C27，检测电阻R63串联于电源模块2和检测脚之间，电机微控制器31耦接于检测电阻R63和检测脚之间用于检测检测电路是否通电，即检测电阻R63的电压变化，滤波电容C27串联于检测脚和接地脚之间，用于降低门磁感应开关启闭时电流对电机微控制器31的影响。

参照图5，主控制器1还连接有负离子模块4，负离子模块4包括负离子接口CON8以及负离子控制电路，其中负离子接口CON8用于外接负离子发生器，负离子控制电路连接主控芯片U1与负离子接口CON8，主控芯片U1用于输出控制负离子发生器工作的发生信号，负离子控制电路用于接收并响应发生信号。当主控芯片U1输出发生信号时，负离子控制电路控制负离子发生器运转产生负离子以净化空气；本申请实施例中，负离子控制电路优选采用光耦合器U9，其发射端与主控芯片U1连接，其接收端与负离子接口连接CON8。

参照图5，主控制器1还连接有UV灯模块5，UV灯模块5包括串联于电源模块2和地之间的控制开关管Q4和UV灯接口CON13，其中UV灯接口CON13用于外接UV灯条，控制开关管Q4的控制极与主控芯片U1连接，主控芯片U1用于输出控制UV灯条启闭的UV灯控制信号，控制开关管Q4用于接收主控芯片U1输出的UV灯控制信号并根据UV灯控制信号控制UV灯条是否通电。本申请实施例中控制开关管Q4采用NPN型三极管，当UV灯控制信号为高电平时，控制开关管Q4导通，此时UV灯接口CON13通电，UV灯条导通发出紫外光用于对空气进行杀菌消毒。UV灯模块5还包括稳流电容C24，稳流电容C24并联在控制开关管Q4和UV灯接口CON13两端，用于降低UV灯条开启时对电源模块2的干扰。

参照图5，主控制器1还连接有指示灯模块6，指示灯模块6包括若干与主控芯片U1连接的指示电路，指示电路由若干LED灯串联形成，指示灯模块6用于显示工作的档位、倒计时以及故障指示灯。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：包括主控制器(1)、电源模块(2)以及外置于电机本体外部的驱动模块(3)，所述驱动模块(3)设置于空气净化器本体上；

所述驱动模块(3)与所述主控制器(1)和所述电源模块(2)通过排线电性连接，所述主控制器(1)与所述电源模块(2)通过PCB板电性连接；所述驱动模块(3)取电自所述电源模块(2)，所述驱动模块(3)用于接收所述主控制器(1)的控制信号，并根据控制信号控制电机本体转动。

2.根据权利要求1所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述驱动模块(3)包括电机微控制器(31)和功率转换电路(32)；

所述功率转换电路(32)包括三个驱动芯片，所述驱动芯片均由所述电机微控制器(31)驱动，所述驱动芯片的输入端与所述电机微控制器(31)连接，用于接收电机微控制器(31)输出的控制信号，所述驱动芯片的输出端连接有电机接口，所述电机接口用于连接电机本体。

3.根据权利要求2所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述驱动模块(3)还包括温度检测单元(33)，所述温度检测单元(33)取电自所述电源模块(2)，用于检测所述功率转换电路(32)的温度；

所述温度检测单元(33)包括串联于所述电源模块(2)和地之间的温敏电阻和分压电阻，所述电机微控制器(31)的一输入耦接于所述温敏电阻和所述分压电阻之间，用于获取所述温敏电阻的电压变化。

4.根据权利要求2所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述驱动模块(3)还包括电压检测单元(34)，所述电压检测单元(34)用于检测所述电源模块(2)给电机本体供电的电压是否稳定；

所述电压检测单元(34)包括串联于所述电源模块(2)和地之间的第一电阻和第二电阻，所述电机为空之前的一输入脚耦接与所述第一电阻和第二电阻之间，用于获取所述第一电阻的电压变化。

5.根据权利要求2所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述驱动模块(3)还包括门控开关单元(35)，所述门控开关单元(35)包括开关接线端口和检测电路，所述开关接线端口用于连接外部的门磁感应开关，所述检测电路与所述电机微控制器(31)耦接，用于获取门磁感应开关的通断。

6.根据权利要求5所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述开关接线端口包括供电脚、检测脚和接地脚，所述供电脚与所述电源模块(2)连接，所述检测脚与所述检测电路连接，所述检测电路包括检测电阻和滤波电容，所述检测电阻与所述检测脚连接，所述滤波电容连接于所述检测脚和所述接地脚之间，所述电机微控制器(31)耦接于所述检测电阻和所述检测脚之间。

7.根据权利要求1所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述主控制器(1)连接有负离子模块(4)，所述负离子模块(4)包括负离子接口和负离子控制电路；

所述负离子接口用于外接负离子发生器；

所述负离子控制电路与所述主控制器(1)和所述负离子接口连接，所述主控制器(1)用于输出发生控制负离子发生器工作的发生信号，所述负离子控制电路用于接收并响应发生信号。

8.根据权利要求1所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述主控制器(1)连接有UV灯模块(5)，UV灯模块(5)包括串联于所述电源模块(2)和地之间的控制开关管和UV灯接口；

所述UV灯接口用于外接UV灯条；

所述控制开关管的控制极与所述主控制器(1)连接，所述主控制器(1)用于输出控制UV灯条启闭的UV灯控制信号，所述控制开关管用于接收UV灯控制信号并根据UV灯控制信号控制UV灯条是否通电。

9.根据权利要求8所述的一种应用于空气净化器的电机驱动系统，其特征在于：所述UV灯模块(5)还包括并联于所述控制开关管和所述UV灯接口两端的稳流电容，所述稳流电容用于降低UV灯条开启时对所述电源模块(2)的干扰。

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