WO2013143136A1

WO2013143136A1 - 一种具有温度自动调节功能的无刷电机

Info

Publication number: WO2013143136A1
Application number: PCT/CN2012/073378
Authority: WO
Inventors: 孙海荣
Original assignee: Zhongshan Broad Ocean Motor Co Ltd
Current assignee: Zhongshan Broad Ocean Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2014-09-30
Also published as: CN103548252B; CN103548252A

Description

一种具有温度自动调节功能的无刷电机

技术领域：

本发明涉及一种具有温度自动调节功能的无刷电机。

背景技术：

目前，直流无刷电机控制器一般带有微处理器 MCU和 IGBT驱动芯片，这微处理器 MCU和 IGBT驱动芯片的组合，外围电路复杂，导致成本增加，且并没有完全利用到微处理器 MCU作用，有鉴于此，一些厂家专门为直流无刷电机开发的专用集成芯片一电机智能功率芯片，如东芝公司开发的 TPD4122K电机控制芯片，其它公司开发的 FM5001、 AX02芯片等，这些芯片集成度高，外围电路小，电路结构简单，成本较低，因此为广大厂家所接受。但是也存在一些缺陷：由于每个芯片的管脚都被定义了，一些芯片在开发时有没有考虑周全，缺少温度保护功能，电机控制芯片因工作中大量热量难以快速散去，所以经常出现烧毁的现象。

近来，一些厂家釆用了一些方法来保护电机智能功率芯片，例如：通过温度传感器 NTC与电阻分压后和设定值比较，一旦超过设定值，将电机停机保护，待温度下降后，再次启动电机，其结构如图 1所示。但这种做法产生一定的问题：一些空调用户发现，当整机温度过高时，如果风机电机因温度保护停机的话，对整个空调的很对零部件都是有损伤的，而且影响室内制冷效果。所以，一些用户提出技术要求：在无刷风机电机在过温时，不能停机，可以降低转速。发明内容：

本发明的目的是提供一种具有温度自动调节功能的无刷电机，它将温度探测电路检测的温度信号并转换成电压信号 U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号 Vout 输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端 Vsp- in连接电机智能功率芯片 IC3设置的速度信号输入端口 Vsp, 当温度越高，速度信号输入端口 Vsp输入电压越低，转速会自动降低，电机温度自动下降，但不停机，可靠性大大提高，满足客户的技术要求，保护用户的整机的零件。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种具有温度自动调节功能的无刷电机，包括电机智能功率芯片 IC3 , 电机智能功率芯片 IC3设置有速度信号输入端口 Vsp，另外它还包括温度探测电路和减法电路，温度探测电路检测电机智能功率芯片 IC3 的温度信号并转换成电压信号 U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号 Vout转换成电压信号 U2输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端 Vsp_ in连接电机智能功率芯片 IC3设置的速度信号输入端口 Vsp。

上述温度探测电路包括温敏电阻 NTC和电阻 R4，温敏电阻 NTC和电阻 R4 串联起来，两端分别连接地和电源 Vcc。

上述温敏电阻 NTC贴在电机智能功率芯片的表面。

上述所述的减法电路主要包括运算放大器 IC1、运算放大器 IC2、电阻 R2、电阻 R3、电阻 R7、电阻 R7、电阻 R8和电阻 R9 , 两级运算放大器 IC1、运算放大器 IC2串接而成减法电路。

上述所述的外部系统控制信号 Vout通过一个处理电路转换成电压信号 U2。上述所述的处理电路包括电阻 Rl、电阻 R5、电容 C2、稳压管 Z1 , 电阻 Rl、电阻 R5串联后两端分别连接在外部系统控制信号 Vout和地之间，电阻 R1与电阻 R5之间节点 A的电压信号 U2连接在减法电路的输入端，电容 C2、稳压管 Z1 和电阻 R5并联起来两端分别连接节点 A和地。上述所述的电机智能功率芯片 IC3直接连接电机的绕组，电机智能功率芯片 IC3还连接霍尔元件 Ha l l ,霍尔元件 Ha l l将电机的转子位置信号输入到电机智能功率芯片 IC 3。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1 ) 它将温度探测电路检测的温度信号并转换成电压信号 U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号 Vout输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端 Vsp_ in连接电机智能功率芯片 IC3 设置的速度信号输入端口 Vsp , 当电机工作在正常温度下，温敏电阻 NTC的阻值非常大，减法电路的输出端 Vsp_ in几乎等于外部系统控制信号 Vout转换成电压信号 U2 , 电机按外部系统控制信号选择一定的转速运行；当电机温度升高到一定情度，温敏电阻 NTC 的阻值急剧减少，温度探测电路检测电压信号 U1也急剧增大，减法电路的输出端 Vsp_ in的电压 =U2-U1 , 从而使速度信号输入端口 Vsp输入电压降低，电机转速会自动降低，但不停机，电机转速降低发热就降低，电机温度自动下降，因此这使电机可靠性大大提高，满足客户的技术要求-高温不停机，有效保护用户的整机的零件

2 ) 温敏电阻 NTC和电阻 R4，温敏电阻 NTC和电阻 R4串联起来，两端分别连接地和电源 Vcc ,上述温敏电阻 NTC贴在电机智能功率芯片的表面，结构简单，制造成本低；

3 )减法电路主要包括运算放大器 IC1、运算放大器 IC2、电阻 R2、电阻 R3、电阻 R7、电阻 R7、电阻 R8和电阻 R9 , 两级运算放大器 IC1、运算放大器 IC2串接而成减法电路，结构简单，制造成本低；

4 ) 上述所述的外部系统控制信号 Vout通过一个处理电路转换成电压信号 U2 , 处理电路可以很好与外部系统控制信号对接，转换成电机智能功率芯片 IC3 设置有速度信号输入端口 Vsp要求的信号；

5 ) 处理电路包括电阻 Rl、电阻 R5、电容 C2、稳压管 Z1 , 电阻 Rl、电阻 R5串联后两端分别连接在外部系统控制信号 Vout和地之间，电阻 R1与电阻 R5 之间节点 A的电压信号 U2连接在减法电路的输入端，电容 C2、稳压管 Z1和电阻 R5并联起来两端分别连接节点 A和地，结构简单，制造成本低。

附图说明：

图 1是传统无刷电机的温度控制原理图；

图 2是本发明的原理方框；

图 3是图 2对应的电路图；

图 4是 NTC电阻阻值随温度变化的曲线图„

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述：

如图 2、图 3所示，一种具有温度自动调节功能的无刷电机，包括电机智能功率芯片 IC3 , 电机智能功率芯片 IC3设置有速度信号输入端口 Vsp，另外它还包括温度探测电路和减法电路，温度探测电路检测电机智能功率芯片 IC3的温度信号并转换成电压信号 U1输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号 Vout转换成电压信号 U2输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端 Vs_P_ in连接电机智能功率芯片 IC3设置的速度信号输入端口 Vsp, 温度探测电路包括温敏电阻 NTC和电阻 R4，温敏电阻 NTC和电阻 R4串联起来，两端分别连接地和电源 Vcc , 温敏电阻 NTC贴在电机智能功率芯片的表面，减法电路主要包括运算放大器 IC1、运算放大器 IC2、电阻 R2、电阻 R3、电阻 R7、电阻 R7、电阻 R8和电阻 R9 , 两级运算放大器 IC1、运算放大器 IC2串接而成减法电路，外部系统控制信号 Vout通过一个处理电路转换成电压信号 U2 ,所述的处理电路包括电阻 Rl、电阻 R5、电容 C2、稳压管 Z1 , 电阻 Rl、电阻 R5串联后两端分别连接在外部系统控制信号 Vout和地之间，电阻 R1与电阻 R5之间节点 A的电压信号 U2连接在减法电路的输入端，电容 C2、稳压管 Z1和电阻 R5并联起来两端分别连接节点 A和地，电机智能功率芯片 IC3直接连接电机的绕组，电机智能功率芯片 IC3还连接霍尔元件 Ha l l，霍尔元件 Ha l l将电机的转子位置信号输入到电机智能功率芯片 IC3。

本发明的原理是：如图 3所示，减法电路的输出端 Vsp_ in的电压 =U2-U1 , Vsp_in = (1+R9/R8) * (Vout*R5/ (R1+R5) - vcc*R4/ (NTC+R4)，如图 4 所示，曲线 B是 NTC电阻阻值随温度变化的曲线，在正常温度下（即温度小于 TO ), 温敏电阻 NTC的阻值非常大，且远大于电阻 R4的阻值，电压信号 Ul=vcc*R4/ (NTC+R4) 几乎等于 0，减法电路的输出端 Vsp_ in几乎等于外部系统控制信号 Vout转换成电压信号 U2 ,电机按外部系统控制信号选择一定的转速运行；当电机温度升高到一定情度，温敏电阻 NTC 的阻值急剧减少，温度探测电路检测电压信号 Ul=vcc*R4/ (NTC+R4)也急剧增大，减法电路的输出端 Vsp_ in的电压 =U2_U1 , 从而使速度信号输入端口 Vsp输入电压降低，电机转速会自动降低，但不停机，电机转速降低发热就降低，电机温度自动下降，因此这使电机可靠性大大提高，满足客户的技术要求-高温不停机，有效保护用户的整机的零件。

上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求

1、一种具有温度自动调节功能的无刷电机，包括电机智能功率芯片（IC3), 电机智能功率芯片 UC3)设置有速度信号输入端口（Vsp)，其特征在于：它还包括温度探测电路和减法电路，温度探测电路检测电机智能功率芯片（IC3) 的温度信号并转换成电压信号（U1)输入到减法电路的一个输入端，外部系统控制信号（Vout) 转换成电压信号（U2)输入到减法电路的另一个输入端，减法电路的输出端（Vs_P_in) 连接电机智能功率芯片（IC3) 设置的速度信号输入端口 (Vsp)。

2、根据权利要求 1 所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：温度探测电路包括温敏电阻（NTC) 和电阻（R4) ，温敏电阻（NTC) 和电阻 4) 串联起来，两端分别连接地和电源（Vcc)。

3、根据权利要求 2所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：温敏电阻（NTC)贴在电机智能功率芯片的表面。

4、根据权利要求 1或 2或 3所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：减法电路主要包括运算放大器（IC1)、运算放大器（IC2)、电阻 (R2)、电阻（R3)、电阻 (R7)、电阻（R7)、电阻（R8)和电阻（ R9 ), 两级运算放大器（IC1)、运算放大器（IC2)串接而成减法电路。

5、根据权利要求 1或 2或 3所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：外部系统控制信号（Vout)通过一个处理电路转换成电压信号（U2)。

6、根据权利要求 5所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机，其特征在于：所述的处理电路包括电阻 l)、电阻 5)、电容（C2)、稳压管（Z1 ), 电阻（R1)、电阻 5)串联后两端分别连接在外部系统控制信号 Vout和地之间，电阻（Rl)与电阻 5)之间节点（A) 的电压信号（U2)连接在减法电路的输入端，电容（C2)、稳压管（Z1 ) 和电阻 5)并联起来两端分别连接节点（A)和地。

7、根据权利要求 1或 2或 3所述的一种具有温度自动调节功能的无刷电机, 其特征在于：电机智能功率芯片（IC3)直接连接电机的绕组，电机智能功率芯片（IC3)还连接霍尔元件（Hall)，霍尔元件（Hall)将电机的转子位置信号输入到电机智能功率芯片（IC3)。