节能静音贯流风机的制作方法
【专利摘要】本发明适用于通风设备技术领域，提供了一种节能静音贯流风机包括设有风腔的叶轮罩、收容于所述风腔内的风机以及安装于所述叶轮罩上以驱动所述风机在所述风腔内转动的驱动电机，所述驱动电机产生正弦波并控制所述风机。本发明实施例提供的所述节能静音贯流风机利用所述驱动电机控制所述风机，且所述驱动电机产生正弦波控制所述风机，以使所述风机的电流为正弦连续变化，无换相电流突变，从而降低所述驱动电机运行过程中的噪音产生，使得整个节能静音贯流风机具有静音效果，满足人们的使用需求。
【专利说明】
节能静音贯流风机
技术领域
[0001] 本发明属于通风设备技术领域，尤其涉及一种节能静音贯流风机。
【背景技术】
[0002] 现有市场上的过滤型门窗通风器或幕墙通风器的主要功能，是提供给室内经过过 滤的新鲜空气，同时阻断室外噪音和保温。
[0003] 为了实现上述功能，国内市场上过滤型窗式（幕墙）通风器的部分产品采用风机 (也称贯流风机)作为通风器的动力源。风机是一种直流无刷（电机)风机。由于目前国内市 场上的风机均采用方波控制方式，这种控制方式虽然简单容易实现，但同时存在转矩脉动 和换相噪音问题。
[0004] 随着生活水平的提高，人们对产品不断提出更高的要求。由于过滤型窗式(幕墙） 通风器大多安装在家庭里的客厅、书房和卧室，日常生活中用户对噪音十分敏感，安装采用 方波控制方式的风机的通风器固有的转矩脉动和换相噪音是客户无法接受的。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种节能静音贯流风机，旨在解决现有技术中通风器因采 用方波控制方式的风机而带来的噪音问题。
[0006] 本发明是这样实现的，一种节能静音贯流风机，包括设有风腔的叶轮罩、收容于所 述风腔内的风机以及安装于所述叶轮罩上以驱动所述风机在所述风腔内转动的驱动电机， 所述驱动电机产生正弦波并控制所述风机。
[0007] 进一步地，所述驱动电机的正弦波为三相正弦波。
[0008] 进一步地，所述驱动电机包括与外部电源电连接的电机绕组以及控制所述电机绕 组产生正弦电流信号的控制模块，所述控制模块控制所述正弦电流的幅值和相位来控制所 述驱动电机的转矩。
[0009] 进一步地，所述电机绕组的绕组数量为6个、9个、12个或者24个。
[0010] 进一步地，所述控制模块包括接收所述电机绕组产生的霍尔信号并对接收的霍尔 信号进行自动滤波和采样的霍尔滤波采样单元、接收所述霍尔滤波采样单元反馈的转速值 并计算正弦脉冲宽度调制的速度调节单元以及接收所述霍尔滤波采样单元反馈的角度值 和所述速度调节单元反馈的调幅度大小的正弦脉冲宽度调制单元，所述正弦脉冲宽度调制 单元利用所述调幅度大小和所述角度值生成开关损坏最小的正弦脉冲宽度调制并输出至 所述电机绕组中。
[0011] 优选地，所述速度调节单元的调速方式采用0-10V调速或者采用脉冲宽度调制方 式调速。
[0012] 进一步地，所述控制模块还包括设置于所述霍尔滤波采样单元与所述速度调节单 元之间以对所述转速值进行计算的速度计算单元以及设置于所述霍尔滤波采样单元与所 述正弦脉冲宽度调制单元之间并接收所述速度计算单元计算的转速值和所述角度值的角 度估算单元，所述角度估算单元利用所述转速值和换相信息估算所述电机绕组转子的旋转 角度。
[0013] 进一步地，所述控制模块还包括设置与上述角度估算单元与所述正弦脉冲宽度调 制单元之间并提供超前角度的超前角调整单元，所述角度估算单元输出的角度值与所述超 前角调整单元提供的超前角度生成所述正弦脉冲宽度调制单元所需的旋转角度，所述电机 绕组接收该旋转角度。
[0014] 本发明相对于现有技术的技术效果是:该节能静音贯流风机利用所述驱动电机控 制所述风机，且所述驱动电机产生正弦波控制所述风机，以使所述风机的电流为正弦连续 变化，无换相电流突变，从而降低所述驱动电机运行过程中的噪音产生，使得整个节能静音 贯流风机具有静音效果，满足人们的使用需求。
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他的附图。
[0016] 图1是本发明实施例提供节能静音贯流风机的结构图；
[0017] 图2是图1中驱动电机的系统框图；
[0018] 图3是图1中A-A的剖视图；
[0019] 图4至图6为图1中B-B的剖视图。
[0020] 附图标记说明：
[0021]
【具体实施方式】
[0022]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0023]在本发明的描述中，需要理解的是，术语"长度"、"宽度"、"上"、"下"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限 制。
[0024] 此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
[0025] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连 接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情 况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。
[0027]请参照图1至图6,本发明实施例提供的节能静音贯流风机包括设有风腔12的叶轮 罩10、收容于所述风腔12内的风机20以及安装于所述叶轮罩10上以驱动所述风机20在所述 风腔12内转动的驱动电机30,所述驱动电机30产生正弦波并控制所述风机20。
[0028]本发明实施例提供的所述节能静音贯流风机利用所述驱动电机30控制所述风机 20,且所述驱动电机30产生正弦波控制所述风机20,以使所述风机20的电流为正弦连续变 化，无换相电流突变，从而降低所述驱动电机30运行过程中的噪音产生，使得整个节能静音 贯流风机具有静音效果，满足人们的使用需求。
[0029]在该实施例中，所述叶轮罩10包括与所述风腔12相通的进风口和出风口，且所述 叶轮罩10内设有朝向所述风腔12内延伸并与风机20抵接的第一支撑块以及与所述风机20 相对以在所述风腔12内形成连通所述进风口和出风口之间流道的第二支撑块。
[0030]进一步地，所述驱动电机30的正弦波为三相正弦波。利用三相正弦波连续变化以 驱动所述风机20,使得整个换相电流变化流畅，不存在突变，从而大大降低了所述驱动电机 30运行的噪音。
[0031]请参照图1至图3,进一步地，所述驱动电机30包括与外部电源电连接的电机绕组 32以及控制所述电机绕组32产生正弦电流信号的控制模块34,所述控制模块34控制所述正 弦电流的幅值和相位来控制所述驱动电机30的转矩。所述正弦波控制是通过对所述电机绕 组32施加一定的电压，使所述电机绕组32产生正弦电流，通过控制所述正弦电流的幅值和 相位达到控制所述驱动电机30转矩的目的，从而使得所述驱动电机30的相电流为正弦且连 续变化，从而大大降低了所述驱动电机30运行的噪音。优选地，所述正弦波为三相正弦波。 [0032] 请参照图4至图6,进一步地，所述电机绕组32的绕组数量为6个、9个12个或者24 个，但不限于此。通过设置不同绕组数量的电机绕组32以满足不同的技术需求。在该实施例 中，磁极为多极设置，例如4极、6极或者8极等，但不限于此。
[0033]请参照图2,进一步地，所述控制模块34包括接收所述电机绕组32产生的霍尔信号 并对接收的霍尔信号进行自动滤波和采样的霍尔滤波采样单元340、接收所述霍尔滤波采 样单元340反馈的转速值并计算正弦脉冲宽度调制的速度调节单元342以及接收所述霍尔 滤波采样单元340反馈的角度值和所述速度调节单元342反馈的调幅度大小的正弦脉冲宽 度调制单元344,所述正弦脉冲宽度调制单元344利用所述调幅度大小和所述角度值生成开 关损坏最小的正弦脉冲宽度调制并输出至所述电机绕组32中。
[0034] 所述电机绕组32产生的霍尔信号输入至所述霍尔滤波采样单元340进行自动滤波 和采样，得到可靠的换相信号，此换相信号被用作估算所述驱动电机30转子的角度和转速； 并利用所述速度调节单元342调节所述霍尔滤波采样单元340反馈的转速值以计算所述正 弦脉冲宽度调制单元344所需的正弦脉冲宽度，所述正弦脉冲宽度调节单元还接收所述霍 尔滤波采样单元340反馈的角度值，根据接收到的正弦脉冲宽度和角度值生成开关损坏最 小的正弦脉冲宽度调制并输出至所述电机绕组32中。
[0035] 在该实施例中，所述速度调节单元342还接收给定转速，例如接收0-10V调速电压， 再根据输入的电压值调制出对应所述驱动电机30的转速。可以理解地，所述速度调节单元 342的调速方式采用0-10V调速。
[0036]在该实施例中，所述速度调节单元342采用脉冲宽度调制，即输入脉冲宽度调制的 占空比0-100%之间的比率，再根据输入占空比的比率值调整出对应的所述驱动电机30的 转速。
[0037]请参照图2,进一步地，所述控制模块34还包括设置于所述霍尔滤波采样单元340 与所述速度调节单元342之间以对所述转速值进行计算的速度计算单元345以及设置于所 述霍尔滤波采样单元340与所述正弦脉冲宽度调制单元344之间并接收所述速度计算单元 345计算的转速值和所述角度值的角度估算单元346,所述角度估算单元346利用所述转速 值和换相信息估算所述电机绕组32转子的旋转角度。利用所述速度计算单元345以计算换 相信号的转速并将转速输出至所述速度调节单元342和所述角度估算单元346,所述角度估 算单元346根据接收到的转速值和所述霍尔滤波采样单元340输出的角度值，以得到旋转角 度信号而输出至所述正弦脉冲宽度调制单元344。
[0038]请参照图2,进一步地，所述控制模块34还包括设置与上述角度估算单元346与所 述正弦脉冲宽度调制单元344之间并提供超前角度的超前角调整单元348,所述角度估算单 元346输出的角度值与所述超前角调整单元348提供的超前角度生成所述正弦脉冲宽度调 制单元344所需的旋转角度，所述电机绕组32接收该旋转角度。通过设置所述超前角调整单 元348补偿超前角Λ，与所述角度估算单元346输出的角度值合成形成旋转角度。这样，所述 正弦脉冲宽度调节单元利用调幅度和旋转角度生成开关损耗最小正弦脉冲宽度调制，并输 出至逆变单元。
[0039] 在上述各实施例中，所述节能静音贯流风机为建筑门窗节能静音贯流风机或者幕 墙节能静音贯流风机，但也不限于此。
[0040] 本发明各实施例提供的风机20可以是横流风机、轴流风机或者离心风机，但不限 于此，也可以是其他直流电机。
[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种节能静音贯流风机，其特征在于，包括设有风腔的叶轮罩、收容于所述风腔内的 风机以及安装于所述叶轮罩上以驱动所述风机在所述风腔内转动的驱动电机，所述驱动电 机产生正弦波并控制所述风机。2. 如权利要求1所述的节能静音贯流风机，其特征在于，所述驱动电机的正弦波为三相 正弦波。3. 如权利要求1或者2所述的节能静音贯流风机，其特征在于，所述驱动电机包括与外 部电源电连接的电机绕组以及控制所述电机绕组产生正弦电流信号的控制模块，所述控制 模块控制所述正弦电流的幅值和相位来控制所述驱动电机的转矩。4. 如权利要求3所述的节能静音贯流风机，其特征在于，所述电机绕组的绕组数量为6 个、9个、12个或者24个。5. 如权利要求3所述的节能静音贯流风机，其特征在于，所述控制模块包括接收所述电 机绕组产生的霍尔信号并对接收的霍尔信号进行自动滤波和采样的霍尔滤波采样单元、接 收所述霍尔滤波采样单元反馈的转速值并计算正弦脉冲宽度调制的速度调节单元以及接 收所述霍尔滤波采样单元反馈的角度值和所述速度调节单元反馈的调幅度大小的正弦脉 冲宽度调制单元，所述正弦脉冲宽度调制单元利用所述调幅度大小和所述角度值生成开关 损坏最小的正弦脉冲宽度调制并输出至所述电机绕组中。6. 如权利要求5所述的节能静音贯流风机，其特征在于，所述速度调节单元的调速方式 采用0-10V调速或者采用脉冲宽度调制方式调速。7. 如权利要求5所述的节能静音贯流风机，其特征在于，所述控制模块还包括设置于所 述霍尔滤波采样单元与所述速度调节单元之间以对所述转速值进行计算的速度计算单元 以及设置于所述霍尔滤波采样单元与所述正弦脉冲宽度调制单元之间并接收所述速度计 算单元计算的转速值和所述角度值的角度估算单元，所述角度估算单元利用所述转速值和 换相信息估算所述电机绕组转子的旋转角度。8. 如权利要求5所述的节能静音贯流风机，其特征在于，所述控制模块还包括设置与上 述角度估算单元与所述正弦脉冲宽度调制单元之间并提供超前角度的超前角调整单元，所 述角度估算单元输出的角度值与所述超前角调整单元提供的超前角度生成所述正弦脉冲 宽度调制单元所需的旋转角度，所述电机绕组接收该旋转角度。
【文档编号】F04D27/00GK105864073SQ201610378132
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】成尚华
【申请人】深圳市悦享电器有限公司