一种带刹车功能的无刷风扇的制作方法

本发明涉及风扇技术领域，具体地，涉及一种带刹车功能的无刷风扇。

背景技术：

无刷风扇因噪声小、启动迅速、效率高等优点被推广使用，尤其是常被应用于电脑、扫地机器人以及家用电器。而无刷风扇在高速运转时断电后，风扇会因惯性作用而继续运转一段时间才能完全停止。人们在给无刷风扇做清洁维护时，因无刷风扇断电之后还在运转，人们操作时略有不注意就会被风扇风叶划伤手指。为了提高无刷风扇的安全性，一般会在无刷风扇内加装刹车机构用于断电后停止风扇的运转。而传统的刹车机构多为机械干扰式，这种方式通过机械机构对风扇进行刹车，但是对产品的机械结构、安装方式以及操作都具有一定要求，增加生产难度，另外机械干扰刹车在实际应用中容易对产品造成破坏，缩短产品寿命。

所以，我们亟需一种生产难度低、产品寿命长带刹车功能的无刷风扇。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种生产难度低、产品寿命长的带刹车功能的无刷风扇。

本发明公开的一种带刹车功能的无刷风扇，包括：定子、转子、风扇以及线圈绕组，线圈绕组绕设于定子上，转子安装于风扇上并且其环绕于定子，其还包括：刹车控制模块；刹车控制模块与线圈绕组电性连接。

根据本发明的一实施方式，刹车控制模块包括：主控芯片、磁感应电路以及刹车控制电路；刹车控制电路分别连接主控芯片以及线圈绕组；磁感应电路连接主控芯片。

根据本发明的一实施方式，磁感应电路包括：霍尔芯片、第一电阻、第一电容以及第二电容；第一电容、第一电阻及第二电容的一端同时连接主控芯片的第13引脚；第一电容的另一端连接主控芯片的第12引脚；第一电阻的另一端连接霍尔芯片的第1引脚；第二电容的另一端与霍尔芯片的第4引脚共同接地。

根据本发明的一实施方式，刹车控制电路括：第一二极管、第二二极管、第三电容、第四电容、第五电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第一mos管、第二mos管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第三mos管以及第四mos管；第一二极管的阴极同时连接第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻的一端及第一mos管、第二mos管的漏极；第二电阻的另一端同时连接第三电阻的另一端、第一mos管的栅极以及第一三极管的集电极；第一三极管的发射极连接第六电阻的一端；第六电阻的另一端连接主控芯片的第1引脚；第二mos管的栅极同时连接第四电阻、第五电阻的一端及第二三极管的集电极；第二三极管的发射极连接第七电阻的一端；第七电阻的另一端连接主控芯片的第16引脚；所述第二二极管的阴极同时连接第四电容、第八电阻和第十三电阻的一端；第一二极管与第二二极管的阳极同时连接电源；第一二极管与第二电阻之间并联第三电容的一端；第三电容的另一端接地；第八电阻的另一端同时连接第三三极管的集电极和第九电阻的一端；第九电阻的的另一端连接第三mos管的栅极；第三三极管的基极通过第十电阻同时连接第十一电阻的一端及第四三极管的集电极；第四三极管的基极连接第十二电阻的一端；第十二电阻的另一端连接主控芯片的第2引脚；第三三极管和第四三极管的发射极同时接地；第五电容、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻的一端以及第三mos管和第四mos管的源极同时连接主控芯片的第4引脚；第五电容、第十九电阻、第二十电阻以及第二十一电阻的另一端同时接地；第十三电阻的另一端同时连接第十四电阻的一端及第五三极管的集电极；第十四电阻的另一端连接第四mos管的基极；第五三极管的基极通过第十五电阻连接第十六电阻的一端及第六三极管的集电极；第六三极管的基极连接第十七电阻的一端；第十七电阻的另一端连接主控芯片的第15引脚；第五三极管和第六三极管的发射极同时接地；第一mos管源极与第三mos管的漏极同时连接线圈绕组的一端；第二mos管的源极与第四mos管的漏极同时连接线圈绕组的另一端；第四电容为储能电容。

本发明区别于现有技术的有益效果是：本发明的带刹车功能的无刷风扇设有与线圈绕组电性连接的刹车控制模块，利用刹车控制模块控制线圈绕组的电流方向，使定子与转子之间瞬间获得反向推力，使得转子带动风扇在短时间内停止运转，实现风扇的电子刹车，无需进行机械刹车机构的安装，降低生产难度以及延长产品的实用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中带刹车功能的无刷风扇的剖视图；

图2为实施例中刹车控制模块的电路示意图。

附图标记说明：1、定子；2、转子；3、风扇；l1、线圈绕组；4、刹车控制模块；u1、主控芯片；41、磁感应电路；42、刹车控制电路；u2、霍尔芯片；r1、第一电阻；c1、第一电容；c2、第二电容；d1、第一二极管；d2、第二二极管；c3、第三电容；c4、第四电容；c5、第五电容；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；r5、第五电阻；r6、第六电阻；r7、第七电阻；r8、第八电阻；r9、第九电阻；r10、第十电阻；r11、第十一电阻；r12、第十二电阻；r13、第十三电阻；r14、第十四电阻；r15、第十五电阻；r16、第十六电阻；r17、第十七电阻；r18、第十八电阻；r19、第十九电阻；r20、第二十电阻；r21、第二十一电阻；q1、第一mos管；q2、第二mos管；q3、第一三极管；q4、第二三极管；q5、第三三极管；q6、第四三极管；q7、第五三极管；q8、第六三极管；q9、第三mos管；q10、第四mos管。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例：

请参考图1所示，其为实施例中带刹车功能的无刷风扇的剖视图，本实施例提供一种带刹车功能的无刷风扇，包括定子1、转子2、风扇3以及线圈绕组l1。其中，线圈绕组l1绕设于定子1上，转子2安装于风扇3上并且其环绕于定子1，刹车控制模块4与线圈绕组l1电性连接。在通电时，该刹车控制模块4驱动线圈绕组l1通电，使得转子2围绕定子1旋转，从而带动风扇3旋转；当断电时，刹车控制模块4改变线圈绕组l1的电流方向，使得定子1与转子2之间瞬间获得反向推力，使得转子2带动风扇3停止运转。

进一步地，请参考图2所示，其为实施例中刹车控制模块的电路示意图，刹车控制模块4包括主控芯片u1、磁感应电路41以及刹车控制电路42。其中，刹车控制电路42分别连接主控芯片u1以及线圈绕组l1，磁感应电路52连接主控芯片u1。另外值得注意的是，刹车控制电路42用于控制线圈绕组l1的通电从而驱动风扇3旋转，同时其亦可用于控制线圈绕组l1在断电后获得一个反向电流，从而使得定子1与转子2之间瞬间获得反向推力，停止风扇3的运转；磁感应电路52用于感应风扇3运转时线圈绕组l1上产生的磁场方向，并且磁感应电路52将根据磁场方向输出一持续性的电平信号至主控芯片u1。在本实施例中，上述的主控芯片u1采用型号为am4967的控制芯片，但不限制于此种型号。am4967控制芯片具有16个引脚，其中，第1引脚为用于第二频道第一输出端out2端，第2引脚为用于第二频道第二输出端out2b端，第3引脚为用于电源输入的vcc端，第4引脚为用于限流指示的cs端，第9引脚为用于连接霍尔传感器负极的hin-端，第10引脚为用于连接霍尔传感器正极的hin+端，第11引脚为用于设定频率的ct端，第12引脚为用于线性启动的ls端，第13引脚为用于输出5v参考电压的vref端，第14引脚为用于接地的gnd端，第15引脚为用于第一频道第二输出的out1b端，以及第16引脚为用于第一频道第一输出的out1端。在通电之后，主控芯片u1通过刹车控制电路42控制线圈绕组l1通电，并且磁感应电路41感应线圈绕组l1通电后产生的磁场的方向并输出一持续性的电平信号至主控芯片u1，控制程序使主控芯片u1根据该电平信号通过刹车控制电路42改变线圈绕组l1的电流方向。在一个实施例中，定义风扇3正转时，磁感应电路41感应线圈绕组l1通电后产生的磁场方向输出一高电平信号至主控芯片u1，根据控制程序主控芯片u1接收到磁感应电路41输入的一个持续性高电平后，通过刹车控制电路42改变线圈绕组l1的电流方向，使得转子2获得一个反向磁场推力而反转，带动风扇3反转。在断电之后，刹车控制电路42通过其内部运作，短时间内改变线圈绕组l1的电流方向，使得转子2获得一个短暂的反向磁场推力停止旋转，使得风扇3停止。

进一步地，请继续参考图2所示，磁感应电路52包括霍尔芯片u2、第一电阻r1、第一电容c1以及第二电容c2。其中，第一电容c1的一端同时与第一电阻r1及第二电容c2的一端连接，并且接入主控芯片u1的vref端，第一电容c1的另一端连接主控芯片u1的ls端，第一电阻r1的另一端连接霍尔芯片u2的第1引脚，第二电容c2的另一端与霍尔芯片u2的第4引脚共同接地，另外霍尔芯片u2第2引脚连接入主控芯片u1的hin+端，其第3引脚连接主控芯片u1的hin-端。在通电后，线圈绕组l1通电产生磁场，霍尔芯片u2检测线圈绕组l1的磁场，然后霍尔芯片u2将通过hin+端输出一持续性的电平信号至主控芯片u1。在一个实施例中，可通过控制程序定义，风扇4正转时，霍尔芯片u2感应线圈绕组l1产生的磁场后输出一高电平信号至主控芯片u1，风扇4反转时，则相反，然后通过控制程序使主控芯片u1根据霍尔芯片u2输出的电平信号进行判断风扇3的运转方向并且根据该电平信号改变线圈绕组l1上的电流走向。在本实施例中，霍尔芯片u2可采用型号为hw-101a的霍尔芯片，但不限制于此型号，其具有4个引脚，其中第1引脚及第3引脚为输入引脚，第2引脚及第4引脚为输出引脚。另外，在本实施例中，第一电阻r1采用1.2kω，第一电容c1以及第二电容c2采用1uf。

更进一步地，请继续参考图2所示，刹车控制电路42包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第一mos管q1、第二mos管q2、第一三极管q3、第二三极管q4、第三三极管q5、第四三极管q6、第五三极管q7、第六三极管q8、第三mos管q9以及第四mos管q10。其中，第一二极管d1的阴极同时连接第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5的一端及第一mos管q1、第二mos管q2的漏极，第二电阻r2的另一端同时连接第三电阻r3的另一端、第一mos管q1的栅极以及第一三极管q3的集电极，第一三极管q3的发射极连接第六电阻r6的一端，第六电阻r6的另一端连接主控芯片u1的第1引脚，第二mos管q2的栅极同时连接第四电阻r4、第五电阻r5的一端及第二三极管q4的集电极，第二三极管q4的发射极连接第七电阻r7的一端，第七电阻r7的另一端连接主控芯片u1的第16引脚，第二二极管d2的阴极同时连接第四电容c4、第八电阻r8和第十三电阻r13的一端，所述第一二极管d1与第二二极管d2的阳极同时连接电源，在第一二极管d1与第二电阻r2之间并联一用于滤波的第三电容c3，第八电阻r8的另一端同时连接第三三极管q5的集电极和第九电阻r9的一端，第九电阻r9的的另一端连接第三mos管q9的栅极；第三三极管q5的基极通过第十电阻r10同时连接第十一电阻r11的一端及第四三极管q6的集电极，第四三极管q6的基极连接第十二电阻r12的一端，第十二电阻r12的另一端连接主控芯片u1的第2引脚，第三三极管q5和第四三极管q6的发射极同时接地，第五电容c5、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21的一端以及第三mos管q9和第四mos管q10的源极同时连接主控芯片u1的第4引脚，第五电容c5、第十九电阻r19、第二十电阻r20以及第二十一电阻r21的另一端同时接地，第十三电阻r13的另一端同时连接第十四电阻r14的一端及第五三极管q7的集电极，第十四电阻r14的另一端连接第四mos管q10的基极；第五三极管q7的基极通过第十五电阻r15连接第十六电阻r16的一端及第六三极管q8的集电极，第六三极管q8的基极连接第十七电阻r17的一端；第十七电阻r17的另一端连接主控芯片u1的第15引脚，第五三极管q7和第六三极管q8的发射极同时接地，第一mos管q1源极与第三mos管q9的漏极同时连接线圈绕组l1的一端，第二mos管q2的源极与第四mos管q10的漏极同时连接线圈绕组的2的另一端。其中，第四电容c4为储能电容。又，第一mos管q1和第二mos管q2为p沟道mos管，第三mos管q9和第四mos管q10为n沟道mos管。在本实施例中，上述的第一二极管d1和第二二极管d2可采用型号为ss34的二极管，第三电容c3采用22uf及50v规格，第四电容c4采用47uf及25v规格的储能电容，第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4及第五电阻r5采用2.2kω，第六电阻r6及第七电阻r7采用3.6kω，第八电阻r8及第十三电阻r13采用20kω，第九电阻r9及第十四电阻r14采用100kω，第十电阻r10、第十二电阻r12、第十五电阻r15及第十七电阻r17采用1kω，第十一电阻r11及第十六电阻r16采用2kω，第十九电阻r19、第二十电阻r20及第二十一电阻r21采用200ω。通过上述方向的连接，使得刹车控制电路42在通电时，可以通过第一mos管q1、第二mos管q2、第一三极管q3、第二三极管q4、第三三极管q5、第四三极管q6、第五三极管q7、第六三极管q8、第三mos管q9以及第四mos管q10配合主控芯片u1的第1、第2、第15以及第16引脚输出的电平，实现控制线圈绕组l1的电流走向，并且，在断电时，通过第四电容c4提供电源，使刹车控制电路42改变线圈绕组l1上的电流方向，使其产生反向磁场，最后使风扇3急停。

本工发明的工作原理如下：

在正常通电情况下，主控芯片u1通过其第1、第2、第15以及第16引脚输出用于控制线圈绕组l1电流走向的电平信号，其中根据控制程序定义主控芯片u1的初始状态时的电平信号输出。在一个实施例中，主控芯片u1通过其第1、第2引脚输出低电平，使得第一mos管q1导通，第三mos管q9截止，第15引脚输出高电平，第16引脚不输出电平，使得第二mos管q2截止，第四mos管q10导通，最后实现线圈绕组l1上的电流由第一mos管q1流向第四mos管q10；当主控芯片u1通过其第15、第16引脚输出低电平，第1引脚不输出电平，第2引脚输出高电平时，第一mos管q1截止，第二mos管q2导通，第三mos管q9导通，第四mos管q10截止，最后实现线圈绕组l1上的电流由第二mos管q2流向第三mos管q9。主控芯片u1通过霍尔芯片u2输入的持续性电平信号，判断风扇3的转向，主控芯片u1并且通过该持续性的电平信号，改变其第1、第2、第15以及第16引脚的输出电平，在一个实施例中，当霍尔芯片u2输入的高电平信号代表风扇3的正转，通过控制程序定义，主控芯片u1接收霍尔芯片u2输入的高电平信号后，通过前面所述原理改变其第1、第2、第15以及第16引脚的输出电平，改变线圈绕组l1上的电流方向。

在断电之后，因第四电容c4为储能电容，第四电容c4反向放电，此时第三三极管q5、第四三极管q6、第五三极管q7以及第六三极管q8截止，此时第九电阻r9和第十四电阻r14上存在电压使得第三mos管q9和第四mos管q10处于导通状态，然后，第四电容c4反向放电产生的电流由地流经第十九电阻r19、第二十电阻r20以及第二十一电阻r21最后流入线圈绕组l1，抵消线圈绕组l1上残存的电流产生的磁场并且形成与之前相反的新磁场，使得转子2瞬间获得相反的推力，使风扇3急停。

综上所述，本发明的带刹车功能的无刷风扇设有与线圈绕组l1电性连接的刹车控制模块4，利用刹车控制模块4控制线圈绕组l1的电流方向，使定子1与转子2之间瞬间获得反向推力，使得转子2带动风扇3在短时间内停止运转，实现风扇的电子刹车，无需进行机械刹车机构的安装，降低生产难度以及延长产品的实用寿命。

上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。