电机堵转检测装置和具有其的空调器的制作方法

本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种电机堵转检测装置和一种空调器。

背景技术：

目前，由于步进电机具有智能化、自动化、定位精度高、误差无累积、启停、反转响应好并可实现开环控制等优点，步进电机已经在在各行各业中广泛应用。但其也存在一些缺点，如果在运转过程中发生堵转，传动机构会处于过盈状态，这会对电机本身以及产品运行产生不利影响。

相关技术通常利用编码器对步进电机进行堵转检测，但其存在的问题是，由于编码器体积较大、成本也较高，因此，其不适用于内部结构空间窄小并且利润较低的中小产品。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机堵转检测装置，可快速判断电机是否发生堵转，并且安装简单，检测灵敏。

本实用新型的另一个目的在于提出一种空调器。为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种电机堵转检测装置，包括：磁环，所述磁环固定在电机的转动组件上，所述磁环的充磁面上充满P个N磁极和Q个S磁极，其中，P、Q为大于1的整数；霍尔检测组件，所述霍尔检测组件靠近所述磁环固定设置，所述霍尔检测组件在所述电机的转动组件转动时感应所述磁环的磁极变化以生成感应信号；控制单元，所述控制单元与所述霍尔检测组件相连，所述控制单元根据所述感应信号判断所述电机的状态。

根据本实用新型提出的一种电机堵转检测装置，可通过靠近磁环固定设置的霍尔检测组件感应与电机的转动组件同步转动的磁环的磁极变化生成感应信号，进而控制单元根据生成的感应信号判断空调电机的状态，从而可实时检测电机的状态，快速判断电机是否发生堵转，以便于及时采取相应措施对电机的转动进行调整，避免对机构损坏，同时提高了用户体验。并且，该装置检测灵敏度高、占用空间少、成本低廉、便于安装、使用寿命长、稳定可靠。

另外，根据本实用新型上述的电机堵转检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，其中，所述电机的转动组件为传动齿轮或驱动轴。

具体地，其中，所述磁环的中间开有固定孔，以通过所述固定孔与所述电机的转动组件铆合，从而使得磁环20可随电机同步转动，安装简单，避免走线问题。

具体地，所述磁环的充磁面为磁环周边侧面或磁环内部端面。

具体地，其中，所述N磁极和所述S磁极的数量相等，且数量相等的所述N磁极与所述S磁极一一间隔设置，从而霍尔检测组件可根据N磁极与S磁极的变化生成不同的检测信号。

具体地，所述P个N磁极和所述Q个S磁极以等宽方式设置。

具体地，所述霍尔检测组件在正对N磁极时生成第一电平感应信号，并在正对S磁极时生成第二电平感应信号，所述控制单元包括：计时器，所述计时器用于对所述第一电平感应信号或所述第二电平感应信号的持续时间进行计时，并在发生电平跳变时重新计时；控制芯片，所述控制芯片与所述计时器相连，所述控制芯片在所述第一电平感应信号或所述第二电平感应信号的持续时间大于预设时间阈值时判断所述电机堵转。

具体地，所述霍尔检测组件包括：霍尔元件，所述霍尔元件的电源端通过第一电阻与预设电源相连，所述霍尔元件的接地端接地，所述霍尔元件的检测端感应所述磁性组件的磁极变化，所述霍尔元件的输出端输出所述感应信号；第一电容，所述第一电容并联在所述霍尔元件的电源端与接地端之间。

具体地，所述霍尔检测组件还包括：还包括：串联的第二电阻和第三电阻，所述串联的第二电阻和第三电阻的一端与所述预设电源相连，所述串联的第二电阻和第三电阻的另一端与所述控制单元相连，所述串联的第二电阻和第三电阻之间具有节点，所述节点与所述霍尔元件的输出端相连。

具体地，所述霍尔检测组件固定在所述空调器本体上。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种空调器，所述包括所述的电机堵转检测装置。

根据本实用新型提出的空调器，可通过电机堵转检测装置实时检测电机的状态，快速判断电机是否发生堵转，以便于及时采取相应措施对电机的转动进行调整，避免对机构损坏，同时提高了用户体验，且检测灵敏度高、占用空间少、成本低廉、便于安装、使用寿命长、稳定可靠。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的电机堵转检测装置的方框示意图；

图2a是根据实用新型一个实施例的电机堵转检测装置中端面充磁磁环的俯视图；

图2b-1是根据实用新型另一个实施例的电机堵转检测装置中侧面充磁磁环的俯视图；

图2b-2是根据实用新型另一个实施例的电机堵转检测装置侧面充磁磁环的主视图；

图3a是根据实用新型一个实施例的电机堵转检测装置的安装结构示意图；

图3b是根据实用新型另一个实施例的电机堵转检测装置的安装结构示意图；

图4是根据实用新型另一个实施例的空调器的门板检测装置的方框示意图；

图5是根据实用新型一个实施例的电机堵转检测装置中霍尔检测组件输出的未发生异常脉冲波形示意图；

图6是根据实用新型一个实施例的电机堵转检测装置中霍尔检测组件输出的发生异常脉冲波形示意图；

图7是根据实用新型一个实施例的电机堵转检测装置中霍尔检测组件的电路原理图；

图8是根据实用新型实施例的空调器的方框示意图；

图9是根据实用新型实施例的空调器的主视图；以及

图10是根据实用新型实施例的空调器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图来描述本实用新型提出的电机堵转检测装置和具有其的空调器。

图1是根据本实用新型实施例的电机堵转检测装置的方框示意图。如图1所示，该电机堵转检测装置100包括：霍尔检测组件10、磁环20和控制单元30。

其中，磁环20固定在电机的转动组件上，磁环20的充磁面上充满P个N磁极和Q个S磁极，其中，P、Q为大于1的整数；霍尔检测组件10靠近磁环20固定设置，霍尔检测组件10在电机的转动组件转动时感应磁环20的磁极变化以生成感应信号；控制单元30与霍尔检测组件10相连，控制单元30根据感应信号判断电机的状态。

需要说明的是，霍尔检测组件10可相对磁环20的充磁面设置，并且靠近磁环20但并不接触，设置于磁环20的磁场感应范围内即可。

具体地，磁环20固定在电机的转动组件上，当电机逆时针或者顺时针移动时，磁环20随着电机的转动而转动，而霍尔检测组件10固定不动，磁环20的充磁面上的N磁极和S磁极依次通过每个霍尔检测组件10，霍尔检测组件10根据相对磁环20的磁极极性是N极或者是S极生成感应信号，并且将生成的感应信号发送至控制单元30，控制单元30根据感应信号判断电机的状态，从而实时检测电机的状态，快速判断电机是否发生堵转，以便于及时采取相应的措施对电机的转动进行调整。

根据本实用新型的一个实施例，电机可为步进电机，步进电机可采用开环控制，控制单元30可通过磁环20和霍尔检测组件10的结构检测步进电机是否发生堵转，防止步进电机持续处于过盈状态，防止对电机本身以及产品运行产生不利影响。

根据本实用新型的一个实施例，其中，电机的转动组件为传动齿轮或驱动轴。也就是说，磁环20可固定在电机的传动齿轮或驱动轴上，从而，在电机转动时磁环20可随之转动。

需要说明的是，当电机驱动空调器的门板时，如果电机与门板间经多个传动齿轮，可将磁环10优选地固定在靠近门板端的传动齿轮。

根据本实用新型的一个实施例，如图2a、图2b-1和图3a所示，磁环20的中间开有固定孔201，以通过固定孔201与电机的转动组件铆合，从而使得磁环20可随电机同步转动，安装简单，避免走线问题。

也就是说，磁环20通过固定孔固定在电机的传动齿轮或驱动轴上，另外，磁环20也可直接与传动齿轮做成一个部件。

并且，根据本实用新型的一个实施例，霍尔检测组件10可固定在空调器本体上。由此，整体安装便捷，避免带来走线问题。

根据本实用新型的一个实施例，如图2a、图2b-1、图2b-2所示，磁环20的充磁面为磁环20周边侧面或磁环20内部端面。

也就是说，磁环20有侧面充磁和端面充磁两种形式，如图2a所示为磁环20的端面充磁的结构示意图，可将N磁极和S磁极间隔充满磁环20的端面，如图2b-1和图2b-2所示为磁环20的侧面充磁的结构图，可将N磁极和S磁极间隔充满磁环20的周边。在本实用新型实施例中，可优选端面充磁，如图2a、图3a所示，从可将磁环20做的更薄，节省材料，降低成本。

根据本实用新型的一个实施例，霍尔检测组件10可采用贴片和插件型两种封装形式，霍尔检测组件10均固定在PCB板上并通过PCB板固定于空调本体上，位于磁环20的一侧，靠近磁环但非接触，在磁场可感应范围内。

其中，如图3b所示，当磁环20为侧面充磁时，霍尔检测组件10可以为插件型，如图3a所示，当磁环20为端面充磁时，霍尔检测组件10可以为贴片型。在本实用新型实施例中，可优选贴片型的霍尔检测组件10，因在制作工艺上，贴片定位更准确，进而可检测误差更小，且贴片型可自动化，装配更快。

根据本实用新型的一个实施例，N磁极和S磁极的数量相等，即P＝Q，且数量相等的N磁极与S磁极一一间隔设置。

也就是说，在圆形磁环20上可间隔充满N磁极与S磁极，当电机转动时，N磁极与S磁极可交替经过每个霍尔检测组件10，从而霍尔检测组件10可根据N磁极与S磁极的变化生成不同的检测信号。

根据本实用新型的一个实施例，如图2a、图2b-1、图2b-2和图3a、图3b所示，P个N磁极和Q个S磁极以等宽方式设置。

应当理解的是，磁环20以等宽方式设置是说，如果磁环20以侧面方式设置，则以相同的圆弧长度设置，如果磁环20以端面方式设置，则以相同的扇形面积设置。

需要说明的是，磁环20上的N磁极或S磁极的宽度在保证磁场强度的前提下越窄越好，例如N磁极或S磁极的宽度可以设置为1-2mm，磁环20的磁场强度依据霍尔检测组件10的感应参数而定。磁环20上的磁极为N磁极与S磁极相间，N磁极与S磁极的总个数与磁环20的尺寸相关，磁环20的尺寸越大，N磁极与S磁极的总个数越多，检测灵敏度越高。由此，磁环20的磁极可做到十分密集，从而大大提高了反馈脉冲的频率，缩短了检测时间，提高了检测灵敏度。

根据本实用新型的一个实施例，霍尔检测组件10在正对N磁极时生成第一电平感应信号，并在正对S磁极时生成第二电平感应信号。

具体地，当电机转动时，磁环20随电机同步转动，N磁极和S磁极交替经过霍尔检测组件10的上方，霍尔检测组件10固定不动，根据磁环20交替的N磁极和S磁极输出感应信号，当正对磁环20的N磁极时，霍尔检测组件10生成第一电平感应信号，并且，当正对磁环20的S磁极时，霍尔检测组件10生成第二电平感应信号，由此，霍尔检测组件10根据磁环20的磁极变化输出一系列稳定的高低电平脉冲序列，且该高低电平脉冲序列的周期固定、占空比为50％。

由此，基于霍尔效应进行检测，稳定可靠，受干扰低，脉冲波形稳定，高低电平跳变迅速。

其中，第一电平感应信号可以为高电平，第二电平感应信号可以为低电平，或者第一电平感应信号可以为低电平，第二电平感应信号可以为高电平，其根据霍尔检测组件10自身属性而定。

如图4所示，控制单元30包括：计时器40和控制芯片50，计时器40用于对第一电平感应信号或第二电平感应信号的持续时间进行计时，并在发生电平跳变时重新计时；控制芯片50与计时器40相连，控制芯片50在第一电平感应信号或第二电平感应信号的持续时间大于预设时间阈值时判断电机堵转。

具体来说，电机转动时，电机的转动组件带动磁环20同步转动，霍尔检测组件10固定不动，磁环20上的N磁极和S磁极交替经过霍尔检测组件10，如果霍尔检测组件10正对磁环20的N磁极，则霍尔检测组件10输出第一电平感应信号，此时计时器40记录第一电平感应信号持续的时间，记为T1；如果霍尔检测组件10正对磁环20的S磁极，则霍尔检测组件10输出第二电平感应信号，此时计时器40记录第二电平感应信号持续的时间，记为T2，由于磁环20的N磁极和S磁极的宽度相同，故T1与T2相同。

并且在霍尔检测组件10检测到磁环20从N磁极跳变到S磁极时，其输出的第一电平感应信号跳变到第二电平感应信号，并重新开始计时，即计时器40记录第二电平感应信号的持续时间，随之，在霍尔检测组件10检测到磁环20从S磁极跳变回到N磁极时，其输出的第二电平感应信号跳变回到第一电平感应信号，并重新开始计时，即计时器40再次记录第一电平感应信号的持续时间。

由此，依此类推，如图5所示，霍尔检测组件10输出一系列的高低电平脉冲序列，并且脉冲序列的占空比为50％。控制芯片50通过分别检测第一电平感应信号(例如高电平)的持续时间和第二电平感应信号(例如低电平)的持续时间即是否超过预设时间阈值即可判断电机是否堵转。

具体来说，假设r为磁环20的转速，p为磁环20的N磁极与S磁极的总和即p＝P+Q，则第一电平感应信号或第二电平感应信号的持续时间tn为1/r/p，即tn＝1/r/p，其中，磁环20的转速r可以根据步距角与驱动脉冲周期计算。

举例来说，如果电机发生堵转，传动齿轮停滞，霍尔检测组件10正对的磁环20的磁极不再发生变化，霍尔检测组件10的输出电平会持续为高电平或者持续为低电平。如图6所示，电机在t1时刻发生堵转、且在t2时刻恢复，tn为未发生堵转时高电平或低电平的持续时间，td为预设时间阈值，当发生堵转时，维持当前的电平状态不变，当持续时间即计时器40的计时时间大于td时，判定为电机发生堵转，即言，如果高电平或低电平超出了预设时间阈值td还未发生跳变，则判定为电机发生堵转。其中，预设时间阈值td＝k*tn，k值的取值范围可为1-4，且优选1.5。

如上所述，本实用新型实施例检测电机是否堵转的方法如下：

在电机转动时控制芯片50开启检测功能，并控制计时器40开始计时，控制芯片50可采集霍尔检测组件10输出的感应信号，当感应信号发生高低电平跳变时控制计时器40清零，控制芯片50可判断计时器40的计时值是否大于预设时间阈值td，如果计时器40的计时值大于预设时间阈值td，则判断电机发生堵转，控制芯片50输出堵转保护信号，以执行电机保护动作，例如控制电机停止转动或反向转动；如果计时器40的计时值小于等于预设时间阈值td，则判断电机未发生堵转，控制芯片50可控制电机继续正向转动。

根据本实用新型的一个实施例，如图7所示，霍尔检测组件10包括：霍尔元件60和第一电容C1。

其中，霍尔元件60的电源端通过第一电阻R1与预设电源VCC相连，霍尔元件60的接地端接地，霍尔元件60的检测端感应磁环20的磁极变化，霍尔元件60的输出端输出感应信号；第一电容C1并联在霍尔元件60的电源端与接地端之间。

根据本实用新型的一个实施例，如图7所示，霍尔检测组件10还包括：串联的第二电阻R2和第三电阻R3，串联的第二电阻R2和第三电阻R3的一端与预设电源VDD相连，串联的第二电阻R2和第三电阻R3的另一端与控制单元30相连，串联的第二电阻R2和第三电阻R3之间具有节点，节点与霍尔元件60的输出端相连。

也就是说，霍尔检测组件10可为5V供电，从而霍尔检测组件10可输出幅值为5V的高低电平脉冲序列，高低电平脉冲序列通过第二电阻R2和第三电阻R3分压后提供给控制芯片50，控制芯片50即可对高低电平脉冲序列的电平状态的持续时间进行计时，并通过计时时间与预设时间阈值的比较判断电机是否发生堵转。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的电机堵转检测装置，可通过靠近磁环固定设置的霍尔检测组件感应与电机的转动组件同步转动的磁环的磁极变化生成感应信号，进而控制单元根据生成的感应信号判断电机的状态，从而可实时检测电机的状态，快速判断电机是否发生堵转，以便于及时采取相应措施对电机的转动进行调整，避免对机构损坏，同时提高了用户体验。并且，该装置检测灵敏度高、占用空间少、成本低廉、便于安装、使用寿命长、稳定可靠。

图8是根据本实用新型实施例的空调器的方框示意图。如图8所示，该空调器200包括电机堵转检测装置100。

根据本实用新型的一个实施例，如图9和图10所示，空调器200可包括电机300，其中，电机300用于驱动空调器的门板400。具体来说，空调器的柜机上具有可滑动的门板400，当空调器200启动时，空调器的控制装置可通过电机驱动门板打开，当空调器200关闭时，空调器的控制装置可通过电机300驱动门板关闭，从而提升产品的美观度。其中，门板400为一个时，门板400可向一侧打开；门板400为两个时，门板400可向两侧打开。

基于此，空调器的电机堵转检测装置100用于检测电机是否堵转，以判断门板是否遇到障碍物。具体地，电机堵转检测装置100可包括磁环20、霍尔检测组件10和控制单元30。磁环20固定在电机300的转动组件上，磁环20的充磁面上充满P个N磁极和Q个S磁极，其中，P、Q为大于1的整数；霍尔检测组件10靠近磁环20固定设置，例如固定设置在空调器200本体上，霍尔检测组件10在电机300的转动组件转动时感应磁环20的磁极变化以对应生成感应信号；控制单元30根据感应信号判断电机300的状态。

在门板400向开门方向或关门方向运动时，电机300的转动组件带动磁环20同步转动，磁环20上的N磁极和S磁极交替经过霍尔检测组件10，霍尔检测组件10输出稳定的高低电平脉冲序列，占空比为50％。

当门板400发生阻滞，例如有异物卡住门板或者手指不慎伸于其中时，电机300停止转动，霍尔检测组件10对应的磁极不再变化，霍尔检测组件10的输出电平会持续为高电平或者持续为低电平。控制单元30通过检测电平状态的持续时间是否超过预设时间阈值即可判断电机300是否堵转，以使门板400控制系统判断门板400是否遇到障碍物。

由此，能够有效检测门板是否遇到障碍物，并可快速获得门板的阻滞信息，从而及时采取相应策略对门板的运动进行调整，避免对机构造成损坏，同时提高了用户使用体验满意度。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的空调器，可通过电机堵转检测装置实时检测电机的状态，快速判断电机是否发生堵转，以便于及时采取相应措施对电机的转动进行调整，避免对机构损坏，同时提高了用户体验，且检测灵敏度高、占用空间少、成本低廉、便于安装、使用寿命长、稳定可靠。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。