专利名称：爪极电机驱动系统、驱动方法及应用其的风扇驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机驱动系统，具体地讲，是指一种用于电风扇摇头的爪极电机驱动系统、驱动方法及应用其的风扇驱动系统。
背景技术：
目前，在许多家用和工业用电风扇中，风扇的摇头功能都是必不可少的。传统的方式都是使用单相感应电机对电风扇进行驱动，用单相爪极电机来实现风扇摇头，由于单相感应电机和单相爪极电机可以使用同一交流电源来进行驱动，因此在很大程度上降低了电风扇的制作和运行成本，但是其电风扇的效率较低，不能满足高效节能要求。由于使用无刷直流电机(Brushless DC Motor,简称BLDC)能极大的提高电风扇的运行效率，因此由无刷直流电机来取代单相感应电机是大势所趋。但由于传统的无刷直流电机所使用的电源为直流电，爪极电机所使用的电源为交流电，因此无刷直流电机和爪极电机不能使用同一电源。为了解决该电源问题，许多公司都采用另外一个专门的无刷直流电机加减速器来进行“摇头”驱动。由于要增加一个无刷直流电机和相应的无刷直流电机的驱动器，因此采用这种方案增加了电风扇的制作成本和控制难度。尤其是当电风扇的摇头需要做二维和三维运动时，这就需要附加两个，甚至三个无刷直流电机来实现风扇的摇头。显然，这种使用无刷电机来实现风扇的“摇头”对许多公司来说是很难接受的。
发明内容
本发明的目的在于克服传统无刷直流电机和爪极电机不能使用同一电源，从而造成其制作成本极高的缺陷，提供一种结构较为简单，能有效克服上述缺陷的一种爪极电机驱动系统、驱动方法及应用其的风扇驱动系统。为实现上述发明目的，本发明是这样实现的一种爪极电机驱动系统，主要由爪极电机和爪极电机驱动器组成，其还进一步包括有爪极电机功放电路，所述的爪极电机功放电路串接在所述的爪极电机与所述的爪极电机驱动器之间。优选地，上述的爪极电机功放电路为单相功率桥式整流电路。上述的爪极电机驱动系统的驱动方法，其包括以下步骤(A)所述的爪极电机驱动器(2)根据使用者对风扇摇头速度的要求，设定出所述的爪极电机(I)的驱动基波启动频率，该频率和摇头的速度成正比；(B)所述的爪极电机驱动器(2)根据驱动的基波启动频率，即而设定出驱动电压，并且用PWM来实现所要求的驱动电压，该驱动电压和驱动基波启动频率成正向线性关系；(C)所述的爪极电机驱动器(2)根据所定出的驱动基波启动频率和驱动电压，用PWM技术实现所要求的电流波形；(D)所述的爪极电机驱动器(2)将所形成的驱动电压输出到所述的爪极电机(I)的绕组的两个端口上。
一种风扇驱动系统，其包括有BLDC电机驱动系统及上述的爪极电机驱动系统，所述的BLDC电机驱动系统与所述的爪极电机驱动系统分别与电源相连。优选地，上述的BLDC电机驱动系统包括BLDC扇叶驱动电机、BLDC驱动器及串接在BLDC扇叶驱动电机与BLDC驱动器之间的BLDC功放电路；BLDC驱动器和BLDC功放电路的电源正极与所述的爪极电机驱动器和爪极电机功放电路的电源正极关联后与外部直流电源的正极相连接，BLDC驱动器和BLDC功放电路的电源负极与所述的爪极电机驱动器和爪极电机功放电路的电源负极并联后与外部直流电源的负极相连接。优选地，上述的BLDC电机驱动系统包括BLDC扇叶驱动电机、BLDC驱动器及串接在BLDC扇叶驱动电机与BLDC驱动器之间的BLDC功放电路；BLDC驱动器和BLDC功放电路的电源正极外部直流电源的正极相连接，BLDC驱动器和BLDC功放电路的电源负极与外部直流电源的负极相连接；所述的爪极电机驱动系统与高压交流电源相连。优选地，上述的BLDC电机驱动系统包括BLDC扇叶驱动电机及与之相串接的BLDC功放电路；所述的爪极电机驱动器内部集成有BLDC驱动器；所述的爪极电机功放电路和BLDC功放电路的电源正极均与外部直流电源的正极相连接，爪极电机功放电路和BLDC功放电路的电源负极则均与外部直流电源的负极相连接；所述爪极电机驱动器的电源正负极分别与外部直流电源的正负极相连接。优选地，上述的爪极电机驱动器采用COMBO芯片来实现。采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果(I)本发明不仅整体结构非常简单，而且还能与无刷直流电机相配合来实现风扇摇头的功能，其成本非常低廉，便于推广和使用。(2)本发明无需增加额外的高压电源，采用BLDC驱动电机的直流电源即可实现风扇摇头功能，因此能显著提高电风扇的安全性能。(3)本发明的驱动电源的电压调控可以通过PWM来实现，因此能显著降低爪极电机的电功率损耗，显著的降低电机运行时的噪音。(4)由于利用BLDC风扇驱动电机的直流驱动电源和其他电路资源，以及用PWM技术对爪极电机进行驱动，可以通过驱动频率调整来实现所要求的爪极电机的转速，并且使得驱动电压能够和爪极电机的负载匹配，从而使得电机工作于最佳状态，减少电机损耗和降低电机噪音。采用PWM也可以进一步对爪极电机的驱动电压的波形进行调节，从而进一步减低电机的噪声。
图1为本发明爪极电机驱动系统的结构示意图；图2为本发明风扇驱动系统实施例一的结构示意图；图3为本发明风扇驱动系统实施例二的结构示意图。其中，附图中的附图标记名称分别为1-爪极电机，2-爪极电机驱动器，3-爪极电机功放电路，4-BLDC扇叶驱动电机，5-BLDC驱动器，6-BLDC功放电路，7-爪极电机线圈，8-C0MB0集成驱动器。
具体实施例方式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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明提供的一种爪极电机驱动系统，包括爪极电机1、爪极电机驱动器2及爪极电机功放电路3，其中爪极电机I和爪极电机驱动器2均采用普通的爪极电机和爪极电机驱动器即可。爪极电机功放电路3，其串接在爪极电机I与爪极电机驱动器2之间；其是由单相功率桥式整流电路来实现功率驱动的，爪极电机I的驱动采用PWM来控制电机的电压、电流和频率，通过该爪极电机功放电路3便可以实现由外部直流电源来驱动该爪极电机I。该单相功率桥式整流电路如图1所示，即由四个MOSFET功率管，或者IGBT功率管，形成功放电路，爪极电机I的爪极电机线圈7的两端则分别与该回路相连接，从而使得四个功率管形成一个桥式整流电路。使用时，通过该爪极电机功放电路3实现由外部直流电源来驱动该爪极电机1，从而来控制电机的电压、电流和频率。本发明还公开了一种上述的爪极电机驱动系统的驱动方法，其包括以下步骤(A)所述的爪极电机驱动器(2)根据使用者对风扇摇头速度的要求，设定出所述的爪极电机(I)的驱动基波启动频率，该频率和摇头的速度成正比；(B)所述的爪极电机驱动器⑵根据驱动的基波启动频率，即而设定出驱动电压，并且用PWM来实现所要求的驱动电压，该驱动电压和驱动基波启动频率成正向线性关系；(C)所述的爪极电机驱动器(2)根据所定出的驱动基波启动频率和驱动电压，用PWM技术实现所要求的电流波形；在实施时，该电流波形可以为方波或正弦波，且适当的电流波形，可以减少爪极电机的运行噪声。(D)所述的爪极电机驱动器⑵将所形成的驱动电压输出到所述的爪极电机(I)的绕组的两个端口上。实施例一参考图2所示，本发明还公开了一种风扇驱动系统，其包括有BLDC电机驱动系统及上述的爪极电机驱动系统，BLDC电机驱动系统与爪极电机驱动系统分别与电源相连。在本实施例中，该BLDC驱动系统包括传统的BLDC扇叶驱动电机4、BLDC驱动器5以及串接在BLDC驱动电机4与BLDC驱动器5之间的BLDC功放电路6。连接时，爪极电机驱动器2和爪极电机功放电路3的电源正极需要与BLDC驱动器5和BLDC功放电路6的电源正极并联后再与外部直流电源的正极相连接，而爪极电机驱动器2和爪极电机功放电路3的电源负极则需要与BLDC驱动器5和BLDC功放电路6的电源负极并联后再与外部直流电源的负极相连接，以确保该外部直流电源能为其正常工作提供低压直流电压和电流。本实施例中，爪极电机驱动器2和BLDC驱动器5分别为两个独立的驱动设备，其各自与所要驱动的电机相连接。本实施例使用时，爪极电机驱动系统能与BLDC驱动系统较好的配合使用，以确保通过一个外接的直流电源就能同时实现对爪极电机I和BLDC扇叶驱动电机4的驱动。本发明，只使用一个电压直流电源可以减少爪极电机驱动器的体积，提高效率，并且改善风扇的安全性。实施例二 根据实际的需求，实施例一中所述的风扇驱动系统也可以做以下适当的调整，SP将爪极电机驱动器2和BLDC驱动器5集成在一块芯片上来实现，即由一个驱动控制芯片来同时控制爪极电机I和BLDC驱动电机4，其结构如图3所示。即该爪极电机功放电路3和BLDC功放电路6的电源正极均与外部直流电源的正极相连接，其电源负极均与外部直流电源负极相连接。由于需要将爪极电机驱动器2和BLDC驱动器5集成在一块芯片上，因此本实施例优先采用在COMBO芯片来实现。此时，为了便于与前面的爪极电机驱动器2和BLDC驱动器5相区别，本实施例将集成有爪极电机驱动器2和BLDC驱动器5的COMBO芯片称为COMBO集成驱动器8。连接时，该COMBO集成驱动器8的电源正负极就分别与外部直流电源的正负极相连接，以确保整个系统形成一个电源回路。爪极电机的控制可以通过分享BLDC控制器中的其他电路资源来实现。本实施例的主要优点包括(I)整体风扇的驱动成本降低；(2)风扇的驱动线路得到简化，减少驱动器的体积，并且提高了风扇的可靠性。(3)可以通过对爪极电机驱动电源、电流和频率的控制，使得爪极电机的功耗减少、噪音降低，并且能够对电机的速度进行控制。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。
权利要求
1.一种爪极电机驱动系统，主要由爪极电机(I)和爪极电机驱动器(2)组成，其特征在于，其还进一歩包括有爪极电机功放电路(3)，所述的爪极电机功放电路(3)串接在所述的爪极电机⑴与所述的爪极电机驱动器⑵之间。
2.根据权利要求1所述的ー种爪极电机驱动系统，其特征在于所述的爪极电机功放电路(3)为单相功率桥式整流电路。
3.根据权利要求1或2所述的爪极电机驱动系统的驱动方法，其特征在于其包括以下步骤 (A)所述的爪极电机驱动器(2)根据使用者对风扇摇头速度的要求，设定出所述的爪极电机(I)的驱动基波启动频率，该频率和摇头的速度成正比； (B)所述的爪极电机驱动器(2)根据驱动的基波启动频率，即而设定出驱动电压，并且用PWM来实现所要求的驱动电压，该驱动电压和驱动基波启动频率成正向线性关系； (C)所述的爪极电机驱动器(2)根据所定出的驱动基波启动频率和驱动电压，用PWM技术实现所要求的电流波形； (D)所述的爪极电机驱动器(2)将所形成的驱动电压输出到所述的爪极电机(I)的绕组的两个端口上。
4.ー种风扇驱动系统，其特征在于其包括有BLDC电机驱动系统及权利要求1或2所述的爪极电机驱动系统，所述的BLDC电机驱动系统与所述的爪极电机驱动系统分别与电源相连。
5.根据权利要求4所述的风扇驱动系统，其特征在于所述的BLDC电机驱动系统包括BLDC扇叶驱动电机⑷、BLDC驱动器(5)及串接在BLDC扇叶驱动电机⑷与BLDC驱动器(5)之间的BLDC功放电路(6) ;BLDC驱动器(5)和BLDC功放电路(6)的电源正极与所述的爪极电机驱动器(2)和爪极电机功放电路(3)的电源正极关联后与外部直流电源的正极相连接，BLDC驱动器(5)和BLDC功放电路￠)的电源负极与所述的爪极电机驱动器(2)和爪极电机功放电路(3)的电源负极并联后与外部直流电源的负极相连接。
6.根据权利要求4所述的风扇驱动系统，其特征在于所述的BLDC电机驱动系统包括BLDC扇叶驱动电机⑷、BLDC驱动器(5)及串接在BLDC扇叶驱动电机⑷与BLDC驱动器(5)之间的BLDC功放电路(6) ;BLDC驱动器(5)和BLDC功放电路(6)的电源正极外部直流电源的正极相连接，BLDC驱动器(5)和BLDC功放电路￠)的电源负极与外部直流电源的负极相连接；所述的爪极电机驱动系统与高压交流电源相连。
7.根据权利要求4所述的风扇驱动系统，其特征在于所述的BLDC电机驱动系统包括BLDC扇叶驱动电机⑷及与之相串接的BLDC功放电路(6);所述的爪极电机驱动器(2)内部集成有BLDC驱动器；所述的爪极电机功放电路(3)和BLDC功放电路(6)的电源正极均与外部直流电源的正极相连接，爪极电机功放电路(3)和BLDC功放电路(6)的电源负极则均与外部直流电源的负极相连接；所述爪极电机驱动器(2)的电源正负极分别与外部直流电源的正负极相连接。
8.根据权利要求7所述的风扇驱动系统，其特征在干所述的爪极电机驱动器(2)采用COMBO芯片来实现。
全文摘要
本发明公开了一种用于电风扇摇头的爪极电机驱动系统、驱动方法及应用其的风扇驱动系统，爪极电机驱动系统主要由爪极电机和爪极电机驱动器组成，在爪极电机与爪极电机驱动器之间串接有爪极电机功放电路。本风扇驱动系统包括有BLDC电机驱动系统及上述的爪极电机驱动系统，所述的BLDC电机驱动系统与所述的爪极电机驱动系统分别与电源相连。本发明不仅整体结构非常简单，而且还能与无刷直流电机相配合来实现风扇摇头的功能，其成本非常低廉，便于推广和使用。
文档编号H02P5/60GK103051259SQ20111031299
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者毕磊 申请人:峰岹科技(深圳)有限公司