一种风扇电机调速装置及应用该装置的风扇和风扇电的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种风扇电机调速装置及应用该装置的风扇和风扇电机，该风扇电机调速装置包括开关控制电路、调速电路和起动电路。本装置首先通过起动电路中的起动电容的移相作用确定了电机的转矩力，再通过调速电路对电机进行调速。起动电容为电机分担了电压和减缓了电流对电机的冲击力，使得电机当前的转矩力处于稳定的状态，波动得以大大减小。本发明结合了电子调速法和电容调速法的优点，保证了在每个调速档位都获得电机绕组产生的最大转矩力的前提下，再通过电子调速对电机进行智能控制；从而减缓了电流对电机的冲击力，使得电机当前的转矩力处于稳定的状态，延长了电机的使用寿命和减缓了各个器件的老化；且其电路结构简单、维修方便。
【专利说明】一种风扇电机调速装置及应用该装置的风扇和风扇电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机调速领域，特别是涉及一种风扇电机调速装置及应用该装置的风扇和风扇电机。
【背景技术】
[0002]风扇的电机是一种交流电动机，其工作原理是:通过其通电线圈在磁场中的受力而实现转动。交流电动机的转速不同，产生的风量大小也不同，为了使得风扇产生的风量满足人们在不同环境下的使用要求，有必要对风扇电机的转速进行调控。现有技术中，一般通过以下方法对风扇的电机进行调速:
[0003](I)抽头法:由于抽头调速的电机具有主绕组、中间绕组和副绕组；则抽头法则利用抽头降低电机的绕组电压，从而减弱磁场强度来实现调速。但是抽头法的绕线、落线和接线操作都十分复杂，使用范围受到限制，不便于电机的转速切换，使用效率较低。
[0004](2)电抗法:电抗调速是通过串入不同感抗值的电抗器，从而改变绕组每伏匝数来实现调速。电抗法虽然具有绕线简单，维修方便的优点，但会使得使用者无法对电机的调速随便调节；且由于电抗的体积较大，导致调速电路体积大，不便于安装或运输。
[0005](3)电容法:电容调速是通过改变加在副绕组的电压相角关系间接改变电机绕组产生的转矩大小实现调速的。电容法虽然具有成本较低、重量轻、电磁噪声小的优点，但其使用寿命短且低速档难以启动。
[0006](4)电子法:电子调速器利用可控硅的半导体原理，通过改变加到可控硅控制极触发脉冲的占空比，控制可控硅的导通时间进而实现控制电机绕组得电产生的转矩的时间长短来实现调速。电子调速器虽然具有调节效果好、寿命长的特点，但是其成本较高。虽然电子调速法已被广泛应用，但由于现有直接利用可控硅实现风扇电机调速，则通电后电机直接受到电流的冲击力，缩短了电机的使用寿命；同时各个器件会由于电弧现象而加速老化；并且，现有利用可控硅实现调速的电路结构复杂，不利于维护。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的第一目的是提供一种风扇电机调速装置及应用该装置的风扇和风扇电机，结合了电子调速法和电容调速法的优点，保证了在每个调速档位都获得电机绕组产生的最大转矩力的前提下，再通过电子调速对电机进行智能控制，从而延长了电机的使用寿命和减缓了各个器件的老化；且其电路结构简单、维修方便。本发明的另两个目的是提供一种应用上述风扇电机调速装置的风扇电机和风扇。
[0008]为达到本发明的第一目的，本发明提供了一种风扇电机调速装置，其包括开关控制电路、调速电路和起动电路；
[0009]所述调速电路包括触发电容、双向触发二极管和双向晶闸管；所述触发电容一端同时与开关控制电路输出端和双向触发二极管一端相连，另一端与双向晶闸管的第一主电极相连；所述双向触发二极管的另一端与双向晶闸管的栅极相连；所述双向晶闸管的第二主电极与开关控制电路输入端相连；
[0010]所述起动电路包括第一起动端子、第二起动端子、起动电容和第三起动端子；所述第一起动端子与触发电容中与双向晶闸管相接的一端相接；所述第二起动端子通过所述起动电容与双向晶闸管的第二主电极相接；所述第三起动端子用于作为零线接入端。
[0011]所述开关控制电路包括至少两条并联相接且电阻阻值不同的开关支路。
[0012]所述开关控制电路包括并联相接的第一开关支路、第二开关支路和第三开关支路；所述第一开关支路包括开关一和调速电阻一；所述第二开关支路包括开关二和调速电阻二 ；所述第三开关支路包括开关三和调速电阻三。
[0013]所述调速电阻一的阻值与调速电阻二的阻值相差0-75ΚΩ ;所述调速电阻三的阻值和调速电阻二的阻值相差10-35ΚΩ。
[0014]所述调速电阻一的阻值为O Ω。
[0015]所述触发电容中与开关控制电路的输出端相连的一端和开关控制电路的输出端之间设有一限流电阻。
[0016]通过开关控制电路和调速电路，实现了转速的切换；利用开关控制电路中每条支路的调速电阻改变了触发电容两端的充电电压压值和充电时间，从而改变了双向触发二极管和双向晶闸管的导通时间，改变了起动电路的输出频率；由于起动电路与的第一起动端子、第二起动端子和第三起动端子分别输出到电机的三个电源接入端中，则电机的供电频率也会改变；由此达到改变电机转矩，实现调速的目的。在上述过程中，本发明的风扇电机调速装置通过起动电容的移相作用确定了电机的转矩力，再通过调速电路对电机进行调速，起动电容为电机分担了电压和减缓了电流对电机的冲击力，使得电机当前的转矩力处于稳定的状态，波动得以大大减小，从而使得电机更加耐用。因此，本发明结合了电子调速法和电容调速法的优点，保证了在每个调速档位都获得电机绕组产生的最大转矩力的前提下，再通过电子调速对电机进行智能控制；从而减缓了电流对电机的冲击力，使得电机当前的转矩力处于稳定的状态，延长了电机的使用寿命和减缓了各个器件的老化；且其电路结构简单、维修方便。
[0017]为达到本发明的第二目的，本发明提供了一种风扇电机，包括电机、风扇电机调速装置和风扇扇叶。所述电机的输入端与所述风扇电机调速装置电连接，所述风扇扇叶固定套设于电机的输出轴上。该风扇电机调速装置为上述任一项中所述的风扇电机调速装置。由于上述风扇电机调速装置具有上述技术效果，所以包含该风扇电机调速装置的风扇电机也具有相同的技术效果。
[0018]为达到本发明的第三目的，本发明还提供了一种风扇，包括外壳和设置在外壳中的风扇电机。所述风扇电机包括电机、风扇电机调速装置和风扇扇叶；所述电机的输入端与所述风扇电机调速装置电连接，所述风扇扇叶固定套设于电机的输出轴上。该风扇电机调速装置为上述任一项中所述的风扇电机调速装置。由于上述风扇电机调速装置具有上述技术效果，所以包含该风扇电机调速装置的风扇也具有相同的技术效果。
[0019]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的风扇电机调速装置的电路原理图；
[0021]图2是本发明的风扇电机调速装置接入电源和电机时的电路结构示意图；
[0022]图3是本发明的风扇电机调速装置在实际应用的封装方式和接线方式的接线示意图。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供了一种风扇电机调速装置及应用该装置的风扇电机和风扇。本发明的风扇电机调速装置结合了电子调速法和电容调速法的优点，保证了在每个调速档位都获得电机绕组产生的最大转矩力的前提下，再通过电子调速对电机进行智能控制；从而减缓了电流对电机的冲击力，使得电机当前的转矩力处于稳定的状态，延长了电机的使用寿命和减缓了各个器件的老化；且其电路结构简单、维修方便。
[0024]本发明的风扇包括外壳和设置在外壳中的风扇电机。
[0025]所述风扇电机包括电机、风扇电机调速装置和风扇扇叶。所述电机的输入端与所述风扇电机调速装置电连接，所述风扇扇叶固定套设于电机的输出轴上。
[0026]具体地，请参阅图1，所述风扇电机调速装置包括开关控制电路1、调速电路2和起动电路3。所述开关控制电路I的输入端接入火线；所述调速电路2的输入端与开关控制电路I的输出端连接；所述起动电路3具有三个输入端子，其中两个输入端子与调速电路2的输出端相接，另外一输入端子接入零线。
[0027]所述开关控制电路I包括至少两条并联相接且电阻阻值不同的开关支路。在本实施例中，所述开关控制电路I包括并联相接且电阻阻值不同的三条开关支路，分别为第一开关支路11、第二开关支路12和第三开关支路13。所述第一开关支路11包括开关一 SI和调速电阻一；所述第二开关支路12包括开关二 S2和调速电阻二 R2 ;所述第三开关支路13包括开关三S3和调速电阻三R3。所述第一开关支路11、第二开关支路12和第三开关支路13并联相接形成只具有一个电源输入端子a和一个开关控制输出端子b的开关控制电路I。
[0028]所述调速电阻一的阻值与调速电阻二的阻值相差0-75 Ω ;所述调速电阻三R3的阻值和调速电阻二 R2的阻值相差10-35ΚΩ。
[0029]在本实施例中，所述调速电阻一的阻值为0Ω。
[0030]所述调速电路2包括触发电容Cl、双向触发二极管DB3和双向晶闸管TRIAC。所述触发电容Cl 一端c同时与开关控制电路I的开关控制输出端子b和双向触发二极管DB3一端相连，另一端d与双向晶闸管TRIAC的第一主电极MTl相连；所述双向触发二极管DB3的另一端与双向晶闸管TRIAC的栅极G相连；所述双向晶闸管TRIAC的第二主电极MT2与开关控制电路I的电源输入端子a相连。
[0031]进一步，为了减少电路中电流的冲击，优选地，所述触发电容Cl中与开关控制电路I的开关控制输出端子b相连的一端C和开关控制电路I的开关控制输出端子b之间设有一限流电阻RO。
[0032]所述起动电路3包括第一起动端子e、第二起动端子f、起动电容C2和第三起动端子g。所述第一起动端子e与触发电容Cl中与双向晶闸管TRIAC相接的一端d相接；所述第二起动端子f通过所述起动电容C2与双向晶闸管TRIAC的第二主电极MT2相接；所述第三起动端子g用于作为零线接入端。且所述第一起动端子e、第二起动端子f和第三起动端子g分别输出到电机的三个输入端。
[0033]请同时参阅图2，在使用本发明的风扇电机调速装置时，首先在起动电路3的三个起动端子之间接入电机M ;然后，开关控制电路I的电源输入端子接入火线，同时第三起动端子g接入零线；由此完成外部所有接线，只需要选择控制开关电路的开关状态便可实现电机M的调速。请参阅图3，在实际应用中，将开关控制电路I封装为机械开关组，将调速电路2封装为电子调速器，并按照上述接线原理实现对各部分电路和电机的连接，完成所有接线。由于开关控制电路I中的每条开关支路的电阻阻值不同，便可通过选择切换开关实现电机M转速的变换，从而满足使用需要。
[0034]在实现电机M调速的过程中，开关控制电路I中某一开关的闭合会实现对调速电路2中触发电容Cl的充电，同时电源会对起动电路3中的起动电容C2充电。由于当触发电容Cl两端的压值达到双向触发二极管DB3的触发电压值时，双向触发二极管DB3导通，此时双向晶闸管TRIAC也导通；起动电容C2充电完毕；电机M正常运行。则当开关控制电路I中的电阻阻值发生变化时，会影响到触发电容Cl两端的充电电压压值和充电时间，由此改变了双向触发二极管DB3和双向晶闸管TRIAC的导通时间，改变了电机M的供电频率，使得电机M的转矩也会改变，从而实现电机M调速。在电机M实现调速前，本发明通过起动电容C2的移相作用确定了电机M的转矩力，然后再通过调速电路2对电机M进行调速。利用起动电容C2为电机M分担了电压和减缓了电流对电机M的冲击力，使得电机M当前的转矩力处于稳定的状态，波动得以大大减小，从而使得电机M更加耐用；再利用可控硅的调速方式增强了电机M的转速调节效果，使得电机M调速效率更高，并进一步延长电机M的使用寿命。通过利用电子调速和电容调速，大大简化了电路结构，延长电机M的使用寿命。
[0035]相对于现有技术，本发明风扇电机调速装置及应用该装置的风扇和风扇电机结合了电子调速法和电容调速法的优点，保证了在每个调速档位都获得电机绕组产生的最大转矩力的前提下，再通过电子调速对电机进行智能控制；从而减缓了电流对电机的冲击力，使得电机当前的转矩力处于稳定的状态，延长了电机的使用寿命和减缓了各个器件的老化；且其电路结构简单、维修方便。
[0036]本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
【权利要求】
1.一种风扇电机调速装置，其特征在于:包括开关控制电路、调速电路和起动电路； 所述调速电路包括触发电容、双向触发二极管和双向晶闸管；所述触发电容一端同时与开关控制电路输出端和双向触发二极管一端相连，另一端与双向晶闸管的第一主电极相连；所述双向触发二极管的另一端与双向晶闸管的栅极相连；所述双向晶闸管的第二主电极与开关控制电路输入端相连； 所述起动电路包括第一起动端子、第二起动端子、起动电容和第三起动端子；所述第一起动端子与触发电容中与双向晶闸管相接的一端相接；所述第二起动端子通过所述起动电容与双向晶闸管的第二主电极相接；所述第三起动端子用于作为零线接入端。
2.根据权利要求1所述的风扇电机调速装置，其特征在于:所述开关控制电路包括至少两条并联相接且电阻阻值不同的开关支路。
3.根据权利要求2所述的风扇电机调速装置，其特征在于:所述开关控制电路包括并联相接的第一开关支路、第二开关支路和第三开关支路；所述第一开关支路包括开关一和调速电阻一；所述第二开关支路包括开关二和调速电阻二 ；所述第三开关支路包括开关三和调速电阻三。
4.根据权利要求3所述的风扇电机调速装置，其特征在于:所述调速电阻一的阻值与调速电阻二的阻值相差0-75ΚΩ ;所述调速电阻三的阻值和调速电阻二的阻值相差10-35ΚΩ。
5.根据权利要求4所述的风扇电机调速装置，其特征在于:所述调速电阻一的阻值为0Ω。
6.根据权利要求1所述的风扇电机调速装置，其特征在于:所述触发电容中与开关控制电路的输出端相连的一端和开关控制电路的输出端之间设有一限流电阻。
7.—种风扇电机，包括电机、风扇电机调速装置和风扇扇叶；所述电机的输入端与所述风扇电机调速装置电连接，所述风扇扇叶固定套设于电机的输出轴上；其特征在于:所述风扇电机调速装置为权利要求1?6任一权利要求所述的风扇电机调速装置。
8.—种风扇，包括外壳和设置在外壳中的风扇电机；所述风扇电机包括电机、风扇电机调速装置和风扇扇叶；所述电机的输入端与所述风扇电机调速装置电连接，所述风扇扇叶固定套设于电机的输出轴上；其特征在于:所述风扇电机调速装置为权利要求1?6任一权利要求所述的风扇电机调速装置。
【文档编号】H02K7/14GK104467623SQ201410765030
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】陈伟禧 申请人:陈伟禧