可用于交流电源的直流无刷马达控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型可用于交流电源的直流无刷马达控制系统可供电性连接于一主控制模组以及一直流无刷马达之间，该控制系统至少包含有：交换式电源转换电路、电压转换电路、中央处理电路、马达驱动电路以及切换电路，由该交换式电源转换电路连接于该空调主控制模组并接收一交流电源，且将交流电源整流降压滤波，以形成一稳定的直流电源，供直流无刷马达运转，使得传统空调系统在不需要更换旧有的管路配线、控制接口下，经由本实用新型将空调系统中的交流电讯号转换为直流电讯号，进而得以控制直流无刷马达驱动，以达成节能省电的目的。
【专利说明】可用于交流电源的直流无刷马达控制系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型有关一种控制系统，特别是指一种将输入的交流电讯号转换为直流电 讯号，进而得以控制直流无刷马达驱动，以达成节能省电的目的，且不需更换旧有的管路配 线、控制接口的控制系统。
【背景技术】
[0002] 现今因能源价格高涨且热污染环境严重，绿色环保议题不断提倡节能与替代能 源，但替代能源发展实属不易，因此首要之急是先要节约能源，譬如，一般大楼里的空调系 统通常耗电量很高相当浪费能源，其主要原因是，空调系统在各楼层空间中设置了复数通 风管道以及复数送风机以达到调节室温、循环空气的效果，而此类送风机马达都是交流单 相三速马达，是一种属于低效率、高耗电量的马达，使用上相当浪费能源，而目前市面上推 出一种直流无刷马达效率高、耗电量低，所以如果送风机能改用直流无刷马达，就能改善空 调系统的高耗电量，进而达到节能环保的目的。
[0003] 以下列举常见的空调系统送风机控制电路结构做说明：传统空调系统其送风机马 达为使用交流电（AC)电源供电的交流单相三速马达，透过交流电（AC)控制器以控制其高、 中、低速，并以一控制接口例如温度感应器、旋扭开关等，提供不同转速讯号给交流电控制 器，控制交流单相三速马达的转速。
[0004] 传统空调系统其送风机马达为使用交流电（AC)电源供电的交流单相三速马达， 并在电路结构中设置复数继电器控制电路导通与断开，也得以藉由不同继电器的作动来 控制交流单相三速马达的转速，传统空调系统其送风机马达为交流单相三速马达使用交流 电（AC)电源供电，在电路结构中设置复数单轴双切换继电器（Relay-SroT，Relay-single pole double throw)控制电路导通与断开，以切换电源、高速、中速或低速的单轴双切换继 电器（Relay-SFOT，Relay-single pole double throw)上的接点以控制交流单相三速马 达。
[0005] 由上述可知，由于传统的空调系统是使用交流电讯号，亦或者其它电器设备例如 空气滤清系统或除湿系统等均是使用交流电讯号，而直流无刷马达并无法读取交流电讯 号，因此施工时必须将全部的管路配线拆卸、替换，以供直流无刷马达使用，其汰换的成本 费用不仅是一种浪费，整个更换配线的工作更是一项繁复的工程，若改以新建系统而言，更 将是花费高额的控制电路费用，并且无法让使用者选择已经惯用的控制接口；因此，如何在 以最少成本、最低工程的施工之下，使旧有的空调系统改用高功率、低耗电量的直流无刷马 达，一直是业界极待突破的问题。 实用新型内容
[0006] 本实用新型所解决的技术问题主要提供一种将输入的交流电讯号转换为直流电 讯号，进而得以控制直流无刷马达驱动，以达成节能省电目的的控制系统，且本实用新型不 需更换旧有的管路配线或控制接口。
[0007] 本实用新型所采用的技术手段如下所述。
[0008] 为达上揭目的，本实用新型的控制系统电性连接于一主控制模组以及一直流无刷 马达之间，该控制系统至少包含有：交换式电源转换电路、电压转换电路、中央处理电路、马 达驱动电路以及切换电路，由该交换式电源转换电路连接于该空调主控制模组并接收一交 流电源，且将交流电源整流降压滤波，以形成一稳定的直流电源，供直流无刷马达运转，使 得传统空调系统在不需要更换旧有的管路配线、控制接口下，经由本实用新型将空调系统 中的交流电讯号转换为直流电讯号，进而得以控制直流无刷马达驱动，以达成节能省电的 目的。
[0009] 利用上述结构特征，本实用新型的交换式电源转换电路具有相互连接的整流元 件、限流元件、稳压元件以及滤波元件。
[0010] 上述的整流元件设有复数串联连接的二极管。
[0011] 依据上述主要结构特征，该限流元件连接于该整流元件及该稳压元件之间，该限 流元件设有至少一电阻。
[0012] 依据上述主要结构特征，该稳压元件连接于该限流元件及该滤波元件之间，该稳 压元件设有相互串联的二极管及稽纳二极管。
[0013] 依据上述主要结构特征，该滤波元件设有相互连接的至少一电阻及一电容。
[0014] 依据上述主要结构特征，该控制统进一步设有霍尔元件，该霍尔元件分别与该电 压转换电路以及中央处理电路连接。
[0015] 上述的切换电路为电晶体。
[0016] 依据上述主要结构特征，该控制系统可应用于空调系统、空气滤清系统或除湿系 统中。
[0017] 具体而言，本实用新型所揭露的控制系统，可以产生下列功效。
[0018] 1.由该控制统连接于该空调主控制模组并接收一交流电源，且将交流电源整流 降压滤波，以形成一稳定的直流电源，供直流无刷马达运转，不仅提升效率并可达成节能省 电的目的。
[0019] 2.本实用新型可让传统空调系统在不需要更换旧有的管路配线或控制接口，直 接将感应马达改为直流无刷马达。
[0020] 3.尚可霍尔元件的运作下，可控制直流无刷马达内转子的转动速度、转动位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型中第一实施例的控制系统基本架构图。
[0022] 图2为本实用新型中第一实施例的控制系统电路示意图。
[0023] 图3为本实用新型中交换式电源转换电路的电路示意图。
[0024] 图4为本实用新型中第二实施例的控制系统电路示意图。
[0025] 图5为本实用新型中控制系统应用于空调系统的使用示意图。
[0026] 图号说明：
[0027] 控制系统10
[0028] 交换式电源转换电路11
[0029] 整流元件111
[0030] 限流元件112
[0031] 稳压元件113
[0032] 滤波元件114
[0033] 二极管 115
[0034] 电阻 116
[0035] 稽纳二极管117
[0036] 电容 118
[0037] 电压转换电路12
[0038] 中央处理电路13
[0039] 马达驱动电路14
[0040] 切换电路15
[0041] 霍尔元件16
[0042] 主控制模组20
[0043] 直流无刷马达30
[0044] 风扇 31
[0045] 室内端41
[0046] 室外端42
[0047] 压缩机43。
【具体实施方式】
[0048] 如图1所示，本实用新型的控制系统10,基本上电性连接于一主控制模组20以及 一直流无刷马达30之间，该控制系统10至少包含有：至少一交换式电源转换电路11、电 压转换电路12、中央处理电路13、马达驱动电路14以及切换电路15 ;其中：该交换式电源 转换电路11用以与该空调主控制模组20连接并接收一交流电源，将该交流电源转换为直 流电源，请同时参阅图2及图3所示，该交换式电源转换电路11具有相互连接的整流元件 111、限流元件112、稳压元件113以及滤波元件114。
[0049] 其中，该整流元件111设有复数顺向串联连接的二极管115,该限流元件112连接 于该整流元件111及该稳压元件113之间，该限流元件112设有至少一电阻116,该稳压元 件113连接于该限流元件112及该滤波元件114之间，该稳压元件113设有相互串联的二极 管115及稽纳二极管117,该滤波元件114设有相互连接的至少一电阻116及一电容118。
[0050] 该电压转换电路12与该交换式电源转换电路11连接，将上述直流电源转换为至 少一驱动电压。
[0051] 该中央处理电路13分别与该交换式电源转换电路11以及电压转换电路12连接， 可接收上述的驱动电压，以及交换式电源转换电路11的讯号；该马达驱动电路14分别与该 电压转换电路12以及中央处理电路13连接，可接收上述的驱动电压，以及接收该中央处理 电路13的讯号而转换为驱动马达的驱动讯号。
[0052] 该切换电路15分别与该马达驱动电路14、电压转换电路12以及直流无刷马达30 连接，可接收上述的驱动电压，以及接收上述的驱动讯号并驱动该直流无刷马达30进行运 转，本实用新型实施例中，该切换电路15为电晶体。
[0053] 使用时，该空调主控制模组20提供一交流电源至该交换式电源转换电路11，先由 复数串联连接的二极管115所形成的整流元件111，将交流电源做整流，再由电阻116进行 限流作用，且藉由二极管115及稽纳二极管117稳定电压，并藉由电阻116及电容118作为 滤波元件修正电压波形，以形成一稳定的直流电源，而完成交流电源的转换。
[0054] 而上述电压转换电路12接收该稳定的直流电源，并转换为至少一驱动电压，该电 压转换电路12可以为降压（Buck)转换器将上述大电压的直流电源转换复数不同驱动电 压，例如可转换为较低电压以供应该中央处理电路13、该马达驱动电路14及该切换电路15 运作，以及可转换为可驱动直流无刷马达30运转的驱动电压。
[0055] 而该交换式电源转换电路11的讯号并传送至该中央处理电路13,由该中央处理 电路13进行处理后经由该马达驱动电路14可转换为驱动马达的驱动讯号，最后经由该切 换电路15将该驱动讯号控制该直流无刷马达30进行运转。
[0056] 其中，该中央处理电路亦可具有下列控制模式。
[0057] 1.可选择以弦波或方波驱动模式。
[0058] 2.可侦测前端不同输入交流电源作为判断直流无刷马达段速的依据，例如依不同 输入交流电源的大小，来控制直流无刷马达形成2、3、4等不同快慢段速。
[0059] 3.可以PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调变）的方式进行输入马达的电 压调变。
[0060] 再者，该控制系统进一步设有霍尔元件16,如图4的第二实施例所示，该霍尔元件 16分别与该电压转换电路12以及中央处理电路13连接，可由该霍尔元件16来侦测直流 无刷马达内转子的永久磁铁的磁极变化形成微弱的霍尔电压，并传送至该中央处理电路13 进而控制直流无刷马达内转子的转动速度、转动位置。
[0061] 值得一提的是，本实用新型的控制系统可整合于一电路板上，并可直接装设于该 空调主控制模组及该直流无刷马达之间，可让传统空调系统在不需要更换旧有的管路配线 或控制接口，直接将感应马达改为直流无刷马达，并利用直流无刷马达的运作达到提升效 率及节能省电的目的。
[0062] 另外，本发明使用时亦可如图5所示的实施例中，该控制系统10应用于一空调系 统40中，该空调系统40具有一主控模组20及一直流无刷马达30,而该控制系统10电性连 接于该主控制模组20以及该直流无刷马达30之间，亦可如图所示的实施例中，该控制系统 10内建于该直流无刷马达30内再与该主控制模组20电性连接，其中该空调系统40具有室 内端41与室外端42,其中该直流无刷马达30设置于该室内端41及室外端42之间，该直流 无刷马达30并分别设有对应该室内端41及该室外端42的风扇31，而该控制系统10则与 该直流无刷马达30连接，可驱动该直流无刷马达30进行运转，并利用直流无刷马达30带 动其两端的风扇31转动，同时经由一压缩机43的作用，进而由该些风扇31分别将气流往 室内端41或室外端42导引，而达到预定温度调节的效果。
[〇〇63]当然，本发明的控制系统亦可进一步应用于一空气滤清系统或除湿系统中，其中， 该空气滤清系统或该除湿系统具有吸入端及排出端，且该直流无刷马达连接有风扇，且该 风扇位于该吸入端及排出端之间，可经由内部部件的处理而到空气清净或除湿的效果。
【权利要求】
1. 一种可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，至少包含有： 至少一交换式电源转换电路，接收一交流电源，将该交流电源转换为直流电源； 一电压转换电路，与该交换式电源转换电路连接，将上述直流电源转换为至少一驱动 电压； 一中央处理电路，分别与该交换式电源转换电路以及电压转换电路连接，可接收上述 的驱动电压； 一马达驱动电路，分别与该电压转换电路以及中央处理电路连接，可接收上述的驱动 电压，并接收该中央处理电路的讯号而转换为的驱动讯号；以及 一切换电路，分别与该马达驱动电路以及电压转换电路连接，接收上述的驱动讯号。
2. 如权利要求1所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该交 换式电源转换电路具有相互连接的整流元件、限流元件、稳压元件以及滤波元件。
3. 如权利要求2所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该整 流元件设有复数串联连接的二极管。
4. 如权利要求2所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该限 流元件连接于该整流元件及该稳压元件之间，该限流元件设有至少一电阻。
5. 如权利要求2所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该稳 压元件连接于该限流元件及该滤波元件之间，该稳压元件设有相互串联的二极管及稽纳二 极管。
6. 如权利要求2所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该滤 波元件设有相互连接的至少一电阻及一电容。
7. 如权利要求1至6其中任一所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特 征在于，该控制系统设有霍尔元件，该霍尔元件分别与该电压转换电路以及中央处理电路 连接。
8. 如权利要求1至6其中任一所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特 征在于，该切换电路为电晶体。
9. 如权利要求1至6其中任一所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特 征在于，该中央处理电路可选择以弦波或方波驱动模式。
10. 如权利要求1至6其中任一所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其 特征在于，该中央处理电路可侦测前端不同输入交流电源作为判断直流无刷马达段速的依 据。
11. 如权利要求1至6其中任一项所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其 特征在于，该中央处理电路以PWM的方式进行输入马达的电压调变。
12. 如权利要求1至6其中任一所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特 征在于，该控制系统应用于一空调系统中，该空调系统具有一主控模组及一直流无刷马达， 而该控制系统电性连接于该主控制模组以及该直流无刷马达之间，该切换电路与该直流无 刷马达连接，可驱动该直流无刷马达进行运转。
13. 如权利要求12所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该 空调系统具有室外端及室内端，且该直流无刷马达二端分别连接有风扇，并由二风扇分别 对应该室外端及室内端。
14. 如权利要求1至6其中任一所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特 征在于，该控制系统应用于一空气滤清系统中，该空气滤清系统具有一主控模组及一直流 无刷马达，而该控制系统电性连接于该主控制模组以及该直流无刷马达之间，该切换电路 与该直流无刷马达连接，可驱动该直流无刷马达进行运转。
15. 如权利要求14所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该 空气滤清系统具有吸入端及排出端，且该直流无刷马达连接有风扇，且该风扇位于该吸入 端及排出端之间。
16. 如权利要求1至6其中任一所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特 征在于，该控制系统应用于一除湿系统中，该除湿系统具有一主控模组及一直流无刷马达， 而该控制系统电性连接于该主控制模组以及该直流无刷马达之间，该切换电路与该直流无 刷马达连接，可驱动该直流无刷马达进行运转。
17. 如权利要求16所述的可用于交流电源的直流无刷马达控制系统，其特征在于，该 除湿系统具有吸入端及排出端，且该直流无刷马达连接有风扇，且该风扇位于该吸入端及 排出端之间。
【文档编号】H02P6/16GK203883719SQ201420263199
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】李孟寰, 陈航生 申请人:瑞展动能股份有限公司