无位置传感器控制的直流无刷风扇的制作方法

文档序号:15520944发布日期:2018-09-25 19:26阅读:306来源:国知局

本发明发的无位置传感器控制的直流无刷风扇,是应用于计算机、led、汽车类电子产品、科学电子仪器,民用航空设备、便携式设备、3d打印等设备局部散热的风扇马达。



背景技术:

现有的直流风扇马达,马达构造采用的是常规的铁芯马达构造,驱动电路主要由单个霍尔ic和线圈绕组组成,磁场采用的是径向磁场,虽然目前运用广泛,但是也存在很多缺点:铁芯的构造使风扇马达定子体积大、重量增加30%以上、机械能量损失多,铁芯材料的使风扇马达有了磁阻尼及铁损,增加了电机驱动功率、铁损发热源,使马达变得功耗大。单个霍尔ic和线圈绕组组成风扇马达驱动电路,输出的波形是矩形波,在霍尔在马达换向的时候容易产生电磁噪音。启动响应时间慢,运行特性不是很稳定,导致寿命减少。径向磁场结构设计,能量转换效率很低和转矩体积比增小.不利于做超薄。轻型风扇。

随着电子产品的都是往超轻、薄、微型发展,这样使得风扇马达的尺寸、体积、重量也必须往超轻、薄、微型的向发展,本实用的新型直流风扇马达的克服了先有技术缺陷。使风扇马达更节能、易控制、体积小、薄,马达效率提高50%。并且使风扇电机的构造变得跟简单.



技术实现要素:

为了克服现有技术不足之处,本发明发的无位置传感器控制的直流无刷风扇。解决了克服了现有风扇马达体积大、重量重、功耗大、电磁噪音、效率低、响应慢成本等问题,本实用的新型直流风扇马达由:

1外框,2轴承,7接着板;8驱动电路pcba;9空芯杯线圈绕组;10轴支撑板;11耐磨垫片;12螺丝;13卡扣;14线束组成的风扇定子和3叶轮;4轴;5磁钢铁板;6磁铁组成的风扇转子组成。采用了以下新的技术:

1、风扇马达的定子电机部分采用了空芯杯构造,取消了铁芯,其特点:节能特性优良,能量转换效率很高达90%;易控制:起动、制动迅速,响应极快,另外,空心杯风扇马达的能量密度大幅度提高,同比重量、体积减轻1/3。

2、风扇马达的定子电机驱动电路pcba,驱动9空芯杯线圈绕组产生磁场与风扇转子相互作用,使风扇转子旋转,产生风量利用反电势法,通过检测电机反电势(backelectromotiveforce,以下简称back-emf)来获得转子位置信号;回路图见附图1,采用了德州仪器(ti)的icdrv10963作为风扇马达的驱动器,icdrv10963是三相无位置传感器电机驱动器。该器件专门针对高效、低噪声和低外部组件数的电机驱动应用而设计。其特征是专有无传感器无窗口180°正弦控制机制,电流限制和短路电流保护,锁定检测,电压浪涌保护(avs),欠压闭锁(uvlo),热关断。

3.风扇马达驱动电路采用了无位置传感器控制方式。取消了霍尔元件,降低了成本,减小风扇马达的体积;抗干扰能力强;减小风扇马达生产的工艺难度;控制电路简单。

本发明发的无位置传感器控制的直流无刷风扇其工作原理是:指新型直流风扇不直接安装霍尔元件,但在风扇马达运转过程中,控制电机换相的转子位置信号还是需要的,而本发明就是利用反电势法,通过检测电机反电势(backelectromotiveforce,以下简称back-emf)来获得转子位置信号。在无刷直流风扇中,绕组的反电势通常是正负交变的,当某相绕组的反电势过零时,转子直轴恰好与该相绕组轴线重合,因此只要检测到各相反电势的过零点,就可获知转子的若干个关键位置,从而省去转子位置传感器霍尔元件,实现无位置传感器对直流无刷风扇控制。这是目前应用最广泛的无位置传感器控制方法。

与现有技术相比,本发明把空芯杯线圈绕组、drv10963无位置传感器组成的驱动电路运用于直流无刷风扇马达上,其特点是更节能、易控制和可靠性高运行稳定;并具有极强的抗干扰能力;使马达的寿命提高。本发明的实施降低了直流无刷风扇的成本、生产工艺变得简单;减小了风扇的体积,未对空间、重量、能耗有严格要求的微电脑、pad、无人机等提供了优良散热解决方案。

附图说明:

图1是无位置传感器控制的直流无刷风扇驱动电路原理图。

图2是无位置传感器控制的直流无刷风扇pcb布线图。

图3是无位置传感器控制的直流无刷风扇定子电机组件及线圈位置示意图。

图4是无位置传感器控制的直流无刷风扇的构造示意图。

具体实施方式

[实施例1]下面通过实施例,并结合附图1、图2、图3对无位置传感器控制的直流无刷风扇进一步说明。

[实施例1]

1、3叶轮;4轴;5磁钢轭板组成的叶轮组件,6磁钢粘在叶轮组件上;经过充磁、动平衡调节后,组成转子。为风扇旋转提供稳定的磁场。

3、7接着板1pcs;9空芯杯线圈绕组;8驱动电路pcba;14线束组成定子驱动组件;每个定子组件上安装3个线圈绕组,每个线圈绕组的中心位置夹角120°,每个线圈绕组中心线和磁钢的磁力中心线重合a。保证能量转换效率达到最大化。如图3所示。定子驱动组件的作用是驱动线圈绕组产生磁场与转子磁场相互作用使风扇马达持续旋转,利用用反电势法,通过检测电机反电势来获得转子位置信号。

4、把2轴承压入1机壳;再把定子驱动组件装入1机壳,并用14螺丝固定,把转子插入2轴承中心孔中,卡上13卡圈,防止转子脱落。最后把已放好13垫片的12轴受板,卡入1机壳,这样无位置传感器控制的直流无刷风扇就完成了。如图4所示。

本文中所描述的具体实施例,仅仅是对本发明举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例,做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明或者超越所附权利要求书所定义的范围。



技术特征:

技术总结
本发明公开了一种无位置传感器控制的直流无刷风扇,用于汽车类电子产品、科学电子仪器,电子电器产品、家用电器等局部散热的散热风扇。解决了现有的直流风扇摩擦大、损耗大、维护成本高、发热大、寿命短、效率低、输出功率小、IC成本高、体积大、结构复杂、难小型化等问题;其显著特征是采用了以下新技术:采用了TI的集成电路DRV10963作为风扇的换向器和驱动器,检测磁场位置、驱动空心杯线圈绕组与风扇转子相互作用,使风扇转子持续旋转;采用了具有突出节能特性、灵敏控制特性和稳定运行特性的空心杯电机构造,作为高效率的能量转换装置,是电动机的发展方向;采用了轴向结构磁场,提高了能量转换效率和增大了转矩体积比。

技术研发人员:刘明禄;曹朋双;顾明志
受保护的技术使用者:上海日盈机电设备有限公司
技术研发日:2017.03.10
技术公布日:2018.09.25
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