空调室内机的控制系统、电机的控制方法及消音方法与流程

【】本发明涉及空调设备，尤其涉及一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，同时还涉及一种用于控制空调室内机中两相爪极式步进电机的方法，以及一种消除空调室内机结构运动件运动噪音的方法。

背景技术

0、
背景技术：

1、目前，空调室内机内如风门、导风件等结构运动件，其所用的电机一般为20-50mm直径的两相爪极式步进电机本体，该两相爪极式步进电机本体普遍采用为5线四相步进电机，驱动方式为方波驱动；这种驱动方式由于是按拍序直接供给绕组矩形波电压来驱动。当相序切换时，由于电机线圈获得的电流大小跳跃性变化较大，使得磁性转子受到来自气隙圆周旁导磁爪极的旋转扭矩大小也跳跃性变化，导致整个含有齿轮减速机构的步进电机因振动而产生较大的噪音。

2、另外，由于大批量制造电机过程中因齿轮等物料尺寸存在一定制造误差和装配误差，当这些误差引起的各传动部件间隙不均衡时，或匹配最终实际应用家用电器(空调室内机)上产生谐振时，振动及噪音更为明显。

3、还有，空调室内机的结构运动件在加工及装配也一样存在误差，空调室内机在使用过程中，结构运动件在运动过程中产生的噪音缺陷，一直是突出的客诉问题，该问题也一直困扰着工程师，尽管也做了很多硬件结构的优化，也无法根除产生该问题原因。

4、再者，现有的空调室内机内的控制主板上，包括设置有主控mcu和达林顿管，由于每一结构运动件需要一爪极式四相步进电机(5线)驱动，而每一爪极式四相步进电机(5线)则需要对应于一达林顿管，而每一达林顿管的四根引脚与主控mcu对应的四根引脚连接，如图16所示，当空调室内机上设有n个爪极式四相步进电机(5线)时，主控mcu与所有达林顿管之间的布线连接则为4n。采用该控制方案，增加了控制主板上的电路复杂度，同时也增加了生产制造成本。

5、一直以来，空调生产制造企业，为了减小或降低空调室内机上如风门、导风件等结构运动件在运动过程中产生的噪音或异响，工程师们其解决问题的思路一般都是从被传动的结构运动件上去改善，包括结构运动件连接结构、形状、连接配合以及材料等方面去考量。具体地，有通过加软质隔垫或把电机的固定支座柔韧程度、材质更换等，但都无法显著消除由于转动联带空调内机壳引起的振动噪音，且此噪音频域又介于人耳敏感的几百至几千赫兹范围内，尤其是在安静的卧室内表现出的不良噪音令得终端用户的使用体验感差。

6、因此，本发明正是为了解决上述技术问题而提出。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，通过具有电机驱动芯片的电机控制模块以一信号端与主控mcu连接，简化了主控mcu与电机控制模块之间的连接布线，即每个两相爪极式步进电机与对应的电机控制模块之间连接线由原来五条线简化为最少的三条线，有效降低了综合生产成本低；更为重要的是，电机控制模块配置成用于调制两正交弦波电流输出，并驱动两相爪极式步进电机转子在励磁转动过程中达到平稳转动，输出扭矩变化平稳，使得两相爪极式步进电机本身以及其驱动的结构运动件均具有运行平稳、静音的特点，有效解决了空调室内机上结构运动件在运动过程中产生噪音而无法通过改善结构运动件本身及其配合的难题。

2、本发明一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，包括设置于空调室内机内的控制主板1，所述控制主板1上设有电机连接端子11和具有主控mcu120的电器主控模块12，所述电器控制系统还包括两相爪极式步进电机本体2和具有电机驱动芯片30的电机控制模块3，所述电机控制模块3被配置成用于细分调制弦波电流输出以驱动两相爪极式步进电机本体2工作，所述两相爪极式步进电机本体2输出端直接或间接与空调室内机的结构运动件连接，以驱动结构运动件运动；所述电器主控模块12与电机控制模块3通过信号端、接地端和电压端直接或间接电性连接；所述两相爪极式步进电机本体2通过电机连接端子11与控制主板1连接；所述电机控制模块3具有电机逻辑运算驱动单元31、预驱单元32和全桥驱动单元33，所述电机逻辑运算驱动单元31用于完成脉冲的微细分算法和两通道的正交spwm波脉冲发生，所述预驱单元32用于完成ttl电平转换为可驱动mos管栅极的电平，所述全桥驱动单元33用于将脉冲信号转化为功率输出。

3、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，所述电器控制系统包括多个两相爪极式步进电机本体2，每一所述两相爪极式步进电机本体2的输出端相应与空调室内机的结构运动件连接，所述结构运动件包括风门运动件、风向控制导向运动件；每一所述两相爪极式步进电机本体2对应于一电机驱动芯片30，所述主控mcu120配置成具有相应数量的信号端与多个电机驱动芯片30相应输入端直接或间接电性连接，所述控制主板1上设有与两相爪极式步进电机本体2数量匹配的电机连接端子11。

4、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，所述电机控制模块3集成于控制主板1上，且位于电器主控模块12与电机连接端子11连接电路之间。

5、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，所述电机控制模块3通过电机连接端子11与两相爪极式步进电机本体2的线圈绕组输入端相应电性连接。

6、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，所述两相爪极式步进电机本体2包括电机壳体21、设在电机壳体21内的具有两线圈绕组的定子组件23、转子组件24，所述定子组件23上设有与线圈绕组线端电性连接的四根插针231，每一插针231通过导线与电机控制模块3的输出端相应电性连接，或者每一插针231相应焊接在一pcb1 232上，每一插针231通过pcb1 232间接抵与电机控制模块3的输出端电性连接。

7、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，多个所述电机驱动芯片30封装为一个而形成一电机控制模块3，并集成在控制主板1上，所述电机控制模块3被配置成具有与两相爪极式步进电机本体2数量匹配而用于与主控mcu120相应信号端直接或间接电性连接的信号输入端。

8、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，所述电机控制模块3设置于两相爪极式步进电机本体2上，所述电器主控模块12通过信号端、接地端和电压端与控制主板1上的电机连接端子11电性连接。

9、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，所述两相爪极式步进电机本体2包括电机壳体21、设在电机壳体21内的具有两线圈绕组的定子组件23、转子组件24，所述定子组件23上设有与线圈绕组线端电性连接的四根插针231，每一插针231焊接于集成有电机控制模块3的pcb2 233上，使得电机控制模块3输入端与控制主板1上的电机连接端子11可电性连接。

10、如上所述一种基于两相爪极式步进电机运用的空调室内机控制系统，所述电机逻辑运算驱动单元31集成于主控mcu120或电器主控模块12上。

11、本发明还提供一种用于控制空调室内机中两相爪极式步进电机的方法，采用上述所述的空调室内机控制系统，包括如下步骤：

12、步骤1、由空调室内机的主控mcu120发出运动特性数据；

13、步骤2、电机逻辑运算驱动单元31对运动特性数据进行解析及微细分运算，该微细分运算将两相爪极式步进电机转子转动的机械物理步进行细分，细分步数为s，则满足：s≥64步；

14、步骤3、电机逻辑运算驱动单元31根据细分步数s生成两个互为正交模式的初次spwm脉冲波；

15、步骤4、电机逻辑运算驱动单元31对步骤3的初次spwm脉冲波进行补偿修正，得到使得两相爪极式步进电机转子在励磁转动过程中达到平稳转动的最终类spwm脉冲波；

16、步骤5、电机逻辑运算驱动单元31将最终类spwm脉冲波输出至预驱单元32进行电平变换，将ttl电平转换为可驱动mos管栅极的电平；

17、步骤6、预驱单元32将可驱动mos管栅极的电平脉冲输出至全桥驱动单元33，全桥驱动单元33根据可驱动mos管栅极的电平脉冲相应变换输出驱动电流至两相爪极式步进电机的两个线圈绕组上。

18、本发明还包括一种消除空调室内机结构运动件运动噪音的方法，该空调室内机上述所述的空调室内机控制系统，两相爪极式步进电机被配置成用于驱动空调室内机的结构运动件运动，所述方法通过优化两相爪极式步进电机的输出动力特征使得结构运动件运动受力平滑过渡。

19、与现有技术相比，本发明有如下优点：

20、1、本发明采用两相爪极式步进电机，通过具有电机驱动芯片的电机控制模块以一信号端与主控mcu连接，简化了主控mcu与电机控制模块之间的连接布线，即每个两相爪极式步进电机与对应的电机控制模块之间连接线由原来五条线简化为最少的三条线，有效降低了综合生产成本低；

21、2、更为重要的是，电机控制模块配置成用于调制两正交弦波电流输出，并驱动两相爪极式步进电机转子在励磁转动过程中达到平稳转动，输出扭矩变化平稳，使得两相爪极式步进电机本身以及其驱动的结构运动件均具有运行平稳、静音的特点，有效解决了空调室内机上结构运动件在运动过程中产生噪音而无法通过改善结构运动件本身及其配合的难题。

22、3、将经过调制得到的两正交弦波电流输至两相爪极式步进电机，有效钝化了两相爪极式步进电机本体内转子被旋转驱动的抖动性，使两相爪极式步进电机的转子转动启停平稳，提高了两相爪极式步进电机上的齿轮传动部件的使用寿命；

23、4、采用两相爪极式步进电机，两相爪极式步进电机本体上的下线圈骨架或上线圈骨架上的两根插针，其中一个为绕线起点，另一个为绕线终点，且绕线分布在两个线圈骨架内，共两组线圈；两根插针之间的距离变大，降低绕线难度，优化了生产工艺，提高了生产效率及良品率，并进一步降低成本。

24、5、本发明用于控制空调室内机中两相爪极式步进电机的方法，先通过电机逻辑运算驱动单元对运动特性数据进行解析及微细分运算，然后生成两个互为正交模式的初次spwm脉冲波，以及对初次spwm脉冲波进行补偿修正，进而得到最终类spwm脉冲波，通过该最终类spwm脉冲波经过预驱单元和全桥驱动单元转换变化后输出弦波电流，可使得两相爪极式步进电机转子在励磁转动过程中达到平稳转动。

25、6、发明提供了另外一种不同于常规解决空调室内机因结构运动件在运动过程中产生的噪音或异响的消音方法，即通过优化驱动结构运动件运动的动力源的元件的输出动力特征，且在合理的经济成本下，该方法实现了无论结构运动件其自身及其配合如何改善均无法得到的静音效果。