[发明专利]一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，尤其涉及其机械结构、电磁结构和控制方法的配合；IPC分类属于F04D25/08。

背景技术

换气扇使用量大面广，运行时间长，亟需制造低成本和运行节能。针对换气扇使用异步电动机驱动以至效率偏低的情况，本申请人在先申请CN201510395121.5提出的小功率换气扇由永磁同步电动机直接驱动而节能且体积较小，并在预定的旋转方向上有较佳的起动和运转性能，且无需设置单独的转子位置检测元件，但为使其按预定转向起动运行，需控制其通电，首步骤为预定位——确定永磁转子的磁极相对于定子磁极的位置，随后按该检测结果和预定转向对定子施加相应极性波形的电压，检测电路和程序较为复杂。

有关术语可参考《机械工程手册》、《电机工程手册》和机械工业出版社1981年版《通风机》。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，其在预定的旋转方向有较佳的起动和运转性能，且成本较低，包括无需设置单独的转子位置检测元件，但其预定位比较简单。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，一种永磁同步电动机直接驱动的小功率换气扇，包括：

——按照预定方向旋转的注塑成型的叶轮；

——直接驱动所述叶轮的电动机，电动机定子的绕组按规定绕向接往交流电源；电动机转子为永磁转子，其极数与定子的极数相同，且在自由状态下，转子各极的轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；

——具有一开关，交流电源经该开关向电动机定子的绕组供电；

——具有一控制电路，控制所述开关的通断；

其特征在于：

——电动机定子的极数为4极,叶轮直径不大于100mm；或者电动机定子的极数为6极,叶轮直径不大于130mm；或者电动机定子的极数为8极,叶轮直径不大于150mm；

——控制电路；包括检测电路和内置程序，该内置程序含按检测到的信号驱动所述开关以控制所述交流电源往所述绕组通电的步骤；

——该换气扇起动前，所述定子铁芯一极面呈现规定极性的磁性。

所述极面的磁性与永磁转子磁极之间的相互作用力，将使永磁转子与定子该极磁性相反的磁极停留于面对定子该极的位置。由于定子该极的磁性按规定设计，相当于停留于面对定子该极位置的永磁转子的磁极的极性为已知，因而可免除检测。

本技术方案进一步设计之一是：所述定子与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的圆周方向收窄，所述定子绕组在通电结束前，通入产生规定极性磁性的直流电流。该极磁化的剩磁维持至下次通电前用以呈现规定极性的磁性。此外，在该磁化过程，定子该极较强的磁场吸引永磁转子与定子该极磁性相反的磁极停留于面对定子该极的位置，既确保下次通电前呈现规定极性的磁性，且十分有利于避免退磁。通入该直流电流比较简单的方法是：所述开关为双向晶闸管，其在通电结束前被触发控制为所述直流电流的单向导通。

本技术方案进一步设计之二是：在所述定子铁芯该极安装朝转子表面呈现所述规定极性磁性的永磁体。还可进一步设计该永磁体于定子该极安装于圆周方向该极轴线的一侧，永磁体此时吸引转子的磁极使二者轴线对正而偏离定子该极的轴线形成启动角，可免除传统技术为产生启动角普遍使用的非均匀气隙，因而提高效率和减轻磁阻转矩波动导致的振动噪声。

上述技术方案应用于换气扇起动过程所述步骤的设计之一是：所述换气扇预定按所述设定的圆周方向旋转：

——往所述绕组通电对所述铁芯规定极性的磁性为去磁的电源半波，以规定移相角逐个半波导通，且移相角逐个半波减少；

——在此期间，测量绕组电流为零时的电压，当该电压达到规定值后，对其后所有极性的电源半波均在符合如下条件的时刻立即开始导通：

——所述电源电压的极性、绕组电流为零时的电压的极性和该电压对时间的变化率的极性相同；

或者均在同时符合如下条件的时刻立即开始导通：

a)所述电源电压的极性、绕组电流为零时的电压的极性和该电压对时间的变化率的极性相同；

b)所述绕组电流为零时的电压在规定范围内；

c)所述时刻在规定时间区间；

累计符合上述条件的导通达到规定次数，所述电动机进入同步运行控制。

上述技术方案应用于换气扇起动过程所述步骤的设计之二是：所述换气扇预定按所述设定的圆周方向的相反方向旋转：