專利名稱：電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電梯間通風(fēng)風(fēng)扇是一類長(zhǎng)期運(yùn)行的裝置，目前我國(guó)大多還是以傳統(tǒng)的交流異步風(fēng)扇電機(jī)作為電梯間風(fēng)扇電機(jī)，常用的單相異步電動(dòng)機(jī)，存在功率密度低，體積大重量重，其橢圓形磁場(chǎng)使得運(yùn)行效率也不高。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)以其效率高、功率密度高、單位功率體積小重量輕、散熱方便等優(yōu)點(diǎn)逐步進(jìn)入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域
實(shí)用新型內(nèi)容
為克服現(xiàn)有的電梯間通風(fēng)風(fēng)扇存在功率密度低、體積大、重量重、運(yùn)行效率低的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種功率密度高、單位功率體積小、重量輕、散熱方便的電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)。電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)，包括風(fēng)扇，帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)；電機(jī)為永磁直流無(wú)刷電機(jī)，電機(jī)控制系統(tǒng)包括無(wú)刷直流電機(jī)專用控制芯片MC33035，配合控制芯片MC33039的無(wú)刷電機(jī)閉環(huán)速度控制器和發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊；控制芯片MC33035的位置傳感器信號(hào)輸入端與閉環(huán)速度控制器MC33039連接，驅(qū)動(dòng)模塊與控制芯片MC33035連接，驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入控制芯片中。進(jìn)一步，控制芯片MC33035與一個(gè)電容、一個(gè)電阻和一個(gè)可調(diào)電位器連接，電容和電阻組成RC振蕩回路，RC振蕩回路決定PWM信號(hào)的占空比，可調(diào)電位器與電阻并聯(lián)?？烧{(diào)電位器調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，產(chǎn)生用戶需要的脈寬調(diào)制信號(hào)。進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)模塊采用IRF9530/530芯片。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是為了克服原有單相異步電動(dòng)機(jī)作為風(fēng)扇電機(jī)的缺點(diǎn)，利用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為電梯間風(fēng)扇電機(jī)后的電機(jī)控制系統(tǒng)，其電路簡(jiǎn)單成本低。該實(shí)用新型所述電梯間無(wú)刷直流風(fēng)扇電機(jī)控制系統(tǒng)，采用摩托羅拉公司的三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)專用芯片MC33035/MC33039作為信號(hào)控制部分，采用IRF9530/530作為驅(qū)動(dòng)模塊，系統(tǒng)為純硬件結(jié)構(gòu)，可靠性高。 因?yàn)橛来艧o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)比單相異步電動(dòng)機(jī)有顯著的節(jié)電效果,體積重量也減輕了，由于無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，繞組分布在定子上，更容易散熱，不用擔(dān)心因電梯空間位置特點(diǎn)的安裝和散熱問(wèn)題。本實(shí)用新型具有功率密度高、單位功率體積小、重量輕、散熱方便的優(yōu)點(diǎn)。

附圖I為MC33035電路。附圖2為MC33039電路。[0015]附圖3為驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施方式
參照附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)，包括風(fēng)扇，帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)；電機(jī)為永磁直流無(wú)刷電機(jī)，電機(jī)控制系統(tǒng)包括無(wú)刷直流電機(jī)專用控制芯片MC33035，配合控制芯片MC33039的無(wú)刷電機(jī)閉環(huán)速度控制器和發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊；控制芯片MC33035的位置傳感器信號(hào)輸入端與閉環(huán)速度控制器MC33039連接，驅(qū)動(dòng)模塊與控制芯片MC33035連接，驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入控制芯片中?？刂菩酒琈C33035與一個(gè)電容、一個(gè)電阻和一個(gè)可調(diào)電位器連接，電容和電阻組成RC振蕩回路，RC振蕩回路決定PWM信號(hào)的占空比，可調(diào)電位器與電阻并聯(lián)?？烧{(diào)電位器調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，產(chǎn)生用戶需要的脈寬調(diào)制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)模塊采用IRF9530/530芯片。永磁直流無(wú)刷電機(jī)是近年來(lái)迅速成熟起來(lái)的一種新型機(jī)電一體化電機(jī)。該電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件霍爾傳感器等組成，由于沒(méi)有勵(lì)磁裝置，效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作特性優(yōu)良，而且具有體積更小、可靠性更高、控制更容易、應(yīng)用范圍更廣泛、制造維護(hù)更方便等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型是利用調(diào)壓調(diào)速，根據(jù)調(diào)整供電PWM電源的占空比進(jìn)而調(diào)整電壓的方式實(shí)現(xiàn)，采用無(wú)刷直流電機(jī)專用控制芯片MC33035，它能夠?qū)﹄姍C(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)出的位置信號(hào)進(jìn)行譯碼，它本身更具備過(guò)流、過(guò)熱、欠壓、正反轉(zhuǎn)選擇等輔助功能，組成的系統(tǒng)所需外圍電路簡(jiǎn)單，MC33035和MC33039這兩種集成芯片也可以方便地完成無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)以及動(dòng)態(tài)制動(dòng)、過(guò)流保護(hù)、三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的簡(jiǎn)易閉環(huán)控制等，利用專用集成芯片構(gòu)成的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，具有集成度高、速度快及完善的保護(hù)功能等特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而整個(gè)線路外圍元件少、走線簡(jiǎn)單，可大大減小控制系統(tǒng)體積。如附圖I所示，MC33035的工作電源電壓范圍很寬，在10V-30V之間，芯片內(nèi)含有基準(zhǔn)電壓6. 25V。MC33035內(nèi)部的轉(zhuǎn)子位置譯碼器主要用于監(jiān)控三個(gè)傳感器輸入，以便系統(tǒng)能夠正確提供高端和低端驅(qū)動(dòng)輸入的正確時(shí)序。傳感器輸入可直接與集電極開路型霍爾效應(yīng)開關(guān)或者光電耦合器相連接。此外，該電路還內(nèi)含上拉電阻，其輸入與門限典型值為
2.2V的TTL電平兼容。用MC33035系列產(chǎn)品控制的三相電機(jī)可在最常見(jiàn)的四種傳感器相位下工作。MC33035所提供的60° /120°選擇可使MC33035很方便地控制具有60°、120°、240°或300°的傳感器相位電機(jī)。其三個(gè)傳感器輸入有八種可能的輸入編碼組合，其中六種是有效的轉(zhuǎn)子位置，另外兩種編碼組合無(wú)效，通過(guò)六個(gè)有效輸入編碼可使譯碼器在使用60°電氣相位的窗口內(nèi)分辨出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。MC33035直流無(wú)刷電機(jī)控制器的正向/反向輸出可通過(guò)翻轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。當(dāng)輸入狀態(tài)改變時(shí)，指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖?，從而改變整流時(shí)序，以使電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)通/斷控制可由輸出使能來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)該管腳開路時(shí)，連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會(huì)啟動(dòng)頂部和底部驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)序。而當(dāng)該腳接地時(shí)，頂端驅(qū)動(dòng)輸出將關(guān)閉，并將底部驅(qū)動(dòng)強(qiáng)制為低，從而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。MC33035中的誤差放大器、振蕩器、脈沖寬度調(diào)制、電流限制電路、片內(nèi)電壓參考、欠壓鎖定電路、驅(qū)動(dòng)輸出電路以及熱關(guān)斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類芯片的方法基本類似。如附圖I所示，給電壓為24V的直流電源，F(xiàn)/R控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，正向/反向輸出可通過(guò)翻轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。當(dāng)輸入狀態(tài)改變時(shí)，指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖?，從而改變整流時(shí)序，以使電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)通/斷控制可由輸出使能7管腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)該管腳開路時(shí)，連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會(huì)啟動(dòng)頂部和底部驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)序。而當(dāng)該腳接地時(shí)，頂端驅(qū)動(dòng)輸出將關(guān)閉，并將底部驅(qū)動(dòng)強(qiáng)制為低，從而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。由于MC33035的8管腳提供6.25V標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，因此可以用此電壓給霍爾元器件以及其他器件供電，在這個(gè)系統(tǒng)中PWM信號(hào)的產(chǎn)生是很容易的，而且PWM信號(hào)的頻率可以由外部電路調(diào)節(jié)，其頻率由公式
2^R5*Cl決定，R5是一個(gè)可變電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)，即可改變PWM信號(hào)的頻率。只需要 在MC33035的外圍加一個(gè)電容、一個(gè)電阻及一個(gè)可調(diào)電位器即可產(chǎn)生我們所需要的脈寬調(diào)制信號(hào)。因MC33035的8管腳輸出為6. 25V標(biāo)準(zhǔn)電壓，由R6、Cl組成了一個(gè)RC振蕩器，
所以10管腳的輸入近似一三角波，其頻率由決定。R5為控制無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)速
的電位器，通過(guò)該電位器改變11管腳對(duì)地的電壓，從而來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。運(yùn)算放大器I由外部接成一個(gè)跟隨器的形式，所以11管腳的對(duì)地電壓即為比較器2的反相輸入電壓，通過(guò)電位器R5改變11腳的對(duì)地電壓從而改變比較器2的輸出方波的占空比，即比較器2的輸出為我們所需的PWM信號(hào)。14管腳是故障輸出端，LI用作故障指示，當(dāng)出現(xiàn)無(wú)效的傳感器輸入碼、過(guò)流、欠壓、芯片內(nèi)部過(guò)熱、使能端為低電平時(shí)，LED發(fā)光報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)封鎖系統(tǒng)，只有故障排除后，經(jīng)系統(tǒng)復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。R6及Cl決定了內(nèi)部振蕩器頻率(也即PWM的調(diào)制頻率)，轉(zhuǎn)速給定電位計(jì)W的輸出經(jīng)過(guò)積分環(huán)節(jié)輸入MC33035的誤差放大器的同相輸入端，其反向輸入端與輸出端相連，這樣，誤差放大器便構(gòu)成了一個(gè)單位增益電壓跟隨器，從而完成系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。8管腳接一 NPN的三極管，當(dāng)8腳電壓為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，為MC33039和霍耳傳感器提供電壓。電解電容C2是濾波作用，防止電流回流。MC33035的17管腳的輸入電壓低于9. IV時(shí)，由于17腳的輸入連接內(nèi)部一比較器的同相輸入端，該比較器的反相輸入為內(nèi)部一 9. IV標(biāo)準(zhǔn)電壓，此時(shí)MC33035通過(guò)與門將驅(qū)動(dòng)下橋的三路輸出全部封鎖，下橋的三個(gè)功率三極管全部關(guān)斷，電機(jī)停止運(yùn)行，起欠壓保護(hù)作用。過(guò)熱保護(hù)等功能是芯片內(nèi)部的電路，無(wú)需設(shè)計(jì)外圍電路。該系統(tǒng)的無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)置有3個(gè)霍爾效應(yīng)傳感器用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，一旦決定電機(jī)的換相，并可以根據(jù)該信號(hào)來(lái)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速。傳感器的輸出端直接接MC33035的4、5、6管腳。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)霍爾傳感器可得到3個(gè)脈寬為180度電角度的互相重疊的信號(hào)，這樣就得到6個(gè)強(qiáng)制換相點(diǎn)，MC33035對(duì)3個(gè)霍爾信號(hào)進(jìn)行譯碼，使得電機(jī)正確換相。當(dāng)MC33035的11腳接地時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為0，即可實(shí)現(xiàn)剎車制動(dòng)。如附圖2所示，MC330399是Motorola公司配合MC33035專門設(shè)計(jì)的無(wú)刷電機(jī)閉環(huán)速度控制器，這是一個(gè)8腳的雙列直插窄式集成電路塊。MC33039對(duì)輸入的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)碼進(jìn)行有關(guān)的處理，產(chǎn)生一個(gè)與電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速成正比的轉(zhuǎn)速電壓信號(hào)。如附圖2所示，從電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器送來(lái)的三相位置檢測(cè)信號(hào)(SA、SB、SC) —方面送入MC33035，經(jīng)芯片內(nèi)部譯碼電路結(jié)合正反轉(zhuǎn)控制端、起?？刂贫恕⒅苿?dòng)控制端、電流檢測(cè)端等控制邏輯信號(hào)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電路三相上、下橋臂開關(guān)器件的六路原始控制信號(hào)，其中，三相下橋開關(guān)信號(hào)還要按無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速機(jī)理進(jìn)行脈寬調(diào)制處理。處理后的三相下橋PWM控制信號(hào)(AB、BB、CB)及三相上橋控制信號(hào)(AT、BT、CT)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)放大后，施加到逆變器的六個(gè)開關(guān)管上，使其產(chǎn)生出供電機(jī)正常運(yùn)行所需的三相方波交流電流。另一方面，轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)還送入MC33039，經(jīng)F / V轉(zhuǎn)換，得到一個(gè)頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)FOUT，其通過(guò)簡(jiǎn)單的阻容網(wǎng)絡(luò)濾波后形成轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，利用MC33035中的誤差放大器即可構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的P調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。如附圖2所示，從MC33039的5腳輸出的脈沖數(shù)是電動(dòng)機(jī)每一轉(zhuǎn)輸出12個(gè)脈沖。按電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速來(lái)選擇定時(shí)元件。設(shè)最高轉(zhuǎn)速是3500r/min,即58r/s。此時(shí)，每秒輸出脈沖數(shù)是58X 12=696個(gè)。即其頻率約為700Hz，周期約為I. 4ms。根據(jù)MC33039技術(shù)手冊(cè)，取定時(shí)元件參數(shù)R21=100KQ，C4=0. OluF,單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生脈沖寬度為1340ns。8腳接MC33035的基準(zhǔn)電壓。5腳輸出經(jīng)IOOk電阻接MC33035的12腳(誤差放大器反相輸入端)。放大器此時(shí)增益為10倍，O. I μ F的電容起濾波平滑作用。MC33035振蕩器參數(shù)電阻取5. IkQ,電容取O. I μ F，PWM頻率約為2. 4kHz。該系統(tǒng)采用無(wú)感電阻(O. 04 Ω，O. 5W)作為電流檢測(cè)用，并經(jīng)I. IkQ電阻連接到9腳。由于22腳接地為低電平，因此控制電路工作在120°的傳感器電氣相位輸入狀態(tài)下。·如附圖3所示，MC33035輸出的下橋三路驅(qū)動(dòng)信號(hào)可直接驅(qū)動(dòng)N溝通功率MOSFET的IRF530，上橋三路驅(qū)動(dòng)信號(hào)可直接驅(qū)動(dòng)P溝通功率MOSFET的IRF9530。MC33035的1、2、24腳的信號(hào)經(jīng)過(guò)IRF9530放大，19、20、21腳的信號(hào)經(jīng)過(guò)IRF530得到的信號(hào)驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。A、B、C分別與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)三相繞組成三角形接法。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是為了克服原有單相異步電動(dòng)機(jī)作為風(fēng)扇電機(jī)的缺點(diǎn)，利用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為電梯間風(fēng)扇電機(jī)后的電機(jī)控制系統(tǒng)，其電路簡(jiǎn)單成本低。該實(shí)用新型所述電梯間無(wú)刷直流風(fēng)扇電機(jī)控制系統(tǒng)，采用摩托羅拉公司的三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)專用芯片MC33035/MC33039作為信號(hào)控制部分，采用IRF9530/530作為驅(qū)動(dòng)模塊，系統(tǒng)為純硬件結(jié)構(gòu)，可靠性高。因?yàn)橛来艧o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)比單相異步電動(dòng)機(jī)有顯著的節(jié)電效果，體積重量也減輕了，由于無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，繞組分布在定子上，更容易散熱，不用擔(dān)心因電梯空間位置特點(diǎn)的安裝和散熱問(wèn)題。本實(shí)用新型具有功率密度高、單位功率體積小、重量輕、散熱方便的優(yōu)點(diǎn)。本說(shuō)明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1.電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)，其特征是包括風(fēng)扇，帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)；電機(jī)為永磁直流無(wú)刷電機(jī)，電機(jī)控制系統(tǒng)包括無(wú)刷直流電機(jī)專用控制芯片MC33035，配合控制芯片MC33039的無(wú)刷電機(jī)閉環(huán)速度控制器和發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊； 控制芯片MC33035的位置傳感器信號(hào)輸入端與閉環(huán)速度控制器MC33039連接，驅(qū)動(dòng)模塊與控制芯片MC33035連接，驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入控制芯片中。
2.如權(quán)利要求I所述的電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)，其特征在于控制芯片MC33035與一個(gè)電容、一個(gè)電阻和一個(gè)可調(diào)電位器連接，電容和電阻組成RC振蕩回路，RC振蕩回路決定PWM信號(hào)的占空比，可調(diào)電位器與電阻并聯(lián)；可調(diào)電位器調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，產(chǎn)生用戶需要的脈寬調(diào)制信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)，其特征在于驅(qū)動(dòng)模塊采用IRF9530/530芯片。
專利摘要電梯間風(fēng)扇系統(tǒng)，包括風(fēng)扇，帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)；電機(jī)為永磁直流無(wú)刷電機(jī)，電機(jī)控制系統(tǒng)包括無(wú)刷直流電機(jī)專用控制芯片MC33035，配合控制芯片MC33039的無(wú)刷電機(jī)閉環(huán)速度控制器和發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊；控制芯片MC33035的位置傳感器信號(hào)輸入端與閉環(huán)速度控制器MC33039連接，驅(qū)動(dòng)模塊與控制芯片MC33035連接，驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入控制芯片中。本實(shí)用新型具有功率密度高、單位功率體積小、重量輕、散熱方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P6/16GK202628572SQ20122007129
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者朱信忠, 徐慧英 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)