專利名稱：一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風扇控制電路，尤其是一種能延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有使用直流碳刷電機的風扇的壽命嚴重受到直流碳刷電機壽命的制約，目前碳刷電機的壽命只有1500小時，直流碳刷電機壽命終止的主要原因是其內(nèi)部的碳刷磨損，磨損掉下的碳粉在換向器槽內(nèi)堆積導(dǎo)致?lián)Q向器短路引起。影響直流碳刷電機壽命的主要因素1、電源電壓波動導(dǎo)致電機工作電壓不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致電機自身的振動加劇，電機碳刷與換向器間的碰撞也加劇，碳刷的磨損速度就加快，從而導(dǎo)致電機處于如下的惡性循環(huán)狀態(tài)電源電壓波動一轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定一電機振動加劇一碳刷與換向器間的碰撞加劇一碳刷磨損加快一換向器槽積碳一電機工作電流變大一碳刷與換向間“拉弧”現(xiàn)象變嚴重一碳刷磨損加快一換向器槽積碳一電機工作電流變大。2、隨著直流碳刷電機使用時間的延長，電機工作電流因各種因素(軸承油干涸、部件磨損……等)變大，從而導(dǎo)致電機處于如下的惡性循環(huán)狀態(tài)電機工作電流變大一碳刷與換向間“拉弧”現(xiàn)象變嚴重一碳刷磨損加快一換向器槽積碳一電機工作電流變大。3、直流碳刷電機起動時的起動電流是正常工作電流的7-8倍，在起動階段因啟動電流很大，碳刷與換向間“拉弧”現(xiàn)象非常嚴重，起動階段碳刷的磨損很嚴重，對壽命影響很嚴重。

實用新型內(nèi)容為了克服以上技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種風扇控制電路，通過對風扇直流碳刷電機的工作電壓與電流的優(yōu)化控制，實現(xiàn)延長風扇直流碳刷電機的壽命的目的。本實用新型采取的技術(shù)方案是一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路，其包括可實現(xiàn)工頻交流電源與直流電源兩種電源供電的風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路、在電源電壓過低時切斷供電回路的風扇直流電機與電池低電壓保護電路以及將風扇電機穩(wěn)定工作在其額定工作參數(shù)上的風扇驅(qū)動控制電路；所述風扇驅(qū)動控制電路與風扇直流碳刷電機相連接，所述風扇直流電機與電池低電壓保護電路串接在所述風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路與所述風扇驅(qū)動控制電路之間； 所述風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路包括可充電的蓄電池、將市電轉(zhuǎn)換成直流碳刷電機所需的低壓直流電的開關(guān)電源降壓電路、提供蓄電池充電電流的電池充電電路和實現(xiàn)市電和蓄電池供電切換的AC/DC電源切換電路；所述風扇驅(qū)動控制電路包括控制風扇電機轉(zhuǎn)速的風扇風速控制電路、將風扇電機的工作電流穩(wěn)定在其額定工作電流值上的風扇電機電流控制電路以及將風扇電機的工作電壓控制在其額定工作電壓的下限上并消除電源電壓波動的風扇電機電壓控制電路。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述風扇直流電機與電池低電壓保護電路包括第一三極管，所述第一三極管的發(fā)射極連接AC/DC電源切換電路輸出端，基極通過第一二極管、第一電阻和第一電容接地，集電極通過第二二極管、第一穩(wěn)壓管和第二電阻與第二三極管的基極相連接，第二三極管的集電極接入所述第一電阻和第一電容之間，所述第一三極管的集電極為所述風扇直流電機與電池低電壓保護電路的輸出端。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述AC/DC電源切換電路包括繼電器，所述繼電器的線圈與開關(guān)電源降壓電路相連接，動觸點與風扇直流電機與電池低電壓保護電路的輸入端相連接，常閉觸點與電池相連接，常開觸點與所述開關(guān)電源降壓電路相連接；當無市電時繼電器不動作，風扇電機由電池供電；當有市電時繼電器線圈通電，常開開關(guān)接通，風扇轉(zhuǎn)由開關(guān)電源降壓電路供電。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述風扇電機電流控制電路與風扇電機電壓控制電路分別通過一組電壓比較器實現(xiàn)對風扇電機的電流與電壓的控制。本實用新型的有益效果是本實用新型所提出的風扇控制電路整合有優(yōu)化的風扇直流電機、電池低電壓保護電路，能夠避免當電源電壓過低時，風扇直流碳刷電機因驅(qū)動功率不夠而出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)而導(dǎo)致電機短路、控制電路燒毀的現(xiàn)象，同時也能避免電池出過放電現(xiàn)象，起到同時保護風扇直流碳刷電機、電池及控制電路的作用。本實用新型所提出的風扇控制電路還整合有風扇驅(qū)動控制電路，將風扇直流碳電機的工作電流穩(wěn)定在額定工作電流值，消除各種因素導(dǎo)致的電機工作電流變大現(xiàn)象，從而延長家用交直流兩用風扇的壽命；同時在風扇直流碳電機的啟動階段，將風扇直流碳電機的起動電流也穩(wěn)定在額定工作電流值，實現(xiàn)恒流慢速起動，延長家用交直流兩用風扇的壽命；電壓控制電路，將電壓控制在電機額定工作電壓的下限，并消除電源電壓波動導(dǎo)致的電機不穩(wěn)定工作現(xiàn)象，從而延長家用交直流兩用風扇的壽命。本實用新型通過有效控制直流碳刷電機碳刷的磨損程度，從而將使用直流碳刷電機的風扇壽命延長至3000小以上。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明

圖1是本實用新型的風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路的原理框架圖；圖2是本實用新型的風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖；圖3是本實用新型的風扇直流電機與電池低電壓保護電路的電路示意圖；圖4是本實用新型的風扇驅(qū)動電路的電路示意圖；圖5是本實用新型完整的電路示意圖。
具體實施方式
參見圖1和5，本實用新型公開了一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電
4路，其包括風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路、風扇直流電機與電池低電壓保護電路以及風扇驅(qū)動控制電路等三大電路。其中風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路可實現(xiàn)工頻交流電源、直流電源(可充電電池)兩種電源供電，其電路原理圖如圖2所示。此電路分三部分首先是開關(guān)電源降壓電路，由D1、 D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、Q1、TR1、U1、 U2、U3、Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、Fl構(gòu)成開關(guān)電源降壓電路，將市電轉(zhuǎn)換成直流碳刷電機所需的低壓直流電，其中Ul與U3為運放IC，U2為光電耦合器；其次是電池充電電路，由 R13、D11、F2、BT1組成電池充電電路。只要接通市電，就能給其帶有的蓄電池充電；最后是 AC/DC電源切換電路，由R1D9、D10、D12、Jl、F2、BTl構(gòu)成電源轉(zhuǎn)換電路，當無市電時，風扇由電池供電，而當接通市電時繼電器線圈通電，常開開關(guān)接通，風扇轉(zhuǎn)為市電供電。風扇直流電機與電池低電壓保護電路的電路原理如圖3所示，其由R15、R16、R17、 R18、R19、R20、R24、D13、D14、Zl、C9、CIO、Q2、Q3構(gòu)成。此部分電路能避免當電源電壓過低時，風扇直流碳刷電機因驅(qū)動功率不夠而出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)而導(dǎo)致電機短路、控制電路燒毀的現(xiàn)象， 同時也能避免電池出過放電現(xiàn)象，起到同時保護風扇直流碳刷電機、電池及控制電路的作用。當接通電源時，Q3通過D13、R17、C9有一段短時間的導(dǎo)通狀態(tài)，Q3導(dǎo)通時，通過D14、 ZU R18給Q2供電，使Q2導(dǎo)通，Q2導(dǎo)通后，通過R17、D13維持Q3的導(dǎo)通狀態(tài)，通過B點向風扇直流刷電機驅(qū)動電路的U4、Q4供電。當電源電壓過低時，A點電壓過低Q2無法導(dǎo)通， 迫使Q3截止，切斷U4、Q4電源，從而關(guān)斷整個電路。此電路能夠避免當電源電壓過低時，風扇直流碳刷電機因驅(qū)動功率不夠而出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)而導(dǎo)致電機短路、控制電路燒毀的現(xiàn)象，同時也能避免電池出過放電現(xiàn)象，起到同時保護風扇直流碳刷電機、電池及控制電路的作用。風扇驅(qū)動控制電路的電路原理如圖4所示，其由R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、 R28、R29、R30、R31、R32、D15、D16、D17、D18、D19、C11、C12、L1、S3、Q4、Q5、M1、U4、U5 組成。 其中D16、D17、D18、D19、S3為風扇風速控制電路，開關(guān)S3閉合時，風扇處于高風檔狀態(tài)，開關(guān)S3斷開時，通過D16、D17、D18、D19降低電機電壓，從而降低風扇的風速，使風扇處于低風檔。U4采用運放IC358，其5、6、7腳及3、2、1腳分別組成二組電壓比較器，R30.U5.R29, R28為U4的二組電壓比較器設(shè)置基準電壓，其中U5可采用常用的431穩(wěn)壓芯片。電流取樣電阻R27和第一組電壓比較器構(gòu)成風扇電機電流控制電路，將風扇直流碳刷電機的工作電流穩(wěn)定在額定工作電流值，消除各種因素導(dǎo)致的電機工作電流變大現(xiàn)象，從而延長家用交直流兩用風扇的壽命；同時在風扇直流碳刷電機的啟動階段，將風扇直流碳電機的起動電流也穩(wěn)定在額定工作電流值，實現(xiàn)恒流慢速起動，延長家用交直流兩用風扇的壽命。R31、 R32以及第二組電壓比較器組成風扇電機電壓控制電路，將風扇直流碳刷電機電壓控制在其額定工作電壓的下限，并消除電源電壓波動導(dǎo)致的電機不穩(wěn)定工作現(xiàn)象，從而延長家用交直流兩用風扇的壽命。本實用新型的整體電路示意圖可參見圖5。以上所述只是本實用新型優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限制，只要是以基本相同的手段實現(xiàn)本實用新型的目的都應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路，其特征在于其包括可實現(xiàn)工頻交流電源與直流電源兩種電源供電的風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路、在電源電壓過低時切斷供電回路的風扇直流電機與電池低電壓保護電路以及將風扇電機穩(wěn)定工作在其額定工作參數(shù)上的風扇驅(qū)動控制電路；所述風扇驅(qū)動控制電路與風扇直流碳刷電機相連接，所述風扇直流電機與電池低電壓保護電路串接在所述風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路與所述風扇驅(qū)動控制電路之間；所述風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路包括可充電的蓄電池、將市電轉(zhuǎn)換成直流碳刷電機所需的低壓直流電的開關(guān)電源降壓電路、提供蓄電池充電電流的電池充電電路和實現(xiàn)市電和蓄電池供電切換的AC/DC電源切換電路；所述風扇驅(qū)動控制電路包括控制風扇電機轉(zhuǎn)速的風扇風速控制電路、將風扇電機的工作電流穩(wěn)定在其額定工作電流值上的風扇電機電流控制電路以及將風扇電機的工作電壓控制在其額定工作電壓的下限上并消除電源電壓波動的風扇電機電壓控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路，其特征在于所述風扇直流電機與電池低電壓保護電路包括第一三極管(Q3 )，所述第一三極管(Q3 ) 的發(fā)射極連接AC/DC電源切換電路輸出端，基極通過第一二極管(D13)、第一電阻(R17)和第一電容(C9)接地，集電極通過第二二極管(D14)、第一穩(wěn)壓管(Zl)和第二電阻(R18)與第二三極管(Q2)的基極相連接，第二三極管(Q2)的集電極接入所述第一電阻(R17)和第一電容(C9)之間，所述第一三極管(Q3)的集電極為所述風扇直流電機與電池低電壓保護電路的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路，其特征在于所述AC/DC電源切換電路包括繼電器(J1)，所述繼電器的線圈與開關(guān)電源降壓電路相連接，動觸點與風扇直流電機與電池低電壓保護電路的輸入端相連接，常閉觸點與電池相連接，常開觸點與所述開關(guān)電源降壓電路相連接；當無市電時繼電器不動作，風扇電機由電池供電；當有市電時繼電器線圈通電，常開開關(guān)接通，風扇轉(zhuǎn)由開關(guān)電源降壓電路供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路，其特征在于所述風扇電機電流控制電路與風扇電機電壓控制電路分別通過一組電壓比較器(U4) 實現(xiàn)對風扇電機的電流與電壓的控制。
專利摘要本實用新型公開了一種延長風扇直流碳刷電機壽命的風扇控制電路，包括風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路、風扇直流電機與電池低電壓保護電路以及風扇驅(qū)動控制電路；其中所述風扇交直流電源轉(zhuǎn)換電路包括可充電的蓄電池、開關(guān)電源降壓電路、電池充電電路和AC/DC電源切換電路，所述風扇驅(qū)動控制電路包括風扇風速控制電路、風扇電機電流控制電路以及風扇電機電壓控制電路。本實用新型所提出的風扇控制電路能夠避免因電源電壓過低而對電機和電池造成損害，并能將風扇直流碳刷電機的工作電流穩(wěn)定在額定工作電流值上的同時將電壓控制在電機額定工作電壓的下限，并消除電源電壓波動導(dǎo)致的電機不穩(wěn)定工作現(xiàn)象，從而延長家用交直流兩用風扇的壽命。
文檔編號H02H7/09GK202209300SQ20112030750
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者田疇 申請人:廣東金萊特電器股份有限公司