CN103148008A

CN103148008A - 一种温控风扇

Info

Publication number: CN103148008A
Application number: CN2013100776658A
Authority: CN
Inventors: 曹献美; 李明刚; 白丽; 张松青
Original assignee: BINZHOU TECHNICAL INSTITUTE
Current assignee: BINZHOU TECHNICAL INSTITUTE
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明涉及乘凉设备，特别涉及一种温控风扇。该温控风扇，包括扇页，扇页安装在壳体上，壳体上安装有驱动扇页的电机，其特征是：所述电机电连接有控制单元，控制单元包括转速控制电路和转换开关，转速控制电路包括转速调整钮、温度采集单元和速度采集单元；所述温度采集单元包括设置于控制单元内部的热敏电阻；所述转速采集单元连接有设置于壳体上的三个光电器件。因此，本发明的设计合理，实用方便。

Description

一种温控风扇

（一）技术领域

本发明涉及乘凉设备，特别涉及一种温控风扇。

（二）背景技术

风扇是一种通过让空气循环和流动来带走热量的降温装置，是一种传统的、环保的室内电器。现有技术中，适用在计算机风扇中的电机通常为有刷直流电机和无刷直流电机。原因是，直流电机由于具有良好的调速特性、较宽的调速范围，长期以来在要求调速的地方得到了广泛应用。但是有刷直流电机存在换向器、滑环和电刷等电接触部件容易磨损、噪声大等缺点。而无刷直流电机保持着有刷直流电机的优良控制特性，在电磁结构上和有刷直流电机一样，但转子上放永磁钢，电枢绕组放在定子上，从而革除了电的滑动接触机构，消除了故障的主要根源。由于转子上没有绕组，因此就没有电的损耗。又由于主磁场是恒定的，因此铁损也是极小，因而进一步增加了工作的可靠性。

由于计算机运作时内部（尤其是CPU）会产生高热，若未适时将热量散去，则会影响其执行效率或其寿命，因此，如何有效地将热量散去是非常重要的，习用于薄型计算机内部的散热结构，风扇的吸风口位于顶部，当风扇运转时，即将计算机内部空气由风扇顶部吸入，再经由风扇下方的散热片由左右两侧或四周出风，而达到散热效果，而风扇顶部与机壳所形成的吸风空间愈高时，其散热效果也愈佳，因此，当此方式用于总体高度受限的计算机机壳时，为了争取顶部吸风空间，必须削减散热片高度约5mm以上，否则风扇顶部与机壳不接近而无足够的吸风空间，会无法吸气循环散热，然而，削减散热片的高度虽然增加了吸入的风量，却减少了散热的面积，而无法真正达到良好的散热效果，因此也无法解决散热的问题。

现有技术中的风扇存在噪音大、机器本身噪音或者振动，以及高能耗的特点。这些缺陷是由于风扇电机采用的风扇电机控制方式不合理导致的。

随着稀土永磁材料和电力电子器件性能价格化的不断提高，无刷直流电机及调速***在工业中的应用越来越广泛。无刷直流电机的调速控制本质上是由变频器供电的同步机变频调速的一种控制方式。变频调速不但能无级变速，而且根据负载特性不同，适当调节可使电机始终运行在高效区，并保证良好的运行特性。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种设计合理，结构方便的温控风扇。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种温控风扇，包括扇页，扇页安装在壳体上，壳体上安装有驱动扇页的电机，其特征是：所述电机电连接有控制单元，控制单元包括转速控制电路和转换开关，转速控制电路包括转速调整钮、温度采集单元和速度采集单元；所述温度采集单元包括设置于控制单元内部的热敏电阻；所述转速采集单元连接有设置于壳体上的三个光电器件。

所述转换开关包括设置于壳体上的第一导通点、第二导通点和第三导通点；所述转速控制电路还包括恒流反馈电路，温度采集单元的采集元件跨接恒流反馈电路的输入、输出端。

本发明的有益效果是：该发明的温控风扇结构简单，采用良好控制性能的风扇电机电路，可以高速驱动风扇电机，在散热片高度降低的情况下，达到良好的散热效果，解决计算机散热的问题；本发明基于单片无刷直流电动和集成控制器驱动计算机风扇电机，实现电动、制动以及调速等，通过这种电路可以实现计算机风扇电机转速的无级调速，让计算机风扇的出风均匀调节，控制电路主要由驱动电路和主电路组成，适于广泛推广应用。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明无刷直流电机原理示意图；

图4是本发明实施例的电路原理图；

图中，1风扇，2控制单元，3壳体，11壳体,20电源,21转速控制电路,22转换开关,23转速调整钮,24温度采集单元, 221第一导通点,222第二导通点,223第三导通点。

（五）具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括扇页，扇页安装在壳体3上，壳体3上安装有驱动扇页的电机，其特征是：所述电机电连接有控制单元2，控制单元2包括转速控制电路21和转换开关22，转速控制电路21包括转速调整钮23、温度采集单元24和速度采集单元；所述温度采集单元24包括设置于控制单元2内部的热敏电阻；所述转速采集单元连接有设置于壳体3上的三个光电器件；所述转换开关22包括设置于壳体3上的第一导通点221、第二导通点222和第三导通点223；所述转速控制电路21还包括恒流反馈电路，温度采集单元24的采集元件跨接恒流反馈电路的输入、输出端。

采用本发明的温控风扇，本发明的风扇1包括，风扇叶片B、框座体C、叶片驱动单元及控制单元等。参阅图1所示的改进式冷却风扇1，由风扇叶片B转动所产生的气流是依照箭头所示路径方向流动，可清楚看出整个冷却风扇1供空气流进的入风口部位，己由先前冷却风扇1容设的开孔截面扩延包含该风扇叶片B的周边侧缘截面部位，从而使该风扇叶片B的导流效果可因入风口扩大面积增加单位时间转速的空气流进量而提高。风扇叶片安装在框座体内部，叶片驱动单元安装在框座体上用于驱动风扇叶片转动；叶片的驱动单元包括电机以及连接结构。电机可以为无刷直流电动机。

图2是整体结构示意图，是一种具有转速调整方式的散热风扇，其包括：风扇1以及控制单元2，其中该控制单元2由一电源20供电，包括一转速控制电路21及一转换开关22，当该转换开关 22切换至第一导通点221时，该转速控制电路21可与一设置在该散热的风扇1的壳体11上的转速调整钮23电气连接，使该散热的风扇1的转速由设置于该散热风扇1上的转速调整钮23进行调整，而当该转换开关22切换至第二导通点222时，该转速控制电路21可与一设置于近热源的一温度采集单元24电气连接，使该散热的风扇1的转速由该温度采集单元24所感测的温度，自动调整该散热的风扇1上的转速，而令当该转换开关22切换至第三导通点223时，该转速控制电路21可与一设置于如计算机主机壳体等外部机壳11上的转速调整钮23电气连接，使用者便可通过设置在外部壳体3上的转速调整钮23直接进行转速调整。上述的转换开关22，可设置于该散热风扇1的壳体3上，或装饰性地设置于如计算机主机箱等外部机壳11上，使用者可直接于外部机壳11拨切该转换开关22，以便选择调整散热风扇转速的模式。

当转换开关22切换至第一导通点221时，该转速控制电路221可与一设置在该散热风扇1的壳体11上的转速调整钮23电气连接，使该散热风扇1的转速通过设置在该散热风扇1上的转速调整钮23进行调整，此主要目的是依客户的要求，通过该转速调整钮23调整的需求转速后，便设置于计算机主机箱等外部机壳11中，当计算机激活后，该散热风扇1便以一定速度旋转，由于该转速调整钮23是被隐藏于该外部机壳 11内，因此一般而言，在计算机出厂后，便不供一般使用者调整使用。当该速度转换开关22切换至第二导通点222时，该转速控制电路21与一设置于近热源的一温度采集单元24电气连接，使该散热风扇1的转速由该温度采集单元24所感测的温度，自动调整该散热风扇1上的转速，此时，散热风扇的转速便呈一自动调整状态，使用者便无法在计算机主机箱径自调整散热风扇转速。当计算机出厂时，将该转换开关22切换至第三导通点223时，由于该转速控制电路21与一设置于如计算机主机壳体等外部机壳3上的转速调整钮25电气连接，因此使用者便可于装置在外部壳体3上的转速调整钮25直接进行转速调整，而不须拆开如计算机主机箱的外部机壳，此主要是提供一般必须随时掌控调整计算机主机箱内温度的使用者使用，当使用者经由装置的温控显示器发现控管的计算机主机内的组件温度升高时，可适时拨转外部机壳11上的转速调整钮25提升该散热风扇1的转速，适时提高散热效率，当然使用者若发现所控管的组件温度位于一低温状态时，便可拨转外部机壳11上的转速调整钮25降低该散热风扇 1的转速，以节省能源的使用。

图3为本发明无刷直流电机原理示意图，它给出了无刷直流电机工作所需的各个环节。图3中给出的电机本体中，转子为一对极，定子为三相星型连接的绕组。以光电器件作为位置传感器，遮光板的透光部分占据120度，三个光电器件相差120度放置，因而其导通角也是120度，并却彼此相差120度。图2所示的转子位置与图所示的位置相对应。由于此时光电器件VP1被光照射，从而使晶体管V1导通，电流流入绕组A,该绕组电流与转子磁极作用产生电磁转矩使转子逆时针方向转动。当转子磁极转到图所示的位置时，直接装载转子轴上的旋转遮光板亦跟着同步转动，并遮住VP1，从而使VP2受光照射，因此V1截止、V2导通。电流从绕组A断开而流入绕组B’，是转子继续逆时针方向转动，并带动遮光板同时逆时针方向转动。当转子磁极转到图所示的位置时，此时遮光板已经遮住VP2,使VP3被照射，导致V2截止，V3导通，因而电流流入绕组C—C’，于是驱动转子继续沿逆时针方向旋转，并重新回到图的位置。

这样，随着转子的转动，定子绕组在位置传感器的控制下，便一相一相的依次馈电，实现各相绕组电流的换相。图给出了不同转子位置时，位置传感器信号、绕组电动势、各绕组电流及电磁转矩的波形。在电动势波形图中，电动势阴影部分为该绕组流过电流的时刻。电动势的波形表示了磁场的波形，为了得到最大转矩，绕组通电时刻必须在气隙磁密最大时。这样，电机中气隙磁场波形中间最大磁密部分应宽于120度，并且平直，使得绕组导通时可以产生较大转矩，而转矩波动小；位置传感器与各绕组之间有严格的位置对应关系，以便恰当的给出开关晶体管的信号，使绕组导通对应于绕组电动势最大、气隙磁密最高的位置。

图4是具体的电路原理图。如图4所示，温度采集元件为一高精度热敏电阻TR2，该电阻接入恒流反馈电路运算放大器IC7的输出端。电容C跨接在运算放大器IC7的输出和反向输入端A2，利用电容充放电保持压降平衡的特性，把热敏电阻TR2的变化反馈到运算放大器IC7的反向输入端2。

由于运算放大器具有“虚断”的特性，使流过连接运算放大器IC7正、反输入端的电阻R93、R95的电流可以近似为零；而利用运算放大器“虚短”的特性使热敏电阻TR3的低电平始终保持为R88、R90的分压，再加上流过电容C的电流因充电趋于零，所以流过热敏电阻TR3的电流就是流过电阻R94、R96的电流之和。该恒流反馈电路自动调整并始终保持给热敏电阻TR2提供恒定电流。

因此，当热敏电阻TR2的阻值随温度变化而改变时，运算放大器IC7的输出端电压将随之发生变化并自动传递到下一级放大电路中。在放大电路中，R86上的电压是恒定的，设为U5，前级热敏电阻上的电压设为U1，该放大电路的输出电压设为U0，使放大器工作在线性放大状态。当采样电压(即U1)发生线性变化时，通过放大来驱动后端的三极管放大电路，而三极管放大电路则驱动并改变风扇FAN的转速，使风扇FAN的转速得到良好的线性控制。

Claims

1.一种温控风扇，包括扇页，扇页安装在壳体（3）上，壳体（3）上安装有驱动扇页的电机，其特征是：所述电机电连接有控制单元（2），控制单元（2）包括转速控制电路（21）和转换开关（22），转速控制电路（21）包括转速调整钮(23)、温度采集单元（24）和速度采集单元；所述温度采集单元（24）包括设置于控制单元（2）内部的热敏电阻；所述转速采集单元连接有设置于壳体（3）上的三个光电器件。

2.根据权利要求1所述的温控风扇，其特征是：所述转换开关（22）包括设置于壳体（3）上的第一导通点（221）、第二导通点（222）和第三导通点（223）。

3.根据权利要求1所述的温控风扇，其特征是：所述转速控制电路（21）还包括恒流反馈电路，温度采集单元（24）的采集元件跨接恒流反馈电路的输入、输出端。