一种电扇调速装置的制作方法
本实用新型属于家用电器领域，特别是涉及一种电扇调速装置。
现有电扇一般采用电抗调速，电抗调速的主要缺点是调速范围小，图1是电抗调速的电扇调速曲线，图1中曲线1是快速档的速度曲线，曲线2是中速档的速度曲线，曲线3为慢速档的速度曲线。按国家标准，台扇、落地扇的调速比应小于0.7，显然，慢速档速度仍过高，故国际标准的调速比规定为小于0.5，我国国标和国际标准尚有一定差距。但如将调速比再减小，对我国许多电扇厂的电扇来说可能造成启动困难。电抗调速器还有耗能多，重量重，发热严重的缺点。此外，生产电抗调速器还需耗用大量硅钢片和漆包线。
近年来，出现了通过改变可控硅导通角调节电扇转速的无级调速器，但迟迟不能普及推广，主要因其高次谐波对电视机等电器有严重干扰。
以上两种调速器的另一主要缺点是其调速特性为水平直线，如图1所示，即电扇的运行方式为恒速运行。恒速运行的电扇产生的风称为持续风，持续风长久作用于人体对人的健康有不利影响，故近年来出现了仿自然风的电扇，如日本东芝公司的F352B型，三洋公司的EFE16EL型等，均用微机产生自然风效果，但成本较高。我国专利GG85202876采用脉冲电路控制继电器使电扇产生自然风效果，因增加了二个电位器(分别用来调节通、断电时间)，一个开关(用来选择自然风或持续风)，使电扇的调节件由3个(调速开关，定时开关，摇头开关)增加到6个。这样既增加了使用的复杂性，又增加了成本。
为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提出了一种能同时产生自然风效果的调速装置，这种装置具有理想的调速范围(调速比)无有害干扰，基本维持传统调速器的生产成本，并和普通电抗调速装置一样，仅用一只基本调节元件(如多档调速开关)完成调速功能，从而不增加使用的复杂性。
如图2方框图所示，本实用新型是由脉冲源(1)，脉冲源的低压供电电路(2)，脉冲电路参数调节元件(3)，可控硅(4)及电扇电机(5)构成。脉冲源为多谐振荡器或其他脉冲源，低压供电电路为标准或非标准降压、整流、滤波电路，必要时还可加稳压电路。脉冲源参数的调节元件为一只或一只以上的开关或电位器。可控硅为双向可控硅或单向可控硅。
下面结合图2说明调速装置的工作过程自激多谐振荡器(1)产生可调的方波信号。调节元件(2)调节方波的高电平时间，方波信号用以控制可控硅的通断，故图2是以断续器方式工作的。
现以台扇调速器为例结合图3的波形图说明电扇转速随脉冲信号而变化的详细过程。图3中曲线1为脉冲源信号的波形或电扇电机两端交流电压有效值的波形，曲线2为电扇转速随时间变化的波形。设台扇调速器的脉冲源低电平时间设定为4秒，高电平时间可由调速开关自2秒至10秒分为三档进行调节。现将调速开关放在慢档，此时高电平时间为2秒，该档电压波形图见图3的曲线(1)，图3左部A段为过渡过程(启动阶段)，当第一个脉冲到来时，可控硅导通，电扇由静止开始加速，转速按指数曲线上升，2秒钟后，转速上升到某一值，此时脉冲消失，可控硅关断，电扇停止加速，由于电扇转动部分的转动惯量，电扇不会马上停转，其转速只能以指数曲线缓慢下降，因合理设定了低电平时间，当转速降到不为零的某一值时，第二个脉冲即会到来，可控硅再次导通，电扇又开始加速，如此循环反复，一段时间后进入图3右部B段所示的稳态运行状态。
但此时的稳态运行和传统电扇的稳态运行有着本质差别，将图3与图1相比可知，此时电扇运行处于变速运行状态，而不是图1的恒速运行状态，其转速时刻在周期性地按指数曲线上升、下降。对某一台确定的电扇，其转速在每档均有一确定的最高值和最低值。因电扇的风量和转速成正比，故风量也在时刻变化，达到了仿自然风的效果。
改变方波高电平的时间，便可改变电扇的转速，在设定了低电平时间的情况下，高电平时间愈长，电扇的平均速度就愈高，反之则相反(注意，这里引用了平均速度的概念，因此时电扇的瞬时速度时刻在变化。这种调速器的调速方式和传统调速方式不同之处在于，这种方式实际上调节的是电扇的平均速度)。
现结合图4的调速特性曲线说明调速原理，在图4中，曲线3表示中速档时方波信号的波形，曲线4表示慢速档时方波信号的波形，曲线1表示中速档时对应于曲线3电压信号的电扇转速随时间变化的波形，曲线2表示慢速档时对应于曲线4电压信号的电扇转速随时间变化的波形。设调速开关放在中速档，且电扇已进入稳态运行，此时电扇两端电压有效值波形如曲线3所示，因其高电平持续时间较长，电扇转速可以上升到额定转速V0，且在一段时间内维持在V0，直到低电平出现后电扇才开始减速，一直降到大约0.5V0时高电平又出现，电扇又加速，如此循环反复，如速度曲线1所示，此时电扇的平均速度约为70％额定转速。再设调速开关放在低速档，且电扇已进入稳态运行，此时电扇两端电压有效值波形如曲线4所示，因其高电平持续时间较短，电扇转速不会上升到V0，当电扇转速上升到0.5V0左右时，低电平即到来，电扇又减速，下降到大约0.2V0时，高电平又来到，电扇转速又上升到0.5V0，如此循环反复，速度曲线如曲线2所示，此时电扇的平均速度约为30％额定转速。(以上分析侧重于定性分析，所举数据并未经过测试或计算，仅是为了便于说明调速原理而假设的。)本实用新型提出的新型电扇调速装置可用于吊扇，直接取代目前广泛使用的五档、七档吊扇调速器；也可装置于落地扇、台扇之中，取代电抗调速器；还可作为一种单独产品生产，电扇用户将其与普通电扇配合使用，便可使普通电扇增加仿自然风的功能和睡眠风(微风档)功能。
本实用新型有如下附图图1为现有电扇调速曲线示意图。横座标为时间t，纵座标为电扇转速。
图2为本装置的方框图。
图3为电扇转速随脉冲源波形的变化而变化的波形示意图。横座标为时间t，纵座标V表示电扇转速，U表示脉冲信号电平或电扇两端交流电压的有效值。
图4为本装置调速曲线示意图，其座标表示的含义同图3。
图5为本装置2个实施例的完整电路图。
最后举出本实用新型的二个实施例，其具体电路见图5。
图5中的各数字标号代表(1)(2)组成自激多谐振荡器的晶体管；(3)决定多谐振荡器低电平时间的电阻；(4)双向可控硅；(5)电扇电机；(6)(7)整流二极管；(8)降压电容；(9)稳压二极管；(10)滤波电容；(11)～(15)调速电阻(调节多谐振荡器高电平时间)；(16)～(20)风质转换电阻；(21)调速开关，为7W1D型单刀七位开关；(22)风质转换开关(自然风、持续风转换)，为2W6D型六刀双位开关；(23)可控硅控制极电阻。
下面就图5的实施例进行分析首先分析供电电路。
本调速器的调节对象是电风扇，需由市电供电，而脉冲源需要低电压直流供电，为简化设计并降低成本，使用了一种特殊的降压整流滤波稳压电路为脉冲源供电，电容(8)(10)二极管(6)(7)构成一常见的倍压整流电路，但因其内阻很高，接入一与负载并联的稳压管(9)后，在稳压管(9)两端即可提供稳定的低压直流电压。
其次分析调速电路。设调速开关(21)放在慢速档，风质开关(22)放在自然风档，自激多谐振荡器产生的方波信号低电平时间是固定的(因电阻(3)固定)，而高电平时间则由调速开关(21)通过切换电阻(11)～(15)来改变，当然开关(21)的功能也可由一只电位器完成，此时本实例的转速调节由分档调节成为无级调节。
按使用要求，调速器应具有与电源断开的档(停止档)和将电扇电机直接于220V电源的档(全速档)。当调速开关(21)打到图5的最右边位置时，开关(21)将低压供电电源短路，多谐振荡器停止工作，可控硅失去控制电压而关断。这种通过短路电源而关断电扇供电电路的方法只有在使用了高内阻的低压供电电路的情况下才能采用，此时电容(8)串联了二极管(6)(7)后并入交流电源，不但不消耗有功功率，还可起到补偿电网功率因数的作用。当调速开关(21)打到图5的最左边位置时，低压电源通过电阻(23)为可控硅直接提供控制电压，强迫可控硅导通，从而完成全速档的功能。
若希望电扇具有自然风和持续风的选择功能，可通过设置一只风质选择开关(22)完成，当开关(22)放在图示位置时，所有接点不起作用，此时为自然风；当开关(22)合上时，将电阻(15)～(20)并到电阻(11)～(15)上，将电阻(24)并到电阻(3)上，此时方波周期对应缩短为自然风时的1／10，由于电扇转动部分的惯性，电扇转速将不能随着这样快的脉冲频率而变化，电扇将形成持续风。
如果取消开关(22)及电阻(16)～(20)，(24)，则成为本实用新型的另一实施例，此时本调速装置可直接装于现有的台扇和落地扇中，取代电抗调速器，并利用琴键开关完成调速功能。亦可装于现有的吊扇的调速器外壳中，用一只单刀多位开关(21)完成调速功能。
权利要求
1.一种电扇调速装置，由一个脉冲源、一个脉冲源的低压供电电路、一个脉冲电路参数调节元件、一个可控硅及一个电扇电机所组成，其特征在于它的脉冲源为多谐震荡器或其它脉冲源，它的脉冲源的低压供电电路为标准的或非标准的降压整流电路，它的脉冲源参数调节元件为一只或一只以上的开关或电位器，它的可控硅为双可控硅或单向可控硅。
2.根据权利要求
1所述的电扇调速装置，其特征在于所述的脉冲源为低电平时间固定、高电平时间由脉冲源参数调节元件调节的脉冲源。
专利摘要
本实用新型提供了一种新的电扇调速装置。它是由一个脉冲源、一个脉冲源的低压供电电路、一个脉冲电路参数调节元件、一个可控硅及一个电扇电机所组成。将脉冲源的低电平时间固定，由脉冲源参数调节元件调节脉冲源的高电平时间，以达到低于国际标准的调速比和仿自然风的调速效果。本实用新型用脉冲电路代替了传统电扇中的变压器调速装置，与传统的电扇调速装置相比，它具有调速范围大，成本低，体积小的优点。
文档编号F04D25/02GK86206729SQ86206729
公开日1987年11月7日 申请日期1986年9月6日
发明者陶小京, 陶小慈 申请人:陶小京导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
文档序号 :
【 107158 】
技术研发人员：陶小京,陶小慈
技术所有人：陶小京
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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技术研发人员：陶小京,陶小慈
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