CN114233654B - 一种吸油烟机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机系统、吸油烟机及其控制方法，风机系统包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮以及用于驱动叶轮转动的驱动机构，驱动机构包括电机和叶轮轴，电机具有输出轴，叶轮轴与叶轮连接固定而作为叶轮的转轴；驱动机构还包括第一运动副，第一运动副包括第一运动副构件和第二运动副构件，第一运动副构件固定设置在输出轴和叶轮轴的其中一个上，第二运动副构件能相对第一运动副构件运动从而改变第一运动副的传动比，第二运动副构件通过第二运动副与输出输出轴和叶轮轴的另一个连接。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置传动比可变的运动副，来实时改变叶轮与电机的相对转速，使得电机一直保持在最高效率点附近，提高效率，降低发热量。

Description

一种吸油烟机的控制方法

技术领域

本发明涉及动力装置，尤其是一种风机系统，应用有该风机系统的吸油烟机，以及该吸油烟机的控制方法。

背景技术

吸油烟机已成为现代家庭中不可或缺的厨房家电设备之一。吸油烟机是利用流体动力学原理进行工作，通过安装在吸油烟机内部的离心式风机吸排油烟，并使用滤网过滤部分油脂颗粒。离心式风机包括蜗壳、安装在蜗壳中叶轮及带动叶轮转动的电机。当叶轮旋转时，在风机中心产生负压吸力，将吸油烟机下方的油烟吸入风机，经过风机加速后被蜗壳收集、引导排出室外。

家用吸油烟机的风机系统一般通过交流电机驱动，分为多个档位。如申请号为201520803334.2的中国专利公开的一种带自动增压功能的油烟机，其包括油烟机外壳，面板，蜗壳，风柜，蜗壳内安装有由电机带动的涡轮，蜗壳上设置有排气管与烟道连接，排气管与烟道间，或是排气管与蜗壳间设置有止回阀，电机与控制系统及设于外壳上的控制面板电联，控制系统上还设置有风压检测器，可根据检测结果自动调节电机转速，电机为交流电机，风压检测器为设置有电机上的电流检测器。

根据交流电机的工作原理，不同档位之间是通过线圈匝数的多少来控制电机的输出功率。在同一电压下，电机的性能曲线各不相同，最高效率点的转速也相差较大。为了满足风量达到不同档位的设计指标，一般在设计电机时，只考虑电机在某个档位下运行在最佳转速区域，其他档位则偏离最优转速区域。

电机偏离最佳转速区域会带来两个缺点：1、效率低，偏离最高效率点工作，电机性能无法充分发挥，能量损失较大；2、发热量大，电机偏离最有效率点，电能无法高效转化为动能，以发热地形式损失能量，造成电机发热量大，进一步降低电机效率。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种风机系统，使得不同档位下电机处于最佳效率。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述风机系统的吸油烟机。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种上述吸油烟机的控制方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种风机系统，包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮以及用于驱动叶轮转动的驱动机构，所述驱动机构包括电机和叶轮轴，所述电机具有输出轴，所述叶轮轴与叶轮连接固定而作为叶轮的转轴；其特征在于：

所述驱动机构还包括第一运动副，所述第一运动副包括第一运动副构件和第二运动副构件，所述第一运动副构件固定设置在输出轴和叶轮轴的其中一个上，所述第二运动副构件能相对第一运动副构件运动从而改变第一运动副的传动比，所述第二运动副构件通过第二运动副与输出输出轴和叶轮轴的另一个连接。

优选的，所述第一运动副为锥齿轮副，所述第二运动副为齿轮副，所述第二运动副构件和第二运动副之间设置有联轴器。

优选的，第一运动副为锥齿轮副，所述第一运动副构件为固定轮，所述第二运动副构件为运动轮，所述固定轮和运动轮均为锥齿轮并且保持互相啮合，所述运动轮能相对固定轮运动从而改变两个锥齿轮啮合的直径比。

为便于支撑运动轮的运动，所述驱动机构还包括支撑轴和壳体，所述壳体与蜗壳连接固定，所述运动轮套设在支撑轴的外周并且固定，所述支撑轴能转动地支撑在壳体)内，所述支撑轴还与壳体滑动配合。

为便于驱动支撑轴和运动轮相对固定轮移动，所述驱动机构还包括直线驱动模组，所述直线驱动模组的输出端与支撑轴活动连接，使得直线驱动模组能驱动支撑轴直线移动，并且支撑轴能相对直线驱动模组的输出端转动。

为减少油烟的影响，所述固定轮、运动轮和运动副均设置在壳体内。

优选的，所述固定轮固定套设在输出轴的外周，所述第二运动副连接在运动轮和叶轮轴之间。

为便于安装电机，所述驱动机构还包括安装板，所述安装板通过安装支架与蜗壳固定连接，所述电机固定在安装板上。

为便于控制第一运动副的传动比来改变电机的转速，使其工作在最优效率，所述驱动机构还包括用于检测电机转速的转速和扭矩传感器以及检测电机功率的功率传感器。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，其特征在于：应用有如上所述的风机系统。

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)吸油烟机开机，转速和扭矩传感器和功率传感器开启；

2)吸油烟机档位变化，电机的转速改变；

3)根据转速和扭矩传感器检测到的转速变化进行相应的控制，如果转速增加，进入步骤4)，如果转速降低，则进入步骤6)；在本步骤中，通过转速和扭矩传感器检测到的数据还能得到电机的输出功率；

4)根据功率传感器检测到电机的输入功率，进而判断电机效率的变化，输出功率和输入功率的比值为所述电机效率，如果相对于档位变化前的状态效率下降，进入步骤5)；

5)增加一定的传动比，所述电机的转速相应地下降，保持风机系统的风量不变；

6)根据功率传感器检测到电机的输入功率，进而判断电机效率的变化，输出功率和输入功率的比值为所述电机效率，如果相对于档位变化前的状态效率下降，进入步骤7)；

7)降低一定的传动比，所述电机的转速相应地增加，保持风机系统的风量不变。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置传动比可变的运动副，能够通过机械结构来实时改变叶轮与电机的相对转速，使得电机一直保持在最高效率点附近，提高效率，降低发热量；通过检测电机的效率来改变传动比，使得电机保持在最高效率点附近。

附图说明

图1为本发明实施例的吸油烟机的剖视图；

图2为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的示意图；

图3为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的示意图(与图2不同视角)；

图4为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的剖视图；

图5为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的驱动机构的示意图；

图6为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的驱动机构的剖视图；

图7为图6的局部Ⅰ放大示意图；

图8为本发明实施例的吸油烟机的控制流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

参见图1～4，一种吸油烟机，包括外壳1和设置在外壳1内的风机系统，图1中仅示出外壳1的风机架部分。风机系统包括蜗壳21、设置在蜗壳21内的叶轮22以及用于驱动叶轮22转动的驱动机构。

参见图4～图7，驱动机构包括电机231、叶轮轴232、固定轮233、运动轮234、转速和扭矩传感器244、功率传感器235以及安装板236。安装板236通过安装支架237与蜗壳21固定连接，电机231固定在安装板236上，并且位于安装板236朝向蜗壳21外的一侧。电机231为交流电机。固定轮233和运动轮234构成第一运动副。

电机231具有输出轴2311，其与叶轮轴232平行设置，电机231的输出轴2311穿过安装板236而延伸入蜗壳21内。叶轮轴232与叶轮22连接固定从而作为叶轮22的转轴，能够带动叶轮22转动。电机231的输出轴2311和叶轮轴232之间设置有第一运动副。其中，固定轮233套设在输出轴2311的外周，从而与输出轴2311同步转动。运动轮234与固定轮233啮合。在本实施例中，固定轮233和运动轮234为锥齿轮。为确保固定轮233和运动轮234的啮合，可在两者之间设置弹簧等弹性件(未示出)，使得两者保持互相靠近啮合。

驱动机构还包括支撑轴239和壳体240，壳体240与安装板236连接固定，并且位于安装板236朝向蜗壳21内的一侧，上述的输出轴2311穿入壳体240内，固定轮233和运动轮234位于壳体240内，可以避免油烟的影响。支撑轴239可转动地支撑在壳体240内，并且远离安装板236的一端能够延伸出壳体240外，支撑轴239与输出轴2311和叶轮轴232平行设置，支撑轴239位于输出轴2311和叶轮轴232之间。运动轮234套设在支撑轴239的外周并且与支撑轴239固定，由此可同步转动。支撑轴239还与壳体240滑动连接，从而使得支撑轴239能够相对壳体240沿自身轴向移动，以及靠近或远离输出轴2311的移动，从而改变固定轮233和运动轮234的啮合位置，进而改变啮合直径比，从而最终改变传动比。壳体240可开设滑槽2401以配合支撑轴239的运动。

驱动机构还包括直线驱动模组241，固定设置在壳体240外，其输出端与支撑轴239位于壳体240外的部分活动连接，从而可驱动支撑轴239沿自身轴向移动。由于固定轮233和运动轮234为锥齿轮，因此，在支撑轴239轴向移动的同时，可使得运动轮234具有靠近和远离输出轴2311的运动，图7中所示为上下方向。从而改变固定轮233和运动轮234的啮合位置，进而改变传动比。在本实施例中，直线驱动模组241为电动推杆，可替代的，可以为现有技术中任意的模组，如气缸、电机齿轮齿条的组合、电机丝杆螺母的组合等。直线驱动模组241也可以驱动支撑轴239沿其自身轴线移动。

驱动机构还包括第一齿轮242和第二齿轮243，运动轮234通过联轴器238与第一齿轮242连接，从而能带动第一齿轮242转动，第二齿轮243套设在叶轮轴232的外周并且同步转动，第一齿轮242和第二齿轮243啮合，从而运动轮234能带动叶轮轴232转动。第一齿轮242和第二齿轮243同样设置在壳体240内，以避免油烟的影响。第一齿轮242和第二齿轮243构成的齿轮副也可以用蜗轮蜗杆、皮带皮带轮替代作为第二运动副。

转速和扭矩传感器244设置在电机231的输出轴2311上，从而检测电机231的转速，功率传感器235用于检测电机231的电流和电压(即电机231的功率)。通过转速和扭矩传感器244对电机的转速和扭矩进行监控，获得电机231的输出功率，通过功率传感器235对电机231的输入电压和电流进行监控，获得电机231的输入功率，输出功率和输入功率的比值即为电机的效率。

为保证交流电机工作的平稳性，交流电机的磁极对数一般大于等于4对，根据我国电网的频率60Hz，交流电机的极限转速为1500转，去除各项损失的影响，交流电机的转速将低于1500转。在本发明上述这种外接运动副的条件下，电机231的转速可以提升至超越1500转，突破交流机自身的功率限制。

可替代的，固定轮233也可以设置在叶轮轴232上，此时运动副设置在运动轮234和输出轴2311之间。或者，也可以不使用锥齿轮，而通过设置多个同轴的不同尺寸的固定轮233，使得运动轮234沿轴向移动与不同的固定轮233啮合而改变传动比，固定轮233为第一运动副的第一运动副构件，运动轮234为第一运动副的第二运动副构件。

参见图8，本发明的吸油烟机，其控制方法包括如下步骤：

1)吸油烟机开机，转速和扭矩传感器244和功率传感器235开启；

2)吸油烟机档位变化，电机231的转速改变；

3)根据转速和扭矩传感器244检测到的转速变化进行相应的控制，如果转速相对于档位变化前的状态增加，进入步骤4)，如果转速相对于档位变化前的状态降低，则进入步骤6)；本步骤中同时获得电机231的输出功率；

4)根据功率传感器235检测到电机231的输入功率，进而判断电机231效率的变化，如果相对于档位变化前的状态效率下降，进入步骤5)；

5)增加锥齿轮接触的外径，电机231的转速相应地下降，保持风机系统的风量不变，电机231高效运行；外径增加的幅度可实现通过实验确定；

6)根据功率传感器235检测到到电机231的输入功率，进而判断电机231效率的变化，如果相对于档位变化前的状态效率下降，进入步骤7)；

7)降低锥齿轮接触的外径，电机231的转速相应地增加，保持风机系统的风量不变，电机231高效运行；外径降低的幅度可实现通过实验确定。

Claims (9)

1.一种吸油烟机的控制方法，所述吸油烟机包括风机系统，所述风机系统包括蜗壳(21)、设置在蜗壳(21)内的叶轮(22)以及用于驱动叶轮(22)转动的驱动机构，所述驱动机构包括电机(231)和叶轮轴(232)，所述电机(231)为交流电机，所述电机(231)具有输出轴(2311)，所述叶轮轴(232)与叶轮(22)连接固定而作为叶轮(22)的转轴；其特征在于：所述驱动机构还包括第一运动副，所述第一运动副包括第一运动副构件和第二运动副构件，所述第一运动副构件固定设置在输出轴(2311)和叶轮轴(232)的其中一个上，所述第二运动副构件能相对第一运动副构件运动从而改变第一运动副的传动比，所述第二运动副构件通过第二运动副与输出轴(2311)和叶轮轴(232)的另一个连接，由此使得电机(231)转速保持在最佳效率区，而通过第一运动副改变叶轮(22)的转速；

所述控制方法包括如下步骤：

1)吸油烟机开机，转速和扭矩传感器(244)和功率传感器(235)开启；

2)吸油烟机档位变化，电机(231)的转速改变；

3)根据转速和扭矩传感器(244)检测到的转速变化进行相应的控制，如果转速增加，进入步骤4)，如果转速降低，则进入步骤6)；在本步骤中，通过转速和扭矩传感器(244)检测到的数据还能得到电机(231)的输出功率；

4)根据功率传感器(235)检测到电机(231)的输入功率，进而判断电机(231)效率的变化，输出功率和输入功率的比值为所述电机(231)效率，如果相对于档位变化前的状态效率下降，进入步骤5)；

5)增加一定的传动比，所述电机(231)的转速相应地下降，保持风机系统的风量不变；

6)根据功率传感器(235)检测到电机(231)的输入功率，进而判断电机(231)效率的变化，输出功率和输入功率的比值为所述电机(231)效率，如果相对于档位变化前的状态效率下降，进入步骤7)；

7)降低一定的传动比，所述电机(231)的转速相应地增加，保持风机系统的风量不变。

2.根据权利要求1所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述第一运动副为锥齿轮副，所述第二运动副为齿轮副，所述第二运动副构件和第二运动副之间设置有联轴器(238)。

3.根据权利要求1所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述第一运动副构件为固定轮(233)，所述第二运动副构件为运动轮(234)，所述固定轮(233)和运动轮(234)均为锥齿轮并且保持互相啮合，所述运动轮(234)能相对固定轮(233)运动从而改变两个锥齿轮啮合的直径比。

4.根据权利要求3所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述驱动机构还包括支撑轴(239)和壳体(240)，所述壳体(240)与蜗壳(21)连接固定，所述运动轮(234)套设在支撑轴(239)的外周并且固定，所述支撑轴(239)能转动地支撑在壳体(240)内，所述支撑轴(239)还与壳体(240)滑动配合。

5.根据权利要求4所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述驱动机构还包括直线驱动模组(241)，所述直线驱动模组(241)的输出端与支撑轴(239)活动连接，使得直线驱动模组(241)能驱动支撑轴(239)直线移动，并且支撑轴(239)能相对直线驱动模组(241)的输出端转动。

6.根据权利要求4所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述固定轮(233)、运动轮(234)和运动副均设置在壳体(240)内。

7.根据权利要求3所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述固定轮(233)固定套设在输出轴(2311)的外周，所述第二运动副连接在运动轮(234)和叶轮轴(232)之间。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述驱动机构还包括安装板(236)，所述安装板(236)通过安装支架(237)与蜗壳(21)固定连接，所述电机(231)固定在安装板(236)上。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述驱动机构还包括用于检测电机(231)转速的转速和扭矩传感器(244)以及检测电机(231)功率的功率传感器(235)。