CN201310979Y

CN201310979Y - 一种变频控制的无级调速吸油烟机

Info

Publication number: CN201310979Y
Application number: CNU2008201833968U
Authority: CN
Inventors: 邹国营; 宓春荣; 公平星; 袁金伟; 芦耀星; 赵勇
Original assignee: Zhejiang Shuaikang Electric Stock Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Shuaikang Electric Stock Co Ltd
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-12-12

Abstract

一种变频控制的无级调速吸油烟机，包括主体、安装在所述主体上的主控装置和由所述主控装置控制的电机，其特征在于：所述主控装置包括主控电路、与所述主控电路相电连接的变频控制电路和反电动势采集电路，其中，所述反电动势采集电路与所述电机相电连接，采集所述电机产生的反电动势并传输至所述主控电路中，所述主控电路根据反电动势信号产生控制信号，并将控制信号传输至所述变频控制电路，所述变频控制电路与所述电机相电连接，控制所述电机工作。本实用新型通过检测反电动势来确定电机中转子的位置，去除了无刷直流电机中的霍尔位置传感器，提高了整机的可靠性，降低了成本。

Description

一种变频控制的无级调速吸油烟机

技术领域

本实用新型涉及一种吸油烟机，尤其涉及一种采用变频控制的无级调速吸油烟机。

背景技术

传统抽油烟机采用的是交流感应电机。交流电机最大的缺点是效率低、功耗大。一般抽油烟机的调速，设定为高中低三挡(或高低两挡)，是由在电机内设置三组线圈来实现的。因不能做到无级调速，无法满足一些用户的使用需求。为了解决吸油烟机调速问题，现有技术中出现了一些将变频控制的直流无刷电机应用到吸油烟机中的方案。但直流无刷电机在运转时，为了提高电机效率，需要在电机中安装位置传感器，以此来检测电机中转子的位置，从而根据转子的转动位置来施加电压，使得电机工作效率达到最大。例如，中国专利号为ZL02215438.8的实用新型专利，公告号为CN2534719，公告日为2003年2月5日，公开了一种脱排油烟机用无刷直流电机，电机定子固设在外壳内，固定有电机转子的电机主轴穿置在外壳左、右中心处的轴承内，电机转子由支承架和设置在其上的环状永磁体构成，该环状永磁体整体充制成多对磁极，在电机定子铁芯上开设有供集中绕制线圈的多条嵌槽，环形永磁体和定子绕组构成多极结构；在定子嵌槽处嵌置有霍尔位置传感器。在此方案中，采用了霍尔元件作为位置传感器。但由于吸油烟机长期处于高温的环境下工作，霍尔元件容易损坏，出现故障。另外，采用霍尔元件作为传感器成本比较高，稳定性差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提高一种无传感器的变频控制的无级调速吸油烟机，这种吸油烟机更加安全可靠、功率小、效率高，使用寿命长。

按照本实用新型提供的一种变频控制的无级调速吸油烟机，包括主体、安装在所述主体上的主控装置和由所述主控装置控制的电机，所述主控装置包括主控电路、与所述主控电路相电连接的变频控制电路和反电动势采集电路，其中，所述反电动势采集电路与所述电机相电连接，采集所述电机产生的反电动势并传输至所述主控电路中，所述主控电路根据反电动势信号产生控制信号，并将控制信号传输至所述变频控制电路，所述变频控制电路与所述电机相电连接，控制所述电机工作。

按照本实用新型提供的一种变频控制的无级调速吸油烟机还具有如下附属技术特征：

所述电机为三相直流无刷电机。

所述反电动势采集电路分别与所述电机的每相线圈相连接，分时采集所述电机每相线圈上的反电动势，所述主控电路根据每相线圈上的反电动势确定所述电机转子的位置。

所述反电动势采集电路同一时刻采集所述电机中的一相反电动势，所述主控电路根据该相的反电动势信号确定所述电机中转子的位置，并产生控制信号，所述变频控制电路根据所述控制信号控制所述电机的另外两相通电。

所述主控电路以所述反电动势采集电路所采集到的反电动势信号过零点为检测点。

所述主控电路采用数字信号处理器DSPIC30F3010，所述变频控制电路包括功率开关管和控制所述功率开关管通断的驱动芯片。

所述主体上设置有操作面板，所述操作面板上设置有感应式按键，所述按键与所述主控电路相连接。

还包括将交流转化为直流的开关电源模块，所述开关电源模块向所述主控装置和所述电机供电。

所述主控装置还包括故障检测保护电路。

所述电机为低电压直流无刷电机。

按照本实用新型提供的一种变频控制的无级调速吸油烟机与现有技术相比具有如下优点：首先，本实用新型通过检测反电动势来确定电机中转子的位置，去除了无刷直流电机中的霍尔位置传感器，提高了整机的可靠性，降低了成本；其次，由于采用直流无刷变频驱动，提高了效率，降低了能耗，有利于节能环保；再次，由于采用了低压工作方式，提高了安全性。

附图说明

图1是本实用新型的立体图。

图2是本实用新型的风道和电机的立体图。

图3是本实用新型的电路框图。

图4是本实用新型的主控装置的电路框图。

图5是本实用新型的主控电路原理图。

图6是本实用新型的反电动势采集电路的电路原理图。

图7是本实用新型的变频控制电路的电路原理图。

图8是本实用新型的故障检测保护电路的电路原理图。

图9是霍尔传感器输出电压与反电动势的电压波形图。

图10是本实用新型的反电动势的检测点波形图。

具体实施方式

参见图1至图4，在本实用新型给出的一种变频控制的无级调速吸油烟机的实施例，包括主体1、安装在所述主体1上的主控装置2和由所述主控装置2控制的电机3，本实用新型所采用的吸油烟机主体为常规技术，主要包括机壳、风道15、风机16、照明灯等结构。这些部件均是属于比较成熟的现有技术，此处对其具体结构不再赘述。

本实用新型的主要改进之处在于，采用无传感器直流无刷电机进行变频无级变速方案。主要体现在，所述主控装置2包括主控电路4、与所述主控电路4相电连接的变频控制电路5和反电动势采集电路6，其中，所述反电动势采集电路6与所述电机3相电连接，采集所述电机3产生的反电动势并传输至所述主控电路4中，所述主控电路4根据反电动势信号产生控制信号，并将控制信号传输至所述变频控制电路5，所述变频控制电路5与所述电机3相电连接，控制所述电机3工作。本实用新型通过采集电机3线圈中的反电动势来确定转子和定子的相对位置，再根据确定的转子位置信息，通过变频控制电路5来控制接入电机3中的电源，提高直流无刷电机工作效率。此方案通过采集反电动势的方式来替换现有技术中利用霍尔传感器进行位置检测的方案，消除了霍尔传感器在吸油烟机的高温环境下所带来的弊端。另外，省去了霍尔传感器有效的降低了成本，提高了整机的可靠性。

参见图9和图10，根据电磁效应原理转子在旋转的过程中会在定子线圈中产生电动势，这个电动势称作反电动势(Back EMF，BEMF)，在图9中给出了常规三个霍尔传感器的输出电压波形和每相的相应反电动势的电压波形。根据三相直流无刷电机的驱动原理，同一时刻只需要对其中的两相通电，然后按照一定的顺序进行步进换相(通常采用的方法是六步换相)，那么在一个完整周期六步换相的过程中，反电动势就有六个过零点。反电动势波形和三个霍尔传感器的波形很相似，也就是说通过准确的采集到反电动势波形，就可以利用反电动势完全代替霍尔传感器。当然，从图9和图10中的波形我们也能看到，反电动势的波形和传感器的相位相差了30度，需要通过主控电路4的内部程序进行相应的补偿。实际上，我们并不需要连续的位置信息。只是需要六个换相的位置。在本实用新型的具体实现当中，是检测电机中不通电相的反电动势为零时的情况。从图10中可以清楚的得到反电动势的波形通过过零点的情况。根据电磁感应原理，电机3定子线圈就有两种情况，一种是通电相的直流电压，另外一种情况是反电动势。事实上，我们只要在不通电相采集到该相的相电压，就得到了反电动势。

据此，在本实用新型给出的上述实施例中，所述反电动势采集电路6分别与所述电机3的每相线圈相连接，分时采集所述电机3每相线圈上的反电动势，所述主控电路4根据每相线圈上的反电动势确定所述电机3转子的位置。具体是所述反电动势采集电路6同一时刻采集所述电机3中的一相反电动势，所述主控电路根据该相的反电动势信号确定所述电机3中转子的位置，并产生控制信号，所述变频控制电路5根据所述控制信号控制所述电机3的另外两相通电。所述主控电路4以所述反电动势采集电路6所采集到的反电动势信号过零点为检测点。利用过零点作为检测点更加利于所述主控电路4的计算，方便产生控制信号，提高准确度。本实用新型通过上述方案，方便的通过反电动势确定电机3转子的位置，并控制接入电机3线圈中的电源步进换相频率，提高直流无刷电机的工作效率，实现无级变速。

参见图5，在本实用新型给出的上述实施例中，所述主控电路4采用数字信号处理器DSPIC30F3010，采用高性能数字信号处理器DSPIC30F3010，从根本上解决了传统单片机作为主控电路的性能上的先天不足，从而保证了本实用新型实现更加可靠的控制算法。所述主控电路4还包括其他的外围电路，例如晶振管Y1等。

参见图6，在本实用新型给出的上述实施例中，所述反电动势采集电路6的具体结构如图6所示，其中信号采集输入端分别接入电机3的三相线圈M1、M2、M3中，采集输出端分别接入所述主控电路4的接线脚5、6、7上。该采集电路由电阻R13至电阻R21和电容C10至C12组成。

参见图7，在本实用新型给出的上述实施例中，所述变频控制电路5包括功率开关管和控制所述功率开关管通断的驱动芯片。为了适用电机3的三相线圈，变频控制电路5分别设置了三路，其中，分别为驱动芯片U3、功率开关管Q1H、Q1L；驱动芯片U4和功率开关管Q2H、Q2L；驱动芯片U5和功率开关管Q3H、Q3L。其中采用的驱动芯片型号为IR2101，功率开关管为NXP75NF75。上述变频控制电路5的输入端分别与主控电路4的接线脚21-26相连接，输出端分别接入电机3的线圈M1、M2、M3中。

参见图8，在本实用新型给出的上述实施例中，所述主控装置2还包括故障检测保护电路7。所述故障检测保护电路7由功率运算放大器U6及其外围电路组成，其中所采用的功率运算放大器U6的型号为MCP6002。此电路主要是起到过流过压保护，防止电路发生损坏。

参见图2，在本实用新型给出的上述实施例中，还包括将交流转化为直流的开关电源模块8，所述开关电源模块向所述主控装置和所述电机供电。在这里所采用的开关电源模块8的电压输入范围是：AC165～265V，当输入电压超过正常范围时，开关电源模块会进入自动保护状态，输出电压范围是DC12～48V。本实用新型所采用的所述电机为所述电机3为三相直流无刷电机，更进一步讲是低电压三相直流无刷电机。这里所讲的低电压是指在直流12～48V之间的电压，当然也不限于此范围。总的概念是48V以下。使得油烟机整机可以工作在安全特低电压范围内，甚至可以设计为III类电器。提高了整机的安全性能，减少意外触电事故的发生。

参见图1，在本实用新型给出的上述实施例中，所述主体1上设置有操作面板11，所述操作面板11上设置有感应式按键12，所述按键12与所述主控电路4相连接。参见图5，在主控电路4中按键12为S1和S2。通过按键12上的“+”或“-”键随意调节电机的转速。

Claims

1、一种变频控制的无级调速吸油烟机，包括主体、安装在所述主体上的主控装置和由所述主控装置控制的电机，其特征在于：所述主控装置包括主控电路、与所述主控电路相电连接的变频控制电路和反电动势采集电路，其中，所述反电动势采集电路与所述电机相电连接，采集所述电机产生的反电动势并传输至所述主控电路中，所述主控电路根据反电动势信号产生控制信号，并将控制信号传输至所述变频控制电路，所述变频控制电路与所述电机相电连接，控制所述电机工作。

2、如权利要求1所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述电机为三相直流无刷电机。

3、如权利要求2所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述反电动势采集电路分别与所述电机的每相线圈相连接，分时采集所述电机每相线圈上的反电动势，所述主控电路根据每相线圈上的反电动势确定所述电机转子的位置。

4、如权利要求2所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述反电动势采集电路同一时刻采集所述电机中的一相反电动势，所述主控电路根据该相的反电动势信号确定所述电机中转子的位置，并产生控制信号，所述变频控制电路根据所述控制信号控制所述电机的另外两相通电。

5、如权利要求1所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述主控电路以所述反电动势采集电路所采集到的反电动势信号过零点为检测点。

6、如权利要求1所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述主控电路采用数字信号处理器DSPIC30F3010，所述变频控制电路包括功率开关管和控制所述功率开关管通断的驱动芯片。

7、如权利要求1所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述主体上设置有操作面板，所述操作面板上设置有感应式按键，所述按键与所述主控电路相连接。

8、如权利要求1所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：还包括将交流转化为直流的开关电源模块，所述开关电源模块向所述主控装置和所述电机供电。

9、如权利要求1所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述主控装置还包括故障检测保护电路。

10、如权利要求1所述的一种变频控制的无级调速吸油烟机，其特征在于：所述电机为低电压直流无刷电机。