CN202613547U - 油烟机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种油烟机，包括：闭环连接的直流电机、直流电机反电动势检测单元、主控单元和电机驱动单元；主控单元用于依据直流电机反电动势检测单元所检测的直流电机的反电动势，调节输出的占空比；电机驱动单元用于根据主控单元所输出的占空比驱动直流电机恒转矩运转；低压转换器，连接于外部电源与主控单元之间；高压转换器，连接于外部电源与电机驱动单元之间。通过采用直流电机实现风量无极变速以及节约能耗。

Description

油烟机

技术领域

本实用新型涉及一种油烟机，特别涉及一种采用直流变频电机的油烟机。 

背景技术

随着技术的发展，目前电机的发展方向主要朝绿色、低碳、低噪音方向发展，尤其是变频技术已经成为家电行业的趋势。但目前油烟机市场上的变频电机多为交流变频，由于交流变频电机需要外部励磁，励磁损耗高，由此造成有如下问题，目前交流电机大部分为三档调速，无法满足用户选择合适的转速，例如煮粥或煲汤等不需电机较高转速，则造成不必要的浪费。如今节能已经成为未来家电的发展方向，抽油烟机在家庭里也属于每天都要使用的电器，虽然每次使用时间不长，但由于目前使用的交流电机效率太低，能耗还是很大。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于，提供一种油烟机，通过采用直流电机实现风量无极变速以及节约能耗。 

本实用新型所提供的油烟机包括： 

闭环连接的直流电机、直流电机反电动势检测单元、主控单元和电机驱动单元；主控单元用于依据直流电机反电动势检测单元所检测的直流电机的反电动势，调节输出的占空比；电机驱动单元用于根据主控单元所输出的占空比驱动直流电机恒转矩运转； 

低压转换器，连接于外部电源与主控单元之间； 

高压转换器，连接于外部电源与电机驱动单元之间。 

由上，通过采用直流电机实现风量无极变速以及节约能耗。 

可选的，所述电机驱动单元为包括绝缘栅双极型晶体管的电路。 

可选的，还包括控制面板，与主控单元连接。 

由上，通过设置控制面板便于用户进行手动控制。 

可选的，还包括风幕电机，与主控单元连接。 

可选的，所述直流电机为三相直流无刷电机，其转子采用表贴式永磁材料的转子。

由上，通过选择直流无刷电机，相比于交流异步电机，实现节能。 

附图说明

图1为油烟机的原理图； 

图2为电机驱动单元的等效电路图； 

图3为直流电机定子结构示意图； 

图4为直流电机反电动势的波形图； 

图5为油烟机的部分电路图。 

具体实施方式

下面结合附图1-5对本实用新型所述油烟机进行描述。如图1所示，油烟机包括与外部电源10连接的低压转换器11和高压转换器12；与低压转换器11连接的主控单元13；与主控单元13连接的风幕电机16、控制面板17、指示灯18和电机驱动单元14，以及与电机驱动单元14连接的直流电机15。 

所述低压转换器11用于将外部220V电压转换为驱动主控单元13工作的低电压。如图5所示，所述低压转换器11的功能由包括M51995芯片的电路实现。其中，在所述M51995芯片与后文所述主控单元13中的DSPIC30F3010芯片之间，依次串联连接电阻R1～R5，所述电阻R5为采样电阻，用于采集P+电压。 

高压转换器12连接于外部电源10与电机驱动单元14之间，用于将外部220V电压转换为驱动电机驱动单元14工作的高电压。本实 施例中，电机驱动单元14的工作电压为310V。 

主控单元13的供电端口与低压转换器11连接、数据传输端口与后文所述直流电机反电动势检测单元19连接、控制端口与电机驱动单元14连接，所述主控单元13用于依据直流电机反电动势检测单元19所检测的直流电机15的反电动势，控制调整电机驱动单元14的电流，进而调整直流电机15的转速。具体控制过程在后文进行描述。如图5所示，所述主控单元13的功能由包括DSPIC30F3010芯片的电路实现。 

另外，主控单元13还通过接收用户通过控制面板17的控制指令，输出控制信号调节风幕电机16的转速。相应的，主控单元13依据控制指令以及油烟机的开闭控制指示灯18的亮暗。 

电机驱动单元14连接于主控单元13与直流电机15之间，用于接收主控单元13的控制指令，驱动直流电机15的运转。所述电机驱动单元14的功能通过绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)模块实现，如图2所示为IGBT模块的等效电路图。IGBT模块的驱动原理为：主控单元13输出的控制信号由控制端口(PWM端口)输出，经过模数转换电路(未图示)进行模数转换，以及PI运算电路(未图示)控制运算后进入电机驱动单元14，触发电机驱动单元14，通过改变导通时间来改变电机驱动单元14的输出电流。其中，当向电机驱动单元14的栅极G和发射极E之间施加正电压，则PNP晶体管的集电极C与基极B之间呈低阻状态，使得电机驱动单元14导通。反之，若在栅极G和发射极E之间加反向门极电压消除沟道，切断基极B电流，使电机驱动单元14关断。 

直流电机15与电机驱动单元14连接。本实施例中直流电机15采用三相直流无刷电机。如图3所示，直流电机15的定子绕组为3相集中式，三相绕组(U、V和W)的公共端连接到一起，3个出线端通过线束引出。转子采用表贴式永磁材料的转子。通过选择直流无刷电机实现软启动，平衡的运转状态消除了吸油烟机启动时产生的噪音。另外，直流电机的节能的空间非常大，通过试验，在相同的大风 量下交流异步电机需要180W的输入功率，而直流电机只需要120W左右；在相同的小风量下交流异步电机需要100W的输入功率，而直流电机只需要30W左右；通过比较，直流电机在效率方面要比交流异步电机高出30％以上。 

较佳的，本实施例中还包括直流电机反电动势检测单元19，与直流电机15连接，用于检测直流电机15的反电动势。 

其中，所述直流电机反电动势检测单元19用于检测直流电机15的反电动势。根据电磁效应原理，直流电机15的转子在旋转过程中会在定子线圈中产生电动势，此电动势称为反电动势(BEMF，Back EMF)。如图4所示为直流电机反电动势检测单元19所采集的直流电机15反电动势的波形图，本实施例中采用120°驱动方式，该波形图为正弦波，反映出反电动势的周期、幅值以及相位等数据。直流电机反电动势检测单元19将上述数据传输至主控单元13，主控单元13依据反电动势便可计算出转子位置。三相无刷直流电动机在工作时，每相绕组都会产生感应电动势，直流电机15每转60°就需要换相一次，所以在此之前被截断电流的某相绕组的感应电动势要反相，从而通过零点。直流电机15每转一转需要换相6次，所以三相绕组每转一转共有6个过零点，每相有2个过零点。当直流电机反电动势检测单元19检测出某相(U、V或W)过零点的时刻后，将其延迟30°就可以得到所需要的换相信号。主控单元13依据这一原理来实现位置检测。主控单元13通过直流电机反电动势检测单元19所检测的反电动势计算出转子位置，由此可省去一般无刷直流电机上的三个霍尔位置传感器，从而实现减少了电机成本同时消除霍尔位置传感器在油烟机高温环境下产生的高故障率。如图5所示，所述直流电机反电动势检测单元19的功能由包括ST72141芯片的电路实现。 

主控单元13依据直流电机反电动势检测单元19所检测的直流电机15的反电动势，通过调节占空比控制直流电机15恒转矩工作。防止电机在测试过程中可能出现死机的状况进行调节。具体来说：油烟机测试过程中，首先将风道出风口设置为封闭状态，此时油烟机的排 风量接近于零，在这种状态下直流电机15的转速较高，其实际功率很低。主控单元13所接收到的反电动势相对较大，因此在保证直流电机15额定转矩不变的前提下，通过改变占空比输出控制直流电机15的额定速度以及额定功率增大；当风道内的风压达到一定程度时，开启风道的排风口，此时直流电机15的功率突然提高，主控单元13所接收的反电动势减小，主控单元13通过改变占空比输出控制直流电机15的额定速度以及额定功率减小，以避免因功率突然增加，达到过流保护电流点，直流电机15无法承受这样的高负荷而导致电机烧毁。 

另外，当风道通风状态为堵塞或出现漏洞时，即排气量无法达到标准要求，则主控单元13通过改变占空比输出控制直流电机15的额定速度以及额定功率增大，以进行风量补偿，满足用户要求。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，总之，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种油烟机，包括低压转换器(11)和高压转换器(12)，其特征在于，还包括：

闭环连接的直流电机(15)、直流电机反电动势检测单元(19)、与低压转换器(11)连接的主控单元(13)以及与高压转换器(12)连接的的电机驱动单元(14)；

主控单元(13)，用于依据直流电机反电动势检测单元(19)所检测的直流电机(15)的反电动势，调节输出的占空比；电机驱动单元(14)用于根据主控单元(13)所输出的占空比驱动直流电机(15)恒转矩运转。

2.根据权利要求1所述的油烟机，其特征在于，所述电机驱动单元(14)为包括绝缘栅双极型晶体管的电路。

3.根据权利要求1所述的油烟机，其特征在于，还包括控制面板(17)，与主控单元(13)连接。

4.根据权利要求1所述的油烟机，其特征在于，还包括：

风幕电机(16)，与主控单元(13)连接。

5.根据权利要求1所述的油烟机，其特征在于，所述直流电机(15)为三相直流无刷电机，其转子采用表贴式永磁材料的转子。 

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