TWI376089B - - Google Patents

Description

六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 特別是指一種改變排油煙機風 本發明係與排油煙機有關 扇轉速之方法。 【先前技術】 按，排油煙機為每個家庭廚房中必要的基本電器設備，主 内設置的感應馬達來帶動風扇，將油煙經由風道抽出 ^體側邊③有操作面板，可提供電源、照明及改 交=之功能。而傳統排油煙機中，以繞線式轉子之感應馬達 結：、例，具有如第一圖所示之轉矩-轉速特性，可依不同繞 ，組形成之負載特性有不同之轉矩_轉速特性曲線；縱使改變 段速之方式為藉由改變繞線組之阻數m、N2、N3以變更負載 特性，然馬達啟動後至正常工作狀態後則趨向於固定之轉矩_ 電壓工作曲線L ’因此無論如何改變段速仍維持於高轉速之工 作範圍。故傳統排油煙機之段速調整僅得就高速及超高速之變 化，卻無法改變高速旋轉的功率消耗，甚至需忍受馬達高轉速 下之噪音。 ' 因此’現有以永久磁鐵構成馬達轉子之直流無刷馬達排油 煙機，可利用固態電子控制功能直接以變頻方式改變馬達定子 繞線組切換接收驅動電源，以改變轉子變換相位之旋轉速户. 由於馬達具有如第二圖所示之轉矩-轉速特性，當改變轉速 時’由馬達於正常工作狀態之轉矩公式對應為τ = kn2 (n為 轉速’ T為轉矩）可知，利用變頻方式使轉速上升，轉矩也會 I376089 隨著轉速增加而以平方倍上升；再依據馬達的輸出功率公式p Μ可知’馬達轉子轉速加倍連同其轉矩增為原來的4倍， 則使馬達的輸出功率變為原來的8倍，同理，降低轉速則可使 功率消耗有立方倍數的減少。 由上述可知’直流變頻無刷馬達式排油煙機對降低轉速有. 對應的節能及減低噪音之優點；但實際應用上，變頻改變馬達 轉子轉速亦即改變固態電子控制之切換頻率，越大之切換頻率、 範圍亦需有對應之固態電子元件的開關切換頻率，當然對應為 不同之元件製程技術’因此實際能切換的頻率範圍受限於元件鲁 特性，當然反應至對應之元件成本。 有鑑於此’本案發明人致力於以節能環保省電等兼顧之因 素下，期能以最低的成本需求有效的控制馬達轉速，實際對排 油煙機有最佳的驅動效能。 、 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種改變排油煙機風扇轉迷 之方法，係以低成本且有效的控制馬達轉速方式，使所驅動之鲁 排油煙機具有節能環保省電之功能。 為達成上述目的，本發明所提供一種改變排油煙機風扇轉 、. 速之方法，係由一馬達接收驅動電源使所述風扇旋轉，包含有 以下步驟： a.於上述排油煙機之一出風口設置相對之一發光元件 及一光電導體，該排油煙機經該出風口所排出之油煙係通過該 發光元件及光電導體之間； 4 1376089 b. 感測該光電導體之導通電流； c. 以脈波寬度調變方式產生一驅動訊號，係對應該導通 - 電流之不同具有不同之責任週期；以及， k ' 丄以該驅動訊號控制上述驅動電源與馬達之導通時 序越大之貝任週期使该馬達於其單一旋轉週期内所 分 ‘ 該驅動電源之時間越養。 接收 上述方法更可於步驟b中，提供一具有固定電阻值之負載 籲it件’電性連接該光電導體’以感測該導通電流經該負载元件 所產成之-負載電壓。步驟c中，不同之負載電壓更可經類比 數位轉換為不同之數位訊號，分別對應用以改變該驅動訊號之 責任週期大小。步驟b十，該負載電壓更可由一控制器接㈣ 轉換為該數位訊號’該控制器係可程式化編寫一脈波寬度調變 訊號，步驟c中，以該數位訊號調變該脈波寬度調變訊 任週期產生該驅動訊號。且，該光電導體更可以光敏電阻所^ 成’步驟b中，施加-直流電壓於該負載元件及該光 鲁串聯迴路上，以產生該負載電壓。 且’上述馬達可為直流無刷馬達，具有多數繞線迴路 驟d中’該馬達更可於其單-旋轉週期内該等繞線迴路分別依 次接收相同功率之驅動電源。更可於該馬達單一旋轉週期内以 多數之έ玄驅動訊號先後控制各該繞線迴路與該驅動電源導通。 本發明另提供-種改變排油煙機風扇轉速之方法，係由一 馬達接收驅動電源使所述風扇旋轉，所述方法包含有·提 =感應裝置，設於上述排油煙機之一出風口，對應油煙經 该出風口之濃密程度產生-類比訊號；將該類比訊號轉換為數 5 丄376089 位訊號並產生-驅動tfi號控制上述驅動電源與馬達 序’其中驅動電源與馬達之導通時序之頻率不變，且 )運之導通時 ’且不同之數 位訊號對應之驅動訊號之責任週期不同，越大之責任週〜取 馬達於其單—旋轉週_所導通接收該驅動電源之時間越 ^

號。 ' …，…〜•…I :砍弋貝戰單麼即為該類比訊 角一尤电等體，提供一 對應產生該類比訊號。 卜，電性連接該光電導 且’上述馬達可為直流無刷馬達，具有多數繞線迴路，气 馬達於其單—旋轉職_等繞線迴路分職次接收相同= 率之驅動電源。該馬達更可於單—補週_以多數之該驅動 訊號先後控制各該繞線迴路與該驅動電源導通。 【實施方式】 ^為了詳細說明本發明之結構、特徵及功效所在，茲舉以下 較佳實施例並配合圖式說明如後，其中： 第二圖為本發明所提供最佳實施例之應用裝置示意圖； 第四圖為上述最佳實施例所提供光電感應裝置之另一較 佳電路結構示意圖； =五圖為上述最佳實施例所提供之電路功能示意圖； 第/、圖為上述最佳實施例所提供驅動訊號之時序示意圖。 。月參閱如第四圖所示，為本發明最佳實施例所應用之一排 油煙機1，07紅士 匕估有一風扇10、一馬達20設於風扇10之一輪軸 12以帶動窗 1於一出厨屬1〇旋轉以及一光電感應裝置30設於排油煙機 ^ ^ 14所接设之一排油煙管16内壁，其中： 鐵構成，7為直流無刷馬達，馬達2G之轉子22由永久磁 發明所應二24繞於定子％上構成電樞。當然，本 三相、五相 達可依定子26繞線迴路24分類為二相、 紐夕植姑、目等以二相無刷馬達為例’則定子26具有三個繞 上之一抑 馬違在驅動上由設於一驅動電路板40 :制n (圖中未示）切換驅動電源輸人繞線迴路24之 ° 口此產生感應磁場使轉子22被磁力吸引旋轉，各 凡’之①線迴路24分別依次接收相同功率之軸電源使馬達 20轉子22完成一旋轉週期。 »亥光電感應裝置3〇係為相對設置之—發光元件％及一光 電導體使該排油煙機1經該出風口 Η所排出之油煙係通 過該發光疋件32及光電導體34之間；光電感應裝置3〇與該 驅動電路板40之控制器電性連接，由控制器感測該光電導體 34之導通電流所對應之類比訊號。當然，本發明所提供光電感 應裝查之類比§fl號輸出方式，除了直接以光電導體34之導通 電流，亦可如第四圖所示本發明所提供之另一光電感應裝置 50，具有同於上述之發光元件32及光電導體34 ;其中光電導 體34可如以光敏電阻所製成，該光電感應裝置5〇具有一直流 電壓52及一具有固定電阻值之負載元件54，皆電性連接該光 電導體34’直流電壓52不但可直接提供為控制器42之操作電 源，亦施加於負載元件54及該光電導體34之串聯迴路上，以 於該負載元件54產生一負載電壓，因而對應形成上述類比訊 i376〇89

因此，本發明控制排油煙機1馬達20轉動之方法即為如 第五圖所示之電路功能示意圖，光電感應裝置30對應油煙經 過該出風口之濃密程度，由光電導體34感受發光元件32透過 油煙後之受光強度對應產生導通電流，因而有形成對應之一類 比訊號輸出；驅動電路板40由一控制器42將該類比訊號轉換 為數位訊號，該控制器42並可程式化編寫一脈波寬度調變 (PWM)訊號，以該數位訊號調變該PWM訊號，因而產生一 驅動訊號提供一轉換器44，轉換器44之直流操作電壓則可藉 由該驅動訊號控制切換頻率，以形成一特定導通時序之驅動電 源由馬達20接收；以上述所例舉之三相無刷馬達為例，轉換 器44即可為具有三相全橋式轉換器之功能，該馬達加於單一' 旋轉週期内則以三組之該驅動訊號先後控制各相繞組與該驅 動電源導通。本發明之特色在於，當使驅動訊號維持轉換器44 之開關電晶體之切換頻率不變’則驅動電源與馬達之導通時序 之頻率同樣不變’配合第六圖參照，只要使不同之數位訊號對 應改變該PWM訊號之責任週期，即可使驅動訊號之責任週期 Z同，越大之責任週舰該馬達於其單—旋轉週期内所導通接 收該驅動電源之_ ，亦即增加馬達旋轉—週所接收之平 均電壓。由於依據馬達的輸出功率公式p = τ*η = v :速二咖轉矩，分別為提供馬達定子線圈之驅動電 後二S’馬達接收驅動電源之平均電壓與功率消耗成 矩載轉矩之乘積成線性關係，因此依據 轉I式T二kn則可有對應之馬達轉速改變，有效控 制馬達之功率消耗及產生對應之轉速。 之方法 以下提供更-步詳述本發明之改變排油煙機！風扇⑺ * I— • a.於上述排油煙機1之出風口 14設置相對之發光 排油煙機1經該出風口 14所排出之油煙 係通過忒發先兀件32及光電導體34之間； …b.感測該光電導體34之導通電流； c. Μ輯寬度機枝產生—_喊，讀應該導通 電〜之不同具有不同之責任週期； d.以該驅動訊號控制驅動電源與馬達2〇之導通時序 越大之責任週期使該馬達2G於其單—旋轉週_所導通接收 δ亥驅動電源之時間越長。 綜上所陳，本發明所提供的改變排油煙機風扇轉速之方法， 不需使用變頻方式改變馬達轉速，因此不需以高成本的固態電 ，開關元件組成用以接收驅動訊號之轉換器，可以低成本且有 效的控制馬達轉速方式，同樣使所驅動之排油煙機具有節能環 保省電之功能。 【圖式簡單說明】 第一圖為習用排油煙機的繞線式轉子之感應馬達之轉矩· 轉速特性曲線； 第二圖為直流無刷馬達之轉矩-轉速特性曲線； 第二圖為本發明所提供最佳實施例之應用裝置示意圖； 第四圖為上述最佳實施例所提供光電感應裝置之另一較 1376089 佳電路結構不意圖， 第五圖為上述最佳實施例所提供之電路功能示意圖； 第六圖為上述最佳實施例所提供驅動訊號之時序示意圖。 【主要元件符號說明】 1排油煙機 10風扇 12輪軸 14出風口 16排油煙管 20馬達 22轉子 24繞線迴路 26定子 30、50光電感應裝置 32發光元件 34光電導體 40驅動電路板 42控制器 44轉換器 52直流電壓 54負載元件

Claims (1)

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七、申請專利範圍： 1· -種改變排油煙機風扇轉速之方法，所魏扇係由— 馬達接收驅動電源使其旋轉，包含有以下步驟： a. 於上述排油煙機之-出風口設置一光電感應裝置，且 有相對之-發光元件及-光電導體，該排油煙機吸入的油㈣ 該出風口排出，且油煙係通過該發光元件及光電導體之門.·工 b. 感測該光電導體之導通電流，該光電導體的導通電流 係隨該發光元件的光強度改變； c. 以脈波寬度調變方式產生一驅動訊號 電流之變化具有不同之#_期；以及， ⑽料通 以該驅動訊號控制上述驅動電源與馬達之導通時 使該馬達於其單—㈣職_導通接收 該驅動電源之時間越長。 设叹 b中求項1所収變顯賴風賴速之方法，步驟 有固定電阻值之負載元件，電性連接該光電 3 導通電流域負载元件所產成之-負載電壓。 c中，；ϊ；ρι ^項2所述改變排油煙機風扇轉速之方法，步驟 分別對應用電壓係經類比數位轉換為不同之數位訊號， ^ 變該驅動訊號之責任週期大小。 b中，琴g f = 3所述改變排油煙機風扇轉速之方法，步驟 制器係3=：^器接收並轉換為該數位訊號，該控 位訊號調變該脈波寬心虎，步驟C中，以該數 5,如浐 見度凋變訊號之責任週期產生該驅動訊號。 °月、項2所述改變排油煙機風扇轉速之方法，該光 11 1376089 101年05月18曰修正替換頁 電導體細紐餘㈣成，步驟b々，施加一 負載兀件及該光電導體之串聯迴路上，以產生該負載電壓。 6. 如請求項1所述改變排油煙機風扇轉速之方法，所述 馬達為直流無刷馬達’具有多數繞線迴路，步驟d中，該馬達 於其单-旋魏期_#繞線迴路係分別依次接收相同 之驅動電源。 7. 如請求項6所述改變排油煙機風扇轉速之方法，步驟 d:’於該馬達單一旋轉週期内以多數之該驅動訊號先後‘制 各该繞線迴路與該驅動電源導通。 8. -種改變排油煙機風扇轉速之方法，所述風扇係由一 馬達接收驅動電源使其旋轉，包含有以下步驟： a.提供—光電感應裝置，設於上述排油煙機之 口’『應油煙經過該出風口之濃密程度產生—類比訊號；以及 η將_比訊簡換為數位職並產生 二::::變與， 通接收該驅動電源之時間越長。—I轉週期内所導 該光 號直流電感_光電導體之導通電流， =如請求項9所述改變排油煙機風 ，、有固定電阻值之負載元件，電性連接該光電導體= 12 電：=!=件所產成之負載娜^ 馬達為直流二改變排油煙機風扇轉迷之方法，所述 之驅=轉週期内該等繞線迴路係分別依次接收二 12. 如請求項η 驟b中，於# &、/。。所述改變排油煙機風扇轉速之方法，步 制各飨μ，早一旋轉週期内以多數之該驅動訊號先後控 制各魏線迴路與該驅_源導通。