TWI591261B - 吊扇啓動角位鎖定方法及具有啓動角位鎖定功能的吊扇 - Google Patents

吊扇啓動角位鎖定方法及具有啓動角位鎖定功能的吊扇 Download PDF

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids

Description

吊扇啟動角位鎖定方法及具有啟動角位鎖定功能的吊扇
本發明係關於一種風扇控制方法；特別是關於一種吊扇啟動角位鎖定方法。
習知吊扇(ceiling fan)可裝設於室內天花板，使用者可透過開關控制吊扇供電狀態，使馬達帶動扇葉之葉片產生氣流，以利室內空氣循環或散熱等用途。
以習知直流吊扇為例，通常可由通用控制器控制馬達轉動，隨馬達裝設的扇葉大小不同，馬達所需輸出的轉動慣量及扭力等參數亦須改變，否則吊扇啟動時將會產生抖動或逆轉角度過大等異狀。為了改善此情況，該通用控制器須先經過學習(learning)過程，用以產生適當電流啟動吊扇。
值得注意的是，習知直流吊扇停止轉動後，馬達之磁極可能位於未知的位置，為了避免啟動(或起轉)失敗，啟動時須先進行〝啟動找角過程〞，如：以較大電流驅動馬達，待找到適當角位後，以便驅使風扇產生氣流。惟，該啟動找角過程常會產生令人不適的雜音、異音或逆轉角度過大，故而無法用於要求風扇安靜運轉的場所。
有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其實用性。
本發明係提供一種吊扇啟動角位鎖定方法，可在馬達閒置時，控制馬達轉至預定位置後鎖定，等到馬達需啟動時，無須找角即可直接運轉用於產生氣流。
本發明另提供一種吊扇啟動角位鎖定方法，可在馬達轉動趨緩時，控制馬達停至預定位置後鎖定，等到馬達需啟動時，無須找角即可直接運轉用於產生氣流。
本發明另提供一種具有啟動角位鎖定功能的吊扇，可在馬達閒置時，控制馬達轉至預定位置後鎖定，等到馬達需啟動時，無須找角即可直接運轉用於產生氣流。
本發明另提供一種具有啟動角位鎖定功能的吊扇，可在吊扇之馬達轉動量趨緩時，控制馬達停至預定位置後鎖定，等到馬達需啟動時，無須找角即可直接運轉用於產生氣流。
本發明揭示一種吊扇啟動角位鎖定方法，可應用於控制一吊扇之馬達運轉的一控制器，該馬達具有一閒置模式及一驅風模式，該閒置模式係待命進入該驅風模式，該驅風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，該馬達具有一預定角位，該控制器設定一預定角度，該方法之步驟可包含：若該馬達處於該閒置模式，該控制器判斷該馬達的轉速是否大於一轉速限值，若判斷為是，該控制器控制該驅動器輸出訊號對該馬達施加該減速力矩，直到該馬達的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為否，該控制器偵測該預定角位是否位於該預定角度，若判斷為是，該控制器經由一驅動器鎖定該馬達，若判斷為否，該控制器經由該驅動器驅使該馬達的預定角位轉至該預定角度，用以鎖定該馬達。
本發明另揭示一種吊扇啟動角位鎖定方法，可應用於控制一吊扇之馬達運轉的一控制器，該馬達具有一驅風模式及一慣轉模式，該驅 風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，若該馬達供電中斷，該馬達進入該慣轉模式，該馬達具有一預定角位，該控制器設定一預定角度，該方法之步驟可包含：若該馬達處於該驅風模式，該控制器偵測該預定角位，若該馬達處於該慣轉模式，該控制器經由一驅動器對該馬達施加一減速力矩，使該馬達之預定角位停至該預定角度，用以鎖定該馬達。
本發明另揭示一種具有啟動角位鎖定功能的吊扇，可包含：一馬達，具有一預定角位，用以帶動數個扇葉；及一控制器，設定一預定角度，用以控制該馬達運轉；其中，該馬達具有一閒置模式及一驅風模式，該閒置模式係待命進入該驅風模式，該驅風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，若該馬達處於該閒置模式，該控制器判斷該馬達的轉速是否大於一轉速限值，若判斷為是，該控制器經由該驅動器輸出訊號對該馬達施加該減速力矩，直到該馬達的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為否，該控制器偵測該預定角位是否位於該預定角度，若判斷為是，該控制器經由一驅動器鎖定該馬達，若判斷為否，該控制器經由該驅動器驅使該馬達的預定角位轉至該預定角度，用以鎖定該馬達。
本發明另揭示一種具有啟動角位鎖定功能的吊扇，可包含：一馬達，具有一預定角位，用以帶動數個扇葉；及一控制器，設定一預定角度，用以控制該馬達運轉；其中，該馬達具有一驅風模式及一慣轉模式，該驅風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，若該馬達供電中斷，該馬達進入該慣轉模式，若該馬達處於該驅風模式，該控制器偵測該預定角位，若該馬達處於該慣轉模式，該控制器經由一驅動器對該馬達施加一減速力矩，使該馬達之預定角位停至該預定角度，用以鎖定該馬達。
所述預定角度可為一電氣角度；該控制器與該馬達之間可電性連接該驅動器，供該控制器經由該驅動器致動該馬達；該控制器可為一微控制器或一數位訊號處理器。藉此，可由該控制器自動偵測該馬達的預 定角位，以便進一步得知該預定角位與預定角度之間的差距，並依據該差距致動該馬達，使該馬達之預定角位鎖定於該預定角度。
若所述馬達處於該慣轉模式或該閒置模式，該控制器可判斷該馬達的轉速是否大於一轉速限值，若判斷為是，該控制器控制該驅動器輸出訊號對該馬達施加該減速力矩，直到該馬達的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為否，該控制器控制該馬達的預定角位停至該預定角度；該轉速限值之範圍可介於2至10r.p.m.。藉此，當該馬達處於該慣轉模式或該閒置模式時，可避免該馬達之轉速過高，以便確保該馬達的預定角位可停至該預定角度。
上揭具有啟動角位鎖定功能的吊扇及吊扇啟動角位鎖定方法，可於該吊扇閒置、受風吹動或慣性旋轉時，由該控制器控制該馬達鎖定於預定位置，待需由該吊扇產生氣流時，即可直接啟動該吊扇持續順暢運轉，無需再進行習知〝啟動找角過程〞，以避免產生令人不適的雜音或異音等，可以達到「啟動後運轉順暢」、「降低啟動音量」及「避免啟動失敗」等功效，可應用於需要風扇安靜運轉的場所，可進一步增加吊扇使用需求量。
1‧‧‧吊扇
11‧‧‧馬達
111‧‧‧定子
112‧‧‧轉子
12‧‧‧控制器
13‧‧‧驅動器
14‧‧‧扇葉
Md‧‧‧閒置模式
Mr‧‧‧慣轉模式
Mv‧‧‧驅風模式
第1圖：係本發明之具有啟動角位鎖定功能的吊扇實施例之方塊示意圖。
第2圖：係本發明之具有啟動角位鎖定功能的吊扇實施例之組合剖視圖。
第3圖：係本發明之吊扇啟動角位鎖定方法實施例之運作流程圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂， 下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 本發明全文所述之方向性用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。
本發明全文所述之「閒置模式」(idle mode)，係指吊扇非用於產生氣流時待命運作的模式，如：扇葉靜止不動或受風力吹動等，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。
本發明全文所述之「驅風模式」(ventilation mode)，係指吊扇利用電力驅動而產生氣流時的運轉模式，如：扇葉持續轉動，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。
本發明全文所述之「慣轉模式」(inertia mode)，係指吊扇運轉用的供電中斷後，該扇葉仍受其它外力(如：轉動慣量)帶動而旋轉的模式，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。
請參閱第1圖所示，其係本發明之具有啟動角位鎖定功能的吊扇實施例之方塊示意圖。其中，該實施例之吊扇1可包含一馬達11及一控制器12，該控制器12可用以控制該馬達11運轉，如：該控制器12與該馬達11之間可電性連接一驅動器13，供該控制器12經由該驅動器13驅動(driving)或制動(bralking)該馬達11，使該馬達11可帶動數個扇葉(blade)14，用以產生氣流。
在此實施例中，該馬達11可為各式適用於吊扇之內轉子或外轉子馬達，如：三相無感應器直流無刷馬達(3-phase sensorless BLDC motor)，如第2圖所示，該馬達11可具有一定子(stator)111及一轉子(rotor)112，該轉子112可相對該定子111轉動，且該轉子112可結合該扇葉14，用以帶動該扇葉14旋轉，該馬達11具有一預定角位(preset position)，如： 該馬達11之轉子112的轉動原點，如：轉子112之數個磁極中的任一極中間位置等；另，該控制器12可為具有馬達控制功能的裝置，如：微控制器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)或特定功能積體電路(ASIC)等，該控制器12可用以預存一控制邏輯(control logic，如：硬體電路或軟體程式等)及其所需的資料，如：該控制器12可設定至少一預定角度(preset angle，如：電氣角度)，用以控制該馬達11鎖定於預定位置；另，該驅動器13可為適當的馬達驅動器，如：全橋或半橋式電路等，該驅動器13可受控於該控制器12之訊號(如：脈波、弦波或直流電壓等)，而產生適當的開關變化，用以控制該馬達11之定子111的電流方向，而驅動或制動該轉子112，其控制方式係所屬技術領域中具有通常知識者可以理解，在此容不贅述；該驅動器13與控制器12可整合於一電路板(PCB)，惟不以此為限。以下另舉例說明該實施例之吊扇1的運作態樣，惟不以此為限。
請參閱第3圖所示，其係本發明之吊扇啟動角位鎖定方法實施例之運作流程圖。請一併參閱第1圖所示，其中，該方法實施例可實現於上述控制邏輯，惟不以此為限，以便應用於控制上述吊扇1之馬達11運轉的控制器12，該控制器12可經由該驅動器13致動(actuating)該馬達11。
舉例而言，該控制器12可先進行一初始化程序，如：設定轉速訊號、驅動電流及其他預設的參數等，供該控制器12經由該驅動器13致動該馬達11，使該馬達11具有一閒置模式(idle mode)Md及一驅風模式(ventilation mode)Mv。其中，該閒置模式Md係待命進入該驅風模式Mv，該驅風模式Mv可由該控制器12控制該驅動器13持續供電至該馬達11，使該馬達11持續運轉帶動扇葉14以產生氣流，該方法之步驟可包含：若該馬達11處於該閒置模式Md，該控制器12及該驅動器13係接收電力待命操控該馬達11，該控制器12可偵測該預定角位是否位於該預定 角度，如：該控制器12可經由該驅動器13輪流送電至該馬達11之不同線圈，使該馬達11轉動，經由該馬達11內部的線圈電性特徵(如：電流或反電動勢等)隨時間的變化量，可以得知該變化量與馬達轉動位置的對應關係(如：轉動特性曲線)，用以偵測該馬達11之預定角位是否位於該預定角度(如：可查表或依圓周與轉角比例換算等)，若判斷為「是」，該控制器12可控制該驅動器13輸出訊號(如：可供該馬達11維持鎖止狀態的訊號)，用以鎖定該馬達11；若判斷為「否」，表示該預定角位與預定角度之間具有差距，該控制器12可控制該驅動器13輸出訊號(如：可供該馬達11旋轉一角度的訊號)，依據該差距致動該馬達11，使該馬達11的預定角位轉至該預定角度，用以鎖定該馬達11。藉此，當該吊扇1之馬達11閒置時，可由該控制器12控制該馬達11鎖定於預定位置，待需由該吊扇1產生氣流時，即可直接啟動該吊扇1運轉，無需進行習知〝啟動找角過程〞，以避免產生令人不適的雜音、異音或逆轉角度過大等。
此外，受控於該控制器12的馬達11停止產生氣流時，該馬達11及扇葉14仍可能由其它外力帶動，如：該扇葉14可由轉動慣量帶動而慣性運轉，或該扇葉14可受風吹動而由風力帶動等。此時，該控制器12亦可逐漸控制該旋轉中的馬達11之預定角位停至該預定角度，舉例說明如後。
舉例而言，如第1及3圖所示，該控制器12可經由該驅動器13致動該馬達11，使該馬達11具有上述驅風模式Mv及一慣轉模式(inertia mode)Mr，該驅風模式Mv係如上所述，若該馬達11供電中斷，則該馬達11進入該慣轉模式Mr。該方法之步驟可包含：若該馬達11處於該驅風模式Mv，該控制器12可偵測該預定角位；若該馬達11處於該慣轉模式Mr，該控制器12可控制該驅動器13輸出訊號對該馬達11施加一減速力矩，如：控制該馬達11之定子線圈形成封閉迴路產生煞車力等，使該 馬達11之預定角位逐漸停至該預定角度，用以鎖定該馬達11。藉此，於該馬達轉動趨緩時，可由該控制器12控制該馬達11鎖定於預定位置，等到需由該吊扇1產生氣流時，即可直接啟動該吊扇1運轉，無需進行習知〝啟動找角過程〞，以避免產生令人不適的雜音、異音或逆轉角度過大等。
在此例中，若該馬達11處於該慣轉模式Mr或閒置模式Md，該控制器12可判斷該馬達11的轉速是否大於一轉速限值(rotation speed threshold)，如：該控制器12可依據該馬達11內部的線圈電性特徵隨時間的變化量估算轉速，作為判斷該馬達11的轉速是否大於該轉速限值之依據，若判斷為「是」，該控制器12可控制該驅動器13輸出訊號，對該馬達11施加該減速力矩，直到該馬達11的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為「否」，該控制器12可控制該馬達11的預定角位停至該預定角度；其中，該轉速限值之範圍可介於2至10r.p.m.，可用於避免該馬達11之轉速過高，以便確保該馬達11的預定角位可準確的停至該預定角度，惟不以此為限。
藉此，本發明上述實施例於該吊扇1閒置、受風吹動或慣性旋轉時，可由該控制器12自動偵測該馬達11的預定角位，以便進一步得知該預定角位與預定角度之間的差距，並依據該差距致動該馬達11，使該馬達11之預定角位鎖定於該預定角度，等到該吊扇1之馬達11需啟動時，即可直接啟動該吊扇1持續順暢運轉用於產生氣流，無需再進行習知〝啟動找角過程〞，以避免產生令人不適的雜音、異音或逆轉角度過大等，可以達到「啟動後運轉順暢」、「降低啟動音量」及「避免啟動失敗」等功效，可應用於需要風扇安靜運轉的場所，可進一步增加吊扇使用需求量。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Md‧‧‧閒置模式
Mr‧‧‧慣轉模式
Mv‧‧‧驅風模式

Claims (16)

  1. 一種吊扇啟動角位鎖定方法，係應用於控制一吊扇之馬達運轉的一控制器，該馬達具有一閒置模式及一驅風模式，該閒置模式係待命進入該驅風模式，該驅風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，該馬達具有一預定角位，該控制器設定一預定角度，該方法之步驟包含：若該馬達處於該閒置模式，該控制器判斷該馬達的轉速是否大於一轉速限值，若判斷為是，該控制器控制該驅動器輸出訊號對該馬達施加該減速力矩，直到該馬達的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為否，該控制器偵測該預定角位是否位於該預定角度，若判斷為是，該控制器經由一驅動器鎖定該馬達，若判斷為否，該控制器經由該驅動器驅使該馬達的預定角位轉至該預定角度，用以鎖定該馬達。
  2. 一種吊扇啟動角位鎖定方法，係應用於控制一吊扇之一馬達運轉的一控制器，該馬達具有一驅風模式及一慣轉模式，該驅風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，若該馬達供電中斷，該馬達進入該慣轉模式，該馬達具有一預定角位，該控制器設定一預定角度，該方法之步驟包含：若該馬達處於該驅風模式，該控制器偵測該預定角位，若該馬達處於該慣轉模式，該控制器經由一驅動器對該馬達施加一減速力矩，使該馬達之預定角位停至該預定角度，用以鎖定該馬達。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之吊扇啟動角位鎖定方法，其中若該馬達處於該慣轉模式，該控制器判斷該馬達的轉速是否大於一轉速限值，若判斷為是，該控制器經由該驅動器對該馬達施加該減速力矩，直到該馬達的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為否，該控制器經由該驅動器控制該馬達的預定角位停至該預定角度。
  4. 根據申請專利範圍第1或3項所述之吊扇啟動角位鎖定方法，其中該轉速限值之範圍介於2至10r.p.m.。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項所述之吊扇啟動角位鎖定方法，其中該控制器經由該馬達內部的線圈電性特徵隨時間的變化量偵測該預定角位。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項所述之吊扇啟動角位鎖定方法，其中該預定角度為一電氣角度。
  7. 根據申請專利範圍第1或2項所述之吊扇啟動角位鎖定方法，其中該控制器與該馬達之間電性連接該驅動器，供該控制器經由該驅動器致動該馬達。
  8. 根據申請專利範圍第1或2項所述之吊扇啟動角位鎖定方法，其中該控制器為一微控制器或一數位訊號處理器。
  9. 一種具有啟動角位鎖定功能的吊扇，包含：一馬達，具有一預定角位，用以帶動數個扇葉；及一控制器，設定一預定角度，用以控制該馬達運轉；其中，該馬達具有一閒置模式及一驅風模式，該閒置模式係待命進入該驅風模式，該驅風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，若該馬達處於該閒置模式，該控制器判斷該馬達的轉速是否大於一轉速限值，若判斷為是，該控制器經由該驅動器輸出訊號對該馬達施加該減速力矩，直到該馬達的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為否，該控制器偵測該預定角位是否位於該預定角度，若判斷為是，該控制器經由一驅動器鎖定該馬達，若判斷為否，該控制器經由該驅動器驅使該馬達的預定角位轉至該預定角度，用以鎖定該馬達。
  10. 一種具有啟動角位鎖定功能的吊扇，包含：一馬達，具有一預定角位，用以帶動數個扇葉；及一控制器，設定一預定角度，用以控制該馬達運轉；其中，該馬達具有一驅風模式及一慣轉模式，該驅風模式係由該馬達持續運轉以產生氣流，若該馬達供電中斷，該馬達進入該慣轉模式，若該 馬達處於該驅風模式，該控制器偵測該預定角位，若該馬達處於該慣轉模式，該控制器經由一驅動器對該馬達施加一減速力矩，使該馬達之預定角位停至該預定角度，用以鎖定該馬達。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之具有啟動角位鎖定功能的吊扇，其中若該馬達處於該慣轉模式，該控制器判斷該馬達的轉速是否大於一轉速限值，若判斷為是，該控制器經由該驅動器輸出訊號對該馬達施加該減速力矩，直到該馬達的轉速不大於該轉速限值為止，若判斷為否，該控制器經由該驅動器控制該馬達的預定角位停至該預定角度。
  12. 根據申請專利範圍第9或11項所述之具有啟動角位鎖定功能的吊扇，其中該轉速限值之範圍介於2至10r.p.m.。
  13. 根據申請專利範圍第9或10項所述之具有啟動角位鎖定功能的吊扇，其中該控制器經由該馬達內部的線圈電性特徵隨時間的變化量偵測該預定角位。
  14. 根據申請專利範圍第9或10項所述之具有啟動角位鎖定功能的吊扇，其中該預定角度為一電氣角度。
  15. 根據申請專利範圍第9或10項所述之具有啟動角位鎖定功能的吊扇，其中該控制器與該馬達之間電性連接該驅動器，供該控制器經由該驅動器致動該馬達。
  16. 根據申請專利範圍第9或10項所述之具有啟動角位鎖定功能的吊扇，其中該控制器為一微控制器或一數位訊號處理器。
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