TW201203834A - Method of changing fan rotational speed of oil-smoke exhauster - Google Patents

Description

201203834 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與排油煙機有關，特別是指一種改變排油煙機風 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 要由设體内设置的感應馬達來帶動風扇，將油煙經由風道抽出 排至戶外，且殼體側邊設有操作面板，可提供電源、照明及改 變段速之功能。而傳統排油煙機中，以繞線式轉子之感應馬達 結構為例’具有如第一圖所示之轉矩轉速特性，可依不同繞 線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匝數]^、;^2、：^3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，卻無法改變咼速旋轉的功率消耗，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度； 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T = 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 201203834 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 =他可知，馬達轉子轉速加倍連同其轉矩增為原來的伴， 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 轉子轉速亦即改變關電子㈣之切換頻率，越蚊切換頻率 範圍亦需有對應之固態電子科的開關切換頻率，·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以牛 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速 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 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； 201203834 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—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， d. 以該驅動訊號控制上述驅動電源與馬達之導通時 序’越大之責任週期使該馬達於其單—旋轉週期内所導收 該驅動電源之時間越長。. -上述方法更可於步㈣中.，提供—具有固定電阻值之負載 讀，電性連接該光f導體，㈣職導通電流經該負載元件 所產成之-負载電壓。步驟e中，不同之負載電壓更可經類比 ^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中，該負載電壓更可由—控制器接收並 轉換為該触峨，該㈣ϋ係可m㈣—脈波寬度調變 訊號’步驟e巾’以錄位誠機魏錢度觸訊號之責 任週期產生該驅動訊號。且，該找導體更可以光敏電阻所製 成’步驟b中’施加-直流電壓於該負載元件及該光電導體之 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，步 驟d中’該馬達更可於其單—旋轉職⑽等齡迴路分別依 -人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 多數之該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，所述方法包含有··提供一 光電感應裝置，設於上述排油煙機之一出風口，對應油煙經過 該出風口之濃密程度產生一類比訊號；將該類比訊號轉換為數 201203834 號 產生-驅動訊號控虹述轉㈣與馬達 序，其中驅動電源與馬達之導通時序之頻率不變，且不同寺 =號^之驅動訊號之責任週期不同，越大之責任週期妙 馬達於其早—旋轉職__魏該婦電狀時間越長: 上述方法t，該光電感應裝置更具有—光電導體，提供一 ==光電導體之導通電流，對應產生該類比訊號。 更具有固定電阻值之負料件，電性連接該光電導 體，該導通電流於該負載元件所產成之負載電壓即為該類比訊 ，上述馬達可為直流無刷馬達，具有多數繞線迴路，1 馬達於其單-旋轉·⑽等繞_路分靠次接收相同功X 率之驅動電源。該馬達更可於單—旋轉週期内以多數之該驅動 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，兹舉以下 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_所提供光電感應裝置之另 佳電路結構示意圖； 第五圖為上述最佳實施例所提供之電路功能示意圖； 第'、圖為上述最佳實施例所提供驅動訊號之時序示意圖。 用之一排 之一輪餐 請參閱如第四圖所示，為本發明最佳實施例所屬 油煙機1，包括有一風扇】〇、-馬達20設於風扇1( 201203834 12以▼動風屬m走轉，以及 1於一出風口 14张拉崎 九電感應裝置30設於排油煙機 今民、去 斤接故之一排油煙管16内 孩馬叇20為直流無 其尹 鐵構成，多數繞線迴路24繞於定子^^之轉子22由永久磁 發明所應用之無刷馬達可子 上構成電極。當然，本 三相、五相等H你子6 %線迴路Μ分類為二相、 Μ之繞線迴路24;達^達為例，則定㈣具有三個繞 上之一_制 ’、、 驅動上由設於一驅動電路板40 =方=中未示)切換驅動電源輸入繞線迴… 因此產生感應磁場使轉子22被磁力 繞組之繞線迴路24八治丨松a 轉’各 20轉子22 ^ 触烟辨之鶴電源使馬達 20轉子22元成一旋轉週期。 該光電感縣置30係為相對設置之—料 電導體34，使該排油煙機j經該出風口 μ所排出之油煙係通 =Γ Μ及娜體％之間;光電感應農置3。與該 Γ4Γ導 胸性連接，由控制器感測_ 34之導通電㈣應之類比訊號。當然，本發明所提供光電感 應裝置之類比訊號輸出方式，除了直接以光電導體Μ之導通 電流，亦可如第四圖所示本發明所提供之另—光 5〇,具有同於上述之發光元件32及光電導體I其中^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-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^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-負載電壓，因而對應形成上述類比訊 201203834

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4〇由一控制器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2〇於單一 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，當使動喊轉轉換器料 之開關電晶體之切換頻率不變’難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訊號之責任補，即可使軸訊號之責任週期 不同越大之M任週期使該馬達於其單—旋轉週油所導通接 收該驅動電源之時間越長’亦即增加馬達旋轉一週所接收之平 均電壓。由於依據馬達的輸出功率公式p = τ*η = v木ι (η為 轉速T為負載轉矩’ V、I分別為提供馬達定子線圈之驅動電 壓電机）可知，馬達接收驅動電源之平均電壓與功率消耗成 線t關係，亦與轉速及負載轉矩之乘積成線性_，因此依據 馬、之轉矩公式T = kn2則可有對應之馬達轉速改變，有效樓 8 201203834 制馬達之功率消耗及產生對應之轉速。 以下提供更—步詳述本發明之改變排油煙機丨風扇1〇轉速 之方法：_ . a.於上述排油煙機1之出風口 μ設置相對之發光元件 32及光電導體34,該排油煙機j經該出風口 14所排出之油煙 係通過該發先元4 32及光電導體34之間； b·感測該光電導體34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； 丄以該驅動訊號控制驅動電源與馬達20之導通時序， 越大之貝任週期使該馬達2Q於其單—旋轉週期内所導通接收 該驅動電源之時間越長。 综上所陳，本發明所提供的改變排油煙機風扇轉速之方法， 不需使用變财式改變馬達轉速，因料需以高成本的固態電 子開關疋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，同樣使卿動之排紐機具有節能環 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裴置之另一較 201203834 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)

1. 201203834 七 、申請專利範圍： ^ -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. 於上述排油煙.機之一出風口設置相對之—發光元件 :光^導體’該排油煙機經該出風口所排出之油煙係通過該 發光凡件及光電導體之間；;· b. 感測該光電導體之導通‘電流；. 電、、&之脈波寬度顯方式產生—驅動訊號，係對應該導通 電-之變化具有不同之責任週期；以及， 序，：，動訊號控制上述驅動電源與馬達之導通時 該驅動===!馬達於其單—旋轉糊所導通接收 b中，孫^ d貝1所述改變排油煙機風扇轉速之方法，步驟 導體H I具有阻值之貞航件，連接該光電 /感測該導通電流經該負載元件所產成之-負載電壓。 . 求項2所述改變排油煙機風扇轉速之方法，步驟 分別對負载電壓係經類比數位轉換為不同之數位訊號， ’應心改變該軸訊號之餘週期大小。 b中\ W求们所歧_趙機風祕速之方法，步驟 制料電壓由一控制器接收並轉換為該數位訊號，該控 位訊脈波Κ度調變訊號，步驟^，以該數 厂’二:波見度調變訊號之責任週期產生該驅動訊號。 電如請求項2所述改變排油煙機風扇轉速之方法，該光 _係以光敏電阻所製成，步驟b中，施加一直流電壓於該 201203834 負載7G件及=光電導體之串聯迴路上，以產生該負载電壓。 、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 於其單-㈣it期内料繞線迴路係分職 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 it::達單一旋轉週期内以多數之該驅動訊號先後控制 各°亥、，堯線迴路與该驅動電源導通。 8. 觀冑祕_風賴叙枝，所姐 一 馬達接收驅動電源使其旋轉，包含有以下步驟：…、 口^提供-光電感輕置，設於±述排崎機之一出風 出風口之濃密程度產生—類比訊號；以及 b.將_比訊號轉換為數位訊號並產生 制上述驅動電源與馬達之導”動-虎控 通時序之頻率不變，且不同之數動電源與馬㈣ ::不同，越大之責任週期使該馬達於 通接收該驅動電源之時間越長。 早紋轉週期内所導 9.如請求項8所収㈣油煙 電感應裝置具有-光電導體，步驟奴方法，該光 挪該光電導體之,3 ’係提供一直流電壓戍 =導體之_流，對输_比導 _ .如。月求項9所述改變排油煙 —具有固定電_之負航件，電機^叙方法，提供 電流於該負載元件所產成之負输導體’該導通 ".如請求項8所述改變排〜類比讯號。 吏排油煙機風扇轉速之方法，所鎏 201203834 馬達為直流無刷馬達，具有多數繞線迴路，步驟b中，該馬達 於其單一旋轉週期内該等繞線迴路係分別依次接收相同功率 之驅動電源。 12.如請求項11所述改變排油煙機風扇轉速之方法，步 驟b中，於該馬達單一旋轉週期内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。