專利名稱：油煙機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種油煙機，特別涉及一種采用直流變頻電機的油煙機。
背景技術：
隨著技術的發展，目前電機的發展方向主要朝綠色、低碳、低噪音方向發展，尤其是變頻技術已經成為家電行業的趨勢。但目前油煙機市場上的變頻電機多為交流變頻，由于交流變頻電機需要外部勵磁，勵磁損耗高，由此造成有如下問題，目前交流電機大部分為三檔調速，無法滿足用戶選擇合適的轉速，例如煮粥或煲湯等不需電機較高轉速，則造成不必要的浪費。如今節能已經成為未來家電的發展方向，抽油煙機在家庭里也屬于每天都要使用的電器，雖然每次使用時間不長，但由于目前使用的交流電機效率太低，能耗還是很 大。
發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于，提供一種油煙機，通過采用直流電機實現風量無極變速以及節約能耗。本發明所提供的油煙機包括閉環連接的直流電機、直流電機反電動勢檢測單元、主控單元和電機驅動單元；主控單元用于依據直流電機反電動勢檢測單元所檢測的直流電機的反電動勢，調節輸出的占空比；電機驅動單元用于根據主控單元所輸出的占空比驅動直流電機恒轉矩運轉；低壓轉換器，連接于外部電源與主控單元之間；高壓轉換器，連接于外部電源與電機驅動單元之間。由上，通過采用直流電機實現風量無極變速以及節約能耗。可選的，所述電機驅動單元為包括過絕緣柵雙極型晶體管的電路。可選的，還包括控制面板，與主控單元連接。由上，通過設置控制面板便于用戶進行手動控制。可選的，還包括風幕電機，與主控單元連接。可選的，所述直流電機為三相直流無刷電機，其轉子采用表貼式永磁材料的轉子。由上,通過選擇直流無刷電機,相比于交流異步電機，實現節能。
圖I為油煙機的原理圖；圖2為電機驅動單元的等效電路圖；圖3為直流電機定子結構示意圖；圖4為直流電機反電動勢的波形圖；圖5為油煙機的部分電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖1-5對本發明所述油煙機進行描述。如圖I所示，油煙機包括與外部電源10連接的低壓轉換器11和高壓轉換器12 ;與低壓轉換器11連接的主控單元13 ;與主控單元13連接的風幕電機16、控制面板17、指示燈18和電機驅動單元14，以及與電機驅動單元14連接的直流電機15。所述低壓轉換器11用于將外部220V電壓轉換為驅動主控單元13工作的低電壓。如圖5所示，所述低壓轉換器11的功能由包括M51995芯片的電路實現。其中，在所述M51995芯片與后文所述主控單元13中的DSPIC30F3010芯片之間，依次串聯連接電阻Rl R5，所述電阻R5為采樣電阻，用于采集P+電壓。
高壓轉換器12連接于外部電源10與電機驅動單元14之間，用于將外部220V電壓轉換為驅動電機驅動單元14工作的高電壓。本實施例中，電機驅動單元14的工作電壓為 310V。主控單元13的供電端口與低壓轉換器11連接、數據傳輸端口與后文所述直流電機反電動勢檢測單元19連接、控制端口與電機驅動單元14連接,所述主控單元13用于依據直流電機反電動勢檢測單元19所檢測的直流電機15的反電動勢，控制調整電機驅動單元14的電流，進而調整直流電機15的轉速。具體控制過程在后文進行描述。如圖5所示，所述主控單元13的功能由包括DSPIC30F3010芯片的電路實現。另外，主控單元13還通過接收用戶通過控制面板17的控制指令，輸出控制信號調節風幕電機16的轉速。相應的，主控單元13依據控制指令以及油煙機的開閉控制指示燈18的亮暗。電機驅動單元14連接于主控單元13與直流電機15之間，用于接收主控單元13的控制指令，驅動直流電機15的運轉。所述電機驅動單元14的功能通過絕緣柵雙極型晶體管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)模塊實現，如圖 2 所不為 IGBT 模塊的等效電路圖。IGBT模塊的驅動原理為主控單元13輸出的控制信號由控制端口(PWM端口)輸出，經過模數轉換電路(未圖示)進行模數轉換，以及PI運算電路(未圖示)控制運算后進入電機驅動單元14，觸發電機驅動單元14，通過改變導通時間來改變電機驅動單元14的輸出電流。其中，當向電機驅動單元14的柵極G和發射極E之間施加正電壓，則PNP晶體管的集電極C與基極B之間呈低阻狀態，使得電機驅動單元14導通。反之，若在柵極G和發射極E之間加反向門極電壓消除溝道，切斷基極B電流，使電機驅動單元14關斷。直流電機15與電機驅動單元14連接。本實施例中直流電機15采用三相直流無刷電機。如圖3所示，直流電機15的定子繞組為3相集中式，三相繞組(U、V和W)的公共端連接到一起，3個出線端通過線束引出。轉子采用表貼式永磁材料的轉子。通過選擇直流無刷電機實現軟啟動，平衡的運轉狀態消除了吸油煙機啟動時產生的噪音。另外，直流電機的節能的空間非常大，通過試驗，在相同的大風量下交流異步電機需要180W的輸入功率，而直流電機只需要120W左右；在相同的小風量下交流異步電機需要100W的輸入功率，而直流電機只需要30W左右；通過比較，直流電機在效率方面要比交流異步電機高出30%以上。較佳的，本實施例中還包括直流電機反電動勢檢測單元19，與直流電機15連接，用于檢測直流電機15的反電動勢。其中，所述直流電機反電動勢檢測單元19用于檢測直流電機15的反電動勢。根據電磁效應原理，直流電機15的轉子在旋轉過程中會在定子線圈中產生電動勢，此電動勢稱為反電動勢(BEMF,Back EMF)。如圖4所示為直流電機反電動勢檢測單元19所采集的直流電機15反電動勢的波形圖，本實施例中采用120°驅動方式，該波形圖為正弦波，反映出反電動勢的周期、幅值以及相位等數據。直流電機反電動勢檢測單元19將上述數據傳輸至主控單元13，主控單元13依據反電動勢便可計算出轉子位置。三相無刷直流電動機在工作時，每相繞組都會產生感應電動勢，直流電機15每轉60°就需要換相一次，所以在此之前被截斷電流的某相繞組的感應電動勢要反相，從而通過零點。直流電機15每轉一轉需要換相6次,所以三相繞組每轉一轉共有6個過零點,每相有2個過零點。當直流電機反電動勢檢測單元19檢測出某相(U、V或W)過零點的時刻后，將其延遲30°就可以得到所需要的換相信號。主控單元13依據這一原理來實現位置檢測。主控單元13通過直流電機反電動勢檢測單元19所檢測的反電動勢計算出轉子位置，由此可省去一般無刷直流電機上的三個霍爾位置傳感器，從而實現減少了電機成本同時消除霍爾位置傳感器在油煙機高溫環境下產生的高故障率。如圖5所示,所述直流電機反電動勢檢測單元19的功能由包括ST72141芯片的電路實現。 主控單元13依據直流電機反電動勢檢測單元19所檢測的直流電機15的反電動勢，通過調節占空比控制直流電機15恒轉矩工作。防止電機在測試過程中可能出現死機的狀況進行調節。具體來說油煙機測試過程中，首先將風道出風口設置為封閉狀態，此時油煙機的排風量接近于零，在這種狀態下直流電機15的轉速較高，其實際功率很低。主控單元13所接收到的反電動勢相對較大，因此在保證直流電機15額定轉矩不變的前提下，通過改變占空比輸出控制直流電機15的額定速度以及額定功率增大；當風道內的風壓達到一定程度時，開啟風道的排風口，此時直流電機15的功率突然提高，主控單元13所接收的反電動勢減小，主控單元13通過改變占空比輸出控制直流電機15的額定速度以及額定功率減小，以避免因功率突然增加，達到過流保護電流點，直流電機15無法承受這樣的高負荷而導致電機燒毀。另外，當風道通風狀態為堵塞或出現漏洞時，即排氣量無法達到標準要求，則主控單元13通過改變占空比輸出控制直流電機15的額定速度以及額定功率增大，以進行風量補償，滿足用戶要求。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，總之，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種油煙機，包括低壓轉換器(11)和高壓轉換器(12)，其特征在于，還包括 閉環連接的直流電機(15)、直流電機反電動勢檢測單元(19)、與低壓轉換器(11)連接的主控單元(13)以及與高壓轉換器(12)連接的的電機驅動單元(14)； 主控單元(13)，用于依據直流電機反電動勢檢測單元(19)所檢測的直流電機(15)的反電動勢，調節輸出的占空比；電機驅動單元(14)用于根據主控單元(13)所輸出的占空比驅動直流電機(15)恒轉矩運轉。
2.根據權利要求I所述的油煙機，其特征在于，所述電機驅動單元(14)為包括過絕緣柵雙極型晶體管的電路。
3.根據權利要求I所述的油煙機，其特征在于，還包括控制面板(17)，與主控單元(13)連接。
4.根據權利要求I所述的油煙機，其特征在于，還包括 風幕電機(16)，與主控單元(13)連接。
5.根據權利要求I所述的油煙機，其特征在于，所述直流電機(15)為三相直流無刷電機，其轉子采用表貼式永磁材料的轉子。
全文摘要
本發明提出了一種油煙機，包括閉環連接的直流電機、直流電機反電動勢檢測單元、主控單元和電機驅動單元；主控單元用于依據直流電機反電動勢檢測單元所檢測的直流電機的反電動勢，調節輸出的占空比；電機驅動單元用于根據主控單元所輸出的占空比驅動直流電機恒轉矩運轉；低壓轉換器，連接于外部電源與主控單元之間；高壓轉換器，連接于外部電源與電機驅動單元之間。通過采用直流電機實現風量無極變速以及節約能耗。
文檔編號H02P6/08GK102664570SQ20121012914
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者吳家良, 徐文冰, 李良, 王兆賢, 許升, 陳玉玲 申請人:海爾集團公司, 青島海爾洗碗機有限公司