CN2879529Y - 通用型低耗能吊扇控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通用型低耗能吊扇控制器，装设于一吊扇机壳内，其主要包含有：设于该吊扇机壳内的一无刷直流马达，与一电源连接的一微处理器，配合一远程控制装置，其具有一发射器及一接收器以无线传输方式将数据信号传送至该微控制器，及设于各微控制器及无刷直流马达间作为启闭运转的一驱动装置，并以具有至少三霍尔组件的一回授装置，以持续感应位置变化并回授至该微控制器，以作为该无刷直流马达的速度判断；借由上述构件，该微控制于接收该远程控制装置的信号，通过该驱动装置驱动该无刷直流马达旋转，该回授装置取样的信号回授，以供该微控制器作判断及自动补偿动作，而使吊扇叶片旋转达到维持定转速的功效，同时可降低电能的消耗。

Description

通用型低耗能吊扇控制器

技术领域

本实用新型涉及一种控制装置，特别是指使用于吊扇内，并利用微控制器控制无刷直流马达产生驱动，配合一回授装置持续地且自动地作位置回授判断，以供该微控制器作自动补偿动作，可达到转速恒定、遥控线性无段调速的低耗能吊扇控制器。

背景技术

根据美国电力研究院(EPRI)的评估，电能消耗占全部能量40％，到了公元2010年80％的电能需经电力转换后供给电器设备使用，其中马达耗能占全部电能55％，尤其我们生活在电气化的时代，电能对人类生活来说已经是不可或缺的必需品，因此减少能源使用或提高能源使用效率，以及减少能源污染等等，逐一成为节约能源的首要问题，为生活于地球村上的人类应极力重视的一环。

由于电器设备中使用马达驱动组件，通常必需使用电能作为驱动能源，故而如何降低马达的用电量成为节省能源的主要设计重点；而马达类型以其驱动方式又可分为旋转马达、线型马达、以及齿轮马达等其它的形式，其中最常见的是旋转型马达，其可再细分为交流型，直流有刷型以及直流无刷型；一般来说，小型的马达会使用尺寸大小或者以瓦特数为单位的输出功率作为规格；大型的马达(多为交流马达)则会依以马力数为单位的输出功率进行分类。

以连续旋转驱动方式的马达结构，其可分为有刷及无刷两种，有刷即为直流马达，无刷则包含有无刷直流马达及感应马达；其中有刷者结构中具有电刷及整流子，因此于长其磨擦接触下其使用寿命有限，高电磁干扰及有杂音，在使用上易造成接触不良，且占用体积较大、以及其碳刷须保养等缺陷；而无刷的，如直流无刷马达则采用电子换相结构，马达速度可达每分钟10,000转数以上，具有宽广的速度范围，加上其具备低转子惯性、低电磁干扰、免碳刷保养、无碳刷粉尘、及体积小等均是无刷直流马达独特的优点，因此于使用上较优于有刷直流马达，本实用新型运用无刷直流马达作为主要的驱动。

针对吊扇结构而言，其主要借由马达的驱动将扇叶旋转，而产生风的流动，以达到冷却效果，然而近来吊扇的技术发展趋势不只是单纯的送风、散热而已，而是朝向追求更多附加功能，如睡眠功能、空气调节、加速冷气循环、装饰、照明、低耗能、遥控等等。

由于吊扇的使用在生活上相当普遍，使用者对其功能上的要求更驱于稳定性、安全性、舒适度、便利性方面的考虑与要求，而如何达到低耗能、无段调速、遥控且低转速无噪音的功能，也成为业界研发质量优良的吊扇***的主要设计重点。

现有的吊扇驱动结构80，请参照图6至图7，其主要于一吊扇机壳内设一直流无刷马达81以驱动扇叶82组鼓动气流，其中直流无刷马达81包括有定子83及转子84，该转子84是于一环状轭铁内侧分设数个以互斥极性排列的永久磁铁，该定子83上具有2极以上的多极电磁铁，每一电磁铁上绕设有线圈，并于特定电磁铁的感应面上设有霍尔组件85、86；又前述霍尔组件85、86与一电子开关组87连接，该电子开关组87的各组开关并分别与电源及各电磁铁线圈连接，以利用霍尔组件85、86侦测永久磁铁的极性变化，令对应的电磁铁激磁而使转子连转，借以令线圈通电并在最佳角度改变电磁极性，以提升马达运转效率。

另有一种吊扇驱动控制装置，请参照图8所示，主要是运用于吊扇的遥控编码装置90，主要包含有：一微处理器91、一高频接收器92及一外部内存(EEPROM)93等所构成；其中微处理器91连接有一提供电源的电源供应器94，又微处理器91的I/O接点分别连接有灯具95与风扇马达96，再有，微处理器91的其它I/O接点另外分别连接高频接收器92与外部内存93，其中外部内存93具有断电读写记忆功能，可用于吊扇接电后透过RF编码功能，自动侦测并设定对应发射器的译码地址，所组构成一可便于使用者更换译码地址的吊扇遥控编码装置90，借以改善现有技术需拆下整个吊扇，才能拨动遥控装置内的指拨开关地址码的不便，由此，提供一种可避免干扰、且易于更新对应译码地址的遥控编码装置。而且该结构仅作为信号传送以驱动灯泡95及吊扇马达96，无法达到无段调速功能。

风量为使用者选择吊扇的条件之一，而风量的大小又取决于马达转速的快慢，如要维持一固定风量效果，则转速必须具高稳定性；然而，上述各该结构如遇及更换扇叶以致负载不同时，或者因市电电源的电压及频率不稳定时，使转速产生变化，随电压高低而忽快忽慢；再者，现有的结构对于驱动马达电能耗量，仍有作进一步改善的空间。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是针对上述现有吊扇控制器的不足，提供一种通用型低耗能吊扇控制器，不因吊扇叶片之数量、重量、或规格的不同，均可作定转速控制。

本实用新型的另一目的是针对上述现有吊扇控制器的不足，提供一种通用型低耗能吊扇控制器，其具有电压通用功能，不因各国市电电压型式或频率型式上原有的问题及其变动的不稳定性，均可作定转速的控制。

本实用新型的再一目的是针对上述现有吊扇控制器的不足，提供一种通用型低耗能吊扇控制器，其具有远程遥控无段调整转速的功能。

本实用新型的又一目的是针对上述现有吊扇控制器的不足，提供一种通用型低耗能吊扇控制器，其适用于无刷直流马达的吊扇，大幅降低电能耗量，发挥省电作用。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种通用型低耗能吊扇控制器，装设于一吊扇机壳内，其主要包含有一无刷直流马达，设于该吊扇机壳内，用以驱动吊扇的叶片；一微控制器，与一电源连接，提供号讯的运算处理、分析、控制、侦测、及传输等功能；一远程控制装置，配合一发射器及一接收器以无线传输方式将数据信号传送至该微控制器，其中该接收器连接该微控制器，使接收后的信号转换后传输至该微控制器；一驱动装置，设于各该微控制器及无刷直流马达之间，作为接受微控制器所发出的指令以控制该无刷直流马达运转的启闭；一回授装置，其具有至少三个霍尔组件，设于该无刷直流马达内具磁性感应的预定部位，以持续感应位置变化，并将感测后的信号回授至该微控制器，以作为该无刷直流马达的速度判断；借由上述构件，该微控制于接收该远程控制装置的信号加以判断后，通过该驱动装置驱动该无刷直流马达旋转，配合该回授装置的位置信号持续取样并将信号回授，以供该微控制器作判断及自动补偿动作，而使吊扇叶片旋转达到维持定转速的功效，同时可降低电能的消耗。

该驱动装置为包含有提供电路补偿、开路电路及过载电路保护的驱动装置。

换言之，为解决前述的问题，本实用新型提供一种通用型低耗能吊扇控制器，装设于一吊扇机壳内，其主要包含有：设于该吊扇机壳内的一无刷直流马达，与一电源连接的一微控制器，配合一远程控制装置，其具有一发射器及一接收器以无线传输方式将数据信号传送至该微控制器，及设于各该微控制器及无刷直流马达间作为启闭运转的一驱动装置，并以具有至少三霍尔组件的一回授装置，以持续感应位置变化并回授至该微控制器，以作为该无刷直流马达之速度判断；借由上述构件，该微控制于接收该远程控制装置信号，透过该驱动装置驱动该无刷直流马达旋转，该回授装置取样的信号回授，以供该微控制器作判断及自动补偿动作，而使吊扇叶片旋转达到维持定转速的功效，同时可降低电能的消耗。

附图说明

图1为本实用新型的一较佳实施例的结构图。

图2为本实用新型的一较佳实施例的示意图。

图3为本实用新型的一较佳实施例的电路示意图一。

图4为本实用新型的一较佳实施例的电路示意图二。

图5为本实用新型另一实施例的结构图。

图6为现有结构一的剖视示意图。

图7为现有结构一的控制***示意图。

图8为现有结构二的结构图。

图中：

本实用新型                        现有技术

21        无刷直流马达            80        驱动结构

22        微控制器                81        直流无刷马达

23        远程控制装置            82        扇叶

231       接收天线                83        定子

232       接收器                  84        转子

24        驱动装置                8586      霍尔组件

241       金氧半场效晶体管        87        电子开关组

30        回授装置                90        遥控编码装置

31        霍尔组件                91        微处理器

40        电源                    92        高频接收器

41        电源供应器              93        外部内存

42        电路保护装置            94        电源供应器

50        电源辅助装置            95        灯泡

60        调光装置                96        风扇马达

61        灯具

62        控制组件

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

首先请参照图1至图2所示，本实用新型所提供的一种通用型低耗能吊扇控制器，装设于一吊扇机壳内，其主要包含有：一无刷直流马达21、一微控制器22、一远程控制装置23、一驱动装置24、以及一回授装置30等所组成。

该无刷直流马达21，设于该吊扇驱动结构80内，用以驱动吊扇的叶片。

该微控制器22，与一电源40连接，提供信号的运算处理、分析、控制、侦测、及传输等功能。

该远程控制装置23，以射频RF及红外线IR作为无线传输方式，配合一接收天线231及一接收器232将数据信号传送至该微控制器22，其中该接收器232与该微控制器22相连接，使接收后的信号转换后传输至该微控制器22。

该驱动装置24，为六个电力电子开关所组成的三臂开关架构的驱动电路，其包含有一金氧半场效晶体管(MOSFET)241或双载子接面晶体管BJT，设于各该微控制器22及无刷直流马达21之间，作为接受该微控制器22所发出的指令以控制该无刷直流马达21运转的启闭；

该回授装置30，其具有三霍尔组件31，以相邻状态如60度或120度间隔排列设于该无刷直流马达21内具磁性感应的预定部位，以持续感应位置变化，并将感测后的信号回授至该微控制器22，以作为该无刷直流马达21的速度判断。

另外，于各该电源40及驱动装置24间的驱动电路，添设有一电源供应器41作为供给定速控制的该无刷直流马达21提供一易于控制且稳定的电压振幅(约6V-40V)；一电路保护装置42，设于各该电源供应器41及驱动装置24间的驱动电路，以作为电路过压、过流及过温的保护，使得该驱动电路可降低因不当负载操作所引起的电路损毁。

于各该电源40及微控制器22之间，更进一步设有一电源辅助装置50，作为输出功率较低且稳定的辅助电源(约5V)至该微控制器22；其具有电位检知功能，以随时监视***电压变化，避免微控制器在电压不稳的情况下工作因发生当机。

为供进一步了解本实用新型构造特征、运用技术手段及所预期达成的功效，兹将本实用新型使用方式加以叙述如下：

本实用新型运用该微控制器22控制该无刷直流马达21的定转速设计，于该无刷直流马达21旋转时，装设其上相邻位置的各该霍尔组件31即侦测两者间的位置状态，并回授信号至该微控制器22，该微控制器22则利用此一信号计算其两者的时间差来换算成该无刷直流马达21的转速，再根据其数据信号作分析处理后，传输指示信号至该驱动装置24，以对该无刷直流马达21作速度上的补偿，如转速太慢则利用AC/DC高频切换式转换器来提高直流电压，如转速太慢则降低直流电压，即能达到定转速的效果；同时为了获得最新的位置动态信息，各该微控制器22及霍尔组件31间则持续的进行取样及回授等动作；因此本实用新型依需要更换不同材质规格、重量负载的吊扇叶片时，或者因市电电压不足、不稳定等等问题发生时，仍可维持一预定转速，而产生预设的固定风量。

再有，该微控制器22及各该霍尔组件31两者间则持续的进行取样及回授等信号传送动作，经该微控制器22将该信号运算处理分析后，依所需控制各该驱动装置24做无刷直流马达21转速的补偿与调整，如此持续地无间断、且精确地的自动侦测补偿、调节旋转速度，即可达到无段调速的功效。

此外，本实用新型该驱动装置24可视该无刷直流马达21规格大小，运用小容量的双极性接面晶体管(BJT)模块，或容量较大的金氧半场效晶体管(MOSFET)241模块。

同时，该远程控制装置23以无线传输方式，可于一范围内遥控该无刷直流马达21吊扇运转的驱动或停止，也能调节设定其转速，故极具便利性。

值得一提，本实用新型其具有低耗能的技术运用有三：其一是以直流无刷马达取代传统感应马达；其二为利用高效率高频切换式电源供应器替换直流电源部分，其三为利用被动式的填谷式功因校正器来增加其***的功率因子借以达到减少虚功。

因此低耗能的原因有四：

1、直流无刷马达效率较传统的感应马达为佳。

2、直流电源部分以高效率高频切换式电源供应器来实现；

高频切换式电源供应器主要分别由功率开关Q2、变压器T1、二极管D11及输出电容C9所组成。变压器T1兼具有电感的功能。基本动作原理为当功率开关Q2导通时，将能量储存于变压器一次侧T1A内部电感内，当开关截止时能量经由变压器传送到二次侧T1B输出，并由二极管D11整流与电容C9滤波后输出至负载。

3、待机电源一般以电容降压来实现，本实用新型以高频切换式电源供应器来实现，待机电源为0.47W；

待机电源由电源集成电路U2、变压器T2、二极管D1、电容C11、齐纳二极管D19及光耦集成电路U3组成，动作原理为当电源开启时电源集成电路U2内部开关导通，使能量储存于变压器一次侧T2A内部电感中，内部开关截止时，能量经由变压器传送到二次侧T2B输出，并由二极管D1整流与电容C11滤波后输出稳定电压至负载，由齐纳二极管D19及光耦集成电路U3回授负载端电压至电源集成电路U2来调变开关的导通时间来达到稳定电压。

4、利用被动式的填谷式功因校正器来增加其***的功率因子借以达到减少虚功；

填谷式功因校正器由二极管D5、D6、D7及电容器C4及C5所组成，动作原理为当电源整流电路D1导通时，二极管D6导通，二极管D5及D7截止，电源对电容C4及C5储存能量，及输出至负载。当电容C4及C5充饱电后，二极管D5、D6及D7截止，电源只输出至负载。当电源整流电路D1截止时，二极管D5及D7导通，由C4及C5供给能量给负载电路。使电源整流电路D1截止时依然有输入电流流动，降低输入电流畸变程度，提高功因。

请参照3图至图4所示，高频切换式电源供应器主要分别由功率开关Q2、变压器T1、二极管D11及输出电容C9所组成，变压器T1兼具有电感的功能，基本动作原理为当功率开关Q2导通时，将能量储存于变压器一次侧T1A内部电感内，当开关截止时能量经由变压器传送到二次侧T1B输出，并由二极管D11整流与电容C9滤波后输出至负载；故可高达80％以上的转换效率，输出入端具隔离效果，输出涟波和噪声在1％以下；另外，高频切换式电源供应器的待机电源由电源集成电路U2、变压器T2、二极管D1、电容C11、齐纳二极管D19及光耦集成电路U3组成，动作原理为当电源开启时电源集成电路U2内部开关导通，使能量储存于变压器一次侧T2A内部电感中，内部开关截止时，能量经由变压器传送到二次侧T2B输出，并由二极管D1整流与电容C11滤波后输出稳定电压至负载，由齐纳二极管D19及光耦集成电路U3回授负载端电压至电源集成电路U2来调变开关的导通时间来达到稳定电压，故可将待机电源降低为0.47W，同时又具有过电压、过电流的保护功能，以及防静电等功效。

请参照图3所示，该被动式的填谷式功因校正器，由二极管D5、D6、D7及电容器C4及C5所组成，动作原理为当电源整流电路D1导通时，二极管D6导通，二极管D5及D7截止，电源对电容C4及C5储存能量，及输出至负载；当电容C4及C5充饱电后，二极管D5、D6及D7截止，电源只输出至负载，当电源整流电路D1截止时，二极管D5及D7导通，由C4及C5供给能量给负载电路；使电源整流电路D1截止时依然有输入电流流动，降低输入电流畸变程度，提高功因。

请参照图5所示，为本实用新型另一实施例，其更进一步设有一调光装置60，于各该电源40及该微控制器22之间，其具有一灯具61，为发光体；一控制组件62，为交流硅控闸流体(TRIAC)，接收该微控制器22发出指令以控制该灯具61的启闭，并产生一触发电压导通该控制组件62，以其触发的角度而得到不同输出功率，而达到线性调光之功效，且光线不会闪烁。

综合上述，本实用新型所提供通用型低耗能吊扇控制器，运用该微控制器控制各该驱动装置及无刷直流马达，配合该回授装置以达到无段线性调整的定转速效果，加上该远程控制装置23以无线传输遥控驱动该微控制器22等构成，而获得一实用性且便利性高，同时具无段调整定转速、且低耗能的调扇控制结构，使整体确具产业实用性及成本效益，且其构成结构又未曾见于诸书刊或公开使用。

需陈明的是，以上所述乃是本实用新型具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本实用新型的范围内。

Claims (13)

1、一种通用型低耗能吊扇控制器，装设于一吊扇机壳内，其特征在于包括：

一用以驱动吊扇叶片的无刷直流马达，设于该吊扇机壳内；

一提供信号的运算处理、分析、控制、侦测及传输的微控制器，与一电源连接；

一配合一发射器及一接收器以无线传输方式将数据信号传送至该微控制器的远程控制装置，其中用以将接收后的信号转换后传输至该微控制器的该接收器连接该微控制器；

一作为接受微控制器所发出的指令以控制该无刷直流马达运转启闭的驱动装置，设于该微控制器及无刷直流马达之间；

一用以持续感应位置变化，并将感测后的信号回授至该微控制器，以作为该无刷直流马达的速度判断的回授装置，其具有至少三个霍尔组件，设于该无刷直流马达内具有磁性感应的预定部位。

2、根据权利要求1所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该电源及该驱动装置间的驱动电路，设有作为供给定速控制该无刷直流马达提供一易于控制且稳定的电压振幅的一电源供应器。

3、根据权利要求2所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该电源供应器为高频切换式电源供应器，由功率开关、变压器、二极管及输出电容所组成。

4、根据权利要求2所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该电源供应器由电源集成电路、变压器、二极管、电容、齐纳二极管及光耦集成电路组成，以调变开关的导通时间来达到稳定电压及待机。

5、根据权利要求2所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该电源供应器具有被动式的使该电源整流电路截止时依然有输入电流流动，降低输入电流畸变程度，以提高功因的一填谷式功因校正器，其由电源整流电路、数个二极管及电容器所组成。

6、根据权利要求2所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该电源供应器及驱动装置间的驱动电路，设有一提供电路过压、过流及过温保护的电路保护装置。

7、根据权利要求1所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于电源及该驱动装置间的驱动电路，设有一作为供给定速控制的该无刷直流马达提供一易于控制且稳定的电压振幅的电源供应器；一提供电路过压、过流及过温保护的电路保护装置，设于该电源供应器及驱动装置间的驱动电.路。

8、根据权利要求1所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于电源及该微控制器之间，还设有一作为输出功率较低的辅助电源，以供应该微控制器的电源辅助装置。

9、根据权利要求1所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该驱动装置为包含有提供电路补偿、开路电路及过载电路保护的驱动装置。

10、根据权利要求1所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于电源及该微控制器之间，还设有一调光装置，其具有一为发光体的灯具；一接收该微控制器发出指令以控制该灯具的启闭，并产生一触发电压导通该控制组件，以其触发的角度而得到不同输出功率而调光的控制组件。

11、根据权利要求10所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该控制组件为交流硅控闸流体。

12、根据权利要求1所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该远程控制装置为射频或红外线作为无线传输方式的远程控制装置。

13、根据权利要求1所述的通用型低耗能吊扇控制器，其特征在于该霍尔组件分别以间隔为60°或120°设置于该无刷直流马达内具有磁性感应的部位。

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