TWI723542B - 交流馬達轉速控制結構 - Google Patents

Abstract

一種交流馬達轉速控制結構，包括殼體、電路板與散熱模組，電路板包括電源模組、轉速控制模組與操作模組，散熱模組包括散熱層、散熱器與散熱風扇，殼體內設置電路板與散熱模組，並具有輸入模組、輸出模組與電路板電性連接，外部交流電經輸入模組傳輸到電路板，操作模組控制轉速控制產生不同轉速的交流控制電力，達成輸出模組連接一交流馬達裝置後具備轉速控制、且電路板動作時產生的高熱能經散熱模組快速排出，可以高速散熱的結構。

Description

交流馬達轉速控制結構

本發明係有關於一種交流馬達轉速控制結構，特別是指一種能夠直接連接電源與交流馬達裝置進行多段轉速控制，且散熱效果良好，結構簡單的交流馬達轉速控制結構。

一般言，傳統風扇的轉速調整方式，是藉由開關選擇線圈的方式，達到改變風扇的轉速，此種方式，受限於交流馬達的結構特性，會增加線圈的成本考量，限制了實務上的轉速控制，導致現有的風扇大多僅分為高、中、低(或稱強、中、弱)等三段風速，當使用者切換線圈時，則會使風扇直接改變成對應的風速(轉速)，而無法對風速作連續、大轉速範圍的控制。

因此，便有業者開發出如中華民國專利公告第I329161號「風扇變速器」、中華民國專利公告第M552546號「交流風扇無段控制系統」、中華民國專利公告第I648944號「以電功率調整馬達轉速之控制電路」等專利，用來控制交流馬達的轉速；然，這些專利實際上仍然具有諸多缺失尚待改進；首先是，這些專利仍是電路型態的結構，雖然可以組合在交流馬達或裝置(如電風扇、抽風機、吹風機)的結構中，但是，採用交流馬達的裝置，大多存在著生產成本低、結構簡單的特性，對生產業者而言，交流馬達與風扇裝置的外殼都需要重新設計開模，才能設置這些專利案的電路， 所以，以現有的交流馬達與裝置並無法直接應用這些專利案； 又，上述各專利案，為了應付交流電的不同相位狀態，以及，交流電相對於主、被動元件工作電壓(直流電，均為6V~24V)是屬於大電壓(交流電，均為90V至240V不等)，可視為大電壓，所以，交流馬達轉速控制的主、被動元件，在動作過程中會產生大量的熱能，熱能若不能輕易排除，將會導致整個電路燒毀。

再者，對消費者而言，除非是交流馬達裝置損毀，才會更換具有轉速控制的交流馬達裝置，因此，這些專利案所具備的功能，實際上也無法普及給予消費者做使用。

有鑑於習用有上述缺點，發明人乃針對前述缺點研究改進之道，終於有本發明產生。

本發明主要目的在於，提供一種能夠直接連接電源與交流馬達裝置進行多段轉速控制的交流馬達轉速控制結構。

本發明次要目的在於，提供一種散熱效果良好的交流馬達轉速控制結構。

本發明再一目的在於，提供一種結構簡單、成本低廉，且利於搭配任何商品化的的交流馬達轉速控制結構。

為達成上述目的及功效，本發明所採行的技術手段至少包括：一殼體、一電路板與一散熱模組，其中： 所述殼體具有一蓋體，內部具有一容置空間，表面設有一輸入模組與一輸出模組。

所述電路板設在前述容置空間內，並分別與輸入模組、輸出模組電性連接，至少包括：一電源模組、一轉速控制模組與一操作模組，其中：所述電源模組與前述輸入模組電性連接，輸入模組導入一交流電；所述轉速控制模組與前述電源模組、輸出模組電性連接，結合交流電產生一交流控制電力傳輸到輸出模組；所述操作模組部分穿出前述殼體表面，並與轉速控制模組電性連接，控制轉速控制模組產生不同轉速的交流控制電力。

所述散熱模組連接在前述電路板，至少包括：一散熱層、一散熱器與一散熱風扇，其中：所述散熱層設在前述電路板表面，為多孔石墨材質內填充高導熱金屬所構成，導出電路板動作時的熱能；所述散熱器連接在前述散熱層並導出熱能；所述散熱風扇與前述電源模組電性連接，設在前述散熱器上。

藉此，外部交流電經輸入模組傳輸到電路板，操作模組控制轉速控制產生不同轉速的交流控制電力，使輸出模組連接一交流馬達裝置後具有轉速控制的結構，且電路板動作時產生的高熱能經散熱模組快速排出，達成高速散熱的結構。

依上述結構，其中該輸入模組是一插頭結構，輸出模組是一插座結構。

依上述結構，其中該輸入模組是一電連接器結構。

依上述結構，進一步包括一遙控器，產生一控制訊號，以及，電路板包括一無線接收模組，與前述轉速控制模組電性連接，接收控制訊號傳輸到前述轉速控制模組。

依上述結構，其中該散熱器可以是散熱鰭片、導熱管組或導熱板。

依上述結構，其中該電路板包括一計時模組，與前述電源模組、轉速控制模組、操作模組電性連接，操作模組設定計時模組控制電源模組、轉速控制模組，達成定時啟動、定時關閉、週期性動作的結構。

依上述結構，其中該電路板包括一顯示模組，設在前述殼體表面，並與轉速控制模組電性連接，顯示電路板的動作狀態。

依上述結構，其中該殼體與蓋體設有複數的散熱孔。

依上述結構，其中該轉速控制模組選自PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變)、SCR(Silicon Controlled Rectifier，矽控整流器)、TRIAC(Bidirectional Thyristor，雙向閘流體)、IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors，基體閘換向閘流體)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極電晶體)所組成的控制電路群組其中之一。

依上述結構，其中該殼體表面設有一窗孔組，供前述電路板的操作模組、顯示模組延伸至殼體表面。

為使本發明的上述目的、功效及特徵可獲得更具體的瞭解，依各附圖說明如下：

1‧‧‧殼體

11‧‧‧蓋體

12‧‧‧輸入模組

13‧‧‧輸出模組

14‧‧‧窗孔組

15‧‧‧散熱孔

2‧‧‧電路板

21‧‧‧電源模組

22‧‧‧轉速控制模組

23‧‧‧操作模組

24‧‧‧顯示模組

25‧‧‧計時模組

26‧‧‧無線接收模組

3‧‧‧散熱模組

31‧‧‧散熱層

32‧‧‧散熱器

33‧‧‧散熱風扇

4‧‧‧遙控器

5‧‧‧交流電源

6‧‧‧交流馬達裝置

第1圖是本發明較佳實施例的立體圖。

第2圖是本發明較佳實施例的立體分解圖。

第3圖是本發明較佳實施例的電路方塊圖。

第4圖是本發明再一較佳實施例的電路方塊圖。

第5圖是本發明再一較佳實施例的立體圖。

請參閱第1圖至第3圖所示，可知本發明的結構主要包括：一殼體1、一電路板2與一散熱模組3，其中： 所述殼體1具有一蓋體11，內部具有一容置空間10，表面設有一輸入模組12、一輸出模組13、一窗孔組14與複數的散熱孔15，應注意得的是，本實施例中，輸入模組12是設置在蓋體11上，輸出模組13設置在殼體1的表面，實際上，輸入模組12與輸出模組13設置的位置，包含但不限定在殼體1的任一表面上，可以在同一個表面或各自設置在不同的表面，在一個較佳的實施例中，輸入模組12與輸出模組13可以同時設置在殼體1的同一個表面，例如頂面、底面(即蓋體11)、左側面、右側面、正面或背面等；再另一個較佳的實施例中，輸入模組12與輸出模組13可以分別設置在殼體1的不同表面，例如輸入模組12在左側面，輸出模組13在右側面，或輸入模組12在正面，輸出模組13在背面，或輸入模組12在左/右側面，輸出模組13在正/背面等。

所述電路板2設在前述容置空間10內，並分別與輸入模組12、輸出模組13電性連接，至少包括：一電源模組21、一轉速控制模組22、一操作模組23、一顯示模組24與一計時模組25，其中： 所述電源模組21與前述輸入模組12電性連接，輸入模組12導入一交流電傳輸到電源模組21，轉換成符合電路板2上各模組動作實的工作電力，而可以是線性電源模組或交換式電源模組，且電源模組21包括但不限定於連接單相、雙相或三相電源，更不限定輸入的電壓，例如90V、110V、220V等，由於電源模組21對應不同相位、不同電壓的交流電的技術，並非本發明技術特徵，在此不再贅述；所述轉速控制模組22與前述電源模組21、輸出模組13電性連接，結合交流電產生一交流控制電力傳輸到輸出模組13；交流控制電力是指控制轉速的訊號直接整合在交流電內，應注意的是，轉速控制模組22包括但不限定於PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變)、SCR(Silicon Controlled Rectifier，矽控整流器)、TRIAC(Bidirectional Thyristor，雙向閘流體)、IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors，基體閘換向閘流體)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極電晶體)所組成的控制電路群組其中之一，因交流馬達轉速控制的技術，並非本發明技術特徵，在此不再贅述，應強調的是，本發明的核心在於，交流馬達速度控制的功能結合在單一的電器結構內，令各種交流馬達裝置6(如電風扇、抽風機、吹風機、抽水機等)連接後，能夠直接控制其轉速；所述操作模組23經窗孔組14穿出殼體1表面，並與前述轉速控制模組22電性連接，控制轉速控制模組22產生不同轉速的交流控制電力，包括但不限定於按鈕開關、觸控開關、指撥開關、微動開關、旋鈕開關所組成的開關群組其中之一；所述顯示模組2經窗孔組14穿出殼體表面，亦可設置在殼體1的表面，並與轉速控制模組22電性連接，顯示電路板2的動作狀態，包括但不限定於發光二極體、發光二極體陣列、冷光板、液晶面板、電子紙所組成的顯示裝置群組其中之一；所述計時模組25與前述電源模組21、轉速控制模組22、操作模組23電性連接，操作模組23設定計時模組25控制電源模組21、轉速控制模組22，達成定時啟動、定時關閉、週期性動作的結構。

所述散熱模組3連接在前述電路板2，至少包括：一散熱層31、一散熱器32與一散熱風扇33，其中：所述散熱層31設在前述電路板2表面，為多孔石墨材質內填充高導熱金屬所構成，導出電路板2動作時的熱能，應注意的是，散熱層31可以是單一片狀結構並以導熱膠貼附在電路板2，或利用塗佈、噴塗、電鍍、電鍍、化學鍍、濺鍍、蒸鍍、塗鍍、浸鍍等方式設置在電路板2，或在電路板2製程中，直接穿插在電路板2內層；所述散熱器32連接在前述散熱層31並導出熱能，而可以是散熱器32可以是散熱鰭片、導熱管組或導熱板；所述散熱風扇33與前述電源模組21電性連接，設在前述散熱器32上。

應注意的是，在本實施例中，輸入模組12是以插頭的形式來表示，輸出模組13是以插座的形式來表示，僅是為了利於說明交流電源5連接到輸入模組12、與交流馬達裝置6連接到輸出模組13，並非限定本發明輸入模組12、輸出模組13實際實施的樣態，舉凡包括但不限定於插座、插頭、電器接點、接線端子所組成的電線連接機構群組其中之一。

交流電源5的交流電經輸入模組12傳輸到電路板2的電源模組21，轉速控制模組22結合交流電產生交流控制電力傳輸到輸出模組13，因交流控制電力是控制轉速的訊號直接整合在交流電內，所以，6交流馬達裝置6接收交流控制電力就能直接運轉，並配合轉速控制模組22的動作控制改變轉速，此時，操作模組23可以操作轉速控制模組22產生不同轉速的交流控制電力，在一個較佳的實施例中，操作模組23可以是旋鈕開關、連續觸發的開關，則可以達成無段轉速控制的效果，在另一個較佳實施例中，操作模組23是單次觸發的開關，則可以設定轉速控制模組22再單次觸發後，增加或減少的轉速幅度。

在上述過程中，電路板2產生的熱能，會被散熱層31快速的傳導到散熱器32，並透過散熱風扇33轉動後，帶動熱氣經由散熱孔15對外排放，達到快速散熱的結構。

請參閱第4、5圖所示，本實施例相較於前述實施例的特點在於：本發明進一步包括一遙控器4，以及，電路板2進一步包括一無線接收模組26，並與前述轉速控制模組22電性連接，操作遙控器4產生一控制訊號傳輸到無線接收模組26，轉速控制模組22便會依照前述的動作，產生不同轉速的交流控制電力，應注意的是，遙控器4與無線接收模組26之間的訊號傳輸，包括但不限定於紅外線、藍芽、ZigBee、WiFi、UWB(Ultra WideBand)、RF(Radio Frequency)、ANT(Adaptive Network Topology)所組成的無線通訊群組其中之一。

綜合以上所述，本發明的交流馬達轉速控制結構實為一具新穎性及進步性的發明，爰依法提出申請發明專利；惟上述說明的內容，僅為本發明的較佳實施例說明，舉凡依本發明的技術手段與範疇所延伸的變化、修飾、改變或等效置換者，亦皆應落入本發明的專利申請範圍內。

1‧‧‧殼體

11‧‧‧蓋體

12‧‧‧輸入模組

13‧‧‧輸出模組

14‧‧‧窗孔組

15‧‧‧散熱孔

2‧‧‧電路板

21‧‧‧電源模組

22‧‧‧轉速控制模組

23‧‧‧操作模組

24‧‧‧顯示模組

25‧‧‧計時模組

3‧‧‧散熱模組

31‧‧‧散熱層

32‧‧‧散熱器

33‧‧‧散熱風扇

Claims (10)

1. 一種交流馬達轉速控制結構，至少包括：一殼體，具有一蓋體，內部具有一容置空間，表面設有一輸入模組與一輸出模組；一電路板，設在前述容置空間內，並分別與前述輸入模組、輸出模組電性連接，至少包括：一電源模組，與前述輸入模組電性連接，輸入模組導入一交流電；一轉速控制模組，與前述電源模組、輸出模組電性連接，結合交流電產生一交流控制電力傳輸到輸出模組；一操作模組，與前述轉速控制模組電性連接並部分穿出殼體表面，控制轉速控制模組產生不同轉速的交流控制電力；一散熱模組，連接在前述電路板，至少包括：一散熱層，設在前述電路板表面，為多孔石墨材質內填充高導熱金屬所構成，導出電路板動作時的熱能；一散熱器，連接在前述散熱層並導出熱能；一散熱風扇，與前述電源模組電性連接，設在前述散熱器上；藉此，外部交流電經輸入模組傳輸到電路板，操作模組控制轉速控制產生不同轉速的交流控制電力，達成輸出模組連接一交流馬達裝置後具備轉速控制的結構，且電路板動作時產生的高熱能經散熱模組快速排出，達成高速散熱的結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該輸入模組是一插頭結構，輸出模組是一插座結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該輸入模組是一電連接器結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，進一步包括一遙控器，產生一控制訊號，以及，電路板包括一無線接收模組，與前述轉速控制模組電性連接，接收控制訊號傳輸到前述轉速控制模組。
5. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該散熱器可以是散熱鰭片、導熱管組或導熱板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該電路板包括一計時模組，與前述電源模組、轉速控制模組、操作模組電性連接，操作模組設定計時模組控制電源模組、轉速控制模組，達成定時啟動、定時關閉、週期性動作的結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該電路板包括一顯示模組，與前述轉速控制模組電性連接並設置在殼體表面，顯示電路板的動作狀態。
8. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該殼體與蓋體設有複數的散熱孔。
9. 如申請專利範圍第1項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該轉速控制模組選自PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變)、SCR(Silicon Controlled Rectifier，矽控整流器)、TRIAC(Bidirectional Thyristor，雙向閘流體)、IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors，基體閘換向閘流體)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極電晶體)所組成的控制電路群組其中之一。
10. 如申請專利範圍第7項所述之交流馬達轉速控制結構，其中該殼體表面設有一窗孔組，供前述電路板的操作模組、顯示模組延伸至殼體表面。

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