吊扇啟動角位鎖定方法及具有啟動角位鎖定功能的吊扇與流程

2023-05-28 11:42:01 2

本發明是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。

背景技術：

現有吊扇(ceilingfan)可裝設於室內天花板，使用者可通過開關控制吊扇供電狀態，使馬達帶動扇葉的葉片產生氣流，以利室內空氣循環或散熱等用途。

以現有直流吊扇為例，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，現有直流吊扇停止轉動後，馬達的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。

技術實現要素：

本發明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，可在吊扇的馬達轉動量趨緩時，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的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，該閒置模式待命進入該驅風模式，該驅風模式是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，該方法的步驟可包含：若該馬達處於該閒置模式，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的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，該驅風模式是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 的步驟可包含：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，使該馬達的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，該閒置模式待命進入該驅風模式，該驅風模式是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，該驅風模式是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，使該馬達的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，使該馬達的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；該轉速限值的範圍可介於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，可避免該馬達的轉速過高，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，無需再進行現有「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。

附圖說明

圖1：是本發明的具有啟動角位鎖定功能的吊扇實施例的方塊示意圖。

圖2：是本發明的具有啟動角位鎖定功能的吊扇實施例的組合剖視圖。

圖3：是本發明的吊扇啟動角位鎖定方法實施例的運作流程圖。

【附圖標記說明】

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。

具體實施方式

為讓本發明的上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下：

本發明全文所述的方向性用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側」等，主要參考附圖的方向，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。

本發明全文所述的「閒置模式」(idlemode)，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，本發明所屬技術領域中普通技術人員可以理解。

本發明全文所述的「驅風模式」(ventilationmode)，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，本發明所屬技術領域中普通技術人員可以理解。

本發明全文所述的「慣轉模式」(inertiamode)，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，本發明所屬技術領域中普通技術人員可以理解。

請參閱圖1所示，其是本發明的具有啟動角位鎖定功能的吊扇實施 例的方塊示意圖。其中，該實施例的吊扇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(braking)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的內轉子或外轉子馬達，如：三相無感應器直流無刷馬達(3-phasesensorlessbldcmotor)，如圖2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(presetposition)，如：該馬達11的轉子112的轉動原點，如：轉子112的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(controllogic，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(presetangle，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的訊號(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的定子111的電流方向，而驅動或制動該轉子112，其控制方式所屬技術領域中普通技術人員可以理解，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的吊扇1的運作態樣，惟不以此為限。

請參閱圖3所示，其是本發明的吊扇啟動角位鎖定方法實施例的運作流程圖。請一併參閱圖1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的馬達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(idlemode)md及一驅風模式(ventilationmode)mv。其中，該閒置模式md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，該方法的步驟可包含：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的不同線圈，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的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的馬達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，無需進行現有「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的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(inertiamode)mr，該驅風模式mv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。該方法的步驟可包含：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的定子線圈形成封閉迴路產生煞車力等，使該馬達11的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，無需進行現有「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(rotationspeed 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的依據，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，該轉速限值的範圍可介於2至10r.p.m.，可用於避免該馬達11的轉速過高，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的預定角位鎖定於該預定角度，等到該吊扇1的馬達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，無需再進行現有「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。