[发明专利]风扇马达电动势测量的装置及方法

说明书

本案为分案申请，其母案的申请号为201010145709.2，申请日为2010年04月09日，申请人为：财团法人工业技术研究院，发明名称为：风扇马达电动势测量的装置及方法。

技术领域

本发明是有关一种风扇马达电动势测量的装置及方法，尤指一种采用小型风洞装置的原理；利用流场以非接触方式驱动扇叶转动，特征在于可提供一可控制不同的稳定流体速度，驱动扇叶转动至单一或者多个不同的稳定转速，不需额外提供电源及控制器驱动马达转动，并且可快速、稳定获得马达转速；当待测风扇马达被带动到一预定转速后，配合示波器测量该马达的感应电压、运转频率。

背景技术

欲将一待测风扇马达做测试时，通常可通过一个辅助马达带动待测风扇马达，架设该辅助马达与该待测风扇马达通过一耦合器的枢接，来使得待测风扇马达运转至额定的转速，通过一电气测量装置量得待测风扇马达的感应电动势常数的波形与振幅(参见下列式(1))，便可判断出待测风扇马达的优劣。

E_emf＝ke·ω(1)

其中，

E_emf:马达感应电动势

ke:马达感应电动势常数

ω：马达转速

这个测试方法存在一些技术上的问题，例如：待测风扇马达与带动端的辅助马达必须耦合，而且两者需有一定程度上的良好对心结构或方法，否则将毁损待测风扇马达的轴承。除此之外，所购买的伺服马达(辅助的马达)及控制器成本昂贵。此外，目前国际间的马达特性检测厂商，鲜少有厂商针对微型马达单体开发该等级的马达感应电动势常数的检测设备。目前一般业者广泛使用风扇马达感应电动势常数测试方法，是以压缩空气通过空气枪直接给予扇叶吹气(参见图1)，或者通过一控制器提供电源，使扇叶得以转动，再利用红外线或同步闪频仪检测其运转速度，或以波形处理器获得运转频率，进行风扇马达的感应电动势常数测量。

依照史坦麦兹经验公式（参见下列式(2)）：

P_e＝K_ef²B_m²t²（2)

其中，

P_e：马达涡电流损失

K_e：铁芯材质的涡流常数

f：马达运转频率

B_m：铁心中的磁通密度

t：铁心材质的厚度

可以理解马达涡电流大小与转速的平方，存在着线性比例的关系，换言之，随着马达转速的增加，马达涡电流损失会迅速的增加，因此，如何定性上观察马达涡电流效应的程度相形重要。为了于定性上理解因马达定子硅钢片所诱发的涡电流损失，需进行感应电动势对不同转速的曲线测量，以观察所开发马达与所标定马达(以此马达性能为标竿)间的涡电流损失的程度差异，以作为马达效率改善的依据。

永磁马达的磁路参数中的感应电动势常数，与马达本身的性能、出力大小与可操作的工作转速息息相关，现有技术所揭露与教导的测量感应电动势常数的方法有下列几种：

第一种测量方法为美国专利第US6998814号中揭露一种「马达感应电动势常数的测量方法」，是利用一驱动器将马达驱动在单相旋转模式下，马达的转速由一速度编码器输出，感应电动势为该相电压及该预定转速的关系积分后的交流峰値。

而上述方法技术存在有某些的问题及缺点，该专利范围所揭露的风扇马达为三相永磁式有感测马达，借着霍尔元件感测到转子位置，转速由一速度编码器输出，通过控制器驱动马达，此种技术并无法实施在单相风扇马达或三相永磁式无感测风扇马达上。

第二种测量方法为中国台湾专利第202265号中揭露一种「无刷直流马达的感应式信号检出装置」，是利用一信号线圈进行信号检出，藉由一控制器驱动马达，其中驱动电路包含霍尔元件以检测出马达转动的角位置驱动马达转动，在信号线圈输出端进行信号检出。

而上述方法技术存在有某些的问题及缺点，该专利范围所揭露的风扇马达为有感测马达，虽未通过霍尔元件输出信号，但必须再增绕一信号线圈，此法不适用于量产时做在线检测。