基於霍尔元件之隔膜式空气帮浦异常检测技术研究.pdf

基於霍爾元件之隔膜式空氣幫浦異常檢測技術研究 1 紀捷聰 2 洪志育 建國科技大學 電機系 1 2 jih@ctu.edu.tw hcy@ctu.edu.tw 摘要 任何一種直線電機都可以執行直線且往復運 動的驅動 ，最大行程大約都在數公分左右 ，直線電 因為線性空氣幫浦本體之動作行為為非線性 機的振動頻率也都在每分鐘數十至數千次的範圍 的 ，所以並沒有獨立變數可供直接量測及判斷本體 內 ，這種直線往復式電機具有不需中間傳動機構 、 之工作是否產生異常。因為本文所探討之隔膜式空 通常都具有結構簡單 、成本低廉的優點 ，除了被應 氣幫浦的機構動作實為一直線往覆式對稱運動之 用在日常生活當中外 ，近年來也有愈來愈多被應用 電機 ，一旦機構或電路參數發生異常即會直接對幫 於工業設備的案例[2] 。隨著直線振動電機可動機 浦的機構對稱運動和/或輸出風壓大小產生變化 。 構或電樞元件之構造和種類不同 ，基本上可區分為 所以在任意時刻若要檢測空氣幫浦的動態行為是 動圈型 、動鐵型和動磁型等三種型式 ，雖然組成的 否發生異常行為最方便的作法即是感測本體機構 電樞不同 ，但是它們彼此都有一個共同的特點就是 動作或輸出風壓是否產生變化 ，然而因後者所需之 電樞都是藉由往復式直線運動方式且無需中間傳 風壓感測元件製作成本較高 ，所以一般會選擇採用 動機構 ，機械結構簡單 、製造成本低 、控制容易 、 前者的方法 ，直接感測空氣幫浦的機構動作 。本文 加工方便和 日常維護費用低 。 即以一顆霍爾元件直接感測空氣幫浦之永久磁鐵 截至目前為止 ，國外對於直線電機的研發工作 的動作 ，一旦霍爾元件感知永久磁鐵作動產生輸出 顯然比國內積極 ，例如日本 、德國 、韓國等都有對 之霍爾電壓出現振幅減小及頻率變化或飄移等現 直線電機進行相關研究的案例[1]-[9] 。尤以日本已 象 ，即表示空氣幫浦本體已經因為某些故障 ，及時 經研製成功實用型之各式直線運動電機 ，而且已經 命令幫浦即刻停止並且發出警示燈號及聲響 。 商品化的空氣幫浦產品種類也相當多 ；反觀國內長 期從事空氣幫浦設計與生產的廠商 ，對直線振動電 關鍵詞 ：隔膜式空氣幫浦 ，直線電機 ，電流 ，電樞 ， 機的研究都還尚處於開發階段 ，顯然在空氣幫浦新 蜂鳴器 。 產品研究與開發進度上國內尚有相當大的進步空 間 。 1. 前言 2. 隔膜式空氣幫浦工作原理 依據電機機械(Eelectromechanical machine)對 不同電機的分類 ，氣壓幫浦(Air pump)應該屬於直 本 文 所 要 探 討 的 隔 膜 式 空 氣 幫 浦 線特殊電機的一種。隨著幫浦的機構組成不同就會 (Diaphragm-Type air pump)其實也是直線振盪驅動 對應有不同動作方式與工作原理 ，然而它們都有共 器 （Linear Oscillatory Actuat