CN102386740A - 双转向无刷直流马达 - Google Patents

Abstract

一种双转向无刷直流马达，其包含一转子及一定子。该转子具有一枢转部及一磁铁部，该枢转部位于该转子的中心位置，该磁铁部环绕该枢转部设置，且该磁铁部具有数个磁极，各该磁极均具有一磁极面；该定子供该转子的枢转部可转动的结合，该定子具有一激磁组件及一控制组件，该激磁组件具有至少一线圈及至少一激磁面，该控制组件电连接该至少一线圈且具有二检测元件邻近该磁铁部。其中，该二检测元件在该磁铁部的一移动方向上具有一段间距。借此，可避免该转子沿错误方向启动，并有效测得该转子在转向上的误动作。

Description

双转向无刷直流马达

技术领域

本发明有关于一种无刷直流马达，特别是一种可选择进行正向旋转或逆向旋转的双转向无刷直流马达。

背景技术

一种现有的双转向单相直流马达，如美国专利第7,348,740号所揭示的正反转控制电路，其包含一霍尔IC、一切换电路、一驱动IC及一马达绕组线圈。该霍尔IC感应该马达的转子所造成的磁场，并产生一第一检测信号及一第二检测信号；该切换电路根据一控制接点的电平，控制该二检测信号送入该驱动IC的一第一接脚及一第二接脚的方式；该驱动IC根据该二接脚所接收的信号状态(即该第一接脚接收该第一检测信号，该第二接脚接收该第二检测信号，或该第一接脚接收该第二检测信号，而该第二接脚接收该第二检测信号)，产生一正转驱动信号或一反转驱动信号；该马达绕组线圈连接该驱动IC并接收该二驱动信号之一，据以驱动该马达的转子进行正转或反转。

借助上述现有的双转向单相直流马达，使用者可根据需求调整该控制接点的电平，以通过该切换电路及驱动IC改变输入该马达绕组线圈的驱动信号而转换该转子的转向。然而，由于上述现有的双转向单相直流马达仅根据使用者的需求进行开回路控制，无法测知其转子是否确实依照使用者的需求进行正转或反转，故此一现有的双转向单相直流马达可能朝错误方向启动，且显然无法自动检测转向上的误动作。

另一种现有的双转向单相直流马达，如中国台湾专利第M368229号所揭示的《具正逆转功能的单相直流马达》，其包含一定子、一转子、一霍尔元件及一激磁定位线圈。该定子具有一单相绕线的线圈组及数个感应磁极；该转子具有数个磁性部与朝向该定子的感应磁极；该霍尔元件设置于二感应磁极之间并对应该转子的磁性部设置，以检测各该磁性部所造成的磁场；该激磁定位线圈可接收一第一电流或一第二电流而产生N磁性或S磁性，使该转子定位在适于进行正转或逆转的初始位置。借助此一现有的双转向单相直流马达，使用者可进一步在通过该定子驱动该转子之前，先利用该激磁定位线圈将该转子旋转至适当的初始位置。

借助该激磁定位线圈，此另一现有的双转向单相直流马达虽可确保该转子在开始转动前位于较适于进行正转或逆转的初始位置，但在转子的转向控制上，此种架构仍仅适于以开回路方式控制该转子的转向。换言之，在该转子开始转动之后，此种现有的双转向单相直流马达仍无法测知其转子是否确实依照使用者的需求进行正转或反转，一旦该马达进行启动并沿错误方向进行运转，将无法有效且及时的停止此一误动作。因此，有必要进一步改良上述的现有双转向无刷直流马达。

发明内容

本发明的目的是提供一种双转向无刷直流马达，其可于启动马达的转子进行旋转时，即致动该转子朝预定的方向旋转。

本发明的另一目的是提供一种双转向无刷直流马达，其可精确的检测该转子的旋转方向，达到正确测知转向误动作的目的。

本发明的技术手段为：一种双转向无刷直流马达，其包含一转子及一定子。该转子具有一枢转部及一磁铁部，该枢转部位于该转子的中心位置，该磁铁部环绕该枢转部设置，且该磁铁部具有数个磁极，各该磁极均具有一磁极面；该定子供该转子的枢转部可转动的结合，该定子具有一激磁组件及一控制组件，该激磁组件具有至少一线圈及至少一激磁面，该控制组件电连接该至少一线圈，且该控制组件具有两个对位该磁铁部的检测元件。其中，该二检测元件在该磁铁部的一移动方向上具有一段间距。借此，可避免该转子沿错误方向启动，并有效测得该转子在转向上的误动作。

本发明的有益效果在于：本发明第二实施例的双转向无刷直流马达不仅可精确控制该转子的旋转，并判断该转子是否依该预定旋转方向进行转，且更具有较小的轴向高度，达成缩小马达尺寸的目的。

附图说明

图1：本发明第一实施例的双转向无刷直流马达的分解立体图。

图2：本发明第一实施例的双转向无刷直流马达的组合剖视图。

图3：本发明第一实施例的双转向无刷直流马达应用于单相马达时的控制组件的电路架构图。

图4：本发明第一实施例的双转向无刷直流马达应用于双相马达时的控制组件的电路架构图。

图5a：本发明第一实施例的双转向无刷直流马达的第一检测信号及第二检测信号于转子顺时针旋转时的电压波形图。

图5b：本发明第一实施例的双转向无刷直流马达的第一检测信号及第二检测信号于转子逆时针旋转时的电压波形图。

图6：本发明第二实施例的双转向无刷直流马达的分解立体图。

图7：本发明第二实施例的双转向无刷直流马达的组合剖视图。

图8：本发明第二实施例的另一种实施方式的双转向无刷直流马达的分解立体图。

主要元件符号说明：

1转子        11枢转部         12磁铁部

121磁极      122磁极面        2定子

21基座       211枢接座        22激磁组件

221极柱      222激磁面        223线圈

23控制组件   231第一检测元件  232第二检测元件

233驱动单元        234致动开关模组      3转子

31枢转部           32磁铁部             321磁极

322磁极面          4定子                41基座

411枢接座          42激磁组件           421线圈

422激磁面          43控制组件           431第一检测元件

432第二检测元件    44导磁定位件         G阶梯部

Q1电子式开关       Q2电子式开关         Q3电子式开关

Q4电子式开关       Q5电子式开关         Q6电子式开关

S1第一检测信号     S2第二检测信号       Vcc直流电源

具体实施方式

为让本发明上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，其为本发明第一实施例的双转向无刷直流马达的分解立体图，其中该第一实施例的双转向无刷直流马达为具有径向气隙的外转子马达，然而本发明的双转向无刷直流马达并非以此种马达为限。该马达包含一转子1及一定子2，该转子1可转动的结合于该定子2，且可受该定子2所产生的磁力驱使进行旋转。

详言之，请再参照图1及2所示，本发明第一实施例的双转向无刷直流马达的转子1包含一枢转部11及一磁铁部12。该枢转部11可转动的结合于该定子2并位于该转子1的中心位置，且该枢转部11较佳如图1所示的转轴状；该磁铁部12环绕该枢转部11设置，且该磁铁部12具有数个磁极121，各该磁极121均具有一磁极面122朝向该定子2。其中，当该转子1受到驱动时，该磁铁部12沿一移动方向以该枢转部11为中心进行转动。

另，该定子2具有一基座21、一激磁组件22及一控制组件23。该基座21结合固设该激磁组件22及控制组件23，且该基座21具有一枢接座211与该转子1的枢转部11可转动的结合，其中该枢接座211较佳由内部设有轴承的轴管所构成，以便对应枢接于呈转轴状的枢转部11；该激磁组件22具有数个极柱221、数个激磁面222及至少一线圈223，该数个激磁面222分别位于该数个极柱221的一端且朝向该磁铁部12，该线圈223绕设于该极柱221且邻近于该数个激磁面222，以便该激磁面222于该线圈223导电时形成磁场；该控制组件23设置邻近于该激磁组件22并电连接于该激磁组件22的线圈223，该控制组件23具有一第一检测元件231及一第二检测元件232邻近该转子1的磁铁部12，且该二检测元件231、232在该磁铁部12的移动方向上具有一段间距。其中，该第一检测元件231与该第二检测元件232的电气角(Electrical degree)的角度差不等于180度的倍数；也即，如图2所示，若该磁铁部12的磁极121的数量为四个(即每一磁极121均具有90度的机械角)，则该二检测元件231、232之间的间距所形成的夹角θ不等于90度的倍数，也就是，该两个检测元件231、232的轴心夹角不等于每一磁极121两端的轴心夹角的整数倍。另，如图2所示，在该磁铁部12的移动方向上，该二检测元件231、232较佳位于同一激磁面222的两端。此外，各该激磁面222与该磁铁部12之间的间距较佳非单一相同的间距，例如形成一阶梯部G或使其间距为渐增，而使该激磁面222的二端与该磁铁部12之间为相异的间距，以便在该转子1停止运转时，使该磁铁部12静止于一预设位置，避免在下一次驱动该转子1时，该二检测元件231、232恰位于相邻的二磁极121的连接处的启动死角。

请参照图3及4所示，其为本发明第一实施例的双转向无刷直流马达的控制组件23的电路架构图。该控制组件23除了具有该第一检测元件231及第二检测元件232之外，另包含一驱动单元233及一致动开关模组234。该第一检测元件231及第二检测元件232均连接至一直流电源Vcc以接收该直流电源Vcc的直流电力，且各该检测元件231、232均可检测磁场，以便由该第一检测元件231产生一第一检测信号S1，而由该第二检测元件232产生一第二检测信号S2；该驱动单元233电连接至该二检测元件231、232并接收该二检测信号S1、S2，且根据该二检测信号S1、S2产生一组驱动信号；该致动开关模组234电连接于该驱动单元233及该激磁组件22的线圈223之间，以便接收该驱动信号并于该线圈223产生至少一激磁电流。

详言之，如图3所示，若本发明的双转向无刷直流马达为一单相直流马达，该致动开关模组234较佳由四电子式开关Q1、Q2、Q3、Q4所组成，且各该电子式开关Q1、Q2、Q3、Q4均具有一控制端连接至该驱动单元233以接收该驱动信号。其中，该电子式开关Q1、Q3串接于该直流电源Vcc及一接地点之间，且该二电子式开关Q1、Q3之间形成一串接接点；该电子式开关Q2、Q4也串接于该直流电源Vcc及该接地点之间，且该二电子式开关Q2、Q4之间形成另一串接接点；该线圈223连接于该二串接接点之间。请同时参照图2所示，当该转子1的磁铁部12的移动方向为沿顺时针方向转动时，该驱动单元233根据该第一检测元件231(即该二检测元件231、232之中，位于该移动方向上的较后者)的第一检测信号S1产生该驱动信号，且该驱动信号使该第一检测信号S1及电子式开关Q1、Q2、Q3、Q4的关系如下列表一所示：

S1	1	0
			Q1	ON	OFF
Q2	OFF	ON
			Q3	OFF	ON
Q4	ON	OFF

表一

其中，该第一检测信号S1为一高电平信号(即如表一中的1所示)时，表示该检测元件231所测得者为N极及S极之一所产生的磁场；而其为一低电平信号(即如表一中的0所示)时，则表示该检测元件231所测得的是N极及S极之中的另一个所产生的磁场。

反之，当该磁铁部12的移动方向为沿逆时针方向转动时，该驱动单元233根据该第二检测元件232的第二检测信号S2产生该驱动信号，且该驱动信号使该第二检测信号S2及电子式开关Q1、Q2、Q3、Q4的关系如下列表二所示：

S2	1	0
			Q1	ON	OFF
Q2	OFF	ON
			Q3	OFF	ON
Q4	ON	OFF

表二

同理，该第二检测信号S2为一高电平信号(即如表二中的1所示)时，表示该检测元件232所测得者为N极及S极之一所产生的磁场；而其为一低电平信号(即如表二中的0所示)时，则表示该检测元件232所测得的是N极及S极之中的另一个所产生的磁场。

此外，如图4所示，若本发明的双转向无刷直流马达为一双相直流马达，该致动开关模组234较佳由二电子式开关Q5、Q6所组成，且各该电子式开关Q5、Q6均具有一控制端连接至该驱动单元233以接收该驱动信号，其中该二电子式开关Q5、Q6分别与二线圈223串联连接于该直流电源Vcc及该接地点之间。请再同时参照图2所示，当该转子1的磁铁部12的移动方向为沿顺时针方向转动时，该驱动单元233根据该第一检测信号S1产生该驱动信号，使该第一检测信号S1及电子式开关Q5、Q6的关系如下列表三所示：

S1	1	0
			Q5	OFF	ON
Q6	ON	OFF

表三

另，当该磁铁部12的移动方向为沿逆时针方向转动时，该驱动单元233根据该第二检测信号S2产生该驱动信号，使该第二检测信号S2及电子式开关Q5、Q6的关系如下列表四所示：

S2	1	0
			Q5	OFF	ON
Q6	ON	OFF

表四

据此，无论本发明的双转向无刷直流马达为何种直流马达，均可借助该二检测元件231、232产生对应的驱动信号致动该激磁组件22的线圈223，进而随需求控制该转子1进行正转或反转。

请另参照图5a及5b所示，其分别为该二检测信号S1、S2在该转子1进行正转及反转时的电压波形图。如图2及图5a所示，在该磁铁部12沿顺时针方向转动的情况下，当该磁铁部12的一磁极121的左侧边界通过该第一检测元件231，使该第一检测元件231进入该磁极121的范围时，该第一检测信号S1由该低电平信号转换为该高电平信号；随后，当该磁铁部12继续旋转至该磁极121的右侧边界通过该第二检测元件232，使该第二检测元件232脱离该磁极121的范围时，该第二检测信号S2由该高电平信号转换为该低电平信号。反之，如图2及图5b所示，在该磁铁部12沿逆时针方向转动的情况下，当该磁铁部12的一磁极121的右侧边界通过该第二检测元件232，使该第二检测元件232进入该磁极121的范围时，该第二检测信号S2由该低电平信号转换为该高电平信号；随后，当该磁铁部12继续旋转至该磁极121的左侧边界通过该第一检测元件231，使该第一检测元件231脱离该磁极121的范围时，该第一检测信号S1由该高电平信号转换为该低电平信号。借此，利用所接收的第一检测信号S1及第二检测信号S2的高、低电平电压的状态，以及该二检测信号S1、S2的电压切换时间点之间的关系，该驱动单元232可精确判知该磁铁部12的移动方向沿顺时针或逆时针方向进行转动。因此，当本发明的双转向无刷直流马达未依一预定旋转方向工作时，该驱动单元232可针对该直流马达的转向进行进一步调整，例如：停止该直流马达的运转并重新启动，以改变其转向。

请参照图6所示，其为本发明第二实施例的双转向无刷直流马达的分解立体图，其中本实施例的双转向无刷直流马达为具有轴向气隙的马达，该马达包含一转子3及一定子4，该转子3可转动的结合于该定子4，且可受该定子4所产生的磁力驱使进行旋转。详言之，如图6及7所示，本发明第二实施例的双转向无刷直流马达的转子3也包含一枢转部31及一磁铁部32。该枢转部31可转动的结合于该定子4并位于该转子3的中心位置，且该枢转部31较佳也呈转轴状；该磁铁部32环绕该枢转部31设置，且该磁铁部32具有数个磁极321，各该磁极321均具有一磁极面322朝向该定子4。其中，当该转子3受到驱动时，该磁铁部32沿一移动方向以该枢转部31为中心进行转动。

此外，该定子4具有一基座41、一激磁组件42及一控制组件43。该基座41结合固设该激磁组件42及控制组件43，且该基座41具有一枢接座411与该转子3的枢转部31可转动的结合，其中该枢接座411较佳对应于呈转轴状的枢转部31而呈轴管状；该激磁组件42具有数个线圈421及数个激磁面422，该数个激磁面422分别对应邻接于该数个线圈421朝向该磁极面322的表面；该控制组件43电连接于该激磁组件42的线圈421，该控制组件43具有一第一检测元件431及一第二检测元件432邻近该转子3的磁铁部32，且该二检测元件431、432在该磁铁部32的移动方向上具有一段间距。其中，该第一检测元件431与该第二检测元件432的电气角(Electrical degree)的角度差不等于180度的倍数；也即，如图7所示，若该磁铁部32的磁极321的数量为二个(即每一磁极321均具有180度的机械角)，则该二检测元件431、432之间的间距所形成的夹角θ不等于180度的倍数。另，在该磁铁部32的移动方向上，该二检测元件431、432较佳位于同一激磁面422的两端。此外，本实施例的定子4可另具有一导磁定位件44邻近该转子3的磁铁部32，以便在该转子3停止运转时，使该磁铁部32静止于一预设位置，避免在下一次驱动该转子3时，该二检测元件431、432恰位于相临的二磁极321的连接处的启动死角。

借助上述结构，本发明第二实施例的双转向无刷直流马达不仅可精确控制该转子3的旋转，并判断该转子3是否依该预定旋转方向进行转，且更具有较小的轴向高度，达成缩小马达尺寸的目的。

请参照图8所示，其绘示本发明第二实施例的双转向无刷直流马达的另一种实施方式。相较于前一种实施方式，此实施方式的该激磁组件42的线圈421及激磁面422的数量均为一个，且该激磁面422也邻接于该线圈421并朝向该磁铁部32的磁极面322。此外，该控制组件43的第一检测元件431及第二检测元件432也邻近该转子3的磁铁部32，且在该磁铁部32的移动方向上具有一段间距。据此，本发明的双转向无刷直流马达也适于应用在仅具有单一线圈及激磁面的马达类型。

Claims (7)

1.一种双转向无刷直流马达，其特征在于包含：

一个转子，具有一个枢转部及一个磁铁部，该磁铁部具有数个磁极，各该磁极均具有一个磁极面；

一个定子，能够转动的结合该转子的枢转部，该定子具有一个激磁组件及一个控制组件，该激磁组件具有至少一个激磁面及至少一个线圈，该控制组件电连接该至少一个线圈，且该控制组件具有两个对位该磁铁部的检测元件；

其中，该两个检测元件在该磁铁部的移动方向上具有一段间距。

2.依权利要求1所述的双转向无刷直流马达，其特征在于，该两个检测元件的轴心夹角不等于单个磁极两端的轴心夹角的整数倍。

3.依权利要求1所述的双转向无刷直流马达，其特征在于，该两个检测元件位于同一个激磁面的两端。

4.依权利要求1所述的双转向无刷直流马达，其特征在于，当该激磁面及线圈的数量为数个时，该数个激磁面分别垂直于该数个线圈的轴向，且分别形成于该数个线圈朝向该磁极面的表面。

5.依权利要求1所述的双转向无刷直流马达，其特征在于，该定子另具有一个导磁定位件邻近该转子的磁铁部。

6.依权利要求1所述的双转向无刷直流马达，其特征在于，该激磁面与该磁铁部之间具有非单一相同的间距。

7.依权利要求1所述的双转向无刷直流马达，其特征在于，该控制组件另包含一个驱动单元及一个致动开关模组，该驱动单元电连接至该两个检测元件，该致动开关模组电连接于该驱动单元及该激磁组件的线圈之间，该驱动单元接收该两个检测元件所产生的两个检测信号，且根据该两个检测信号产生一组驱动信号，该致动开关模组接收该驱动信号并于该线圈产生至少一个激磁电流。

Images