CN102780429B - 交流驱动马达 - Google Patents

Abstract

本发明的一实施例提供一种交流驱动马达。该交流驱动马达被一交流电压所驱动，包括一马达线圈，一开关电路，一位置检测器以及一控制器。马达线圈，接收该交流电压以驱动该交流驱动马达的一轴心。开关电路，电性连接该马达线圈，用以控制流经该马达线圈的一电流。位置检测器，用以检测一转子的位置并输出一极性信号。控制器，根据该极性信号与该交流电压，控制该开关电路，使该电流为具有一第一方向的一第一电流或一第二方向的一第二电流。本发明的优点之一为不需要再通过全波整流电路或是半波整流电路来将交流电压转换为直流电压。

Description

交流驱动马达

技术领域

本发明涉及一种马达，特别涉及一种以交流电直接驱动的马达。

背景技术

传统的交流马达风扇因为马达的体积笨重，效率差，无法增加电子控制，所以逐渐被直流驱动马达风扇所取代。直流驱动马达风扇先通过一交流电转直流电的转换电路将交流电压转换为直流电压后，再通过一全桥电路或半桥电路以直流无刷马达驱动的方式被驱动。而目前在应用上多半会在交流电输入后，先通过一全波整流电路或半波整流电路来将交流电压转换为直流电压。但是这样设计对于马达风扇的效率来说都不佳，且造成过多的功率消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以交流电直接驱动的马达与风扇，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明的一实施例提供一种交流驱动马达。该交流驱动马达被一交流电压所驱动，包括一马达线圈，一开关电路，一位置检测器以及一控制器。马达线圈接收该交流电压以驱动该交流驱动马达的一轴心。开关电路电性连接该马达线圈，用以控制流经该马达线圈的一电流。位置检测器用以检测一转子的位置并输出一极性信号。控制器根据该极性信号与该交流电压，控制该开关电路，使该电流为具有一第一方向的一第一电流或一第二方向的一第二电流。

本发明的另一实施例提供一种交流驱动风扇。交流驱动风扇包括一扇叶与一永磁直流马达。该扇叶受永磁直流马达的驱动而旋转。该交流驱动马达被一交流电压所驱动，包括一马达线圈，一开关电路，一位置检测器以及一控制器。马达线圈接收该交流电压以驱动该交流驱动马达的一轴心旋转。开关电路电性连接该马达线圈，用以控制流经该马达线圈的一电流。位置检测器用以检测一转子的位置并输出一极性信号。控制器根据该极性信号与该交流电压，控制该开关电路，使该电流为具有一第一方向的一第一电流或一第二方向的一第二电流。

本发明的另一实施例提供一种交流驱动马达，被一交流电压所驱动，包括一马达线圈、一开关电路、一位置检测器、一控制器、一交流/直流转换器。一马达线圈，接收该交流电压；一开关电路，电性连接该马达线圈，用以控制流经该马达线圈的一电流；一位置检测器，包含一霍尔元件，检测一转子的位置并输出一极性信号；一控制器，接收该位置检测器的该极性信号，并依据该极性信号与该交流电压控制该开关电路，使该电流为具有一第一方向的一第一电流或一第二方向的一第二电流，其中该第一方向与该第二方向的方向相反；以及交流/直流转换器，接收该交流电压并输出一直流电压给该控制器与该位置检测器。

本发明的另一实施例提供一种交流驱动马达，被一交流电压所驱动，包括一第一马达线圈、一第二马达线圈、一开关电路、一位置检测器、一控制器、一交流/直流转换器。第一马达线圈与第二马达线圈接收该交流电压；开关电路电性连接于该第一马达线圈与该第二马达线圈的两端，控制流经该第一马达线圈的一第一电流或该第二马达线圈的一第二电流；位置检测器包含一霍尔元件，检测一转子的位置并输出一极性信号；控制器接收该位置检测器的该极性信号，并依据该极性信号与该交流电压来控制该开关电路导通与断开，使该第一电流的方向具有一第一电流流向与一第二电流流向，以及使该第二电流的方向具有该第一电流流向与该第二电流流向，其中该第一电流流向与第二电流流向的方向相反；以及交流/直流转换器接收该交流电压并输出一直流电压给该控制器与该位置检测器。

本发明的优点之一为不需要再通过全波整流电路或是半波整流电路来将交流电压转换为直流电压。

附图说明

图1为根据本发明的一交流驱动马达系统的一实施例的示意图。

图2为根据本发明的一交流驱动马达的一实施例的示意图。

图3为根据本发明的一交流驱动马达的另一实施例的示意图。

上述附图中的附图标记说明如下：

11、20、30～永磁直流马达

12、21～马达线圈

13、27、37～开关电路

14、23、33～位置检测器

15、22、32～控制器

16、24、34～交流/直流转换器

17、25、35～交流电压源

SW1、SW2、SW3、SW4～开关装置

31～第一马达线圈

36～第二马达线圈

A1～第一方向

A2～第二方向

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为根据本发明的一交流驱动马达系统的一实施例的示意图。在图1中，除了交流电压源17外，其余的元件都可整合至永磁直流马达11内。永磁直流马达11可直接被交流电压源17提供的一交流电压所驱动。开关电路13用以控制永磁直流马达11内的马达线圈12的电流方向，可对马达线圈12提供两种不同方向的电流。位置检测器14用以检测永磁直流马达11内的至少一个转子的位置，用以判断转子目前位置所受到的磁铁的极性。位置检测器14会输出一极性信号，表示转子受到的磁性是S极或N极。在本实施例中，位置检测器14包含了一霍尔(Hall)元件。

交流/直流转换器16用以将交流电压源17的一交流电压转换为一直流电压，提供给控制器15使用。在本实施例中，交流/直流转换器16输出的直流电压可供给除了永磁直流马达11以外的其他元件使用。控制器15更接收该交流电压的一第一信号，该第一信号表示目前该交流电压是正电压还是负电压。控制器15会根据第一信号以及极性信号来控制开关电路13以输出具有一第一方向的一第一电流或具有一第二方向的一第二电流。此外，控制器15更可通过一脉冲调制电路来控制第一电流或第二电流的大小。

图2为根据本发明的一交流驱动马达的一实施例的示意图。永磁直流马达20电性连接交流电压源25，并被交流电压源25提供的一交流电压所驱动。永磁直流马达20包括马达线圈21、控制器22、位置检测器23、交流/直流转换器24以及开关装置SW1～SW4。位置检测器23用以检测永磁直流马达20内的至少一个转子的位置，用以判断转子目前位置所受到的磁铁的极性。位置检测器23会输出一极性信号至控制器22，表示转子受到的磁性是S极或N极。在本实施例中，位置检测器23包含了一霍尔(Hall)元件。交流/直流转换器24用以将交流电压源25的一交流电压转换为一直流电压，提供给控制器22与位置检测器23使用。在本实施例中，交流/直流转换器24输出的直流电压可供给除了马达线圈21以外的其他元件使用。控制器22输出一开关控制信号，用以控制开关装置SW1～SW4是否被导通。在本实施例中，开关装置SW1～SW4可由MOS晶体管所实现，特别是没有本体二极管(bodydiode)的MOS晶体管。

当位置检测器23检测到目前转子所受到的磁力的磁性是N极，且此时交流电压是位于正半周期(此时交流电压为正值)时，控制器22控制开关SW1与SW4导通，使得流经马达线圈21的电流的方向为第一方向。在图2中，第一方向指的是由马达线圈21的绕线开始端到绕线结束端，马达线圈21的黑点表示马达线圈21的绕线开始端。当位置检测器23检测到目前转子所受到的磁力的磁性是N极，且此时交流电压是位于负半周期(此时交流电压为负值)时，控制器22控制开关SW2与SW3导通，使得流经马达线圈21的电流的方向为第一方向。当位置检测器23检测到目前转子所受到的磁力的磁性是S极，且此时交流电压是位于正半周期(此时交流电压为正值)时，控制器22控制开关SW2与SW3导通，使得流经马达线圈21的电流的方向为第二方向。当位置检测器23检测到目前转子所受到的磁力的磁性是S极，且此时交流电压是位于负半周期(此时交流电压为负值)时，控制器22控制开关SW1与SW4导通，使得流经马达线圈21的电流的方向为第二方向。

此外，控制器22可接收一输入信号后输出一对应的控制信号，用以控制永磁直流马达20的转速或是输出此时永磁直流马达20的转速。控制器22更可通过一脉冲调制电路来调整开关控制信号，借以控制开关装置SW1～SW4的导通时间。如此一来便可以达到控制流经马达线圈21的电流的大小，进而控制永磁直流马达20的转速。在本实施例中，永磁直流马达20更电性连接一扇叶，该扇叶受永磁直流马达20的驱动而旋转。另外，因为永磁直流马达20可直接被交流电压所驱动，因此不需要再通过全波整流电路或是半波整流电路来将交流电压转换为直流电压。

图3为根据本发明的一交流驱动马达的另一实施例的示意图。在本实施例中，永磁直流马达20内包括第一马达线圈31与第二马达线圈36，分别控制永磁直流马达20内一轴心旋转。要注意的是，在本实施例中，第一马达线圈31与第二马达线圈36不会同时有电流流过。永磁直流马达30电性连接交流电压源35，并被交流电压源35提供的一交流电压所驱动。如此一来可以简化马达的控制电路也可以降低功率损耗。永磁直流马达30包括第一马达线圈31、控制器32、位置检测器33、交流/直流转换器34、开关装置SW1～SW4以及第二马达线圈36。位置检测器33用以检测永磁直流马达30内的一个转子的位置，用以判断该转子目前位置所受到的磁铁的极性。位置检测器33会输出一极性信号，表示转子受到的磁性是S极或N极。在本实施例中，位置检测器33包含了一霍尔(Hall)元件。

交流/直流转换器34用以将交流电压源35的一交流电压转换为一直流电压，提供给控制器32与位置检测器33使用。在本实施例中，交流/直流转换器34输出的直流电压可供给除了第一马达线圈31与第二马达线圈36以外的其他元件使用。控制器32输出一开关控制信号，用以控制开关装置SW1～SW4是否被导通。在本实施例中，开关装置SW1～SW4可由MOS晶体管所实现，特别是没有本体二极管(bodydiode)的MOS晶体管。控制器32可针对每一个开关装置输出一开关控制信号，且通过调整开关控制信号的占空比(dutycycle)来控制开关装置的导通时间。

当位置检测器33检测到目前转子所受到的磁力的磁性是N极，且此时交流电压是位于正半周期(此时交流电压为正值)时，控制器32控制开关装置SW1与SW2导通并将开关装置SW3与SW4关闭，使得电流流经第一马达线圈31，且电流的方向为开关装置SW1到开关装置SW2，即第一方向。当位置检测器33检测到目前转子所受到的磁力的磁性是N极，且此时交流电压是位于负半周期(此时交流电压为负值)时，控制器32控制开关装置SW1与SW2关闭并将开关装置SW3与SW4导通，使得电流流经第二马达线圈36，且电流的方向为开关装置SW4到开关装置SW3，即第二方向。当位置检测器33检测到目前转子所受到的磁力的磁性是S极，且此时交流电压是位于正半周期(此时交流电压为负值)时，控制器32控制开关装置SW1与SW2关闭并将开关装置SW3与SW4导通，使得电流流经第二马达线圈36，且电流的方向为开关装置SW3到开关装置SW4，即第一方向。当位置检测器33检测到目前转子所受到的磁力的磁性是S极，且此时交流电压是位于负半周期(此时交流电压为正值)时，控制器32控制开关装置SW1与SW2导通并将开关装置SW3与SW4关闭，使得电流流经第一马达线圈31，且电流的方向为开关装置SW2到开关装置SW1，即第二方向。

此外，控制器32可接收一输入信号后输出一对应的控制信号，用以控制永磁直流马达30的转速或是输出此时永磁直流马达30的转速。控制器32更可通过一脉冲调制电路来调整开关控制信号的占空比，借以控制开关装置SW1～SW4的导通时间。如此一来便可以达到控制流经第一马达线圈31与第二马达线圈36的电流的大小，进而控制永磁直流马达30的转速。在本实施例中，永磁直流马达30更可电性连接一扇叶，该扇叶受永磁直流马达30的驱动而旋转。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及说明书所作的简单的等效变化与修饰，都仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭示的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种交流驱动马达，为一直流马达且被一交流电压所驱动，包括：

一马达线圈，接收该交流电压；

一开关电路，电性连接该马达线圈，用以控制流经该马达线圈的一电流；

一位置检测器，包含一霍尔元件，检测一转子的位置并输出一极性信号；

一控制器，接收该位置检测器的该极性信号，并依据该极性信号与该交流电压控制该开关电路，使该电流为具有一第一方向的一第一电流或一第二方向的一第二电流，其中该第一方向与该第二方向的方向相反；以及

一交流/直流转换器，接收该交流电压并输出一直流电压给该控制器与该位置检测器。

2.如权利要求1所述的交流驱动马达，其中该交流电压由一交流电压源提供，该开关电路包括：

一第一开关装置，电性连接在该交流电压源的正输入端与该马达线圈的第一端之间；

一第二开关装置，电性连接在该交流电压源的负输入端与该马达线圈的第一端之间；

一第三开关装置，电性连接在该交流电压源的正输入端与该马达线圈的第二端之间；以及

一第四开关装置，电性连接在该交流电压源的负输入端与该马达线圈的第二端之间。

3.如权利要求2所述的交流驱动马达，其中当该交流电压为正且该极性信号为一第一极性时，该第一开关装置与该第四开关装置被导通且该第二开关装置与该第三开关装置被关闭，此时该电流为具有该第一方向的该第一电流。

4.如权利要求2所述的交流驱动马达，其中当该交流电压为正且该极性信号为一第二极性时，第二开关装置与该第三开关装置被导通，且该第一开关装置与该第四开关装置被关闭，此时该电流为具有该第一方向的该第一电流。

5.如权利要求2所述的交流驱动马达，其中当该交流电压为负且该极性信号为一第一极性时，第二开关装置与该第三开关装置被导通，且该第一开关装置与该第四开关装置被关闭，此时该电流为具有该第二方向的该第二电流。

6.如权利要求2所述的交流驱动马达，其中当该交流电压为负且该极性信号为一第二极性时，该第一开关装置与该第四开关装置被导通且该第二开关装置与该第三开关装置被关闭，此时该电流为具有该第二方向的该第二电流。

7.一种交流驱动马达，为一直流马达且被一交流电压所驱动，包括：

一第一马达线圈与一第二马达线圈，接收该交流电压；

一开关电路，电性连接于该第一马达线圈与该第二马达线圈的两端，控制流经该第一马达线圈的一第一电流或该第二马达线圈的一第二电流；

一位置检测器，包含一霍尔元件，检测一转子的位置并输出一极性信号；

一控制器，接收该位置检测器的该极性信号，并依据该极性信号与该交流电压来控制该开关电路导通与断开，使该第一电流的方向具有一第一电流流向与一第二电流流向，以及使该第二电流的方向具有该第一电流流向与该第二电流流向，其中该第一电流流向与第二电流流向的方向相反；以及

一交流/直流转换器，接收该交流电压并输出一直流电压给该控制器与该位置检测器。

8.如权利要求7所述的交流驱动马达，其中该交流电压由一交流电压源提供，该开关电路包括：

一第一开关装置，电性连接在该交流电压源的正输入端与该第一马达线圈的第一端之间；

一第二开关装置，电性连接在该交流电压源的负输入端与该第一马达线圈的第二端之间；

一第三开关装置，电性连接在该交流电压源的正输入端与该第二马达线圈的第一端之间；以及

一第四开关装置，电性连接在该交流电压源的负输入端与该第二马达线圈的第二端之间。

9.如权利要求8所述的交流驱动马达，其中当该交流电压为正且该极性信号为一第一极性时，该第一开关装置与该第二开关装置被导通且该第三开关装置与该第四开关装置被关闭，此时该第一电流的方向为该第一电流流向；

其中当该交流电压为正且该极性信号为一第二极性时，该第一开关装置与该第二开关装置被关闭且该第三开关装置与该第四开关装置被导通，此时该第二电流的方向为该第一电流流向。

10.如权利要求8所述的交流驱动马达，其中当该交流电压为负且该极性信号为一第一极性时，该第一开关装置与该第二开关装置被关闭且该第三开关装置与该第四开关装置被导通，此时该第二电流的方向为该第二电流流向；

其中当该交流电压为负且该极性信号为一第二极性时，该第一开关装置与该第二开关装置被导通且该第三开关装置与该第四开关装置被关闭，此时该第一电流的方向为该第二电流流向。