CN110460265A - 马达转速控制方法 - Google Patents

Abstract

一种马达转速控制方法，用以解决现有的马达在高转速时剎车而产生震动及噪音的问题。其包括：一个运转步骤，一个电源电流通过一个桥式驱动电路进入一个马达线圈；一个截止步骤，该电源电流停止进入该马达线圈；一个减速步骤，输入一个减速讯号于该桥式驱动电路，该马达线圈形成一个封闭回路，判断该减速讯号的一个占空比是否达到一个目标占空比，若判断为是，则进入下一个步骤，若判断为否，则提高该占空比再进入下一个步骤；及一个停止步骤，判断马达是否停转，若判断为是，则剎车完成，并停止输入该减速讯号，若判断为否，则重复该减速步骤。

Description

马达转速控制方法

技术领域

本发明涉及一种马达转速控制方法，尤其是一种使用渐强式剎车并降低剎车产生的震动及噪音的马达转速控制方法。

背景技术

一般的直流无刷马达通过通电于一个马达线圈，以磁场变化驱动一个转子旋转，而在该马达线圈断电后，由于惯性作用，该转子仍会持续旋转一段时间后才能够完全停止，无法快速进行反转马达或维修等后续工作。

而通过现有的马达停止方法，可以实时停止马达运转。在停止供应电源后，将该马达线圈的两端导通而形成一个封闭回路，则该转子以惯性旋转而使通过该马达线圈的磁通量变化时，依据冷次定律（Lenz’s law）该马达线圈产生一个感应磁场，而该感应磁场可以通过与该转子的磁铁的磁场方向相反，以抵销通过该马达线圈的磁通量变化，因此，通过该转子的磁铁与该马达线圈的磁场方向相反而互相吸引，达到剎停马达运转的目的。

使用上述现有的马达停止方法，在马达转速高时进行剎车，会产生明显的震动及噪音，甚至导致马达的使用寿命降低；另外，如果在该马达线圈断电后，先待转子受阻于摩擦力而缓慢降速，再使用现有的马达停止方法，会耗费长时间才可以使马达停止，而影响后续工作的进行。

有鉴于此，现有的马达停止方法确实仍有加以改善的必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种马达转速控制方法，可以降低马达剎车产生的震动及噪音。

本发明的一个目的是提供一种马达转速控制方法，可以在短时间内停止马达转动。

本发明的马达转速控制方法，应用于具有桥式驱动电路的马达，该方法的步骤包括：一个运转步骤，输入一个运转讯号于一个桥式驱动电路，一个电源电流通过该桥式驱动电路进入一个马达线圈；一个截止步骤，该桥式驱动电路的上桥单元同时关闭，该电源电流停止进入该马达线圈；一个减速步骤，输入一个减速讯号于该桥式驱动电路的下桥单元，该下桥单元及该马达线圈形成一个封闭回路，判断该减速讯号的一个占空比是否达到一个目标占空比，若判断为是，则进入下一个步骤，若判断为否，则提高该占空比再进入下一个步骤；及一个停止步骤，该减速步骤后，判断马达是否停转，若判断为是，则剎车完成，并停止输入该减速讯号，若判断为否，则重复该减速步骤。

由此，本发明的马达转速控制方法，通过逐步提高该减速讯号的占空比，逐渐增加该马达线圈形成封闭回路的时间比例，达到渐强式剎车的目的，由于在马达转速高时，以低占空比降低剎车时间比例，可以降低马达产生的震动及噪音，当马达转速减慢后，再以高占空比增强剎车，可以在短时间内停止马达转动，耗费时间与直接剎车相当。

其中，该停止步骤的剎车完成后，进入一个反转步骤，输入一个反转讯号于该桥式驱动电路，一个电源电流通过该桥式驱动电路进入该马达线圈。如此，具有使马达停止后反向运转的功效。

其中，该反转步骤后，依序进入该截止步骤、该减速步骤及该停止步骤。如此，具有使马达反向运转后逐渐停止的功效。

其中，该停止步骤，剎车完成后进入该运转步骤。如此，具有使马达停止后正向运转的功效。

其中，该上桥单元及该下桥单元为金属氧化物半导体场效晶体管。如此，通过控制闸极电压可以切换各上桥单元及下桥单元为通路或断路，具有改变通过马达线圈的电流方向的功效。

其中，该运转讯号、该减速讯号及该反转讯号为脉冲宽度调变讯号。如此，通过改变脉冲宽度调变讯号的占空比，可以调整讯号有效的时间比例，具有控制旋转或剎车效率的功效。

其中，由一个控制单元产生该运转讯号、该减速讯号及该反转讯号。如此，整合正转、反转及剎车功能于该控制单元，具有以提升转速控制效率的功效。

其中，该控制单元为微控制器。如此，结合逻辑判断功能，可以适时切换各种控制模式，具有整合控制功能并节省安装空间的功效。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1：本发明控制方法所应用的马达回路图；

图2：本发明第一实施例的步骤方块图；

图3：本发明第二实施例的步骤方块图。

附图标记说明

1 马达线圈

1a、1b 接电端

2 桥式驱动电路

21、22 上桥单元 23、24 下桥单元

3 控制单元

C 电源电流 S1 运转步骤

S2 截止步骤 S3 减速步骤

S4 停止步骤 S5 反转步骤

P1 运转讯号 P2 减速讯号

P3 反转讯号 D 占空比

Dt 目标占空比。

具体实施方式

为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据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，其为本发明马达转速控制方法所应用的马达回路的较佳实施例，包括一个马达线圈1、一个桥式驱动电路2及一个控制单元3，该马达线圈1的两端电性连接该桥式驱动电路2，该控制单元3耦合连接该桥式驱动电路2。

该马达线圈1由金属导线缠绕形成多个绕线组，在本实施例中的单相马达，具有两个接电端1a、1b，但是，本发明还可以应用于双相、三相等马达，不以此为限。

该桥式驱动电路2具有两个上桥单元21、22及两个下桥单元23、24，该上桥单元21电连接该马达线圈1的该接电端1a及一个电源，该上桥单元22电连接该马达线圈1的该接电端1b及该电源，且该下桥单元23电连接该马达线圈1的该接电端1a及一个接地端，该下桥单元24电连接该马达线圈1的该接电端1b及该接地端。如此，该两个上桥单元21、22可以在不同的步骤阶段，分别以相反方向导引一个电源电流C进入该马达线圈1；并且，该两个下桥单元23、24可以在不同的步骤阶段，分别以相反方向导引该电源电流C离开该马达线圈1，或该两个下桥单元23、24与该马达线圈1形成一个封闭回路。该两个上桥单元21、22及该两个下桥单元23、24可以是金属氧化物半导体场效晶体管。

该控制单元3分别耦合连接该两个上桥单元21、22及该两个下桥单元23、24，该控制单元3可以通过多个脉冲宽度调变讯号，分别切换各上桥单元21、22及下桥单元23、24为通路或断路，并通过各脉冲宽度调变讯号的占空比，控制该桥式驱动电路2通路与断路状态的时间比例。

请参照图2所示，其为本发明马达转速控制方法的第一实施例，该方法的步骤包括一个运转步骤S1、一个截止步骤S2、一个减速步骤S3及一个停止步骤S4，使马达线圈可以在运转时断电，再经由减速而达到完全停止。

请参照图1及2所示，该运转步骤S1由该控制单元3输入一个运转讯号P1于该桥式驱动电路2，可以使该上桥单元21及该下桥单元24为通路，且该上桥单元22及该下桥单元23为断路，则该电源电流C以该接电端1a往接电端1b的方向通过该马达线圈1；或使该上桥单元22及该下桥单元23为通路，且该上桥单元21及该下桥单元24为断路，则该电源电流C以该接电端1b往接电端1a的方向通过该马达线圈1。如此，使用该运转讯号P1轮流切换该马达线圈1上的电流方向，可以使该马达线圈1产生的磁极变化，持续推动马达的转子旋转。该运转讯号P1可以是脉冲宽度调变（Pulse width modulation, PWM）讯号。

该截止步骤S2由该控制单元3停止输入讯号于该桥式驱动电路2，使该上桥单元21、22及该下桥单元23、24为断路，则该电源电流C无路径通过该马达线圈1，该马达线圈1为断电状态，而马达的转子因为惯性作用继续旋转。

该减速步骤S3由该控制单元3输入一个减速讯号P2于该桥式驱动电路2的两个下桥单元23、24，使该两个下桥单元23、24及该马达线圈1依据该减速讯号P2的一个占空比D，周期性形成一个封闭回路，并由该控制单元3判断该占空比D是否达到一个目标占空比Dt，若判断为是，则进入下一个步骤，若判断为否，则提高该占空比D再进入下一个步骤。如此，通过逐步提高该占空比，使单位时间内形成该封闭回路的时间增加，则该马达线圈1产生反向感应磁场的时间增加，而逐渐增强减速效果，具有渐强式剎车的功效。该减速讯号P2可以是脉冲宽度调变讯号。

该停止步骤S4，由该控制单元3判断马达是否停转，若判断为是，则剎车完成，并停止输入该减速讯号P2，使该上桥单元21、22及该下桥单元23、24为断路，且该马达线圈1为断电状态，若判断为否，则重复该减速步骤S3。

请参照图3所示，其为本发明马达转速控制方法的第二实施例，与第一实施例，主要区别在于：本发明第二实施例中，包括一个反转步骤S5，在该停止步骤S4的剎车完成后，进入该反转步骤S5，使马达反向运转与该运转步骤S1的马达旋转方向相反。

请参照图1及3所示，该反转步骤S5由该控制单元3输入一个反转讯号P3于该桥式驱动电路2，使该马达线圈1上的电流方向交替变化，而该马达线圈1产生的磁极变化可以推动马达的转子反向旋转。该反转讯号P3可以是脉冲宽度调变讯号。

在马达反向运转后若需要剎停，可以在该反转步骤S5后，依序进入该截止步骤S2、该减速步骤S3及该停止步骤S4，另外，如图3所示，在该停止步骤S4的剎车完成后，可以选择维持马达停止状态，或依据该运转步骤S1使马达正向运转，或依据该反转步骤S5使马达反向运转。

综上所述，本发明的马达转速控制方法，通过逐步提高该减速讯号的占空比，逐渐增加该马达线圈形成封闭回路的时间比例，达到渐强式剎车的功效，由于在马达转速高时，以低占空比降低剎车时间比例，可以降低马达产生的震动及噪音，当马达转速减慢后，再以高占空比增强剎车，可以在短时间内停止马达转动，耗费时间与直接剎车相当。

虽然本发明已利用上述较佳实施例公开，但其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属于本发明所保护的技术范畴，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定为准。

Claims (11)

1.一种马达转速控制方法，其特征在于，应用于具有桥式驱动电路的马达，该方法的步骤包括：

一个运转步骤，输入一个运转讯号于一个桥式驱动电路，一个电源电流通过该桥式驱动电路进入一个马达线圈；

一个截止步骤，该桥式驱动电路的上桥单元同时关闭，该电源电流停止进入该马达线圈；

一个减速步骤，输入一个减速讯号于该桥式驱动电路的下桥单元，该下桥单元及该马达线圈形成一个封闭回路，判断该减速讯号的一个占空比是否达到一个目标占空比，若判断为是，则进入下一个步骤，若判断为否，则提高该占空比再进入下一个步骤；及

一个停止步骤，该减速步骤后，判断马达是否停转，若判断为是，则剎车完成，并停止输入该减速讯号，若判断为否，则重复该减速步骤。

2.如权利要求1所述的马达转速控制方法，其特征在于，该停止步骤的剎车完成后，进入一个反转步骤，输入一个反转讯号于该桥式驱动电路，一个电源电流通过该桥式驱动电路进入该马达线圈。

3.如权利要求2所述的马达转速控制方法，其特征在于，该反转步骤后，依序进入该截止步骤、该减速步骤及该停止步骤。

4.如权利要求3所述的马达转速控制方法，其特征在于，该停止步骤，剎车完成后进入该运转步骤。

5.如权利要求1所述的马达转速控制方法，其特征在于，该上桥单元及该下桥单元为金属氧化物半导体场效晶体管。

6.如权利要求1或2所述的马达转速控制方法，其特征在于，该运转讯号为脉冲宽度调变讯号。

7.如权利要求1或2所述的马达转速控制方法，其特征在于，该减速讯号为脉冲宽度调变讯号。

8.如权利要求2所述的马达转速控制方法，其特征在于，该反转讯号为脉冲宽度调变讯号。

9.如权利要求1所述的马达转速控制方法，其特征在于，由一个控制单元产生该运转讯号及该减速讯号。

10.如权利要求2所述的马达转速控制方法，其特征在于，由一个控制单元产生该运转讯号、该减速讯号及该反转讯号。

11.如权利要求9或10所述的马达转速控制方法，其特征在于，该控制单元为微控制器。