CN205070872U - 多段电子变速马达的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多段电子变速马达的控制电路，包括相线圈模块与控制器。相线圈模块包括入电端、第一组线圈、第二组线圈、桥接线、第一开关、第二开关及出电端。第一组线圈包括第一输入端与第一输出端。第二组线圈包括第二输入端与第二输出端。桥接线包括第一端与第二端。第一开关连接于第一输入端与第二输入端之间，第二开关连接于第一输出端与第二输出端之间，桥接线的第一端连接于第二输入端，入电端连接于第一输入端，出电端连接于第二输出端。控制器控制第一开关选择性地导通或断开，并控制第二开关选择性地导通桥接线的第二端或第二组线圈的第二输出端。

Description

多段电子变速马达的控制电路

技术领域

本实用新型关于一种马达的控制电路，特别是指一种多段电子变速马达的控制电路。

背景技术

随着科技的进步，马达在工业与生活上的使用十分广泛，其中针对变速马达来说，由于其提高了转速及扭力范围，因此可增进运作效率与性能。举电动车为例，变速马达可在电动车起步时采用高扭力的档次，而在高速时变更为低扭力的档次，使变速马达在运作时发挥较佳的运转效率。

目前变速马达的结构，主要是将动力源结合变速机构以达到提高转速与扭力范围。然而，此种作法除了会导致增加变速马达整体的重量、体积及成本之外，且动力源与变速机构之间在动力传递过程也会造成损耗而减少变速马达的使用寿命与运转效率，实有比较进一步加以改良突破。

实用新型内容

有鉴于上述问题，于一实施例中，提供一种多段电子变速马达的控制电路，包括相线圈模块与控制器。相线圈模块包括入电端、第一组线圈、第二组线圈、桥接线、第一开关、第二开关及出电端。第一组线圈包括第一输入端与第一输出端。第二组线圈包括第二输入端与第二输出端。桥接线包括第一端与第二端。第一开关连接于第一输入端与第二输入端之间，第二开关连接于第一输出端与第二输出端之间，桥接线的第一端连接于第二输入端，入电端连接于第一输入端，出电端连接于第二输出端。控制器控制第一开关选择性地导通或断开，并控制第二开关选择性地导通桥接线的第二端或第二组线圈的第二输出端。

于一实施例中，相线圈模块的第一组线圈与第二组线圈的圈数可不同。例如：第一组线圈的圈数为100圈，第二组线圈的圈数为50圈。

于一实施例中，提供一种多段电子变速马达的控制电路，包括多数个上述相线圈模块，且这些相线圈模块的出电端是相互连接。控制器控制各相线圈模块的第一开关选择性地导通或断开，并控制各相线圈模块的第二开关选择性地导通桥接线的第二端或第二组线圈的第二输出端。

于一实施例中，控制器可同步地控制各相线圈模块的第一开关与第二开关的导通状态。

于一实施例中，控制器可不同步地控制各相线圈模块的第一开关与第二开关的导通状态。

于一实施例中，控制器可电连接于多数个继电器，控制器控制这些继电器分别控制第一开关与第二开关。

于一实施例中，控制器可包括变频单元，变频单元连接各入电端，以控制输入各相线圈模块的电压频率。

于一实施例中，提供一种多段电子变速马达的控制电路，包括相线圈模块与控制器。相线圈模块包括入电端、第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈、桥接线、连接线、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及出电端，其中第一组线圈包括第一输入端与第一输出端，第二组线圈包括第二输入端与第二输出端，第三组线圈包括第三输入端与第三输出端，桥接线包括第一端与第二端，连接线包括第一连接端与第二连接端，第一开关连接于第一输入端与第二输入端之间，第二开关连接于第一输出端与第二输出端之间，桥接线的第一端连接于第二输入端，连接线的第一连接端连接于第三输入端，第三开关连接于第二输入端与第三输入端之间，第四开关连接于第二输出端与第三输出端之间，入电端是连接于第一输入端，出电端连接于第三输出端。

于一实施例中，第一组线圈、第二组线圈及第三组线圈的圈数可分别不同。例如：第一组线圈的圈数为200圈，第二组线圈的圈数为100圈，第三组线圈的圈数为50圈。

于一实施例中，控制器电连接于多数个继电器，控制器控制这些继电器分别控制第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。

综上，本实用新型实施例的控制电路，将相线圈模块切分成多组独立线圈，例如可将相线圈模块切分成150圈与100圈两组线圈，并通过分别控制多个开关的导通与断开，使两组线圈形成串联、并联或彼此断开，使输入相线圈模块的电流能够同时导通两组线圈或其中一组线圈，达到大幅增加马达的可变速档位与提高运转的效率。

附图说明

图1是本实用新型控制电路一实施例的电路示意图。

图2是本实用新型相线圈模块一实施例的电路示意图。

图3是本实用新型相线圈模块一实施例的绕组示意图。

图4是本实用新型相线圈模块第一实施例的切换示意图。

图5是本实用新型相线圈模块第二实施例的切换示意图。

图6是本实用新型相线圈模块第三实施例的切换示意图。

图7是本实用新型控制电路一实施例的切换示意图。

图8是本实用新型相线圈模块另一实施例的电路示意图。

【符号说明】

1控制电路

2马达

3定子

10、10A相线圈模块

101入电端

102出电端

11第一组线圈

111第一输入端

112第一输出端

12第二组线圈

121第二输入端

122第二输出端

13第三组线圈

131第三输入端

132第三输出端

14桥接线

141第一端

142第二端

15连接线

151第一连接端

152第二连接端

16第一开关

17第二开关

18第三开关

19第四开关

20控制器

21继电器

22变频单元

23霍尔感测器

具体实施方式

图1为本实用新型控制电路一实施例的电路示意图，图2为本实用新型相线圈模块一实施例的电路示意图。请参阅图1、图2所示，于本实施例中，控制电路1包括有三组相线圈模块10与控制器20。请对照图3所示，三组相线圈模块10可分别绕组在马达2内部的定子3上，而构成三相马达。于一些实施例中，控制电路1也可包括有一组相线圈模块10，且相线圈模块10绕组在马达2内部的定子3上而构成单向马达，或者，于一些实施例中，控制电路1也可包括二组或四组以上的相线圈模块10，此并不局限。

各相线圈模块10包括有入电端101、第一组线圈11、第二组线圈12、桥接线14、第一开关16、第二开关17及出电端102，其中第一组线圈11包括第一输入端111与第一输出端112，第二组线圈12包括第二输入端121与第二输出端122，桥接线14包括第一端141与第二端142，第一开关16连接于第一输入端111与第二输入端121之间，第二开关17连接于第一输出端112与第二输出端122之间，桥接线14的第一端141连接于第二输入端121，入电端101连接于第一输入端111，出电端102连接于第二输出端122。此外，三组相线圈模块10的出电端102是相互连接。于一实施例中，外部电流可由入电端101导入供电，并由出电端102导出。

控制器20是控制第一开关16选择性地导通或断开，并控制第二开关17选择性地导通桥接线14的第二端142或第二组线圈12的第二输出端122。于一实施例中，第二开关17具体上可为一双切开关而可被切换导通桥接线14的第二端142或第二组线圈12的第二输出端122。于一实施例中，控制器20电连接于多数个继电器21，控制器20控制继电器21分别控制第一开关16与第二开关17。如图1所示，在本实施例中，控制器20是电连接六组继电器21，其中继电器21可为单刀单掷(SPST)、单刀双掷(SPDT)、双刀单掷(DPST)或双刀双掷(DPDT)型，以控制六组继电器21分别控制三组相线圈模块10的六个开关。

藉此，当控制器20控制第一开关16导通时，可使第一组线圈11的第一输入端111连接第二组线圈12的第二输入端121。当控制器20控制第一开关16断开时，可使第一组线圈11的第一输入端111不连接第二组线圈12的第二输入端121。当控制器20控制第二开关17导通桥接线14的第二端142时，可使第一组线圈11的第一输出端112通过桥接线14连接于第二组线圈12的第二输入端121。当控制器20控制第二开关17导通第二组线圈12的第二输出端122时，可使第一组线圈11的第一输出端112直接连接第二组线圈12的第二输出端122并与桥接线14断开而不连接第二组线圈12的第二输入端121。

如图1所示，于一实施例中，控制器20具体上可以微电脑、处理器或特用芯片来实现。控制器20可电连接于多个霍尔感测器23(Hallsensor)，这些霍尔感测器23可设置在各相线圈模块10之间，以判断马达2的转子与定子3的相对位置。

于一实施例中，相线圈模块10的第一组线圈11与第二组线圈12的圈数不同。举例来说，第一组线圈11的圈数为200圈，第二组线圈12的圈数为100圈，或者，第一组线圈11的圈数为300圈，第二组线圈12的圈数为150圈。藉此，如图2、图4、图5、图6所示，即可通过控制器20控制各相线圈模块10的第一开关16与第二开关17的导通状态，使相线圈模块10可变换于四个档次。以下是以第一组线圈11的圈数为200圈，第二组线圈12的圈数为100圈的实施例作说明。

如图2所示，为第一档次的电路示意，其中控制器20是控制第一开关16断开并控制第二开关17导通桥接线14的第二端142，使第一组线圈11经由桥接线14与第二组线圈12串联，构成入电端101导入的电流会经第一组线圈11与第二组线圈12至出电端102，使相线圈模块10的有效线圈为300圈，其计算方式为各组线圈的圈数相加，也就是L1+L2，其中L1为第一组线圈11的圈数，L2为第二组线圈12的圈数。

如图4所示，为第二档次的电路示意，其中控制器20是控制第一开关16断开并控制第二开关17导通第二组线圈12的第二输出端122，使第一组线圈11与出电端102连接而与桥接线14断开，构成入电端101导入的电流仅会经第一组线圈11至出电端102，使相线圈模块10的有效线圈为200圈。

如图5所示，为第三档次的电路示意，其中控制器20是控制第一开关16导通并控制第二开关17导通桥接线14的第二端142，使第一组线圈11与出电端102断开，构成由入电端101导入的电流仅会经第二组线圈12至出电端102，使相线圈模块10的有效线圈为100圈。

如图6所示，为第四档次的电路示意，其中控制器20是控制第一开关16导通并控制第二开关17导通第二组线圈12的第二输出端122，使第一组线圈11与第二组线圈12并联，构成由入电端101导入的电流会分别经第一组线圈11与第二组线圈12至出电端102，使相线圈模块10的有效线圈约为67圈，其计算方式为各组线圈圈数的倒数合的倒数，也就是1/(1/L1+1/L2)，其中L1为第一组线圈11的圈数，L2为第二组线圈12的圈数。

承上，当相线圈模块10的有效线圈越多时，马达2的转速会越低，扭力则会相对越高。当相线圈模块10的有效线圈越少时，马达2的转速会越高，扭力则会相对越低。因此，在低速需求时，控制器20可切换相线圈模块10于上述第一档次，在高速需求时，控制器20可切换相线圈模块10于上述第四档次。再举一实例来说，具有控制电路1的马达2可应用于一车辆，在车辆刚起步时，相线圈模块10可切换于第一档次，当车辆逐渐加速时，相线圈模块10可对应由第一档次依序切换为第二档次、第三档次、第四档次。藉此，相线圈模块10可依据不同的速度切换不同的因应档次，达到提升马达2的运转效率，且马达2不需额外结合变速机构，因此除了降低重量、体积及成本外，马达2在变换档次的过程中不会产生机械上的损耗而增加使用寿命。

此外，本实用新型实施例的控制电路1的相线圈模块10在各组线圈串联时(如图2所揭的第一档次的电路示意)，相较于过去的马达来说，可进一步增加线圈的长度，使电感与磁场力增加而能够在相同的输入功率下大幅提高马达2产生的扭力。

于一实施例中，第一组线圈11与第二组线圈12的圈数也可相同。例如：第一组线圈11的圈数为200圈，第二组线圈12的圈数为200圈。或者，第一组线圈11的圈数为100圈，第二组线圈12的圈数为100圈。藉此，可通过控制器20控制各相线圈模块10的第一开关16与第二开关17的导通状态，使相线圈模块10可变换于三个档次(因第二档次与第三档次的相线圈模块10的有效线圈相同)。相线圈模块10可变换于不同档次的方式已于上揭实施例说明，在此则不多加赘述。

如图1所示，于一实施例中，其中控制器20包括一变频单元22(Variable-frequencyDrive)，变频单元22连接各入电端101，以控制输入各相线圈模块10的电压频率，使具有控制电路1的马达2进一步增加可变速档位。

如图2所示，于一实施例中，控制器20是同步地控制各相线圈模块10的第一开关16与第二开关17的导通状态。也就是说，每个相线圈模块10都是于同一档次。

如图7所示，于一实施例中，控制器是20是不同步地控制各相线圈模块10的第一开关16与第二开关17的导通状态。也就是说，不同的相线圈模块10可以是不同档次。例如：若欲将三组相线圈模块10由第一档次切换至第二档次时，可先控制其中一组相线圈模块10由第一档次切换至第二档次，再依序控制其他组相线圈模块10由第一档次切换至第二档次。通过此种渐进式切换方法可进一步降低电压在换档过程中产生急遽变化的情形。

如图8所示，为本实用新型相线圈模块另一实施例的电路示意图。在本实施例中，相线圈模块10A更包括第三组线圈13、连接线15、第三开关18及第四开关19。连接线15包括第一连接端151与第二连接端152，连接线15的第一连接端151连接于第三输入端131，第三开关18连接于第二组线圈12的第二输入端121与第三输入端131之间，第四开关19连接于第二组线圈12的第二输出端122与第三输出端132之间，出电端102连接于第三输出端132。控制器20(揭示于图1)更控制第三开关18选择性地导通或断开，以及控制第四开关19选择性地导通连接线15的第二连接端152或第三组线圈13的第三输出端132。于一实施例中，控制器20是电连接于多数个继电器21，控制器20控制继电器21分别控制第一开关16、第二开关17、第三开关18及第四开关19(此图面省略绘示)。

藉此，可达到使相线圈模块10A能够切换更多的档次。举例来说，通过控制器20控制第一开关16、第二开关17及第三开关18的导通状态，可使第一组线圈11、第二组线圈12及第三组线圈13相互串联或并联，或仅第一组线圈11与第二组线圈12相互串联或并联，或仅第二组线圈12与第三组线圈13相互串联或并联，或者入电端101与出电端102仅导通第一组线圈11、第二组线圈12或第三组线圈13。因此，相线圈模块10A能够形成更多不同的有效线圈而能切换更多的档次。

于一实施例中，相线圈模块10A的第一组线圈11、第二组线圈12及第三组线圈13的圈数不同。例如，第一组线圈11的圈数为200圈，第二组线圈12的圈数为100圈，第三组线圈13的圈数为50圈。或者，于一实施例中，相线圈模块10A的第一组线圈11、第二组线圈12及第三组线圈13的圈数相同，例如，第一组线圈11的圈数为100圈，第二组线圈12的圈数为100圈，第三组线圈13的圈数为100圈，此并不局限。

综上，本实用新型实施例的控制电路，将相线圈模块切分成多组独立线圈，例如可将相线圈模块切分成300圈与150圈两组线圈，并通过分别控制多个开关的导通与断开，使两组线圈形成串联、并联或彼此断开，使输入相线圈模块的电流能够同时导通两组线圈或其中一组线圈，达到大幅增加马达的可变速档位与提高运转的效率。

虽然本实用新型的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本实用新型的范畴内，因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种多段电子变速马达的控制电路，包括：

一相线圈模块，包括一入电端、一第一组线圈、一第二组线圈、一桥接线、一第一开关、一第二开关及一出电端，其中该第一组线圈包括一第一输入端与一第一输出端，该第二组线圈包括一第二输入端与一第二输出端，该桥接线包括一第一端与一第二端，该第一开关连接于该第一输入端与该第二输入端之间，该第二开关连接于该第一输出端与该第二输出端之间，该桥接线的该第一端连接于该第二输入端，该入电端连接于该第一输入端，该出电端连接于该第二输出端；以及

一控制器，控制该第一开关选择性地导通或断开，并控制该第二开关选择性地导通该桥接线的该第二端或该第二组线圈的该第二输出端。

2.如权利要求1所述的控制电路，其中该第一组线圈与该第二组线圈的圈数不同。

3.一种多段电子变速马达的控制电路，包括：

多数个如权利要求1或2所述的相线圈模块，该些相线圈模块的该些出电端相互连接；以及

一控制器，控制各该相线圈模块的该第一开关选择性地导通或断开，并控制各该相线圈模块的该第二开关选择性地导通该桥接线的该第二端或该第二组线圈的该第二输出端。

4.如权利要求3所述的控制电路，其中该控制器同步地控制各该相线圈模块的该第一开关与该第二开关的导通状态。

5.如权利要求3所述的控制电路，其中该控制器不同步地控制各该相线圈模块的该第一开关与该第二开关的导通状态。

6.如权利要求3所述的控制电路，其中该控制器电连接于多数个继电器，该控制器控制该些继电器分别控制各该相线圈模块的该第一开关与该第二开关。

7.如权利要求3所述的控制电路，其中该控制器包括一变频单元，该变频单元连接各该入电端，以控制输入各该相线圈模块的电压频率。

8.一种多段电子变速马达的控制电路，包括：

一相线圈模块，包括一入电端、一第一组线圈、一第二组线圈、一第三组线圈、一桥接线、一连接线、一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关及一出电端，其中该第一组线圈包括一第一输入端与一第一输出端，该第二组线圈包括一第二输入端与一第二输出端，该第三组线圈包括一第三输入端与一第三输出端，该桥接线包括一第一端与一第二端，该连接线包括一第一连接端与一第二连接端，该第一开关连接于该第一输入端与该第二输入端之间，该第二开关连接于该第一输出端与该第二输出端之间，该桥接线的该第一端连接于该第二输入端，该连接线的该第一连接端连接于该第三输入端，该第三开关连接于该第二输入端与该第三输入端之间，该第四开关连接于该第二输出端与该第三输出端之间，该入电端连接于该第一输入端，该出电端连接于该第三输出端；以及

一控制器，控制该第一开关与该第三开关选择性地导通或断开，并控制该第二开关选择性地导通该桥接线的该第二端或该第二组线圈的该第二输出端、以及控制该第四开关选择性地导通该连接线的该第二连接端或该第三组线圈的该第三输出端。

9.如权利要求8所述的控制电路，其中该第一组线圈、该第二组线圈及该第三组线圈的圈数不同。

10.如权利要求8所述的控制电路，其中该控制器电连接于多数个继电器，该控制器控制该些继电器分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关及该第四开关。