CN206370754U - 具有转子角度侦测单元的马达 - Google Patents

Abstract

一种具有转子角度侦测单元的马达，用以克服马达正转时及逆转时峰值效率有落差的问题，本实用新型主要提供马达单元及转子角度侦测单元，其中透过适当分配霍尔传感器的方式的位置，而使马达正转或反转时皆能精确感测转子的磁场位置，让微控制器得以依据转子的磁场位置而对绕组在正确时间通电，而达成让马达正转及逆转时皆能以峰值效率做运转。

Description

具有转子角度侦测单元的马达

技术领域

一种马达，尤其是一种具有转子角度侦测单元的马达。

背景技术

无刷直流马达(BLDC Motor)在众多产业中越来越受欢迎，例如，电动车、家电和工业等领域，因为其摒弃传统马达所用的机械式整流子，以电子装置取代，提升单元的可靠性和耐用度。

但无刷马达需透过电子管理功能才可运作，例如，马达必须使用微控制器在正确时点将定子线圈通电，精准计时可达到准确的速度和扭矩控制，并可确保马达以峰值效率运转。

无刷马达的定子是由硅钢片组成，采用轴向配置，以沿着内围安置偶数的绕组，无刷马达的定子与感应马达的定子类似，但绕组的分配却不一样，转子是由永久磁铁搭配二至八个南北极对所组成，磁铁对越多，就会增加扭矩并且消除所谓的扭矩涟波，让来自马达的动力更平顺。

无刷直流马达的电子整流子会依序将定子线圈通电产生转动电场，“拉动”转子随之转动。N次“电气转动”等于机械性转动一圈，N则代表磁铁对的数量；对三相马达而言，定子内建三个霍尔效应传感器，以指出定子和转子对控制器的相对位置，因此能以正确的顺序在正确的时间对绕组通电，其中霍尔传感器通常安装在单元的非驱动端。

藉此，当转子顺时针旋转或逆时针旋转时都有效且精确感测转子顺时针的磁场位置，因此，微控制器能持续且立即对定子的线圈绕组通电，使得转子顺时针或逆时针旋转皆能以峰值效率运转，而使马达的运转效率更高、更为省电且提出扭力。

实用新型内容

虽然定子内建三个霍尔效应传感器能指出定子和转子对控制器的相对位置，但是三个霍尔效应传感器实际上只能精确判定转子在正转或反转时的磁场位置，但无法同样精确地感测正转或反转时的磁场位置，因为转子有顺时针与逆时针两种旋转方向，但是三个霍尔效应传感器通常是同时选择较靠近顺时针或逆时针的方向来进行配置，比如霍尔效应传感器都是靠近于靠近顺时针的方式配置时，当转子顺时针旋转时就能同时有效感测转子顺时针的磁场位置，因此，微控制器能持续且立即对绕组通电，使得转子顺时针旋转能以峰值效率运转，但却造成转子从逆时针旋转动时，需要较长的时间才能进入被霍尔效应传感器的感测范围，造成微控制器延迟性的对绕组通电，使得马达逆时针的运转效率与峰值效率有相当落差。

本实用新型的主要目的在于提供一种具有转子角度侦测单元的马达，包含：一马达单元，包含一定子及一转子，该定子包括一硅钢片，该硅钢片包括一环形主体以及均布在该环形主体外圆周上的多个T形肋片，该T形肋片具有一第一端侧及一第二端侧，该第一端侧为当该转子顺时针旋转时最先经过该T形肋片的一端，该第二端侧为该转子逆时针旋转时最先经过该T形肋片的一端，该转子位于该环形主体之中并与该T形肋片相隔一径向气隙。

一转子角度侦测单元，包含一电路板、一第一角度侦测单元及一第二角度侦测单元，该电路板设置于该硅钢片之下，该第一角度侦测单元与该第二角度侦测单元各包含设置于该电路板上的三个第一线性霍尔元件及三个第二线性霍尔元件，该三个第一线性霍尔元件与该三个第二线性霍尔元件配置于该径向气隙之中且皆不实质接触于该定子及该转子，其中，该三个第一线性霍尔元件分别对应于该T形肋片的第一端侧，该三个第二线性霍尔元件分别对应于该T形肋片的第二端侧，以使该三个第一线性霍尔元件得以优先感测该转子顺时针旋转时的磁场位置并分别依序输出一第一转子位置讯号，以及使该三个第二线性霍尔元件得以优先感测该转子逆时针旋转时的磁场位置并分别依序输出一第二转子位置讯号。

一微控制单元，电性连接该三个第一线性霍尔元件及该三个第二线性霍尔元件，依据该第一转子位置讯号或该第二转子位置讯号，以供后续处理。

在本实用新型的一实施例中，该马达单元为一直流无刷马达。

其中，该三个第一线性霍尔元件之一与该三个第二线性霍尔元件之一对应于一T形肋片的第一端侧及一第二端侧；或者，该三个第一线性霍尔元件之一与该三个第二线性霍尔元件之一对应于不同的两个T形肋片的第一端侧及一第二端侧。

当转子顺时针旋转或逆时针旋转时都有效且精确感测转子顺时针的磁场位置，因此，微控制器能持续且立即对定子的线圈绕组通电，使得转子顺时针或逆时针旋转皆能以峰值效率运转，而使马达的运转效率更高、更为省电且提出扭力。

附图说明

图1为本实用新型的第一较佳实施例的立体分解示意图；

图2为本实用新型的第二较佳实施例的立体分解示意图；

图3为本实用新型的第三较佳实施例的立体分解示意图。

其中，附图标记说明如下：

100 具有转子角度侦测单元的马达

1 马达单元

11 定子

13 转子

111 硅钢片

113 环形主体

115 T形肋片

3 转子角度侦测单元

31 电路板

33 第一角度侦测单元

35 第二角度侦测单元

331 第一线性霍尔元件

351 第二线性霍尔元件

E1 第一端侧

E2 第二端侧

G 径向气隙

具体实施方式

以下配合图标及元件符号对本实用新型的实施方式做更详细的说明，以使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参考图1，为本实用新型的第一较佳实施例的立体分解示意图。如图1所示，本实用新型的具有转子角度侦测单元的马达100包含：一马达单元1、一转子角度侦测单元3及一微控制单元(图面未示)。

该马达单元1包含一定子11及一转子13，该定子11包括一硅钢片111，该硅钢片111包括一环形主体113以及均布在该环形主体113外圆周上的多个T形肋片115，该T形肋片115的T形部围绕该转子13呈等间隔及环状配置，该T形肋片115具有一第一端侧E1及一第二端侧E2，该第一端侧E1为当该转子13顺时针旋转时最先经过该T形肋片115的一端，该第二端侧E2为该转子逆时针旋转时最先经过该T形肋片115的一端，该转子13位于该环形主体113之中并与该T形肋片115相隔一径向气隙G。

该转子角度侦测单元3包含：一电路板31、一第一角度侦测单元33及一第二角度侦测单元35，该电路板31设置于该硅钢片111之下，该第一角度侦测单元33与该第二角度侦测单元35各包含设置于该电路板31上的三个第一线性霍尔元件331及三个第二线性霍尔元件351，该三个第一线性霍尔元件331与该三个第二线性霍尔元件351配置于该径向气隙G之中且皆不实质接触于该定子11及该转子13；或者，该三个第一线性霍尔元件331与该三个第二线性霍尔元件351配置于分别对应于该转子13的N极与S极。

其中，该三个第一线性霍尔元件331分别对应于该T形肋片115的第一端侧E1，该三个第二线性霍尔元件351分别对应于该T形肋片115的第二端侧E2，以使该三个第一线性霍尔元件331得以优先感测该转子13顺时针旋转时的磁场位置并分别依序输出一第一转子位置讯号，以及使该三个第二线性霍尔元件351得以优先感测该转子13逆时针旋转时的磁场位置并分别依序输出一第二转子位置讯号。

该微控制器电性连接该三个第一线性霍尔元件331及该三个第二线性霍尔元件351，以接收该第一转子位置讯号或该第二转子位置讯号，以供后续处理。

较佳地，该马达单元为一直流无刷马达。

在本实用新型的第一实施例中，该三个第一线性霍尔元件331之一与该三个第二线性霍尔元件351之一对应于一T形肋片115的第一端侧E1及一第二端侧E2，如图3所示；只是图3所示的不只是一个第一线性霍尔元件331与一个第二线性霍尔元件351对应于一T形肋片的第一端侧E1及一第二端侧E2，而是三个第一线性霍尔元件331与三个第二线性霍尔元件351皆分别对应于三个T形肋片的第一端侧E1及一第二端侧E2。

参考图2，为本实用新型的第二较佳实施例的立体分解示意图，参考图3，为本实用新型的第三较佳实施例的立体分解示意图。如图2所示，本实用新型的第二实施例的结构与图1大致相同，与图1的不同之处在于该三个第一线性霍尔元件331之一与该三个第二线性霍尔元件351之一对应于不同的两个T形肋片115，但是，该三个第一线性霍尔元件331之一仍需对应于第一端侧E1，该三个第二线性霍尔元件351之一仍需对应于第二端侧E2；如图2所示，第一实施例的配置方式得与第二实施例相互搭配；或者，可如图3所示，该三个第一线性霍尔元件331与该三个第二线性霍尔元件351分别对应于不同的T形肋片115。

综上所述，当转子顺时针旋转或逆时针旋转时都有效且精确感测转子顺时针的磁场位置，因此，微控制器能持续且立即对定子的线圈绕组通电，使得转子顺时针或逆时针旋转皆能以峰值效率运转，而使马达的运转效率更高、更为省电且提出扭力。

由于本实用新型的技术内容并未见于已公开的刊物、期刊、杂志、媒体、展览场，因而具有新颖性，且能突破目前的技术瓶颈而具体实施，确实具有进步性。此外，本实用新型能解决现有技术的问题，改善整体使用效率，而能达到具有产业利用性的价值。

以上所述仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做任何形式上的限制。因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。

Claims (5)

1.一种具有转子角度侦测单元的马达，其特征在于，包含：

一马达单元，包含一定子及一转子，该定子包括一硅钢片，该硅钢片包括一环形主体以及均布在该环形主体外圆周上的多个T形肋片，该T形肋片具有一第一端侧及一第二端侧，该第一端侧为当该转子顺时针旋转时最先经过该T形肋片的一端，该第二端侧为该转子逆时针旋转时最先经过该T形肋片的一端，该转子位于该环形主体之中并与该T形肋片相隔一径向气隙；

一转子角度侦测单元，包含一电路板、一第一角度侦测单元及一第二角度侦测单元，该电路板设置于该硅钢片之下，该第一角度侦测单元与该第二角度侦测单元各包含设置于该电路板上的三个第一线性霍尔元件及三个第二线性霍尔元件，该三个第一线性霍尔元件与该三个第二线性霍尔元件配置于该径向气隙之中且皆不实质接触于该定子及该转子，其中，该三个第一线性霍尔元件分别对应于该T形肋片的第一端侧，该三个第二线性霍尔元件分别对应于该T形肋片的第二端侧，以使该三个第一线性霍尔元件得以优先感测该转子顺时针旋转时的磁场位置并分别依序输出一第一转子位置讯号，以及使该三个第二线性霍尔元件得以优先感测该转子逆时针旋转时的磁场位置并分别依序输出一第二转子位置讯号；以及

一微控制单元，电性连接该三个第一线性霍尔元件及该三个第二线性霍尔元件，依据该第一转子位置讯号或该第二转子位置讯号，以供后续处理。

2.如权利要求1所述的具有转子角度侦测单元的马达，其特征在于，该马达单元为一直流无刷马达。

3.如权利要求1所述的具有转子角度侦测单元的马达，其特征在于，该三个第一线性霍尔元件之一与该三个第二线性霍尔元件之一对应于一T形肋片的第一端侧及一第二端侧。

4.如权利要求1所述的具有转子角度侦测单元的马达，其特征在于，该三个第一线性霍尔元件之一与该三个第二线性霍尔元件之一对应于不同的两个T形肋片的第一端侧及一第二端侧。

5.如权利要求3所述的具有转子角度侦测单元的马达，其特征在于，该三个第一线性霍尔元件之另一与该三个第二线性霍尔元件之另一对应于不同的两个T形肋片的第一端侧及一第二端侧。