TW301819B - - Google Patents

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經濟部中央標準局負工消費合作社印製 301819 A7 _B7__ 五、發明説明（1 ) 發明領域 本發明是關於像轉換磁阻（switched reluctanee) 或S R馬達和永久磁鐵或PM馬達但不限制於道類馬達之 變速變距電動馬達的馬達控制器之領域：和更特別地關於 決定變速電動馬達之速度和力距之動力驅動信號之脈寬調 變（PWM)控制改進。 習知技術說明 最近發展像全氧半場效鼇晶MO S F ET s和絕嫌閛 極閘流 II ( i n s u 1 a t e d g a t e t h y r i s t 〇 r s ) ( I G T ) s 之動力半導體裝置讓氰子變相（comnutafed )馬達的發展 成爲變速JH動馬達的應用醫求。道類電動馬遠之共同例子 是它的速度和力距是利用控制器所控制，控制器的脈宽調 變電流進入像S R馬達和P Μ馬達道類馬達的動力相位線 圈：然而本發明之控制器可以與任何馬達配合使用，道馬 達可以由脈宽調變的電流進入馬達動力相位線圈來控制。 馬達之脈宽調變（PWM)控制器在成本與可靠度方面比 變速馬達之傳統控制器的有利。 像S R馬達和Ρ Μ馬達道類馬達傅統上靜子與轉子兩 邊都有許多磁極。在S R馬達方面靜子有動力相位線圈， 但轉子沒有線圈或永久磁鐵。S R馬達之完全相對方向的 靜子磁極之每對磁極有串聯的線圈，它從獨立的動力相位 線圈中引出。在ΡΜ馬達方面，永久磁鐵通常裝在轉子上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（2丨0Χ297公釐） --I - I----^ί--1 . (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 轉子之旋轉力距是由變換電流以預定的順序進入毎個 動力相位線圈所產生的，道以預定的順序有順序的電流與 轉子的角度位置同步，它配合靜子磁極產生極性變化。通 常動力相位線圈是放在靜子的磁極上，但如有醫要也可以 放在轉子的磁極。產生的磁力吸引最接近轉子一對磁極。 在S R馬達方面，在最近激磁的（exceted)靜子磁極之 轉子磁極超過對齊位置前關閉靜子或動力相位線圈之電流 。像道類馬達在力矩發展方面由於靜子線圈內電流大小變 化與電流方向無關，因此配合轉子旋轉同步之直流脈波可 利用像閘流管或功率m晶嫌之直流轉換元件之變流器（ converter)產生電流加到靜子動力相位線圈。經靜子相 位線圈之所要變相（commutation)的電流可以利用移位感 器產生轉子位置信號來達成，即例如像編碼器，或組合器 ( Resolver)來產生道種電流，而轉子位置侰號是由馬 遑的轉子驅動的。馬達位置倌號加到馬達控制器內。 馬達控制器典型地也送出指示所要轉子旋轉方向之僧

號和指示所要轉子角速度通常測置每分鐘多少轉（RPM )之速度組（speed set)信號。道種速度和方向信號可由 人力操作或自動控制系統來控制。另外，轉子位置信號， 即所热知的馬達電子（Me )信號，和力距，或Μ流，回 授信號也加到馬達控制器。每個S R馬達之勖力相位線圈 锾流是從直流《源引出來，和每個動力相位線圈以串聯連 接功率氰晶谶經其配合相關的動力相位線圈來控制電流。 馬達控制器產生脈宽調變（PWM)動力臛動信號加到功 ,I. 本紙張尺度適用中準（CNS ) A4規格(210X297公^Γ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 線 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 率氰晶體以使它們接通或關閉。道種《流的時脈（TIMing )與轉子的位置有關並造成轉子旋轉，和動力相位線圈接 通的命令是決定轉子旋轉方向。 加到與動力相位線圈串接的功率電晶«的動力驅動信 號是脈宽調變信號（PWM)以保持進入動力相位線圈電 流水平，到達造成轉子旋轉到所要R PM的水平同時限制 動力相位線圈到預定最大値之力距或電流。我們必須注意 到馬達力距之大小是流入動力相位線圈之電流的函數。道 電流的大小被感應出來和用來產生《流，或力距，回授信 號加到馬達控制器。用在S R馬達之脈宽調變動力羼動僧 號之以前設計的電路於美國專利5，1 9 6，7 7 5之圖 9顯示說明。 以前設計PWM控制器之問題在於PWM動力願動信 號頻率與馬達竃子信號Me或動力相位轉換信號以尖波（ beat)頻率表示（PWM — Me )沒有固定關係，造成馬 達在速度和力距上使道尖脈頻率的變動。道種由它們產生 或本身的變動是不希望存在的，另外由於道變動發生引起 增加馬達的噪音。 發明概述 本發明提供變速變距電動馬達脈寬調變控制器，其中 馬達控制器產生PWM動力驅動倌號，倌號之頻率固定到 動力相位變相或動力相位致能信號頻率的整數倍"^11'。 這動力相位致能僧號決定在時間間隔內毎個動力相位線圈 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .- f * - ( -----------------,訂------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 301619 五、發明説明（） 能夠接通和命令或順序地使信號接通時決定轉子旋轉的方 向0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明提供變速變距馬達之PWM控制器，它產生 PWM動力羼動倌號，其頻率也固定到由控制器產生的動 力相位致能信號頻率的整數倍。 本發明顯示說明電動馬達之PWM控制器，其中 PWM動力願動信號之頻率固定到整個馬達RMP和力距 操作範園下動力相位致能信號頻率的整倍數。 另外本發明敎導如何減少變速變距電動馬遑之嗓音與 變動，它是利用維持PWM動力覼動信猇一定的脈波數來 逵成目的，當每個動力相位線圈電路能接通的時間期，道 信號才控制每個馬逵動力相位線圈電路所流入的電流。 附圖簡述 本發明之其他的目^，特性和好處配合附圖顯示之實 施例的下列說明之後變的更明顯，雖然不偏龌本發明顯示 文字敘述概念之精神和範園仍有些變化和修改，但都是本 發明的範園，和道些附圓： 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 圖1是說明傅統馬達控制器與馬達一個靜子相位線圈 連接，以前設計的S R馬達繪示圖； 圓2是以前設計PM馬遠剖面繪示圖； 圖3是S R馬連配合連接本發明馬達控制器的繪示方 塊圖： 圖4是圖3馬達控制器方塊_: 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS )A4規格（210X297公釐） -7 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 £7____ 五、發明説明（5 ) 圖5是PWM電流控制和圆4之動力轉換邐輯電路之 方塊圖； 圖6是顧示動力相位致能信號的脈波與PWM動力驅 動倌號脈波之間關係的時脈圖。 發明之詳細說明 爲方便起見，本發明之脈宽調變控制器操作將配合轉 換磁阻馬達來說明。如上述已提出，本發明之控制器可以 使用任何型式的m動馬達，其馬連所產生的速度和力距由 進入像永久磁鐵馬遑之馬逹動力相位線圈電路的脈宽讕變 信號電流所控制。參考園1，以前設計之SR馬達有一轉 子1 2內部沒有線圈，永久磁鐵，或變相器（Coramutato-r)。靜子14有一個相對少數的靜子動力相位線圈16 內僅含這樣的線圈1 6 A，它包含一對串聯連接的線圈 1 8A1和1 8A2，如圖1顯示說明。轉子12裝在軸 心2 0上以便繞著與園柱形軸心2 0之縱軸同心的旋轉軸 旋轉。轉子12較好地由磁場能通過的合金鋼片製成的多 層叠合或壓印（stamped)形成。靜子1 4也一樣較好地由 磁場能通過的合金鋼片製成的多層叠合在一起。 如圓1所顯示的靜子1 4有八個靜子磁極2 2和轉子

I 1 2有六個轉子磁極2 4。在完全相對面的磁極2 2之線 圈1 8是串聯的連接形成四個動力相位線圈1 6A、 1 6B、1 6C和1 6D。爲易於說明相位線圈1 6B、 1 6C和1 6D沒有顯示在圓1中；而靜子磁極配合道些 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ί〇Χ297公釐） -Q _ .· ( ' ( I 裝*— n 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 嫌圈'"B，，' C # ，和表稱示。在SR馬邃中， 也許使用不同組合的靜子和轉子數：例如六個靜子磁棰和 四個轉子磁極組合將構成三相馬達，因爲它將有三個靜子 動力相位線圈；和八個靜子磁極和六個轉子磁極馬達將構 成四相馬達，因爲它將有四個靜子動力相位線圈。 當直流電進入靜子動力相位線圈16A時，靜子14 和轉子1 2都磁化（magnetized)。如此造成轉子1 2與 完全相對面的一對磁極2 4對齊而產生力距，道是由於靜 子磁極2 2 A 1和2 2 A 2激磁或磁化。力距之極性並不 與電流之極性有關，因爲轉子1 2永遠吸引靜子1 4和旋 轉到提供在接通磁極之間最大磁阻路徑之方位。因此， SR馬遑僅醫單極電流從電源2 6進入動力相位線圈。相 位線圈1 6 A_ 1 6 D之一串列激磁利用一對轉子磁極 2 4與其動力相位線圈1 6接通或激磁的靜子磁極2 2同 步對齊造成轉子12旋轉。同時動力相位線圈典型地是順 序地接通開關的一相位同時開啓的下個相位，動力相位線 圈也許在先前相位未接通以前接通後績相位道種方式重叠 起。轉子位匿感知器2 8對控制器3 0提供訊息，由於轉 子1 2對靜子1 4相關位置在轉子1 2旋轉方面能同步於 靜子動力相位線圈1 6 A— 1 6 D並順序地激磁或接通是 必醬的。 在圖1中，僅顯示說明接觸靜子動力相位線豳或相位 ，：I 6A之基本電路。提供於相位1 6B — 1 6D之相似 的電路並未顯示脫明。當轉換器對3 2關閉時，從DC電 --------------：---訂------终 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS) A4規格（210X297公釐） -9 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（7 ) 源2 6產生相位1 6A的電流。當轉換器對3 2打開時， 電流傅送到二極體3 4使它快速清除和回復任何備存由接 通相位1 6 A結果產生能置。 轉子1 2在相反方向旋轉到靜子動力相位繚圈1 6 A _ 1 6 D接通或激磁的順序中。電流脈波流入相位線圈是 以馬達電子（Me )時脈信號的反應經控制器3 0來控制 ，道時脈信號是由轉子位置感應器和對轉子1 2計時發生 相差角""q"所產生的。因此流入靜子相位嫌圈1 6A — 1 6 D之電流變相作用發生與實物之相差角q將產生轉子 磁極2 4超過吸引的靜子磁極2 2之相當平滑的旋轉變換 .! 動作。爲達成這目的，每個動力相位線圈在有吸引力的靜 子磁極與被吸引的轉子磁極對齊以前必須確時地不接通m 流。 何時接通電流脈波流入靜子動力相位線圈和作用期的 時間之時脈是由控制器3 0所決定，控制器就產生動力相 位變相，或動力相位致能信號，道倌號是轉子角度Q和馬 達R PM的函數。在靜子相位線圈內電流大小是利用脈宽 調變（PWM)流入所給的動力相位線圈之接通電流來控 制，同時動力相位線圈由動力相位致能信號，和脈波產生 致能的作用。 參考圖2，它是以前設計的PM馬達內有轉子，轉子 上裝兩個完全相反位置的永久磁鐵4 0、4 1，磁鐵4 0 、4 1構成轉子磁極4 2、4 3。轉子3 8位於靜子4 4 內，以致對轉子3 8裝上的軸心4 6之縱向軸旋轉。靜子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）-1 〇 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 Γ - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 在圖2說明之實施例中提供二組完全相反的靜子磁極4 8 、4 9。靜子4 4有兩個靜子動力相位線圈5 0、5 2 , 毎位嫌圈5 0、5 2包含一對串聯連接的線圈，因爲pM 3 6共含有四個靜子磁極，因此它是兩極馬達。 其他在轉子3 8裝上永久磁鐵的型式，有靜子和轉子 不同的數目，和必醬改變進入動力相位線圈5 0、5 2¾ 向，毎次的電流是變相的，關於PM馬達附加的訊息，：¾ %速度控制和向服系統之D、C馬遑：工程手冊；Eletr_ ocraft公司出版：第三版：1 9 7 5出版#中提出作參 考。 在圖3中馬達1 0和它的轉子1 2，靜子，動力相位 線圈，和轉子位置感知器與圖1之顯示說明基本上相同。 馬達控制器5 6加到它的输入端5 8是DC電壓之速度組 信號，它是馬達10所要的轉子RPM之函數，和輪入端 6 0是代表轉子1 2旋轉方向極性之旋轉方向倌號。與毎 個動力相位線圈16A—16D接通的電流是從電源V+ 引出來。毎個動力相位線圈16A—16D與轉力換器 6 2 A_D串聯連接，轉換器較好地是功率 MOSFETs。馬達控制器5 6產生PWM動力II動倌 號在输出端6 4 A_D输出，它是各別送到動力轉換器 62A—D。每個動力驅動信號之、開# ( )部 份就是打開動力轉換器6, 2使它允許電流流經動力相位線 圈，這線圈串聯連接動力轉換器以及經電阻6 6 A — D其 中一個與毎個動力轉換器6 2 A — D串聯連接。動力相位

I 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS)A4規格（210X297公釐）-Π · — HI! 裝I I I 訂 ^—1 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 301819 at _B7_ 五、發明説明（9 ) 線圈1 6A，動力轉換器6 2A和電阻6 6A集合形成動 力相位線圈電路6 8 A，同樣地動力相位線圈電路6 8 B 一 D每個是由串聯連接的動力相位線圈，動力轉換器和《 阻組成。 在毎個電阻6 6 A — D的壓降與流經對應動力相位線 圈電路6 8 A_D電流的大小成正比和因此在任何瞬閜提 供任何一個相位線圈電流大小的測量。跨過電阻6 6 A — D的電壓構成動力相位電流，或力距回授，和混合信號各 別地加到馬達控制器5 6的输入端7 0 A — D。 例如它可能是編碼，或組合器的轉子位置感知器2 8 產生馬達電子（Me )信號，道信號的時脈是轉子1 2角 度位置的函數，和其頻率是轉子每分鏟轉速（RPM)乘 轉子磁極2 4的數目的函數，在較佳例子磁極數目中是六 。Me信號加到馬達控制器5 6的输入端7 2。 在圖4中是馬達控制器5 6更詳細的脫明之方塊圖， 加到控制器5 6之输入端7 2的Me信號送到相位鎖住迴 路（phase-locked loop) (PLL) 7 6 的相位比較器 (comparator) 7 4。PLL 7 6的竃壓控制振盪器（ voltage controlled oscillator) V C Ο 7 8 之输出 是脈宽讕變PWM信號，用在產生脈宽調變的動力驅動倌 號，道倌號經控制器5 6的输出端6 4 A — D加到功率電 晶6 2A — D，將於下列說明。道PWM信號也加到、十 N#的計數器（counter) 8 0，其输出是動力相位變相 倌號。十η計數器8 0之输出也作爲相位比較器7 4的第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）-12 · .. f - · ( --------------；--，訂------i (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1()) 二输入並且也送到上/下計數器8 4之鐘脈（clock)输 入端8 2。 上/下計數器8 4之端子A_D的输出是動力相位致 能信號，它決定馬連1 0的動力相位線圈在那個時間期可 以接通，和接通的順序。計數器8 4依據信號的極性加到 旋轉方向的端子6 0，它可能是往上計數的順序，即A， B，C，D :或往下數；即D，C，B，A。計數方向決 定動力相位嫌圈1 6 A— 1 6 D是順時針或反時針方向的 順序，也就是用來決定轉子1 2旋轉方向。因此，馬達方 向命令倌號加到控制器5 6的输入端6 0，和從那地方加 ：; 到計數器8 4的上/下控制端以決定馬達1 〇之轉子1 2 旋轉方向。 速度組信號之大小是馬達1〇所要RPM之函數，它 加到控制器5 6的输入端5 8和加到運算放大器（ op — amp) 8 6的正输入端。PLL 7 6之來源從 動器（source bollower)的輸出加到 〇 p _ am p 8 6的負输入端。PLL 7 6之來源從動器8 8產生的 ；, 電壓大小是實際馬遑速度的電應侰號，和是轉子1 2瞬間 RPM之函數。o p — amp 8 6的输出是速度誤差信 號，如果轉子1 2 RPM小於由所定速度組信號道信號 是正如果大於是負的。道電路包含二極髗9 0、電晶雔 9 2，和電位計9 4，它限制正速誤差信號的大小以限制 動力相位線圈的最大《流，也就是限制馬達1 〇的最大力 距。速度誤差信號和PWM倌號加到每個PWM電流控制 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS)A4規格（ 210X297公釐〉-13 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) r 、-* 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 和動力轉換器邏辑電路9 6 A - D。相位致能信號出現在 計數器8 4的A — D输出端，並各別地加到電路9 6 A —

D，當作相位《流回授信號，道信號是加到输入端7 0 A 一 D的。 參考圖5，毎個電路96A—D包含一個 op— amp A — D，一個設定一重設正反器1 Ο 0A — D， 和AND閘10 2A — D。從PLL 7 6來的？贾1^信 號加到每個正反器10 0 A — D的設定端。加到正 反器1 0 0A之重設端* R#是電路9 6A之OP — a m ρ 98A的输出。從含有op-amp 86電路 的速度信號加到op — amp 98A — D的输出端，和 例如相位A電流回授侰號是加到op — amp 9 8A的 正输入端。 當PWM脈波加到正反器1 0 0的設定端S時，输出 變正，正反器1 0 0A的'输出變高電位並一直保持 直到其重設端R的電Μ到達一個値來重設正反器1 〇 0A 。當Q输出變高氰位正反器重設和Q输出變低電位之間的 時間期由op_amp 98A输出到遠罾要重設正反器 1 0 0A的電壓大小要進行多久來決定。道是由速度誤差 信號的大小和極性以及加到op-amp 98A相位A 電流回授信號來決定。當相位A電流愈大，正反器7 8 Q 输出脈波之正或工作循環週期愈窄。如果速度誤差是負， 正的部份愈宽和脈波的工作循環週期愈大，和如果速度誤 差是正的，工作循環週期較小。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公釐）-14 - ---------裝·----_--*訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 301819 A7 B7 五、發明説明（12 ) 正反器1 0 0A的Q输出當作AND閘1 0 2A的一 個输入。ANDW1 0 2 A其他输入是相位A致能信號，

它使用計數器8 4的A相输出端。在端子6 4A之AND 閘1 0 2 A的输出是相位A動糴動信號，它加至功率電晶 體6 2A。竃路9 6B、9 6C和9 6D的操作確實與氰 路9 6 A上述操作情形相同。例如電路9 6 A操作結果是 動颶動信號加到動力轉換器6 2 A的毎個脈波之加電力上 去的時期，或工作循環週期是與速度誤差信號和動力相位 電流*或力距，從動力相位線圈電路6 8 A回授僧號的函 數0 在圖6中，信號SI，S2，S3和S4說明在計數 器8 4输出端A，B，C，D產生A，B，C和D動力相 位致能信號的時脈。因此，當B動力相位致能信號是正， 在BB5AND閘1 0 2B是致能的所以PWN動力軀動信 號重設正反器1 0 0 B的·输出傅送到動力相位線圈 電路6 8 B的功率電晶髏6 2 B。對信號S 5和S 6而言 ，水平刻度增加了以便說明加到功率電晶髏6 2 A動力緬 動脈波之形狀和數目，例如，S 4相位A致能脈波的時間 週期是正或接通和道時間過期內AND閘1 0 2 A是致能 的。S 5之波形脫明每個相位A動力驅動信號加到動力矚 動電晶髗6 2 A之電流接通部份或工作循環週期之宽度或 期間，同時相位A致能脈波是正和特別是當馬達在正常負 載的願動下所產生。S 6之波形說明馬達1 0在小負載下 願動，每個相位A動力驅動信號之電流接通部份的寬。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~「15 - 一 I 裝. I 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明説明（13 ) 我們必須注意到當由於相位致能倌號的作用使每個相 位線圈是致能的時期，動力躧動信號加到靜子相位線圚之 功率m晶«的數目是一個固定整數，在說明的實施例中是 五，它用於任何馬達速度和任何負載或到達預定最大力矩 之力距。以另外方法說明，動力羼動信號之頻率是動力致 能，或動力相位變相，在馬連任何R PM信號的固定整倍 數。限制器是由於馬達1〇可能產生最大力距，如此可以 防止過大電流進入相位線圈，而可能損壞馬達。 顯然，在上述技術範園內本發明可能有許多修改和變 化，因此我們知道在附隨如申請專利範園之規範下，本發 明也許發展出不同於所特定描述和說明的設計，而道些都 是本發明的範園。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 301819 AS B8 C8 D8 η. 六、申請專利範圍 附件一 第83108918號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國85年3月呈 1 種含有轉子，靜子和一些動力相位線圈電路之 變速變距電動馬達之脈寬調變控制器，其中每個動力相位 電路包含動力轉換器，和產生馬達電子（Me )信號之機 構，Me信號是馬達轉子每分鐘轉速（RPM)的函數和 含有轉子與馬達靜子之相對關係位置；控制器包含： 對應由馬達所產生的Me信號之電路機構，它產生脈 寬調變信號； 產生動力相位變相信號之電路機構，其頻率與該脈寬 調變信號之頻率有固定的關係，它是一個用於每個動力相 位線路之動力相位致能信號； 產生速度誤差信號之電路機構，該速度誤差信號是轉 子實際R PM和所要R PM之間差異的函數；和 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 產生動力驅動信號之脈寬調變（PWM)信號，它應 用到動力相位線圈電路之動力相位轉換器，當每個動力相 位轉換器由於動力相位致能信號產生致能以接受該動力驅 動信號時，由PWM電路機構產生的動驅動信號之頻率是 脈寬調變信號的頻率，動力驅動信號之工作循環週期是速 度誤差信號和由動力相位線圈電路產生的動力相位回授信 號的函數，當動力驅動信號加到動力轉換器使該電路接通 本纸垠尺度逍用中國國家揉準（CNS ) Α4洗格（210Χ297公釐」j - 經濟部中央榇隼局身工消費合作社印装 A8 301819 i 六、申請專利範圍 時，該動力相位電路是依順序接通。 2. 如申請專利範圍第1項之變速變距電動馬達之脈 寬調變控制器，其中動力相位變相信號和脈寬調變信號頻 率之問的固定關係是動力相位變相信號頻率即脈寬調變信 號頻率的1/n倍，而η是整數。 3. 如申請專利範圍第2項之變速變距電動馬達之脈 寬調變控制器，其中電動馬達含有轉子·個磁極之變 磁阻馬達，是偶數和ME頻率等於轉子RPM乘以 R 。 4 .如申請專利範圍第3項之變速變距電動馬達之脈 寬調變控制器，其中每個動力相位線圈包含用於產生動力 相位回授信號之機構。 5 .如申請專利範圍第1項之變速變距電動馬達之脈 寬調變控制器，其中電動馬達是永久磁鐵馬達。 6 ·—種含有轉子，靜子和一些動力相位線圈電路之 變速變作電動馬達之脈寬調變控制器，其中每個動力相位 電路包含動力轉換器，和產生馬達電子（Me )信號之機 構，Me信號是馬達轉子每分鐘轉速（R PM)的函數和 含有轉子與馬達靜子之相對關係位置：控制器包含： 對應由馬達所產生的Me信號之電路機構，它產生脈 寬調變信號： 產生動力相位變相信號之電路機構，且頻率是該脈寬 調變信號頻率的1/n倍，其中，是比一大的整數 » 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) Α4规格(210X297公釐j (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - 、1T ABCD 經濟部中央椟準局負工消費合作社印製 六、申請專利範圍 «路機構，它的該相位變相信號用於產生動力相位致 能信號，一個動力相位致能信號用於馬達每個動力相位線 圈電路； 產生速度誤差之電路機構，該速度誤差信號是轉子實 際RMP與所要rpm之間差異的函數；和 一些脈寬調變（PWM)電路機構，每個PWM電路 機構與馬達動力相位線圈電路之一配合以產生配合的動力 相位線圈電路之動力驅動信號運用到其配合的動力相位線 圈電路的動力轉換器，當動力相位致能信號加到該PWM 電路機構之其中一個時，由PWM電路產生的動力驅動信 號之頻率是脈寬調變信號的頻率，和動力驅動信號之工作 循環週期是速度誤差信號和由動力相位線圈電路產生的動 力相位回授信號的函數，當動力驅動信號加到動力相位線 圈電路之動力轉換器使該電路接通時，該動力相位線圈電 路是依順序接通造成馬達轉子旋轉。 7 .如申請專利範圍第6項之變速變距電動馬達之脈 寬調變控制器，其中馬達之轉子有個磁極和靜子有 t S '個磁極，1 R #和| S '是偶數，和動力相位線圈 電路位於靜子磁極上。 8 .如申請專利範圍第7項之變速變距電動馬達之脈 寬調變控制器，其中馬達是變磁阻馬達和M e信號頻率等 於轉子R PM乘以R。 9 .如申請專利範圍第8項之變速變距電動馬達之脈 宽調變控制器，其中整數等於5。 本紙張尺度適用中國國家椹準（CNS)A4规格（210Χ297公釐J 3 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)， .、裝 、-β 經济部中央標準局負工消費合作社印製 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 0 .如申請專利範圍第8項之變速變距電動馬達之 脈宽調變控制器，其中電動馬達是永久磁鐵馬達。 11.一種變速變距電動馬達之脈寬調變馬達控制器 ’馬達含有個第一組完全相對方向的靜子磁極的靜 + ’ 一個轉子裝在靜子內繞旋轉軸旋轉，該轉子有 個第二組完全相對方向的轉子磁極，〃是 偶數，每組磁極之每一對完全相對方向磁極有串聯連接的 動力相位線圈，產生脈波的馬達電子（Me )信號的機構 ，它的脈波時脈是轉子是對靜子角度位置的函數，和它的 頻率是轉子每分鐘轉速（RPM)，和轉子磁極數的函數 ，動力轉換機構，它與每個動力相位線圈串聯連接允許電 流進入動力相位線圈以反應加到其轉換器機構之動力驅動 信號之脈波的電力接通部份：和連接到每個動力相位線圈 用來產生電流回授信號之電路機構，它是在任何瞬時電流 流入任何動力相位線圈的函數，該馬達控制器包含： 第一電路機構，它用Me信號產生脈寬調變（PWM )信號與Me信號同相位，和一個第二信號它是馬達轉子 R P Μ的函數； 第二電路機構，這是由第一電路機構產生轉子R ΡΜ 之函數的電壓，和一個所要轉子R PM的函數的速度組電 壓產生速度誤差信號： 第三電路機構，這是由第一電路機構產生的PWM信 號以便用到動力相位變相信號，其頻率是所運用的PWM 頻率的1/η倍，其中〃是大於一的正整數： 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------Ί — * { (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)· 訂 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A8 301819 1 六、申請專利範圍 第四電路機構，它運用由第三電路機構產生的動力相 位變相信號來產生動力相位致能信號，一個用於馬達每個 動力相位線圈：和 PWM電流控制和動力轉換邏輯機構，一個輸出用於 馬達每個動力相位線圈和每個加入速度誤差信號，PWM 信號和每個各別含有的動力相位致能信號和動力相位電流 回授信號，毎個PWMm流控制和動力轉換邏輯機構用來 產生含有工作循環週期之脈寬調變信號和它的工作循環週 期之頻率是速度誤差信號和電流回授信號的函數和它的頻 率是動力相位致能信號的' N '倍，這信號各別加到與馬 達動力相位線圈串聯連接的動力轉換機構，以順序地控制 電流進入每個動力相位線圈造成轉子旋轉。 12 .如申請專利範圍第11項之變速變距電動馬達 之脈寬調變馬達控制器，其中串聯連接的動力相位線圈是 放在每對完全相反方向的靜子線圈上。 13 .如申請專利範圍第12項之變速變距電動馬達 之脈寬調變馬達控制器，其中大於。 14 .如申請專利範圍第13項之變速變距電動馬達 之脈寬調變馬達控制器，其中第一電路機構是相位鎖住迴 路裝置。 15 .如申請專利範圍第14項之變速樂距電動馬達 之脈寬調變馬達控制器，其中第四電路機構是上/下計數 器。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之變速變距電動馬達 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> ;装. 訂 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之脈寬調變馬達控制器，其中電動馬達是變磁阻馬達。 17 .如申請專利範圍第15項之變速變距電動馬達 之脈寬調變馬達控制器，其中電動馬達是含有永久磁鐵在 轉子的永久磁鐵馬達。 18 .—種轉換磁阻馬達的脈寬調變控制器，該馬達 含有八個完全相反方向靜子磁極之靜子；一個轉子裝在靜 子內繞旋轉軸旋轉，該轉子有六個完全相反方向轉子磁極 :每對完全相反方向靜子磁極含有串聯連接的動力相位線 圈；產生馬達電子（Me )信號的裝置，它的脈波時脈是 轉子對靜子角度位置的函數，和它的頻率是轉子每分鐘轉 速（RPM)乘以轉子磁極數的函數：動力轉換機構，它 每個動力相位線圈串聯連接，用於控制電流進入動力相位 線圈以反應加到其轉換器機構之動力驅動信號之每個脈波 的電力接通部份；和連接到靜子動力相位線圏以產生力距 回授信號之電路機構，它是在任何瞬時電流流入靜子動力 相位線圈的函數，該控制器包含： 電路機構，其中加一個馬達轉子所要R PM函數的速 度組電壓和一個馬達轉子實際R PM函數的實際速度電壓 以產生速度誤差信號； —個除以'η '的計數器，內含有輸入端和輸出端； 相位鎖位迴路（PLL)電路裝置，其中包含第一信 號輸入端輸入由控制器所控制的馬達產生之Me信號，一 個相位比較器輸入端，和電壓控制振盪器（VCO )，它 產生脈宽調變（PWM)信號；_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)- 訂 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 _______D8 六、申請專利範圍 電路機構，它運用由ν C 0產生的PWM信號到除以 ""n#計數器電路之輸入端，除以、的計數器電路在 輸出端產生動力相位變相信號； 電路機艚，它連接除以、η 〃計數器之輸出端到 P L L之相位比較器的輸入端； 一個上/下計數器電路，它運用動力相位變相信號產 生動力相位致能信號以便使用到馬達每個動力相位線圈； PWM工作循環周期控制機構，它運用速度誤差信號 和由馬達產生的力距回授信號以改變PWM信號之每個相 位之電力接通期作爲速度誤差信號與力距回授信號之間差 異的函數以產生PWM動力驅動信號，它的頻率與在 P L L之VC 0輸出端之PWM信號頻率一樣；和 邏輯和動力轉換控制電路機構，它運用從PWM工作 循環週期控制機構輸出的PWM動力驅動信號和除以 '計數器產生的動力相位致能信號，把PWM動力驅動信 號送到馬達的動力馬達機構使相位線圈依順序接通和與轉 子的旋轉同步。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之脈寬調變控制器， 其中η "是正整數。 2 0 ·如申請專利範.圍第1 9項之脈寬調變控制器， 其中' η '等於五。 本紙張尺度逋用中國國家揉率（CNS)A4洗格（210ΧΜ7公釐）7 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .Μ· 訂