TW416180B - Starting of single-phase motors - Google Patents

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416180 _8¾^ 8、产8,7^~~^] 五、發明說明（％) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號簡單說明 10 靜子 12 轉子 15 轉子極 17 停置磁鐵 20 輪葉 22 軸 24 第一位置感測器 26 第二位置感測器 28 扇形段 30 邊緣 32 中心線 36 電動機控制器 38 開關配件 40 計時器 120 比較器 122 第一輸入 124 第二輸入 126 輸出 128 單穩態多諧振盪器 130 閘 132 輸出 134 延遲電路 ------------^^ ---------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 416180 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 Λ7 H7 五、發明説明（I ) 本發明是關於一種單相、電子換向式電機機械。本發 明特別’雖然非唯獨，可應用於單向開關式磁阻電動機。 開關式磁阻機械典型上包括一具有凸出靜子極之靜子 和用於激勵靜子極之靜子繞組、及一具有凸出轉子極之轉 子。轉子安裝於軸承中以允許其與靜子同軸轉動。轉子之 移動依據靜子繞組之激勵而被靜子極影響。此機械之理論 和設計載於’例如，史蒂芬森和布雷克(Stephenson and Blake)於1 9 9 3年六月二^一至二十四日在德國努恩堡 之PCIM ‘93會議及展覽中所提出之「開關式磁阻電動機和 驅動器之特徵、設計和應用」論文中。 與其他型式之電機機械一樣，開關式磁阻機械可具有 一、二或更多獨立電路，習稱爲相。這些係討論於上述。 雖然每一相之數目與各種不同的優點有關，通常認爲單相 系統對於低動力驅動系統特別具有成本效益。單相機械之 —例示於圖1中。圖1之機械的靜子S和轉子R各具有二 凸出極，二靜子極皆具有一環繞彼之勵磁線圈C。二線圈 連接在一起以形成相繞組。此例顯示在每一靜子和轉子上 有二極，但亦可使用其他數目之極。此外，雖然習知之配 置係轉子在靜子外部周圍轉動（此習稱爲「反式」機械）， 此例顯示轉子在靜子孔內部轉動。 圖2繪示機械之靜扭矩曲線，即，當一爲轉子轉動角 0之函數的任意、恆定勵磁電流施加至相繞組時所產生之 扭矩T。此曲線爲雙凸出電動機之特徵，且可計算或測量 〇 _ 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X2?7公对） ---------t------—IT------^ (請先閱讀背而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掣 416180 A 7 H7 五'發明説明（1) 機械控制包含在低速之電動機扭矩調節的「斬截」模 式(chopping mode)。扭矩之控制係藉由在相傳導期間重複 斬截而避免繞組電流上升至一最大準位階以上。在高速時 ，電流之上升和下降時間係俾使，對於每一相傳導期間， 電流僅接通和斷開一次，且在正常操作時未斬截。扭矩係 經由開關角而控制，即，電壓所施加和在相繞組處反轉之 角位置。此係所謂操作之「單脈波模式」。斬截和單脈波 模式二者在上述史蒂芬森和布雷克的論文中皆提到。 此機械係通常「轉子位置開關式」，即，電壓依據轉 子之角位置而施加且在相繞組處反轉。轉子位置之決定是 藉由一測量轉子軸位置之物理轉換器，或藉由從機械之其 他變數--諸如電流和通量--而導出位置之演算法。在低成本 驅動中，通常使用簡單的位置轉換器，典型上包括一光學 或霍爾效應裝置，其固定至靜子且作爲感測器以偵測一安 裝於轉子軸上之栓槽式輪葉或磁鐵總成的接近。雖然其他 配置亦爲可行，輪葉通常具有與轉子所具有之極相同數目 之栓槽。 轉換器之習知配置典型上使用單一感測器以用於單和 二相系統；二感測器以用於四相系統，及三感測器以用於 三相系統。在一具有一感測器之單相系統中，使用簡單邏 輯以解碼感測器之輸出，以提供在一轉子極距(pole pitch) 內之轉子位置資訊。在圖1之機械中，感測器通常安置爲 可指示轉子極何時完全對準靜子極(即，顯示且整體表示爲 Lmax之轉子位置，因爲相繞組在此轉子位置具有最大電感 ____4___ ____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公苋）

It-------抑衣------1T----1--0 (請先閱讀背而之·;ί意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 416180 五、發明説明（1 ) )。假設輪葉具有之記號/空間比爲一，則感測器將亦指示 90°位置（整體表示爲Lmin，因爲相繞組在此位置具有最 小電感）；即，轉子極在靜子極之中間。 正扭矩在此定義爲驅動電動機於前、順時鐘方向，以 致於轉動角0在圖2中正向遞增。參考圖2可瞭解，若電 動機在對應於正扭矩區域之位置，即，在圖2的點2和4 間之區域，則電動機將僅以向前方向從靜止啓動。另一方 面，當轉子在對應於負扭矩之區域，即，在點5和6之間 ，若相繞組被激勵，則轉子將以反方向移動。若相繞組在 實質爲零扭矩之區域被激勵，即，至少在點1和2之間或 在點4和5之間，則電動機將無法啓動。 爲了克服在啓動時之此不可靠的問題，已知有各種方 法用於在激勵相繞組前相關於靜子而安置轉子於正確的角 位置，於是確保電動機將在所欲方向啓動和轉動。此系統 揭示於，例如，美國第49S2069號，其揭示使用通常安裝 於靜子上且作用於轉子上之所謂「停置(Parking)」磁鐵’ 以將其固持於一較佳啓動位置。此位置典型上是在圖2之 點3周圍，在該處之扭矩爲最大値或接近最大値。 當驅動器已操作且被斷開時’停置磁鐵有一經常爲明 顯的特徵。轉子之速度減慢，直到速度低至足以讓磁鐵「 抓住j轉子且防止再向前移動爲止。然後，轉子在一最後 靜止位置周圍振動’轉子之動能由於摩擦和靜子及轉子中 之磁場所感應之渦流損失而散失’振動之振幅乃漸漸減小 。此減慢和振動之程序可能需要一些時間’特別是當負載 5 ---------#------ir------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS〉以规格（超) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 416180 五、發明説明) 扭矩隨著減少的速度而降低且系統中之摩擦小的時候。 此特徵會對於驅動器之操作引起某些問題。例如，若 驅動器斷開且嘗試在短時間後再啓動，則當RPT信號指示 ，轉子是在適當位置以供勵磁再施加至繞組時，轉子可能 仍然在振動的狀態。在此狀態下，繞組可能在轉子已擺動 通過其最大扭矩區域而朝向接近零扭矩區域(例如，由圖.2 之點3朝向點4)時被激勵。在此點，來自停置磁鐵之扭矩 與(較小的）主扭矩相反，而轉子可能停留於該位置，無法 啓動。 在某些習知系統中，感測器被安置爲，其在轉子到達 對準位置之前產生信號轉換β此是由於在高速之較佳操作 而達成。因而，在零或低速度，相繞組之激勵直接連結至 感測器脈波序列之邊緣，這些系統可以允許繞組在一區域 之激勵，在該區域之負扭矩足以設定轉子以相反方向轉動 。爲了克服這些和其他問題，可以只等待直到振動消失而 轉子在所欲啓動位置爲止，此對於一需要快速再啓動之使 用者而言可能無法接受。 本發明之一目的是一種轉子位置轉換器’其比先前所 可能者提供電機機械-特別是單相開關式磁阻電動機-之更 可靠的啓動。 本發明之又一目的是提供一種用於電機機械之轉子位 置轉換器，其允許更快的再啓動。 依據本發明之一特色，提供一種電機機械’包括一界 定靜子極之靜子，一用於激勵一或更多極之單相繞組’一 6 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2丨0X297公沒) ~" 裝 11 - ^ 線 (請先閜讀背而之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 416180 五、發明説明（$ ) 界定轉子極之轉子，一包括配置成與轉子一起轉動之構件 的轉子位置轉換器’ 一第一感測器，配置成受構件移動之 影響而產生第一信號以指示轉子相對於實質上爲零扭矩之 靜子的位置’和一第二感測器，配置成受構件之影響而產 生第二信號以在第一信號之前指示角位置，第一信號和第 二信號之間的間隔係指示扭矩產生之不同區域。 本發明包含引導一第二感測器至用於單相機械之傳統 轉子位置轉換器’該感測器係安置爲，俾使提供轉子位置 之額外資訊。此允許機械之控制系統決定繞組何時必須激 勵，於是提供可靠的啓動，及相繞組何時不可以激勵，於 是避免以錯誤方向轉動。第二感測器亦可作爲定時感測器 ，以供機械在高速之操作。 亦依據本發明，提供一種系統，包括一如上述之機械 ，一控制器和一開關配件，開關配件係可操作地連接以由 控制器引動而激勵相繞組，控制器係回應於第一和第二信 號以依據該間隔而決定啓動程序之定時，以引動開關配件 ，使得機械能夠可靠地啓動。 本發明亦延伸至一種啓動如上述的單相機械之方法， 包括監控第一和第二信號；及在第一信號之一與第二信號 之一之間的間隔激勵相繞組以移動轉子於所欲之方间。 本發明可以各種方式實施，其中某些方法現在將經由 例子並參考附圖而說明，其中： 圖1是一習知單相開關式磁阻機械的剖面； 圖2是用於圖1機械之靜態扭矩圖； 7 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x 297公兑） ~ " 抑衣 訂 線 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 Λ7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 —一 ______ 五、發明説明（L ) 圖3是感測器位置相關於依據本發明之電動機靜子的 示意圖； 圖4是一繪示依據本發明之電動機系統的示意圖； 圖5是圖3之位置感測器輸出圖； 圖6顯示依據本發明之機械和控制系統； 圖7是一結合於本發明之延遲控制系統的示意圖； 圖8是用於使用圖7系統之延遲控制的定時圖。 圖3顯示在一依據本發明磁阻電動機上的轉子位置轉 換器(RPT)之配置。圖4顯示本發明之第一實施例，其具有 結合於一開關式磁阻機械驅動器中之圖3的結構。驅動器 包含一磁阻機械，其具有一靜子10和一轉子12。線圈14 安裝於一對對立的靜子極16之每一極上，且係連接以形成 一繞組。轉子12界定對立的轉子極15。一停置磁鐵17安 裝於靜子上，如圖3所示。在靜止時，且假設在電動機上 的負載足夠低，則停置磁鐵將吸引轉子，以致於其被保持 在非零扭矩啓動位置。爲了淸楚的緣故，這些部件僅部分 繪於圖3之電動機中。就此繪示性實施例而言，其具有與 圖1之單相機械相同的結構，而增加了停置磁鐵17。與圖 1相同，轉子和靜子之一或二者上之極數可與所繪者不同 〇 一 RPT18包括一輪葉20，其安裝成與轉子12在一軸 22上一起轉動。第一和第二位置感測器24和26配置成被 輪葉20之扇形段28的通過所影響。 RPT18與用於單相電子換向式機械之習知RPT不同， 8 本紙悵尺度逋用中ΐ®家標辛 =「CNS ) Λ4規格（210X297公益) "" ---------^------.π!-----.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 416180 五、發明説明（)） 係具有二與輪葉18配合之位置感測器24和26。在此例中 ，輪葉是由鋁或某些其他適當材料製成，該材料對於感測 器所反應之紅外線遲鈍。亦在此例中，感測器是光開關， 零件號碼爲HOA 0825，由美國伊利諾州自由港口 (Freeport)的漢尼威公司製造。專業人士應可瞭解，其他型 式之感測器，例如，霍爾效應或電容感測器，可與適當輪 葉一起使用。 每一輪葉20扇形段28邊緣30相關於對應轉子極之 位置和第一感測器24相關於靜子極16之位置係俾使，第 一感測器24指示轉子極15中心線與靜子極16中心線32( 即，Lmax之位置)之角重合。輪葉上之扇形段28相關於其 間之空隙的記號/空間比爲一。在空隙通過感測器期間’感 測器輸出爲高。於是，第一感測器亦指示轉子12上之極間 空間的中心線通過靜子極16中心線32(即’ Lmin之位置) 。第一感測器24之輸出以在圖3中順時鐘轉動之轉子的轉 子角之函數顯示於圖5。可以看出，第一感測器之輸出係 記號/空間比爲一之信號，而轉換係與最小和最大電感點重 合，依據第一感測器相關於輪葉20之位置而定。 第二感測器26被安置成與每一扇形段28在一位置合 作，該位置係由圖3之第一感測器24在角方向移動一角X 。在此例中，角X爲30° 。一般而言，角應爲轉子極距之 〇·17附近，雖然0.10至0.2〇之間的値通常可以接受。第 二感測器26之輸出亦顯示於圖5。第二感測器之輸出基本 上相同於第一感測器，但在轉子循環中前進30° 。 9 ---------餐------ΐτ------^ (請先閒讀背而之;1意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度適用中國國家榡準（CNS ) Λ4規格（210乂 297公犮） 416180

A7 JP 經濟部中央榇準局負工消費合作社印製 五、發明説明（& ) 專業人士應可瞭解，感測器和輪葉可以全部相關於靜 子和轉子極移動，而不改變由RPT所導出之資訊的性質。 另言之，藉由移動輪葉和感測器二者相同的角度量’則感 測器可指示轉子轉動時之相同位置。有時候需要以此方式 移動感測器和輪葉，因爲空間需求或爲了機械式固定之方 便。 在圖4所示實施例中，一電動機控制器36控制一傳統 開關配件38之引動，以回應於一輸入速度或扭矩需求而激 勵相繞組。輪葉之移動通過感測器24和26產生二輸出’ 其由控制器36解碼，以回應於彼而啓動機械且引動開關。 利用由第二感測器26之存在所提供額外資訊的一方法 是邏輯性組合二輸出，且使控制器36只有在第一和第二感 測器輸出二者皆爲高，即，在圖5之區域P時才允許相繞 組之激勵。此防止在Lrnax位置附近之激勵’在該處’藉 由檢視圖2，可以看出，扭矩爲低且不足夠之能量將賦予 轉子，以使其可以克服停置磁鐵17之制動扭矩(retarding torque)。此激勵模式改進啓動程序之可靠性。此之執行可 以容易地藉由供應來自感測器2W26之輸出至用於開關式 磁阻電動機之控制器36且利用組合邏輯以允許用於相激勵 之點火信號僅在所欲之轉子角，即，在圖5之區域P才有 用。由圖5可瞭解，啓動區域P由於感測器Μ和26之數 位輸出二者皆爲高或'1'而有效化(signified)。 在本發明之一修改中，利用由第二感測器26提供之額 外資訊，第二感測器26不僅使用額外的位置資訊，而且使 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公及） I . . J~I I n I J ϋ !| 11 ii 1 1 --線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印繁 416180 五、發明説明（) 用可由感測器24和26之二輸出的上升和下降邊緣發生之 序列所導出的方向資訊。當一啓動驅動器之命令由控制器 36接收時，轉子之位置可由二感測器之輸出立即決定是在 P，Q，R，S四區域之一'中。控制器36等待接收轉子是否 移動至另一區域之資訊。如果，例如，區域R之後爲區域 Q，則轉子逆時鐘移動而無作用。此監控程序持續’直到 知道轉子在區域P或Q中移動於順時鐘方向爲止。相繞組 然後以正常方式被激勵，而其後，電動機將利用在此技藝 中習知之傳統激勵模式啓動且達到速度。 在圖6所示又一實施例中，附設有一計時器4〇。雖然 爲了淸楚起見，計時器在圖6中顯示爲一獨立體’通常’ 其形成控制器36之一部分。 計時器40配置成用於接收二感測器24和26之輸出 。由所接收之輸出，計時器40在接收一命令以接通之後計 算轉子自一區域移動至另一區域之時間。計時器4〇之目的 是決定轉子12何時已有效停止，在該狀況中，計時器40 到達某一預定時限以外，而不被來自感測器24和26之一 輸出的改變所重置。可如此做以指示振動已消失’而驅動 器可利用從靜止啓動之任何適當方法再啓動。 由於藉由停置磁鐵施加至轉子之扭矩的非線性’振動 之振幅和頻率在穩定期間（settling period)改變。然而’已 發現約200微秒之預定時限値適用於額定値達到約1千瓦 之小驅動器。大驅動器可能需要相對地增加時限値。雖然 此方法實際上可使用感測器之間的任何間隔’但發現設定

II I r ..... 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填鸿本頁) 本紙張尺度適用中ΪΪ家標準（CNS ) Λ4規格(2丨0X297公及） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 416180 Λ7 in 五、發明説明（π) 第二感測器之轉換點爲約在啓動磁鐵影響下的停置轉子之 棘爪或靜止位置較佳。此是由於在轉子位置上的二感測器 所提供之資訊對於靠近激勵點之轉子移動而言最爲密集。 當啓動過程已開始，計時器40可以重置且用於監控隨 後的啓動過程。如果來自第一和第二感測器之位置資訊未 指示轉子已在預定初始期間通過’比方，區域p，Q ’ R， s之二，則啓動過程被放棄’且驅動器在另一嘗試再啓動 之前可以穩定下來。就一小驅動器而言’一適當初始期間 可爲400微秒之位階。 一旦驅動器已到達其操作速度’則亦可使用存在於 RPT18中之額外、第二感測器26。歐洲專利A-0692865(透 納，Turner)揭示一種產生用於開關式磁阻機械的點火角之 方法，其藉由對於從一 RPT信號上升或下降邊緣的延遲期 間計時而決定接通角。 參考圖7, 一用於開關式磁阻電動機之控制器包括一 比較器120，其配置成用於接收第—輸入122 °此爲一成比 例於電動機中之相繞組電流之信號。一用於此應用之典型 比較器爲LN339 ’由國家半導體所製造’具備或不具備額 外磁滯部件。 第二輸入124對應於一預定或可調整的最大電流參考 信號。在固定値之電流參考的事例中’可使用一較簡單的 比較器，諸如一適當偏壓的電晶體。在此實施例中’具有 簡化的比較器’參考信號被選擇爲用於一特殊電動機’以 對應於一電流位階，其高於在單脈波模式中預期會發生之 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )威格1 210X297公费） ^-------iT------線 (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 416180 五、發明説明（丨丨） 電流峰値。此允許在斬截和單脈波操作模式之間的自動轉 換，以下將說明。 一來自比較器120之輸出126觸發一單穩態多諧振盪 器128,其具有一對應於一斷開信號而在邏輯位階W之固 定期間的脈波輸出，該斷開信號連接至二輸入及閘130之 一輸入。及閘130之另一輸入爲來自計時器和延遲電路 134之輸出132。到達計時器和延遲電路134之第一輸入 136爲來自轉子位置轉換器135之輸出。RPT135符合於本 發明。 可以看出，RPT包括一具有四扇形段137之輪葉，扇 形段137從等記號/空間比之第一和第二感測器24和26產 生數位輸出。四扇形段137指示，其接合至一單相機械之 四極轉子。第二感測器26與第一感測器24隔離0.1至0_2 轉子極距，即，9°至18° 。在此實施例中，轉子極距爲 90° 。感測器24和26之輸出係用於藉由控制器之啓動’ 如上述。啓動之後，只有第一或第二感測器24/26之一的 輸出需要用於控制電動機。來自RPT感測器24和26之輸 出或多或少係正方形或其他波形’提供在固定的轉子位置 相關於靜子之轉換，如上述。啓動電動機係如上述使用控 制器36而達成。 到達計時器和延遲電路134之又一輸入138是一時間 延遲控制信號’其在一接通信號施加至及閘130以前調整 所施加之延遲。雖然顯示一及閘’應瞭解’其他交互的閘 配件亦可達成相同的效果。 13 ---------^------1Τ------^ (请先闓讀背而之注意事項再填寫本頁) 尺度適用中國國家標华（CNS ) A4現格（21〇父^7公¥1 編 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 416180 五、發明説明（丨-Ο 電動機之運轉速度可以藉由人工調整計時器和延遲輸 出132所引導之延遲而調整，計時器和延遲輸出132本身 被信號138控制或回應於一來自亦調整時間延遲之完整控 制系統的信號而被控制。替代地’輸出132可以固定°延 遲策略討論於下。 在一低速斬截模式中，當繞組電流超過預定最大電'流 參考信號124時，比較器120產生其輸出，該參考信號 124係設定爲用於控制器所連接之特殊電動機。如上述’ 此可能等同於一超過單脈波模式所預期之電流的繞組電流 ，所討論之電動機係設計成在該模式操作。典型上’最大 電流參考位階是相關於在換流器(converter)開關電路中之 半導體開關額定値和電動機之熱額定値而選擇。最大«流^ 參考信號可以由使用者在開關之電流額定値內調整’以致 於當一特殊電動機運轉時，一特殊控制器可被調整和設定 以用於該特殊電動機或作爲速度或扭矩調整裝置。 在低速時，於一相傳導期間有足夠時間讓繞組電流上 升至最大電流參考位階之上。超過最大電流參考時產生之 比較器的輸出觸發單穩態128，其產生一在邏輯位階W之 固定期間的脈波，該脈波是繞組電流開關抑制（斷開）信號 〇 此邏輯'〇’輸出將產生來自及閘130之邏輯(斷開)輸 出，以致於與相繞組關聯之開關電路打開達至少低脈波之 期間，即，用以允許繞組電流落在最大電流參考位階之下 。在此脈波移走以後，開關或諸開關再閉合，接受於來自 _____ 14 _ 本紙張尺度適用中國國家插導（CNS } Λ4規格（21〇χ29?公龙） , 裝 訂 線 (請先閱讀背而之注意事項再填筠本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作钍印製 416180 A 7 Η 7 五、發明説明（丨、） 計時器和延遲電路134之信號的狀態。於是，當電動機速 度低時，斬截電流控制係建立於約在最大電流參考位階。 當電動機速度增加，將會來到一點，在該點，未到達 相電感循環中之最大電流參考位階，俾使來自單穩態之輸 出爲常數邏輯，Γ。此永久使得及閘130能接受計時器和延 遲電路134之正時輸出，其然後用於控制到達繞組之電流 切換，即，用於以單脈波模式操作。然後，電動機速度/扭 矩可在一接通信號由計時器和延遲電路134產生之以前藉 由延遲之調整而控制。 激發時間延遲之二方法繪示於圖8(a)和(b)中。 在圖8(a)中，RPT之一輸出具有一末邊緣N，其用於 斷開相繞組中之電流和啓動延遲之正時。在預定延遲過去 以後，電流再次接通而循環重覆。 在圖8(b)中，延遲是由RPT信號之上升邊緣Μ啓動 。在任何事例中，來自斷開之時間延遲可以設定以依據被 控制之電動機而提供，例如，一在所欲之全動力操作狀況 的近似最佳傳導角，或者其可以利用延遲電路而改變以控 制電動機之扭矩和運轉速度。 應注意，雖然所述系統是簡單的以便執行和操作，斷 開點之定位係由RPT輸出之下降邊緣Ν所觸發。雖然可以 藉由相關於轉子極而機械式調整rpt輪葉之位置以移動此 邊緣，此可能包括機械之啓動操作。 應可瞭解，一開關式磁阻電動機之高速控制可以藉由 裝設本發明而相當簡單地改進，因爲第二感測器26又提供 ___ 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公处） ---------裝------,1Τ----i—^ (請先閱讀背而之注意事項再4巧本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 416180 五、發明説明（ί+) 上升和下降邊緣，於是提供關於選擇邊緣以啓動控制延遲 之更多彈性。第一感測器24之輸出具有對準於Lmax位置 之末邊緣，其對於恰在斬截模式區域上之那些操作速度而 言是適當的斷開點。當速度再上升，使斷開點前進是有利 的。來自第二感測器26之輸出的末邊緣提供一適當的邊緣 。於是，藉由謹慎選擇第二感測器相關於第一感測器之前 進角，第二感測器之一邊緣可以配置成在一位置，其亦可 用於在高速啓動以後驅動機械。於是，機械可以利用來自 二感測器之資訊而啓動，如上述，利用由第一感測器24所 導出之資訊而在斬截模式中運轉至某一中間速度，然後利 用來自第二感測器26之資訊在單脈波控制下操作於其高速 操作範圍中操作。 雖然所繪示實施例顯示一對感測器，亦可由單一感測 器和一適當形狀輪葉導出相同的資訊。應可瞭解，轉子循 環中之點的指示係相關於上升和下降邊緣。於是，單一感 測器實施例將具有一輪葉形狀，其重複在轉子之適當位置 的第一和第二信號中之轉換。藉由此技術’前進的第二信 號由用於該目的而適當修改之輪葉形狀所決定。然後，上 述二感測器輸出將聯合成爲單一感測器輸出’提供二先前 信號之各種轉換。 雖然以上將本發明描述爲應用於一開關式磁阻電動機 ，其可同樣地應用於任何電子換向式機械’其中機械是以 轉子位置之函數而被控制。 若干實施例之以上說明是藉由例子而爲之’而非爲了 _ 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0><297公符） i f i [ n * 線 (請先M讀背1&之注意事項再填寫本頁) 416180 Λ7 Η 7 五、發明説明（,ί<) 限制之目的。可以對此處所揭示之實施例作很多變更。例 如，本發明可以應用於磁阻機械之任何形式，而與極之數 目、極形狀、速度範圍等無關。本發明僅意圖由下列申請 專利範圍之精神和範疇限制。 ----------裝-------訂--------線 (請先閱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 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210Χ 297公蝥） 416180 _8¾^ 8、产8,7^~~^] 五、發明說明（％) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號簡單說明 10 靜子 12 轉子 15 轉子極 17 停置磁鐵 20 輪葉 22 軸 24 第一位置感測器 26 第二位置感測器 28 扇形段 30 邊緣 32 中心線 36 電動機控制器 38 開關配件 40 計時器 120 比較器 122 第一輸入 124 第二輸入 126 輸出 128 單穩態多諧振盪器 130 閘 132 輸出 134 延遲電路 ------------^^ ---------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7五、發明說明（/9 )135 位置轉換器136 第一輸入 13 7 扇形段 13 8 輸入 ^ * I .^--------t---------^ 1 (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐〉

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 416180 六、申請專利範圍 1 . 一種電機機械，包括一界定靜子極之靜子，〜用 於激勵一或更多極之單相繞組，一界定轉子極之轉子，〜 包括配置成與轉子一起轉動之構件的轉子位置轉換器，〜 第一感測器，配置成受構件移動之影響而產生第一信號以 指示轉子相對於實質上爲零扭矩之靜子的位置，和〜第::: 感測器，配置成受構件之影響而產生第二信號以在第一ft 號之前指示角位置，第一信號和第二信號之間的間隔係指 示扭矩產生之不同區域。 2 · —種電機機械，包括一界定靜子極之靜子，一用 於激勵一或更多極之單相繞組，一界定轉子極之轉子，一 包括配置成與轉子一起轉動之構件的轉子位置轉換器，一 單一感測器，配置成受構件移動之影響而產生第一和第二 信號以指示轉子相對於實質上爲零扭矩之靜子的位置及在 第一信號之前的角位置，第一和第二信號之間的間隔係指 示扭矩產生之不同區域。 3 如申請專利範圍第1或2項之機械，其中第一和 第二信號各爲在均勻記號/空間比之一數位輸出的狀態之間 的轉換。 4 .如申請專利範圍第1或2項之機械’其中構件界 定一組用於影響感測器以產生第一和第二信號之特性。 5 如申請專利範圍第1或2項之機械，其中第二信 號相對於第一信號前進轉子極距的1〇°/。至2〇%之間’較佳 爲Π%。 6 .如申請專利範圍第1或2項之機械’其中靜子、 ----------裝------1J------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夹橾嗥局貝工消費合作社印製 本紙张尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ABCD

   經濟部中央棣準局貝工消費合作社印装 六、申請專利範園 相繞組和轉子配置成—開關式磁阻機械。 7 .〜種電機機械系統’包括一如申請專利範圍第1 或2項上述之機械、一控制器和一開關配件，開關配件係 可操作地邈接以由控制器引動而激勵相繞組’控制器係回 應於第一和第二信號以依據該間隔而執行一程序以引動開 關配件而啓動機械。 8 .如申請專利範圍第7項之系統’其中控制器可操 作以解碼第一和第二信號，以決定轉子是否移動於所欲方 向，及回應於解碼之輸出而繼續或不繼續啓動機械。 9 .如申請專利範圍第7項之系統’其中控制器包含 一計時器，其可操作以在信號發生之間計時’而在接收一 信號以啓動機械時決定轉子是否實質上在移動’當時間超 過一預定時間而無第一或第二信號發生時，控制器使機械 能啓動。 1 0 .如申請專利範圍第9項之系統，其中計時器可 以重設，以依據第一和第二信號之接續發生而監控轉子在 控制器所引發之啓動時之行進。 1 1 _如申請專利範圍第7項之系統，其中控制器可 以操作以自第一或第二信號導出相繞組激勵定時資訊。 1 2 ·—種啓動如申請專利範圍第1或2項之單相電 機機械系統之方法，方法包括： 監控第一和第二信號；及 在第一與第二信號之間的一間隔中激勵相繞組以移動 轉子於所欲之方向。 2 I I —-I. . I I I 訂 11 11 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张尺度適用中國國家橾车（CNS M4規格（2HJX297公ί ) 416180 A8B8S 六、申請專利範圍 1 3 如申請專利範圍第12項之方法，包含： 解碼第一和第二信號之序列以決定轉子移動之方向； 和 回應於解碼之序列以繼續或不繼續啓動機械。 1 4 ·如申請專利範圍第12項之方法，包含： 在啓動之前將第一和第二信號之間的期間計時；和 若期間超過一預定界限則啓動機械。 1 5 ·如申請專利範圍第14項之方法，包含： 依據第一和第二信號之接續發生而重設計時器以監控 啓動之進行。 1 6 · —種控制如申請專利範圍第7項之電機機械系 統之方法，包括： 選擇第一或第二信號之一以定時激勵相繞組。 . 裝 訂 各 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標牟局負工消費合作社印製 3 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2! 0 X 297公釐）