TWI520477B - 直流馬達匝數切換方法及其裝置 - Google Patents

Description

直流馬達匝數切換方法及其裝置

本發明有關於一種馬達，且特別是一種直流馬達匝數切換方法及其裝置。

請參照圖1，圖1是傳統的直流馬達的扭矩-轉速的曲線圖。傳統的直流馬達的扭矩-轉速的曲線是曲線C1，當直流馬達的轉速逐漸增加時，直流馬達的扭矩則逐漸降低。詳細的說，直流馬達每相的電樞線圈的方程式可簡化表示為，V=i．R+k _e ω，其中V是電樞線圈的電壓，i是電樞線圈的電流，R是電樞線圈的電阻，k_e是反電勢常數，ω是角速度(對應於馬達的轉速)。傳統上，直流馬達的驅動電壓是固定的，即電樞線圈的電壓V是固定的，當直流馬達轉速上升時，反電勢(back emf)(即反電勢常數k_e乘以角速度ω)也隨之增加，使得線圈電流逐漸降低，如此可能使得直流馬達的扭矩在高轉速時大幅降低。

為了解決直流馬達扭矩在高轉速時大幅降低的情況，傳統上可利用減少線圈的匝數以減少反電勢，使得直流馬達在較高轉速時仍能維持相當的扭矩，例如使扭矩-轉速的曲線成為曲線C2。然而，減少線圈的匝數可能造成直流馬達在低轉速時的扭矩不足的問題，如圖1所示，在低轉速時曲線C2所對應的扭矩低於曲線C1所對應的扭矩。

本發明實施例提供一種直流馬達匝數切換方法及其裝置，用以切換直流馬達的線圈匝數。

本發明實施例提供一種直流馬達匝數切換方法，用以透過至少一H型橋式開關電路切換直流馬達的線圈匝數，所述方法包括以下步驟。首先，判斷直流馬達的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定，當直流馬達的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數。然後，當直流馬達的轉速小於第一轉速減去該遲滯轉速時，切換直流馬達的線圈匝數為第一匝數。接著，當直流馬達的轉速大於第一轉速加上該遲滯轉速時，切換直流馬達的線圈匝數為第二匝數，其中第二匝數少於第一匝數。

本發明實施例提供一種直流馬達匝數切換裝置，用以切換一直流馬達的一第一線圈的匝數，第一線圈由一第一線圈單元與一第二線圈單元串接而成，直流馬達匝數切換裝置包括第一H型橋式開關電路、第一切換電路與控制單元。第一H型橋式開關電路具有第一開關、第二開關、第三開關與第四開關，彼此串接的第一開關與第二開關耦接於供應電壓與接地端之間，彼此串接的第三開關與第四開關耦接於供應電壓與接地端之間，第一線圈單元之第一端耦接於第一開關與第二開關之間，第一線圈單元之第二端耦接於第三開關與第四開關之間。第一切換電路具有彼此串接的第五開關與第六開關，彼此串接的第五開關與第六開關耦接於供應電壓與接地端之間，第二線圈單元之第一端耦接於第三開關與第四開關之間，第二線圈單元之第二端耦接於第五開關與第六開關之間。控制單元耦接第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、第五開關與第六開關的控制端。控制單元判斷直流馬達的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定， 當直流馬達的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數，當直流馬達的轉速小於第一轉速減去該遲滯轉速時，控制單元使第一線圈單元與第二線圈單元串聯導通，當直流馬達的轉速大於第一轉速加上該遲滯轉速時，控制單元使第二線圈單元斷路。

本發明實施例更提供一種直流馬達匝數切換裝置，用以切換直流馬達的第一線圈的匝數，第一線圈由第一線圈單元與複數個第二線圈單元串接而成，直流馬達匝數切換裝置包括第一H型橋式開關電路、複數個第一切換電路與控制單元。第一H型橋式開關電路具有第一開關、第二開關、第三開關與第四開關，彼此串接的第一開關與第二開關耦接於供應電壓與接地端之間，彼此串接的第三開關與第四開關耦接於供應電壓與接地端之間，第一線圈單元之第一端耦接於第一開關與第二開關之間，第一線圈單元之第二端耦接於第三開關與第四開關之間。複數個第一切換電路與複數個第二線圈單元為一對一設置，用以導通所對應的每一個第二線圈單元。每一個第一切換電路具有彼此串接的第五開關與第六開關，彼此串接的第五開關與第六開關耦接於供應電壓與接地端之間，每一第二線圈單元透過第二線圈單元之第一端串接第一線圈單元，每一第二線圈單元之一第二端耦接於對應的第一切換電路之第五開關與第六開關之間。控制單元耦接第一開關、第二開關、第三開關、第四開關的控制端，且耦接複數個第一切換電路的複數個第五開關和複數個第六開關的控制端，控制單元判斷直流馬達的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定，當直流馬達的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數，當直流馬達的轉速小於第一轉速減去該遲滯轉速時，控制單元使第一線圈單元與複數個第二線圈單元串聯導通，當直流馬達的轉速大於第一轉速加上該遲滯轉速時，控制單元使至少一第二線圈單元斷路。

綜上所述，本發明實施例提供一種直流馬達匝數切換方法及其裝置，在不改變直流馬達的驅動電壓的情況下，依據直流馬達的轉速改變直流馬達的線圈匝數，在轉速提升時減少線圈的匝數以提升直流馬達的扭矩。反之，在轉速降低時，使直流馬達的線圈的匝數增加，以維持直流馬達在低轉速的扭矩。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

C1、C2‧‧‧曲線

S210、S220、S230、S240、S310、S320、S330、S340、S350、S360、S370、S380‧‧‧步驟流程

21、61‧‧‧第一H型橋式開關電路

211、611‧‧‧第一開關

212、612‧‧‧第二開關

213、613‧‧‧第三開關

214、614‧‧‧第四開關

221、621a、621b‧‧‧第五開關

222、622a、622b‧‧‧第六開關

24、64‧‧‧第二H型橋式開關電路

241、641‧‧‧第七開關

242、642‧‧‧第八開關

243、643‧‧‧第九開關

244、644‧‧‧第十開關

251、651a、651b‧‧‧第十一開關

252、652a、652b‧‧‧第十二開關

VD‧‧‧供應電壓

GND‧‧‧接地端

1、3、5、8‧‧‧直流馬達

11、31、51、81‧‧‧第一線圈

32、82‧‧‧第二線圈

23、63‧‧‧控制單元

22、62a、62b‧‧‧第一切換電路

25、65a、65b‧‧‧第二切換電路

111、311、321、511、811、821‧‧‧第一線圈單元

112、312、322、512a、512b、812a、812b、822a、822b‧‧‧第 二線圈單元

圖1是傳統的直流馬達的扭矩-轉速的曲線圖。

圖2是本發明實施例提供的直流馬達控制方法的流程圖。

圖3是本發明另一實施例提供的直流馬達控制方法的流程圖。

圖4是本發明實例提供的直流馬達控制裝置的電路方塊圖。

圖5是本發明另一實例提供的直流馬達控制裝置的電路方塊圖。

圖6是本發明另一實例提供的直流馬達控制裝置的電路方塊圖。

圖7是本發明另一實施例提供的直流馬達控制裝置的電路方塊圖。

〔直流馬達匝數切換方法之實施例〕

請參照圖2，圖2是本發明實施例提供的直流馬達控制方法的流程圖。本實施例的直流馬達匝數切換方法，用以透過至少一H型橋式開關電路切換一直流馬達的線圈匝數。首先，在步驟S210，判斷直流馬達的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲 滯轉速(△)所界定，當直流馬達的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數(即步驟S240)。在本實施例中，所述第一轉速範圍的上限是第一轉速加上遲滯轉速，第一轉速範圍的下限是第一轉速減去遲滯轉速。當直流馬達的轉速小於第一轉速減去遲滯轉速時，執行步驟S220。反之，當直流馬達的轉速大於第一轉速加上遲滯轉速時，執步驟S230。在步驟S220中，切換直流馬達的線圈匝數為第一匝數。在步驟S220結束後，再次進行步驟S210。在步驟S230中，切換直流馬達的線圈匝數為第二匝數，其中第二匝數少於第一匝數。在步驟S230結束後，再次進行步驟S210。由以上的步驟S210至S240，本實施例的直流馬達匝數切換方法可以依據直流馬達的轉速來調整線圈匝數。在較高轉速(相較於第一轉速範圍)時，將線圈匝數切換為較少的匝數。在較低轉速時(相較於第一轉速範圍)，將線圈匝數切換為較多的匝數。使得在較低轉速時，直流馬達具有較多的線圈匝數，以提升扭矩。另外，在較高轉速時，直流馬達具有較少的線圈匝數，藉此提升在高轉速的扭矩。值得一提的是，定義第一轉速範圍的第一轉速與第一遲滯轉速可用於使直流馬達的轉速穩定以減少震動噪音。當直流馬達轉速提升至第一轉速以上時，才切換成第二匝數(較少匝數)。相對的，當直流馬達轉速降低時，直到轉速降低至第一轉速減去第一遲滯轉速以下，才切換為第一匝數(較多匝數)。

圖2的直流馬達匝數切換方法是將直流馬達的線圈匝數切換為第一匝數或第二匝數，圖2的直流馬達匝數切換方法可利用後續的圖4和圖5直流馬達匝數切換裝置實現。更進一步，當要將線圈匝數切換為多個不同的匝數時，可以參照下述實施例的說明。

請參照圖3，圖3是本發明另一實施例提供的直流馬達控制方法的流程圖。圖3的直流馬達匝數切換方法可將線圈匝數切換為多個不同的匝數。首先，在步驟S310，判斷直流馬達的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定，當直流馬 達的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數(即步驟S340)。當直流馬達的轉速小於第一轉速減去該遲滯轉速時，執行步驟S320。反之，當直流馬達的轉速大於第一轉速加上該遲滯轉速時，執行步驟S330。在步驟S320中，切換直流馬達的線圈匝數為第一匝數。在步驟S320結束後，再次進行步驟S310。在步驟S330中，切換直流馬達的線圈匝數為第二匝數，其中第二匝數少於第一匝數。上述的步驟S310、S320、S330、S340與圖2的步驟S210、S220、S230、S240相同。接著，在步驟S350中，判斷直流馬達的轉速，其中第二轉速範圍由第二轉速以及第二遲滯轉速所界定，當直流馬達的轉速位於第二轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數(即步驟S360)，其中第二轉速範圍的轉速大於第一轉速範圍的轉速。當直流馬達的轉速小於第二轉速減去遲滯轉速時，執行步驟S380。在步驟S350中，切換直流馬達的線圈匝數為第二匝數，然而本發明並不因此限定。由於步驟S380與步驟S330相同(切換直流馬達的線圈匝數為第二匝數)，所以在另一實施例中，也可以跳過步驟S380直接再次進行步驟S310以持續判斷目前的直流馬達的轉速。在步驟S350中，當直流馬達的轉速大於第二轉速加上遲滯轉速時，執行步驟S370。在步驟S370中，切換直流馬達的線圈匝數為第三匝數，其中第三匝數少於第二匝數。

換句話說，本實施例的直流馬達匝數切換方法，可將線圈匝數切換為兩種或三種不同的匝數，且在轉速增加時，逐漸減少線圈的匝數。在其他實施例中，直流馬達匝數切換方法也可定義多種不同的轉速範圍，並將線圈匝數切換為多種不同的匝數，只要在直流馬達轉速增加時，逐漸減少線圈的匝數即可。圖3的直流馬達匝數切換方法可利用後續的圖6和圖7直流馬達匝數切換裝置實現。

〔直流馬達匝數切換裝置之實施例〕

請參照圖4，圖4是本發明實例提供的直流馬達控制裝置的電 路方塊圖。本實施例提供一種直流馬達匝數切換裝置，用以切換直流馬達1的一第一線圈11的匝數，第一線圈11由第一線圈單元111與第二線圈單元112串接而成。在本實施例中，直流馬達1是直流有刷馬達或音圈馬達。第一線圈單元111與第二線圈單元112的總匝數是第一匝數，第一線圈單元111具有第二匝數。在本實施例中，當第一線圈單元111與第二線圈單元112串聯導通時，第一線圈11的匝數是第一匝數。當第二線圈單元112被斷路時，第一線圈11的匝數是第二匝數。

直流馬達匝數切換裝置包括第一H型橋式開關電路21、第一切換電路22與控制單元23。第一H型橋式開關電路21具有第一開關211、第二開關212、第三開關213與第四開關214，彼此串接的第一開關211與第二開關212耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，彼此串接的第三開關213與第四開關214耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第一線圈單元111之第一端耦接於第一開關211與第二開關212之間，第一線圈單元111之第二端耦接於第三開關213與第四開關214之間。第一切換電路22具有彼此串接的第五開關221與第六開關222，彼此串接的第五開關221與第六開關222耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第二線圈單元112之第一端耦接於第三開關213與第四開關214之間，第二線圈單元112之第二端耦接於第五開關221與第六開關222之間。控制單元23耦接第一開關211、第二開關212、第三開關213、第四開關214、第五開關221與第六開關222的控制端。在本實施例中，第一開關211、第二開關212、第三開關213、第四開關214、第五開關221與第六開關222是金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，但本發明並不因此限定。控制單元23例如是微控制器(MCU)，但本發明也不因此限定。

控制單元23可依據直流馬達1的轉速改變直流馬達1的第一線圈11的匝數，在轉速提升時減少第一線圈11的匝數，以增加 直流馬達在高轉速的扭矩。反之，在轉速降低時，使直流馬達1的第一線圈11的匝數增加，以維持直流馬達在低轉速的扭矩。例如：控制單元23判斷直流馬達1的轉速其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定，當直流馬達的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數，當直流馬達1的轉速小於第一轉速減去遲滯轉速時，控制單元23使第一線圈單元111與第二線圈單元112串聯導通，此時第一線圈11的匝數是第一匝數，且第一開關211、第二開關212、第五開關221與第六開關222形成一個H型橋式開關電路，其中第五開關221與第六開關222是代替第四開關214與第五開關221的角色。反之，當直流馬達的轉速大於第一轉速加上遲滯轉速時，控制單元23使第二線圈單元112斷路，此時第一線圈11的有效匝數為第一線圈單元111的第二匝數，且此時第一線圈11的電流受控於第一H型橋式開關電路21的第一開關211、第二開關212、第三開關213與第四開關214。

請參照圖5，圖5是本發明另一實例提供的直流馬達控制裝置的電路方塊圖。本實施例的直流馬達3是兩相步進馬達，本實施例的直流馬達控制裝置是將圖4的控制單元23應用於分別控制兩相步進馬達的第一相和第二相。直流馬達匝數切換裝置用以切換直流馬達3的第一線圈31與第二線圈32的匝數，第一線圈31由第一線圈單元311與第二線圈單元312串接而成，第二線圈32由第三線圈單元321與第四線圈單元322串接而成。直流馬達匝數切換裝置包括第一H型橋式開關電路21、第一切換電路22、第二H型橋式開關電路24、第二切換電路25與控制單元(圖5未繪示，與圖4的控制單元23大致相同)。第一線圈單元311與第二線圈單元312的總匝數是第一匝數，第一線圈單元311具有第二匝數。同樣的，第三線圈單元321與第四線圈單元322的總匝數是第一匝數，第三線圈單元321具有第二匝數。當第一線圈單元311與 第二線圈單元312串聯導通時，第一線圈31的匝數是第一匝數。當第三線圈單元321與第四線圈單元322串聯導通時，第二線圈32的匝數是第一匝數。當第四線圈單元322被斷路時，第二線圈32的匝數是第二匝數。

第一H型橋式開關電路21具有第一開關211、第二開關212、第三開關213與第四開關214，彼此串接的第一開關211與第二開關212耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，彼此串接的第三開關213與第四開關214耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第一線圈單元111之第一端耦接於第一開關211與第二開關212之間，第一線圈單元111之第二端耦接於第三開關213與第四開關214之間。第一切換電路22具有彼此串接的第五開關221與第六開關222，彼此串接的第五開關221與第六開關222耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第二線圈單元112之第一端耦接於第三開關213與第四開關214之間，第二線圈單元112之第二端耦接於第五開關221與第六開關222之間。

第二H型橋式開關電路24具有第七開關241、第八開關242、第九開關243與第十開關244。彼此串接的第七開關241與第八開關242耦接於供應電壓VD與接地端GND之間。彼此串接的第九開關243與第十開關244耦接於供應電壓VD與接地端GND之間。第三線圈單元321之第一端耦接於第七開關241與第八開關242之間。

第二切換電路25具有彼此串接的第十一開關251與第十二開關252，彼此串接的第十一開關251與第十二開關252耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第四線圈單元322之第一端耦接於第九開關243與第十開關244之間，第四線圈單元322之第二端耦接於第十一開關251與第十二開關252之間。

控制單元(圖5未繪示，與圖4的控制單元23大致相同)耦接第一開關211、第二開關212、第三開關213、第四開關214、第 五開關221、第六開關222、第七開關241、第八開關242、第九開關243、第十開關244、第十一開關251與第十二開關252的控制端。控制單元判斷直流馬達3的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定，當直流馬達3的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數，當直流馬達3的轉速小於第一轉速減去遲滯轉速時，控制單元使第一線圈單元311與第二線圈單元312串聯導通，且使第三線圈單元321與第四線圈單元322串聯導通，此時第一線圈31與第二線圈32的匝數皆是第一匝數。反之，當直流馬達3的轉速大於第一轉速加上遲滯轉速時，控制單元使第二線圈單元312斷路，且使第四線圈單元322斷路，此時第一線圈31與第二線圈32的有效匝數皆為第二匝數。

〔直流馬達匝數切換裝置之另一實施例〕

請參照圖6，圖6是本發明另一實例提供的直流馬達控制裝置的電路方塊圖。相較於圖4的實施例，本實施例的直流馬達匝數切換裝置具有複數個第一切換電路，為了幫助說明，在圖6中僅繪製兩個第一切換電路62a、62b，但本發明並不因此限定。第二線圈單元的數目可以依據實際需要而設計，例如3個、4個、5個甚至更多。當第二線圈的數目增加時，控制單元可以將直流馬達的轉速區分為多個區段(即多個轉速範圍)，並依據直流馬達轉速所在的區段進行對應的切換。如此，第一線圈51可以具有多個匝數，且在不同的轉速區間時，第一線圈51可以具有對應的適當匝數，以提升扭力。

第一線圈51由第一線圈單元511與複數個第二線圈單元(例如兩個第二線圈單元512a、512b)串接而成，直流馬達匝數切換裝置包括第一H型橋式開關電路61、複數個第一切換電路(例如兩個第一切換電路62a、62b)與控制單元63。第一H型橋式開關電路具有第一開關611、第二開關612、第三開關613與第四開關614， 彼此串接的第一開關611與第二開關612耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，彼此串接的第三開關613與第四開關614耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第一線圈單元511之第一端耦接於第一開關611與第二開關612之間，第一線圈單元511之第二端耦接於第三開關613與第四開關614之間。複數個第一切換電路(62a、62b)與複數個第二線圈單元(512a、512b)為一對一設置，用以導通所對應的每一個第二線圈單元(512a、512b)。每一個第一切換電路(62a或62b)具有彼此串接的第五開關(621a或621b)與第六開關(622a或622b)，彼此串接的第五開關(621a或621b)與第六開關(622a或622b)耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，每一第二線圈單元(512a或512b)透過第二線圈單元(512a或512b)之第一端串接第一線圈單元511，每一第二線圈單元(512a或512b)之一第二端耦接於對應的第一切換電路(62a或62b)之第五開關(621a或621b)與第六開關(622a或622b)之間。控制單元63耦接第一開關611、第二開關612、第三開關613、第四開關614的控制端，且耦接複數個第一切換電路(62a、62b)的複數個第五開關(621a、621b)和複數個第六開關(622a、622b)的控制端，控制單元63判斷直流馬達5的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定，當直流馬達5的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達的線圈匝數，當直流馬達5的轉速小於於第一轉速減去遲滯轉速時，控制單元63使第一線圈單元511與複數個第二線圈單元(512a、512b)串聯導通，當直流馬達5的轉速大於第一轉速加上遲滯轉速時，控制單元63使至少一第二線圈單元(512a或512b)斷路。

復同時參照圖3與圖6，在圖6的實施例中，當直流馬達5的轉速小於第一轉速減去遲滯轉速時，第一線圈單元511與第二線圈單元512a、512b串聯導通，此時第一線圈51的匝數是第一匝數。當直流馬達5的轉速大於第一轉速加上遲滯轉速時，控制 單元63可使第二線圈單元512b斷路，此時只有第一線圈單元511和第二線圈單元512a串聯導通，此時第一線圈51的匝數可以稱為第二匝數(少於第一匝數)，值得一提的是，在此的第二匝數與圖4實施例的第一線圈11的第二匝數並不相同。當直流馬達5的轉速進一步大於第二轉速加上遲滯轉速時(第二轉速大於第一轉速，且第二轉速範圍的轉速大於第一轉速範圍的轉速)，控制單元63可使第二線圈單元512a斷路，此時只有第一線圈單元511導通，第一線圈51的匝數是第一線圈單元511本身的匝數(可以稱為第三匝數，第三匝數少於第二匝數，且少於第一匝數)。

請參照圖7，圖7是本發明另一實施例提供的直流馬達控制裝置的電路方塊圖。本實施例的直流馬達控制裝置是將圖6的控制單元63應用於分別控制兩相步進馬達的第一相和第二相，且為了簡化說明在圖7中的控制單元省略不繪示，所述控制單元耦接圖7中的所有開關的控制端，以控制圖7中的所有開關。圖7的直流馬達匝數切換裝置用以切換直流馬達8的第一線圈81與第二線圈82的匝數。直流馬達8是兩相步進馬達，第一線圈81由第一線圈單元811與複數個第二線圈單元(例如兩個第二線圈單元812a、812b)串接而成，第二線圈82由第三線圈單元821與複數個第四線圈單元(例如兩個第四線圈單元822a、822b)串接而成。直流馬達匝數切換裝置包括第一H型橋式開關電路61、複數個第一切換電路(例如兩個第一切換電路62a、62b)、第二H型橋式開關電路64、複數個第二切換電路(例如兩個第二切換電路65a、65b)與控制單元(未繪示)。

第一H型橋式開關電路具有第一開關611、第二開關612、第三開關613與第四開關614，彼此串接的第一開關611與第二開關612耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，彼此串接的第三開關613與第四開關614耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第一線圈單元811之第一端耦接於第一開關611與第二開關612 之間，第一線圈單元811之第二端耦接於第三開關613與第四開關614之間。複數個第一切換電路(62a、62b)與複數個第二線圈單元(812a、812b)為一對一設置，用以導通所對應的每一個第二線圈單元(812a、812b)。每一個第一切換電路(62a或62b)具有彼此串接的第五開關(621a或621b)與第六開關(622a或622b)，彼此串接的第五開關(621a或621b)與第六開關(622a或622b)耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，每一第二線圈單元(812a或812b)透過第二線圈單元(812a或812b)之第一端串接第一線圈單元811，每一第二線圈單元(812a或812b)之一第二端耦接於對應的第一切換電路(62a或62b)之第五開關(621a或621b)與第六開關(622a或622b)之間。

第二H型橋式開關電路64，具有第七開關641、第八開關642、第九開關643與第十開關644，彼此串接的第七開關641與第八開關642耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，彼此串接的第九開關643與第十開關644耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第三線圈單元821之第一端耦接於第七開關641與第八開關642之間，第四線圈單元(822a、822b)之第二端耦接於第九開關643與第十開關644之間。第二切換電路(65a、65b)與第四線圈單元(822a、822b)為一對一設置，用以導通所對應的每一第四線圈單元(822a或822b)，其中每一第二切換電路(65a或65b)具有彼此串接的第十一開關(651a或651b)與第十二開關(652a或652b)，彼此串接的第十一開關(651a或651b)與第十二開關(652a或652b)耦接於供應電壓VD與接地端GND之間，第四線圈單元(822a或822b)之第一端耦接於第九開關643與第十開關644之間，第四線圈單元(822a或822b)之第二端耦接於第十一開關(651a或651b)與第十二開關(652a或652b)之間。

控制單元(未繪示，與圖6的控制單元63大致相同)耦接第一開關611、第二開關612、第三開關613、第四開關614、第七開 關641、第八開關642、第九開關643、第十開關644的控制端，且耦接複數個第一切換電路(62a、62b)的複數個第五開關(621a、621b)和複數個第六開關(622a、622b)的控制端，且耦接複數個第二切換電路(65a、65b)的複數個第十一開關(651a、651b)和複數個第十二開關(652a、652b)的控制端。控制單元判斷直流馬達8的轉速，其中第一轉速範圍由第一轉速以及第一遲滯轉速所界定，當直流馬達的轉速位於第一轉速範圍內時，不改變直流馬達8的線圈匝數，當直流馬達8的轉速小於第一轉速減去遲滯轉速時，控制單元使第一線圈單元811與複數個第二線圈單元(812a、812b)串聯導通，且使第三線圈單元821與複數個第二線圈單元(822a、822b)串聯導通。當直流馬達8的轉速大於第一轉速加上遲滯轉速時，控制單元使至少一第二線圈單元(812a或812b)斷路，且使至少一第四線圈單元(822a或822b)斷路。所述控制單元透過控制上述開關而切換線圈匝數的方式可以參照圖6實施例的說明，不再贅述。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提供的直流馬達匝數切換方法及其裝置，在不改變直流馬達的驅動電壓的情況下，依據直流馬達的轉速改變直流馬達的線圈匝數，在轉速提升時減少線圈的匝數以提升直流馬達的扭矩。反之，在轉速降低時，使直流馬達的線圈的匝數增加，以維持直流馬達在低轉速的扭矩。本發明實施例所提供的直流馬達匝數切換方法及其裝置可應用於利用H型橋式開關電路控制的直流馬達，例如：直流有刷馬達、兩相步進馬達、音圈馬達等。藉此，可增加直流馬達的可用轉速範圍，以提高產品的競爭力。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

21‧‧‧第一H型橋式開關電路

211‧‧‧第一開關

212‧‧‧第二開關

213‧‧‧第三開關

214‧‧‧第四開關

221‧‧‧第五開關

222‧‧‧第六開關

VD‧‧‧供應電壓

GND‧‧‧接地端

1‧‧‧直流馬達

11‧‧‧第一線圈

23‧‧‧控制單元

22‧‧‧第一切換電路

111‧‧‧第一線圈單元

112‧‧‧第二線圈單元

Claims (9)

1. 一種直流馬達匝數切換方法，用以透過至少一H型橋式開關電路切換一直流馬達的線圈匝數，該方法包括：判斷該直流馬達的轉速，其中一第一轉速範圍由一第一轉速以及一第一遲滯轉速所界定，其中該第一轉速範圍的上限是該第一轉速加上該第一遲滯轉速，該第一轉速範圍的下限是該第一轉速減去該第一遲滯轉速，當該直流馬達的轉速位於該第一轉速範圍內時，不改變該直流馬達的線圈匝數；當該直流馬達的轉速小於該第一轉速減去該遲滯轉速時，切換該直流馬達的線圈匝數為一第一匝數；以及當該直流馬達的轉速大於該第一轉速加上該遲滯轉速時，切換該直流馬達的線圈匝數為一第二匝數，其中該第二匝數少於該第一匝數。
2. 根據請求項第1項之直流馬達匝數切換方法，更包括：判斷該直流馬達的轉速，其中一第二轉速範圍的轉速大於該第一轉速範圍的轉速，該第二轉速範圍由一第二轉速以及一第二遲滯轉速所界定，其中該第二轉速範圍的上限是該第二轉速加上該第二遲滯轉速，該第二轉速範圍的下限是該第二轉速減去該第二遲滯轉速，當該直流馬達的轉速位於於該第二轉速範圍內時，不改變該直流馬達的線圈匝數；當該直流馬達的轉速小於該第二轉速減去該遲滯轉速時，不切換該直流馬達的線圈匝數；以及當該直流馬達的轉速大於該第二轉速加上該遲滯轉速時，切換該直流馬達的線圈匝數為一第三匝數，其中該第三匝數少於該第二匝數。
3. 根據請求項第1項之直流馬達匝數切換方法，其中該直流馬達是一兩相步進馬達，在切換該直流馬達的線圈匝數的步驟中，同時切換該兩相步進馬達的一第一相的線圈匝數以及一第二相的線 圈的匝數。
4. 根據請求項第1項之直流馬達匝數切換方法，其中該直流馬達是直流有刷馬達。
5. 一種直流馬達匝數切換裝置，用以切換一直流馬達的一第一線圈的匝數，該第一線圈由一第一線圈單元與一第二線圈單元串接而成，該直流馬達匝數切換裝置包括：一第一H型橋式開關電路，具有一第一開關、一第二開關、一第三開關與一第四開關，彼此串接的該第一開關與該第二開關耦接於一供應電壓與一接地端之間，彼此串接的該第三開關與該第四開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，該第一線圈單元之一第一端耦接於該第一開關與該第二開關之間，該第一線圈單元之一第二端耦接於該第三開關與該第四開關之間；一第一切換電路，具有彼此串接的一第五開關與一第六開關，彼此串接的該第五開關與該第六開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，該第二線圈單元之一第一端耦接於該第三開關與該第四開關之間，該第二線圈單元之一第二端耦接於該第五開關與該第六開關之間；以及一控制單元，耦接該第一開關、該第二開關、該第三開關、該第四開關、該第五開關與該第六開關的控制端，該控制單元判斷該直流馬達的轉速，其中一第一轉速範圍由一第一轉速以及一第一遲滯轉速所界定，當該直流馬達的轉速位於於該第一轉速範圍內時，不改變該直流馬達的線圈匝數，當該直流馬達的轉速小於該第一轉速減去該遲滯轉速時，該控制單元使該第一線圈單元與該第二線圈單元串聯導通，當該直流馬達的轉速大於該第一轉速加上該遲滯轉速時，該控制單元使該第二線圈單元斷路。
6. 根據請求項第5項之直流馬達匝數切換裝置，其中該直流馬達是直流有刷馬達。
7. 根據請求項第5項之直流馬達匝數切換裝置，其中該直流馬達 具有一第二線圈，該直流馬達匝數切換裝置用以切換該直流馬達的該第一線圈與該第二線圈的匝數，該直流馬達是一兩相步進馬達，該第二線圈由一第三線圈單元與一第四線圈單元串接而成，該直流馬達匝數切換裝置更包括：一第二H型橋式開關電路，具有一第七開關、一第八開關、一第九開關與一第十開關，彼此串接的該第七開關與該第八開關耦接於一供應電壓與一接地端之間，彼此串接的該第九開關與該第十開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，該第三線圈單元之一第一端耦接於該第七開關與該第八開關之間；以及一第二切換電路，具有彼此串接的一第十一開關與一第十二開關，彼此串接的該第十一開關與該第十二開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，該第四線圈單元之一第一端耦接於該第九開關與該第十開關之間，該第四線圈單元之一第二端耦接於該第十一開關與該第十二開關之間；其中，該控制單元耦接該第七開關、該第八開關、該第九開關、該第十開關、該第十一開關與該第十二開關的控制端，該控制單元判斷該直流馬達的轉速，其中一第一轉速範圍由一第一轉速以及一第一遲滯轉速所界定，當該直流馬達的轉速位於於該第一轉速範圍內時，不改變該直流馬達的線圈匝數，當該直流馬達的轉速小於該第一轉速減去該遲滯轉速時，該控制單元使該第三線圈單元與該第四線圈單元串聯導通，當該直流馬達的轉速大於該第一轉速加上該遲滯轉速時，該控制單元使該第四線圈單元斷路。
8. 一種直流馬達匝數切換裝置，用以切換一直流馬達的一第一線圈的匝數，該第一線圈由一第一線圈單元與複數個第二線圈單元串接而成，該直流馬達匝數切換裝置包括：一第一H型橋式開關電路，具有一第一開關、一第二開關、一第三開關與一第四開關，彼此串接的該第一開關與該第二開關耦接於一供應電壓與一接地端之間，彼此串接的該第三開關與該 第四開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，該第一線圈單元之一第一端耦接於該第一開關與該第二開關之間，該第一線圈單元之一第二端耦接於該第三開關與該第四開關之間；複數個第一切換電路，該些第一切換電路與該些第二線圈單元為一對一設置，用以導通所對應的每一該第二線圈單元，其中每一該切換電路具有彼此串接的一第五開關與一第六開關，彼此串接的該第五開關與該第六開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，每一該第二線圈單元透過該第二線圈單元之一第一端串接該第一線圈單元，每一該第二線圈單元之一第二端耦接於對應的該第一切換電路之該第五開關與該第六開關之間；以及一控制單元，耦接該第一開關、該第二開關、該第三開關、該第四開關的控制端，且耦接該些第一切換電路的該些第五開關和該些第六開關的控制端，該控制單元判斷該直流馬達的轉速，其中一第一轉速範圍由一第一轉速以及一第一遲滯轉速所界定，當該直流馬達的轉速位於於該第一轉速範圍內時，不改變該直流馬達的線圈匝數，當該直流馬達的轉速小於該第一轉速減去該遲滯轉速時，該控制單元切換該切換電路使該第一線圈單元與該些第二線圈單元串聯導通，當該直流馬達的轉速大於該第一轉速加上該遲滯轉速時，該控制單元使至少一該第二線圈單元斷路。
9. 根據請求項第8項之直流馬達匝數切換裝置，其中該直流馬達具有一第二線圈，該直流馬達匝數切換裝置用以切換該直流馬達的該第一線圈與該第二線圈的匝數，該直流馬達是一兩相步進馬達，該第二線圈由一第三線圈單元與複數個第四線圈單元串接而成，該直流馬達匝數切換裝置更包括：一第二H型橋式開關電路，具有一第七開關、一第八開關、一第九開關與一第十開關，彼此串接的該第七開關與該第八開關耦接於一供應電壓與一接地端之間，彼此串接的該第九開關與該第十開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，該第三線圈單元之 一第一端耦接於該第七開關與該第八開關之間，該第四線圈單元之一第二端耦接於該第九開關與該第十開關之間；以及複數個第二切換電路，該些第二切換電路與該些第四線圈單元為一對一設置，用以導通所對應的每一該第四線圈單元，其中每一該第二切換電路具有彼此串接的一第十一開關與一第十二開關，彼此串接的該第十一開關與該第十二開關耦接於該供應電壓與該接地端之間，該第四線圈單元之一第一端耦接於該第九開關與該第十開關之間，該第四線圈單元之一第二端耦接於該第十一開關與該第十二開關之間；其中，該控制單元耦接該第七開關、該第八開關、該第九開關、該第十開關的控制端，且耦接該些第二切換電路的該些第十一開關和該些第十二開關的控制端，該控制單元判斷該直流馬達的轉速，其中一第一轉速範圍由一第一轉速以及一第一遲滯轉速所界定，當該直流馬達的轉速位於於該第一轉速範圍內時，不改變該直流馬達的線圈匝數，當該直流馬達的轉速小於該第一轉速減去該遲滯轉速時，該控制單元使該第三線圈單元與該些第四線圈單元串聯導通，當該直流馬達的轉速大於該第一轉速加上該遲滯轉速時，該控制單元使至少一該第四線圈單元斷路。