TWI602391B - 馬達、其功率控制方法及具有該馬達的風扇 - Google Patents

馬達、其功率控制方法及具有該馬達的風扇 Download PDF

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馬達、其功率控制方法及具有該馬達的風扇
本發明係關於一種馬達；特別是關於一種具有運轉過載保護機制之馬達。
馬達可將電力轉為動力輸出，用以帶動一負載而形成各式電動裝置。以風扇為例，習知風扇可利用該馬達將電能轉為動力輸出，以便通過該馬達帶動扇葉產生氣流，即可用於空氣循環或散熱等用途，該風扇之型態可為壁扇、吊扇、鼓風扇或軸流扇等。
習知馬達運轉時，可經由通用型驅動器(general driver)輸出一驅動訊號至該馬達之線圈，驅使該馬達之轉子開始旋轉帶動扇葉。其中，隨著馬達應用的電動裝置不同，驅動器需推動的負載(如扇葉)亦不同，而馬達之轉子輸出的動力與其負載必須匹配，若動力過大，則易導致電動裝置產生震動；若動力過小，則不足以帶動負載。
惟，習用馬達運轉不順暢時，該馬達之線圈必須產生較大動力方可驅動該轉子，此時，馬達之轉子須輸入較大的電功率，當電功率過大時，若無過載保護機制，則會導致該馬達之線圈過載而燒毀，輕則造成風扇故障，重則可能釀成災害，不可不慎之。
有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其實用性。
本發明係提供一種可防止運轉耗電功率過大的馬達。
本發明另提供一種可防止運轉耗電功率過大的馬達功率控制方法。
本發明另提供一種可防止運轉耗電功率過大的風扇。
本發明揭示一種馬達，可包含：一定子線圈，與一轉子樞接結合；一驅動單元，電性連接該定子線圈，用以驅使該轉子運轉；及一控制單元，電性連接該驅動單元，該控制單元輸出一脈波訊號至該驅動單元，供該驅動單元驅使該轉子運轉，該控制單元依據該驅動單元之驅動電壓、該脈波訊號之工作週期及該定子線圈的工作電流計算一運轉功率，用以調整該脈波訊號之一工作週期，使該轉子運轉時的電功率介於一預定功率範圍。
本發明另揭示一種風扇，可包含：一馬達，用以帶動一扇輪旋轉產生氣流；一驅動單元，電性連接該馬達；及一控制單元，電性連接該驅動單元，該控制單元輸出一脈波訊號至該驅動單元，供該驅動單元驅使該馬達運轉，該控制單元依據該驅動單元之驅動電壓、該脈波訊號之工作週期及該馬達運轉時的工作電流計算一運轉功率，用以調整該脈波訊號之一工作週期，使該馬達運轉時的電功率介於一預定功率範圍。
本發明另揭示一種馬達功率控制方法，可應用於控制該馬達運轉功率的一控制單元，該控制單元與該馬達之間電性連接一驅動單元，該方法之步驟包含：以該控制單元輸出一脈波訊號至該驅動單元，供該驅動單元驅使該馬達運轉；及以該控制單元依據該驅動單元之驅動電壓、該脈波訊號之工作週期及該馬達運轉時的工作電流計算一運轉功率，用以調整該脈波訊號之一工作週期，使該馬達運轉時的電功率介於一預定功率範圍。
所述控制單元可為一微控制器、一數位訊號處理器或一特定 功能積體電路；該控制單元與該驅動單元可整合為一控制驅動器；所述控制單元與該驅動單元之間可電性連接一測壓元件，用以感測該驅動單元輸出的驅動電壓；所述控制單元與該馬達之間可電性連接一測流單元，用以感測該馬達的工作電流；所述控制單元可由一穩壓單元供電而運作。藉此，該控制單元可經由該測壓元件、測流單元及穩壓單元確保該運轉功率可介於該預定功率範圍，用以避免馬達因運轉功率過高而故障。
上揭馬達、其功率控制方法及具有該馬達的風扇，可經由該控制單元設定該預定功率範圍、讀取該驅動單元之驅動電壓及該馬達運轉時的工作電流，用以計算該馬達的運轉功率，判斷該運轉功率是否介於該預定功率範圍，進一步調整該脈波訊號之工作週期，使該運轉功率可介於該預定功率範圍，可防止運轉耗電功率過大，可以達到「避免馬達故障」及「避免馬達過載釀災」等功效。
1‧‧‧馬達
11‧‧‧定子線圈
12‧‧‧轉子
121‧‧‧磁性件
122‧‧‧扇葉
2‧‧‧驅動單元
3‧‧‧控制單元
4‧‧‧測壓元件
5‧‧‧測流單元
6‧‧‧穩壓單元
P‧‧‧電源
SC‧‧‧脈波訊號
第1圖：係本發明之馬達實施例應用於風扇之組合剖視圖。
第2圖：係本發明之馬達實施例應用於風扇之方塊示意圖。
第3圖：係本發明之馬達功率控制方法實施例之應用流程圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明全文所述之方向性用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。
請參閱第1及2圖所示，其係本發明之馬達實施例應用於風 扇之組合剖視圖及方塊示意圖。其中，該馬達1可作為風扇或其他電動裝置之動力輸出來源，以風扇為例，該風扇可包含該馬達1、一驅動單元2及一控制單元3，該驅動單元2電性連接該馬達1與控制單元3之間，該控制單元3可輸出一脈波訊號SC至該驅動單元2，供該驅動單元2驅使該馬達1運轉，如：供電使馬達運作而輸出旋轉動力，該控制單元3可依據該馬達1運轉時的工作電流(operating current)調整該脈波訊號SC之一工作週期，使該馬達1運轉時的電功率介於一預定功率範圍。以下舉例說明該風扇實施例之實施態樣，惟不以此為限。
舉例而言，如第1及2圖所示，該馬達1可為適用於各式風扇(如壁扇、吊扇、鼓風扇或軸流扇等)之馬達，可用以帶動一扇輪旋轉產生氣流，如第2圖所示，該馬達1包含至少一定子線圈(stator)11及一轉子(rotor)12，該轉子12係可轉動地結合於該定子線圈11，該轉子12可設有一磁性件121，該磁性件121與該定子線圈11相對，當該控制單元3輸出該脈波訊號SC至該驅動單元2時，該驅動單元2可經由該定子線圈11產生電磁力，令該磁性件121受該定子線圈11之電磁力驅動，使該轉子12旋轉，該轉子12亦可設有數個扇葉(blade)122，令該扇葉122轉動產生氣流，以便形成風扇，其係所屬技術領域中具有通常知識者可以理解，在此容不贅述。
請再參閱第1及2圖所示，該驅動單元2可為橋式驅動電路，如：全橋式或半橋式電路模組等，該驅動單元2可電性連接一電源P及該馬達1之定子線圈11，用以輸出一驅動電壓至該馬達1之定子線圈11，以提供該馬達1運轉所需之電力，該驅動單元2可整合於該馬達1之電路板，而成為該馬達1內部結構之一部分，以便縮小整體之體積，惟不以此為限。
請再參閱第1及2圖所示，該控制單元3可為具有馬達控制 功能的裝置，如：微控制器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)或特定功能積體電路(ASIC)等，該控制單元3可整合於該馬達1之電路板，該控制單元3與驅動單元2亦可整合為一控制驅動器(如Controlling Driver IC)，該控制單元3可預存一控制邏輯(control logic，如：硬體電路或軟體程式等)及其所需的資料，用以產生該脈波訊號SC，惟不以此為限。
該控制單元3與該驅動單元2之間可電性連接一測壓元件4，用以感測該驅動單元2輸出的驅動電壓；另，該控制單元3與該馬達1之間可電性連接一測流單元5，用以感測該馬達1運轉時的工作電流；又，該控制單元3可由一穩壓單元6供電而運作，如：電力調節器(power regulator)，用以確保該控制單元3之供電穩定，其中，該測壓元件4、測流單元5及穩壓單元6亦可整合於該馬達1之電路板，以便縮小該風扇之體積，惟不以此為限。
其中，該控制單元3可依據該驅動單元2輸出之驅動電壓、該脈波訊號SC之工作週期及該馬達1運轉時的工作電流計算一運轉功率，該控制單元3可調整該脈波訊號SC之工作週期，使該運轉功率介於該預定功率範圍，如：利用查表或方程式等方式，以方程式為例，該控制單元3可計算該運轉功率為該驅動電壓、該工作週期及該工作電流之乘積，作為調整該工作週期之依據，避免該運轉功率大於該馬達1之額定功率，該額定功率可作為計算該預定功率範圍之依據，如：該預定功率範圍可介於該額定功率之30~95%，惟不以此為限。
此外，本發明另揭示一種馬達功率控制方法實施例，可應用於控制該馬達1運轉功率的控制單元3，該控制單元3與該馬達1之間電性連接上述驅動單元2，該方法實施例之步驟可包含：以該控制單元3輸出上述脈波訊號SC至該驅動單元2，供該驅動單元2驅使該馬達1運轉；及以該控制單元3可依據該馬達1運轉時的工作電流調整該脈波訊號SC之 工作週期，使該馬達1運轉時的電功率可介於上述預定功率範圍。其中，可於該馬達1運轉時，以電性連接於該控制單元3與該驅動單元2之間的測壓元件4感測該驅動單元2輸出的驅動電壓；另，可於該馬達1運轉時，以電性連接於該控制單元3與該馬達1之間的測流單元5感測該馬達1的工作電流；該馬達功率控制方法實施例之其餘實施方式已說明如上述馬達實施例，在此不另贅述，以下舉例說明上述馬達功率控制方法實施例之使用態樣，惟不以此為限。
舉例而言，請參閱第3圖所示，其係本發明之馬達功率控制方法實施例之應用流程圖。其中，該方法實施例實際使用時，可應用於啟動各式風扇，首先，該控制單元3可進行初始化(initialization)過程，用以設定風扇之基本特性值等；接著，該控制單元3可輸出該脈波訊號，用以經由該驅動單元2驅使該馬達1運轉；接著，該控制單元3可設定該預定功率範圍、讀取該驅動單元2之驅動電壓及該馬達1運轉時的工作電流，用以計算該運轉功率，進一步判斷該運轉功率是否介於該預定功率範圍，若判斷為「是」，該控制單元3可重新讀取該驅動單元2之驅動電壓及該馬達1運轉時的工作電流，用以計算該運轉功率，若判斷為「否」，該控制單元3可調整該脈波訊號之工作週期，如：降低該工作週期，用以降低該運轉功率，使該運轉功率可介於該預定功率範圍，再重新讀取該驅動單元2之驅動電壓及該馬達1運轉時的工作電流，計算該運轉功率。
藉此，本發明上述實施例可經由該控制單元設定該預定功率範圍、讀取該驅動單元之驅動電壓及該馬達運轉時的工作電流，用以計算該馬達之運轉功率，判斷該運轉功率是否介於該預定功率範圍，進一步調整該脈波訊號之工作週期，使該運轉功率可介於該預定功率範圍，可防止運轉耗電功率過大，可以達到「避免馬達故障」及「避免馬達過載釀災」等功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (21)

  1. 一種馬達，包含：一定子線圈，與一轉子樞接結合；一驅動單元，電性連接該定子線圈，用以驅使該轉子運轉；及一控制單元，電性連接該驅動單元，該控制單元輸出一脈波訊號至該驅動單元，供該驅動單元驅使該轉子運轉，該控制單元依據該驅動單元之驅動電壓、該脈波訊號之工作週期及該定子線圈的工作電流計算一運轉功率，用以調整該脈波訊號之一工作週期，使該轉子運轉時的電功率介於一預定功率範圍。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該控制單元與該驅動單元之間電性連接一測壓元件，用以感測該驅動單元輸出的驅動電壓。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該控制單元與該定子線圈之間電性連接一測流單元，用以感測該定子線圈的工作電流。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該控制單元由一穩壓單元供電而運作。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該控制單元為一特定功能積體電路。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該控制單元為一微控制器或一數位訊號處理器。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該控制單元與該驅動單元整合為一控制驅動器。
  8. 一種馬達功率控制方法，係應用於控制該馬達之運轉功率的一控制單元，該控制單元與該馬達之間電性連接一驅動單元，該方法之步驟包含：以該控制單元輸出一脈波訊號至該驅動單元，供該驅動單元驅使該馬達運轉；及 以該控制單元依據該驅動單元之驅動電壓、該脈波訊號之工作週期及該馬達運轉時的工作電流計算一運轉功率，用以調整該脈波訊號之一工作週期，使該馬達運轉時的電功率介於一預定功率範圍。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之馬達功率控制方法，於該馬達運轉時，以電性連接於該控制單元與該驅動單元之間的一測壓元件感測該驅動單元輸出的驅動電壓。
  10. 根據申請專利範圍第8項所述之馬達功率控制方法，於該馬達運轉時，以電性連接於該控制單元與該馬達之間的一測流單元感測該馬達的工作電流。
  11. 根據申請專利範圍第8項所述之馬達功率控制方法，其中該控制單元由一穩壓單元供電而運作。
  12. 根據申請專利範圍第8項所述之馬達功率控制方法，其中該控制單元為一特定功能積體電路。
  13. 根據申請專利範圍第8項所述之馬達功率控制方法，其中該控制單元為一微控制器或一數位訊號處理器。
  14. 根據申請專利範圍第8項所述之馬達功率控制方法，其中該控制單元與該驅動單元整合為一控制驅動器。
  15. 一種風扇，包含：一馬達，用以帶動一扇輪旋轉產生氣流；一驅動單元，電性連接該馬達；及一控制單元，電性連接該驅動單元，該控制單元輸出一脈波訊號至該驅動單元，供該驅動單元驅使該馬達運轉，該控制單元依據該驅動單元之驅動電壓、該脈波訊號之工作週期及該馬達運轉時的工作電流計算一運轉功率，用以調整該脈波訊號之一工作週期，使該馬達運轉時的電功率介於一預定功率範圍。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述之風扇，其中該控制單元與該驅動單元之間電性連接一測壓元件，用以感測該驅動單元輸出的驅動電壓。
  17. 根據申請專利範圍第15項所述之風扇，其中該控制單元與該馬達之間電性連接一測流單元，用以感測該馬達的工作電流。
  18. 根據申請專利範圍第15項所述之風扇，其中該控制單元由一穩壓單元供電而運作。
  19. 根據申請專利範圍第15項所述之風扇，其中該控制單元為一特定功能積體電路。
  20. 根據申請專利範圍第15項所述之風扇，其中該控制單元為一微控制器或一數位訊號處理器。
  21. 根據申請專利範圍第15項所述之風扇，其中該控制單元與該驅動單元整合為一控制驅動器。
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