电动机以及电动机控制方法与流程

本发明涉及一种电动机，尤其涉及一种平衡型定子模块的电动机。

背景技术

传统的单相电动机，多采用非对称式的定子模块以克服电动机逆转的问题，也有利用相位检测器的设置位置以及非对称式的定子模块的技术结合来避免电动机系统逆转的设计，然而上述方式中，都需要对定子模块进行特殊设计，由于非对称式的定子模块设计，使得电动机系统的设计时程以及成本都大幅增加。

因此，提供一种可利用平衡型定子模块的电动机系统以及适用于平衡型定子模块的电动机则是当今的重要课题之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电动机，其中，电动机电性连接一控制模块，电动机包括：一定子结构，包括：一第一定子模块；以及一第二定子模块，第一定子模块设置在第二定子模块的一侧，其中一机构换相点设置在第一定子模块以及第二定子模块之间；一转子结构，设置在定子结构的外侧，其中，转子结构从第一定子模块移向第二定子模块为一第一转动方向，转子结构从第二定子模块移向第一定子模块为一第二转动方向；以及一第一相位传感器，设置在定子结构上；其中，第一相位传感器设置在机构换相点靠近第一定子模块的一侧。

优选地，转子结构包括：一第一转子模块；以及一第二转子模块，其中第二转子模块设置在第一转子模块的一侧。

其中，第一定子模块设置有一第一线圈，第二定子模块设置有一第二线圈，第一线圈以及第二线圈共同提供一合力矩以驱动电动机系统。

优选地，一磁条换相点设置在第一转子模块以及第二转子模块之间。

优选地，当转子结构循着第一转动方向转动，且磁条换相点接近第一相位传感器时，第一线圈以及第二线圈提供一合力矩进行换相。

优选地，当转子结构的磁条换相点位于第一相位传感器以及机构换相点之间时，控制模块提供一软切换驱动信号或一相角领先驱动信号驱动电动机。

优选地，还包括：一第二相位检测器，设置在机构换相点靠近第二定子模块的一侧。

本发明还提供了一种用于一电动机系统的电动机控制方法，其中电动机系统包括一定子结构、一转子结构以及一第一相位检测器，定子结构包括一第一定子模块以及一第二定子模块，第一定子模块设置在第二定子模块的一侧，一机构换相点设置在第一定位模块以及第二定位模块之间，第一定子模块以及第二定子模块分别是一平衡型定子模块，转子结构包括一第一转子模块以及一第二转子模块，一磁条换相点设置在第一转子模块以及第二转子模块之间，第一相位检测器设置在机构换相点靠近第一定子模块的一侧，一控制模块通过至少一开关提供一驱动信号至电动机系统，以驱动电动机系统，电动机控制方法包括：驱动电动机系统循着一转动方向转动；当磁条换相点转至位于机构换相点以及第一相位检测器之间时，控制模块提供一软切换驱动信号或一相角领先驱动信号驱动电动机；以及电动机循一第一转动方向转动。

优选地，第一转动方向与转动方向不相同。

优选地，第一转动方向与转动方向相同。

优选地，当转动方向与第一转动方向不相同时，磁条换相点接近第一相位检测器时，控制模块根据第一相位检测器的一相位检测信号提供一换相控制信号，以驱动电动机反转。

综上所述，本发明的电动机控制系统以及电动机控制方法，通过利用相位检测器的位置设置以及检测磁条换相点的位置变化，精确提供电动机适当的相角领先驱动信号或是软切换驱动信号，可以有效驱动电动机正常转动。

为让本发明之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示是本发明实施例的电动机控制系统的示意图。

图2a至图2d绘示是本发明实施例的电动机正转时的示意图。

图3绘示是本发明实施例的电动机正转时的波形图。

图4a至图4d绘示是本发明实施例的电动机逆转时的示意图。

图5绘示是本发明实施例的电动机逆转时的波形图。

图6绘示为本发明实施例的另一电动机控制系统的示意图。

图7绘示为本发明实施例的电动机控制方法的流程图。

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似组件。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但此等组件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语「及/或」包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。

以下将以至少一种实施例配合图式来说明所述电动机控制系统，然而，下述实施例并非用以限制本揭露内容。

〔本发明电动机控制系统的实施例〕

请参照图1，图1绘示为本发明实施例的电动机控制系统的示意图。

在本实施例中，电动机控制系统1包括一控制模块10、一电动机20、一第一开关sw1、一第二开关sw2、一第三开关sw3以及一第四开关sw4。

其中，控制模块10具有一电源脚位vcc，一接地脚位gnd，一第一相位检测脚位h+，一第二相位检测脚位h-，一第一驱动脚位1p、一第二驱动脚位1n、一第三驱动脚位2p以及一第四驱动脚位2n。

在本实施例中，控制模块10的电源脚位vcc电性连接一直流电压，以驱动控制模块10。控制模块10的接地脚位则是电性连接一接地电位。控制模块10的第一相位检测脚位h+以及第二相位检测脚位h-则是电性连接至一相位检测器，用于接收相位检测器检测的电动机20的相位变化。

控制模块10的第一驱动脚位1p、第二驱动脚位1n、第三驱动脚位2p以及第四驱动脚位2n分别电性连接至第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3以及第四开关sw4各自的第二端，以提供驱动信号至第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3以及第四开关sw4。

在本实施例中，第一开关sw1以及第三开关sw3的第一端电性连接一直流电压vdd。第一开关sw1的第三端电性连接第二开关sw2的第一端以及电动机20的一端，第三开关sw3的第三端电性连接第四开关sw4的第一端以及电动机20的另一端。第二开关sw2的第三端以及第四开关sw4的第三端电性连接一接地电位。

请参照图2a至图2d，图2a至图2d绘示为本发明实施例的电动机正转时的示意图。

电动机20包括一定子结构21、一转子结构22以及一第一相位检测器23。

在本实施例中，定子结构21包括一第一定子模块211以及一第二定子模块212。第一定子模块211相邻设置在第二定子模块212的一侧。一机构换相点21a设置在第一定子模块211以及第二定子模块212之间。第一相位检测器23设置在定子结构21上。在本实施例中，第一定子模块211以及第二定子模块212分别是一平衡型定子模块，也就是如图2a至图2d所示的形状。在本实施例中，定子结构21具有四个机构换相点21a，相邻两个机构换相点21a之间的夹角δ是一直角，也就是90°。

在本实施例中，转子结构22包括一第一转子模块221、一第二转子模块222、一第三转子模块223以及一第四转子模块224。一磁条换相点22a设置在第一转子模块221以及第二转子模块222之间。

请参照图2a至图2b，图2a中电动机20的转子结构22开始循着第一转动方向d1转动。图2b中，电动机20的磁条换相点22a接近第一相位检测器23。此时控制模块10会通过控制第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3以及第四开关sw4，提供电流给设置在第一定子模块211以及第二定子模块212的第一线圈以及第二线圈以进行换相。也就是当第一相位检测器23检测到转子结构22中的第一转子模块211以及第四转子模块214转换，就会发送相位检测信号至控制模块10，以提供电流给第一线圈(图未示)以及第二线圈(图未示)进行换相。

在本实施例中，定子结构21具有一中心点cp，中心点cp以及第一相位检测器23之间的联机与机构换相点21a之间设置有一角度θ，而对称于机构换相点21a的另一侧，也具有一角度θ的范围，然而在本实施例中，以机构换相点21a为基准，相对于第一相位检测器23的的另一侧，并未设置其他的相位检测器。

在本实施例中，如图2a所示，磁条换相点22a是停滞在相对于第一相位检测器23的另一侧的角度θ的范围。而在本实施例中，角度θ可以是15°至25°，在部分实施例中，角度θ是20°。也就是，在本实施例中，在转子结构22停止时，磁条换相点22a是停留在机构换相点21a靠近第二定子模块212的一侧的角度θ的范围中。

在本实施例中，第一转动方向d1是转子结构22从第一定子模块211移向第二定子模块212。而第二转动方向d2则是转子结构22从第二定子模块212移向第一定子模块211。

请参照图2c以及图2d，图2c中，当磁条换相点22a经过第一相位检测器23后，尚未经过机构换相点21a之前，第一线圈(图未示)以及第二线圈(图未示)提供的合力矩为使转子结构22循着第二转动方向d2进行旋转。然而此时，转子结构22已经循着第一转动方向d1旋转，其旋转惯性会与第二转动方向相抵抗。

在本实施例中，控制模块10可以在磁条换相点22a经过第一相位检测器23后，尚未经过机构换相点21a之前，控制第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3以及第四开关sw4以延迟一预定时间进行动作，或是以软切换模式进行动作，降低或消除第一线圈(图未示)以及第二线圈(图未示)上的电流，就可以降低抵抗力道的问题。

而在图2d中，当磁条换相点22a经过机构换相点21a后，合力矩就是第一旋转方向d1，电动机20就可以正常循着第一旋转方向d1进行转动。

请参照图3，图3绘示为本发明实施例的电动机正转时的波形图。

在本实施例中，转子结构23经过机构换相点21a的时间晚于经过磁条换相点22a。第一驱动脚位p1、第二驱动脚位n1、第三驱动脚位p2以及第四驱动脚位n2提供的驱动信号，在第一时间t1时就会加入相角领先控制模式的驱动信号。

而在第二时间t2以及第三时间t3，第三驱动脚位p2的驱动信号则是被加入关闭控制的模式。

以下请参照图4a至图4b，图4a中电动机20的转子结构22开始循着第二转动方向d2转动。此时磁条换相点22a位于第一相位检测器23以及机构换相点21a之间。在图4b中，电动机20的磁条换相点22a接近第一相位检测器23。此时控制模块10会通过控制第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3以及第四开关sw4，提供电流给设置在第一定子模块211以及第二定子模块212的第一线圈以及第二线圈以进行换相。也就是当第一相位检测器23检测到转子结构22中的第一转子模块211以及第四转子模块214转换，就会发送相位检测信号至控制模块10，以提供电流给第一线圈(图未示)以及第二线圈(图未示)进行换相，也就是第一线圈(图未示)以及第二线圈(图未示)提供的合力矩会使电动机20的转子结构22向第一转动方向d1进行旋转。

在本实施例中，如图4a所示，磁条换相点22a是停滞在相对于第一相位检测器23与中心点cp联机与机构换相点21a之间的角度θ的范围。而在本实施例中，角度θ可以是15°至25°，在部分实施例中，角度θ是20°。也就是，在本实施例中，在转子结构22停止时，磁条换相点22a是停留在机构换相点21a靠近第一定子模块212的一侧的角度θ的范围中。

请参照图4c以及图4d，图4c中，当磁条换相点22a再次经过第一相位检测器23后，尚未经过机构换相点21a之前，第一线圈(图未示)以及第二线圈(图未示)提供的合力矩为使转子结构22循着第二转动方向d2进行旋转。然而此时，转子结构22已经循着第一转动方向d1旋转，其旋转惯性会与第二转动方向相抵抗。

在本实施例中，控制模块10可以在磁条换相点22a经过第一相位检测器23后，尚未经过机构换相点21a之前，控制第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3以及第四开关sw4以延迟一预定时间进行动作，或是以软切换模式进行动作，降低或消除第一线圈(图未示)以及第二线圈(图未示)上的电流，就可以降低抵抗力道的问题。

而在图4d中，当磁条换相点22a经过机构换相点21a后，合力矩就是第一旋转方向d1，电动机20就可以正常循着第一旋转方向d1进行转动。

请参照图5，图5绘示为本发明实施例的电动机逆转时的波形图。

在本实施例中，转子结构23经过机构换相点21a的时间晚于经过磁条换相点22a。第一驱动脚位p1、第二驱动脚位n1、第三驱动脚位p2以及第四驱动脚位n2提供的驱动信号，在第四时间t4时就会加入相角领先的控制模式的驱动信号。

而在第五时间t5以及第六时间t6，第三驱动脚位p2的驱动信号则是被加入关闭控制的模式。

图6绘示为本发明实施例的另一电动机控制系统的示意图。

在本实施例中，电动机20包括一定子结构21、一转子结构22、一第一相位检测器23以及一第二相位检测器24。其中，第一相位检测器23以及第二相位检测24都设置在定子结构21上。并且分别设置在机构换相点21a的两侧。

在本实施例中，定子结构21的中心点cp以及第一相位检测器23之间的联机与机构换相点21a之间的夹角为第一角度θ1，定子结构21的中心点cp以及第二相位检测器24之间的联机与机构换相点21a之间的夹角为第二角度θ2。在本实施例中，第一角度θ1与第二角度θ2是相同的。在其他实施例中，第一角度θ1与第二角度θ2可以是不同角度的夹角。

在本实施例中，可以利用第一相位检测器23以及第二相位检测器24分别执行检测第一转动方向d1或是第二转动方向d2的转动情况，以执行确保电动机20正常启动的开关控制。

在本实施例中，若是转子结构22预计要进行的转动方向是第一转动方向d1，第一相位检测器23则是作为主要的相位检测器，而第二相位检测器24所检测到的换相信号，则是被忽略或是不做考虑。若是转子结构22预计要进行的转动方向是第二转动方向d2，第二相位检测器24则是作为主要的相位检测器，而第一相位检测器23所检测到的换相信号，则是被忽略或是不做考虑。

请参照图7，图7绘示为本发明实施例的电动机控制方法的流程图。

在本实施例中，还提供了一种电动机控制方法，适用于先前所述的电动机控制系统1，其结构与功能在此不做赘述。

本实施例的电动机控制方法，包括下列步骤：驱动电动机循着一转动方向转动(步骤s100)；当磁条换相点转至位于机构换相点以及第一相位检测器之间时，控制模块提供一软切换驱动信号或一相角领先驱动信号驱动电动机(步骤s110)；以及电动机循一第一转动方向转动(步骤s120)。

在步骤s100中，首先控制模块10会驱动电动机20朝着第一转动方向d1或是第二转动方向d2进行转动，当电动机20一开始的转方向与第一转动方向d1相同时，则会执行步骤s110。当电动机20开始的转动方向与第一转动方向d1不相同时，也就是电动机20初始的转动方向是第二转动方向d2，其中，当磁条换相点22a接近第一相位检测器时，控制模块根据第一相位检测器的一相位检测信号提供一换相控制信号，以驱动电动机20反转。之后才会进行步骤s110。

在步骤s110中，相角领先驱动信号，就是在下一次的驱动信号进行延迟或是领先的修正动作。而软切换驱动信号，则是利用脉宽调变信号的控制方式调整在磁条换相点转至位于机构换相点以及第一相位检测器之间时，调整此时通过设置在第一定子模块211的第一线圈(图未示)以及设置在第二定子模块212的第二线圈(图未示)的电流，以达到减少抵抗力道的目的。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明的电动机控制系统以及电动机控制方法，通过利用相位检测器的位置设置以及检测磁条换相点的位置变化，精确提供电动机适当的相角领先驱动信号或是软切换驱动信号，可以有效驱动电动机正常转动。

以上所述仅为本发明之实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。