馬達(dá)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種馬達(dá)及其控制方法，該馬達(dá)包括一轉(zhuǎn)子、一感測單元、一補償單元、一整流單元以及一調(diào)控單元。感測單元依據(jù)轉(zhuǎn)子的一磁場變化輸出一第一信號。補償單元耦接感測單元，并依據(jù)第一信號輸出一第二信號。整流單元耦接補償單元，并依據(jù)第二信號輸出一第三信號。調(diào)控單元耦接整流單元，并依據(jù)第三信號與一周期信號比較的結(jié)果輸出一控制信號，調(diào)控單元依據(jù)控制信號控制轉(zhuǎn)子，使其換向更協(xié)調(diào)。本發(fā)明的馬達(dá)及其控制方法，能降低馬達(dá)本身的振動，避免精密的電子裝置損壞或發(fā)生錯誤，進而提高整體電子裝置的品質(zhì)。
【專利說明】馬達(dá)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種馬達(dá)及其控制方法，且特別是關(guān)于一種低振動的馬達(dá)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單相馬達(dá)由于無電刷的特性，使得其體積可較電刷馬達(dá)來得小，且相較于三相馬達(dá)，單相馬達(dá)的構(gòu)造相對簡單，價格也相對便宜，因而被普遍使用于例如中央處理器(Central Processing Unit, CPU)、硬盤(Hard Disc)等體積小、內(nèi)部空間有限的電子裝置的散熱上。然而，這類的電子裝置通常十分精密，所能承受的振動極為有限。
[0003]馬達(dá)在轉(zhuǎn)動的過程中，振動伴隨著產(chǎn)生，無論是徑向方向的振動或是軸向的振動，若是振動幅度過大，都可能造成電子裝置的損壞或是電子裝置出現(xiàn)錯誤。因此，當(dāng)單相無刷馬達(dá)應(yīng)用在這類電子裝置時，如何有效降低其振動，已成為相當(dāng)重要的課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于上述問題，本發(fā)明之目的為提供一種馬達(dá)及其控制方法，以降低馬達(dá)本身的振動，避免精密的電子裝置損壞或發(fā)生錯誤，進而提高整體電子裝置的品質(zhì)。
[0005]為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種馬達(dá)，包括一轉(zhuǎn)子、一感測單元、一補償單元、一整流單元以及一調(diào)控單元。感測單元依據(jù)轉(zhuǎn)子的一磁場變化輸出一第一信號。補償單元耦接感測單元，并依據(jù)第一信號輸出一第二信號。整流單元耦接補償單元，并依據(jù)第二信號輸出一第三信號。調(diào)控單元耦接整流單元，并依據(jù)第三信號與一周期信號比較的結(jié)果輸出一控制信號，調(diào)控單元依據(jù)控制信號控制轉(zhuǎn)子，使其換向更協(xié)調(diào)。
[0006]在一實施例中，周期信號的波形為三角波或方波。
[0007]在一實施例中，控制信號為脈沖寬度調(diào)變信號。
[0008]在一實施例中，第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同。
[0009]在一實施例中，轉(zhuǎn)子的一充磁波形實質(zhì)上為一弦波。
[0010]為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明之一種馬達(dá)的控制方法，其步驟包括提供一馬達(dá)，馬達(dá)具有一轉(zhuǎn)子、一感測單元、一補償單元、一整流單元以及一調(diào)控單元；感測單元依據(jù)轉(zhuǎn)子的一磁場變化輸出一第一信號；補償單元調(diào)整第一信號的正電平及負(fù)電平，以輸出一第二信號:整流單元全波整流第二信號，并輸出一第三信號:調(diào)控單元依據(jù)第三信號與一周期信號比較的結(jié)果輸出一控制信號；以及調(diào)控單元依據(jù)控制信號控制轉(zhuǎn)子，使其換向更協(xié)調(diào)。[0011 ] 在一實施例中，第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同。
[0012]在一實施例中，補償單元將輸出的第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值調(diào)整并于一特定電平值。
[0013]在一實施例中，調(diào)變信號為一脈沖寬度調(diào)變信號。
[0014]在一實施例中，周期信號的波形為三角波或方波。
[0015]承上所述，依據(jù)本發(fā)明的一種馬達(dá)及其控制方法，通過電路的配合將霍爾信號進行補償并調(diào)整電平后與周期信號比較的結(jié)果進行調(diào)變，并依據(jù)輸出的控制信號控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使其換向更協(xié)調(diào)，可以有效降低振動，避免精密的電子裝置損壞或發(fā)生錯誤，進而提高整體電子裝置的品質(zhì)，因而具有進步性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明較佳實施例的一種用于控制馬達(dá)充磁的電路的電路方塊圖。
[0017]圖2A、2B為第三信號與周期信號比較及對應(yīng)輸出的控制信號的波形示意圖。
[0018]圖3A、3B為第一信號的波形示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明另一較佳實施例的一種用于控制馬達(dá)充磁的方法的流程圖。
[0020]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0021]1:馬達(dá)
[0022]11:轉(zhuǎn)子
[0023]12:感測單元
[0024]13:補償單元
[0025]14:整流單元
[0026]15:調(diào)控單元
[0027]SOl?S06:流程圖步驟
【具體實施方式】
[0028]以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明較佳實施例的一種馬達(dá)及其控制方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
[0029]請參照圖1所示，其為本發(fā)明較佳實施例的一種馬達(dá)的方塊圖。1212馬達(dá)I包括一轉(zhuǎn)子11、一感測單元12、一補償單元13、一整流單元14以及一調(diào)控單元15。
[0030]轉(zhuǎn)子11具有一充磁波形，具體來說，在制作轉(zhuǎn)子11時，轉(zhuǎn)子11的一磁條會被以特定方式進行充磁，而使磁條具有磁力，在充磁的過程中可產(chǎn)生充磁波形。
[0031]感測單元12例如是一霍爾感測器，其依據(jù)轉(zhuǎn)子11的一磁場變化例如磁通量變化輸出一第一信號，進而得到轉(zhuǎn)子11的轉(zhuǎn)動狀況。第一信號例如是一霍爾信號，即是將磁通量變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流變化的一種信號形式轉(zhuǎn)換。
[0032]補償單元13是與感測單元12耦接，依據(jù)感測單元12所輸出的第一信號，輸出一第二信號。具體來說，當(dāng)補償單元13接收到第一信號后，補償單元13會檢查第一信號的波形的正電平及負(fù)電平的絕對值是否相同，若是不同，則補償單元13便會調(diào)整第一信號的波形的電平零點，以使得正電平與負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同，而輸出第二信號。換而言之，第二信號是經(jīng)過補償單元13調(diào)整波形的電平零點的第一信號，而且第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同。
[0033]較佳的是，補償單元13不僅調(diào)整第一信號的波形的電平零點，以使得輸出的第二信號正電平與負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同，補償單元13會進一步將輸出的第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值調(diào)整并固定于一特定電平值。具體來說，雖然第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同，但波形的電平可能因噪聲或其他原因而不平整，間接影響到后續(xù)的信號處理時出現(xiàn)誤判。為避免此種情形，補償單元13會調(diào)整并固定第二信號的正電平及負(fù)電平于特定電平值，以使得第二信號的波形平整化。前述所指的特定電平值，在實際應(yīng)用上，可根據(jù)需要而有不同的設(shè)計，本發(fā)明于此并不予以限定。
[0034]整流單元14是耦接補償單元13，并依據(jù)第二信號輸出一第三信號。具體來說，當(dāng)整流單元14接收到補償單元13輸出的第二信號后，整流單元14會將第二信號進行全波整流，而輸出第三信號。換而言之，第三信號是經(jīng)過整流單元14全波整流的第二信號。
[0035]調(diào)控單元15是耦接整流單元14，并依據(jù)第三信號與一周期信號比較的結(jié)果輸出一控制信號，調(diào)控單元15依據(jù)控制信號，控制轉(zhuǎn)子11進行換向。為方便說明，請參照圖4所示，其為第三信號與周期信號比較的示意圖。在本實施例中，周期信號的波形是三角波，當(dāng)調(diào)控單元15接收到第三信號后，會將第三信號與周期信號進行比較。如圖2A所示，在第三信號的波形的傾斜區(qū)間a的部份，第三信號的波形的電壓值有部份區(qū)間小于所對應(yīng)的周期信號的電壓，接著參照下方對應(yīng)的調(diào)控單元15輸出的控制信號的波形，在這些區(qū)間部分調(diào)變信號是低電位(Low)，而在其他區(qū)間則是高電位(High)。
[0036]換句話說，在本實施例中，控制信號是一脈沖寬度調(diào)變信號，當(dāng)?shù)谌盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐敌∮谥芷谛盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐禃r，調(diào)控單元15輸出的控制信號會是低電位，而當(dāng)?shù)谌盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐荡笥诨虻扔谥芷谛盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐禃r，調(diào)控單元15輸出的控制信號會是高電位。接著調(diào)控單元15便會依據(jù)控制信號控制轉(zhuǎn)子11進行換向。
[0037]接著請參照圖2B所示，在第三信號的波形的傾斜區(qū)間b，其第三信號的波形的傾斜度較圖2A中的a來得大，以致于第三信號的波形的電壓值小于周期信號的波形的電壓值的區(qū)間較少，調(diào)控單元15對應(yīng)輸出的控制信號的低電位區(qū)間較少。換而言之，當(dāng)?shù)谌盘柕牟ㄐ蔚膬A斜區(qū)間的傾斜度較大，調(diào)控單元15控制轉(zhuǎn)子11的軟切換時間越長，反之則越短。
[0038]需要特別注意的是，雖然在本實施例中，周期信號的波形是三角波，但在實際應(yīng)用上，周期信號的波形也可以是方波。
[0039]需要特別注意的是，雖然在本實施例中，感測單元12、補償單元13、整流單元14以及調(diào)控單元15是各自獨立設(shè)置的單元，但在實際應(yīng)用上，也可以是利用一個以上的整合芯片整合感測單元12、補償單元13、整流單元14以及調(diào)控單元15的其中兩個以上的功能，而加以運用。舉例來說，感測單元11與調(diào)控單元15分別為獨立設(shè)置，補償單元13與整流單元14是整合在一整合芯片。故本發(fā)明于此并不予以限定。
[0040]較佳的是，轉(zhuǎn)子11的充磁波形實質(zhì)上為一弦波。請參照圖3A、3B所示，其為第一信號的波形圖，橫軸為角度(Deg.),縱軸為磁場強度(Gauss)。由于第一信號是轉(zhuǎn)子的磁場的反映所轉(zhuǎn)換的電壓或電流信號，因此通過第一信號的波形，便可得知轉(zhuǎn)子的充磁波形。圖3A所不的第一信號實質(zhì)上為一方波，而圖3B所不的第一信號實質(zhì)上為一弦波，換而言之，圖3A所示的第一信號所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子的充磁波形實質(zhì)上為一方波，而圖3B所示的第一信號所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子的充磁波形實質(zhì)上為一弦波。具有以方波的充磁波形充磁的轉(zhuǎn)子以及前述元件的馬達(dá)，雖然可以達(dá)到降低振動的功效，但其降低振動的程度并不如具有以弦波的充磁波形充磁的轉(zhuǎn)子以及前述元件的馬達(dá)。因此，為了更進一步降低馬達(dá)I的振動，馬達(dá)I的轉(zhuǎn)子11具有實質(zhì)上為弦波的充磁波形。
[0041]請參照圖4所示，其為本發(fā)明另一較佳實施例的一種用于控制馬達(dá)充磁的方法的流程圖。以下將對方法的各步驟進行詳細(xì)說明。[0042]在步驟SOl中，提供一馬達(dá)，馬達(dá)具有一轉(zhuǎn)子、一感測單元、一補償單元、一整流單元以及一調(diào)控單元。在本實施例中，是與上述馬達(dá)I搭配使用，為方便說明，請同時參照圖1所示，以利理解。
[0043]在步驟S02中，感測單元依據(jù)轉(zhuǎn)子的一磁場變化輸出一第一信號。感測單元12例如是一霍爾感測器，其依據(jù)轉(zhuǎn)子11的磁場磁通量變化輸出一第一信號例如是霍爾信號，進而得到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動狀況。
[0044]在步驟S03中，補償單元調(diào)整第一信號的正電平及負(fù)電平，以輸出一第二信號。詳細(xì)來說，當(dāng)補償單元13接收到第一信號后，會檢查第一信號的波形的正電平及負(fù)電平的絕對值是否相同，若是不同，則補償單元13便會調(diào)整第一信號的波形的電平零點，以使得正電平與負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同，而輸出第二信號。換而言之，第二信號是經(jīng)過補償單元13調(diào)整波形的電平零點的第一信號，而且第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同。
[0045]較佳的是，補償單元13不僅調(diào)整第一信號的波形的電平零點，以使得輸出的第二信號正電平與負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同，補償單元13會進一步將輸出的第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值調(diào)整并固定于一特定電平值。具體來說，雖然第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值實質(zhì)上相同，但波形的電平可能因噪聲或其他原因而不平整，間接影響到后續(xù)的信號處理時出現(xiàn)誤判。為避免此種情形，補償單元13會調(diào)整并固定第二信號的正電平及負(fù)電平于特定電平值，以使得第二信號的波形平整化。前述所指的特定電平值，在實際應(yīng)用上，可根據(jù)需要而有不同的設(shè)計，本發(fā)明于此并不予以限定。
[0046]在步驟S04中，整流單元全波整流第二信號，以輸出一第三信號。詳細(xì)來說，整流單元14會依據(jù)補償單元13輸出的第二信號，對第二信號進行全波整流，而輸出第三信號。換而言之，第三信號是經(jīng)過整流單元14全波整流的第二信號。
[0047]在步驟S05中，調(diào)控單元依據(jù)第三信號與一周期信號比較的結(jié)果輸出一控制信號。詳細(xì)來說，為方便說明，請參照圖2A所示，其為第三信號與周期信號比較的示意圖。在本實施例中，周期信號的波形是三角波。如圖2A所示，在第三信號的波形的傾斜區(qū)間a的部份，第三信號的波形的電壓值有部份區(qū)間小于所對應(yīng)的周期信號的電壓，接著參照下方對應(yīng)的調(diào)控單元15輸出的控制信號的波形，在這些區(qū)間部分控制信號是低電位(Low)，而在其他區(qū)間則是高電位(Hi gh )。
[0048]換句話說，在本實施例中，控制信號是一脈沖寬度調(diào)變信號，當(dāng)?shù)谌盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐敌∮谥芷谛盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐禃r，控制單元15輸出的控制信號會是低電位，而當(dāng)?shù)谌盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐荡笥诨虻扔谥芷谛盘柕牟ㄐ蔚碾妷褐禃r，調(diào)控單元15輸出的控制/[目號會是聞電位。
[0049]接著請參照圖2B所示，在第三信號的波形的傾斜區(qū)間b，其第三信號的波形的傾斜度較圖2A中的a來得大，以致于第三信號的波形的電壓值小于周期信號的波形的電壓值的區(qū)間較少，調(diào)控單元15對應(yīng)輸出的控制信號的低電位區(qū)間較少。
[0050]在步驟S06中，調(diào)控單源依據(jù)控制信號控制轉(zhuǎn)子，使其換向。如圖2A及2B所示，當(dāng)?shù)谌盘柕牟ㄐ蔚膬A斜區(qū)間的傾斜度較大，調(diào)控單元15控制轉(zhuǎn)子的軟切換時間越長，反之則越短。如此一來，便可以達(dá)到降低振動的功效。
[0051]綜合上述，依據(jù)本發(fā)明之馬達(dá)及其控制方法，通過電路的配合將霍爾信號進行補償并調(diào)整電平后與周期信號比較的結(jié)果進行調(diào)變，并依據(jù)輸出的控制信號控制轉(zhuǎn)子的換向協(xié)調(diào)性，可以有效降低振動，避免精密的電子裝置損壞或發(fā)生錯誤，進而提高整體電子裝置的品質(zhì)，因而具有進步性。
[0052]以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附的申請專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種馬達(dá)，包括: 一轉(zhuǎn)子; 一感測單元，依據(jù)該轉(zhuǎn)子的一磁場變化輸出一第一信號； 一補償單元，耦接該感測單元，并依據(jù)該第一信號輸出一第二信號； 一整流單元，耦接該補償單元，并依據(jù)該第二信號輸出一第三信號；以及一調(diào)控單元，耦接該整流單元，并依據(jù)該第三信號與一周期信號比較的結(jié)果輸出一控制信號，調(diào)控單元依據(jù)該控制信號控制該轉(zhuǎn)子，使其換向更協(xié)調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其特征在于，該周期信號的波形為三角波或方波。
3.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其特征在于，該控制信號為脈沖寬度調(diào)變信號。
4.如權(quán)利要求1項所述的馬達(dá)，其特征在于，該第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值相同。
5.如權(quán)利要求4所述的馬達(dá)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子的一充磁波形為一弦波。
6.一種馬達(dá)的控制方法，包括下列步驟: 提供一馬達(dá)，該馬達(dá)具有一轉(zhuǎn)子、一感測單元、一補償單元、一整流單元以及一調(diào)控單元; 該感測單元依據(jù)該轉(zhuǎn)子的一磁場變化輸出一第一信號； 該補償單元調(diào)整該第一信號的正電平及負(fù)電平，以輸出一第二信號: 該整流單元全波整流該第二信號，以輸出一第三信號: 該調(diào)控單元依據(jù)該第三信號與一周期信號比較的結(jié)果輸出一控制信號；以及 該調(diào)控單元依據(jù)該控制信號控制該轉(zhuǎn)子，使其換向更協(xié)調(diào)。
7.如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，該第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值相同。
8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，該補償單元將輸出的第二信號的正電平及負(fù)電平的絕對值調(diào)整于一特定電平值。
9.如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，該控制信號為一脈沖寬度調(diào)變信號。
10.如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，該周期信號的波形為三角波或方波。
【文檔編號】H02P6/10GK103580562SQ201210251043
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】林侑良, 莊坤富, 劉政杰 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司