專利名稱：應用于吊扇的運轉裝置的制作方法
技術領域：
本發明有關一種應用于吊扇的運轉裝置;特別是關于一種應用于吊扇的直流無 刷馬達的運轉裝置，該運轉裝置包含設置于該直流無刷馬達外部的編碼器及傳感 器。
背景技術：
直流無刷馬達具有低速高扭力、低電磁干擾、無噪音、免碳刷保養等優點。然 而為保持直流無刷馬達順利運轉，以及將馬達由靜止狀態順利啟動，需要于馬達內 放置電磁傳感器，例如霍爾傳感器(Hall sensor)，以感應馬達內磁鐵磁極與定子 相對位置改變所造成的磁場變化，直流無刷馬達的控制器則根據該傳感器輸出信 號，傳送電源到設置于馬達定子上的線圈，使馬達得以持續且穩定的運轉。
直流無刷馬達其內部具有一轉子，為永久磁鐵，為確認馬達轉動位置，需相應 于馬達內部的定子位置設置霍爾傳感器，以感應轉子轉動所造成的磁鐵磁極位置改 變，達成馬達轉動的目的。馬達開始運轉之后，則需通過霍爾傳感器持續地感應馬 達每一圈的轉動，來使控制電路穩定地驅動馬達運轉。
以應用于吊扇的三相直流無刷馬達為例，其包含三電磁傳感器。由于電磁傳感 器是放置于馬達內部，為了在馬達與控制電路之間放置傳輸線以傳輸電磁傳感器的 輸出信號，需要于硬件上施以鉆孔等破壞性工序。舉例而言，需要于吊扇的馬達軸 心上開設連接？L，使這些傳輸線可以穿過連接孔而與控制電路連接。然而開設過大 連接孔會破壞馬達軸心的耐用性，而于使用時間增長后，有致生危安之虞。
另外，現有的應用于吊扇的馬達，其控制方式為手動控制。手動控制意即該馬 達需要通過接觸式方式以達到調整馬達轉速、開啟-關閉等控制目的。現有的操作 方式僅能利用循環開關方式控制馬達轉速，因此當馬達在某一轉速被關閉之后，待 使用者下次重新啟動馬達時，僅能啟動下一個轉速，而無法啟動關閉之前的轉速。 換言之，若使用者仍欲得到與關閉之前相同的轉速，則使用者需要持續操作開啟-
開關一個循環，十分不方便。
同時，當吊扇的負載增加時，若控制器無保護功能，則馬達可能無法負荷，而 導致過熱或損壞。
有鑒于此，于吊扇的直流無刷馬達中，提供一種無需使用電磁傳感器即可啟動 并運轉該直流無刷馬達的運轉裝置，同時提供一可存儲直流無刷馬達轉速與具保護 功能的控制器，這為此一業界亟待解決的問題。

發明內容
本發明的一目的在于提供一種應用于吊扇的直流無刷馬達的運轉裝置，解決于 直流無刷馬達硬件開設過大的連接孔，而破壞直流無刷馬達耐用性的問題。本發明 的另一 目的在于提供一種應用于吊扇的直流無刷馬達的運轉裝置，通過可存儲直流 無刷馬達轉速的控制器，可于馬達關閉后，再次啟動時，恢復關閉前的旋轉速度。 本發明的又一目的在于提供一種應用于吊扇的直流無刷馬達的運轉裝置，通過保護 電路，比較與直流無刷馬達旋轉負載相關的一信號與一參考值，即可降低或關閉直 流無刷馬達，以保護馬達避免損壞。
本發明提供一種應用于吊扇的運轉裝置，該吊扇包含一直流無刷馬達、 一軸心 及一控制器，該運轉裝置設置于該直流無刷馬達及該控制器之間，并與該控制器電 性連結；該直流無刷馬達包含一定子與至少一對磁極，其特點是該運轉裝置包含-一支持件，通過該軸心連結該直流無刷馬達；至少一編碼器，各具有一橫向尺寸， 對應該至少一對磁極位置以設置于該直流無刷馬達的外殼，以與該直流無刷馬達同 步旋轉；以及至少一傳感器，與該控制器電性連接，對應該定子位置以設置于該支 持件上，介于該支持件與該直流無刷馬達的外殼之間，以感應該至少一編碼器的動 作；其中，任一這些傳感器分別相應該至少一編碼器的橫向尺寸，產生至少一輸出 信號，該控制器根據該至少一輸出信號控制該直流無刷馬達的運轉。
本發明的優點是通過于直流無刷馬達外部設置傳感器及編碼器，無需使用電 磁傳感器即可運轉直流無刷馬達，以減少傳輸線的使用數量；通過設置編碼器，對
應直流無刷馬達內含磁極位置，并使編碼器與馬達同步運轉，即可確認磁極位置以
運轉馬達；通過可存儲直流無刷馬達轉速的控制器檢測馬達關閉時的關閉時間，以 存儲馬達關閉前的旋轉速度，并使得馬達再次開始運轉時，恢復關閉前的旋轉速度，
無需通過循環開關方式來切換轉速。


圖1是本發明的運轉裝置與應用于吊扇的直流無刷馬達及控制器的示意圖； 圖2是本發明的運轉裝置與應用于吊扇的直流無刷馬達及控制器的另一示意
圖3是編碼器與直流無刷馬達相對位置的示意圖4是單一編碼器的示意圖5是控制器的電路方塊圖6是開啟-關閉信號的波形示意圖。
具體實施例方式
本發明主要是將感應控制的技術應用于吊扇的直流無刷馬達的運轉控制中，以 下將以一較佳實施例具體予以說明。
圖1所繪示為一應用于吊扇的運轉裝置1、 一包含于一吊扇(圖未示出)的直流 無刷馬達14與一控制器H的示意圖。運轉裝置1包含一支持件15、 一傳感器12， 在本實施例中為一紅外線遮斷器，是一不可視光譜遮斷元件、以及多個編碼器 13a 13h，在本實施例中為遮光編碼器，各具有一橫向尺寸，請參考圖3。為便于 說明，圖l僅例示編碼器13a。在其他實施例中，運轉裝置也可包含多個傳感器， 對應直流無刷馬達M的一定子位置設置，以分別感應編碼器。同時編碼器的數量 也可為一個，以對應一對磁極的位置而設置于直流無刷馬達的外殼上。概言之，編 碼器的數量與位置與磁極的數量與位置相關，同時傳感器的位置與定子的位置相 關。
運轉裝置1設置于直流無刷馬達14及控制器li之間，并與控制器11電性連 結，直流無刷馬達14與運轉裝置1的支持件15是通過該吊扇的一軸心16相互連 結。直流無刷馬達14內包含一定子(圖未示出)與多對磁極(圖未示出)。傳感器12 對應定子位置而設置于支持件15上，在本實施例中，傳感器12與控制器li是分 別設置于支持件15的兩側，支持件15則固定于軸心16,直流無刷馬達14運轉時 以軸心16為中心旋轉。傳感器12與控制器11電性連接，介于支持件15與直流無刷馬達14的外殼之間，以感應此等編碼器13a 13h，以編碼器13a而言，其具有 一橫向尺寸，對應一對磁極位置而設置于直流無刷馬達14的外殼上，以與直流無 刷馬達14同步旋轉。由于傳感器12是對應定子位置而設置，因此并不轉動，當編 碼器13a旋轉通過傳感器12時，傳感器12感應編碼器13a的橫向尺寸以產生一輸 出信號至控制器ll,控制器11根據輸出信號控制直流無刷馬達14的運轉，同理， 其他編碼器13b 13h依序旋轉通過傳感器12時,傳感器12分別相應編碼器13b 13h的橫向尺寸，產生多個輸出信號，控制器11根據此等輸出信號控制直流無刷 馬達14的運轉。在其他實施例中直流無刷馬達也可僅包含一對磁極。
在另一較佳實施例中，可利用一具有容置空間的支持件，將控制器設置于容置 空間內，請參考圖2。運轉裝置2包含一支持件25、 一傳感器22、以及多個編碼 器，圖中僅例示編碼器23a。支持件25與一上蓋27界定一容置空間28，而控制器 21即可設置于容置空間28內，上蓋27可與支持件25分離以便于裝設控制器21。 傳感器22與控制器21分別設置于支持件25的兩側，支持件25則固定于軸心26， 直流無刷馬達24運轉時以軸心26為中心旋轉。編碼器23a也具有一橫向尺寸，與 直流無刷馬達24同步旋轉。當編碼器23a旋轉通過傳感器22時，傳感器22感應 編碼器23a的橫向尺寸以產生一輸出信號至控制器21。
如圖3所示，編碼器13a 13h分別對應直流無刷馬達14所包含的多對磁極位 置而設置于直流無刷馬達14的外殼上，且各具有不同的橫向尺寸。在本實施例中 編碼器的數量與磁極的成對數量相同。當編碼器13a 13h與直流無刷馬達14同步 旋轉通過傳感器12時，傳感器12產生多個具有不同脈沖寬度的輸出信號，控制器 11則根據多個具有不同脈沖寬度的輸出信號控制直流無刷馬達14的運轉。
請參考圖4，在另一較佳實施例中，編碼器33可包含多個子編碼器，各具有 相同的一橫向尺寸，且以不等間距方式依序排列。如此，即可調整子編碼器間的間 距，以使編碼器33通過傳感器時，產生不同的輸出信號。
圖5繪示在另一較佳實施例中，控制器31的電路方塊圖，包含一控制電路311 、 一驅動電路321、 一保護電路331、以及一存儲單元341。在本實施例中'受到控 制器31控制的直流無刷馬達34具有多個旋轉速度。
控制電路311接收一開啟-關閉信號300，并產生一控制信號302。請一并參考 圖6，其繪示開啟-關閉信號300的波形示意圖，當開啟-關閉信號300位于低電平
時，即表示直流無刷馬達34關閉，當開啟-關閉信號300位于高電平時，即表示直 流無刷馬達34開啟。驅動電路321接收控制信號302，并產生一驅動信號304至 直流無刷馬達34以控制其旋轉速度。具體說，當開啟-關閉信號300經過關閉時間 Toffl再次開啟，且Toffl小于一參考值Tref時，馬達的旋轉速度改變一次。但 當開啟-關閉信號300的關閉時間Toff2超過一參考值Tref時，控制電路311產生 一旋轉速度信號312，并儲存至存儲單元341，旋轉速度信號312代表直流無刷馬 達34關閉時的旋轉速度，俾使開啟-關閉信號300再次開啟時，控制電路311可自 存儲單元341中讀取旋轉速度信號312，以控制直流無刷馬達34。
保護電路331用以接收與直流無刷馬達34旋轉負載相關的一負載信號306， 并產生一保護信號308，控制電路311根據保護信號308控制直流無刷馬達34的 運轉。具體說，保護電路331包含一電流檢測器301、 一濾波器303、以及一比較 器305。電流檢測器301接收負載信號306,并轉換負載信號306成為一電壓信號 3061。濾波器303接收電壓信號3061，以濾波電壓信號3061并產生一濾波電壓信 號3062。比較器303則接收濾波電壓信號3062，以分別比較濾波電壓信號3062 與一參考值310，并產生保護信號308。當濾波電壓信號3062大于參考值310時， 則代表直流無刷馬達34的負載增大，此時保護信號308用以降低直流無刷馬達34 的旋轉速度，以減輕負載。舉例而言，為避免直流無刷馬達34因負載過大產生的 較高溫度而損毀，負載信號306即可為一與直流無刷馬達34的工作溫度相關的信 號，當工作溫度過高時，保護電路331即可輸出保護信號308用以控制直流無刷馬 達34的運轉。接收保護信號308的控制電路311則輸出控制信號302來降低直流 無刷馬達34的旋轉速度。
當直流無刷馬達34的旋轉速度相應保護信號308而降低時，與負載信號306 相關的濾波電壓信號3062也會降低，當濾波電壓信號3062復小于參考值310時， 則代表直流無刷馬達34的負載已減輕，此時保護信號308用以提升直流無刷馬達 34的旋轉速度。
在另一實施例中，保護信號308也可以用來關閉馬達34。當濾波電壓信號3062 大于參考值310時，則代表直流無刷馬達34的負載過大，此時保護信號308用以 關閉該直流無刷馬達34，以免馬達發生損壞。
在另一實施例中，熟知比較器技術者，可輕易思及比較器305可略作改變，設 定二參考值，使比較器305能比較濾波電壓信號3062與上述二參考值，以同時具 有降低直流無刷馬達34的旋轉速度的目的或關閉直流無刷馬達34的功能。
通過上述揭露，本發明可應用于吊扇的運轉裝置，利用設置于直流無刷馬達外 部的編碼器與傳感器，即可感應直流無刷馬達所包含的磁極的旋轉位置，進而控制 直流無刷馬達的旋轉，無需于直流無刷馬達內部裝設電磁傳感器與傳輸線，因此無 需于直流無刷馬達的硬件或軸心開設電磁傳感器的傳輸線連接孔，減少破壞直流無 刷馬達的耐用性，延長使用壽命。同時直流無刷馬達馬達的控制器可存儲馬達關閉 時的旋轉速度，增加使用的便利性。且控制器并具有保護電路，以在負載過大時利 用降低馬達轉速或關閉馬達方式保護馬達，避免馬達損毀。
上述的實施例僅用來例舉本發明的實施態樣，以及闡釋本發明的技術特征，并
非用來限制本發明的保護范疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安 排均屬于本發明所主張的范圍，本發明的權利保護范圍應以本申請權利要求范圍為準。
權利要求
1.一種應用于吊扇的運轉裝置，該吊扇包含一直流無刷馬達、一軸心及一控制器，該運轉裝置設置于該直流無刷馬達及該控制器之間，并與該控制器電性連結；該直流無刷馬達包含一定子與至少一對磁極，其特征在于該運轉裝置包含一支持件，通過該軸心連結該直流無刷馬達；至少一編碼器，各具有一橫向尺寸，對應該至少一對磁極位置以設置于該直流無刷馬達的外殼，以與該直流無刷馬達同步旋轉；以及至少一傳感器，與該控制器電性連接，對應該定子位置以設置于該支持件上，介于該支持件與該直流無刷馬達的外殼之間，以感應該至少一編碼器的動作；其中，任一這些傳感器分別相應該至少一編碼器的橫向尺寸，產生至少一輸出信號，該控制器根據該至少一輸出信號控制該直流無刷馬達的運轉。
2. 根據權利要求l所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該至少一傳感器 包含一不可視光譜遮斷元件，該至少一編碼器包含一遮光編碼器。
3. 根據權利要求1所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該至少一傳感器 包含一紅外線遮斷器。
4. 根據權利要求1所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于 該至少一對磁極的成對數量為多對；該至少一編碼器的數量為多個，各具有不同的橫向尺寸，且分別對應該多對磁極位置而設置；以及任一這些傳感器分別感應這些編碼器的橫向尺寸，以產生多個具有不同脈沖寬 度的輸出信號，該控制器根據這些輸出信號控制該直流無刷馬達的運轉。
5. 根據權利要求4所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于這些編碼器的數 量與該多對磁極的成對數量相同。
6. 根據權利要求1所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于任一這些編碼器 包含多個子編碼器，各具有相同的一橫向尺寸。
7. 根據權利要求6所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于這些子編碼器是 以不等間距方式依序排列。
8. 根據權利要求l所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該控制器還包含 一控制電路及一驅動電路，該直流無刷馬達具有多個旋轉速度，其中 該控制電路接收一開啟-關閉信號，并產生一控制信號以及 該驅動電路接收該控制信號，并產生一驅動信號以控制該直流無刷馬達的旋轉速度。
9. 根據權利要求8所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該控制器還包含 一存儲單元，其中當該開啟-關閉信號的關閉時間超過一參考值時，該控制電路產 生一旋轉速度信號，并儲存至該存儲單元，該旋轉速度信號代表該直流無刷馬達關 閉時的該旋轉速度。
10. 根據權利要求1所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該控制器還包 含一保護電路，用以接收與該直流無刷馬達旋轉負載相關的一負載信號，并產生一 保護信號，該控制電路根據該保護信號控制該直流無刷馬達的運轉。
11. 根據權利要求10所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該保護電路 還包含一電流檢測器，用以轉換該負載信號成為一電壓信號；一濾波器，用以濾波該電壓信號并產生一濾波電壓信號；以及一比較器，用以比較該濾波電壓信號及一第一參考值并產生該保護信號。
12. 根據權利要求11所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于當該濾波電壓信號大于該第一參考值時，該保護信號用以降低該直流無刷馬達的旋轉速度。
13. 根據權利要求12所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于當大于該第 一參考值的濾波電壓信號再小于該第一參考值時，該保護信號用以提升該直流無刷 馬達的旋轉速度。
14. 根據權利要求12所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該比較器還 接收一第二參考值，當該濾波電壓信號大于該第二參考值時，該保護信號用以關閉該直流無刷馬達。
15. 根據權利要求11所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于當該濾波電 壓信號大于該第一參考值時，該保護信號用以關閉該直流無刷馬達。
16. 根據權利要求10所述的應用于吊扇的運轉裝置，其特征在于該負載信號 與該直流無刷馬達的一工作溫度相關。
全文摘要
本發明有關一種應用于吊扇的直流無刷馬達的運轉裝置，通過設置于該直流無刷馬達外部的一編碼器與一傳感器，運轉裝置感應該直流無刷馬達的磁極位置以運轉該直流無刷馬達。同時該直流無刷馬達的一控制器通過檢測一開啟-關閉信號的關閉時間，以存儲直流無刷馬達關閉前的旋轉速度。
文檔編號H02K29/06GK101350549SQ20071013866
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月19日 優先權日2007年7月19日
發明者廖映勝 申請人:瑞格電子股份有限公司