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1、(10)申请公布号 CN 103973176 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103973176 A (21)申请号 201410230691.4 (22)申请日 2007.11.16 200710186726.9 2007.11.16 H02P 6/06(2006.01) (71)申请人 台达电子工业股份有限公司 地址 中国台湾桃园县 (72)发明人 邱进发 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 史新宏 (54) 发明名称 马达装置及马达控速系统 (57) 摘要 本发明揭露一种马达装置及马达控速系统， 其利用二电源信号线与一反馈 / 控速信号线耦。
2、接 在控制装置与马达装置之间， 其中， 二电源线可使 控制装置与马达装置电性连接， 而反馈 / 控速信 号线则双向地传输来自控制装置以及马达装置的 信号。 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103973176 A CN 103973176 A 1/2 页 2 1. 一种马达控速系统， 包括 ： 一控制装置， 产生一控速信号 ； 一马达装置， 产生一反馈信号 ； 以及 一反馈 / 控速信号线， 耦接于该马达装置。
3、与该控制装置之间 ； 其中， 该控速信号经由该反馈 / 控速信号线传送至该马达装置， 且该反馈信号经由该 反馈 / 控速信号线传送至该控制装置， 其中， 该控速信号为一脉冲信号、 一脉冲宽度调制信号， 或该脉冲信号及该脉冲宽度调 制信号的一整合信号， 并且该反馈信号为该马达装置的转速信号或频率信号。 2. 如权利要求 1 所述的马达控速系统， 其中， 该脉冲信号为电压信号或压控信号。 3. 如权利要求 1 所述的马达控速系统， 其中， 该马达装置更包括 ： 一相位信号取样电路， 检测该马达装置运转时所产生的一切换相位信号， 并取得对应 的一相位信号输出 ； 一控制电路， 其与该相位信号取样电路。
4、耦接， 用以接收该相位信号， 并产生该反馈信号 输出。 4. 如权利要求 1 所述的马达控速系统， 其中， 该马达装置更包括一控制电路， 其与该反 馈 / 控速信号线耦接， 用以输出该反馈信号。 5. 如权利要求 3 或 4 所述的马达控速系统， 其中， 该控制电路包括 ： 一控制元件 ； 以及 一开关元件， 其与该控制元件及该反馈 / 控速信号线耦接。 6. 如权利要求 5 所述的马达控速系统， 其中， 该控制元件为一马达驱动 IC 或一微处理 器， 该开关元件为一晶体管。 7. 如权利要求 6 所述的马达控速系统， 其中， 该控制电路更包括一二极管及一电容器， 该二极管的一端与该反馈 / 。
5、控速信号线耦接， 该二极管的另一端与该电容器的一端耦接再 耦接至该控制元件， 该电容器的另一端接地。 8. 如权利要求 1 所述的马达控速系统， 其中， 该控制装置更具有一第一滤波元件， 该马 达装置具有一第二滤波元件， 该第一滤波元件及该第二滤波元件与该反馈 / 控速信号线耦 接。 9. 如权利要求 8 所述的马达控速系统， 其中， 该第一滤波元件为一低通滤波元件， 该第 二滤波元件为一高通滤波元件。 10. 一种马达装置， 与一控制装置电性连接， 该马达装置包括 ： 一控制电路， 用以产生一反馈信号输出 ； 以及 一反馈 / 控速信号线， 耦接于该控制电路与该控制装置之间 ； 其中， 该控。
6、制装置控制该马达装置的一控速信号经由该反馈 / 控速信号线传送， 而该 反馈信号则经由该反馈 / 控速信号线传送至该控制装置， 其中， 该控速信号为一脉冲信号、 一脉冲宽度调制信号， 或该脉冲信号及该脉冲宽度调 制信号的一整合信号， 并且该反馈信号为该马达装置的转速信号或频率信号。 11. 如权利要求 10 所述的马达装置， 其中， 该脉冲信号为电压信号或压控信号。 12. 如权利要求 10 所述的马达装置， 其中， 该控制电路包括 ： 一控制元件 ； 以及 权 利 要 求 书 CN 103973176 A 2 2/2 页 3 一开关元件， 其与该控制元件及该反馈 / 控速信号线耦接。 13.。
7、如权利要求12所述的马达装置， 其中， 该控制元件为一马达驱动IC或一微处理器， 该开关元件为一晶体管。 14. 如权利要求 12 所述的马达装置， 更包括 ： 一二极管， 其一端与该反馈 / 控速信号线耦接 ； 以及 一电容器， 其一端与该二极管的另一端耦接再耦接至该控制元件， 该电容器的另一端 接地。 15. 如权利要求 10 所述的马达装置， 其中， 该控制装置更具有一第一滤波元件， 该马达 装置更具有一第二滤波元件， 且该第一滤波元件及该第二滤波元件与该反馈 / 控速信号线 耦接。 16. 如权利要求 15 所述的马达装置， 其中， 该第一滤波元件为一低通滤波元件， 该第二 滤波元件为。
8、一高通滤波元件。 权 利 要 求 书 CN 103973176 A 3 1/4 页 4 马达装置及马达控速系统 0001 本申请为申请日为 2007 年 11 月 16 日、 申请号为 200710186726.9 的发明名称为 “马达装置及马达控速系统” 的申请案的分案申请。 技术领域 0002 本发明涉及一种马达装置及马达控速系统。 背景技术 0003 现有控制马达装置与用以控制其转动的控制装置之间通常耦接相当大量且连接 关系繁复的信号线， 举例来说， 常见用以控制马达装置 ( 例如用以驱动风扇用的无刷马达 ) 的马达控速系统如图 1 所示， 控制装置 12 与马达装置 14 之间耦接正电。
9、源信号线 161、 负电 源信号线 162 以使控制装置 12 与马达装置 14 彼此电性连接， 此外， 控速信号线 163 将控制 装置 12 产生的控速信号传输至马达装置 14， 使马达装置 14 内部的处理器 ( 图未示 ) 能根 据控制装置 12 的控速信号以驱动马达装置 14 进行特定速度的转动， 而耦接在控制装置 12 与马达装置14之间的转速反馈信号线则是用以将马达装置14内部处理器产生的反馈信号 传输至控制装置 12 内， 使控制装置 12 能根据接收到的反馈信号而确认每一时序下马达装 置 14 的转速是否符合于该时序下控速信号所对应的转速设定。 0004 由此可知， 为了能准。
10、确地监控马达装置 14 的转动， 马达装置 14 与控制其动作的 控制装置 12 之间必须耦接至少四条信号线， 亦即上述的正电源信号线 161、 负电源信号线 162、 控速信号线 163 以及转速反馈信号线 164， 其中， 控速信号线 163 与转速反馈信号线 164 分别用以传输由控制装置 12 至马达装置 14 与由马达装置 14 至控制装置 12 的信号， 也就是说， 控速信号线 163 与转速反馈信号线 164 皆为单向传输的信号线。然而， 控制装置 12 与马达装置 14 之间的控制信号不单只有上述的控速信号、 反馈信号， 更包括驱动信号、 时序信号等等， 为了传输这些信号， 在。
11、实际的应用上控制装置12与马达装置14之间除了 上述四条信号线外更耦接许多的信号线。 是以， 整体的电路架构不但相当地复杂， 且对于元 件成本、 组装工时以及装置故障率皆有负面的影响。 0005 因此， 如何简化转动装置的控制电路但却不影响控制的效能业已成为控速技术中 相当重要的课题之一。 发明内容 0006 有鉴于上述课题， 本发明提供一种马达装置及马达控速系统， 其利用可双向传输 信号的反馈 / 控速信号线以简化控制装置与马达装置之间的电路设计， 所以， 来自控制装 置的控速信号以及来自马达装置的反馈信号均藉由同一信号线以进行传输， 因此可达到简 化线路、 降低成本以及装置故障率的目的。 。
12、0007 为达上述目的， 首先依据本发明揭露的一种马达控速系统， 包括一控制装置、 一马 达装置以及耦接于控制装置与马达装置之间的多条信号线， 其中， 信号线包括二电源信号 线以及一反馈 / 控速信号线 ； 是以， 当控制装置产生一控速信号后， 藉由耦接于控制装置与 说 明 书 CN 103973176 A 4 2/4 页 5 马达装置之间的反馈 / 控速信号线传输至马达装置内， 而马达装置内的控制电路接收此控 速信号后， 依据此控速信号以驱动马达装置进行对应的转动并同时产生一反馈信号， 并再 将此反馈信号通过反馈 / 控速信号线以反馈至控制装置内， 使控制装置根据反馈信号以判 断马达装置是否。
13、正常地动作。 0008 为达上述目的， 更依据本发明揭露的一种马达装置， 其电性连接于一控制装置， 而 此马达装置包括一控制电路以及多条信号线， 所述信号线耦接于控制电路与控制装置之 间， 且包括二电源信号线以及一反馈 / 控速信号线 ； 其中， 控制装置产生一控速信号以控制 马达装置转动， 而马达装置在转动后产生一反馈信号以反馈至控制装置内， 且上述的控速 信号与反馈信号均通过具有双向传输能力的反馈 / 控速信号线以传输， 其中， 该控速信号 为一脉冲信号、 一脉冲宽度调制信号， 或该脉冲信号及该脉冲宽度调制信号的一整合信号， 并且该反馈信号为该马达装置的转速信号或频率信号。 0009 承上。
14、所述， 本发明的一种马达装置及马达控速系统利用具有双向传输能力的信号 线以传输来自控制装置与马达装置的信号。 所以， 相较于现有技术而言， 本发明的马达装置 及马达控速系统不但具有较为简化的电路设计， 且控制装置仍可精准地控制马达装置的转 速， 同时马达装置亦可执行转速的反馈， 以确保马达能够正常地动作。 附图说明 0010 图 1 为现有的马达控速系统的方块示意图 ； 0011 图 2 为本发明的马达控速系统的方块示意图 ； 0012 图 3 为应用本发明的马达控速系统的无刷马达的方块结构示意图 ； 及 0013 图 4 为应用本发明的马达控速系统的无刷马达的另一方块结构示意图。 0014 。
15、附图符号说明 0015 12、 22 ： 控制装置 14、 24 ： 马达装置 0016 161 ： 正电源信号线 162 ： 负电源信号线 0017 163 ： 控速信号线 164 ： 反馈信号线 0018 2 ： 马达控速系统 241 ： 控制电路 0019 242 ： 转动体 261 ： 正电源信号线 0020 262 ： 负电源信号线 263 ： 反馈 / 控速信号线 0021 34 ： 无刷马达 341 ： 微处理器 0022 342 ： 风扇 42 ： 二极管 0023 44 ： 电容器 46 ： 开关元件 0024 521 ： 高通滤波器 522 ： 低通滤波器。 具体实施方式 。
16、0025 以下将参照相关图式， 说明依据本发明较佳实施例的一种马达装置及马达控速系 统， 其中， 相同的元件将以相同的元件符号加以说明。 0026 请参照图 2 所示， 其为本发明揭露的一种马达控速系统的方块示意图， 马达控速 系统2包括一控制装置22、 一马达装置24以及耦接于控制装置22与马达装置24之间的一 正电源信号线 261、 一负电源信号线 262 与一反馈 / 控速信号线 263。是以， 控制装置 22 控 说 明 书 CN 103973176 A 5 3/4 页 6 制马达装置 24， 并进一步使得马达装置 24 能够驱动与其连结的转动体 242 的动作， 同时马 达装置 24。
17、 亦同时反馈转动体 242 的转动状态至控制装置 22， 以使控制装置 22 可同时监控 马达装置 24 与转动体 242 的动作。 0027 为了能够精准地控制马达装置24的转速， 控制装置22产生一控速信号， 而转动后 的马达装置24根据转动的状态而产生对应的反馈信号， 所以， 当控制装置22产生控速信号 后， 藉由反馈/控速信号线263以将控速信号传输至马达装置24内的控制电路241， 经过控 制电路 241 的运算后则以对应的转速驱动马达装置 24 进行转动进而带动转动体 242 的动 作， 接续， 控制电路 241 再根据马达装置 242 的实际转速 ( 或根据转动装置切换动作的频率。
18、 信号、 或根据频率信号以换算而得的转速信号)以产生对应的反馈信号， 并通过反馈/控速 信号线 263 以反馈至控制装置 22， 因此， 控制装置 22 可根据接收到的反馈信号以判断马达 装置 24 是否在特定的时序下以正确的转速进行动作。 0028 其中， 该控制装置 22 产生的控速信号可为控制装置 22 所产生的脉冲信号 ( 例如 电压信号或压控信号 )、 脉冲宽度调制信号、 或是上述脉冲信号与脉冲宽度调制信号的整合 信号。马达装置 24 可为无刷马达， 与马达装置 24 连结的转动体 242 可为风扇 ； 而马达装置 24 产生的反馈信号可为马达装置 24 的转速信号或频率信号 ； 控。
19、制电路 241 运算信号与数 据则可藉由其内部的马达驱动芯片、 微处理器等控制元件以实现， 并且更可藉由开关元 件 ( 未绘示于本图 ) 以耦接于控制元件与反馈 / 控速信号线之间。 0029 以下则再根据本发明揭露的马达装置及马达控速系统以提出两种不同的实施态 样， 请分别参照图 3 与图 4 所示。 0030 首先请参照图 3 所示， 其为应用本发明的一种无刷马达 34， 其连结一风扇 342 并 驱动此风扇 342 以进行转动， 且无刷马达 34 藉由一正电源信号线 261、 一负电源信号线 262 及一反馈 / 控速信号线 263 以耦接于一控制装置 22。其中， 该控制装置 22 产。
20、生用以控制无 刷马达34的控速信号并通过反馈/控速信号线263以传输至无刷马达34， 且本实施态样中 的控速信号为电压信号， 当无刷马达 34 接收到控速的电压信号后， 其内部的控制元件， 如 马达驱动 IC 或微处理器 341 则根据此电压信号与驱动电压 ( 例如 ： 满位的 Vcc) 之间的关 系以运算出对应的转速， 并利用运算出的转速以驱动无刷马达 34， 进而带动风扇 342 转动， 同时微处理器 341 更藉由一相位检测电路 ( 未绘示于图中 ) 检测无刷马达 34 实际的切换 频率 ( 亦即风扇 342 的实际转动速度 )， 以产生对应的反馈信号 ( 例如频率信号 )， 再藉由 反。
21、馈 / 控速信号线 263 以将反馈信号传输至控制装置 22。 0031 虽然用以控速的电压信号以及反馈信号均藉由反馈 / 控速信号线 263 以传输， 不 过由于两种信号的传输方向、 性质以及频率均不相同， 因此并不会造成两种信号之间的干 扰， 也不会影响控制装置 22 对无刷马达 34 转速的控制效率、 或是无刷马达 34 反馈相对转 速的正确率。 0032 此外， 在此实施态样中的无刷马达 34 产生反馈信号所采用的电路架构为开集极 回路(open collector)设计， 因此， 其中包括一二极管42与一电容器44， 二极管42的一端 耦接于反馈/控速信号线263， 而电容器44的一。
22、端耦接于二极管42的另一端再耦接至无刷 马达 34 内的微处理器 341， 且电容器 44 的另一端则为接地 ； 且， 微处理器 341 更与一开关 元件 46 耦接， 其中开关元件 46 可以为一晶体管， 举例来说， 在实际的应用上开关元件 46 可 为但非限定为一 NPN 型双载子接面晶体管。惟上述的电路架构仅为此一实施态样的其中一 说 明 书 CN 103973176 A 6 4/4 页 7 种实现方法， 并非为限定本发明在实际应用时的电路设计， 亦即， 与上述电路设计等效或相 似的电路架构皆可视为本发明涵盖的范围。 0033 接续请参照图4所示， 其亦为应用本发明的一种无刷马达， 与图。
23、3所示的实施态样 相似， 而不同之处则在于反馈 / 控速信号线 263 更在控制装置 22 与无刷马达 34 之间耦接 一滤波单元， 其中此滤波单元包括一高通滤波器 521 以及一低通滤波器 522， 且高通滤波器 521 整合在无刷马达 34 内并与其内部的微处理器 341 耦接， 低通滤波器 522 则整合在控制 装置 22 内。 0034 控制装置 22 产生用以控制无刷马达 34 的控速信号并通过反馈 / 控速信号线 263 以传输至无刷马达 34， 且本实施态样中的控速信号为具有较高频率的脉冲宽度调制信号， 因此， 当无刷马达 34 接收到高频的脉冲宽度调制信号后， 先利用其内部的高。
24、通滤波器 521 以将其它较低频率的信号予以滤除后再进入至微处理器 341 内， 使微处理器 341 可根据此 脉冲宽度调制信号以运算出对应的转速， 并利用运算出的转速以驱动无刷马达 34 进行转 动进而带动风扇 342 转动， 同时微处理器 341 更根据无刷马达 34 实际的切换频率以产生对 应的反馈信号 ( 例如 ： 频率信号 ) 并藉由反馈 / 控速信号线 263 以传输， 且相较于脉冲宽度 调制信号而言， 反馈信号的频率较脉冲宽度调制信号为低， 因此， 来自于无刷马达 34 的反 馈信号可先经由低通滤波器 522 以滤除其它频率的噪声后再进入至控制装置 22。 0035 另外， 由于。
25、上述两种实施态样皆为无刷马达的应用， 其中用以将无刷马达的实际 转速换算成反馈信号的相位信号取样电路可为霍尔感应器， 是以， 可藉由霍尔感应器以先 检测出无刷马达的切换频率， 进而将检测到的切换频率回传至无刷马达内控制电路的控制 元件以进行运算并转换成控制装置可读取的反馈信号。 由于此一信号的检测与转换方法为 现有的技术， 故不在此赘述。 0036 根据上述揭露的技术特征可知， 本发明提出的一种马达装置及马达控速系统利用 具有双向传输能力的信号线传输控速信号以及反馈信号， 使整体电路架构得以简化， 同时 降低整体硬件成本的支出、 减少组装的工时， 并由于构件的减少而可降低单一元件失效而 导致整体架构故障的机率。 0037 以上所述仅为举例性， 而非为限制性者。 任何未脱离本发明的精神与范畴， 而对其 进行的等效修改或变更， 均应包含在本发明的申请专利范围中。 说 明 书 CN 103973176 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103973176 A 8 2/2 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103973176 A 9 。