具有轉子角度偵測單元的馬達的製作方法

2023-04-25 19:10:11

一種馬達，尤其是一種具有轉子角度偵測單元的馬達。

背景技術：

無刷直流馬達(BLDC Motor)在眾多產業中越來越受歡迎，例如，電動車、家電和工業等領域，因為其摒棄傳統馬達所用的機械式整流子，以電子裝置取代，提升單元的可靠性和耐用度。

但無刷馬達需透過電子管理功能才可運作，例如，馬達必須使用微控制器在正確時點將定子線圈通電，精準計時可達到準確的速度和扭矩控制，並可確保馬達以峰值效率運轉。

無刷馬達的定子是由矽鋼片組成，採用軸向配置，以沿著內圍安置偶數的繞組，無刷馬達的定子與感應馬達的定子類似，但繞組的分配卻不一樣，轉子是由永久磁鐵搭配二至八個南北極對所組成，磁鐵對越多，就會增加扭矩並且消除所謂的扭矩漣波，讓來自馬達的動力更平順。

無刷直流馬達的電子整流子會依序將定子線圈通電產生轉動電場，「拉動」轉子隨之轉動。N次「電氣轉動」等於機械性轉動一圈，N則代表磁鐵對的數量；對三相馬達而言，定子內建三個霍爾效應傳感器，以指出定子和轉子對控制器的相對位置，因此能以正確的順序在正確的時間對繞組通電，其中霍爾傳感器通常安裝在單元的非驅動端。

藉此，當轉子順時針旋轉或逆時針旋轉時都有效且精確感測轉子順時針的磁場位置，因此，微控制器能持續且立即對定子的線圈繞組通電，使得轉子順時針或逆時針旋轉皆能以峰值效率運轉，而使馬達的運轉效率更高、更為省電且提出扭力。

技術實現要素：

雖然定子內建三個霍爾效應傳感器能指出定子和轉子對控制器的相對位置，但是三個霍爾效應傳感器實際上只能精確判定轉子在正轉或反轉時的磁場位置，但無法同樣精確地感測正轉或反轉時的磁場位置，因為轉子有順時針與逆時針兩種旋轉方向，但是三個霍爾效應傳感器通常是同時選擇較靠近順時針或逆時針的方向來進行配置，比如霍爾效應傳感器都是靠近於靠近順時針的方式配置時，當轉子順時針旋轉時就能同時有效感測轉子順時針的磁場位置，因此，微控制器能持續且立即對繞組通電，使得轉子順時針旋轉能以峰值效率運轉，但卻造成轉子從逆時針旋轉動時，需要較長的時間才能進入被霍爾效應傳感器的感測範圍，造成微控制器延遲性的對繞組通電，使得馬達逆時針的運轉效率與峰值效率有相當落差。

本實用新型的主要目的在於提供一種具有轉子角度偵測單元的馬達，包含：一馬達單元，包含一定子及一轉子，該定子包括一矽鋼片，該矽鋼片包括一環形主體以及均布在該環形主體外圓周上的多個T形肋片，該T形肋片具有一第一端側及一第二端側，該第一端側為當該轉子順時針旋轉時最先經過該T形肋片的一端，該第二端側為該轉子逆時針旋轉時最先經過該T形肋片的一端，該轉子位於該環形主體之中並與該T形肋片相隔一徑向氣隙。

一轉子角度偵測單元，包含一電路板、一第一角度偵測單元及一第二角度偵測單元，該電路板設置於該矽鋼片之下，該第一角度偵測單元與該第二角度偵測單元各包含設置於該電路板上的三個第一線性霍爾元件及三個第二線性霍爾元件，該三個第一線性霍爾元件與該三個第二線性霍爾元件配置於該徑向氣隙之中且皆不實質接觸於該定子及該轉子，其中，該三個第一線性霍爾元件分別對應於該T形肋片的第一端側，該三個第二線性霍爾元件分別對應於該T形肋片的第二端側，以使該三個第一線性霍爾元件得以優先感測該轉子順時針旋轉時的磁場位置並分別依序輸出一第一轉子位置訊號，以及使該三個第二線性霍爾元件得以優先感測該轉子逆時針旋轉時的磁場位置並分別依序輸出一第二轉子位置訊號。

一微控制單元，電性連接該三個第一線性霍爾元件及該三個第二線性霍爾元件，依據該第一轉子位置訊號或該第二轉子位置訊號，以供後續處理。

在本實用新型的一實施例中，該馬達單元為一直流無刷馬達。

其中，該三個第一線性霍爾元件之一與該三個第二線性霍爾元件之一對應於一T形肋片的第一端側及一第二端側；或者，該三個第一線性霍爾元件之一與該三個第二線性霍爾元件之一對應於不同的兩個T形肋片的第一端側及一第二端側。

當轉子順時針旋轉或逆時針旋轉時都有效且精確感測轉子順時針的磁場位置，因此，微控制器能持續且立即對定子的線圈繞組通電，使得轉子順時針或逆時針旋轉皆能以峰值效率運轉，而使馬達的運轉效率更高、更為省電且提出扭力。

附圖說明

圖1為本實用新型的第一較佳實施例的立體分解示意圖；

圖2為本實用新型的第二較佳實施例的立體分解示意圖；

圖3為本實用新型的第三較佳實施例的立體分解示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

100 具有轉子角度偵測單元的馬達

1 馬達單元

11 定子

13 轉子

111 矽鋼片

113 環形主體

115 T形肋片

3 轉子角度偵測單元

31 電路板

33 第一角度偵測單元

35 第二角度偵測單元

331 第一線性霍爾元件

351 第二線性霍爾元件

E1 第一端側

E2 第二端側

G 徑向氣隙

具體實施方式

以下配合圖標及元件符號對本實用新型的實施方式做更詳細的說明，以使熟悉本領域的技術人員在研讀本說明書後能據以實施。

參考圖1，為本實用新型的第一較佳實施例的立體分解示意圖。如圖1所示，本實用新型的具有轉子角度偵測單元的馬達100包含：一馬達單元1、一轉子角度偵測單元3及一微控制單元(圖面未示)。

該馬達單元1包含一定子11及一轉子13，該定子11包括一矽鋼片111，該矽鋼片111包括一環形主體113以及均布在該環形主體113外圓周上的多個T形肋片115，該T形肋片115的T形部圍繞該轉子13呈等間隔及環狀配置，該T形肋片115具有一第一端側E1及一第二端側E2，該第一端側E1為當該轉子13順時針旋轉時最先經過該T形肋片115的一端，該第二端側E2為該轉子逆時針旋轉時最先經過該T形肋片115的一端，該轉子13位於該環形主體113之中並與該T形肋片115相隔一徑向氣隙G。

該轉子角度偵測單元3包含：一電路板31、一第一角度偵測單元33及一第二角度偵測單元35，該電路板31設置於該矽鋼片111之下，該第一角度偵測單元33與該第二角度偵測單元35各包含設置於該電路板31上的三個第一線性霍爾元件331及三個第二線性霍爾元件351，該三個第一線性霍爾元件331與該三個第二線性霍爾元件351配置於該徑向氣隙G之中且皆不實質接觸於該定子11及該轉子13；或者，該三個第一線性霍爾元件331與該三個第二線性霍爾元件351配置於分別對應於該轉子13的N極與S極。

其中，該三個第一線性霍爾元件331分別對應於該T形肋片115的第一端側E1，該三個第二線性霍爾元件351分別對應於該T形肋片115的第二端側E2，以使該三個第一線性霍爾元件331得以優先感測該轉子13順時針旋轉時的磁場位置並分別依序輸出一第一轉子位置訊號，以及使該三個第二線性霍爾元件351得以優先感測該轉子13逆時針旋轉時的磁場位置並分別依序輸出一第二轉子位置訊號。

該微控制器電性連接該三個第一線性霍爾元件331及該三個第二線性霍爾元件351，以接收該第一轉子位置訊號或該第二轉子位置訊號，以供後續處理。

較佳地，該馬達單元為一直流無刷馬達。

在本實用新型的第一實施例中，該三個第一線性霍爾元件331之一與該三個第二線性霍爾元件351之一對應於一T形肋片115的第一端側E1及一第二端側E2，如圖3所示；只是圖3所示的不只是一個第一線性霍爾元件331與一個第二線性霍爾元件351對應於一T形肋片的第一端側E1及一第二端側E2，而是三個第一線性霍爾元件331與三個第二線性霍爾元件351皆分別對應於三個T形肋片的第一端側E1及一第二端側E2。

參考圖2，為本實用新型的第二較佳實施例的立體分解示意圖，參考圖3，為本實用新型的第三較佳實施例的立體分解示意圖。如圖2所示，本實用新型的第二實施例的結構與圖1大致相同，與圖1的不同之處在於該三個第一線性霍爾元件331之一與該三個第二線性霍爾元件351之一對應於不同的兩個T形肋片115，但是，該三個第一線性霍爾元件331之一仍需對應於第一端側E1，該三個第二線性霍爾元件351之一仍需對應於第二端側E2；如圖2所示，第一實施例的配置方式得與第二實施例相互搭配；或者，可如圖3所示，該三個第一線性霍爾元件331與該三個第二線性霍爾元件351分別對應於不同的T形肋片115。

綜上所述，當轉子順時針旋轉或逆時針旋轉時都有效且精確感測轉子順時針的磁場位置，因此，微控制器能持續且立即對定子的線圈繞組通電，使得轉子順時針或逆時針旋轉皆能以峰值效率運轉，而使馬達的運轉效率更高、更為省電且提出扭力。

由於本實用新型的技術內容並未見於已公開的刊物、期刊、雜誌、媒體、展覽場，因而具有新穎性，且能突破目前的技術瓶頸而具體實施，確實具有進步性。此外，本實用新型能解決現有技術的問題，改善整體使用效率，而能達到具有產業利用性的價值。

以上所述僅為用以解釋本實用新型的較佳實施例，並非企圖據以對本實用新型做任何形式上的限制。因此，凡有在相同的發明精神下所作有關本實用新型的任何修飾或變更，皆仍應包括在本實用新型意圖保護的範疇。