TWI646774B

TWI646774B - 馬達系統及馬達控制方法

Info

Publication number: TWI646774B
Application number: TW106121538A
Authority: TW
Inventors: 何俊龍
Original assignee: 光寶科技股份有限公司
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2019-01-01
Also published as: TW201906301A; US20190006919A1

Abstract

一種馬達系統及馬達控制方法。馬達系統包括馬達裝置。馬達裝置包括定子及轉子部以及儲存器。定子及轉子部用以接收驅動電能，且反應於驅動電能而產生機械能。儲存器用以儲存馬達裝置的實際特性資料，以做為控制馬達裝置或是識別馬達裝置的依據。

Description

馬達系統及馬達控制方法

本發明是有關於一種馬達技術，且特別是有關於一種高性能的馬達系統以及可提昇馬達性能的馬達控制方法。

一般來說，馬達的製造商通常會提供馬達的統一的產品規格值。因此，於目前的馬達控制技術中，通常都是將製造商所提供的馬達的產品規格值輸入至驅動器，致使驅動器依據上述的產品規格值來對馬達進行控制。然而，由於馬達生產流程以及所使用的原物料的變異，製造商所提供的統一的產品規格值並非各馬達的實際規格值。換句話說，各馬達的實際特性與製造商所提供的統一的產品規格值中的特性通常存在差異。如此一來，當驅動器依據上述的產品規格值來對馬達進行控制時，驅動器與馬達之間可能無法達到最佳的匹配，致使整個馬達系統的性能無法最佳化。

除此之外，馬達的殼體通常會貼有條碼標籤，其中條碼標籤可用來記綠馬達的生產資料，例如馬達的製造日期、型號、額定轉速、額定電流及額定轉矩等等。日後馬達若有需要維修或保養時，即可藉由馬達的條碼標籤得到馬達本身的基本資料與特性，以做出適當地處理。然而，馬達的條碼標籤可能會因為終端客戶的使用方式或使用環境的影響而有脫落的風險。一旦馬達的條碼標籤脫落或遺失，則難以判知此馬達本身的基本資料與特性，如此將會增加維修或保養馬達的困難度。

有鑑於此，本發明提供一種馬達系統及馬達控制方法，可將馬達裝置的實際特性資料儲存在馬達裝置的儲存器中，其中所儲存的實際特性資料可做為控制該馬達裝置或是識別該馬達裝置的依據。如此一來，不僅可讓馬達系統的性能最佳化，更有利於日後馬達裝置發生問題時針對問題的追蹤及釐清。

本發明的馬達系統包括馬達裝置。馬達裝置包括定子及轉子部以及編碼器電路。定子及轉子部接收驅動電能。編碼器電路與定子及轉子部電性耦接。編碼器電路具有儲存器。儲存器儲存馬達裝置的實際特性資料。

在本發明的一實施例中，上述的馬達系統更包括驅動器。驅動器電性耦接定子及轉子部與儲存器。當驅動器被啟動時，驅動器自儲存器讀取馬達裝置的實際特性資料，且根據實際特性資料產生驅動電能。

在本發明的一實施例中，上述的實際特性資料包括至少一馬達特性。此至少一馬達特性為馬達裝置的線圈電感值、線圈阻抗值、反電動勢、最大轉速、額定電流、額定扭力、最大扭力、轉矩常數或功率因數。

在本發明的一實施例中，上述的實際特性資料包括馬達裝置製造的生產履歷。生產履歷包括馬達裝置的製造日期、製造地點、馬達種類或產品型號。

在本發明的一實施例中，上述的實際特性資料更包括至少一馬達特性。此至少一馬達特性是由馬達成品測試機透過驅動器對馬達裝置進行測試所取得，且馬達成品測試機透過驅動器將此至少一馬達特性及上述的生產履歷儲存至儲存器。

在本發明的一實施例中，上述的編碼器電路更包括回授編碼器。回授編碼器耦接驅動器，並偵測定子及轉子部的運作狀態以產生回授偵測信號。驅動器更根據回授偵測信號產生驅動電能。

本發明的馬達控制方法包括以下步驟。將馬達裝置的實際特性資料儲存在馬達裝置的儲存器。基於實際特性資料來識別馬達裝置，或基於實際特性資料來控制馬達裝置，致使馬達裝置的定子及轉子部反應於驅動電能而產生機械能。

基於上述，在本發明所提出的馬達系統及馬達控制方法中，可將馬達裝置的實際特性資料儲存在馬達裝置的儲存器中，其中所儲存的實際特性資料可做為控制該馬達裝置或是識別該馬達裝置的依據。如此一來，不僅可讓馬達系統的性能最佳化，更有利於日後馬達裝置發生問題時針對問題的追蹤及釐清。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件，係代表相同或類似部件。

以下請參照圖1，圖1是依照本發明一實施例所繪示的馬達系統的方塊示意圖。馬達系統100包括馬達裝置120。馬達裝置120可為任何類型的馬達，本發明並不對馬達裝置120的類型加以限制。馬達裝置120可包括定子及轉子部121以及編碼器電路122，但本發明不限於此。定子及轉子部121可由轉子(rotor)線圈與定子(stator)線圈所構成，但本發明不限於此。定子及轉子部121用以接收驅動電能DE，且反應於驅動電能DE而產生對應的機械能ME。由於定子及轉子部121的運作為本領域技術人員所熟悉，故在此不再贅述。

編碼器電路122與定子及轉子部121電性耦接，以偵測定子及轉子部121的運作狀態。特別的是，編碼器電路122具有儲存器123。儲存器123儲存馬達裝置120的實際特性資料RCD，實際特性資料RCD可做為控制馬達裝置120或是識別馬達裝置120的依據。

在本發明的一實施例中，馬達裝置120的實際特性資料RCD包括對馬達裝置120進行測試時所取得的至少一馬達特性，其中此至少一馬達特性可包括定子及轉子部121的線圈電感值、線圈阻抗值、反電動勢、最大轉速、額定電流、額定扭力、最大扭力、轉矩常數或功率因數，但本發明不限於此。由於馬達裝置120的實際特性資料RCD乃是針對馬達裝置120進行測試所取得，因此儲存器123中所儲存的實際特性資料RCD即為馬達裝置120真正的馬達特性。可以理解的是，由於馬達生產流程的變異以及所使用的馬達原物料的差異，不同的馬達裝置在經過測試後所取得的真正的馬達特性可能也不會完全相同。因此，藉由馬達裝置120的真正的馬達特性來對馬達裝置120進行控制，可降低馬達裝置120實際運作時的誤差，故可有效地提昇馬達系統100的性能。

在本發明的另一實施例中，馬達裝置120的實際特性資料RCD更可包括馬達裝置120製造的生產履歷，其中生產履歷可包括馬達裝置120的製造日期、製造地點、馬達種類或是馬達產品型號等等，但本發明不限於此。上述的生產履歷可被用來對馬達裝置120進行識別。倘若日後馬達裝置120需要進行維修或保養時，即使馬達裝置120上的條碼標籤已脫落或遺失，仍可藉由儲存在馬達裝置120中的生產履歷來進行問題的追蹤及釐清。

在本發明的一實施例中，儲存器123可採用非揮發性的記憶體元件來實現，例如唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、可抹除可規劃式唯讀記憶體(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、電子可抹除可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)或是快閃式記憶體(flash memory)等等，但本發明不限於此。

以下請參照圖2，圖2是依照本發明另一實施例所繪示的馬達系統的方塊示意圖。馬達系統200可包括馬達裝置220以及驅動器240，但不限於此。馬達裝置220可包括定子及轉子部121以及編碼器電路122’，但本發明不限於此。編碼器電路122’可包括儲存器123以及回授編碼器224。圖2的定子及轉子部121以及儲存器123分別類似於圖1的定子及轉子部121以及儲存器123，故可參酌上述圖1的相關說明，在此不再贅述。關於回授編碼器224的運作稍後會再詳細說明。

驅動器240電性耦接定子及轉子部121、儲存器123以及回授編碼器224。當驅動器240被啟動時，驅動器240可自馬達裝置220的儲存器123讀取馬達裝置220的實際特性資料RCD。驅動器240可根據實際特性資料RCD產生驅動電能DE以對馬達裝置220進行控制。如同先前所述，由於儲存器123中所儲存的實際特性資料RCD乃是馬達裝置220的真正的馬達特性，因此驅動器240依據馬達裝置220的真正的馬達特性來控制馬達裝置220的運作，可讓驅動器240與馬達裝置220之間達到最佳化的匹配效果，從而有效地提昇馬達系統200的整體性能。值得一提的是，在馬達裝置220搭配不同的驅動器的情況之下，只要所搭配的驅動器可讀取馬達裝置220的實際特性資料RCD，並根據實際特性資料RCD來控制馬達裝置220，則此驅動器便可與馬達裝置220達到最佳的匹配效果。換句說話，任何可讀取馬達裝置220的實際特性資料RCD並據以控制馬達裝置220的驅動器，皆可與馬達裝置220達到最佳的匹配效果。因此，在選擇馬達裝置220的驅動器上將更加具有彈性。

在本發明的一實施例中，驅動器240可基於馬達裝置220的實際特性資料RCD來對定子及轉子部121中的轉子進行位置定位控制、運作速度控制或是轉矩控制，其中位置定位控制、運作速度控制以及轉矩控制的方法可採用已知的馬達控制演算法來實現，故在此不再贅述。

在本發明的一實施例中，驅動器240還可讀取實際特性資料RCD中的生產履歷，以對馬達裝置220進行識別。關於馬達裝置220的識別，可參酌上述圖1的相關說明，在此不再贅述。

在本發明的一實施例中，實際特性資料RCD中的至少一馬達特性可由馬達成品測試機(未繪示)透過驅動器240對馬達裝置220進行測試來取得。此外，馬達成品測試機可透過驅動器240將實際特性資料RCD(包括上述至少一馬達特性及上述生產履歷)儲存至馬達裝置220的儲存器123。更進一步來說，在本發明的一實施例中，驅動器240可具有RS485通信介面，且馬達成品測試機可耦接至驅動器240的 RS485通信介面。馬達成品測試機可透過驅動器240的 RS485通信介面對馬達裝置220進行測試，或是可透過驅動器240的 RS485通信介面以及軟體工具將實際特性資料RCD寫入馬達裝置220的儲存器123，但本發明並不以此為限。在本發明的另一實施例中，馬達成品測試機也可直接對馬達裝置220進行測試，以及直接將實際特性資料RCD寫入馬達裝置220的儲存器123。

以下將針對回授編碼器224的運作進行說明。回授編碼器224耦接驅動器240。回授編碼器224偵測定子及轉子部121的運作狀態(例如轉子的位置或速度)以產生回授偵測信號FB。驅動器240接收回授偵測信號FB。驅動器240可根據回授偵測信號FB及實際特性資料RCD產生驅動電能DE以對馬達裝置220進行控制，例如位置定位控制、運作速度控制或是轉矩控制。如同先前所述，位置定位控制、運作速度控制以及轉矩控制的方法可採用已知的馬達控制演算法來實現，故在此不再贅述

在本發明的一實施例中，回授編碼器224可採用已知的回授編碼積體電路來實現，且配置在馬達裝置220內部的印刷電路板上。在本發明的一實施例中，儲存器123同樣可配置在上述的印刷電路板上。

以下請參照圖3，圖3是依照本發明一實施例所繪示的馬達控制方法的步驟流程圖，可用於圖1的馬達系統100或圖2的馬達系統200，但為了便於說明，以下以圖2的馬達系統200搭配圖3的步驟流程圖為範例來進行說明。圖3的馬達控制方法包括如下步驟。首先，於步驟S300中，將馬達裝置220的實際特性資料RCD儲存在馬達裝置220的儲存器123。然後，於步驟S310中，基於實際特性資料RCD來識別馬達裝置220，或是在步驟S320中，基於實際特性資料RCD來控制馬達裝置220，致使馬達裝置220的定子及轉子部121反應於驅動電能DE而產生對應的機械能ME。

以下請合併參照圖2~圖4，圖4是依據本發明一實施例用以說明圖3的步驟S300的細部步驟的流程圖。如圖4所示，步驟S300(將馬達裝置220的實際特性資料RCD儲存在馬達裝置220的儲存器123的步驟)可包括如下細部步驟。首先，於步驟S401中，透過馬達成品測試機對馬達裝置220進行測試以取得至少一馬達特性。接著，於步驟S402中，透過馬達成品測試機將上述至少一馬達特性以及馬達裝置220製造時的生產履歷做為實際特性資料RCD，並將實際特性資料RCD儲存至馬達裝置220的儲存器123。

以下請合併參照圖2、圖3及圖5，圖5是依據本發明一實施例用以說明圖3的步驟S320的細部步驟的流程圖。如圖5所示，步驟S320(基於實際特性資料RCD來控制馬達裝置220的步驟)可包括如下細部步驟。首先，在步驟S521中啟動驅動器240。接著，於步驟S522中，透過驅動器240自儲存器123讀取馬達裝置220的實際特性資料RCD。然後，於步驟S523中，透過驅動器240根據實際特性資料RCD產生驅動電能DE以控制馬達裝置220，致使定子及轉子部121反應於驅動電能DE產生對應的機械能ME。

另外，本發明實施例的馬達控制方法的其他細節，可由圖1及圖2實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，故不再贅述。

綜上所述，在本發明實施例所提出的馬達系統及馬達控制方法中，可將馬達裝置的實際特性資料儲存在馬達裝置的儲存器中，其中所儲存的實際特性資料可做為控制該馬達裝置或是識別該馬達裝置的依據。如此一來，不僅可讓馬達系統的性能最佳化，更有利於日後馬達裝置發生問題時針對問題的追蹤及釐清。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧馬達系統

120、220‧‧‧馬達裝置

121‧‧‧定子及轉子部

122、122’‧‧‧編碼器電路

123‧‧‧儲存器

224‧‧‧回授編碼器

240‧‧‧驅動器

DE‧‧‧驅動電能

FB‧‧‧回授偵測信號

ME‧‧‧機械能

RCD‧‧‧實際特性資料

S300、S310、S320、S401、S402、S521、S522、S523‧‧‧步驟

下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。圖1是依照本發明一實施例所繪示的馬達系統的方塊示意圖。圖2是依照本發明另一實施例所繪示的馬達系統的方塊示意圖。圖3是依照本發明一實施例所繪示的馬達控制方法的步驟流程圖。圖4是依據本發明一實施例用以說明圖3的步驟S300的細部步驟的流程圖。圖5是依據本發明一實施例用以說明圖3的步驟S320的細部步驟的流程圖。

Claims

一種馬達系統，包括：一馬達裝置，包括：一定子及轉子部，接收一驅動電能；以及一編碼器電路，與該定子及轉子部電性耦接，且該編碼器電路具有一儲存器，該儲存器儲存該馬達裝置的一實際特性資料。
如申請專利範圍第1項所述的馬達系統，更包括：一驅動器，電性耦接該定子及轉子部與該儲存器，其中當該驅動器被啟動時，該驅動器自該儲存器讀取該馬達裝置的該實際特性資料，且根據該實際特性資料產生該驅動電能。
如申請專利範圍第1項所述的馬達系統，其中該實際特性資料包括至少一馬達特性，其中該至少一馬達特性為該馬達裝置的一線圈電感值、一線圈阻抗值、一反電動勢、一最大轉速、一額定電流、一額定扭力、一最大扭力、一轉矩常數或一功率因數。
如申請專利範圍第1項所述的馬達系統，其中該實際特性資料包括該馬達裝置製造的一生產履歷，且該生產履歷包括馬達裝置的一製造日期、一製造地點、一馬達種類或一產品型號。
如申請專利範圍第4項所述的馬達系統，其中該實際特性資料更包括至少一馬達特性，該至少一馬達特性是由一馬達成品測試機透過一驅動器對該馬達裝置進行測試所取得，且該馬達成品測試機透過該驅動器將該至少一馬達特性及該生產履歷儲存至該儲存器。
如申請專利範圍第2項所述的馬達系統，其中該編碼器電路更包括：一回授編碼器，耦接該驅動器，並偵測該定子及轉子部的運作狀態以產生一回授偵測信號，其中該驅動器更根據該回授偵測信號產生該驅動電能。
一種馬達控制方法，包括：將一馬達裝置的一實際特性資料儲存在該馬達裝置的一儲存器；以及基於該實際特性資料來識別該馬達裝置，或基於該實際特性資料來控制該馬達裝置，致使該馬達裝置的一定子及轉子部反應於一驅動電能而產生一機械能。
如申請專利範圍第7項所述的馬達控制方法，其中所述將該馬達裝置的該實際特性資料儲存在該馬達裝置的該儲存器的步驟包括：透過一馬達成品測試機對該馬達裝置進行測試以取得至少一馬達特性；以及透過該馬達成品測試機將該至少一馬達特性以及該馬達裝置製造時的一生產履歷做為該實際特性資料，並將該實際特性資料儲存至該馬達裝置的該儲存器。
如申請專利範圍第7項所述的馬達控制方法，其中所述基於該實際特性資料來控制該馬達裝置，致使該定子及轉子部反應於該驅動電能而產生該機械能的步驟包括：啟動一驅動器；透過該驅動器自該儲存器讀取該馬達裝置的該實際特性資料；以及透過該驅動器根據該實際特性資料產生該驅動電能以控制該馬達裝置，致使該定子及轉子部反應於該驅動電能而產生該機械能。
如申請專利範圍第9項所述的馬達控制方法，更包括：透過該馬達裝置的一回授編碼器偵測該定子及轉子部的運作狀態以取得一回授偵測信號；以及透過該驅動器更根據該回授偵測信號產生該驅動電能以控制該馬達裝置。