TWM624328U - 高壓直流馬達電控裝置 - Google Patents

Abstract

一種高壓直流馬達電控裝置，包含一整流電路單元、一調控電路單元及一高壓直流馬達，該整流電路單元用於轉化出一直流高壓電壓，該調控電路單元包括一脈波生成模組、一回授判斷模組、一脈波運算模組及一驅動模組，該脈波生成模組用於生成一前脈波，該回授判斷模組根據一回授電壓的電壓值生成一回授判斷訊號，該脈波運算模組根據該前脈波及該回授判斷訊號生成一後脈波並輸出於該驅動模組，該驅動模組藉由該後脈波對該直流高壓電壓進行調變以生成一直流調控輸出電壓並提供至該高壓直流馬達，達到調整該高壓直流馬達的轉速的目的。

Description

高壓直流馬達電控裝置

本新型是有關於一種電控裝置，特別是指一種高壓直流馬達電控裝置。

目前，縫紉機多區分為電子式縫紉機及機械式縫紉機，現有的機械式縫紉機的電控裝置包括一腳控制器、一電連接一外部電源且電連接該腳控制器的驅動電路，及一電連接該驅動電路的交流馬達，該腳控制器經踩踏後，可連帶使該驅動電路輸出一驅動訊號並傳輸至該交流馬達，而該交流馬達便根據該驅動訊號運轉。

然而，該現有的機械式縫紉機的電控裝置由於是採用該交流馬達，需要較複雜的電路來調整該交流馬達的轉速，顯見該現有的機械式縫紉機仍有待改進的空間。

因此，本新型的目的，即在提供一種能克服上述缺點的高壓直流馬達電控裝置。

於是，本新型高壓直流馬達電控裝置，適用於一縫紉機及一交流電源，該縫紉機包括一沿一上下方向作動的針頭，該高壓直流馬達電控裝置包含一整流電路單元、一控制器、一調控電路單元及一高壓直流馬達，該整流電路單元包括一電連接該交流電源的交流電源輸入端及一直流高壓輸出端，該整流電路單元用於轉化出一為直流電形式且電壓值實質大於100伏特的直流高壓電壓，並輸出於該直流高壓輸出端，該控制器包括一調控輸出端，且用於生成一控制訊號並輸出於該調控輸出端，該調控電路單元包括一脈波生成模組、一回授判斷模組、一脈波運算模組及一驅動模組，該脈波生成模組具有一電連接該調控輸出端的調控輸入端及一前脈波輸出端，該脈波生成模組根據該控制訊號生成一具有一初始占空比的前脈波，並輸出於該前脈波輸出端，該回授判斷模組具有一用於接收一回授電壓的回授判斷輸入端及一回授判斷輸出端，該回授判斷模組根據該回授電壓的電壓值生成一相對應的回授判斷訊號，並輸出於該回授判斷輸出端，該脈波運算模組具有一電連接該回授判斷輸出端的運算輸入端、一電連接該前脈波輸出端的脈波輸入端及一後脈波輸出端，該脈波運算模組根據該前脈波及該回授判斷訊號，生成一具有一調控占空比的後脈波，並輸出於該後脈波輸出端，且該調控占空比與該回授電壓的電壓值相對應，該驅動模組具有一電連接該直流高壓輸出端的驅動供電端、一電連接該後脈波輸出端的驅動輸入端、一電連接該回授判斷輸入端的回授電壓輸出端、一驅動電壓輸出正端及一驅動電壓輸出負端，該驅動模組藉由該後脈波對該直流高壓電壓進行調變，以生成一直流調控輸出電壓並輸出於該驅動電壓輸出正端及該驅動電壓輸出負端，且該直流調控輸出電壓的電壓值與該回授電壓的電壓值相對應，該高壓直流馬達電連接該驅動電壓輸出正端及該驅動電壓輸出負端以接收該直流調控輸出電壓，該直流調控輸出電壓的電壓值實質大於90伏特，該高壓直流馬達根據接收到的該直流調控輸出電壓以調整轉速，連帶使該針頭沿該上下方向配合作動。

本新型的功效在於：由於該回授電壓與該高壓直流馬達的轉速呈負相關，因此，藉由該調控電路單元的該回授判斷模組接收該回授電壓，該回授判斷模組便可藉由該回授電壓判斷馬達的轉速並生成該回授判斷訊號，而使該脈波運算模組生成該後脈波，並使該驅動模組藉由該後脈波配合該直流高壓電壓調變出該直流調控輸出電壓，該高壓直流馬達便可根據該直流調控輸出電壓調整轉速，以達到本新型便於調整並控制該高壓直流馬達的轉速的目的。

參閱圖1與圖2，本新型高壓直流馬達電控裝置的一實施例，適用於一縫紉機(圖未示)及一交流電源9，該縫紉機包括一沿一上下方向作動的針頭(圖未示)。在本實施例中，對應的該交流電源9為美規，電壓值介於100伏特至120伏特間。

該實施例包含一整流電路單元1、一控制器2、一調控電路單元3及一高壓直流馬達8。

該整流電路單元1包括一電連接該交流電源9的交流電源輸入端11及一直流高壓輸出端12，該整流電路單元1用於轉化出一為直流電形式且電壓值實質大於100伏特的直流高壓電壓，並輸出於該直流高壓輸出端12。在本實施例中，該整流電路單元1包括橋式整流電路、濾波電路及穩壓電路以進行全波整流，而生成該直流高壓電壓。

該控制器2包括一調控輸出端21，該控制器2用於生成一控制訊號並輸出於該調控輸出端21，在本實施例中，該控制器2為一腳踏控制板，藉由調整踩踏的力道改變該控制器2的內阻，以調控該控制訊號。

該調控電路單元3包括一脈波生成模組4、一回授判斷模組5、一脈波運算模組6及一驅動模組7。

該脈波生成模組4具有一電連接該調控輸出端21的調控輸入端41及一前脈波輸出端42，該脈波生成模組4根據該控制訊號生成一具有一初始占空比的前脈波，並輸出於該前脈波輸出端42。

該回授判斷模組5具有一用於接收一回授電壓的回授判斷輸入端51及一回授判斷輸出端52，該回授判斷模組5根據該回授電壓的電壓值生成一相對應的回授判斷訊號，並輸出於該回授判斷輸出端52。

具體而言，該回授判斷訊號為一第一回授判斷訊號、一第二回授判斷訊號及一第三回授判斷訊號的其中一者，並由該回授電壓的電壓值定義出一第一回授準位、一電壓值大於該第一回授準位的第二回授準位，及一電壓值大於該第二回授準位的第三回授準位，當該回授判斷模組5判斷該回授電壓不小於該第三回授準位，便生成一第三回授判斷訊號，當該回授判斷模組5判斷該回授電壓不小於該第二回授準位且小於該第三回授準位，便生成一第二回授判斷訊號，當該回授判斷模組5判斷該回授電壓不小於該第一回授準位且小於該第二回授準位，便生成一第一回授判斷訊號。在本實施例中，該回授判斷模組5為比較器，以判斷該回授電壓的電壓值。

該脈波運算模組6具有一電連接該回授判斷輸出端52的運算輸入端62、一電連接該前脈波輸出端42的脈波輸入端61及一後脈波輸出端63，該脈波運算模組6根據該前脈波及該回授判斷訊號，生成一具有一調控占空比的後脈波並輸出於該後脈波輸出端63，且該調控占空比與該回授電壓的電壓值相對應。在本實施例中，該脈波運算模組6為脈波寬度調變(PWM)電路。

具體而言，該脈波運算模組6會根據該第一回授判斷訊號、該第二回授判斷訊號及該第三回授判斷訊號的其中一者與該前脈波，對應生成具有該調控占空比的該後脈波，該調控占空比為一對應該第一回授判斷訊號的第一占空比、一對應該第二回授判斷訊號的第二占空比，及一對應該第三回授判斷訊號的第三占空比的其中一者，該第三占空比大於該第二占空比，而該第二占空比大於該第一占空比。

在本實施例中，該整流電路單元1所生成的該直流高壓電壓的電壓值介於100伏特至120伏特間，該第一回授準位介於0.2伏特至0.35伏特間，該第二回授準位介於0.7伏特至1.0伏特間，該第三回授準位介於1.2伏特至1.5伏特間，而該第一占空比介於35%至40%間，該第二占空比介於50%至60%間，該第三占空比介於65%至75%間。

該驅動模組7具有一電連接該直流高壓輸出端12的驅動供電端71、一電連接該後脈波輸出端63的驅動輸入端72、一電連接該回授判斷輸入端51的回授電壓輸出端73、一驅動電壓輸出正端74、一驅動電壓輸出負端75、一場效應電晶體元件76及一接地的回授電阻77，該場效應電晶體元件76具有一電連接該驅動輸入端72的閘極端761、一電連接該驅動電壓輸出負端75的汲極端762，及一電連接該回授電壓輸出端73及該回授電阻77未接地的一端的源極端763。

該驅動模組7藉由該後脈波對該直流高壓電壓進行調變，以生成一直流調控輸出電壓並輸出於該驅動電壓輸出正端74及該驅動電壓輸出負端75，且該直流調控輸出電壓的電壓值與該回授電壓的電壓值相對應。在本實施例中，該驅動模組7藉由接收該後脈波，使該場效應電晶體元件76於一導通模式及一截止模式間切換，於該導通模式時，該汲極端762與該源極端763間呈電性連通，意指該汲極端762與該源極端763間實質上呈等電位，即導通(close)狀態，於該截止模式時，該汲極端762與該源極端763間呈斷路，該場效應電晶體元件76藉由該後脈波的該調控占空比調變該直流高壓電壓以生成該直流調控輸出電壓，定義該場效應電晶體元件76於該導通模式的單次所需時間及該場效應電晶體元件76於該截止模式的單次所需時間的總合為一單位時間，該調控占空比為該場效應電晶體元件76於該導通模式的單次所需時間於該單位時間的佔比，該直流調控輸出電壓的電壓值與該調控占空比相對應，因此，藉由控制該調控占空比的比例上升或下降，便能使該直流調控輸出電壓的電壓值對應上升或下降。

該高壓直流馬達8電連接該驅動電壓輸出正端74及該驅動電壓輸出負端75以接收該直流調控輸出電壓，該直流調控輸出電壓的電壓值實質大於90伏特，該高壓直流馬達8根據接收到的該直流調控輸出電壓以調整轉速，連帶使該針頭沿該上下方向配合作動。

此外，在本實施例的變化例中，對應的該交流電源9為歐規，電壓值介於220伏特至240伏特間，故該整流電路單元1所生成的該直流高壓電壓的電壓值會對應調整，而介於220伏特至240伏特間。

因此，本實施例的變化例中，該脈波運算模組6所定義出的該第一回授準位、該第二回授準位、該第三回授準位、該第一占空比、該第二占空比、該第三占空比也會對應更動，該第一回授準位介於1.4伏特至1.6伏特間，該第二回授準位介於1.7伏特至1.85伏特間，該第三回授準位介於1.9伏特至2.1伏特間，而該第一占空比介於35%至40%間，該第二占空比介於50%至60%間，該第三占空比介於65%至75%間。

參閱圖1與圖2，可藉由本實施例說明一控制方法，該控制方法具有以下步驟:

步驟S11:藉由該整流電路單元1生成該直流高壓電壓，並輸出於該直流高壓輸出端12。

步驟S12:藉由該控制器2生成該控制訊號，並輸出於該調控輸出端21。

步驟S13:藉由該脈波生成模組4生成一具有一初始占空比的前脈波，該脈波生成模組4具有一用於輸出該前脈波的前脈波輸出端42。

步驟S14:該脈波運算模組6根據該前脈波生成一具有該初始占空比的次脈波，並輸出於該後脈波輸出端63。

步驟S15:該驅動模組7藉由該次脈波對該直流高壓電壓進行調變，以生成一前直流調控輸出電壓，且該前直流調控輸出電壓的電壓值實質大於90伏特，並藉由該回授電壓輸出端73提供該回授電壓。

具體而言，該驅動模組7係藉由該場效應電晶體元件76於該導通模式時生成一源極電流並輸出於該源極端763，該源極電流流經該回授電阻77以提供該回授電壓。

步驟S16:藉由該回授判斷模組5接收該回授電壓，並根據該回授電壓的電壓值生成相對應的該回授判斷訊號，並於該回授判斷輸出端52輸出該回授判斷訊號。

步驟S17:該脈波運算模組6藉由該脈波輸入端61與該運算輸入端62接收該前脈波與該回授判斷訊號以生成該後脈波，並於該後脈波輸出端63輸出該後脈波，且該後脈波的該調控占空比與該回授電壓的電壓值相對應。

步驟S18:該驅動模組7藉由該後脈波對該直流高壓電壓進行調變，以生成該直流調控輸出電壓，並輸出於該驅動電壓輸出正端74與該驅動電壓輸出負端75，該直流調控輸出電壓的電壓值與該回授電壓的電壓值相對應，且該直流調控輸出電壓的電壓值實質大於90伏特。

步驟S19:藉由該高壓直流馬達8接收該直流調控輸出電壓，並根據接收到的該直流調控輸出電壓調整轉速，連帶使該針頭沿該上下方向配合作動。

綜上所述，本新型高壓直流馬達電控裝置由於該回授電壓與該高壓直流馬達8的轉速呈負相關，故藉由該調控電路單元3的該回授判斷模組5接收該回授電壓，該回授判斷模組5便可藉由該回授電壓判斷馬達的轉速並生成該回授判斷訊號，而使該脈波運算模組6生成該後脈波，並使該驅動模組7藉由該後脈波配合該直流高壓電壓調變出該直流調控輸出電壓，該高壓直流馬達8便可根據該直流調控輸出電壓調整轉速。

再者，本新型高壓直流馬達電控裝置，在將該交流電源9的交流電轉換成直流電形式後，不需經過降壓而可直接應用並控制該高壓直流馬達8，在使用上可減低電力傳輸時的損耗。

因此，確實能達成本新型的目的。

惟以上所述者，僅為本新型的實施例而已，當不能以此限定本新型實施的範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋的範圍內。

1:整流電路單元 11:交流電源輸入端 12:直流高壓輸出端 2:控制器 21:調控輸出端 3:調控電路單元 4:脈波生成模組 41:調控輸入端 42:前脈波輸出端 5:回授判斷模組 51:回授判斷輸入端 52:回授判斷輸出端 6:脈波運算模組 61:脈波輸入端 62:運算輸入端 63:後脈波輸出端 7:驅動模組 71:驅動供電端 72:驅動輸入端 73:回授電壓輸出端 74:驅動電壓輸出正端 75:驅動電壓輸出負端 76:場效應電晶體元件 761:閘極端 762:汲極端 763:源極端 77:回授電阻 8:高壓直流馬達 9:交流電源 S11~S19:步驟

本新型的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本新型高壓直流馬達電控裝置的一實施例的一電路方塊示意圖；及 圖2是該實施例的控制方法的一流程圖。

1:整流電路單元

11:交流電源輸入端

12:直流高壓輸出端

2:控制器

21:調控輸出端

3:調控電路單元

4:脈波生成模組

41:調控輸入端

42:前脈波輸出端

5:回授判斷模組

51:回授判斷輸入端

52:回授判斷輸出端

6:脈波運算模組

61:脈波輸入端

62:運算輸入端

63:後脈波輸出端

7:驅動模組

71:驅動供電端

72:驅動輸入端

73:回授電壓輸出端

74:驅動電壓輸出正端

75:驅動電壓輸出負端

76:場效應電晶體元件

761:閘極端

762:汲極端

763:源極端

77:回授電阻

8:高壓直流馬達

9:交流電源

Claims (7)

1. 一種高壓直流馬達電控裝置，適用於一縫紉機及一交流電源，該縫紉機包括一沿一上下方向作動的針頭，該高壓直流馬達電控裝置包含： 一整流電路單元，包括一電連接該交流電源的交流電源輸入端，及一直流高壓輸出端，該整流電路單元用於轉化出一為直流電形式且電壓值實質大於100伏特的直流高壓電壓，並輸出於該直流高壓輸出端； 一控制器，包括一調控輸出端，該控制器用於生成一控制訊號，並輸出於該調控輸出端； 一調控電路單元，包括： 一脈波生成模組，具有一電連接該調控輸出端的調控輸入端，及一前脈波輸出端，該脈波生成模組根據該控制訊號生成一具有一初始占空比的前脈波，並輸出於該前脈波輸出端； 一回授判斷模組，具有一用於接收一回授電壓的回授判斷輸入端，及一回授判斷輸出端，該回授判斷模組根據該回授電壓的電壓值生成一相對應的回授判斷訊號，並輸出於該回授判斷輸出端； 一脈波運算模組，具有一電連接該回授判斷輸出端的運算輸入端、一電連接該前脈波輸出端的脈波輸入端，及一後脈波輸出端，該脈波運算模組根據該前脈波及該回授判斷訊號，生成一具有一調控占空比的後脈波，並輸出於該後脈波輸出端，且該調控占空比與該回授電壓的電壓值相對應；及 一驅動模組，具有一電連接該直流高壓輸出端的驅動供電端、一電連接該後脈波輸出端的驅動輸入端、一電連接該回授判斷輸入端的回授電壓輸出端、一驅動電壓輸出正端，及一驅動電壓輸出負端，該驅動模組藉由該後脈波對該直流高壓電壓進行調變，以生成一直流調控輸出電壓並輸出於該驅動電壓輸出正端及該驅動電壓輸出負端，該直流調控輸出電壓的電壓值與該回授電壓的電壓值相對應；及 一高壓直流馬達，電連接該驅動電壓輸出正端及該驅動電壓輸出負端以接收該直流調控輸出電壓，該直流調控輸出電壓的電壓值實質大於90伏特，該高壓直流馬達根據接收到的該直流調控輸出電壓以調整轉速，連帶控制該針頭沿該上下方向配合作動。
2. 如請求項1所述的高壓直流馬達電控裝置，其中，該驅動模組還具有一場效應電晶體元件及一接地的回授電阻，該場效應電晶體元件具有一電連接該驅動輸入端的閘極端、一電連接該驅動電壓輸出負端的汲極端，及一電連接該回授電壓輸出端及該回授電阻未接地的一端的源極端，該驅動模組藉由接收該後脈波，使該場效應電晶體元件於一導通模式及一截止模式間切換，於該導通模式時，該汲極端與該源極端間呈電性連通，於該截止模式時，該汲極端與該源極端間呈斷路，該場效應電晶體元件藉由該後脈波的該調控占空比調變該直流高壓電壓以生成該直流調控輸出電壓，定義該場效應電晶體元件於該導通模式的單次所需時間及該場效應電晶體元件於該截止模式的單次所需時間的總合為一單位時間，該調控占空比為該場效應電晶體元件於該導通模式的單次所需時間於該單位時間的占比，該直流調控輸出電壓的電壓值與該調控占空比相對應。
3. 如請求項1所述的高壓直流馬達電控裝置，其中，該回授判斷模組根據該回授電壓生成該回授判斷訊號，該回授判斷訊號為一第一回授判斷訊號、一第二回授判斷訊號及一第三回授判斷訊號的其中一者，並由該回授電壓的電壓值定義出一第一回授準位、一電壓值大於該第一回授準位的第二回授準位，及一電壓值大於該第二回授準位的第三回授準位，當該回授判斷模組判斷該回授電壓不小於該第三回授準位，便生成一第三回授判斷訊號，當該回授判斷模組判斷該回授電壓不小於該第二回授準位且小於該第三回授準位，便生成一第二回授判斷訊號，當該回授判斷模組判斷該回授電壓不小於該第一回授準位且小於該第二回授準位，便生成一第一回授判斷訊號，該脈波運算模組根據該第一回授判斷訊號、該第二回授判斷訊號及該第三回授判斷訊號的其中一者與該前脈波，對應生成具有該調控占空比的該後脈波，該調控占空比為一對應該第一回授判斷訊號的第一占空比、一對應該第二回授判斷訊號的第二占空比，及一對應該第三回授判斷訊號的第三占空比的其中一者，該第三占空比大於該第二占空比，而該第二占空比大於該第一占空比。
4. 如請求項3所述的高壓直流馬達電控裝置，其中，該第一回授準位介於0.2伏特至0.35伏特間，該第二回授準位介於0.7伏特至1.0伏特間，該第三回授準位介於1.2伏特至1.5伏特間，而該第一占空比介於35%至40%間，該第二占空比介於50%至60%間，該第三占空比介於65%至75%間。
5. 如請求項4所述的高壓直流馬達電控裝置，其中，該整流電路單元所生成的該直流高壓電壓的電壓值介於100伏特至120伏特間。
6. 如請求項3所述的高壓直流馬達電控裝置，其中，該第一回授準位介於1.4伏特至1.6伏特間，該第二回授準位介於1.7伏特至1.85伏特間，該第三回授準位介於1.9伏特至2.1伏特間，而該第一占空比介於35%至40%間，該第二占空比介於50%至60%間，該第三占空比介於65%至75%間。
7. 如請求項6所述的高壓直流馬達電控裝置，其中，該整流電路單元所生成的該直流高壓電壓的電壓值介於220伏特至240伏特間。

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