电机及其电机驱动电路制造技术

一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述定子包括定子磁芯及缠绕于所述定子磁芯上的定子绕组。所述电机驱动电路包括控制单元、第一可控双向交流开关、第二可控双向交流开关及交流电源，所述第一及第二可控双向交流开关与定子绕组及交流电源的连接方式被配置为：所述控制单元通过控制所述第一可控双向交流开关及第二可控双向交流开关的导通及关断，以使所述电机起动阶段流过所述定子绕组的电流大于所述电机运行阶段流过所述定子绕组的电流。本发明专利技术还提供应用所述电机驱动电路的电机。上述电机及其电机驱动电路能提高电机起动时的起动转矩以驱动具有较大转动惯量的负载，且当负载成功转动后，能降低电机电流以节省能源。

【技术实现步骤摘要】
电机及其电机驱动电路
本专利技术涉及一种电机及其电机驱动电路。
技术介绍
当负载(如排气扇、通风机等)的转动惯量较大时，电机在起动时需要具有较大的起动转矩才能克服大负载的较大转动惯量，从而驱动负载。较大的初始电机电流能够提供更大的起动转矩。当电机起动时的起动转矩不够大时，电机只能用于驱动具有较小转动惯量的负载。但是，当负载开始转动，角动量建立后，便没有必要保持输入这个大电流，所以当负载成功转动后，有必要降低电机电流以节省能源。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种具有较大起动转矩且当负载成功转动后，能降低电机电流以节省能源的电机驱动电路。还有必要提供一种应用上述电机驱动电路的电机。本专利技术的实施例提供一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述定子包括定子绕组，所述电机驱动电路包括控制单元、第一可控双向交流开关、第二可控双向交流开关及交流电源，所述第一及第二可控双向交流开关与定子绕组及交流电源的连接方式被配置为：所述控制单元通过控制所述第一可控双向交流开关及第二可控双向交流开关的导通及关断，以使所述电机起动阶段流过所述定子绕组的电流大于所述电机运行阶段流过所述定子绕组的电流。本专利技术的实施例还提供一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述定子绕组包括起动线圈及工作线圈，所述起动线圈的阻抗小于所述工作线圈的阻抗，所述电机驱动电路包括控制单元、第一可控双向交流开关、第二可控双向交流开关及交流电源，所述控制单元通过控制所述第一可控双向交流开关及第二可控双向交流开关的导通及关断，使所述电机起动阶段所述定子绕组的两个线圈中只有起动线圈有电流流过，所述电机运行阶段所述定子绕组的两个线圈中至少工作线圈有电流流过。本专利技术的实施例还提供一种电机，包括定子、永磁转子及如上任一项所述的用于驱动所述永磁转子相对于所述定子转动的电机驱动电路；所述电机为永磁交流电机。作为一种优选方案，所述电机为永磁同步电机或者永磁BLDC电机。相较于现有技术，本专利技术电机及其电机驱动电路中的电子开关元件通过切换使得所述电机起动时流过所述定子绕组的电流大于所述电机起动之后流过所述定子绕组的电流，从而使所述永磁转子在起动时具有较大的起动转矩，进而使所述电机能在瞬间的启动过程中驱动具有较大转动惯量的负载。附图说明图1示意性地示出本专利技术实施例中的电机。图2为本专利技术电机驱动电路的第一实施方式的功能框图。图3为本专利技术电机驱动电路的第二实施方式的功能框图。图4为本专利技术电机驱动电路的第三实施方式的电路框图。图5为图4所示电机驱动电路的具体电路图。图6为本专利技术电机驱动电路第四实施方式的电路图。图7为本专利技术电机驱动电路第五实施方式的电路图。图8为本专利技术电机驱动电路第六实施方式的电路图。图9为图5中起动线圈及工作线圈中电流的波形图。图10为本专利技术电机驱动电路第七实施方式的电路图。图11为本专利技术电机驱动电路第八实施方式的电路图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，在本专利技术中，当一个组件被认为是与另一个组件“相连”时，它可以是与另一个组件直接相连，也可以是通过居中组件与另一个组件间接相连。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。请参阅图1，图1示意性地示出本专利技术中的电机10。所述电机10包括定子及可旋转地设于所述定子的磁极之间的永磁转子300。所述定子包括定子磁芯200及缠绕于所述定子磁芯200上的定子绕组260。所述电机10为永磁交流电机，例如同步电机或者BLDC电机。所述电机10可用于驱动风机、水泵等负载。定子的磁极和所述永磁转子300的磁极之间具有不均匀气隙18，使得所述永磁转子300在静止时其极轴R相对于定子的极轴S偏移一个角度α。该配置可保证所述定子绕组260每次通电时所述永磁转子300具有固定的起动位置。其中所述永磁转子300的极轴R指经过转子的沿直径方向的两个对称磁极(本实施例中即两块磁铁)中心的虚拟连线，定子的极轴S指经过定子的沿直径方向的两个对称极部中心的虚拟连线。图1中定子和所述永磁转子300均具有两个磁极，定子的磁极和所述永磁转子300的磁极之间的不均匀气隙18沿着转子起动方向逐渐减小。在另一实施例中，可以设置定子极部的极弧面与转子同心，从而形成间距相等的主气隙，极弧面上设内凹的起动槽，从而在起动槽与转子的外表面之间形成间距不等的不均匀气隙。可以理解的，在更多实施例中，定子和所述永磁转子300也可以具有更多磁极，例如四个、六个等。定子上或定子内靠近所述永磁转子300的位置设有用于检测转子磁场的位置传感器114，位置传感器114相对定子的极轴S偏移一个角度，本例中较佳的偏移角也是α。请参阅图2，图2为本专利技术的电机驱动电路100的第一实施例的电路原理图。所述电机10还包括驱动所述永磁转子300相对于所述定子转动的电机驱动电路100。所述电机驱动电路100包括定子绕组260、控制单元110、第一可控双向交流开关130、第二可控双向交流开关160及交流电源190。所述控制单元110、第一及第二可控双向交流开关130、160与定子绕组260及交流电源190的连接方式被配置为：所述控制单元110通过控制所述第一可控双向交流开关130及第二可控双向交流开关160的导通及关断，以使所述电机10起动阶段所构成的回路中所述定子绕组260的阻抗小于所述电机10起动阶段之后的运行阶段所构成的回路中所述定子绕组260的阻抗，即所述电机10起动阶段流过所述定子绕组260的电流大于所述电机10起动之后流过所述定子绕组260的电流，从而使所述永磁转子300在起动时具有较大的起动转矩。可以理解，所述交流电源190可以为市电电源，例如为120V(伏)、230V等市电电源；所述交流电源190还可以为由逆变器等元件提供的其它交流电源。例如，当所述电机10为永磁同步电机时，所述交流电源190为市电电源,也可以是逆变器输出的交流电源(同步电机可以由60Hz或50Hz交流电源驱动，也可以由直流到交流逆变器产生的变频双极电压驱动)；当所述电机10为永磁BLDC电机时，所述交流电源190为逆变器输出的交流电源。所述第一及第二可控双向交流开关130、160较佳的为三端双向晶闸管(Triac)，可以理解，所述第一及第二可控双向交流开关130、160并不限于三端双向晶闸管，例如也可由反向并联的两个硅控整流器实现。所述定子绕组260包括起动线圈262及工作线圈266。所述控制单元110包括交流-直流转换电路112、位置传感器114、开关控制模块116。所述第一及第二可控双向交流开关130及160分别与所述开关控制模块116相连。所述交流电源190的第一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述定子包括定子绕组，其特征在于：所述电机驱动电路包括控制单元、第一可控双向交流开关、第二可控双向交流开关及交流电源，所述第一及第二可控双向交流开关与定子绕组及交流电源的连接方式被配置为：所述控制单元通过控制所述第一可控双向交流开关及第二可控双向交流开关的导通及关断，以使所述电机起动阶段流过所述定子绕组的电流大于所述电机运行阶段流过所述定子绕组的电流。

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述定子包括定子绕组，其特征在于：所述电机驱动电路包括控制单元、第一可控双向交流开关、第二可控双向交流开关及交流电源，所述第一及第二可控双向交流开关与定子绕组及交流电源的连接方式被配置为：所述控制单元通过控制所述第一可控双向交流开关及第二可控双向交流开关的导通及关断，以使所述电机起动阶段流过所述定子绕组的电流大于所述电机运行阶段流过所述定子绕组的电流。2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述定子绕组包括起动线圈及工作线圈，所述交流电源的第一端通过所述起动线圈及所述第一可控双向交流开关与所述交流电源的第二端相连，所述交流电源的第一端还通过所述起动线圈、所述工作线圈及所述第二可控双向交流开关与所述交流电源的第二端相连；在电机起动阶段，所述控制单元使所述第一可控双向交流开关工作，所述第二可控双向交流开关关断，流过所述起动线圈的电流为起动电流；在电机运行阶段，所述控制单元使所述第一可控双向交流开关关断，所述第二可控双向交流开关工作，流过所述起动线圈及所述工作线圈的电流为工作电流，所述起动电流大于所述工作电流。3.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述定子绕组包括起动线圈及工作线圈，所述起动线圈的阻抗小于所述工作线圈的阻抗，所述交流电源的第一端通过所述起动线圈及所述第一可控双向交流开关与所述交流电源的第二端相连，所述交流电源的第一端还通过所述工作线圈及所述第二可控双向交流开关与所述交流电源的第二端相连；在电机起动阶段，所述控制单元使所述第一可控双向交流开关工作，所述第二可控双向交流开关关断，流过所述起动线圈的电流为起动电流；在电机运行阶段，所述控制单元使所述第一可控双向交流开关关断，所述第二可控双向交流开关工作，流过所述工作线圈的电流为工作电流，所述起动电流大于所述工作电流。4.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述控制单元还包括一计时器，所述计时器在电机起动时开始计时，从计时器开始计时至预定的等待时间的阶段为电机的起动阶段，所述计时器在所述电机起动阶段控制所述第一可控双向交流开关工作，在电机运行阶段控制所述第二可控双向交流开关工作。5.如权利要求4所述的电机驱动电路，其特征在于：所述控制单元还包括位置传感器及开关控制模块，所述位置传感器用于检测所述永磁转子的磁场，所述开关控制模块被配置为依据所述位置传感器检测的转子磁场和外部交流电源的极性，在电机的启动阶段及运行阶段分别控制所述第一及第二可控双向交流开关以预定方式在导通与截止状态之间切换，使所述定子绕组沿着预定方向拖动所述永磁转子。6.如权利要求5所述的电机驱动电路，其特征在于：所述开关控制模块包括开关控制电路、第一开关元件及第二开关元件，所述开关控制电路依据所述位置传感器检测的转子磁场和外部交流电源的极性在其输出端输出控制第一或第二可控双向交流开关以预定方式在导通与截止状态之间切换的信号，所述第一开关元件连接于所述开关控制电路的输出端与所述第一可控双向交流开关的控制端之间，所述第二开关元件连接于所述开关控制电路的输出端与所述第二可控双向交流开关的控制端之间，所述第一开关及第二开关的导通及截止状态由所述计时器控制。7.如权利要求6所述的电机驱动电路，其特征在于：所述开关控制模块还包括一反相器；所述计时器的输出端连接所述第一开关元件的控制端，所述计时器的输出端通过所述反相器连接所述第二开关元件的控制端；或所述计时器的输出端通过所述反相器连接所述第一开关元件的控制端，所述计时器的输出端连接所述第二开关元件的控制端。8.如权利要求7所述的电机驱动电路，其特征在于：所述第一开关元件及第二开关元件为三态缓冲器。9.如权利要求4所述的电机驱动电路，其特征在于：所述计时器包括一纹波计数器、第一至第三电阻、第一电容、第一三极管；所述纹波计数器的电源端连接直流电源，清除端通过第一电容连接直流电源，计数端接收时钟信号，所述纹波计数器输出端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接计数端，所述第一三极管(Q12)的发射极接地，电机启动时所述计时器开始计时，到达预定的等待时间，所述计时器输出端输出信号的电平切换。10.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于：所述开关控制单元包括一微处理器，所述微处理器内置计时器，所述微处理器根据所述计时器的计时情况在所述电机起动阶段控制所述第一可控双向交流开关工作，在电机运行阶段控制所述第二可控双向交流开关工作，所述计时器在电机起动时开始计时，从计时器开始计时至预定的等待时间的时段为电机的起动阶段。11.如权利要求10所述的电机驱动电路，其特征在于：所述微处理器包括过电压极性检测端、第一输入/输出端及第二输入/输出端，所述第一输入/输出端连接所述第一可控双向交流开关的控制端，所述第二输入/输出端连接所述第二可控双向交流开关的控制端，所述微处理器通过电压极性检测端检测外部交流电源的电压极性，并根据外部交流电源的电压极性及永磁转子的磁场以预定方式控制所述第一或第二可控双向交流开关的导通与截止状态以实现电子换向。12.如权利要求11所述的电机驱动电路，其特征在于：所述第一可控双向交流开关为第一三端双向晶闸管，所述第二可控双向交流开关为第二三端双向晶闸管，所述第一及第二三端双向晶闸管的第一阳极均连接所述交流电源的第二端并接地...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙持平，信飞，杨修文，杨圣骞，蒋云龙，陈志旺，
申请(专利权)人：德昌电机深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44