應(yīng)用設(shè)備、電機組件及其電機驅(qū)動電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種應(yīng)用設(shè)備、電機組件及其電機驅(qū)動電路，所述電機驅(qū)動電路包括：與電機串聯(lián)于外部交流電源之間的可控雙向交流開關(guān)，按照預(yù)定方式控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通或截止的開關(guān)控制電路，以及延遲電路；所述延遲電路將所述可控雙向交流開關(guān)的導(dǎo)通延遲預(yù)定時間，以減小流過所述電機的電流與反電動勢的相位差。所述電機驅(qū)動電路能夠提高電機功率效率。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電機
，尤其涉及電機的驅(qū)動電路。
技術(shù)介紹
同步電機因其體積小、運行效率高等特性越來越廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域。電機的電磁轉(zhuǎn)矩可根據(jù)磁共能Wco計算如下，可以注意到，電樞繞組的自感和互感系數(shù)依賴于轉(zhuǎn)子位置角θ，這樣，電磁轉(zhuǎn)矩可以由以下等式獲得：其中，Z為相數(shù)；Fm為等效磁動勢(MMF)，Pm為磁路功率，i為定子繞組電流；Mim為定子繞組和磁鐵的一圈等效電路之間的互感。定子繞組的電動勢(EMF)ei與磁通量相關(guān)，可由以下公式計算其中，φim是磁鐵產(chǎn)生的磁通量。根據(jù)上述兩個公式，可得出因此可以看出，反電動勢乘以定子繞組電流正是電機產(chǎn)生機械功的手段，如果反電動勢與定子繞組電流的乘積小于0，例如，當(dāng)反電動勢與定子繞組電流不同相，如圖1所示，電機中將產(chǎn)生與正轉(zhuǎn)矩(+T)相反的負轉(zhuǎn)矩(-T)，這將會降低電機的功率效率(powerefficiency)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，有必要提供一種可提高電機功率效率的電機驅(qū)動電路，及應(yīng)用該電機驅(qū)動電路的電機組件及應(yīng)用設(shè)備。本專利技術(shù)的實施例提供一種電機驅(qū)動電路，包括：與電機串聯(lián)于外部交流電源之間的可控雙向交流開關(guān)；開關(guān)控制電路，被配置為按照預(yù)定方式控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通或截止；以及延遲電路，被配置為將所述可控雙向交流開關(guān)的導(dǎo)通延遲預(yù)定時間，以減小流過所述電機的電流與反電動勢的相位差。作為一種優(yōu)選方案，所述延遲電路包括RC延遲電路，所述RC延遲電路的電容與所述可控雙向交流開關(guān)的控制端連接。作為一種優(yōu)選方案，還包括位置傳感器，用于檢測所述電機的轉(zhuǎn)子的磁場并輸出相應(yīng)的磁感應(yīng)信號；所述開關(guān)控制電路被配置為依據(jù)所述磁感應(yīng)信號和所述交流電源的極性控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通或截止。作為一種優(yōu)選方案，所述開關(guān)控制電路被配置為在所述交流電源為正半周期且位置傳感器檢測到轉(zhuǎn)子的磁場為第一極性、或者所述交流電源為負半周期且位置傳感器檢測的轉(zhuǎn)子磁場為與第一極性相反的第二極性時控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通，在所述交流電源為負半周期且轉(zhuǎn)子的磁場為第一極性、或者所述交流電源為正半周期且所述轉(zhuǎn)子的磁場為第二極性時，控制所述可控雙向交流開關(guān)截止。作為一種優(yōu)選方案，還包括整流電路，所述整流電路具有較高電壓輸出端和較低電壓輸出端；所述可控雙向交流關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)下，所述開關(guān)控制電路在使電流自所述整流電路的較高電壓輸出端流向所述可控雙向交流開關(guān)的控制端的第一狀態(tài)和使電流自所述可控雙向交流開關(guān)的控制端流向所述整流電路的較低電壓輸出端的第二狀態(tài)間切換。作為一種優(yōu)選方案，所述開關(guān)控制電路包括第一開關(guān)和第二開關(guān)；所述第一開關(guān)連接在第一電流通路中，所述第一電流通路設(shè)置于所述可控雙向交流開關(guān)的控制端與所述整流電路的較高電壓輸出端之間；所述第二開關(guān)連接在第二電流通路中，所述第二電流通路設(shè)置于所述可控雙向交流開關(guān)的控制端與所述整流電路的較低電壓輸出端之間。作為一種優(yōu)選方案，所述延遲電路包括RC延遲電路，所述RC延遲電路包括與所述可控雙向交流開關(guān)的控制端連接的電容以及連接于所述可控雙向交流開關(guān)的控制端與所述第一開關(guān)的電流輸出端之間的電阻。作為一種優(yōu)選方案，所述開關(guān)控制電路具有向所述可控雙向交流開關(guān)的控制端流出電流的第一電流通路、及自所述可控雙向交流開關(guān)的控制端流入電流的第二電流通路、以及連接在所述第一電流通路和第二電流通路其中一個通路中的開關(guān)，所述開關(guān)由所述磁感應(yīng)信號控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導(dǎo)通。作為一種優(yōu)選方案，所述第一電流通路和第二電流通路其中另一個通路中不設(shè)開關(guān)。作為一種優(yōu)選方案，所述位置傳感器和開關(guān)控制電路集成在一個集成電路內(nèi)，所述延遲電路包括RC延遲電路，所述RC延遲電路的電容設(shè)于集成電路外部。作為一種優(yōu)選方案，所述位置傳感器、開關(guān)控制電路及延遲電路集成在一個集成電路內(nèi)部。作為一種優(yōu)選方案，所述可控雙向交流開關(guān)連接在第一節(jié)點和第二節(jié)點之間，所述電機的定子繞組與所述交流電源串聯(lián)于所述第一節(jié)點和第二節(jié)點之間；或者電機的定子繞組與所述可控雙向交流開關(guān)串聯(lián)于所述第一節(jié)點和第二節(jié)點之間，交流電源兩端連接第一節(jié)點和第二節(jié)點。作為一種優(yōu)選方案，所述延遲電路包括偶數(shù)個非門。本專利技術(shù)的實施例還提供一種電機組件，包括電機和如上任意一項所述的電機驅(qū)動電路。作為一種優(yōu)選方案，所述電機包括定子及轉(zhuǎn)子，所述定子包括定子鐵心及纏繞于所述定子鐵芯上的單相繞組。作為一種優(yōu)選方案，所述電機為永磁無刷電機。本專利技術(shù)的實施例還提供一種具有如上任意一項所述電機組件的應(yīng)用設(shè)備。作為一種優(yōu)選方案，所述應(yīng)用設(shè)備為泵、風(fēng)扇、家用電器或者車輛。本專利技術(shù)實施例中，在外部交流電源的電壓極性與轉(zhuǎn)子的磁極位置對應(yīng)時，延遲一定時間控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通，依據(jù)這樣的控制方式，使電機盡量產(chǎn)生預(yù)期中的轉(zhuǎn)矩，減少正負轉(zhuǎn)矩相互抵抗的耗電情況，因此能夠較大幅度地提高電能利用效率。附圖說明附圖中：圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中電機定子繞組中的反電動勢與繞組電流不同相時的波形圖；圖2示意性地示出本專利技術(shù)一實施例的電機；圖3示出本專利技術(shù)的電機驅(qū)動電路的第一較佳實施方式的功能框圖；圖4示出本專利技術(shù)的電機驅(qū)動電路的較佳實施方式的電路圖；圖5-7示出本專利技術(shù)的電機驅(qū)動電路的開關(guān)控制電路的其他實施方式的電路圖；圖8示出本專利技術(shù)的電機驅(qū)動電路的延遲電路的其他實施方式的電路圖；圖9示出圖3中當(dāng)電機的負載為純阻性負載時驅(qū)動電路的波形圖；圖10示出圖3中當(dāng)電機的負載為感性負載時驅(qū)動電路的波形圖；圖11示出本專利技術(shù)實施方式中電機定子繞組中的反電動勢與繞組電流的波形圖。主要元件符號說明如下具體實施方式將結(jié)合上述附圖進一步說明本專利技術(shù)。具體實施方式下面結(jié)合附圖，通過對本專利技術(shù)的具體實施方式詳細描述，將使本專利技術(shù)的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。可以理解，附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本專利技術(shù)加以限制。附圖中顯示的尺寸僅僅是為便于清晰描述，而并不限定比例關(guān)系。圖2示意性地示出本專利技術(shù)中的電機10。所述電機10以同步電機為例進行說明，所述電機10包括定子、可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于定子的磁極之間的轉(zhuǎn)子14，所述定子包括定子磁芯12及纏繞于定子磁芯上的定子繞組16。轉(zhuǎn)子14為永磁轉(zhuǎn)子。優(yōu)選的，定子的磁極和轉(zhuǎn)子14的磁極之間具有不均勻氣隙18，使得轉(zhuǎn)子14在靜止時其極軸R相對于定子的極軸S偏移一個角度α。該配置可保證定子繞組16每次通電時轉(zhuǎn)子14具有固定的起動方向(本例中為沿順時針方向)。其中轉(zhuǎn)子的極軸R指經(jīng)過轉(zhuǎn)子的沿直徑方向的兩個對稱磁極(本實施例中即兩塊磁鐵)中心的虛擬連線，定子的極軸S指經(jīng)過定子的沿直徑方向的兩個對稱極部中心的虛擬連線。圖2中定子和轉(zhuǎn)子均具有兩個磁極，定子的磁極和轉(zhuǎn)子14的磁極之間的不均勻氣隙18沿著轉(zhuǎn)子起動方向逐漸減小。在另一實施例中，可以設(shè)置定子極部的極弧面與轉(zhuǎn)子同心，從而形成間距相等的主氣隙，極弧面上設(shè)內(nèi)凹的起動槽，從而在起動槽與轉(zhuǎn)子的外表面之間形成間距不等的不均勻氣隙。可以理解的，在更多實施例中，定子和轉(zhuǎn)子也可以具有更多磁極，例如四個、六個等。定子上或定子內(nèi)靠近轉(zhuǎn)子14的位置設(shè)有用于檢測轉(zhuǎn)子的磁極位置的位置傳感器20，位置傳感器20相對定子的極軸S偏移一個角度，本例中較佳的偏移角也是α。圖3示出所述電機的電機驅(qū)動電路19的一種實現(xiàn)方式的框圖。所述電機驅(qū)動電路19包括位置傳感器20、整流電路28、可控雙本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電機驅(qū)動電路，包括：與電機串聯(lián)于外部交流電源之間的可控雙向交流開關(guān)；開關(guān)控制電路，被配置為按照預(yù)定方式控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通或截止；以及延遲電路，被配置為將所述可控雙向交流開關(guān)的導(dǎo)通延遲預(yù)定時間，以減小流過所述電機的電流與反電動勢的相位差。

【技術(shù)特征摘要】
2015.08.07 CN PCT/CN2015/0864221.一種電機驅(qū)動電路，包括：與電機串聯(lián)于外部交流電源之間的可控雙向交流開關(guān)；開關(guān)控制電路，被配置為按照預(yù)定方式控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通或截止；以及延遲電路，被配置為將所述可控雙向交流開關(guān)的導(dǎo)通延遲預(yù)定時間，以減小流過所述電機的電流與反電動勢的相位差。2.如權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動電路，其特征在于，所述延遲電路包括RC延遲電路，所述RC延遲電路的電容與所述可控雙向交流開關(guān)的控制端連接。3.如權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動電路，其特征在于，還包括位置傳感器，用于檢測所述電機的轉(zhuǎn)子的磁場并輸出相應(yīng)的磁感應(yīng)信號；所述開關(guān)控制電路被配置為依據(jù)所述磁感應(yīng)信號和所述交流電源的極性控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通或截止。4.如權(quán)利要求3所述的電機驅(qū)動電路，其特征在于，所述開關(guān)控制電路被配置為在所述交流電源為正半周期且位置傳感器檢測到轉(zhuǎn)子的磁場為第一極性、或者所述交流電源為負半周期且位置傳感器檢測的轉(zhuǎn)子磁場為與第一極性相反的第二極性時控制所述可控雙向交流開關(guān)導(dǎo)通，在所述交流電源為負半周期且轉(zhuǎn)子的磁場為第一極性、或者所述交流電源為正半周期且所述轉(zhuǎn)子的磁場為第二極性時，控制所述可控雙向交流開關(guān)截止。5.如權(quán)利要求3所述的電機驅(qū)動電路，其特征在于，還包括整流電路，所述整流電路具有較高電壓輸出端和較低電壓輸出端；所述可控雙向交流關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)下，所述開關(guān)控制電路在使電流自所述整流電路的較高電壓輸出端流向所述可控雙向交流開關(guān)的控制端的第一狀態(tài)和使電流自所述可控雙向交流開關(guān)的控制端流向所述整流電路的較低電壓輸出端的第二狀態(tài)間切換。6.如權(quán)利要求5所述的電機驅(qū)動電路，其特征在于，所述開關(guān)控制電路包括第一開關(guān)和第二開關(guān)；所述第一開關(guān)連接在第一電流通路中，所述第一電流通路設(shè)置于所述可控雙向交流開關(guān)的控制端與所述整流電路的較高電壓輸出端之間；所述第二開關(guān)連接在第二電流通路中，所述第二電流通路設(shè)置于所述可控雙向交流開關(guān)的控制端與所述整...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫持平，楊圣騫，楊修文，信飛，黃淑娟，蔣云龍，
申請(專利權(quán))人：德昌電機深圳有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44