CN106452268A - 应用设备、电机及其驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电机驱动电路、电机及应用设备,所述驱动电路包括可控双向交流开关、检测电路、转向控制电路及开关控制电路;可控双向交流开关连接于第一及第二节点之间;转向控制电路连接第一节点及第二节点,根据电机的转向设定选择性地将所述第一节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端及将第二节点连接至外部交流电源的第二端,或将第一节点连接至外部交流电源的第二端及将第二节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端;检测电路检测转子的磁极位置,开关控制电路依据磁极位置信号和所述第一节点及第二节点间的电位差,按照预定方式控制所述可控双向交流开关的导通状态以控制电机的正反转。所述电机驱动电路结构简单,通用性好。

Description

应用设备、电机及其驱动电路
技术领域
本发明涉及电机控制领域,尤其涉及电机及其电机驱动电路,及使用该电机的应用设备。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。单相永磁电机因操作简单、控制便捷被广泛应用于各种电器产品中。但是目前市场上有些电机的正反转控制电路结构复杂,还有些电机通过设置于电机电路板上的跳线控制电机的正反转,操作起来不够方便。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种结构简单的控制电机正反转的电机驱动电路,具有该电机驱动电路的电机及具有该电机的应用设备。
本发明的实施例提供一种电机驱动电路,用于驱动电机的转子相对于定子转动,所述电机驱动电路包括:
可控双向交流开关,所述可控双向交流开关连接于第一及第二节点之间;
转向控制电路,连接第一节点及第二节点,被配置为可选择性地将所述第一节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端及将第二节点连接至外部交流电源的第二端,或将第一节点连接至外部交流电源的第二端及将第二节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端;
检测电路,用于检测所述转子的磁极位置,并于其输出端输出磁极位置信号;及
开关控制电路,被配置为依据检测电路输出的磁极位置信号和所述第一节点及第二节点间的电位差,按照预定方式控制所述可控双向交流开关的导通状态。
作为一种优选方案,所述开关控制电路被配置为在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时使所述可控双向交流开关导通;在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时不导通所述可控双向交流开关。
作为一种优选方案,所述转向控制电路将第一节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端,及将第二节点连接至外部交流电源的第二端时所述转子沿第一方向正转;所述转向控制电路将第一节点连接至外部交流电源的第二端,及将第二节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端时所述转子沿第二方向反转。
作为一种优选方案,所述转向控制电路包括第一及第二开关,所述第一及第二开关均包括第一至第三端子,所述第一开关的第一端子连接所述第一节点,所述第一开关的第二端子经所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端,所述第一开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;所述第二开关的第一端子连接所述第二节点,所述第二开关的第二端子连接所述第一开关的第二端子,所述第二开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;电机正转时所述第一开关的第一端子连接第二端子,所述第二开关的第一端子连接第三端子;电机反转时,所述第一开关的第一端子连接第三端子,所述第二开关的第一端子连接第二端子。
作为一种优选方案,所述电机驱动电路还包括用于至少给所述检测电路提供直流电压的整流器。
作为一种优选方案,所述整流器通过一降压电阻连接所述第一节点;或者所述整流器通过一降压电阻及所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端。
作为一种优选方案,所述整流器、所述检测电路、所述开关控制电路和所述转向控制电路至少其中两个或全部集成于一集成电路内。
作为一种优选方案,所述检测电路、所述开关控制电路和所述转向控制电路至少其中两个或全部集成于一集成电路内。
本发明的实施例提供一种电机驱动电路,用于驱动电机的转子相对于定子转动,所述电机驱动电路包括:
可控双向交流开关,与电机绕组串联于第一及第二节点之间;
转向控制电路,连接第一节点及第二节点,被配置为可选择性地将所述第一节点连接至外部交流电源的第一端及将第二节点连接至外部交流电源的第二端,或将第一节点连接至外部交流电源的第二端及将第一节点连接至外部交流电源的第一端;
检测电路,用于检测所述转子的磁极位置,并于其输出端输出磁极位置信号;
开关控制电路,被配置为依据检测电路输出的磁极位置信号和所述第一节点及第二节点间的电位,按照预定方式控制所述可控双向交流开关的导通状态。
作为一种优选方案,所述电机驱动电路还包括至少给所述检测电路提供直流电压的整流器,所述整流器通过一降压电阻连接所述第一节点;或者所述整流器通过一降压电阻及所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端。
作为一种优选方案,所述开关控制电路被配置为在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时使所述可控双向交流开关导通;在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时不导通所述可控双向交流开关。
作为一种优选方案,所述转向控制电路将第一节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端,及将第二节点连接至外部交流电源的第二端时所述转子沿第一方向正转;所述转向控制电路将第一节点连接至外部交流电源的第二端,及将第二节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端时所述转子沿第二方向反转。
作为一种优选方案,所述转向控制电路包括第一及第二开关,所述第一及第二开关均包括第一至第三端子,所述第一开关的第一端子连接所述第一节点,所述第一开关的第二端子经所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端,所述第一开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;所述第二开关的第一端子连接所述第二节点,所述第二开关的第二端子连接所述第一开关的第二端子,所述第二开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;电机正转时所述第一开关的第一端子连接第二端子,所述第二开关的第一端子连接第三端子;电机反转时,所述第一开关的第一端子连接第三端子,所述第二开关的第一端子连接第二端子。
本发明的实施例提供一种电机,包括定子、转子及如上任一项所述的电机驱动电路。
作为一种优选方案,所述电机为单相永磁交流电机。
作为一种优选方案,所述电机为单相永磁同步电机或者单相永磁BLDC电机。
本发明实施例提供一种具有如上任意一项所述电机的应用设备。
作为一种优选方案,所述应用设备为汽车车窗或卷帘。
本发明的实施例还提供一种具有如上任意一项所述电机的应用设备。
作为一种优选方案,所述应用设备为汽车车窗或卷帘。
本发明实施例提供的电机驱动电路,根据转子的磁极位置,通过转向控制电路控制流过电机定子绕组的电流方向,以控制电机的正转或反转。所述电机驱动电路结构简单,通用性强。
附图说明
附图中:
图1示出本发明一实施例的电机。
图2示出本发明第一实施例的电机的电路原理图。
图3及图4示出图2中的电机驱动电路控制电机正转时的电路图。
图5及图6示出图2中的电机驱动电路控制电机反转时的电路图。
图7示出本发明第二实施例的电机的电路原理图。
图8示出本发明第三实施例的电机的电路原理图。
图9示出图8中的电机驱动电路控制电机正转时的电路图。
图10示出图8中的电机驱动电路控制电机反转时的电路图。
图11示出本发明第四实施例的电机的电路原理图。
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发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。可以理解,附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接仅仅是为便于清晰描述,而并不限定连接方式。
需要说明的是,当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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,不是旨在于限制本发明。
图1示出本发明一实施例的单相永磁电机。所述电机10包括定子和可相对定子旋转的转子11。定子具有定子铁心12及绕设于定子铁心12上的定子绕组16。定子铁心可由纯铁、铸铁、铸钢、电工钢、硅钢、铁氧体等软磁材料制成。转子11为永磁转子,定子绕组16与一交流电源24(参见图2)串联时转子11在稳态阶段以60f/p圈/分钟的转速恒速运行,其中f是所述交流电源的频率,p是转子的极对数。本实施例中,定子铁心12具有两相对的极部14。每一极部14具有极弧面15,转子11的外表面与极弧面15相对,两者之间形成非均匀气隙。较佳的,两者之间形成基本均匀气隙13。本申请所称基本均匀的气隙,是指定子与转子之间大部分形成均匀气隙,只有较少部分为非均匀气隙。较佳的,定子极部的极弧面15上设内凹的起动槽17,极弧面15上除起动槽17以外的部分则与转子同心。上述配置可形成不均匀磁场,保证转子在静止时其极轴S1相对于定子极部14的中心轴S2倾斜一个角度,允许电机在电机驱动电路18的作用下每次通电时转子11可以具有起动转矩。其中转子的极轴S1指转子两个极性不同的磁极之间的分界线,定子极部14的中心轴S2指经过定子两个极部14中心的连线。本实施例中,定子和转子均具有两个磁极。可以理解的,在更多实施例中,转子11的外表面与极弧面15也可形成其他类型的非均匀气隙,定子和转子的磁极数也可以不相等,且具有更多磁极,例如四个、六个等。
图2示出本发明第一实施例的电机10的电路原理图。电机10以单相永磁同步电机为例进行说明,所述电机的定子绕组16和一电机驱动电路18串联于交流电源24两端。所述电机驱动电路18可控制电机的正反转。所述交流电源24可以是市电交流电220伏、230伏等或者逆变器输出的交流电。
本实施方式中,所述电机驱动电路18包括磁传感器集成电路27、整流器28、可控双向交流开关26及转向控制电路50。所述磁传感器集成电路27包括检测电路20及开关控制电路30(参考图3)。可控双向交流开关26连接于第一节点A及第二节点B之间,所述整流器28用于产生至少提供给所述检测电路20的直流电压,所述整流器28通过一电阻R0连接节点A,所述电阻R0为降压电阻。可以理解的,在其他实施例中,也可不设降压电阻,或将降压电阻设在其他合适的位置。所述转向控制电路50连接第一节点A及第二节点B,被配置为根据电机的转向设定选择性地将所述第一节点A经定子绕组16连接至外部交流电源24的第一端及将第二节点B连接至外部交流电源24的第二端,或将第一节点A连接至外部交流电源24的第二端及将第二节点B经定子绕组连接至外部交流电源24的第一端。所述外部交流电源24的第一端及第二端可以分别为火线或零线。所述检测电路20用于检测所述转子11的磁极位置,并于其输出端输出磁极位置信号。所述开关控制电路30被配置为依据检测电路20输出的磁极位置信号和所述第一节点A及第二节点B间的电位差,按照预定方式控制所述可控双向交流开关26的导通状态以控制电机的正转或反转。
请参考图3,为图2所示电机驱动电路18的第一实施方式的具体电路图。所述检测电路20用于检测电机的转子11的磁极位置,较佳的为开关型霍尔传感器。值得说明的是,图3至图6中检测电路20仅简单示出其输出端H1输出逻辑高或逻辑低电平信号时的电路工作原理,以便于理解,而并不限定检测电路20各端子之间的具体连接关系。具体应用于所述电机10时,所述霍尔传感器邻近所述电机的转子11设置。所述整流器28包括四个二极管D2-D5。所述二极管D2的阴极与所述二极管D3的阳极相连,所述二极管D3的阴极与所述二极管D4的阴极相连,所述二极管D4的阳极与所述二极管D5的阴极相连,所述二极管D5的阳极与所述二极管D2的阳极相连。所述二极管D2的阴极作为所述整流器28的第一输入端I1经电阻R0与第一节点A相连。所述电阻R0可作为降压器。所述二极管D4的阳极作为所述整流器28的第二输入端I2与所述第二节点B相连。所述二极管D3的阴极作为所述整流器28的第一输出端O1与所述检测电路20、开关控制电路30相连,所述第一输出端O1输出较高的直流工作电压。所述二极管D5的阳极作为所述整流器28的第二输出端O2与检测电路20相连,所述第二输出端O2输出低于所述第一输出端电压的较低电压。所述整流器28的第一输出端O1及第二输出端O2之间连接一稳压二极管Z1,所述稳压二极管Z1的阳极连接所述第二输出端O2,所述稳压二极管Z1的阴极连接所述第一输出端O1。
本实施方式中,所述检测电路20包括电源端VCC、接地端GND及输出端H1,所述电源端VCC连接所整流器28的第一输出端O1,所述接地端GND连接所述整流器28的第二输出端O2,所述输出端H1连接所述开关控制电路30。如果所述检测电路20检测的转子磁场为北极(North),其输出端H1输出逻辑高电平的磁极位置信号,如果检测到南极(South),其输出端H1输出逻辑低电平的磁极位置信号。其他实施方式中,检测的转子磁场为北极时所述检测电路20的输出端H1输出逻辑低电平的磁极位置信号,检测到南极时所述检测电路20的输出端H1输出逻辑高电平的磁极位置信号。
所述开关控制电路30包括第一至第三端子,其中第一端子连接所述整流器28的第一输出端O1,第二端子连接所述检测电路20的输出端,第三端子连接所述可控双向交流开关26的控制极。所述开关控制电路30包括电阻R2、三极管Q1、以及串联于所述检测电路20的输出端H1与所述可控双向交流开关26的控制极之间的二极管D1和电阻R1。所述三极管Q1为NPN三极管。所述二极管D1的阴极作为所述第二端子连接所述检测电路20的输出端H1。所述电阻R2一端连接所述整流器28的第一输出端O1,另一端连接所述检测电路20的输出端H1。所述三极管Q1的基极连接所述检测电路20的输出端H1,发射极连接所述二极管D1的阳极,集电极作为第一端子连接所述整流器28的第一输出端O1,所述电阻R1不与所述二极管D1相连的一端作为所述第三端子。
所述可控双向交流开关26较佳的为三端双向晶闸管(TRIAC),其两个阳极T2、T1分别连接第一节点A及第二节点B,其控制极G连接所述开关控制电路30的第三端子。可以理解,所述可控双向交流开关26可包括由金属氧化物半导体场效应晶体管、可控硅整流器、三端双向晶闸管、绝缘栅双极型晶体管、双极结晶体管、半导体闸流管、光耦元件中的一种或多种组成的能让电流双向流过的电子开关。例如,两个金属氧化物半导体场效应晶体管可组成可控双向交流开关;两个可控硅整流器可组成可控双向交流开关;两个绝缘栅双极型晶体管可组成可控双向交流开关;两个双极结晶体管可组成可控双向交流开关。
所述开关控制电路30被配置为在所述第一节点A的电位高于第二节点B的电位且其第二端子接收第一信号时、或者所述第一节点A的电位低于第二节点B的电位且其第二端子接收第二信号时,使所述可控双向交流开关26导通;当所述第一节点A的电位高于第二节点B的电位且其第二端子接收第二信号时,或者所述第一节点A的电位低于第二节点B的电位且其第二端子接收第一信号时,不导通所述可控双向交流开关26。所述第一信号及第二信号为所述检测电路20输出的磁极位置信号,本实施方式中,所述第一信号为逻辑高电平信号,所述第二信号为逻辑低电平信号。
所述转向控制电路50包括第一开关S1及第二开关S2,所述第一开关S1及第二开关S2均包括第一至第三端子,所述第一开关的第一端子SC1连接所述第一节点A,所述第一开关S1的第二端子SA1经所述定子绕组16连接所述外部交流电源24的第一端,所述第一开关S1的第三端子SB1连接所述外部交流电源24的第二端;所述第二开关S2的第一端子SC2连接所述第二节点B,所述第二开关S2的第二端子SA2连接所述第一开关S1的第二端子SA1,所述第二开关S2的第三端子SB2连接所述外部交流电源的第二端。
现结合图3至图6,对电机驱动电路18的工作原理进行描述。
根据电磁理论可知,对于单相永磁电机,通过改变定子绕组16的供电方式可改变电机转子的转向。如果所述检测电路20感测到的转子极性为N极,通过转向控制电路50使流过定子绕组16的外部交流电源为正半周,电机正转(如顺时针(CW))旋转;可以理解,如果所述检测电路20感测到的转子极性仍为N极,通过转向控制电路50使流过定子绕组16的外部交流电源为负半周,电机转子将会反转(如逆时针(CCW))旋转。本发明的实施方式依据此原理设计,即根据检测电路20感测到的转子的极性调整流过定子绕组16的电流方向实现对电机正转和反转的控制。可以理解,需电机反转时,先使电机停止转动再通过转向控制电路50改变电机旋转方向。
现参考图3和图4以电机正转为例进行说明。请参考图3,需要电机正转时,使所述第一开关S1的第一端子SC1及第二端子SA1闭合,第二开关S2的第一端子SC2及第三端子SB2闭合。电机起动过程中,如果交流电源24输出的电压处于正半周,第一节点A的电位高于第二节点B的电位,如果所述检测电路20感测到转子的磁极位置为N极,所述检测电路20输出逻辑高电平“1”的磁极位置信号,并输出至所述开关控制电路30,所述开关控制电路30的二极管D1截止,三极管Q1导通,自所述开关控制电路30的第二端子流出的电流驱动所述可控双向交流开关26导通,此过程中,定子绕组16中流过的电流方向如图3中箭头标示的方向所示,即从下至上流过定子绕组16,所述转子11顺时针旋转。
请参考图4,所述第一开关S1的第一端子SC1及第二端子SA1闭合,第二开关S2的第一端子SC2及第三端子SB2闭合,即所述第一开关S1及第二开关S2还是配置为使电机正转的状态。如果交流电源24输出的电压处于负半周,第二节点B的电位高于第一节点A的电位,如果检测电路20感测到转子的磁极位置为S极,检测电路20输出逻辑低电平“0”的磁极位置信号,所述开关控制电路30的二极管D1导通,三极管Q1截止,电流沿着图示方向自处于负半周的交流电源流过所述可控双向交流开关26的控制极G、电阻R1及二极管D1,所述可控双向交流开关26导通,此过程中,定子绕组16中流过的电流方向如图4中箭头标示的方向所示,即从上至下流过定子绕组16,所述转子11顺时针旋转。
所述第一及第二开关S1、S2按电机正转的方式连接时,当交流电源为负半周且转子的磁极位置为N极,或交流电源为正半周且转子的磁极位置为S极时,所述开关控制电路30不触发所述可控双向交流开关26,定子绕组16中没有电流流过,转子11保持惯性转动。如果电机处于停止状态,转子11不转。
请参考图5和图6说明电机反转的情形。请参考图5,需要电机反转时,切换所述第一及第二开关S1、S2的状态使所述第一开关S1的第一端子SC1及第三端子SB1闭合,第二开关S2的第一端子SC2及第二端子SA2闭合。电机起动过程中,如果交流电源24处于负半周,由于第一开关S1及第二开关S2的切换,第一节点A的电位高于第二节点B的电位,如果检测电路20感测到转子的磁极位置为N极,检测电路20输出逻辑高电平“1”的磁极位置信号,并输出至所述开关控制电路30,所述开关控制电路30的二极管D1截止,三极管Q1导通,自所述开关控制电路30的第二端子流出的电流驱动所述可控双向交流开关26导通,此过程中,定子绕组16中流过的电流方向如图5中箭头标示的方向所示,即从上至下流过定子绕组16,正好与图3中转子位置为N极但流过定子绕组16中的电流方向相反,所述转子11逆时针旋转。
请参考图6,如果交流电源24输出的电压处于正半周,由于第一开关S1及第二开关S2的切换,第二节点B的电位高于第一节点A的电位,如果检测电路20感测到转子的磁极位置为S极,检测电路20输出逻辑低电平“0”的磁极位置信号,所述开关控制电路30的二极管D1导通,三极管Q1截止,电流沿着图示方向自处于正半周的交流电源流过所述可控双向交流开关26的控制极G、电阻R1及二极管D1,所述可控双向交流开关26导通,此过程中,定子绕组16中流过的电流方向如图6中箭头标示的方向所示,即从下至上流过定子绕组16,正好与图4中转子位置为S极时流过定子绕组16中的电流方向相反,所述转子11逆时针旋转。
所述第一及第二开关S1、S2按电机反转的方式连接时,当交流电源为正半周且转子的磁极位置为N极,或交流电源为负半周且转子的磁极位置为S极时,所述开关控制电路30不触发所述可控双向交流开关26,定子绕组16中没有电流流过,电机保持惯性转动。如果电机处于停止状态,转子11不转。
综上,所述转向控制电路50根据电机的转向设定,选择性地将所述第一节点A经定子绕组16连接至外部交流电源24的第一端及将第二节点B连接至外部交流电源24的第二端,或将第一节点A连接至外部交流电源24的第二端及将第二节点B经定子绕组16连接至外部交流电源24的第一端,以控制第一节点A及第二节点B间的电位差,所述开关控制电路30根据磁极位置信号和所述第一节点A及第二节点B间的电位差控制所述可控双向交流开关26导通及截止的状态以控制流过定子绕组16的电流方向,从而控制电机的转向。
依据本发明的原理,所述外部交流电源24、定子绕组16及电机驱动电路的连接还可以有其他实施方式。请参考图7,为本发明电机驱动电路第二实施方式的电路原理图,图7与图2所示电路的区别在于所述定子绕组16与所述可控双向交流开关26串联于所述第一节点A及第二节点B之间,所述外部交流电源24的第一端连接所述第一开关S1的第二端子SA1,所述外部交流电源24的第二端连接所述第二开关S2的第三端子SB2。
请参考图8,为本发明电机第三实施方式的电路原理图,本实施方式与图2所示电路的区别在于所述定子绕组16与所述可控双向交流开关26串联于所述第一节点A及第二节点B之间,所述外部交流电源24的第一端连接所述第一开关S1的第二端子SA1,所述外部交流电源24的第二端连接所述第二开关S2的第三端子SB2,所述整流器28通过电阻R0连接外部交流电源24的第一端,所述外部交流电源24的第二端连接所述整流器28的第二输入端I2。本实施方式与图7所示电路的区别在于,图7中,所述整流器28的第一输入端经电阻R0连接第一开关S1的第一端子SC1,整流器的第二输入端连接第二开关的第一端子SC2,图8中,所述外部交流电源24的第一端通过电阻R0连接整流器28的第一输入端I1,所述外部交流电源24的第二端连接所述整流器28的第二输入端I2。所述电机驱动电路的第三实施方式的示例性电路图如图9及图10所示。
图9示出图8中的电机驱动电路正转时的电路图。所述整流器28的第一输入端I1通过电阻R0直接连接所述外部交流电源24的第一端,所述整流器28的第二输入端I2直接连接所述外部交流电源24的第二端,电机正转时,所述第一开关S1的第一端子SC1及第二端子SA1闭合,第二开关S2的第一端子SC2及第三端子SB2闭合,当所述第一开关S1及第二开关S2按照电机正转方式配置后,控制电机正转的过程与图3及图4所示实施例基本相同,在此不再赘述。
图10示出图8中的电机驱动电路反转时的电路图。电机反转时,所述第一开关S1的第一端子SC1及第三端子SB1闭合,第二开关S2的第一端子SC2及第二端子SA2闭合,当所述第一开关S1及第二开关S2按照电机反转方式配置后,控制电机反转的过程与图5及图6所示实施例基本相同,在此不再赘述。
请参考图11,为本发明电机第四实施方式的电路原理图,图11与图8所示电路的区别在于所述可控双向交流开关26连接于所述第一节点A及第二节点B之间,所述外部交流电源24的第一端通过所述定子绕组16连接所述第一开关S1的第二端子SA1,所述外部交流电源24的第二端连接所述第二开关S2的第三端子SB2。图11与图2所示电路的区别在于,图2中,所述整流器28的第一输入端经电阻R0连接第一开关S1的第一端子SC1,整流器的第二输入端连接第二开关的第一端子SC2,图11中,所述整流器28的第一输入端I1通过电阻R0连接所述第一开关S1的第二端子SA1/第三端子SB1,所述整流器28的第二输入端I2连接所述第二开关的第三端子SB2/第二端子SA2。
上述实施方式中,所述第一开关S1及第二开关S2可为机械开关或电子开关,所述机械开关包括继电器、单刀双掷开关及单刀单掷开关,所述电子开关包括固态继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管、可控硅整流器、三端双向晶闸管、绝缘栅双极型晶体管、双极结晶体管、半导体闸流管、光耦元件等。
本发明实施例提供的电机驱动电路,根据转子11的磁极位置,通过转向控制电路50控制流过电机定子绕组的电流方向,以控制电机的正转或反转。在需要为具有相反旋转方向的不同应用提供驱动电机时,只需切换所述第一开关S1及第二开关S2导通的端子即可,而无需对驱动电路做其他修改,所述电机驱动电路结构简单,通用性强。
本领域技术人员可以理解,本发明实施例所述的电机适合于驱动汽车车窗、办公或家用的卷帘等设备。本发明实施例所述的电机可为永磁交流电机,例如永磁同步电机、永磁BLDC电机。本发明实施例的电机优选为单相永磁交流电机,例如单相永磁同步电机、单相永磁BLDC电机。当所述电机为永磁同步电机时,所述外部交流电源为市电电源;当所述电机为永磁BLDC电机时,所述外部交流电源为逆变器输出的交流电源。
本领域技术人员可以理解,所述电机驱动电路可集成封装在集成电路中,以降低电路成本,并提高电路的可靠性。所述集成电路包括壳体、自所述壳体伸出的若干引脚、以及设于半导体基片上的电机驱动电路,所述半导体基片和电机驱动电路被封装于所述壳体内。
其他实施方式中,可视实际情况,将所述整流器28、检测电路20、转向控制电路50及开关控制电路30全部或部分集成在集成电路中,例如,可以在集成电路中仅集成所述转向控制电路50、检测电路20及开关控制电路30,而将整流器28、可控双向交流开关26及电阻R0设于集成电路外部。
再例如,还可以根据设计需要,将所述电机驱动电路全部以分立元件设置于印刷电路板上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种电机驱动电路,用于驱动电机的转子相对于定子转动,所述电机驱动电路包括:
可控双向交流开关,所述可控双向交流开关连接于第一及第二节点之间;
转向控制电路,连接第一节点及第二节点,被配置为可选择性地将所述第一节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端及将第二节点连接至外部交流电源的第二端,或将第一节点连接至外部交流电源的第二端及将第二节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端;
检测电路,用于检测所述转子的磁极位置,并于其输出端输出磁极位置信号;及
开关控制电路,被配置为依据检测电路输出的磁极位置信号和所述第一节点及第二节点间的电位差,按照预定方式控制所述可控双向交流开关的导通状态。
2.如权利要求1所述的电机驱动电路,其特征在于,所述开关控制电路被配置为在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时使所述可控双向交流开关导通;在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时不导通所述可控双向交流开关。
3.如权利要求2所述的电机驱动电路,其特征在于,所述转向控制电路将第一节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端,及将第二节点连接至外部交流电源的第二端时所述转子沿第一方向正转;所述转向控制电路将第一节点连接至外部交流电源的第二端,及将第二节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端时所述转子沿第二方向反转。
4.如权利要求3所述的电机驱动电路,其特征在于,所述转向控制电路包括第一及第二开关,所述第一及第二开关均包括第一至第三端子,所述第一开关的第一端子连接所述第一节点,所述第一开关的第二端子经所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端,所述第一开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;所述第二开关的第一端子连接所述第二节点,所述第二开关的第二端子连接所述第一开关的第二端子,所述第二开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;电机正转时所述第一开关的第一端子连接第二端子,所述第二开关的第一端子连接第三端子;电机反转时,所述第一开关的第一端子连接第三端子,所述第二开关的第一端子连接第二端子。
5.如权利要求1所述的电机驱动电路,其特征在于,所述电机驱动电路还包括用于至少给所述检测电路提供直流电压的整流器。
6.如权利要求5所述的电机驱动电路,其特征在于,所述整流器通过一降压电阻连接所述第一节点;或者所述整流器通过一降压电阻及所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端。
7.如权利要求6所述的电机驱动电路,其特征在于,所述整流器、所述检测电路、所述开关控制电路和所述转向控制电路至少其中两个或全部集成于一集成电路内。
8.如权利要求1所述的电机驱动电路,其特征在于,所述检测电路、所述开关控制电路和所述转向控制电路至少其中两个或全部集成于一集成电路内。
9.一种电机驱动电路,用于驱动电机的转子相对于定子转动,所述电机驱动电路包括:
可控双向交流开关,与电机绕组串联于第一及第二节点之间;
转向控制电路,连接第一节点及第二节点,被配置为可选择性地将所述第一节点连接至外部交流电源的第一端及将第二节点连接至外部交流电源的第二端,或将第一节点连接至外部交流电源的第二端及将第一节点连接至外部交流电源的第一端;
检测电路,用于检测所述转子的磁极位置,并于其输出端输出磁极位置信号;
开关控制电路,被配置为依据检测电路输出的磁极位置信号和所述第一节点及第二节点间的电位,按照预定方式控制所述可控双向交流开关的导通状态。
10.如权利要求9所述的电机驱动电路,其特征在于,所述电机驱动电路还包括至少给所述检测电路提供直流电压的整流器,所述整流器通过一降压电阻连接所述第一节点;或者所述整流器通过一降压电阻及所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端。
11.如权利要求9所述的电机驱动电路,其特征在于,所述开关控制电路被配置为在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时使所述可控双向交流开关导通;在所述第一节点的电位高于第二节点的电位且所述检测电路输出第二磁极位置信号时、或者所述第一节点的电位低于第二节点的电位且所述检测电路输出第一磁极位置信号时不导通所述可控双向交流开关。
12.如权利要求9所述的电机驱动电路,其特征在于,所述转向控制电路将第一节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端,及将第二节点连接至外部交流电源的第二端时所述转子沿第一方向正转;所述转向控制电路将第一节点连接至外部交流电源的第二端,及将第二节点经电机绕组连接至外部交流电源的第一端时所述转子沿第二方向反转。
13.如权利要求12所述的电机驱动电路,其特征在于,所述转向控制电路包括第一及第二开关,所述第一及第二开关均包括第一至第三端子,所述第一开关的第一端子连接所述第一节点,所述第一开关的第二端子经所述电机绕组连接所述外部交流电源的第一端,所述第一开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;所述第二开关的第一端子连接所述第二节点,所述第二开关的第二端子连接所述第一开关的第二端子,所述第二开关的第三端子连接所述外部交流电源的第二端;电机正转时所述第一开关的第一端子连接第二端子,所述第二开关的第一端子连接第三端子;电机反转时,所述第一开关的第一端子连接第三端子,所述第二开关的第一端子连接第二端子。
14.一种电机,包括定子、转子及如权利要求1-13中任一项所述的电机驱动电路。
15.如权利要求14所述的电机,其特征在于,所述电机为单相永磁交流电机。
16.如权利要求15所述的电机,其特征在于,所述电机为单相永磁同步电机或者单相永磁BLDC电机。
17.一种具有如权利要求14至16任意一项所述电机的应用设备。
18.如权利要求17所述的应用设备,其特征在于,所述应用设备为汽车车窗或卷帘。
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