CN107112930B - 分相交流同步电机控制器 - Google Patents

Abstract

一种用于电机的电路，包括形成电机相绕组的半部分的两个相绕组，以及形成电机相绕组的另外半部分的另外两个相绕组。直流(DC)电源处在所述电机相绕组的中点，以接收从所述相绕组传输的交流(AC)功率，并将AC功率转换成DC功率。第一级电源开关电路包括电源开关，所述电源开关处在所述DC电源之外并且电连接于所述电路的每个半部分上的相绕组之间的中点。第二级电源开关电路包括另外一个电源开关，所述另外一个电源开关电连接在所述分相绕组的中点，以从所述电机分相绕组接收AC功率。非崩溃DC电源组件防止所述DC电源在任一电源开关打开并且导通时崩溃。

Description

分相交流同步电机控制器

相关申请

本申请要求2014年8月8日提交的、题为“分相交流同步电机控制器”的美国专利申请62/034,909的优先权；上述专利申请的全部内容通过引用而并入与此。本申请关联于2013年11月14日提交的、题为“分相交流同步电机控制器”的美国专利申请14/080,785，该专利申请要求2012年11月14日提交的、题为“分相交流同步电机控制器”的美国专利申请61/726,550的优先权；上述专利申请的全部内容通过引用而并入于此。

联邦政府资助的研发

不适用。

光盘附录

不适用。

背景技术

鉴于环保法规与日俱增，需要对各类电机加以增强。例如，用于商业和住宅制冷市场的低瓦数范围(例如，4至16瓦)内的制冷风扇电机传统上效率较低，例如约为12％-26％的效率。期望提供技术以致力于改进不同类别的电机。

发明内容

一种分相绕组电路，包括电机分相绕组、电源开关电路和非崩溃直流(DC)电源组件，其中所述电源开关电路包括都位于所述电机分相绕组的中点的至少一个电源开关和直流(DC)电源电路，而所述非崩溃DC电源组件用于防止DC电源在所述至少一个电源开关打开并且导通时崩溃。所述非崩溃DC电源组件例如可以包括以下各项中的一个或多个：从所述电机分相绕组电连接到所述DC电源的分接头、连接到所述DC电源以便为该电源供电的次级相线圈绕组、位于所述分相绕组与所述电源开关电路之间的一个或多个电阻器、位于所述分相绕组与所述电源开关电路之间的一个或多个齐纳二极管，以及/或者用于在所述电机分相绕组与所述电源开关电路之间产生电压降以防止所述电源在所述电源开关电路中的所述至少一个电源开关打开并且导通时崩溃的电气组件。

在一个示例中，一种用于电机的相绕组电路包括形成所述电路的电机相绕组的半部分的至少两个相绕组，以及形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分的至少另外两个相绕组。直流(DC)电源至少近似地位于所述电机相绕组的中点，以接收从所述相绕组中的一个或多个传输的交流(AC)功率并将该AC功率转换成DC功率。第一级电源开关电路包括至少一个电源开关，所述至少一个电源开关处于所述DC电源之外，并且至少近似地电连接于所述电路的每个半部分上的相绕组之间的中点。第二级电源开关电路包括至少另外一个电源开关，所述至少另外一个电源开关处于所述DC电源之外，并且至少近似地电连接于所述分相绕组的中点，以从所述电机分相绕组接收AC功率。非崩溃DC电源组件防止所述DC电源在所述至少一个电源开关或所述至少另外一个电源开关打开并且导通时崩溃。

在另一示例中，一种用于电机的电路包括形成所述电路的电机相绕组的半部分的至少两个相绕组，以及形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分的至少另外两个相绕组。至少近似地处于所述电机相绕组的中点的直流(DC)电源接收从所述相绕组中的一个或多个传输的交流(AC)功率并将该AC功率转换成DC功率。第一级电源开关电路包括至少一个电源开关，所述至少一个电源开关处于所述DC电源之外，并且至少近似地电连接于所述电路的每个半部分上的所述相绕组中的至少两个之间的中点。第二级电源开关电路包括至少另外一个电源开关，所述至少另外一个电源开关处于所述DC电源之外，并且至少大致处于所述相绕组的中点，以从所述电机相绕组接收AC功率。电机控制器控制所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路。所述电机控制器电连接于以下各项中的至少一个：(i)至少近似地处于所述相绕组的中点；以及(ii)至少近似地处于所述电路的每个半部分上的所述相绕组中的至少两个之间的中点。非崩溃DC电源组件连接到所述DC电源，以防止该DC电源在所述至少一个电源开关或所述至少另外一个电源开关打开并且导通时崩溃。

在又一示例中，一种电机具有多个电机相(即，电机相绕组)和通过所述相的供电线电压。所述电机相分成4个部分(四分之一部分)，其中两个电机相绕组形成所述电路的所述电机相绕组的半部分，而另外两个电机相绕组形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分。用于所述电机的电机控制器和用于所述电机的供电电子器件置于所述分相的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”，以及/或者所述电路的每个半部分上的所述电机分相中的两个之间的中点或中心(例如，“四分之一点”)。直流(DC)电源(例如，用于在所述电机控制器中使用的电子器件)也位于所述分相之间，所述分相的两个半部分之间以及/或者所述电路的每个半部分上的所述电机分相中的两个之间的中点或中心。所述电机相提供电流限制以及从所述低压DC线电压供电线到所述DC电源的电压降，从而减少所述DC电源的组件数量并允许针对所述DC电源和针对所述电机控制器使用低压组件。

在另一示例中，电机相分成4个部分(四分之一部分)，其中两个电机相绕组形成所述电路的所述电机相绕组的半部分，而另外两个电机相绕组形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分。用于所述电机的电机控制器具有两个级，其中所述电机控制器的第一级置于所述电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”，并且所述电机控制器的第二级置于所述电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压的“中点”或“中心点”。用于所述电机的供电电子器件具有两个级，其中所述供电电子器件的第一级置于所述电机相绕组的每个半部分上的所述电机分相绕组中的两个之间的中点或中心(例如，“四分之一点”)，并且所述供电电子器件的第二级也置于所述电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”。直流(DC)电源(例如，用于在所述电机控制器中使用的电子器件)也位于所述电机分相绕组之间，所述电机分相绕组的两个半部分之间以及/或者所述电机相绕组的每个半部分上的所述电机分相绕组中的两个之间的中点或中心。

附图说明

图1描绘了用控制电路分隔的电机相绕组，该控制电路位于所述电机相绕组的中点处。

图2描绘了单相电子换向电机(ECM)。

图3描绘了一种分相绕组电路。

图4描绘了一种分相绕组电路，其具有从分相绕组线圈到直流(DC)电源的分接头。

图5描绘了一种分相绕组电路，其具有位于分相绕组与(一个或多个电源开关)之间的电阻器。

图6描绘了具有次级线圈的分相绕组电路。

图7描绘了分相绕组电路中，在低于同步速度的启动和连续运转期间对相电流方向的控制。

图8描绘了四极分相绕组电路中，每分钟1800转(RPM)同步速度下对相电流方向的控制。

图9描绘了两极分相绕组电路中，每分钟3600转(RPM)同步速度下对相电流方向的控制。

图10描绘了直流供电存储电容器充电周期。

图11描绘了具有次级线圈和一个电源开关的分相绕组电路。

图12描绘了具有次级线圈和一个电源开关的分相绕组电路。

图13和图13A描绘了具有次级线圈和一个电源开关的分相绕组电路。

图14描绘了具有两个电源开关的分相绕组电路。

图15描绘了具有一个电源开关的分相绕组电路。

图16描绘了具有两个串联的电源开关的分相绕组电路。

图17描绘了一种分相绕组电路，其具有从分相绕组线圈到直流(DC)电源的分接头和两个串联的电源开关。

图18描绘了具有两个并联的电源开关的分相绕组电路。

图19描绘了一种分相绕组电路，其具有从分相绕组线圈到直流(DC)电源的分接头和两个并联的电源开关。

图20描绘了具有分相绕组电路的电机，该分相绕组电路具有初级交流相绕组和次级绕组以产生非崩溃直流电源。

图21描绘了具有分相绕组电路的电机，该分相绕组电路具有初级交流相绕组和次级绕组以产生缠绕在仅一个极上的非崩溃直流电源。

图22描绘了具有分相绕组电路的电机，该分相绕组电路具有分接的初级相绕组以产生非崩溃直流电源。

图23描绘了具有分相绕组电路的电机，该分相绕组电路具有电阻器以产生非崩溃直流电源。

图24描绘了具有分相绕组电路的电机，该分相绕组电路具有齐纳二极管以产生非崩溃直流电源。

图25-图34描绘了分相绕组电路，其具有四个线圈和两个级用于供电电子器件。

具体实施方式

公开了用于控制同步无刷永磁电机的、相比于现有技术具有优势的新型有用电路。本公开内容的一个实施方式包括一个或多个用于电子换向电机(ECM)的电路。本公开内容的另一实施方式包括一个或多个用于罩极电机的电路。本公开内容的又一实施方式包括一个或多个用于其他类型电机的电路。

在一个方面，一种电机具有多个电机相(即，电机相绕组)和通过所述相的供电线电压。电机相分成两半，并且用于电机的电机控制器和用于电机的供电电子器件全都置于分相之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”。直流(DC)电源(例如，用于电机控制器中所使用的电子器件)也位于所述分相之间。电机相提供电流限制和从所述低压直流线电压供电线到所述直流电源的电压降，从而减少直流电源组件数量并允许针对直流电源和针对电机控制器使用低压组件。

现有系统使用与电源开关和电机相串联定位的齐纳二极管或其他电压调节器，这会将电机的最大功率限制在齐纳二极管的最大瓦数值。本公开内容中的电路从电机相的初级电流路径消除了齐纳二极管电压调节器，从而使齐纳二极管电压调节器不与电源开关和电机相串联定位，这样消除了对于原本需要针对齐纳二极管降低瓦数规格的需求。作为替代，在本公开内容的一些实施方式中，齐纳二极管或其他电压调节器与一个或多个电源开关并联定位。

在另一方面，一种电机具有多个电机相(即，电机相绕组)和通过所述电机相的供电线电压。电机相分成4个部分(四分之一部分)，其中两个电机相绕组形成电路的电机相绕组的一半，而两个其他电机相绕组形成电路的电机相绕组的另一半。用于电机的电机控制器和用于电机的供电电子器件置于分相的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”以及/或者电路的每一半上的电机分相中的两个之间的中点或中心。直流(DC)电源(例如，用于电机控制器中所使用的电子器件)也位于分相之间，分相的两个半部分之间，以及/或者电路的每一半上的电机分相中的两个之间的中点或中心。电机相提供电流限制和从所述低压直流线电压供电线到所述直流电源的电压降，从而减少直流电源组件数量并允许针对直流电源和针对电机控制器使用低压组件。

在一个示例中，电机相分成4个部分(四分之一部分)，其中两个电机相绕组形成电路的电机相绕组的一半，而两个其他电机相绕组形成电路的电机相绕组的另一半。用于电机的电机控制器具有两个级，其中电机控制器的第一级置于电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”，并且电机控制器的第二级置于电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”。用于电机的供电电子器件具有两个级，其中供电电子器件的第一级置于电机相绕组的每一半上的电机分相绕组中的两个之间的中点或中心(即，“四分之一点”)，并且供电电子器件的第二级也置于电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”。直流(DC)电源(例如，用于电机控制器中所使用的电子器件)也位于电机分相绕组之间，电机分相绕组的两个半部分之间，以及/或者电机相绕组的每一半上的电机分相绕组中的两个之间的中点或中心。

例如，当DC电源为“四分之一点”处的第一级电机控制器供电时，DC电源与所述第一级位于一起。然而，DC电源在概念上可认为是处在电机相绕组的“中点”，这是因为当第一级(1级)供电电子器件通电而第二级(2级)供电电子器件不通电时，DC电源处在有效线圈(有效电机相绕组)的中间，而其他两个电机相绕组(线圈)在此时不是有效的。两个有效线圈进行电流限制。当第二级通电并且第一级通电时，第一级线圈与第二级中的线圈并联。

本公开内容中的电路消除了对于用以允许在电机控制器的感测/控制电子器件与电机控制器的电源开关之间进行切换的光隔离器的需要。现有系统具有两个中性参考值，一个用于感测/控制电子器件，而另一个用于电源开关。

本公开内容中的电路具有改进的线路相位角检测，从而消除了对于连结到光隔离器的输入的精密电阻电桥的需要。因此，本方面的电路具有更准确的线路相位角检测。

本公开内容中的电路将电源开关和电机控制器的不同电气中性值减少为一个值。这保证了这方面的电路的(一个或多个)电源开关将会从完全“关闭”可靠地转变成完全饱和。

包含两个开关的现有系统难以将一个开关在AC周期的一半中完全关闭。本公开内容中的电路将一个或多个开关置于DC电源和电机控制器电路之外，从而产生适当的切换。

这些改进中的每一个不仅提高了电机控制器的操作可靠性，而且还有助于改善组合的电机/电机控制器效率。

本公开内容中的分相绕组电路可以用于多种电机，诸如DC无刷电机/电子换向电机(ECM)、罩极电机、其他同步电机、固定分相电容器式(PSC)电机等。

例如，图1描绘了电机102，其具有电机分相绕组104、电机分相绕组106，以及位于所述电机分相绕组中的中点110处的电机控制电路108。电机102包括定子112和安装在轴116上的转子114。转子114被安装用于在芯结构中旋转，所述芯结构诸如为叠片芯结构或其他芯结构。转子114具有主体部分，其形状示为圆柱形。围绕该主体的周边定位有精确塑形的永久磁性部分。该磁性部分具有与转子的外表面相邻的北磁极，并且该磁性部分具有定位为与转子114的外周相邻的南磁极。一个或多个绕组或者成对绕组安装在芯结构的连接部分上。电机102还包括霍尔效应开关器件，其一部分延伸到邻近转子114的周边，用于对相应的转子磁性部分的磁极性做出响应。在如图所示的构造中，霍尔效应开关在转子114的每一转的一半期间位于邻近磁性部分的外周，并在转子的每一转的剩下的一半期间位于邻近磁性部分的外周。

电机102能够以同步速度、低于同步速度或高于同步速度运转。这是因为在半周期的部分就可以流过相绕组。

图1的分相绕组电路包括位于引线L1和引线L2上的输入连接，所述引线L1和引线L2在操作期间连接到交流(AC)能量源，诸如AC线路电压。引线L1和引线L2连接跨过串联电路，该串联电路包括被示为跨过控制电路108串联连接的分相绕组104、分相绕组106。例如，控制电路108可以包括串联连接到分相绕组104、分相绕组106的全波二极管整流桥电路，以及连接到该全波二极管整流桥电路的输出的、具有一个或多个开关或其他功率可控开关器件的电源开关电路。

分相绕组104、分相绕组106可以是双线缠绕或重叠缠绕的。交流电源具有其引线L1连接到第一绕组104的起始侧S1。绕组104的标记为F1的另一端连接到控制电路108的输入之一。控制电路108的另一输入侧附接到第二分相绕组106的起始侧S2，而同一分相绕组的标记为F2的终止侧附接到AC电源的输入引线L2。

作为另一示例，图2描绘了单相ECM 202，其中电机相绕组分隔开，并且电机控制器(电机控制电路)位于电机分相绕组的中点。

图3公开了分相绕组电路302，用于将电机的电机相绕组304、306(本文亦称电机相或相线圈)分为两半，并将用于电机的电机控制器308以及用于电机的供电电子器件都置于分相304、306之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”314中，所述用于电机的供电电子器件包含DC电源310和具有一个或多个电源开关的电源开关电路312。在图3的示例中，电机相绕组分为两半。对半分隔的一些变化是可允许的，诸如介于零与中间点的正/负20％之间。

图3的分相绕组电路302包括两个分相绕组304、306，每个相应地连接到AC线路电压L1和L2。DC电源310电连接到分相绕组304、306，诸如在第一相绕组304的终止侧和第二相绕组306的起始侧连接。分相绕组304、306进行操作以将AC线路电压降低到与DC电源310兼容的电压。因此，可以选择分相绕组304、306中的绕组数目来将L1和L2处接收的AC线路电压降低到要由DC电源310接收的选定的较低电压。分相绕组304、306还进行操作以从L1和L2处接收的AC线路电压滤除噪声。

DC电源310将接收自分相绕组304、306的低压交流电转换成直流电压，该直流电压被配置用于为包括电机控制器308在内的、分相绕组电路的DC供电组件供电。DC电源310继而向电机控制器308供电。

电机控制器308控制分相绕组电路302的启动和操作。例如，电机控制器308控制启动，包括电机为同步电机的情况。电机控制器308确定转子相对于定子的位置。电机控制器308还确定和监测转子的速度(例如，以每分钟转数，RPM)，以确定电机的操作参数(诸如当电机已达到同步速度时)，并且基于转子的位置和/或电机的速度来控制电机。在一个示例中，电机控制器308具有霍尔效应开关和/或其他旋转确定器件用以确定转子的位置以及/或者旋转计数或速度确定器件用以确定转子的速度。

电源开关电路312包括一个或多个电源开关，诸如一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、硅控整流器(SCR)、晶体管，或者其他开关或开关器件。所述一个或多个开关打开或关闭，或者一个打开而另一个关闭。例如，在AC周期的一半周期内，第一电源开关打开并且导通，而第二开关关闭并且不导通。在AC周期的另一半周期内，第二电源开关打开并且导通，而第一开关关闭并且不导通。在具有一个开关的电路中，开关可以在AC周期的一个或多个部分期间打开并且导通或者关闭并且不导通。

电源开关312与DC电源310隔离(在其之外)，这使得分相绕组电路302比具有位于DC电源内(不与之隔离)的电源开关电路的电路更加稳定。

当电路的(一个或多个)电源开关打开时，仅存在由于该(一个或多个)电源开关的微小电阻造成的通过该(一个或多个)电源开关的轻微电压降。因此，如果通过将DC电源引线连接到一个电源开关(或多个电源开关)的全部两侧而出现DC电源的输入电压，则这将会在电源开关处于‘打开’状态或者无法接收功率并向电路的DC组件供电时导致DC电源崩溃(即，来自DC电源的DC电压降低到等于或低于开关‘打开’电阻乘以通过(一个或多个)电源开关的电流的电压水平，其接近于零)。

例如，如果电源开关直接跨DC电源或者跨桥式整流器的DC侧连接，并且如果不存在一个或多个组件与电源开关串联从而在电源开关导通或‘打开’时产生电压降，则导通电源开关使DC电源的桥式整流器的正端子和负端子‘短路’或连接在一起，这使得DC电压崩溃(导致DC电压降低到等于或低于电源开关的‘打开’电阻乘以通过电源开关的电流的水平，其接近于零)。由于电源开关的‘打开’电阻极低或者通常在毫欧(milliohm)级，因此DC电压非常接近于零。

分相绕组电路302包括一个或多个非崩溃DC电源组件316、318(所述组件用于防止来自DC电源的DC电压被降低到或低于开关‘打开’电阻乘以通过电源开关的电流，其接近于零)，包括电压降组件或直接DC电源供电组件用以产生非崩溃DC电源。非崩溃DC电源组件316、318的示例包括初级相绕组304、306电连接到DC电源310的分接头、连接到DC电源用以对该电源供电的次级相线圈绕组、分相绕组与电源开关电路312之间的电阻器、分相绕组与电源开关电路之间的齐纳二极管、分相绕组与电源开关312之间的非饱和半导体或其他电阻性组件，其中电阻高达足以产生显著的电压降并且其中该电压降导致DC电源在开关‘打开’时或者其他组件在初级分相绕组与电源开关电路之间产生电压降，以防止DC电源在电源开关电路中的电源开关打开并且导通时崩溃。分相绕组电路302因此提供了与电源开关电路是打开并且导通还是关闭并且不导通无关的恒定功率流。

许多电子控制同步电机具有检测施加于相绕组的AC电压的过零(zero crossing)的电路。该过零检测电路向电机控制器308发送信号，以确定电机在何时处于同步速度。如果AC电源电压具有依附于其上的电气噪声——通常由于操作于同一电路上的其他设备而造成，则该电气噪声可能导致过零检测器操作不正确从而影响对电机的控制，这通常表现为电机中的声学噪声。

在一个示例中，分相绕组电路302是同步电机的一部分。同步电机在L1和L2处接收线路功率(即，具有电流和电压的AC功率)。使用对本公开内容的关联电路加以利用的分相绕组的同步电机不依赖于检测所施加的AC电压的过零来控制电机，而是检测电压的极性，即，极性L2是高于还是低于L1，从而即使在AC电源中存在电气噪声的情况下仍允许安静的运转。

图3中的DC电源310直接电连接到分相绕组304、306。因此，DC电源310由分相绕组304、306供电，而与电源开关电路312的状态无关。

图4公开了另一分相绕组电路402，用于将电机的电机相绕组404、406分成两半以及并将用于电机的电机控制器408和用于电机的供电电子器件(包括DC电源410以及具有一个或多个电源开关的电源开关电路412)设置在所述分相之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”414。图4的分相绕组电路402包括从初级分相绕组404、406电连接至DC电源410的分接头416、418用以产生非崩溃DC电源(在该DC电源中，DC电压不被降低至或低于电源开关电路‘打开’电阻乘以通过该电源开关电路的电流，其接近于零)。

在一些电路中，当电机达到同步速度时，所述一个或多个电源开关关闭，并从而导致低压功率停止流向电机控制器。在一个示例中，从一个分相绕组经过电源开关到另一分相绕组的路径被短路，例如在同步速度下短路。这造成DC电源和电机控制器不再从相绕组接收低电源电压，例如在无电容器用于在短路期间保持电荷或者存在的电容器对于在短路期间保持足够的电荷而言不够大的情况下。图4的电路402包括从相绕组404、406的线圈到DC电源410的分接头416、418，以便使低压供电直接从相绕组流向DC电源，从而绕过用于电机控制器408(“电机分相控制器”)的电源开关。图4的电路402因此保证了例如在同步速度下，将低压供电供应到DC电源410。

在一个示例中，用于电机分相控制器的DC电源410由齐纳二极管和存储电容器形成，所述存储电容器在交流(AC)周期的当电源开关关闭时的部分中接收功率。当电机以同步速度运转时，所述电源开关连续导通。因此，向DC电源供应的电压的量等于跨所述开关的电压降，这在使用低导通电阻(RDS(on))功率MOSFET时可导致低电压。

图5公开了另一分相绕组电路502，用于将电机的电机相绕组504、506分成两半并将用于电机的电机控制器508和用于电机的供电电子器件(包括DC电源510和具有一个或多个电源开关的电源开关电路512)设置于所述分相之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”514。图5的电路502包括位于电机相绕组504、506之间的电阻器R1和R2以及电源开关电路512，用于承接并从而保持从相绕组向DC电源510供应的低压供电并产生非崩溃DC电源(在该DC电源中，DC电压不被降低至或低于电源开关电路的‘打开’电阻乘以通过该电源开关电路的电流，其接近于零)。图5的电路因此例如在同步速度下保持将低压供电供应到DC电源510。

图6公开了另一分相绕组电路602，用于将电机的电机相绕组604、606分成两半并将用于电机的电机控制器608和用于电机的供电电子器件(包括DC电源610和具有一个或多个电源开关的电源开关电路612)设置于所述分相之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”614。初级分相绕组604、606限制能够流向DC电源610的电流，从而消除了对于浪费电力的限流组件的需要。图6的分相绕组电路602包括电连接到DC电源610的次级相绕组616、618，以产生非崩溃DC电源(在该DC电源中，DC电压不被降低至或低于电源开关的‘打开’电阻乘以通过该电源开关的电流，其接近于零)。

在一个示例中，电源开关电路612包括并联的齐纳二极管或其他电压调节器以及电源开关。而现有系统包括与其他组件串联的电源电路。由于电源开关与齐纳二极管并联而不是串联，其可以总是打开。然而，如果电源开关关闭，电流仍可流过齐纳二极管。

图6的电路包括一个或多个次级线圈(亦称为次级绕组)616、618，所述一个或多个次级线圈616、618例如在电机启动时向DC电源610提供低压供电。所述一个或多个次级线圈616、618还充当高频噪声滤波器，用于从向DC电源610供应的低供电电压滤除高频噪声。

次级绕组616、618可以分布在任何位置，例如均匀地分布在第一分相绕组604与第二分相绕组606之间，全都位于一个极上，或者不均匀地分布在第一分相绕组与第二分相绕组之间，例如在一个次级绕组上分布比另一次级绕组更多数目的匝数或线圈。

在图6的示例中，分相绕组电路602可以在电机开启并处于同步速度时关闭DC电子器件，包括电机控制器608。因此，分相绕组电路602的电机控制器608确定电机的速度，以及电机是否处于同步速度。例如，对于具有4个定子极(两个北定子极和两个南定子极)的电机，1800RPM可能是同步速度。每半个AC周期，向磁极中之一供电。因此，需要两个周期来向4个磁极供电。因而，如果电机与线路AC同步，则同步速度为1800RPM。类似地，对于8极定子的同步速度将会是900RPM。

图7描绘了分相绕组电路702中，在低于同步速度的启动和连续运转期间对相电流方向的控制。

如图7中所示，电流将会总是以相同方向跨过分相绕组704、706以及电源开关电路708流动。与电源开关电路708串联的分相绕组704、706代表一个绕组，其具有置于所述分相绕组之间的中点或中心点的电源开关电路708。施加到分相绕组的电流和电压将会总是以相同方向通过全部两个线圈，并且分相绕组的磁极性同样将会是相同的。

如下文所讨论，控制电路可以包括二极管整流桥电路，其输出连接到一个或多个电源开关。如图7中所示，如果电源开关电路708的二极管桥式整流器的输出端子在引线L1上的电压为正时短路，则电流将会仅在一个方向上，但以半周期增量流过绕组704、706。如果跨引线L1和L2的电压为60周期，则控制电路中的二极管桥式整流器电路的输出将会仅在引线L1为正时短路，并且电流将会仅在一个方向上并且在8毫秒期间流动。在交替的半周期中，8毫秒期间将没有电流流动。继而电流将会在另外8毫秒期间流动，并以此类推。如果控制电路的二极管桥电路的输出在L2为正时短路，则功率将会以相同方式流动。如果基于磁转子的角位置而选择性地实现桥的输出的短路，则将会产生连续电机动作。如果基于上述磁转子的角位置而选择性地在半周期的一部分期间，并且仅在引线L1为正时使控制电路中的二极管桥式整流器电路输出短路，则可以实现任何期望的速度，包括高于同步速度的速度。这样的电机的特性将会类似于具有施加到输入的脉动电流的DC电机。然而，分相绕组电路利用交流电流与一个电源开关组件相结合能够实现切换这一事实，而不是让多个电源开关组件来实现分相绕组的切换。

图8描绘了四极分相绕组电路中，每分钟1800转(RPM)同步速度下对相电流方向的控制的一个示例。在同步速度下，受控相与AC线路输入同步。

图9描绘了两极分相绕组电路中，每分钟3600转(RPM)同步速度下对相电流方向的控制。在同步速度下，受控相与AC线路输入同步。

图10描绘了分相绕组电路中DC电源存储电容器充电周期的示例。注意与图7的波形的相关性。

图11描绘了具有次级线圈1104、1106和一个电源开关1108的分相绕组电路1102。初级分相绕组1110、1112限制能够流向DC电源的电流。

控制电路1114基于输入频率的时序和转子位置来控制一个或多个电源开关电路1115的切换。控制电路1114控制分相绕组电路的启动和操作。例如，控制电路1114控制启动，包括电机为同步电机的情况。控制电路1114确定转子相对于定子的位置。控制电路1114还确定和监测转子的速度(例如，以每分钟转数，RPM)，以确定电机的操作参数(诸如当电机已达到同步速度时)，并且基于转子的位置和/或电机的速度来控制电机。在一个示例中，控制电路1114具有霍尔效应开关和/或其他旋转确定器件用以确定转子的位置以及/或者旋转计数或速度确定器件用以确定转子的速度。

在一个示例中，电源开关电路1115包括并联的齐纳二极管1116或其他电压调节器以及电源开关1108。而现有系统包括与其他组件串联的电源开关。由于电源开关1108与齐纳二极管1116并联而不是串联，其可以总是打开。然而，如果电源开关关闭，电流仍可流过齐纳二极管。

图11的电路包括一个或多个次级线圈(亦称为次级绕组)1104、1106，所述一个或多个次级线圈1104、1106例如在电机启动时向DC电源提供低压供电。所述一个或多个次级线圈1104、1106还充当高频噪声滤波器，用于从向DC电源供应的低供电电压滤除高频噪声。

次级绕组1104、1106可以分布在任何位置，例如均匀地分布在第一分相绕组1110与第二分相绕组1112之间，全都位于一个极上，或者不均匀地分布在第一分相绕组与第二分相绕组之间，例如在一个次级绕组上分布在比另一次级绕组更多数目的匝数或线圈。

线圈经由二极管桥式整流器1118连接到电路的方式允许电流在任何给定时刻，仅在一个方向上流过线圈。

对该电机和控制器作出的改进大大改进了DC逻辑电源，这实现了更可靠的逻辑控制电路。次级线圈1104、1106与电机线圈缠绕在一起，以生成一变压器，其使用电机线圈作为初级线圈1110、1112。图11的示例使用20:1的比例。图11的示例包括缠绕在同一定子极上的每电机初级线圈1000匝和每次级线圈50匝。然而，也可使用更高或更低的其他匝数比例。初级电机线圈1110、1112与次级线圈1104、1106之间的比例可以随AC输入功率和/或DC功率要求而改变。该电路不仅将所有DC电路与来自线路的高压隔离开，而且还产生了在向输入L1和L2施加功率时对控制电路1114的不可崩溃DC电源。

除了MOSFET电源开关1108之外，电源开关电路1115还具有全波桥式整流器1118。该全波桥式整流器1118保证了不会有负电压供应到电源开关1108的漏极(顶部)。全波桥式整流器1118还保证了不会有正电压供应到电源开关1108的源极(底部)，使得在由电源开关1108的栅极上的正电压经由电阻器R1偏置时，电流仅能够从电源开关1108的漏极流向源极。同时，由于正整流AC供电存在于电源开关1108的漏极，因此电源开关1108经由电阻器R1而被同一电压信号所偏置。二极管1116通过保证电源开关1108的栅极上的任何电压都将大于-0.7VDC(因为任何更小的电压可能会损环或损毁电源开关1108)来保护电源开关1108的栅极。电阻器R11和电容器C5用作“消音器”来滤除瞬变或高频噪声。R11和C5为MOSFET电源开关1108提供了附加保护，特别是在嘈杂环境下尤为如此。

图12描绘了具有次级线圈1104、1106和一个电源开关1108的分相绕组电路1202。图12的电路包括与图11相同的电源开关电路以及相同的次级线圈1104、1106。此外，图12的控制电路1114A包括逻辑控制电路1204用于控制电机的运转(包括通过同步速度)、逻辑控制关断电路1206用于控制何时关闭所述电源开关，以及非崩溃DC电源1208用于向所述逻辑控制电路和逻辑控制关断电路供应DC供电。逻辑控制电路1204和逻辑控制关断电路1206可被配置成单一的逻辑控制电路。

在一个实施方式中，分相绕组电路1202的一个用途是允许电机与AC电源线频率(例如，对于4极电机，60Hz＝1800rpm，而50Hz＝1500rpm)同步地运行。假如没有任何控制电路，电源开关电路将会允许电流如同线圈对L1和L2通过该电源开关电路短接在一起那样流动。控制电路将电源开关电路关闭，直到转子与线路电压相比处于适当位置。为此原因，在一个方面，所述电源开关电路额定用于AC电源线电压。控制电路组件可以全都处于逻辑电平电压(VCC)。

由缠绕在与初级电机线圈1110、1112相同的极上的次级线圈1104、1106供应逻辑功率。次级线圈1104、1106可以缠绕在任何数目的极上，只要次级功率满足逻辑功率要求即可。在一个示例中，只需要逻辑电路来启动电机并使其达到同步速度，并且可选地包含逻辑控制关断电路来关断主控制电路。逻辑控制关断电路是可选的。通过关断控制电路，电源开关电路将会允许全线路功率通向电机，减去该电源开关电路中的任何损耗。这将会增加组件的总效率和寿命，特别是在电机长期运行的情况下尤为如此。

图13和图13A描绘了具有次级线圈和一个电源开关的分相绕组电路。该电路具有两个AC供电线输入L1和L2，所述AC供电线输入L1和L2在电机的运转期间连接到AC电源。

电源开关电路

电源开关电路具有全波桥式整流器BR1和MOSFET电源开关Q1。全波桥式整流器BR1保证了不会有负电压供应到电源开关Q1的漏极(顶部)。全波桥式整流器BR1还保证了不会有正电压供应到电源开关Q1的源极(底部)，使得在由电源开关Q1的栅极上的正电压经由电阻器R1偏置时，电流仅能够从电源开关Q1的漏极流向源极。正整流AC供电存在于电源开关Q1的漏极，电源开关Q1经由电阻器R1而被同一电压信号所偏置。二极管D5通过保证电源开关Q1的栅极上的任何电压都将大于-0.7VDC(因为任何更小的电压可能会损环或损毁电源开关Q1)来保护电源开关Q1的栅极。电阻器R11和电容器C5用作“消音器”来滤除瞬变或高频噪声。R11和C5为MOSFET电源开关Q1提供了附加保护，特别是在嘈杂环境下尤为如此。

DC电源

一旦功率施加到电机并且电流流过电机相绕组(电机初级线圈)，在次级绕组(次级线圈)上就以与变压器的操作相同的方式存在功率。次级线圈上的电压值与输入电压和初级线圈对次级线圈匝数比例直接成正比。使用图11中的示例，如果初级线圈的输入电压为120VAC并且初级线圈对次级线圈的匝数比例为20:1，则计算得出次级线圈上的电压大约为6VAC减去任何损耗。来自次级线圈的功率从该次级线圈直接供应到DC电源。全波桥式整流器BR2对来自次级线圈的低压AC供电进行整流。全波桥式整流器BR2可以是基于DC电源要求的低功率组件。

齐纳二极管Z1和Z2阳极对阳极地彼此串联连接，并且每个阴极连接到全波桥式整流器BR2的AC电源输入端。该方法用于保护全波桥式整流器BR2免受可能超过组件的最大额定值的AC电源输入。来自全波桥式整流器BR2的负输出端连接到电路地电位端，该电路地电位端还连接到与电源开关块相同的地电位端。来自全波桥式整流器BR2的正输出端连接到低压差稳压器LDO1和电容器C1。电容器C1被提供用于使将要到达低压差稳压器LDO1的输入端的整流AC电源信号平滑。在低压差稳压器LDO1的输出端上可以使用旁路电容器C7来帮助降低正DC母线(VCC)上的噪声。此外，在低压差稳压器LDO1的输出端上可以使用更大的电容器C10，以在一些低压情况下使正DC母线平滑并确保功率。C7和C10并非必需，而是被提供用于增添低压DC组件的可靠性和保护，特别是在嘈杂环境下尤为如此。

逻辑控制电路/电机控制器

逻辑控制电路(电机控制器)基于AC供电线输入频率的时序和转子位置来控制电源开关电路的切换。使用包含双极结型晶体管(BJT)Q2和Q3以及二极管D6和D7的AC缓冲器来感测AC供电线输入频率的时序。通向AC缓冲器输入的电流受到高值电阻器R3的限制。二极管D6确保AC缓冲器输入不大于正DC电源电压。二极管D7确保AC缓冲器输入相对于DC电源地电位大于-0.7伏。

当AC缓冲器的输入为逻辑高时，BJT Q2被偏置，并且AC缓冲器的输出也为逻辑高。当向AC缓冲器的输入为逻辑低时，BJT Q3被偏置，并且AC缓冲器的输出为逻辑低。AC缓冲器的输出端连接到包含电容器C6和电阻器R13的滤波器。该滤波器并非必需，而是提供嘈杂环境下的保护和可靠性。

使用霍尔效应开关IC1来感测转子磁体极性。但是，亦可使用另一开关或感测器件来感测转子磁体极性和/或转子位置，以及/或者确定速度，以及/或者确定转子转数。霍尔效应开关IC1是集电极开路输出，并且因此需要升压到正的DC母线(VCC)。电阻器R2提供集电极开路输出所需的升压。

使用单一电路逻辑XOR IC2对霍尔效应开关IC1的输出和AC缓冲器的输出进行比较。XOR IC2的输出是霍尔效应开关IC 1与AC缓冲器之间的差值，其将会使电源开关电路的MOSFET电源开关Q1偏置。当霍尔效应开关IC1输出为逻辑低时，电源开关Q1将会仅在向电机的AC电源输入L1为负时被偏置。当霍尔效应开关IC1的输出为逻辑高时，电源开关Q1将会仅在向电机的AC电源输入L1为正时被偏置。在电机启动期间，可存在多个输入AC周期，其中要么仅有来自AC电源输入L1的正输入，要么仅有来自AC电源输入L1的负输入将会通过电源开关Q1。

使用电源开关Q1，可以在电源开关Q1的漏极和栅极电压高于偏置电压时的任何时刻“斩削”或关断波形。例如，参见图7。电源开关Q1的栅极在XOR IC2的输出为逻辑高时，通过偏置BJT Q4而保持为逻辑低。当BJT Q4被偏置时，从电阻器R1流出的任何电流将会绕过电源开关Q1的栅极，并且通过BJT Q4从集电极流向发射极以将电源开关Q1的栅极连接到其源极，并且将会关断电源开关Q1。

当霍尔效应开关IC1的频率匹配于输入AC电源的频率时，电机同步运行。如果电机同步运行，则不需要控制电路，直到电机失去同步或者电机停止和重启。当电压调节器IC3从霍尔效应开关IC1感测到同步速度或更高速度时，经由电压调节器IC3的集电极开路输出将XOR IC2的输出保持为逻辑低。当电压调节器IC3感测到比输入AC电源的速度更低的速度时，电压调节器IC3的集电极开路输出关断，这将会保持XOR IC2的输出不受影响。

该方法确保了当电机以同步速度运行时，电源开关Q1不被逻辑控件关断。但是，如果电机减慢到低于同步速度，则逻辑控制器将会像其针对启动所做的那样控制电机时序。使用该方法提高了整体电机效率和电路中的组件的预期寿命。

使用外部组件来设定电压调节器IC3的时序。电阻器R4、R5、R6和R7可以为1％容差，从而使电压调节器IC3在准确的参数内操作。电容器C1与电阻器R6和R7相结合操作，以设定电压调节器IC3的集电极开路输出将会打开的频率。电容器C3用于电压调节器IC3的内部电荷泵。电容器C4用于对通向电压调节器IC3的输入进行AC耦合，这是因为电压调节器IC3将仅检测具有电压过零的频率。电阻器R8限制通向电压调节器IC3的输入处的AC耦合电容器C4的电流。

图14描绘了具有两个电源开关的分相绕组电路。

图15描绘了具有一个电源开关的分相绕组电路。

图16描绘了具有两个串联的电源开关的分相绕组电路。二极管D1和D2为1N4003二极管，而二极管D3和D4为1N914二极管。晶体管Q3和Q4为2N3904。IC1为霍尔效应开关/传感器。二极管D5和D6用于在相电流超过内部二极管正向电流额定值的情况下增加开关Q1和Q2中的内部二极管(d1和d2)的电流容量。电容器C2和C3用于产生开关Q1和Q2的‘打开’延迟，以在必要情况下为电容器C1添加额外的充电时间，以确保向霍尔开关/传感器IC1提供可靠的3.3VDC或5VDC供电(根据霍尔开关/传感器IC1的器件选择)。在现有系统中，5VDC对于打开逻辑电平功率MOSFET开关是必要的。在一个实施方式中，电容器C2和C3是可选的。

二极管D1、D2、d1和d2对用于霍尔开关/传感器IC1的DC电源的AC功率进行整流。

齐纳二极管ZD1为霍尔开关/传感器IC1的DC电源提供电压调节器。

RL为DC电源提供电流限制。在一个示例中，将其设定成将电流近似限制在10mA。霍尔开关/传感器IC1使用6mA的DC电流，包括用于内部集电极开路输出晶体管的基极驱动电流。额外的DC电流将会用于打开开关Q3并且通过升压电阻器R3供应。用于开关Q3的集电极到发射极电流以及用于开关Q4的基极和集电极到发射极电流不由DC电源供应，而是由通过电机相绕组的电流来供应。优选确保晶体管Q3和Q4在适当时间完全‘关闭’。在一个实施方式中，所述开关在适当时间完全‘打开’或处于饱和，以实现最大操作效率。

图17描绘了一种分相绕组电路，其具有从分相绕组线圈到直流(DC)电源的分接头和两个串联的电源开关。

图18描绘了具有两个并联的电源开关的分相绕组电路。

图19描绘了一种分相绕组电路，其具有从分相绕组线圈到直流(DC)电源的分接头和两个并联的电源开关。

图20描绘了具有分相绕组电路的电机2002，该分相绕组电路具有初级AC相绕组2004和次级绕组2006(即，一个或多个次级线圈)以产生非崩溃DC电源。在图20的电机中，次级绕组2006缠绕在所有的极上。然而，次级绕组2006亦可缠绕在仅一个极、两个极、三个极或者任何数目的极上。次级绕组与图20的电机2002中的初级相绕组2004串联连接。然而，次级绕组2006还可以并联连接，或者以串联和并联的组合来连接。图20的电机是4极永磁同步电机。该电机在以60Hz AC运转时的同步速度为1800RPM。

图21描绘了具有分相绕组电路的电机2102，该分相绕组电路具有初级AC相绕组2104和次级绕组2106(即，一个或多个次级线圈)以产生缠绕在仅一个极上的非崩溃DC电源。图21的电机2102是4极永磁同步电机。该电机在以60Hz AC运转时的同步速度为1800RPM。

图22描绘了具有分相绕组电路的电机2202，该分相绕组电路具有分接的初级相绕组以产生非崩溃DC电源。图22的电机2202是4极永磁同步电机。该电机在以60Hz AC运转时的同步速度为1800RPM。

该电机具有定子2204和转子2214，其中定子具有4个极2206-2212，而转子2214具有面对定子的4个磁体N、S、N、S 2216-2222。电机2202具有轴(中心圆)2224和转子背铁(轴与磁体之间的区域)2226。初级分相绕组2228、2230相应地在L1和L2处连接到AC电源。次级绕组2232、2234连接到DC电源2236。

图23描绘了具有分相绕组电路的电机2302，该分相绕组电路具有位于分相绕组2308、2310和电源开关电路2312之间的电阻器2304、2306，以产生非崩溃DC电源。图23的电机是4极永磁同步电机。该电机在以60Hz AC运转时的同步速度为1800RPM。

图24描绘了具有分相绕组电路的电机2402，该分相绕组电路具有位于分相绕组2408、2410和电源开关电路2412之间的齐纳二极管2404、2406，以产生非崩溃DC电源。图24的电机是4极永磁同步电机。该电机在以60Hz AC运转时的同步速度为1800RPM。

图25-图34的电路描绘了分相绕组电路，其可以随一个或多个电机，诸如随本文所述的一个或多个电机一起使用。这些电路包括分成四个部分的用于电机的电机相绕组，其中两个电机相绕组形成该电路的电机相绕组的一半，而另外两个电机相绕组形成该电路的电机相绕组的另一半。通过从电机控制器/电机控制电路在电机相绕组的每一半中的两个电机相绕组(线圈)之间添加连接，电机可以仅使用4个线圈中的2个来运转以便启动。这对于启动是有利的，因为其降低了总电机线圈阻抗，而这将会增加电流和增加扭矩。由于电流上升，效率可能降低到选定的可接受百分比或者低于该百分比。在一些实施方式中，分相绕组电路以低输入电压提供了启动扭矩。

参考图25的电路，分相绕组电路2502具有4个电机分相绕组2504-2510。两个电机相绕组2504-2506形成电路2502的电机相绕组的半部分2512，而另外两个电机相绕组2508-2510形成该电路的电机相绕组的另外半部分2514。用于电机的电机控制器2516具有两个级，其中电机控制器的第一级(1级)2518置于电机分相绕组2504-2510的两个半部分2512-2514之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”，并且电机控制器的第二级(2级)2522置于电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”。

用于电机的供电电子器件具有两个级，其中第一级(1级)电源开关电路/供电电子器件2524分别置于电机相绕组的每个半部分2512-2514上的电机分相绕组2504-2506以及2608-2610中的两个之间的中点或中心2526、2528(即，“四分之一点”)。1级电源开关电路激活第一(L1)线圈2504和第四(L4)线圈2510。1级电源开关电路2524例如可以是一个或多个开关，诸如一个或多个MOSFET或其他开关，并且由1级电机控制器2518控制。

第二级(2级)电源开关电路/供电电子器件2530置于电机分相绕组2504-2510的两个半部分2512、2514之间的供电线电压中的“中点”2520。2级电源开关电路2530激活第二(L2)和第三(L3)线圈2506-2508。2级电源开关电路2530例如可以是一个或多个开关，诸如一个或多个固态继电器(SSR)、四固态继电器(QSSR)或其他开关，并且由2级电机控制器2518控制。直流(DC)电源2532(例如，用于在电机控制器中使用的电子器件)也位于电机分相绕组2504-2510之间、电机分相绕组的两个半部分2512-2514之间以及/或者电机相绕组的每个半部分2512、2514上的电机分相绕组2504-2506或2508-2510中的两个之间的中点或中心2526-2528。

分相绕组电路2502包括一个或多个非崩溃DC电源组件2534、2536(所述组件用于防止来自DC电源的DC电压被降低到或低于开关‘打开’电阻乘以通过电源开关的电流，其接近于零)，包括电压降组件或直接DC电源供电组件用以产生非崩溃DC电源。非崩溃DC电源组件2534、2536的示例包括：从一个或多个初级相绕组2504-2510电连接到DC电源2532的分接头；从外初级分相绕组(线圈L1和线圈L4)2504和2510电连接到DC电源2532的分接头；连接到DC电源用以对该电源供电的次级相线圈绕组；从外初级分相绕组(线圈L1和线圈L4)2504和2510电连接到DC电源2532的次级相线圈；分相绕组与一个或多个电源开关电路之间的电阻器；第一分相绕组与第二分相绕组(线圈L1与线圈L2)之间的一个或多个电阻器，以及第三分相绕组与第四分相绕组(线圈L3与线圈L4)2506和2508之间的一个或多个电阻器，其中DC电源还电连接到第一分相绕组与第二分相绕组(线圈L1与线圈L2)之间的一侧上的一个电阻器以及第三分相绕组与第四分相绕组(线圈L3与线圈L4)之间的另一侧上的一个电阻器；分相绕组与一个或多个电源开关电路之间的一个或多个齐纳二极管；第一分相绕组与第二分相绕组(线圈L1与线圈L2)之间的一个或多个齐纳二极管，以及第三分相绕组与第四分相绕组(线圈L3与线圈L4)之间的一个或多个齐纳二极管，其中DC电源还电连接到第一分相绕组与第二分相绕组(线圈L1与线圈L2)之间的一侧上的一个齐纳二极管以及第三分相绕组与第四分相绕组(线圈L3与线圈L4)之间的另一侧上的一个齐纳二极管；分相绕组与一个或多个电源开关电路之间的非饱和半导体或其他电阻性组件(例如，代替上述一个或多个电阻器或二极管)，其中电阻高达足以产生显著的电压降并且其中该电压降导致DC电源在开关‘打开’时或者其他组件在初级分相绕组与一个或多个电源开关电路之间产生电压降，以防止DC电源在电源开关电路中的(一个或多个)电源开关打开并且导通时崩溃。分相绕组电路2502因此提供了与电源开关电路是打开并且导通还是关闭并且不导通无关的恒定功率流。

图26和图27描绘了分相绕组电路2602和2702的示例，其具有一个或多个次级线圈(亦称为次级绕组)，该一个或多个次级线圈电连接到DC电源以向该DC电源供电并产生非崩溃DC电源(在该DC电源中，DC电压不被降低至或低于开关的‘打开’电阻乘以通过电源开关的电流，其接近于零)。所述一个或多个次级线圈例如在电机启动时向DC电源2632提供低压供电。所述一个或多个次级线圈还充当高频噪声滤波器，用于从向DC电源供应的低供电电压滤除高频噪声。

参考图26，分相绕组电路2602具有4个电机分相绕组2604-2610。两个电机相绕组2604-2606形成电路2602的电机相绕组的半部分2612，而另外两个电机相绕组2608-2610形成该电路的电机相绕组的另外半部分2614。用于电机的控制逻辑/电机控制器2616具有两个级，其中电机控制器的第一级(1级)2618置于电机分相绕组2604-2610的两个半部分2612-2614之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”2620，而电机控制器的第二级(2级)2622也置于电机分相绕组的两个半部分之间的供电线电压中的“中点”或“中心点”。

用于电机的供电电子器件具有两个级，其中第一级(1级)电源开关电路/供电电子器件2624分别置于电机相绕组的每个半部分2612-2614上的电机分相绕组2604-2606以及2608-2610中的两个之间的中点或中心2626、2628(即，“四分之一点”)。1级电源开关电路2618激活第一(L1)线圈2604和第四(L4)线圈2610。1级电源开关电路2624例如可以是一个或多个开关，诸如一个或多个MOSFET或其他开关，并且由1级电机控制器2218控制。在一个示例中，1级电源开关电路2618包括并联的一个或多个齐纳二极管或其他电压调节器以及电源开关。而现有系统包括与其他组件串联的电源电路。由于电源开关与所述一个或多个齐纳二极管并联而不是串联，其可以总是打开。然而，如果电源开关关闭，电流仍可流过齐纳二极管。

第二级(2级)电源开关电路/供电电子器件2630置于电机分相绕组2604-2610的两个半部分2612、2614之间的供电线电压中的“中点”2620。2级电源开关电路2630电连接到内初级分相绕组(第二线圈L2和第三线圈L3)2606和2608，并且2级电源开关电路激活第二(L2)线圈和第三(L3)线圈。2级电源开关电路2630例如可以是一个或多个开关，诸如一个或多个固态继电器(SSR)、四固态继电器(QSSR)或其他开关，并且由2级电机控制器2618控制。

在图26的一个示例中，当电机开启并处于同步速度时，分相绕组电路2602可以关闭DC电子器件中的一个或多个，诸如电机控制器2618的1级。因此，电机控制器2618的1级确定电机的速度，以及电机是否处于同步速度。例如，对于具有4个定子极(两个北定子极和两个南定子极)的电机，1800RPM可能是同步速度。每半个AC周期，向磁极中之一供电。因此，需要两个周期来向4个磁极供电。因而，如果电机与线路AC同步，则同步速度为1800RPM。类似地，对于8极定子的同步速度将会是900RPM。

直流(DC)电源2632(例如，用于在电机控制器中使用的电子器件)也位于电机分相绕组2604-2610之间、电机分相绕组的两个半部分2612-2614之间以及/或者电机相绕组的每个半部分2612、2614上的电机分相绕组2604-2606或2608-2610中的两个之间的中点或中心2626-2628。初级分相绕组2604-2610限制能够流向DC电源2632的电流，从而消除了对于浪费电力的限流组件的需要。

图26的分相绕组电路2602包括次级线圈2634、2636(亦称为次级绕组或次级相线圈)，所述次级线圈2634、2636从外初级分相绕组2604、2610(线圈L1和线圈L4)电连接到DC电源2632或在外初级分相绕组2604、2610(线圈L1和线圈L4)与DC电源2632之间电连接以产生非崩溃DC电源(在该DC电源中，DC电压不被降低至或低于开关的‘打开’电阻乘以通过电源开关的电流，其接近于零)。次级相绕组2634、2636的线圈例如在电机启动时向DC电源2632提供低压供电。所述一个或多个次级线圈2634、2636还充当高频噪声滤波器，用于从向DC电源2632供应的低供电电压滤除高频噪声。次级线圈2634、2636可以分布在任何位置，例如均匀地分布在第一分相绕组2604与第四分相绕组2610之间，分布在第一、第二、第三和第四分相绕组2604-2610中的一个或多个上，全都位于一个极上，或者不均匀地分布在第一分相绕组与第二分相绕组之间，例如在一个次级绕组上分布比另一次级绕组更多数目的匝数或线圈。

图27描绘了与图6的分相绕组电路2602类似的分相电路2702。然而，图27的分相电路2702描绘了用于1级电源开关电路2624A的全桥整流器、MOSFET开关和二极管。分相电路2702还描绘了一些组件的具体值，包括针对分相绕组(线圈)2604A-2610A的435匝、30A WG，以及针对次级线圈2634A-2636A的70匝、30AWG。

仍参考图26和图27，在一个方面，1级电源开关电路2630仅在启动期间操作。当电机达到同步速度时，控制逻辑/电机控制器2616将1级电源开关电路2624关闭，并将2级电源开关电路2630打开。1级电机控制器2618基于转子位置来控制电流在哪个方向上流过线圈。在一个示例中，更精确的切换时间是启动的一个因素。2级电源开关电路2630要么打开要么关闭，并且不使用转子位置来确定电流流动的方向。

如图26和图27中的示例中所示，1级电源开关电路2624在电路的一侧2512连接于外相绕组(线圈L1)2504与内相绕组(线圈L2)2506之间，并且在电路的另一侧2514连接于另一外相绕组(线圈L5)2510与另一内相绕组(线圈L3)2508之间。1级电源开关电路2624完成两个外相绕组(线圈L1和线圈L4)2604、2610的电流路径。相绕组2604、2610能够以若干种不同方式配置，以适合电机应用的需要。1级电源开关电路2624还可被配置用于使相绕组2604-2610中的3个通电，或者仅使相绕组中的1个通电，以适应启动扭矩和功率要求。

当1级电源开关电路2624关闭而2级电源开关电路2630打开时，完成了所有4个相绕组2604-2610的电流路径。由于2级电源开关电路2630在启动时具有比1级电源开关电路2624更慢的切换速度，因此可以针对2级电源开关电路使用诸如继电器或固态继电器等组件，并且与使用像MOSFET的电源开关用作2级电源开关电路的情况相比需要更少的部分。

如果低成本是一个目标，则使用较廉价的分立组件来构建等效电路可能是有利的。在下文描述的电路之一中，分立组件的使用在电压范围、电流范围、两端电压降和切换速度方面表现良好。还可以为了与满足相同功率要求的固态继电器相等更更少的成本来构建它。

图28和图29描绘了1级和2级电源开关电路的有效元件的示例。对于1级(启动)，1级电源开关电路2602A的有效元件在图28中描绘，并且包括全波桥式整流器2802和MOSFET2804。1级电源开关电路2602A还具有与MOSFET 2804并联的齐纳二极管2806。当MOSFET2804导通和关闭时，电流流过齐纳二极管2806。1级的相绕组(线圈)2604A、2610A(图28)连接到全波桥式整流器2802，从而使得电机将会平衡地运行。向两个相邻相绕组(线圈)供电可能会更大力地将电机拉向一侧，并且这可能会对电路、电机结构或者同时对两者造成过度应力。根据如何缠绕极以及极如何与转子对准，可能由于在启动时存在最大扭矩而有必要针对启动配置不同线圈。在最高电机扭矩下以不平衡配置连接的相绕组(线圈)可能会对电路、电机结构或者同时对两者造成过度应力。对于2级，2级电源开关电路2630A的有效元件在图29中描绘，并且包括SSR或QSSR。然而，亦可使用另一继电器或其他开关。

图30A-图30B以示意形式描绘了分相绕组电路3002、3002A的另一示例。该电路具有两个线路输入LI1或Line_in1以及LI2或Line_in2，它们在电机的运转期间连接到AC电源。像图25-图29的电路那样，图30A-图30B的电路包括分成4个部分的电机相绕组，其中两个电机相绕组L1、L2形成电路的电机相绕组的半部分3004，而另外两个电机相绕组L3、L4形成电路的电机相绕组的另外半部分3006。

其还包括一个或多个次级相线圈绕组L1-1、L4-1(图30A)或L1-1、L3-1(图30B)，所述次级相线圈绕组电连接到DC电源以便为该电源供电并产生非崩溃DC电源(在该DC电源中，DC电压不被降低至或低于开关的‘打开’电阻乘以通过电源开关的电流，其接近于零)。所述一个或多个次级相绕组(线圈)(亦称为次级绕组)例如在电机启动时向DC电源提供低压供电。所述一个或多个次级相绕组(线圈)还充当高频噪声滤波器，用于从向DC电源供应的低供电电压滤除高频噪声。次级绕组可以分布在任何位置，例如均匀地分布在第一(L1)分相绕组与第四(L4)分相绕组之间，全都位于一个极上，或者不均匀地分布在第一(L1)分相绕组与第四(L4)分相绕组之间，例如在一个次级绕组上分布比另一次级绕组更多数目的匝数或线圈。次级绕组可以均匀地或不均匀地分布在第一(L1)分相绕组、第二(L2)分相绕组、第三(L3)分相绕组和第四(L4)分相绕组中的任何分相绕组之间的任何位置。

1级电源开关电路

电源开关块具有全波桥式整流器BR1和MOSFET Q1。全波桥式整流器BR1保证不会有负电压供应到MOSFET Q1的漏极(顶部)，并且保证不会有正电压供应到MOSFET Q1的源极(底部)，以便在经由电阻器R1或单独的栅极驱动器电路而由MOSFET Q1的栅极上的正电压偏置时电流只能够从MOSFET Q1的漏极流向源极。在图31的示例中，在正整流AC电压存在于MOSFET Q1的漏极的同时，MOSFET Q1经由电阻器R1而由同一电压信号偏置。二极管D1通过保证MOSFET Q1的栅极上的任何电压都将大于-0.7VDC(因为任何更小的电压可能会损环或损毁或劣化MOSFET Q1)来保护MOSFET Q1的栅极。在上述示例中，栅极基本上由漏极电压驱动。在上述该类型的配置中，当MOSFET Q1通电时，其使栅极驱动信号崩溃，从而导致MOSFETQ1如同处于从漏极到源极的最高电阻(Rds(on))那样操作。由于电阻较高，跨MOSFET Q1的电压降也较高，其直接取自通向电机分相绕组(线圈)(L1-L4)的功率。添加简单的栅极驱动器电路增大了通向MOSFET Q1的栅极的电压并减小了Rds(on)。在图32中示出了使用本文所述的分立组件的栅极驱动器的示例。电阻器R1和R12、齐纳二极管Z1以及二极管D1和D2组成简单的栅极驱动器。

再次参考图30A-图30B，可以将电容器从MOSFET Q1的栅极连接到MOSFET Q1的源极，以帮助保持DC电压电平。由于栅极驱动器的输入连接到电机分相绕组(线圈)的另一侧，因此存在大约等于(电压Line in)/(有效线圈数目)的电压差值。在图32的示例中，如果Line In为120VAC，由于有2个具有相同值的有效线圈，因此栅极驱动器的输入处的电压各自约为120/2＝60伏。

齐纳二极管Z1将会调节较高的电压，并且应当为MOSFET的正常操作范围内的值。齐纳二极管Z1会将电压的量调节成等于齐纳二极管的电压额定值；高于额定齐纳二极管电压的电压将会跨齐纳二极管下降。齐纳二极管Z1可以充当电压调节器。在这种情况下，电压被调节至MOSFET Q1的操作电压内。

在像图31的示例那样的配置中，跨MOSFET Q1的电压降可以是大约5伏，或者刚够保持MOSFET Q1偏置。在图32的示例中，跨MOSFET Q1的电压降可以小于1伏。

2级电源开关电路

2级电源开关电路的用途是以尽可能最高效的方式运行电机。由于2级很少需要在1个输入周期内关闭和打开或者打开和关闭，因此其可以设计成非常简单地操作。唯一需要来自1级控制逻辑/电机控制器的输入是同步关闭输入，SYNC SD。SYNC SD输入用于通过将1级MOSFET Q1的栅极拉至其源极而关闭1级MOSFET Q1。SYNC SD输入还用于只要电机速度同步于输入频率运行，就打开一个或多个2级电源开关电路。在图30A-30B中的示例电路中，SYNC SD输入对于启动为逻辑高。当引脚1上通向电压调节器IC2的输入上的频率的周期时间与电容器C4和电阻器R7所设定的时间常数相匹配时，SYCN SD输入被拉至逻辑低通过和集电极开路输出。只要电压调节器IC2感测到同步速度，SYNC SD输入就为逻辑低。如果电机负载重或者由于某种其他原因电机“失去同步”，则SYNC SD输入将会从逻辑低切换回逻辑高。2级(例如，一个或多个2级电源开关电路)将会关断，而1级(例如，一个或多个1级电源开关电路)将会操作，直至感测到同步速度。由于1级需要SYNC SD输入上的逻辑高才能操作，并且2级需要SYNC SD输入上的逻辑低才能操作，因此在图30A-图30B的示例中1级和2级无法同时通电。

图33描绘了使用隔离输入、双向晶体管开关(triac)输出、固态继电器(SSR)SSR1的2级电源开关电路的版本。该配置仅需要2个组件。SSR输入LED的阳极通过限流电阻器R2连接到正电压VCC。SSR输入LED的阴极连接到SYNC SD输入。当SYNC SD输入切换到逻辑低时，完成通过输入LED的电流路径，并且SSR接通。同样地，当SYNC SD输入为逻辑高时，不存在通过输入LED的电流路径，并且SSR关闭。

图34描绘了使用分立组件替代电源开关电路的SSR的电路。图34的电路操作非常类似于1级电源开关电路。一个差异在于，由于高值电阻器R14连接于开关Q2的漏极与开关Q6的基极之间，因此电源开关电路对于2级是常关的。当开关Q2的漏极上存在正电压时，开关Q6通电，这将开关Q2的栅极短接到其源极，从而关闭开关Q2。另一差异是经由隔离器ISO1向电源开关电路的隔离输入。向隔离器ISO1的输入的工作方式与前文描述的向SSR(SSR1)的输入相同，并且输出为开路集电极。当SYNC SD输入切换到逻辑低时，隔离器ISO1的输出通电，这将开关Q6的基极切换到其发射极，从而关闭开关Q6。当开关Q6关闭时，开关Q2将会在开关Q2的栅极上存在高于阈值的正电压时操作。又一差异在于，由于2级电源开关电路不需要那么快的切换，因此电容器C2可以是更高的值。增大电容器C2的值将会允许更简单的栅极驱动器电路(二极管D1和电阻器R6)版本。

本领域技术人员将会明白，本发明设想到来自所公开的实施方式的变体。本发明不应局限于上述实施方式，而是应当由所附权利要求来衡量。

Claims (46)

1.一种分相绕组电路，包括：

形成所述电路的电机相绕组的半部分的至少两个相绕组，以及形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分的至少另外两个相绕组；

直流DC电源，其处于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述DC电源以接收从所述电机相绕组中的一个或多个传输的交流AC功率并将该AC功率转换成DC功率；

第一级电源开关电路，其包括至少一个电源开关，所述至少一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分上的所述至少两个相绕组之间，以及电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述另外半部分上的所述至少另外两个相绕组之间；

第二级电源开关电路，其包括至少另外一个电源开关，所述至少另外一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的所述电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述至少另外一个电源开关以从所述电机相绕组的一个或多个接收AC功率；以及

至少一个非崩溃DC电源组件，用于防止所述DC电源在所述至少一个电源开关打开且导通时崩溃。

2.如权利要求1所述的分相绕组电路，其中所述至少一个非崩溃DC电源组件包括以下各项中之一：(i)从至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个电连接到所述DC电源的至少一个分接头，用于将所述AC功率供应至所述DC电源；或者(ii)相对于所述至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个缠绕并且电连接到所述DC电源的至少一个次级相线圈绕组，用于将所述AC功率供应至所述DC电源。

3.如权利要求1所述的分相绕组电路，其中所述至少一个非崩溃DC电源组件包括用于在至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组与所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路中的至少一个之间产生电压降的至少一个电气组件，以防止所述DC电源在所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路的至少一个打开且导通时崩溃。

4.一种用于电机的电路，包括：

形成所述电路的电机相绕组的半部分的至少两个相绕组，以及形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分的至少另外两个相绕组；

直流DC电源，其处于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述DC电源以接收从所述电机相绕组中的一个或多个传输的交流AC功率并将该AC功率转换成DC功率；

第一级电源开关电路，其包括至少一个电源开关，所述至少一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分上的所述至少两个相绕组之间，以及电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述另外半部分上的所述至少另外两个相绕组之间；

第二级电源开关电路，其包括至少另外一个电源开关，所述至少另外一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的所述电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述至少另外一个电源开关以从所述电机相绕组接收AC功率；

电机控制器，用于控制所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路，所述电机控制器电连接于下列各项中的至少一个：(i)所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间；或(ii)所述电路的所述电机相绕组的所述半部分上的所述至少两个相绕组之间，以及所述电路的所述电机相绕组的所述另外半部分上的所述至少另外两个相绕组之间；以及

至少一个非崩溃DC电源组件，其连接到所述DC电源，用于防止所述DC电源在所述至少一个电源开关或所述至少另外一个电源开关打开且导通时崩溃。

5.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个非崩溃DC电源组件包括下列各项中的至少一个：位于所述电机相绕组与所述电源开关电路之间的一个或多个电阻器，以及位于所述电机相绕组与所述电源开关电路之间的一个或多个齐纳二极管。

6.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个非崩溃DC电源组件包括从至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个电连接到所述DC电源的至少一个分接头，用于将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

7.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个非崩溃DC电源组件包括相对于至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个缠绕并且电连接到所述DC电源的至少一个次级相线圈绕组，用于将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

8.如权利要求7所述的电路，其中所述至少一个次级相线圈绕组包括多个次级相线圈绕组，其均匀地分布在所述至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组之间，或者不均匀地分布在所述至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组之间。

9.如权利要求7所述的电路，其中所述至少一个次级相线圈绕组包括多个次级相线圈绕组，其全部分布在所述电机的定子的一个极上，或者分布在所述电机的所述定子的不止一个极上。

10.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个非崩溃DC电源组件包括用于在至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组与所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路中的至少一个之间产生电压降的至少一个电气组件，以防止所述DC电源在所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路中的至少一个打开且导通时崩溃。

11.如权利要求4所述的电路，其中所述第一级电源开关电路包括与所述至少一个电源开关并联的至少一个齐纳二极管，其中当所述至少一个电源开关打开且导通和关闭且不导通时电流流过所述至少一个齐纳二极管。

12.如权利要求4所述的电路，其中所述第一级电源开关电路包括与所述至少一个电源开关并联的电压调节器，其中当所述至少一个电源开关打开且导通或关闭且不导通时电流流过所述电压调节器。

13.如权利要求4所述的电路，其中所述第一级电源开关电路包括全波桥式整流器，其可操作地连接到所述至少一个电源开关，以停止向所述至少一个电源开关的漏极供应负电压以及停止向所述至少一个电源开关的源极供应正电压，从而使电流在所述至少一个电源开关由所述至少一个电源开关的栅极上的正电压偏置时仅从所述至少一个电源开关的漏极流向源极。

14.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个电源开关包括第一电源开关和第二电源开关，其中在AC周期的一半中所述第一电源开关打开且导通而同时所述第二电源开关关闭且不导通，并且在所述AC周期的另一半中所述第二电源开关打开且导通而同时所述第一电源开关关闭且不导通。

15.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个电源开关包括下列各项中的至少一个：一个电源开关、串联的两个电源开关，以及并联的两个电源开关。

16.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个电源开关包括下列各项中的至少一个：一个或多个硅控整流器(SCR)，以及一个或多个晶体管。

17.如权利要求16所述的电路，其中所述一个或多个晶体管为一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

18.如权利要求4所述的电路，还包括所述电机，所述电机选自下列各项中的至少一个：DC无刷电机、电子换向电机、罩极电机，以及固定分相电容器式电机。

19.如权利要求4所述的电路，还包括所述电机，其中所述电机能够在同步速度、同步速度以下和同步速度以上运转。

20.一种用于电路的方法，包括：

提供至少两个相绕组形成所述电路的电机相绕组的半部分，以及至少另外两个相绕组形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分；

提供直流DC电源，其处于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述DC电源以接收从所述电机相绕组中的一个或多个传输的交流AC功率并将该AC功率转换成DC功率；

提供第一级电源开关电路，其包括至少一个电源开关，所述至少一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分上的所述至少两个相绕组之间，以及电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述另外半部分上的所述至少另外两个相绕组之间；

提供第二级电源开关电路，其包括至少另外一个电源开关，所述至少另外一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的所述电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述至少另外一个电源开关以从所述电机相绕组的一个或多个接收AC功率；以及

提供至少一个非崩溃DC电源组件，用于防止所述DC电源在所述至少一个电源开关打开且导通时崩溃。

21.如权利要求20所述的方法，还包括为所述至少一个非崩溃DC电源组件提供以下各项中之一：(i)从至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个电连接到所述DC电源的至少一个分接头，用于将所述AC功率供应至所述DC电源；或者(ii)相对于所述至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个缠绕并且电连接到所述DC电源的至少一个次级相线圈绕组，用于将所述AC功率供应至所述DC电源。

22.如权利要求20所述的方法，还包括为所述至少一个非崩溃DC电源组件提供用于在至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组与所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路中的至少一个之间产生电压降的至少一个电气组件，以防止所述DC电源在所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路中的至少一个打开且导通时崩溃。

23.一种用于电机的电路的方法，包括：

提供至少两个相绕组形成电路的电机相绕组的半部分，以及至少另外两个相绕组形成所述电路的所述电机相绕组的另外半部分；

提供直流DC电源，其处于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述DC电源以接收从所述电机相绕组中的一个或多个传输的交流AC功率并将该AC功率转换成DC功率；

提供第一级电源开关电路，其包括至少一个电源开关，所述至少一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分上的所述至少两个相绕组之间，以及电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述另外半部分上的所述至少另外两个相绕组之间；

提供第二级电源开关电路，其包括至少另外一个电源开关，所述至少另外一个电源开关处于所述DC电源与所述电机相绕组之间的所述电流路径之外，并且电连接于所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间，所述至少另外一个电源开关以从所述电机相绕组接收AC功率；

提供电机控制器，用于控制所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路，所述电机控制器电连接于下列各项中的至少一个：(i)所述电路的所述电机相绕组的所述半部分与所述另外半部分之间；或(ii)所述电路的所述电机相绕组的所述半部分上的所述至少两个相绕组之间，以及所述电路的所述电机相绕组的所述另外半部分上的所述至少另外两个相绕组之间；以及

提供至少一个非崩溃DC电源组件，其连接到所述DC电源，用于防止所述DC电源在所述至少一个电源开关或所述至少另外一个电源开关打开且导通时崩溃。

24.如权利要求23所述的方法，还包括为所述至少一个非崩溃DC电源组件提供下列各项中的至少一个：位于所述相绕组与所述电源开关电路之间的一个或多个电阻器，以及位于所述相绕组与所述电源开关电路之间的一个或多个齐纳二极管。

25.如权利要求23所述的方法，还包括为所述至少一个非崩溃DC电源组件提供从至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个电连接到所述DC电源的至少一个分接头，用于将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

26.如权利要求23所述的方法，还包括为所述至少一个非崩溃DC电源组件提供相对于至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组的至少一个缠绕并且电连接到所述DC电源的至少一个次级相线圈绕组，用于将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

27.如权利要求26所述的方法，还包括为所述至少一个次级相线圈绕组提供多个次级相线圈绕组，将所述次级相线圈绕组均匀地分布在所述至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组之间，或者不均匀地分布在所述至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组之间。

28.如权利要求26所述的方法，还包括为所述至少一个次级相线圈绕组提供多个次级相线圈绕组，将所述次级相线圈绕组全部分布在所述电机的定子的一个极上，或者分布在所述电机的所述定子的不止一个极上。

29.如权利要求23所述的方法，还包括为所述至少一个非崩溃DC电源组件提供用于在至少两个连接到AC线路电压的电机相绕组与所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路中的至少一个之间产生电压降的至少一个电气组件，以防止所述DC电源在所述第一级电源开关电路和所述第二级电源开关电路中的至少一个打开且导通时崩溃。

30.如权利要求23所述的方法，还包括为所述第一级电源开关电路提供与所述至少一个电源开关并联的至少一个齐纳二极管，其中当所述至少一个电源开关打开且导通和关闭且不导通时电流流过所述至少一个齐纳二极管。

31.如权利要求23所述的方法，还包括提供所述第一级电源开关电路，其包括与所述至少一个电源开关并联的电压调节器，其中当所述至少一个电源开关打开且导通或关闭且不导通时电流流过所述电压调节器。

32.如权利要求23所述的方法，还包括为所述第一级电源开关电路提供全波桥式整流器，该全波桥式整流器可操作地连接到所述至少一个电源开关，以停止向所述至少一个电源开关的漏极供应负电压以及停止向所述至少一个电源开关的源极供应正电压，从而使电流在所述至少一个电源开关由所述至少一个电源开关的栅极上的正电压偏置时仅从所述至少一个电源开关的漏极流向源极。

33.如权利要求23所述的方法，还包括为所述至少一个电源开关提供第一电源开关和第二电源开关，其中在AC周期的一半中所述第一电源开关打开且导通而同时所述第二电源开关关闭且不导通，并且在所述AC周期的另一半中所述第二电源开关打开且导通而同时所述第一电源开关关闭且不导通。

34.如权利要求23所述的方法，还包括提供所述至少一个电源开关，其包括下列各项中的至少一个：一个电源开关、串联的两个电源开关，以及并联的两个电源开关。

35.如权利要求23所述的方法，还包括提供所述至少一个电源开关，其包括下列各项中的至少一个：一个或多个硅控整流器(SCR)，以及一个或多个晶体管。

36.如权利要求35所述的方法，其中所述一个或多个晶体管为一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

37.如权利要求23所述的方法，还包括从下列各项中的至少一个中选择所述电机：DC无刷电机、电子换向电机、罩极电机，以及固定分相电容器式电机。

38.如权利要求23所述的方法，还包括在同步速度、同步速度以下和同步速度以上运转所述电机。

39.如权利要求4所述的电路，其中所述至少一个非崩溃DC电源组件包括：

第一非崩溃DC电源组件，其用于在一周期的第一部分期间防止所述DC电源在所述至少一个电源开关打开且导通时崩溃；以及

第二非崩溃DC电源组件，其用于在所述周期的第二部分期间防止所述DC电源在所述至少一个电源开关打开且导通时崩溃。

40.如权利要求39所述的电路，其中所述第一非崩溃DC电源组件和所述第二非崩溃DC电源组件每个都包括从连接到AC线路电压的电机相绕组电连接到所述DC电源的分接头，用于接收来自所述连接到AC线路电压的电机相绕组的AC功率，并且将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

41.如权利要求39所述的电路，其中所述第一非崩溃DC电源组件和所述第二非崩溃DC电源组件每个都包括相对于连接到AC线路电压的电机相绕组缠绕并且电连接到所述DC电源的次级相线圈绕组，用于从所述连接到AC线路电压的电机相绕组接收AC功率，并且将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

42.如权利要求39所述的电路，其中所述第一非崩溃DC电源组件直接连接到所述DC电源，并且所述第二非崩溃DC电源组件直接连接到所述DC电源。

43.如权利要求23所述的方法，还包括为所述至少一个非崩溃DC电源组件提供：

第一非崩溃DC电源组件，用于在一周期的第一部分期间防止所述DC电源在所述至少一个电源开关打开且导通时崩溃；以及

第二非崩溃DC电源组件，用于在所述周期的第二部分期间防止所述DC电源在所述至少一个电源开关打开且导通时崩溃。

44.如权利要求43所述的方法，还包括提供所述第一非崩溃DC电源组件和所述第二非崩溃DC电源组件每个都包括来自连接到AC线路电压的电机相绕组并且电连接到所述DC电源的分接头的，用于接收来自所述连接到AC线路电压的电机相绕组的AC功率，并且将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

45.如权利要求43所述的方法，还包括提供所述第一非崩溃DC电源组件和所述第二非崩溃DC电源组件每个都包括相对于连接到AC线路电压的电机相绕组缠绕并且电连接到所述DC电源的次级相线圈绕组，用于从所述连接到AC线路电压的电机相绕组接收AC功率，并且将所述AC功率供应至所述DC电源并绕过所述电源开关电路。

46.如权利要求43所述的方法，还包括提供所述第一非崩溃DC电源组件直接连接到所述DC电源以及所述第二非崩溃DC电源组件直接连接到所述DC电源。