Gebietarea
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das technische Gebiet von Motoren, und insbesondere auf eine Motortreiberschaltung.The present disclosure relates to the technical field of engines, and more particularly to a motor driver circuit.
Hintergrundbackground
Synchronmotoren werden aufgrund ihrer Eigenschaften wie beispielsweise kleine Baugröße und hohe Arbeitseffizienz zunehmend in vielfältigen Bereichen verwendet. Das elektromagnetische Drehmoment eines Motors kann durch basierend auf der magnetischen Ko-Energie Wco, berechnet werden. Es ist festzustellen, dass der Selbstinduktionskoeffizient und der Gegeninduktionskoeffizient einer Ankerwicklung von einem Positionswinkel θ des Läufers abhängt, daher kann das elektromagnetische Drehmoment über die folgende Formel erhalten werden: wobei
Z die Phasenanzahl ist, Fm eine entsprechende magnetische Treibkraft (engl.: magnetic motive force – MMF) ist, Pm eine Leistung der Magnetschaltung ist, i ein Strom der Ständerwicklung ist, und Mim eine Gegeninduktion zwischen der Ständerwicklung und einer entsprechenden Schaltung einer Überlappung eines Magnets ist. Die elektromotorische Kraft (engl.: electro motive force – EMF) ei der Ständerwicklung hängt mit dem magnetischen Fluss zusammen und kann über die folgende Formel berechnet werden: wobei Φim der durch den Magneten erzeugte Magnetfluss ist. kann basierend auf obigen zwei Formeln erhalten werden. Dadurch ist ersichtlich, dass eine elektromotorische Gegenkraft, die durch den Strom der Ständerwicklung vervielfacht wird, ein Mittel zum Erzeugen mechanischer Arbeit durch den Motor ist.Synchronous motors are increasingly being used in a variety of fields due to their characteristics such as small size and high work efficiency. The electromagnetic torque of an engine can by 
Z is the number of phases, F m is a corresponding magnetic force (MMF), P m is a power of the magnetic circuit, i is a current of the stator winding, and M im is a mutual inductance between the stator winding and a corresponding circuit an overlap of a magnet is. The electromotive force (EMF) e i of the stator winding is related to the magnetic flux and can be calculated using the following formula: where Φ is the magnetic flux generated by the magnet. can be obtained based on the above two formulas. As a result, it can be seen that a back electromotive force multiplied by the current of the stator winding is a means for generating mechanical work by the motor.
Darstellungpresentation
In Anbetracht dessen ist es erwünscht, eine Motortreiberschaltung, die dazu fähig ist, die Leistungseffizienz eines Motors zu verbessern, sowie ein Motorbauteil, das die Motortreiberschaltung nutzt, und ein Anwendungsgerät zu schaffen.In view of this, it is desirable to provide a motor drive circuit capable of improving the power efficiency of an engine, and an engine component using the motor drive circuit and an application apparatus.
Eine Motortreiberschaltung wird gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung angegeben. Die Motortreiberschaltung weist auf:
einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter, der in Reihe mit einem Motor über eine externe Wechselstromversorgung geschaltet ist;
eine Schaltersteuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter so zu steuern, dass er in einer voreingestellten Weise ein- oder ausgeschaltet wird; und
eine Verzögerungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Einschalten für den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter für eine voreingestellte Zeit zu verzögern, um eine Phasenverschiebung zwischen einem Strom, der durch den Motor fließt, und einer elektromotorischen Gegenkraft, zu verringern.A motor drive circuit is provided in accordance with an embodiment of this disclosure. The motor driver circuit includes:
a controllable bidirectional AC switch connected in series with a motor via an external AC power supply;
a switch control circuit configured to control the controllable bidirectional AC switch to be turned on or off in a preset manner; and
a delay circuit configured to delay a turn-on for the controllable bidirectional AC switch for a preset time to reduce a phase shift between a current flowing through the motor and a counter electromotive force.
Als eine bevorzugte Lösung weist die Verzögerungsschaltung eine RC-Verzögerungsschaltung auf, bei welcher ein Kondensator der RC-Verzögerungsschaltung mit einer Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters verbunden ist.As a preferred solution, the delay circuit comprises an RC delay circuit in which a capacitor of the RC delay circuit is connected to a control terminal of the controllable bidirectional AC switch.
Als eine bevorzugte Lösung weist die Motortreiberschaltung weiter einen Positionssensor auf, der dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld des Läufers des Motors zu erfassen, und dann ein magnetisches Induktionssignal entsprechend dem Magnetfeld auszugeben; und die Schaltersteuerschaltung ist dazu ausgebildet, den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter derart zu steuern, dass dieser basierend auf dem magnetischen Induktionssignal und einer Polarität eines Leistungssignals, welches von der Wechselstromversorgung ausgegeben wird, eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.As a preferable solution, the motor drive circuit further includes a position sensor configured to detect a magnetic field of the rotor of the motor, and then to output a magnetic induction signal corresponding to the magnetic field; and the switch control circuit is configured to control the controllable bidirectional AC switch to be turned on or off based on the magnetic induction signal and a polarity of a power signal output from the AC power supply.
Als eine bevorzugte Lösung ist die Schaltersteuerschaltung dazu ausgebildet, um: den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter anzuschalten, falls die Polarität des ausgegebenen Leistungssignals positiv ist und das erfasste magnetische Induktionssignal in einer ersten Polarität ist oder falls die Polarität des ausgegebenen Leistungssignals negativ ist und das erfasste magnetische Induktionssignal in einer zweiten Polarität ist; und den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter auszuschalten, falls das Leistungssignal negativ ist und das erfasste magnetische Induktionssignal in einer ersten Polarität ist oder falls das Leistungssignal positiv ist und das erfasste magnetische Induktionssignal in einer zweiten Polarität ist.As a preferred solution, the switch control circuit is configured to: turn on the controllable bidirectional AC switch if the polarity of the output power signal is positive and the detected magnetic induction signal is in a first polarity or if the polarity of the output power signal is negative and the detected magnetic induction signal in a second polarity; and turn off the controllable bidirectional AC switch if the power signal is negative and the detected magnetic induction signal is in a first polarity or if the power signal is positive and the detected magnetic induction signal is in a second polarity.
Als eine bevorzugte Lösung weist die Motortreiberschaltung des Weiteren eine Gleichrichterschaltung auf, wobei die Gleichrichterschaltung eine Ausgangsklemme mit hoher Spannung und eine Ausgangsklemme mit niedriger Spannung aufweist; wobei die Schaltersteuerung, falls der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter eingeschaltet ist, zwischen einem ersten Zustand, bei welchem ein Strom von der Ausgabeklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung zu einer Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters fließt und einem zweiten Zustand schaltet, bei welchem ein Strom von der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters zu der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung fließt. As a preferred solution, the motor drive circuit further comprises a rectifier circuit, the rectifier circuit having a high voltage output terminal and a low voltage output terminal; wherein the switch controller, if the controllable bidirectional AC switch is turned on, switches between a first state in which a current flows from the high voltage output terminal of the rectifier circuit to a control terminal of the controllable bidirectional AC switch and a second state in which a current from the control terminal of the controllable bidirectional AC switch flows to the low voltage output terminal of the rectifier circuit.
Als eine bevorzugte Lösung ist das Umschalten der Betriebszustände der Schaltersteuerschaltung zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand der Fall eines sofortigen Umschaltens zu einem Zustand, falls der andere Zustand endet, oder der Fall eines Umschaltens zu einem Zustand, nachdem eine auf den anderen Zustand folgende Intervallzeit verstreicht.As a preferable solution, the switching of the operating states of the switch control circuit between the first state and the second state is the case of an immediate switching to a state if the other state ends, or the case of a switching to a state after one following the other state Interval time elapses.
Als eine bevorzugte Lösung weist die Schaltersteuerschaltung einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter auf, wobei der erste Schalter in einen ersten Strompfad geschaltet ist, wobei der erste Strompfad zwischen der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters und der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung angeordnet ist; wobei der zweite Schalter in einen zweiten Strompfad geschaltet ist, wobei der zweite Strompfad zwischen der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters und der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung angeordnet ist.As a preferred solution, the switch control circuit comprises a first switch and a second switch, the first switch being connected in a first current path, the first current path being located between the control terminal of the controllable bidirectional AC switch and the high voltage output terminal of the rectifier circuit; wherein the second switch is connected in a second current path, the second current path being arranged between the control terminal of the controllable bidirectional AC switch and the low voltage output terminal of the rectifier circuit.
Als eine bevorzugte Lösung weist die Verzögerungsschaltung eine RC-Verzögerungsschaltung auf, und die RC-Verzögerungsschaltung weist einen Kondensator, welcher mit der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters verbunden ist, und einen Widerstand auf, der zwischen die Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters und einer Stromausgangsklemme des ersten Schalters geschaltet ist.As a preferred solution, the delay circuit comprises an RC delay circuit, and the RC delay circuit comprises a capacitor connected to the control terminal of the controllable AC bidirectional switch and a resistor connected between the control terminal of the controllable bidirectional AC switch and a current output terminal of the first switch is switched.
Als eine bevorzugte Lösung weist weiter die Schaltersteuerschaltung einen ersten Widerstand, eine NPN-Triode, einen zweiten Widerstand und eine erste Diode auf, in Reihe mit der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters und einer Ausgangsklemme des Positionssensors geschaltet, wobei die Kathode der Diode mit der Ausgangsklemme des Positionssensors verbunden, eine Klemme des ersten Widerstands mit der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und die andere Klemme des ersten Widerstands mit der Ausgangsklemme des Positionssensors verbunden ist; wobei eine Basis der NPN-Triode mit der Ausgangsklemme des Positionssensors verbunden ist, ein Emitter der NPN-Triode mit der Anode der Diode verbunden ist; und ein Kollektor der NPN-Triode mit der Ausgabeklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung verbunden ist; wobei der zweite Widerstand als eine RC-Verzögerungsschaltung mit einem Kondensator in Reihe mit dem zweiten Widerstand gebildet ist und mit der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters verbunden ist.As a preferred solution, the switch control circuit further comprises a first resistor, an NPN triode, a second resistor and a first diode connected in series with the control terminal of the controllable bidirectional AC switch and an output terminal of the position sensor, the cathode of the diode being connected to the output terminal the position sensor is connected, one terminal of the first resistor is connected to the high voltage output terminal of the rectifier circuit, and the other terminal of the first resistor is connected to the output terminal of the position sensor; wherein a base of the NPN triode is connected to the output terminal of the position sensor, an emitter of the NPN triode is connected to the anode of the diode; and a collector of the NPN triode is connected to the high voltage output terminal of the rectifier circuit; wherein the second resistor is formed as an RC delay circuit with a capacitor in series with the second resistor and connected to the control terminal of the controllable AC bidirectional switch.
Als eine bevorzugte Lösung weist die Schaltersteuerschaltung auf: einen ersten Strompfad, in welchem ein Strom zu einer Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters fließt; einen zweiten Strompfad, in welchem ein Strom von der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters fließt; und einen Schalter, der in einem von dem ersten Strompfad und dem zweiten Strompfad geschaltet ist, wobei der Schalter durch das magnetische Induktionssignal gesteuert wird, um den ersten Strompfad und den zweiten Strompfad selektiv einschalten zu lassen.As a preferred solution, the switch control circuit comprises: a first current path in which a current flows to a control terminal of the controllable bidirectional AC switch; a second current path in which a current flows from the control terminal of the controllable bidirectional AC switch; and a switch connected in one of the first current path and the second current path, the switch being controlled by the magnetic induction signal to selectively turn on the first current path and the second current path.
Als eine bevorzugte Lösung weist der andere von dem ersten Strompfad und dem zweiten Strompfad keinen Schalter auf.As a preferred solution, the other of the first current path and the second current path has no switch.
Als eine bevorzugte Lösung sind der Positionssensor und die Schaltersteuerschaltung innerhalb einer integrierten Schaltung integriert; und die Verzögerungsschaltung weist eine RC-Verzögerungsschaltung auf, wobei ein Kondensator der RC-Verzögerungsschaltung außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet ist.As a preferred solution, the position sensor and the switch control circuit are integrated within an integrated circuit; and the delay circuit comprises an RC delay circuit, wherein a capacitor of the RC delay circuit is arranged outside the integrated circuit.
Als eine bevorzugte Lösung sind der Positionssensor, die Schaltersteuerschaltung und die Verzögerungsschaltung innerhalb einer integrierten Schaltung integriert.As a preferred solution, the position sensor, the switch control circuit and the delay circuit are integrated within an integrated circuit.
Als eine bevorzugte Lösung ist der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter zwischen einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet, wobei die Ständerwicklung des Motors und die Wechselstromversorgung in Reihe zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten geschaltet sind; oder die Ständerwicklung des Motors und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter sind in Reihe zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten; oder die Ständerwicklung des Motors und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter sind in Reihe mit dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten verbunden, und der erste Knoten und der zweite Knoten ist jeweils mit zwei Klemmen der Wechselstromversorgung verbunden.As a preferred solution, the controllable bidirectional AC switch is connected between a first node and a second node, wherein the stator winding of the motor and the AC power supply are connected in series between the first node and the second node; or the stator winding of the motor and the controllable bidirectional AC switches are in series between the first node and the second node; or the stator winding of the motor and the controllable bidirectional AC switches are connected in series with the first node and the second node, and the first node and the second node are respectively connected to two terminals of the AC power supply.
Als eine bevorzugte Lösung weist die Verzögerungsschaltung eine gerade Anzahl an NOT-Gates auf. As a preferred solution, the delay circuit has an even number of NOT gates.
Ein Motorbauteil ist des Weiteren gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung angegeben, welche einen Motor und eine der obigen Motortreiberschaltungen aufweist.An engine component is further provided according to an embodiment of the disclosure, which includes a motor and one of the above motor driver circuits.
Als eine bevorzugte Lösung weist der Motor einen Ständer und einen Läufer auf, wobei der Ständer einen Ständerkern und eine um den Ständerkern gewickelte Einphasenwicklung aufweist.As a preferred solution, the motor has a stator and a rotor, the stator having a stator core and a single-phase winding wound around the stator core.
Als eine bevorzugte Lösung ist der Motor ein bürstenloser Permanentmagnetmotor.As a preferred solution, the motor is a brushless permanent magnet motor.
Ein Anwendungsgerät, welches eine der obigen Motorkomponenten aufweist, ist des Weiteren gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung angegeben.An application device having one of the above engine components is further indicated according to an embodiment of the disclosure.
Als eine bevorzugte Lösung weist das Anwendungsgerät eine Pumpe, einen Ventilator, ein Haushaltsgerät und ein Fahrzeug auf.As a preferred solution, the application device comprises a pump, a fan, a household appliance and a vehicle.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung wird, falls eine Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung einer Position des Magnetpols des Motors entspricht, der Einschaltvorgang für den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter für eine bestimmte Zeit verzögert. Basierend auf einer solchen Steuerweise wird das erwartete Drehmoment von dem Motor so viel wie möglich erzeugt, wobei eine Leistungsverbrauchssituation, welche durch einen gegenseitigen Widerstand von positivem Drehmoment und negativem Drehmoment verursacht wird, reduziert wird, daher kann die Leistungsnutzungseffizienz weitgehend verbessert werden.According to an embodiment of the disclosure, if a voltage polarity of the external AC power supply corresponds to a position of the magnetic pole of the motor, the turn-on operation for the controllable bidirectional AC switch is delayed for a certain time. Based on such a control mode, the expected torque from the engine is generated as much as possible while reducing a power consumption situation caused by a mutual resistance of positive torque and negative torque, therefore, the power use efficiency can be largely improved.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielsweise mit Bezug auf Figuren der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren sind identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur auftreten, generell mit der gleichen Referenznummer in allen Figuren, in denen diese erscheinen, gekennzeichnet. Abmessungen von Bauteilen und Besonderheiten, die in den Figuren gezeigt werden, sind generell im Hinblick auf Einfachheit und Klarheit der Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren werden im Folgenden aufgelistet.Preferred embodiments of the invention will now be described by way of example only with reference to figures of the accompanying drawings. In the figures, identical structures, elements or parts that appear in more than one figure are generally labeled with the same reference number in all figures in which they appear. Dimensions of components and features shown in the figures are generally chosen for simplicity and clarity of illustration and are not necessarily to scale. The figures are listed below.
1 zeigt schematisch einen Motor gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung; 1 schematically shows a motor according to an embodiment of the disclosure;
2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Motortreiberschaltung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Offenbarung; 2 FIG. 12 is a functional block diagram of a motor drive circuit according to a first preferred embodiment of the disclosure; FIG.
3 zeigt ein Schaltplan einer Motortreiberschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Offenbarung; 3 shows a circuit diagram of a motor drive circuit according to a preferred embodiment of the disclosure;
4 bis 6 zeigen Schaltpläne einer Schaltersteuerschaltung einer Motortreiberschaltung gemäß anderen Ausführungsformen der Offenbarung; 4 to 6 12 show circuit diagrams of a switch control circuit of a motor drive circuit according to other embodiments of the disclosure;
7 zeigt einen Schaltplan einer Verzögerungsschaltung einer Motortreiberschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung; 7 FIG. 12 is a circuit diagram of a delay circuit of a motor drive circuit according to another embodiment of the disclosure; FIG.
8 zeigt ein Wellenformdiagramm einer wie in 2 gezeigten Treiberschaltung, wobei eine Last des Motors eine reine ohmsche Last ist; 8th shows a waveform diagram of a like in 2 shown driver circuit, wherein a load of the motor is a pure resistive load;
9 zeigt ein Wellenformdiagramm einer Treiberschaltung, wobei eine Last eines Motors eine induktive Last ist; und 9 shows a waveform diagram of a driver circuit, wherein a load of a motor is an inductive load; and
10 zeigt ein Wellenformdiagramm einer elektromotorischen Gegenkraft und eines Wicklungsstroms in einer Ständerwicklung eines Motors gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. 10 FIG. 12 is a waveform diagram of a counter electromotive force and a winding current in a stator winding of a motor according to an embodiment of the disclosure. FIG.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die technischen Lösungen der Ausführungsformen der Offenbarung werden klar und vollständig in Verbindungen mit den Zeichnungen der Ausführungsformen der Offenbarung dargestellt werden. Es ist ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur einige wenige Ausführungsformen und nicht alle Ausführungsformen der Offenbarung sind. Jede andere Ausführungsform, die auf Basis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne kreative Arbeit durch Fachleute erhalten werden kann, fallen innerhalb des Schutzrahmens der vorliegenden Offenbarung.The technical solutions of the embodiments of the disclosure will be clearly and completely presented in connection with the drawings of the embodiments of the disclosure. It will be appreciated that the described embodiments are but a few embodiments and not all embodiments of the disclosure. Any other embodiment that can be obtained based on the embodiments of the present disclosure without creative work by those skilled in the art will fall within the scope of the present disclosure.
1 zeigt schematisch einen Motor 10 in der Offenbarung. Der Motor 10 wird durch Verwendung des Beispiels eines Synchronmotors beschrieben. Der Motor 10 weist einen Ständer und einen zwischen Magnetpolen des Ständers drehbar angeordneten Läufer 14 auf. Der Ständer weist einen Ständermagnetkern 12 und eine um den Ständermagnetkern gewickelte Ständerwicklung 16 auf. Der Läufer 14 ist ein Permanentmagnetläufer. 1 schematically shows a motor 10 in the revelation. The motor 10 is described by using the example of a synchronous motor. The motor 10 comprises a stator and a rotatably arranged between magnetic poles of the stator rotor 14 on. The stator has a stator magnetic core 12 and a stator winding wound around the stator magnetic core 16 on. The runner 14 is a permanent magnet rotor.
Vorzugsweise ist zwischen dem Magnetpol des Ständers und dem Magnetpol des Läufers 14 ein nicht gleichförmiger Luftspalt 18 angeordnet, und die Polarachse R des Läufers 14 hat relativ zu der Polarachse S des Ständers einen Offsetwinkel α, wenn der Läufer 14 in Ruhe ist. Diese Ausbildung kann sicherstellen, dass der Läufer 14 jedes Mal eine feste Startrichtung hat (bei diesem Beispiel im Uhrzeigersinn), wenn die Ständerwicklung 16 erregt ist. Die Polarachse R des Läufers bezieht sich auf eine virtuelle Verbindungslinie durch die Zentren von zwei symmetrischen Magnetpolen (bei der hiesigen Ausführungsform: zwei Magnete) entlang einer Durchmesserrichtung des Läufers; und die Polarachse S des Ständers bezieht sich auf eine virtuelle Verbindungslinie durch die Zentren von zwei symmetrischen Polteilen entlang einer Durchmesserrichtung des Ständers. In 1 haben sowohl der Ständer als auch der Läufer zwei Magnetpole, wobei der nicht gleichförmige Luftspalt 18 zwischen dem Magnetpol des Ständers und dem Magnetpol des Läufers 14 allmählich entlang der Startrichtung des Läufers abnimmt. Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine gewölbte Poloberfläche des Polteils des Ständers konzentrisch mit dem Läufer derart angeordnet sein, dass ein Hauptluftspalt mit einem gleichmäßigen Raum gebildet wird; und eine nach innen gerichtete konkave Startnut ist auf der gewölbten Poloberfläche derart angeordnet, dass der ungleichmäßige Luftspalt mit einem ungleichen Raum zwischen der Startnut und der äußeren Oberfläche des Läufers gebildet wird. Es ist ersichtlich, dass bei mehreren Ausführungsformen der Läufer und der Ständer mehrere magnetische Pole haben können, beispielsweise vier oder sechs magnetische Pole.Preferably, between the magnetic pole of the stator and the magnetic pole of the rotor 14 a non-uniform air gap 18 arranged, and the polar axis R of the rotor 14 has an offset angle α relative to the polar axis S of the stator the runner 14 is at rest. This training can make sure the runner 14 each time has a fixed start direction (clockwise in this example) when the stator winding 16 is excited. The polar axis R of the rotor refers to a virtual connecting line through the centers of two symmetrical magnetic poles (in the present embodiment: two magnets) along a diameter direction of the rotor; and the polar axis S of the stator refers to a virtual connecting line through the centers of two symmetrical pole pieces along a diameter direction of the stator. In 1 Both the stator and the rotor have two magnetic poles, the non-uniform air gap 18 between the magnetic pole of the stator and the magnetic pole of the rotor 14 gradually decreases along the starting direction of the runner. In another embodiment, a curved pole surface of the pole part of the stator may be arranged concentrically with the rotor such that a main air gap with a uniform space is formed; and an inwardly directed concave start groove is disposed on the curved pole surface such that the uneven air gap is formed with an unequal space between the start groove and the outer surface of the rotor. It will be appreciated that in several embodiments, the rotor and the stator may have multiple magnetic poles, for example, four or six magnetic poles.
Der Positionssensor 20 ist auf dem Ständer oder in dem Ständer nahe dem Läufer 14 angeordnet. Der Positionssensor 20 ist dazu ausgebildet, eine Position des Magnetpols des Läufers zu erfassen, und der Positionssensor 20 weicht für einen Winkel relativ zu der Polachse S des Ständers ab. Der bevorzugte Abweichungswinkel ist in dieser Ausführungsform ebenfalls α.The position sensor 20 is on the stand or in the stand near the runner 14 arranged. The position sensor 20 is adapted to detect a position of the magnetic pole of the rotor, and the position sensor 20 deviates for an angle relative to the pole axis S of the stator. The preferred deviation angle is also α in this embodiment.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Motortreiberschaltung 19 des Motors gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die Motortreiberschaltung 19 weist einen Positionssensor 20, eine Gleichrichterschaltung 28, einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26, eine Schaltersteuerschaltung 30 und eine Verzögerungsschaltung 80 auf. Eine Ständerwicklung 16 des Motors und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 sind in Reihe zwischen zwei Anschlüssen einer Wechselstromversorgung 24 geschaltet. Ein Leistungsschalter 25 ist dazu ausgebildet, den Motor zu steuern, dass dieser startet oder stoppt, und ist zwischen der Ständerwicklung 16 und der Wechselstromversorgung 24 angeordnet. Die Gleichrichterschaltung 28 ist dazu ausgebildet, die Wechselstromversorgung in eine niedrige Gleichspannung umzuwandeln und den Positionssensor 20 mit der niedrigen Gleichspannung zu versorgen. Der Positionssensor 20 wird durch die niedrige Gleichspannung, welche durch die Gleichrichterschaltung 28 ausgegeben wird, versorgt, und der Positionssensor 20 ist dazu ausgebildet, eine Position des Magnetpols des Läufers 14 des Motors zu erfassen und ein magnetisches Induktionssignal an eine Ausgangsklemme des Positionssensors 20 auszugeben. Die Schaltersteuerschaltung 30 ist mit der Gleichrichterschaltung 28 und dem Positionssensors 20 verbunden. Die Ausgabeklemme Pout der Schaltersteuerschaltung 30 ist mit dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 über die Verzögerungsschaltung 80 verbunden. Die Schaltersteuerschaltung 30 ist dazu ausgebildet, den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 zu steuern, dass dieser, basierend auf einer durch den Positionssensor 20 erfassten Positionsinformation des Magnetpols des Läufers und einer Polaritätsinformation der Wechselstromversorgung 24 in einer vorab festgelegten Weise eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, um zu bewirken, dass die Ständerwicklung 16 den Läufer 14 zieht und diesen entlang einer oben genannten festen Startrichtung rotieren lässt. 2 shows a block diagram of a motor drive circuit 19 of the engine according to an embodiment of the disclosure. The motor driver circuit 19 has a position sensor 20 , a rectifier circuit 28 , a controllable bidirectional AC switch 26 , a switch control circuit 30 and a delay circuit 80 on. A stator winding 16 of the motor and the controllable bidirectional AC switch 26 are in series between two terminals of an AC power supply 24 connected. A circuit breaker 25 is designed to control the motor to start or stop, and is located between the stator winding 16 and the AC power supply 24 arranged. The rectifier circuit 28 is designed to convert the AC power supply into a low DC voltage and the position sensor 20 to supply with the low DC voltage. The position sensor 20 is due to the low DC voltage passing through the rectifier circuit 28 is output, powered, and the position sensor 20 is adapted to a position of the magnetic pole of the rotor 14 of the motor and a magnetic induction signal to an output terminal of the position sensor 20 issue. The switch control circuit 30 is with the rectifier circuit 28 and the position sensor 20 connected. The output terminal Pout of the switch control circuit 30 is with the controllable bidirectional AC switch 26 via the delay circuit 80 connected. The switch control circuit 30 is designed to be the controllable bidirectional AC switch 26 to control that, based on a through the position sensor 20 detected position information of the magnetic pole of the rotor and a polarity information of the AC power supply 24 is turned on or off in a predetermined manner to cause the stator winding 16 the runner 14 pull and rotate it along an above fixed start direction.
Die externe Wechselstromversorgung 24 kann 220 V oder 230 V Wechselspannung einer kommerziellen Spannungsversorgung oder ein durch einen Inverter ausgegebener Wechselstrom sein. Vorzugsweise kann der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 ein bidirektionaler Triodenthyristor (TRIAC) sein. Vorzugsweise kann der Positionssensor 20 ein Hallsensor 22 (in 3 gezeigt) sein.The external AC power supply 24 can be either 220 V or 230 V ac from a commercial power supply or an alternating current output through an inverter. Preferably, the controllable bidirectional AC switch 26 be a bidirectional triode thyristor (TRIAC). Preferably, the position sensor 20 a Hall sensor 22 (in 3 shown).
In der 2 ist der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 zwischen einen ersten Knoten A und einen zweiten Knoten B geschaltet, wobei die Ständerwicklung 16 und die Wechselstromversorgung 24 in Reihe zwischen dem ersten Knoten A und dem zweiten Knoten B geschaltet sind. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Ständerwicklung 16 und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 in Reihe zwischen dem ersten Knoten A und dem zweiten Knoten B geschaltet, und zwei Klemmen der Wechselstromversorgung 24 sind jeweils mit dem ersten Knoten A und dem zweiten Knoten B verbunden. Auf diese Weise werden die Ständerwicklung 16 des Motors und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 in Reihe zwischen zwei Klemmen der Wechselstromversorgung 24 geschaltet. Eine erste Eingangsklemme I1 und eine zweite Eingangsklemme 12 der Gleichrichterschaltung 28 sind jeweils mit dem ersten Knoten A und dem zweiten Knoten B verbunden. Vorzugsweise ist die erste Eingangsklemme I1 mit dem ersten Knoten über einen Widerstand R0 verbunden.In the 2 is the controllable bidirectional AC switch 26 connected between a first node A and a second node B, wherein the stator winding 16 and the AC power supply 24 are connected in series between the first node A and the second node B. In another embodiment, the stator winding 16 and the controllable bidirectional AC switch 26 connected in series between the first node A and the second node B, and two terminals of the AC power supply 24 are respectively connected to the first node A and the second node B. In this way, the stator winding 16 of the motor and the controllable bidirectional AC switch 26 in series between two terminals of the AC power supply 24 connected. A first input terminal I1 and a second input terminal 12 the rectifier circuit 28 are respectively connected to the first node A and the second node B. Preferably, the first input terminal I1 is connected to the first node via a resistor R0.
Es wird auf 3 Bezug genommen, welche ein spezifischer Schaltplan gemäß einer in 2 gezeigten ersten Ausführungsform der Motortreiberschaltung 19 ist.It will open 3 Referring to a specific circuit diagram according to a in 2 shown first embodiment of the motor drive circuit 19 is.
Die Gleichrichterschaltung 28 weist vier Dioden D2 bis D5 auf. Eine Kathode der Diode D2 ist mit einer Anode der Diode D3 verbunden; eine Kathode der Diode D3 ist mit einer Kathode der Diode D4 verbunden; eine Anode der Diode D4 ist mit einer Kathode der Diode D5 verbunden; und eine Anode der Diode D5 ist mit einer Anode der Diode D2 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist als erste Eingangsklemme I1 der Gleichrichterschaltung 28 über den Widerstand R0 mit der Ständerwicklung 16 des Motors 10 verbunden. Die Anode der Diode D4 ist als zweite Eingangsklemme I2 der Gleichrichterschaltung 28 mit der Wechselstromversorgung 24 verbunden. Die Kathode der Diode D3 ist als erste Ausgangsklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 mit dem Hallsensor 22 und der Schaltersteuerschaltung 30 verbunden, und die erste Ausgangsklemme O1 gibt eine hohe Gleichstrombetriebsspannung aus. Die Anode der Diode D5 ist als zweite Ausgangsklemme O2 der Gleichrichterschaltung 28 mit dem Hallsensor 22 verbunden, und die zweite Ausgangsklemme O2 gibt eine niedrige Spannung aus, welche niedriger ist als die Spannung, die durch die erste Ausgangsklemme ausgegeben wird. Eine Spannungsreglerschaltung, wie beispielsweise eine Zenerdiode Z1, ist zwischen der ersten Ausgangsklemme O1 und der zweiten Ausgangsklemme O2 der Gleichrichterschaltung 28 verbunden. Die Anode der Zenerdiode Z1 ist mit der zweiten Ausgangsklemme O2 verbunden; und die Kathode der Zenerdiode Z1 ist mit der ersten Ausgangsklemme O1 verbunden. The rectifier circuit 28 has four diodes D2 to D5. A cathode of the diode D2 is connected to an anode of the diode D3; a cathode of the diode D3 is connected to a cathode of the diode D4; an anode of the diode D4 is connected to a cathode of the diode D5; and an anode of the diode D5 is connected to an anode of the diode D2. The cathode of the diode D2 is the first input terminal I1 of the rectifier circuit 28 via the resistor R0 with the stator winding 16 of the motor 10 connected. The anode of the diode D4 is the second input terminal I2 of the rectifier circuit 28 with the AC power supply 24 connected. The cathode of the diode D3 is the first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 with the Hall sensor 22 and the switch control circuit 30 connected, and the first output terminal O1 outputs a high DC operating voltage. The anode of diode D5 is the second output terminal O2 of the rectifier circuit 28 with the Hall sensor 22 and the second output terminal O2 outputs a low voltage, which is lower than the voltage output by the first output terminal. A voltage regulator circuit, such as a Zener diode Z1, is connected between the first output terminal O1 and the second output terminal O2 of the rectifier circuit 28 connected. The anode of the Zener diode Z1 is connected to the second output terminal O2; and the cathode of the Zener diode Z1 is connected to the first output terminal O1.
Bei dieser Ausführungsform weist der Hallsensor 22 eine Stromversorgungsklemme VCC, eine Erdungsklemme GND und eine Ausgangsklemme H1 auf. Die Stromversorgungsklemme VCC ist mit der ersten Ausgangsklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 verbunden; die Erdungsklemme GND ist mit der zweiten Ausgangsklemme O2 der Gleichrichterschaltung 28 verbunden; und die Ausgangsklemme H1 ist mit der Schaltersteuerschaltung 30 verbunden. Falls der Hallsensor 22 normal versorgt wird, das heißt, die Stromversorgungsklemme VCC empfängt eine hohe Spannung und die Erdungsklemme GND empfängt eine niedrige Spannung, gibt die Ausgangsklemme H1 des Hallsensors 22 ein magnetisches Induktionssignal aus, welches mit einem logischen hohen Level übereinstimmt, falls das erfasste Magnetfeld des Läufers ein Nordpol ist (Nord); und die Ausgabeklemme H1 des Hallsensors 22 gibt ein magnetisches Induktionssignal aus, welches einem logisch niedrigen Level entspricht, falls das erfasste Magnetfeld des Läufers ein Südpol (Süd) ist.In this embodiment, the Hall sensor 22 a power supply terminal VCC, a ground terminal GND and an output terminal H1. The power supply terminal VCC is connected to the first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 connected; the ground terminal GND is connected to the second output terminal O2 of the rectifier circuit 28 connected; and the output terminal H1 is connected to the switch control circuit 30 connected. If the Hall sensor 22 is normally supplied, that is, the power supply terminal VCC receives a high voltage and the ground terminal GND receives a low voltage, outputs the output terminal H1 of the Hall sensor 22 a magnetic induction signal coinciding with a logic high level if the detected magnetic field of the rotor is a north pole (North); and the output terminal H1 of the Hall sensor 22 outputs a magnetic induction signal corresponding to a logic low level if the detected magnetic field of the rotor is a south pole (south).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schaltersteuerschaltung 30 einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter auf. Der erste Schalter ist in einen ersten Strompfad geschaltet, wobei der erste Strompfad zwischen einer Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 (welcher sich mit der Ausgangsklemme Pout der Schaltersteuerschaltung 30 verbindet) und der ersten Ausgabeklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 angeordnet ist. Der zweite Schalter ist in einen zweiten Strompfad geschaltet, wobei der zweite Strompfad zwischen der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 und der zweiten Ausgabeklemme O2 der Gleichrichterschaltung 28 angeordnet ist.In a preferred embodiment, the switch control circuit 30 a first switch and a second switch. The first switch is connected in a first current path, wherein the first current path between a control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 (which coincides with the output terminal Pout of the switch control circuit 30 connects) and the first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 is arranged. The second switch is connected in a second current path, the second current path between the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 and the second output terminal O2 of the rectifier circuit 28 is arranged.
Als eine besondere Implementierung, wie in 4 gezeigt, sind ein erster Schalter 31 und ein zweiter Schalter 32 ein Paar von sich ergänzenden Halbleiterschaltern. Der erste Schalter 31 wird bei einem niedrigen Level eingeschaltet, und der zweite Schalter 32 wird bei einem hohen Level eingeschaltet. Der erste Schalter 31 und die Ausgabeklemme Pout der Schaltersteuerschaltung 30 sind in den ersten Strompfad geschaltet. Der zweite Schalter 32 und die Ausgabeklemme Pout sind in den zweiten Strompfad geschaltet. Die Steuerklemmen von sowohl dem ersten Schalter 31 als auch dem zweiten Schalter 32 sind mit dem Positionssensor 20 verbunden. Eine Stromeingangsklemme des ersten Schalters 31 ist mit einer hohen Spannung verbunden (wie beispielsweise eine Gleichstromversorgung); eine Spannungsausgangsklemme ist mit der Stromeingangsklemme des zweiten Schalters 32 verbunden; und die Stromausgangsklemme des zweiten Schalters 32 ist mit einer niedrigen Spannung (wie beispielsweise Erde) verbunden. Falls dass das magnetisch induktive Signal, welches durch den Positionssensor 20 ausgegeben wird, bei einem niedrigen Level ist, wird der erste Schalter 31 eingeschaltet und der zweite Schalter 32 ausgeschaltet und ein Laststrom fließt von der hohen Spannung über den ersten Schalter 31 und die Ausgabeklemme Pout der Schaltersteuerschaltung 30 nach außen. Falls das magnetisch induktive Signal, welches durch den Positionssensor 20 ausgegeben wird, bei einem hohen Level ist, wird der zweite Schalter 32 eingeschaltet und der erste Schalter 31 ausgeschaltet und ein Laststrom fließt von außen nach innen zu der Ausgangsklemme Pout und fließt durch den zweiten Schalter 32. In dem in 4 gezeigten Beispielfallfall ist der erste Schalter ein Positiv-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (P-Typ MOSFET), und der zweite Schalter 32 ist ein Negativ-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (N-Typ MOSFET). Es ist ersichtlich, dass der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 bei weiteren Ausführungsformen aus weiteren Typen von Halbleiterschaltern sein kann, wie beispielsweise ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) oder ein Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MESFET) oder andere Feldeffekttransistoren.As a special implementation, as in 4 shown are a first switch 31 and a second switch 32 a pair of complementary semiconductor switches. The first switch 31 is turned on at a low level, and the second switch 32 is turned on at a high level. The first switch 31 and the output terminal Pout of the switch control circuit 30 are connected in the first rung. The second switch 32 and the output terminal Pout are connected in the second current path. The control terminals of both the first switch 31 as well as the second switch 32 are with the position sensor 20 connected. A current input terminal of the first switch 31 is connected to a high voltage (such as a DC power supply); a voltage output terminal is connected to the current input terminal of the second switch 32 connected; and the current output terminal of the second switch 32 is connected to a low voltage (such as ground). If that is the magnetic inductive signal, which by the position sensor 20 is output at a low level, becomes the first switch 31 switched on and the second switch 32 off and a load current flows from the high voltage across the first switch 31 and the output terminal Pout of the switch control circuit 30 outward. If the magnetic inductive signal, which by the position sensor 20 when it is at a high level, the second switch becomes 32 turned on and the first switch 31 turned off and a load current flows from outside to inside to the output terminal Pout and flows through the second switch 32 , In the in 4 In the example case shown, the first switch is a positive-channel metal oxide semiconductor field-effect transistor (P-type MOSFET), and the second switch 32 is a negative-channel metal oxide semiconductor field effect transistor (N-type MOSFET). It can be seen that the first switch 31 and the second switch 32 in other embodiments may be other types of semiconductor switches, such as a junction field effect transistor (JFET) or a metal-semiconductor field effect transistor (MESFET) or other field effect transistors.
Eine Verzögerungsschaltung 80 ist zwischen der Ausgabeklemme Pout der Schaltersteuerschaltung 30 und der Steuerklemme G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 angeordnet. Vorzugsweise ist die Verzögerungsschaltung eine RC-Verzögerungsschaltung.A delay circuit 80 is between the output terminal Pout of the switch control circuit 30 and the control terminal G of the controllable bidirectional AC switch 26 arranged. Preferably, the delay circuit is an RC delay circuit.
Bei einem weiteren spezifischen Beispiel gemäß 3, auf die Bezug genommen wird, weist die Schaltersteuerschaltung 30 eine erste Klemme, eine zweite Klemme und eine dritte Klemme auf. Die erste Klemme ist mit einer ersten Ausgabeklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 verbunden; die zweite Klemme ist mit einer Ausgangsklemme H1 des Hallsensors 22 verbunden; und die dritte Klemme ist mit einer Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 verbunden. Die Schaltersteuerschaltung 30 weist einen Widerstand R2, eine NPN-Triode Q1 (einen ersten Schalter), eine Diode D1 (einen zweiten Schalter), welche in Reihe zwischen die Ausgangsklemme H1 des Hallsensors 22 und des steuerbaren bidirektionalen Wechselschalters 26, geschaltet sind, und einen Widerstand R1 auf. Die Kathode der Diode D1 ist als die zweite Klemme mit der Ausgangsklemme H1 des Hallsensors 22 verbunden. Eine Klemme des Widerstands R2 ist mit der ersten Ausgangsklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 verbunden, und die andere Klemme des Widerstands R2 ist mit der Ausgabeklemme H1 des Hallsensors 22 verbunden. Eine Basis der NPN-Triode Q1 ist mit der Ausgabeklemme H1 des Hallsensors 22 verbunden; ein Emitter der NPN-Triode Q1 ist mit der Anode der Diode D1 verbunden; und ein Kollektor der NPN-Triode Q1 ist als die erste Klemme mit der ersten Ausgangsklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 verbunden. Die Klemme des Widerstands R1, welche nicht mit der Diode D1 verbunden ist, fungiert als dritte Klemme.In another specific example according to 3 to which reference is made, the switch control circuit 30 a first terminal, a second terminal and a third terminal. The first terminal is connected to a first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 connected; the second terminal is connected to an output terminal H1 of the Hall sensor 22 connected; and the third terminal is connected to a control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 connected. The switch control circuit 30 has a resistor R2, an NPN triode Q1 (a first switch), a diode D1 (a second switch) connected in series between the output terminal H1 of the Hall sensor 22 and the controllable bidirectional changeover switch 26 , are connected, and a resistor R1. The cathode of the diode D1 is as the second terminal with the output terminal H1 of the Hall sensor 22 connected. One terminal of the resistor R2 is connected to the first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 connected, and the other terminal of the resistor R2 is connected to the output terminal H1 of the Hall sensor 22 connected. A base of the NPN triode Q1 is connected to the output terminal H1 of the Hall sensor 22 connected; an emitter of the NPN triode Q1 is connected to the anode of the diode D1; and a collector of the NPN triode Q1 is referred to as the first terminal having the first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 connected. The terminal of the resistor R1, which is not connected to the diode D1, acts as a third terminal.
Vorzugsweise ist der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 ein bidirektionaler Triodenthyristor (TRIAC). Zwei Anoden T1 und T2 des TRIAC sind mit der Wechselstromversorgung 24 bzw. der Ständerwicklung 16 verbunden, und eine Steuerklemme G des TRIAC ist mit der dritten Klemme der Schaltersteuerschaltung 30 verbunden. Die Verzögerungsschaltung kann eine RC-Verzögerungsschaltung sein, welche einen Kondensator C1 und einen Widerstand R1 aufweist. Der Kondensator C1 ist zwischen die Steuerklemme G des TRIAC und die erste Anode T1 geschaltet. Bei dieser Ausführungsform wird die RC-Verzögerungsschaltung durch den Widerstand R1 der Schaltersteuerschaltung 30 und den Kondensator C1 gebildet.Preferably, the controllable bidirectional AC switch 26 a bidirectional triode thyristor (TRIAC). Two anodes T1 and T2 of the TRIAC are connected to the AC power supply 24 or the stator winding 16 and a control terminal G of the TRIAC is connected to the third terminal of the switch control circuit 30 connected. The delay circuit may be an RC delay circuit having a capacitor C1 and a resistor R1. The capacitor C1 is connected between the control terminal G of the TRIAC and the first anode T1. In this embodiment, the RC delay circuit is replaced by the resistor R1 of the switch control circuit 30 and the capacitor C1 is formed.
Es ist ersichtlich, dass der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 einen elektronischen Schalter aufweisen kann, durch welchen ein Strom in beide Richtungen fließen kann, gebildet durch eines oder mehrere der Bauteile Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor, silizium-gesteuerte Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler-Schaltung, bidirektionaler Triodenthyristor, Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, bipolarer Sperrschichttransistor, Halbleiter-Thyratron und Optokoppler. Zum Beispiel können zwei Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistoren den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden; zwei silizium-gesteuerte Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler-Schaltungen können den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden; zwei Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode können den steuerbare bidirektionalen Wechselstromschalter bilden; und zwei Sperrschichttransistoren können den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden.It can be seen that the controllable bidirectional AC switch 26 may comprise an electronic switch through which a current can flow in both directions, formed by one or more of the components metal oxide semiconductor field effect transistor, silicon controlled AC-DC converter circuit, bidirectional triode thyristor, isolated bipolar transistor Gate electrode, bipolar junction transistor, semiconductor thyratron and optocoupler. For example, two metal oxide semiconductor field effect transistors may form the controllable bidirectional AC switch; two silicon controlled AC-DC converter circuits may form the controllable bidirectional AC switch; two insulated gate bipolar transistors may form the controllable bidirectional AC switch; and two junction transistors may form the controllable bidirectional AC switch.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltersteuerschaltung 30 auf: einen ersten Strompfad, in welchem ein Strom zu einer Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 fließt; einen zweiten Strompfad, in welchem ein Strom von der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters fließt; und einen Schalter, welcher mit einem des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads verbunden ist. Der Schalter wird durch das magnetische induktive Signal gesteuert, um wahlweise den ersten Strompfad oder den zweiten Strompfad anzuschalten. Optional weist der andere des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads einen Schalter auf.In a further embodiment, the switch control circuit 30 on: a first current path in which a current to a control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 flows; a second current path in which a current flows from the control terminal of the controllable bidirectional AC switch; and a switch connected to one of the first current path and the second current path. The switch is controlled by the magnetic inductive signal to selectively turn on the first current path or the second current path. Optionally, the other of the first current path and the second current path has a switch.
Bei einer spezifischen Implementierung weist, wie in 5 gezeigt, die Schaltersteuerschaltung 30 einen unidirektionalen Schalter 33 auf. Der unidirektionale Schalter 33 und die Ausgabeklemme Pout sind in den ersten Strompfad geschaltet. Eine Stromeingangsklemme des unidirektionalen Schalters kann mit der Ausgangsklemme des Positionssensors 20 verbunden sein. Die Ausgangsklemme des Positionssensors 20 kann auch an der Ausgangsklemme Pout durch einen Widerstand R4 in dem zweiten Strompfad angeschlossen sein, welcher eine Richtung hat, die entgegengesetzt einer Richtung des ersten Strompfads ist. Der unidirektionale Schalter 33 ist eingeschaltet, falls das magnetisch induktive Signal bei einem hohen Level ist, und ein Laststrom fließt nach außen durch den unidirektionalen Schalter 33 und der Ausgabeklemme Pout. Der unidirektionale Schalter 22 ist ausgeschaltet, falls das magnetisch induktive Signal bei einem niedrigen Level ist, und der Laststrom fließt in die Ausgangsklemme Pout von außen und fließt durch den Widerstand R4 und den Positionssensor 20. Alternativ kann der Widerstand R4 in dem zweiten Strompfad durch einen weiteren unidirektionalen Schalter ersetzt werden, welcher entgegengesetzt parallel zu dem unidirektionalen Schalter 33 geschaltet ist. Auf diese Weise ist der aus der Ausgangsklemme Pout fließende Laststrom ausgeglichener mit dem in die Ausgangsklemme Pout fließende Laststrom.In a specific implementation, as in 5 shown, the switch control circuit 30 a unidirectional switch 33 on. The unidirectional switch 33 and the output terminal Pout are connected in the first current path. A current input terminal of the unidirectional switch can be connected to the output terminal of the position sensor 20 be connected. The output terminal of the position sensor 20 may also be connected to the output terminal Pout through a resistor R4 in the second current path, which has a direction opposite to a direction of the first current path. The unidirectional switch 33 is on if the magnetic inductive signal is at a high level, and a load current flows out through the unidirectional switch 33 and the output terminal Pout. The unidirectional switch 22 is off if the magnetic inductive signal is at a low level, and the load current flows into the output terminal Pout from the outside and flows through the resistor R4 and the position sensor 20 , Alternatively, the resistor R4 in the second current path may be replaced by another unidirectional switch which is opposite in parallel to the unidirectional switch 33 is switched. In this way, the load current flowing out of the output terminal Pout is more balanced with the load current flowing into the output terminal Pout.
Bei einer weiteren spezifischen Implementierung weist, wie in 6 gezeigt, die Schaltersteuerschaltung 30 eine Diode 34 und eine Diode 35, welche in entgegengesetzter Reihe zwischen der Ausgangsklemme des Positionssensors 20 und der Ausgangsklemme Pout geschaltet sind, einen Widerstand R5, welcher parallel zu der Diode 34 und der Diode 35, die in Reihe geschaltet sind, geschaltet ist, und einen Widerstand R6, welcher zwischen einer gemeinsamen Klemme der Diode 34 und der Diode 35 und einer Energiequelle geschaltet ist, auf. Die Kathode der Diode 34 ist mit der Ausgangsklemme des Positionssensors 20 verbunden. Die Energiequelle kann mit der erste Ausgangsklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 verbunden sein. Die Diode 34 wird durch das magnetisch induktive Signal gesteuert. In dem Fall, dass das magnetisch induktive Signal bei einem hohen Level ist, ist die Diode 34 ausgeschaltet, und der Laststrom fließt von der Ausgangsklemme Pout nach außen durch den Widerstand R6 und der Diode 35. In dem Fall, dass das magnetisch induktive Signal bei einem niedrigen Level ist, fließt der Laststrom von außen in die Ausgangsklemme und fließt durch den Widerstand R5 und den Positionssensor 20.In another specific implementation, as in 6 shown that Switch control circuit 30 a diode 34 and a diode 35 , which in opposite row between the output terminal of the position sensor 20 and the output terminal Pout, a resistor R5 connected in parallel with the diode 34 and the diode 35 connected in series, and a resistor R6 connected between a common terminal of the diode 34 and the diode 35 and a power source is switched on. The cathode of the diode 34 is with the output terminal of the position sensor 20 connected. The power source may be connected to the first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 be connected. The diode 34 is controlled by the magnetic inductive signal. In the case that the magnetic inductive signal is at a high level, the diode is 34 turned off, and the load current flows from the output terminal Pout to the outside through the resistor R6 and the diode 35 , In the case where the magnetic inductive signal is at a low level, the load current flows from the outside into the output terminal and flows through the resistor R5 and the position sensor 20 ,
Eine Verzögerungsschaltung 80 ist zwischen der Ausgangsklemme Pout der Schaltersteuerschaltung 30 und der Steuerklemme G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 angeordnet. Vorzugsweise ist die Verzögerungsschaltung eine RC-Verzögerungsschaltung. Gemäß 7, auf die Bezug genommen wird, kann bei weiteren Ausführungsformen die Verzögerungsschaltung in anderer Weise gebildet sein. Zum Beispiel weist die Verzögerungsschaltung eine gerade Anzahl an NOT Gates 81 auf.A delay circuit 80 is between the output terminal Pout of the switch control circuit 30 and the control terminal G of the controllable bidirectional AC switch 26 arranged. Preferably, the delay circuit is an RC delay circuit. According to 7 Referring to FIG. 12, in other embodiments, the delay circuit may be formed in a different manner. For example, the delay circuit has an even number of NOT gates 81 on.
Die Schaltersteuerschaltung 30 ist dazu ausgebildet: den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 zu steuern, dass dieser eingeschaltet wird, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und der Positionssensor 20 erfasst, dass eine Magnetfeld-Polarität eines Läufers eine erste Polarität ist, oder falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und der Positionssensor erfasst, dass eine Magnetfeld-Polarität des Läufers eine zweite Polarität ist, welche entgegengesetzt zur ersten Polarität ist; und den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 zu steuern, dass dieser ausgeschaltet wird, falls die Wechselstromversorgung in der negativen Halbwelle ist und der Positionssensor 20 erfasst, dass die Magnetfeld-Polarität des Läufers die erste Polarität ist, oder falls die Wechselstromversorgung in der positiven Halbwelle ist und der Positionssensor erfasst, dass eine Magnetfeld-Polarität des Läufers eine zweite Polarität ist. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Polarität Nordpol; und die zweite Polarität ist Südpol. Bei weiteren Ausführungsformen ist die erste Polarität Südpol; und die zweite Polarität ist Nordpol.The switch control circuit 30 is designed to: the controllable bidirectional AC switch 26 to control that it is turned on if the AC power supply is in a positive half cycle and the position sensor 20 detects that a magnetic field polarity of a rotor is a first polarity or if the AC power supply is in a negative half-wave and the position sensor detects that a magnetic field polarity of the rotor is a second polarity opposite to the first polarity; and the controllable bidirectional AC switch 26 to control that it is turned off if the AC power supply is in the negative half-wave and the position sensor 20 detects that the magnetic field polarity of the rotor is the first polarity or if the AC power supply is in the positive half cycle and the position sensor detects that a magnetic field polarity of the rotor is a second polarity. In this embodiment, the first polarity is north pole; and the second polarity is South Pole. In further embodiments, the first polarity is south pole; and the second polarity is North Pole.
In dem Fall, dass der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 eingeschaltet ist, schaltet die Schaltersteuerschaltung 30 zwischen einem ersten Zustand, in welchem ein Strom von einer ersten Ausgangsklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 zu der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 fließt, und einem zweiten Zustand, in welchem ein Strom von der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters zu einer zweiten Ausgangsklemme O2 der Gleichrichterschaltung 28 fließt. Es sollte beachtet werden, dass bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung das Schalten der Betriebszustände der Schaltersteuerschaltung 30 zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand nicht auf den Fall des sofortigen Umschaltens zu einem Zustand, nachdem der andere Zustand endet, beschränkt ist, und weiter den Fall des Schaltens zu einem Zustand, nachdem eine Intervallzeit, welche auf den anderen Zustand folgt, verstreicht, aufweist. Bei einer bevorzugten Anwendung fließt kein Treiberstrom durch die Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 während der Intervallzeit zum Schalten zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand.In the case that the controllable bidirectional AC switch 26 is turned on, switches the switch control circuit 30 between a first state in which a current from a first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 to the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 flows, and a second state in which a current from the control terminal of the controllable bidirectional AC switch to a second output terminal O2 of the rectifier circuit 28 flows. It should be noted that in the embodiments of the present disclosure, the switching of the operating states of the switch control circuit 30 between the first state and the second state is not limited to the case of immediately switching to a state after the other state ends, and further the case of switching to a state after an interval time following the other state elapses , having. In a preferred application, no driver current flows through the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 during the interval time for switching between the first state and the second state.
Konkret lässt in einem Fall, dass die Wechselstromversorgung 24 in einer positiven Halbwelle ist und der Positionssensor 20 erfasst, dass eine Magnetfeld-Polarität des Läufers eine erste Polarität ist, die Schaltersteuerschaltung 30 den Treiberstrom von der ersten Ausgangsklemme O1 der Gleichrichterschaltung 28 zu der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters fließen. In dem Fall, dass die Wechselstromversorgung 24 in der negativen Halbwelle ist und der Positionssensor 20 erfasst, dass die Magnetfeld-Polarität des Läufers eine zweite Polarität ist, lässt die Schaltersteuerschaltung 30 den Treiberstrom von der Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 zu der zweiten Ausgabeklemme O2 der Gleichrichterschaltung 28 fließen.Specifically, in one case leaves that the AC power supply 24 in a positive half wave and the position sensor 20 detects that a magnetic field polarity of the rotor is a first polarity, the switch control circuit 30 the drive current from the first output terminal O1 of the rectifier circuit 28 to the control terminal of the controllable bidirectional AC switch. In the case that the AC power supply 24 in the negative half-wave and the position sensor 20 detects that the magnetic field polarity of the rotor is a second polarity leaves the switch control circuit 30 the drive current from the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 to the second output terminal O2 of the rectifier circuit 28 flow.
Es ist zu beachten, dass die Situation des Fließens des Treiberstroms durch die Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, falls die Magnetfeldpolarität des Läufers eine erste Polarität ist und die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist oder falls die Magnetfeldpolarität des Läufers die zweite Polarität ist und die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist, sowohl eine Situation, bei welcher ein Strom durch die Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 für die gesamte Dauer der beiden obigen zwei Fälle fließt, als auch eine Situation, bei welcher ein Strom durch die Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 für einen Teil der Dauer der beiden obigen zwei Fälle fließt, umfasst.It should be noted that the situation of the drive current flowing through the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 if the magnetic field polarity of the rotor is a first polarity and the AC power supply is in a positive half-wave or if the magnetic field polarity of the rotor is the second polarity and the AC power supply is in a negative half-wave, both a situation in which a current through the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 flows for the entire duration of the above two cases, as well as a situation in which a current through the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 flows for part of the duration of the two above two cases.
Das Arbeitsprinzip der Motortreiberschaltung 19 wird in Verbindung mit 8 beschrieben. The working principle of the motor driver circuit 19 will be in contact with 8th described.
„Vac” stellt in 8 eine Wellenform einer Spannung der externen Wechselstromversorgung 24 dar, „Hb” stellt eine durch den Magnetsensor 20 erfasste Position des Magnetpols des Läufers dar, „Triac” stellt einen eingeschalteten und einen ausgeschalteten Zustand des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 dar, wobei „ein” darstellt, dass der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 eingeschaltet ist, und wobei „aus” darstellt, dass der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter ausgeschaltet ist (entsprechend dem Teil der Wellenform, welcher mit einer diagonalen Linie angegeben ist)."Vac" puts in 8th a waveform of a voltage of the external AC power supply 24 "Hb" represents one through the magnetic sensor 20 detected position of the magnetic pole of the rotor, "triac" represents an on and an off state of the controllable bidirectional AC switch 26 where "on" represents the controllable bidirectional AC switch 26 is on, and wherein "off" represents that the controllable bidirectional AC switch is turned off (corresponding to the part of the waveform indicated with a diagonal line).
Beispielsweise erfasst der Positionssensor 20 bei einem Zeitpunkt t0, dass die Position des Magnetpols des Läufers an einem Nordpol ist, wobei eine Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und die Schaltersteuerschaltung 30 sendet einen Treiberimpuls, um den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 einzuschalten. Da eine Verzögerung durch die Verzögerungsschaltung 80 verursacht wurde (eine Spannung zwischen zwei Klemmen des Kondensators C1 steigt aufgrund einer Aufspeicherung der Ladung und kann nicht springen), ist der Treiberimpuls für eine bestimmte Zeit verzögert, was als „Verzögerung” in 8 gezeigt ist, das heißt, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird bei einem Zeitpunkt t1 eingeschaltet. Bei speziellem Betrieb hat der Treiberimpuls eine Pulsweite und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird eingeschaltet, nachdem die Schaltersteuerschaltung 30 den Treiberimpuls sendet und die Verzögerungszeit „Verzögerung” und die Dauer der Impulsweite des Treiberimpulses bereits durchlaufen sind. Vorzugsweise ist, falls die Dauer der Pulsweite des Treiberimpulses eine vorab eingestellte Dauer nicht erreicht, das Ausmaß nicht ausreichend, um den Strom zu leiten, und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird nicht eingeschaltet. Nachdem der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 eingeschaltet ist, steigt ein Strom in der Ständerwicklung 16 des Motors allmählich an; die Ständerwicklung 16 induziert eine elektromotorische Gegenkraft und erzeugt ein erwartetes Drehmoment, um den Läufer 14 in einer vorab festgelegten Richtung wie beispielweise im Uhrzeigersinn zu drehen. Bei einem Zeitpunkt t2 erfasst der Positionssensor 20, dass die Position des Magnetpols des Läufers an einem Nordpol ist, wobei eine Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und die Schaltersteuerschaltung 30 sendet keinen Treiberimpuls an den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26, und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird automatisch ausgeschaltet, wenn der durch den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 fließende Strom nahe einem Nulldurchgangsstrom ist. In der Praxis ist in dem Fall, dass der Motor einen sehr kleinen Induktivitätswert wie beispielsweise eine reine ohmsche Last hat, der Strom, welcher durch die externe Wechselstromversorgung 24 ausgegeben wird, nahe 0 Ampere, wenn die Spannung der externen Wechselstromversorgung 24 durch Null geht, und der durch die externe Wechselstromversorgung 24 ausgegebene Strom ist kleiner als ein Haltestromschwellwert des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters, und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 24 wird ausgeschaltet. Bei weiteren Ausführungsformen tritt, falls der Motor eine hohe induktive Last hat, der Strom, welcher nahe 0 Ampere ist, zu einer späteren Zeit auf, nachdem die Spannung der externen Wechselstromversorgung 24 durch Null geht. Gemäß 9, auf die Bezug genommen wird, wird der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 zu einer späteren Zeit nach dem Zeitpunkt t2 ausgeschaltet. In dem Moment ist der durch die Ständerwicklung 16 fließende Strom klein (weil die in der Ständerwicklung 16 gespeicherte Blindleistung klein ist), welcher keine Treibkraft in dem Läufer 14 erzeugt, daher setzt der Läufer 14 die Rotation in einer Richtung im Uhrzeigersinn aufgrund der Trägheit fort. Bei einem Zeitpunkt t3 erfasst der Positionssensor 20 wieder, dass die Position des Magnetpols des Läufers an einem Nordpol ist, wobei die Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist, wobei eine Verarbeitungsprozedur der Motortreiberschaltung 19 bei dem Zeitpunkt t3 gleich ist wie die Verarbeitungsprozedur der Motortreiberschaltung 19 zu dem Zeitpunkt t0, was hier nicht näher beschrieben ist.For example, the position sensor detects 20 at a time t0 that the position of the magnetic pole of the rotor is at a north pole, wherein a voltage polarity of the external AC power supply is in a positive half-wave, and the switch control circuit 30 sends a drive pulse to the controllable bidirectional AC switch 26 turn. Because a delay through the delay circuit 80 is caused (a voltage between two terminals of the capacitor C1 increases due to accumulation of the charge and can not jump), the drive pulse is delayed for a certain time, which is called "delay" in 8th that is, the controllable bidirectional AC switch 26 is turned on at a time t1. In special operation, the drive pulse has a pulse width and the controllable bidirectional AC switch 26 is turned on after the switch control circuit 30 sends the drive pulse and the delay time "delay" and the duration of the pulse width of the drive pulse have already passed. Preferably, if the duration of the pulse width of the drive pulse does not reach a preset duration, the amount is insufficient to conduct the current and the controllable bidirectional AC switch 26 is not turned on. After the controllable bidirectional AC switch 26 is switched on, a current rises in the stator winding 16 of the engine gradually; the stator winding 16 induces an electromotive drag and generates an expected torque to the rotor 14 to turn in a predetermined direction such as clockwise. At a time t2, the position sensor detects 20 in that the position of the magnetic pole of the rotor is at a north pole, wherein a voltage polarity of the external AC power supply is in a negative half-wave, and the switch control circuit 30 does not send a drive pulse to the controllable bidirectional AC switch 26 , and the controllable bidirectional AC switch 26 is automatically turned off when passing through the controllable bidirectional AC switch 26 flowing current is near a zero-crossing current. In practice, in the case where the motor has a very small inductance value, such as a pure resistive load, the current supplied by the external AC power supply 24 is output near 0 amps when the voltage of the external AC power supply 24 goes through zero, and by the external AC power supply 24 output current is less than a holding current threshold of the controllable bidirectional AC switch, and the controllable bidirectional AC switch 24 is switched off. In further embodiments, if the motor has a high inductive load, the current, which is near 0 amps, occurs at a later time after the voltage of the external ac power supply 24 goes through zero. According to 9 which is referred to, becomes the controllable bidirectional AC switch 26 switched off at a later time after the time t2. At the moment that's through the stator winding 16 flowing current is small (because in the stator winding 16 stored reactive power is small), which no driving force in the rotor 14 generated, therefore, the runner sets 14 the rotation continues in a clockwise direction due to inertia. At a time t3, the position sensor detects 20 again, that the position of the magnetic pole of the rotor is at a north pole, wherein the voltage polarity of the external ac power supply is in a positive half cycle, wherein a processing procedure of the motor drive circuit 19 at time t3 is the same as the processing procedure of the motor drive circuit 19 at the time t0, which is not described here.
Bei einem Zeitpunkt t4 erfasst der Positionssensor 20, dass die Position des Magnetpols des Läufers an einem Südpol ist, wobei die Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist, und die Schaltersteuerschaltung 30 steuert den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26, sodass dieser eingeschaltet wird. Die folgende Verarbeitungsprozedur ist ähnlich der Verarbeitungsprozedur bei einer Situation, welche bei einer gleichen Bedingung wie oben auftritt, was hier nicht näher beschrieben ist.At a time t4, the position sensor detects 20 in that the position of the magnetic pole of the rotor is at a south pole, wherein the voltage polarity of the external AC power supply is in a negative half-wave, and the switch control circuit 30 controls the controllable bidirectional AC switch 26 so that it is turned on. The following processing procedure is similar to the processing procedure in a situation which occurs under the same condition as above, which is not described here.
Eine Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 80 kann wenigstens durch einen der Parameter Spannungswert der externen Wechselstromversorgung, Frequenz der externen Wechselstromversorgung, Induktivitätswert der Ständerwicklung und innerer Widerstand der Ständerwicklung bestimmt werden. Je größer der Spannungswert der externen Wechselstromversorgung ist, desto länger ist die Verzögerungszeit; je niedriger die Frequenz der externen Wechselstromversorgung ist, desto länger ist die Verzögerungszeit; je kleiner der Induktivitätswert der Ständerwicklung ist, desto länger ist die Verzögerungszeit; und je kleiner der innere Widerstand der Ständerwicklung ist, desto länger ist die Verzögerungszeit. Speziell kann, gemäß der obigen Beschreibung, die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung durch Einstellen des Kapazitätswerts des Kondensator C1 und des Widerstandwerts des Widerstands R1 in der Verzögerungsschaltung 80 eingestellt werden.A delay time of the delay circuit 80 can be determined by at least one of the external AC power supply voltage value, the external AC power supply frequency, the stator winding inductance value, and the stator winding internal resistance. The larger the voltage value of the external AC power supply, the longer the delay time; the lower the frequency of the external AC power supply, the longer the delay time; the smaller the Inductance value of the stator winding is, the longer is the delay time; and the smaller the internal resistance of the stator winding, the longer the delay time. Specifically, as described above, the delay time of the delay circuit can be adjusted by adjusting the capacitance value of the capacitor C1 and the resistance value of the resistor R1 in the delay circuit 80 be set.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen schaltet, in dem Fall, dass die Position des Magnetpols des Läufers an einem Nordpol ist und die Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist, oder in dem Fall, dass die Position des Magnetpols des Läufers an einem Südpol ist und die Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist, die Schaltersteuerschaltung 30 den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 ein. In einem Fall, dass die Position des Läufers 14 an einem Nordpol ist und die Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist, oder in dem Fall, dass die Position des Magnetpols des Läufers 14 an einem Südpol ist und die Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist, schaltet die Schaltersteuerschaltung 30 den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 nicht ein. Aufgrund des Verzögerungseffekts der Verzögerungsschaltung 80 wird, wenn der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 eingeschaltet wird, ein Signal zum Einschalten des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, welches von der Schaltersteuerschaltung 30 gesendet wird, für eine Verzögerungszeit durch die Verzögerungsschaltung 80 verzögert und nach der Verzögerungszeit, wie in 10 gezeigt, an die Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 gesendet, was stark die Fälle reduziert, in denen eine Phase der elektromotorischen Gegenkraft unterschiedlich zu einer Phase des Stroms der Ständerwicklung ist und es ist in 11 erkennbar, dass ein negatives Drehmoment (–T) stark reduziert wird.In the above-described embodiments, in the case that the position of the magnetic pole of the rotor is at a north pole and the voltage polarity of the external ac power supply is in a positive half-wave, or in the case that the position of the magnetic pole of the rotor is at a south pole and the voltage polarity of the external AC power supply is in a negative half cycle, the switch control circuit 30 the controllable bidirectional AC switch 26 one. In a case that the position of the runner 14 is at a north pole and the voltage polarity of the external ac power supply is in a negative half cycle, or in the case that the position of the magnetic pole of the rotor 14 is at a south pole and the voltage polarity of the external ac power supply is in a positive half cycle, the switch control circuit turns on 30 the controllable bidirectional AC switch 26 not a. Due to the delay effect of the delay circuit 80 when the controllable bidirectional AC switch 26 is turned on, a signal to turn on the controllable bidirectional AC switch 26 which is generated by the switch control circuit 30 is sent for a delay time by the delay circuit 80 delayed and after the delay time, as in 10 shown to the control terminal of the controllable bidirectional AC switch 26 which greatly reduces the cases where a phase of the counter electromotive force is different from a phase of the current of the stator winding and it is in 11 recognizable that a negative torque (-T) is greatly reduced.
Die Gleichrichterschaltung 28 übernimmt bei der Ausführungsform eine Vollbrückengleichrichterschaltung. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Gleichrichterschaltung 28 auch eine Halbbrückengleichrichterschaltung, eine Vollwellengleichrichterschaltung oder einen Halbwellengleichrichterschaltung übernehmen. Bei dieser Ausführungsform wird die Spannung, nachdem sie gleichgerichtet wurde, durch eine Zener-Diode Z1 stabilisiert. Bei weiteren Ausführungsformen können auch elektronische Elemente wie beispielsweise ein Drei-Klemmen-Spannungsregler verwendet werden, um die Spannung zu stabilisieren.The rectifier circuit 28 assumes in the embodiment a full bridge rectifier circuit. In a further embodiment, the rectifier circuit 28 Also assume a half-bridge rectifier circuit, a full-wave rectifier circuit or a half-wave rectifier circuit. In this embodiment, the voltage after being rectified is stabilized by a zener diode Z1. In other embodiments, electronic elements such as a three-terminal voltage regulator may also be used to stabilize the voltage.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Motortreiberschaltung 19 teilweise oder ganz innerhalb einer integrierten Schaltung integriert sein kann. Beispielsweise kann die Motortreiberschaltung 19 als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) verkörpert sein, um die Kosten der Schaltung zu reduzieren und die Zuverlässigkeit der Schaltung zu verbessern. Die integrierte Schaltung weist ein Gehäuse, einige aus dem Gehäuse sich erstreckende Stifte, und ein in das Gehäuse gepacktes Halbleitersubstrat auf, wobei der Teil der Motortreiberschaltung in die integrierte Schaltung gepackt ist, welche auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist.It will be apparent to those skilled in the art that the motor driver circuit 19 partially or entirely integrated within an integrated circuit. For example, the motor driver circuit 19 be embodied as an application specific integrated circuit (ASIC) to reduce the cost of the circuit and to improve the reliability of the circuit. The integrated circuit includes a housing, a plurality of pins extending from the housing, and a semiconductor substrate packaged within the housing, the portion of the motor drive circuit being packaged in the integrated circuit disposed on the semiconductor substrate.
Die integrierte Schaltung kann basierend auf eine jeweilige Situation entworfen sein. Zum Beispiel können der Positionssensor 20, die Schaltersteuerschaltung 30 und die Verzögerungsschaltung 80 innerhalb der integrierten Schaltung integriert sein. Beispielsweise kann nur der Positionssensor 20 und die Schaltersteuerschaltung 30 innerhalb der integrierten Schaltung integriert sein, und die Gleichrichterschaltung 28, die Verzögerungsschaltung 80 und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 28 können außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet sein.The integrated circuit may be designed based on a particular situation. For example, the position sensor 20 , the switch control circuit 30 and the delay circuit 80 be integrated within the integrated circuit. For example, only the position sensor 20 and the switch control circuit 30 be integrated within the integrated circuit, and the rectifier circuit 28 , the delay circuit 80 and the controllable bidirectional AC switch 28 may be located outside of the integrated circuit.
Beispielsweise können die Teile mit niedriger Leistung innerhalb der integrierten Schaltung integriert sein, und der Widerstand R0 und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 als Teile mit hoher Leistung können außerhalb der integrierten Schaltung integriert sein. Beispielsweise können der Kondensator C1 in der Verzögerungsschaltung und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet sein, und die anderen sind innerhalb der integrierten Schaltung integriert.For example, the low power parts may be integrated within the integrated circuit, and the resistor R0 and the controllable bidirectional AC switch 26 as high power parts may be integrated outside the integrated circuit. For example, the capacitor C1 in the delay circuit and the controllable bidirectional AC switch 26 be arranged outside the integrated circuit, and the others are integrated within the integrated circuit.
Es sollte durch den Fachmann verständlich sein, dass der in den Ausführungsformen dieser Offenbarung beschriebene Motor zum Antrieb von Geräten wie beispielsweise einem Ventilator, einer Pumpe, einem Haushaltsgerät oder einem Fahrzeug verwendet werden kann (es ist in dem Fahrzeug eine Niederspannungsversorgung oder eine Wechselstromversorgung mit hoher Spannung erforderlich, wobei ein Inverter benötigt wird, um einen Permanentmagnet-Wechselstrommotor anzutreiben, falls das Fahrzeug keine Niederspannungsversorgung oder eine Wechselstromversorgung mit hoher Spannung aufweist). Der bei den Ausführungsformen dieser Offenbarung beschriebene Motor ist der Permanentmagnet-Wechselstrommotor, wie beispielsweise ein Permanentmagnet-Synchronmotor oder ein bürstenloser Permanentmagnet-Gleichstrommotor. Vorzugsweise ist der bei den Ausführungsformen dieser Offenbarung beschriebene Motor ein Einphasen-Permanentmagnet-Wechselstrommotor, wie beispielsweise ein Einphasen-Permanentmagnet-Synchronmotor oder ein bürstenloser Einphasen-Permanentmagnet-Gleichstrommotor. Falls der Motor ein Permanentmagnet-Synchronmotor ist, ist die externe Wechselstromversorgung ein kommerzielles Netzteil. Falls der Motor ein bürstenloser Einphasen-Permanentmagnet-Gleichstrommotor ist, ist die externe Wechselstromversorgung eine Wechselstromversorgung, welche durch den Inverter ausgegeben wird.It should be understood by those skilled in the art that the motor described in the embodiments of this disclosure may be used to power devices such as a fan, pump, home appliance, or vehicle (there is a high voltage or high voltage AC supply in the vehicle) Voltage required, where an inverter is needed to drive a permanent magnet AC motor if the vehicle does not have a low voltage supply or a high voltage AC supply). The motor described in the embodiments of this disclosure is the permanent magnet AC motor such as a permanent magnet synchronous motor or a brushless DC permanent magnet motor. Preferably, the motor described in the embodiments of this disclosure is a single-phase permanent magnet AC motor, such as a single-phase permanent magnet synchronous motor or a single-phase brushless permanent magnet DC motor. If the motor is a permanent magnet synchronous motor, the external AC power supply is a commercial power supply. If the motor is a brushless single-phase permanent magnet DC motor, the external AC power supply is an AC power supply which is output through the inverter.
Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung wird, falls eine Spannungspolarität der externen Wechselstromversorgung einer Position des Magnetpols des Motors entspricht, das Signal zum Einschalten des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters durch eine Schaltersteuerschaltung für eine Verzögerungszeit verzögert und nach der Verzögerungszeit an den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter gesendet. Aufgrund dieser Steuerweise, wird der Motor gesteuert so, dass eine Phase der elektromotorischen Gegenkraft so weit wie möglich gleich einer Phase eines Stroms der Ständerwicklung wird, wobei das erwartete Drehmoment durch den Motor so weit wie möglich erzeugt wird, und wobei eine Leistungsverbrauchssituation, die durch einen gegenseitigen Widerstand von positivem Drehmoment und negativem Drehmoment verursacht wird, reduziert wird, daher kann die Leistungsnutzungseffizienz stark verbessert werden, was Ressourcen schont und den Umweltschutz erhöht.According to embodiments of the disclosure, if a voltage polarity of the external AC power supply corresponds to a position of the magnetic pole of the motor, the signal for turning on the controllable bidirectional AC switch is delayed by a switch control circuit for a delay time and sent to the controllable bidirectional AC switch after the delay time. Due to this mode of control, the motor is controlled so that a phase of the back electromotive force as much as possible equal to a phase of a current of the stator winding, the expected torque is generated by the engine as much as possible, and wherein a power consumption situation by is caused mutual resistance of positive torque and negative torque is reduced, therefore, the power use efficiency can be greatly improved, which conserves resources and increases environmental protection.
Die vorangehenden Ausführungsformen sind nur bevorzugte Ausführungsformen der Offenbarung und dienen nicht dazu, die Offenbarung zu beschränken. Alle Änderungen, gleichwertige Variationen und Verbesserungen, welche gemacht werden, ohne dass der Grundgedanke und das Prinzip der Offenbarung verlassen wird, fallen innerhalb des Schutzrahmens der Offenbarung. Beispielsweise ist die Treiberschaltung der Offenbarung nicht nur für einen Synchronmotor anwendbar, sondern auch für andere Arten von Permanentmagnet-Synchronmotoren, wie beispielsweise bürstenlose Gleichstrommotoren.The foregoing embodiments are merely preferred embodiments of the disclosure and are not intended to limit the disclosure. All changes, equivalent variations and improvements made without departing from the spirit and principle of the disclosure fall within the scope of the disclosure. For example, the driver circuit of the disclosure is applicable not only to a synchronous motor but also to other types of permanent magnet synchronous motors such as brushless DC motors.
Bei der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Offenbarung wird jedes der Verben „umfassen”, „aufweisen”, „beinhalten” und „haben” und Varianten hiervon in einem miteinbeziehenden Sinn verwendet, um das Vorhandensein des beschriebenen Gegenstands zu spezifizieren, aber nicht, um das Vorhandensein von zusätzlichen Gegenständen auszuschließen.In the description and claims of the present disclosure, each of the verbs "includes," "comprises," "includes," and "has" and uses variants thereof in a sense to indicate but is not intended to specify the presence of the described subject matter to exclude the presence of additional items.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben ist, sollte vom Fachmann beachtet werden, dass viele Änderungen möglich sind. Daher ist der Rahmen der Erfindung durch Bezug auf die folgenden Ansprüche festzulegen.Although the invention has been described with reference to one or more preferred embodiments, it should be appreciated by those skilled in the art that many changes are possible. Therefore, the scope of the invention should be determined by reference to the following claims.
