GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Motorsteuerung und insbesondere einen Motor, eine Motortreiberschaltung und eine integrierte Schaltung zum Treiben eines Motors.The present invention relates to the field of engine control, and more particularly to a motor, a motor drive circuit and an integrated circuit for driving a motor.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Basierend auf dem Gesetz der magnetischen Induktion kann ein Motor elektrische Energie konvertieren oder transferieren. Ein einphasiger Permanentmagnetmotor ist einfach im Betrieb und einfach zu steuern und wird aus diesem Grund sehr oft in elektrischen Geräten verwendet. Bei manchen Motoren wird die Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung jedoch durch Jumper bzw. Kurzschlussbrücken gesteuert, die auf Leiterplatten der Motoren angeordnet sind, so dass der Betrieb umständlich ist.Based on the law of magnetic induction, a motor can convert or transfer electrical energy. A single-phase permanent magnet motor is simple in operation and easy to control, and is therefore used very often in electrical appliances. However, in some motors, the forward or reverse rotation is controlled by jumpers or short-circuiting bridges, which are arranged on printed circuit boards of the motors, so that the operation is cumbersome.
ÜBERSICHTOVERVIEW
Es sollen daher eine einfach ausgebildete Motortreiberschaltung zum Steuern der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung eines Motors, eine integrierte Schaltung und ein die Motortreiberschaltung verwendender Motor bereitgestellt werden.Therefore, a simple motor driver circuit for controlling the forward and reverse rotation of a motor, an integrated circuit, and a motor using the motor drive circuit should be provided.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung treibt eine Motortreiberschaltung einen Motor und umfasst:
einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter, der mit einer Wicklung des Motors zwischen zwei Anschlüssen einer Wechselstromversorgung in Reihe geschaltet ist;
einen Sensor, der eine Magnetpolposition eines Läufers des Motors erfasst, wobei der Sensor einen Stromversorgungsanschluss, einen Erdungsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist und über den Ausgangsanschluss ein Erfassungssignal ausgibt;
eine Drehrichtungssteuerschaltung, die mit dem Stromversorgungsanschluss und dem Erdungsanschluss des Sensors verbunden ist und konfiguriert ist für die Steuerung einer Stromflussrichtung durch den Stromversorgungsanschluss und den Erdungsanschluss und die verwendet wird zum Bestimmen einer Phase des Erfassungssignals in Reaktion auf die eingestellte Drehrichtung des Motors; und
eine Schaltersteuerschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss des Sensors verbunden ist und konfiguriert ist für die Steuerung eines Schaltzustands des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters, um in Reaktion auf das Erfassungssignal und eine Polarität der Wechselstromversorgung eine Drehrichtung des Motors zu bestimmen.According to embodiments of the present invention, a motor drive circuit drives a motor and includes:
a controllable bidirectional AC switch connected in series with a winding of the motor between two terminals of an AC power supply;
a sensor detecting a magnetic pole position of a rotor of the motor, the sensor having a power supply terminal, a ground terminal and an output terminal, and outputting a detection signal via the output terminal;
a rotation direction control circuit connected to the power supply terminal and the ground terminal of the sensor and configured to control a current flow direction through the power supply terminal and the ground terminal and used to determine a phase of the detection signal in response to the set rotational direction of the motor; and
a switch control circuit connected to the output terminal of the sensor and configured to control a switching state of the controllable bidirectional AC switch to determine a direction of rotation of the motor in response to the detection signal and a polarity of the AC power supply.
Vorzugsweise wird der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter durch die Schaltersteuerschaltung nur aktiviert, wenn sich die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbperiode befindet und wenn das Erfassungssignal ein erstes Signal ist oder wenn sich die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbperiode befindet und das Erfassungssignal ein zweites Signal ist.Preferably, the controllable bidirectional AC switch is activated by the switch control circuit only when the AC power supply is in a positive half cycle and when the detection signal is a first signal or when the AC power supply is in a negative half cycle and the detection signal is a second signal.
Vorzugsweise ist der Sensor ein Hall-Sensor und umfasst ein Hall-Plättchen und einen Signalverstärker, wobei das Hall-Plättchen zwei Erregerstromanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse für die Hall-elektromotorische Kraft hat, wobei die beiden Erregerstromanschlüsse jeweils als Stromversorgungsanschluss und als Erdungsanschluss des Hall-Sensors wirken, ein Eingangsanschluss des Signalverstärkers mit den beiden Ausgangsanschlüssen für die Hall-elektromotorische Kraft verbunden ist und ein Ausgangsanschluss des Signalverstärkers mit einem Ausgangsanschluss des Hall-Sensors verbunden ist.Preferably, the sensor is a Hall sensor and comprises a Hall plate and a signal amplifier, wherein the Hall plate has two exciting power terminals and two output terminals for the Hall electromotive force, wherein the two exciting current terminals respectively as a power supply terminal and as a ground terminal of the Hall sensor an input terminal of the signal amplifier is connected to the two output terminals for the Hall electromotive force and an output terminal of the signal amplifier is connected to an output terminal of the Hall sensor.
Wenn sich der Motor in einer bestimmten Richtung dreht, steuert die Drehrichtungssteuerschaltung vorzugsweise einen Stromfluss von dem Stromversorgungsanschluss in den Erdungsanschluss des Hall-Sensors; und wenn sich der Motor in der zu der bestimmten Richtung entgegengesetzten Richtung dreht, steuert die Drehrichtungssteuerschaltung des Stromfluss von dem Erdungsanschluss des Hall-Sensors in den Stromversorgungsanschluss des Hall-Sensors.When the motor rotates in a certain direction, the direction of rotation control circuit preferably controls a current flow from the power supply terminal to the ground terminal of the Hall sensor; and when the motor rotates in the opposite direction to the determined direction, the direction of rotation control circuit controls the flow of current from the ground terminal of the Hall sensor into the power supply terminal of the Hall sensor.
Vorzugsweise umfasst die Drehrichtungssteuerschaltung einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter. Der erste Schalter und der zweite Schalter haben jeweils einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, einen dritten Anschluss und einen Steueranschluss. Der Steueranschluss des ersten Schalters ist konfiguriert für den Empfang eines Signals der eingestellten ersten Drehrichtung. Der Steueranschluss des zweiten Schalters ist konfiguriert für den Empfang eines Signals der eingestellten zweiten Drehrichtung. Der erste Anschluss des ersten Schalters ist mit dem Stromversorgungsanschluss des Hall-Sensors verbunden. Der zweite Anschluss des ersten Schalters empfängt eine Gleichstrombetriebsspannung. Der zweite Anschluss des ersten Schalters ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters verbunden. Der dritte Anschluss des ersten Schalters ist mit dem dritten Anschluss des zweiten Schalters verbunden und ist geerdet, und der erste Anschluss des zweiten Schalters ist mit dem Erdungsanschluss des Hall-Sensors verbunden.Preferably, the direction of rotation control circuit comprises a first switch and a second switch. The first switch and the second switch each have a first terminal, a second terminal, a third terminal and a control terminal. The control terminal of the first switch is configured to receive a signal of the set first rotational direction. The control terminal of the second switch is configured to receive a signal of the set second rotation direction. The first terminal of the first switch is connected to the power supply terminal of the Hall sensor. The second terminal of the first switch receives a DC operating voltage. The second terminal of the first switch is connected to the second terminal of the second switch. The third terminal of the first switch is connected to the third terminal of the second switch and is grounded, and the first terminal of the second switch is connected to the ground terminal of the Hall sensor.
Vorzugsweise umfasst die Drehrichtungssteuerschaltung einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter. Der erste Schalter und der zweite Schalter werden durch ein Signal der eingestellten Drehrichtung gesteuert. Der erste und der zweite Schalter umfassen jeweils einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss. Der erste Anschluss des ersten Schalters ist mit dem Stromversorgungsanschluss des Hall-Sensors verbunden. Der zweite Anschluss des ersten Schalters ist mit dem dritten Anschluss des zweiten Schalters verbunden und ist geerdet. Der dritte Anschluss des ersten Schalters ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters verbunden und empfängt eine Gleichstrombetriebsspannung, und der erste Anschluss des zweiten Schalters ist mit dem Erdungsanschluss des Hall-Sensors verbunden.Preferably, the direction of rotation control circuit comprises a first switch and a second switch. The first switch and the second switch are controlled by a signal of the set direction of rotation. The first and second switches each include a first terminal, a second terminal, and a third terminal. The first terminal of the first switch is connected to the power supply terminal of the Hall sensor. The second terminal of the first switch is connected to the third terminal of the second switch and is grounded. The third terminal of the first switch is connected to the second terminal of the second switch and receives a DC operating voltage, and the first terminal of the second switch is connected to the ground terminal of the Hall sensor.
Vorzugsweise umfasst die Motorantriebsschaltung ferner eine Leiterplatte zum Befestigen des Sensors. Wenn sich der Motor in einer ersten Richtung dreht, wird der Sensor auf eine erste Weise in die Leiterplatte eingesetzt. Wenn sich der Motor in einer zweiten Richtung dreht, wird der Sensor auf eine zweite Weise in die Leiterplatte eingesetzt.Preferably, the motor drive circuit further comprises a circuit board for mounting the sensor. When the motor rotates in a first direction, the sensor is inserted into the circuit board in a first manner. When the motor rotates in a second direction, the sensor is inserted into the circuit board in a second manner.
Vorzugsweise hat die Leiterplatte eine Stromversorgungsbuchse, eine Erdungsbuchse und eine Ausgangsanschlussbuchse. Gemäß der ersten Weise wird der Stromversorgungsanschluss des Sensors in die Stromversorgungsbuchse, der Erdungsanschluss des Sensors in die Erdungsbuchse und der Ausgangsanschluss des Sensors in die Ausgangsanschlussbuchse gesteckt; und gemäß der zweiten Weise wird der Stromversorgungsanschluss des Sensors in die Erdungsbuchse, der Erdungsanschluss des Sensors in die Stromversorgungsbuchse und der Ausgangsanschluss des Sensors in die Ausgangsanschlussbuchse gesteckt.Preferably, the circuit board has a power supply socket, a grounding receptacle and an output receptacle. According to the first way, the power supply terminal of the sensor is plugged into the power supply socket, the ground terminal of the sensor into the grounding socket and the output terminal of the sensor into the output terminal socket; and according to the second way, the power supply terminal of the sensor is inserted into the grounding jack, the earth terminal of the sensor is plugged into the power supply jack, and the output terminal of the sensor is plugged into the output jack.
Eine integrierte Schaltung zum Treiben eines Motors umfasst
einen Sensor, der eine Magnetpolposition eines Läufers des Motors erfasst, wobei der Sensor einen Stromversorgungsanschluss, einen Erdungsanschluss und einen Ausgangsanschluss hat und über den Ausgangsanschluss ein Erfassungssignal ausgibt;
eine Drehrichtungssteuerschaltung, die mit dem Stromversorgungsanschluss und dem Erdungsanschluss des Sensors verbunden ist und konfiguriert ist für die Steuerung einer Stromflussrichtung durch den Stromversorgungsanschluss und den Erdungsanschluss und die verwendet wird zum Bestimmen einer Phase des Erfassungssignals in Reaktion auf die eingestellte Drehrichtung des Motors; und
eine Schaltersteuerschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss des Sensors verbunden ist und konfiguriert ist für die Steuerung eines Schalterzustands des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters, um in Reaktion auf das Erfassungssignal und eine Polarität der Wechselstromversorgung eine Drehrichtung des Motors zu bestimmen.An integrated circuit for driving a motor comprises
a sensor detecting a magnetic pole position of a rotor of the motor, the sensor having a power supply terminal, a ground terminal and an output terminal, and outputting a detection signal via the output terminal;
a rotation direction control circuit connected to the power supply terminal and the ground terminal of the sensor and configured to control a current flow direction through the power supply terminal and the ground terminal and used to determine a phase of the detection signal in response to the set rotational direction of the motor; and
a switch control circuit connected to the output terminal of the sensor and configured to control a switch state of the controllable bidirectional AC switch to determine a direction of rotation of the motor in response to the detection signal and a polarity of the AC power supply.
Vorzugsweise wird der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter durch die Schaltersteuerschaltung nur aktiviert, wenn sich die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbperiode befindet und wenn das Erfassungssignal ein erstes Signal ist oder wenn sich die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbperiode befindet und das Erfassungssignal ein zweites Signal ist.Preferably, the controllable bidirectional AC switch is activated by the switch control circuit only when the AC power supply is in a positive half cycle and when the detection signal is a first signal or when the AC power supply is in a negative half cycle and the detection signal is a second signal.
Vorzugsweise ist der Sensor ein Hall-Sensor und umfasst ein Hall-Plättchen und einen Signalverstärker, wobei das Hall-Plättchen zwei Erregerstromanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse für die Hall-elektromotorische Kraft hat, wobei die beiden Erregerstromanschlüsse jeweils als Stromversorgungsanschluss und als Erdungsanschluss des Hall-Sensors wirken, ein Eingangsanschluss des Signalverstärkers mit den beiden Ausgangsanschlüssen für die Hall-elektromotorische Kraft verbunden ist und ein Ausgangsanschluss des Signalverstärkers mit einem Ausgangsanschluss des Hall-Sensors verbunden ist.Preferably, the sensor is a Hall sensor and comprises a Hall plate and a signal amplifier, wherein the Hall plate has two exciting power terminals and two output terminals for the Hall electromotive force, wherein the two exciting current terminals respectively as a power supply terminal and as a ground terminal of the Hall sensor , an input terminal of the signal amplifier is connected to the two output terminals for the Hall electromotive force, and an output terminal of the signal amplifier is connected to an output terminal of the Hall sensor.
Vorzugsweise umfasst die integrierte Schaltung ferner einen Gleichrichter, der eine Gleichstromspannung zumindest für die Drehrichtungssteuerschaltung bereitstellt.Preferably, the integrated circuit further comprises a rectifier providing a DC voltage at least for the direction of rotation control circuit.
Vorzugsweise umfasst die integrierte Schaltung eine Spannungsreduziereinheit, die zwischen die Wechselstromversorgung und den Gleichrichter geschaltet ist.Preferably, the integrated circuit includes a voltage reduction unit connected between the AC power supply and the rectifier.
Vorzugsweise ist der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter in die integrierte Schaltung integriert, die anders als der Sensor auf einem Halbleiter integriert ist.Preferably, the controllable bidirectional AC switch is integrated into the integrated circuit, which unlike the sensor is integrated on a semiconductor.
Ein Motor enthält vorzugsweise eine Motortreiberschaltung wie vorstehend beschrieben oder die integrierte Schaltung wie vorstehend beschrieben. A motor preferably includes a motor drive circuit as described above or the integrated circuit as described above.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 zeigt einen einphasigen Permanentmagnetmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows a single-phase permanent magnet motor according to an embodiment of the present invention;
2 zeigt schematisch ein Schaltungsprinzip eines einphasigen Permanentmagnetmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 schematically shows a circuit principle of a single-phase permanent magnet motor according to an embodiment of the present invention;
3 und 4 zeigen Schaltungsblockdiagramme einer Ausführungsform der in 2 dargestellten Motortreiberschaltung; 3 and 4 show circuit block diagrams of an embodiment of in 2 shown motor drive circuit;
5 zeigt ein Schaltungsdiagramm der in 3 dargestellten Motortreiberschaltung; 5 shows a circuit diagram of in 3 shown motor drive circuit;
6 und 7 zeigen Schaltungsdiagramme einer ersten Ausführungsform einer Drehrichtungssteuerschaltung, die in 5 dargestellt ist; 6 and 7 show circuit diagrams of a first embodiment of a direction of rotation control circuit, which in 5 is shown;
8 zeigt schematisch ein Funktionsprinzip eines Hall-Sensors; 8th schematically shows a functional principle of a Hall sensor;
9 und 10 zeigen Schaltungsdiagramme einer zweiten Ausführungsform der Drehrichtungssteuerschaltung, die in 5 gezeigt ist; 9 and 10 show circuit diagrams of a second embodiment of the direction of rotation control circuit, which in 5 is shown;
11 und 12 sind Schaltungsdiagramme weiterer Ausführungsformen einer Schaltersteuerschaltung in einer Motortreiberschaltung, und 11 and 12 11 are circuit diagrams of other embodiments of a switch control circuit in a motor drive circuit, and FIGS
13 und 14 zeigen schematisch eine Leiterplatte eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 13 and 14 schematically show a printed circuit board of a motor according to an embodiment of the present invention.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Es folgt die Beschreibung von technischen Lösungen anhand von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen. Dabei sind nur einige und nicht sämtliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Ausführungsformen die der Fachmann auf der Grundlage der beschriebenen Ausführungsformen ohne erfinderisches Zutun erzielt, fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Die Zeichnungen dienen lediglich Darstellungs- und Erläuterungszwecken, ohne die Erfindung einzuschränken. Verbindungen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, dienen der Erläuterung bzw. Klarheit und stellen ebenfalls keine Einschränkung dar.The following is a description of technical solutions based on embodiments of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings. Only some and not all embodiments of the invention are described. Embodiments achieved by those skilled in the art based on the described embodiments without inventive step fall within the scope of the present invention. The drawings are for illustrative and illustrative purposes only, without limiting the invention. Compounds shown in the drawings are for illustration and clarity and are not limiting.
Es ist zu beachten, dass ein Element, wenn es mit einem anderen Element ”verbunden” ist, direkt mit diesem anderen Element verbunden sein kann oder über die Zwischenschaltung eines weiteren Elements. Wenn nicht anders angegeben, haben sämtliche Fachbegriffe, die in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, die dem Fachmann bekannte Bedeutung. Begriffe und Wendungen, die vorliegend verwendet werden, dienen lediglich der Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen, ohne die vorliegende Offenbarung einzuschränken.It should be noted that an element, when "connected" to another element, may be connected directly to that other element, or through the interposition of another element. Unless otherwise indicated, all terms used in the present specification have the meaning known to those skilled in the art. Terms and phrases used herein are for the purpose of describing particular embodiments only, without limiting the present disclosure.
1 zeigt einen einphasigen Permanentmagnetmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Motor 10 hat einen Ständer und einen Läufer 11, der sich relativ zu dem Ständer drehen kann. Der Ständer hat eine Ständerkern 12 und eine Ständerwicklung 16, die um den Ständerkern 12 herumgeführt ist. Der Ständerkern 12 kann aus einem weichmagnetischen Material wie Reineisen, Gusseisen, Gussstahl, Elektrostahl, Siliziumstahl und Ferrit hergestellt sein. Der Läufer 11 ist ein Permanentmagnetläufer und arbeitet im Dauerbetrieb mit einer konstanten Drehzahl von 60 f/p (U/min), wenn die Ständerwicklung 16 mit einer Wechselstromversorgung 24 (siehe 2) in Reihe geschaltet ist, wobei f eine Frequenz der Wechselstromversorgung und p die Anzahl von Polpaaren des Läufers bezeichnet. In der Ausführungsform hat der Ständerkern 12 ein Paar von einander gegenüberliegenden Polabschnitten 14. Jeder Pol des Paares von einander gegenüberliegenden Polen 14 hat eine Polbogenfläche 15. Ein Außenfläche des Läufers 11 liegt der Polbogenfläche 15 über einen im Wesentlichen einheitlichen Luftspalt 13, der zwischen der Außenfläche des Läufers 11 und der Polbogenfläche 15 gebildet ist, gegenüber. Der Begriff ”im Wesentlichen einheitlicher Luftspalt” in der vorliegenden Beschreibung bedeutet, dass in dem Großteil des Raums zwischen dem Ständer und dem Läufer ein einheitlicher Luftspalt gebildet wird und dass nur in einem kleinen Teil des Raums zwischen dem Ständer und dem Läufer ein uneinheitlicher Luftspalt gebildet wird. Vorzugsweise kann eine Anlaufnut, die konkav ist, in der Polbogenfläche 15 des Pols des Ständers vorgesehen sein, und ein Teil der Polbogenfläche 15, die Anlaufnut 17 ausgenommen, kann zu dem Läufer konzentrisch sein. Mit vorstehend beschriebener Konfiguration kann ein nicht einheitliches Magnetfeld gebildet werden, um sicherzustellen, dass eine Polachse S1 des Läufers einen Neigungswinkel relativ zu einer zentralen Achse S2 des Pols 14 des Ständers aufweist. Eine solche Konfiguration ermöglicht, dass der Läufer 11 jedes Mal, wenn der Motor angeschaltet wird, unter der Wirkung einer Motortreiberschaltung 18 über ein Anlaufdrehmoment verfügt. In der Ausführungsform kann die ”Polachse S1 des Läufers” eine Trennung zwischen zwei Magnetpolen mit unterschiedlicher Polarität sein, und die ”zentrale Achse S2 des Pols 14 des Ständers” kann eine Verbindungslinie sein, die durch die einander gegenüberliegenden Polabschnitte in der Mitte verläuft. In der Ausführungsform können der Ständer und der Läufer jeweils zwei Magnetpole aufweisen. Es versteht sich, dass die Anzahl von Magnetpolen des Ständers gegebenenfalls ungleich der Anzahl von Magnetpolen des Läufers ist und dass der Ständer und der Läufer in anderen Ausführungsformen mehr Magnetpole aufweisen können, zum Beispiel vier oder sechs Magnetpole. 1 shows a single-phase permanent magnet motor according to an embodiment of the present invention. An engine 10 has a stand and a runner 11 which can rotate relative to the stand. The stand has a stator core 12 and a stator winding 16 around the stator core 12 is led around. The stator core 12 may be made of a soft magnetic material such as pure iron, cast iron, cast steel, electrical steel, silicon steel and ferrite. The runner 11 is a permanent magnet rotor and operates in continuous operation at a constant speed of 60 f / p (RPM) when the stator winding 16 with an AC power supply 24 (please refer 2 ) is connected in series, where f denotes a frequency of the AC power supply and p denotes the number of pole pairs of the rotor. In the embodiment, the stator core 12 a pair of opposing pole sections 14 , Each pole of the pair of opposite poles 14 has a polearm surface 15 , An outer surface of the runner 11 lies the Polbogenfläche 15 over a substantially uniform air gap 13 running between the outer surface of the runner 11 and the pole arc surface 15 is formed opposite. The term "substantially uniform air gap" in the present specification means that in most of the space between the stator and the rotor is formed a uniform air gap and that only in a small part of the space between the stator and the rotor, a non-uniform air gap is formed. Preferably, a stop groove, which is concave, in the Polbogenfläche 15 be provided of the Pols of the stator, and a part of the Polbogenfläche 15 , the starting groove 17 except, may be concentric with the runner. With the configuration described above, a non-uniform magnetic field can be formed to ensure that a pole axis S1 of the rotor has an inclination angle relative to a central axis S2 of the pole 14 of the stand. Such a configuration allows the runner 11 each time the engine is turned on under the action of a motor driver circuit 18 has a starting torque. In the embodiment, the "polar axis S1 of the rotor" may be a separation between two magnetic poles of different polarity, and the "central axis S2 of the pole 14 of the stator "may be a connecting line that passes through the opposing pole sections in the middle. In the embodiment, the stator and the rotor may each have two magnetic poles. It is understood that the number of magnetic poles of the stator may be different than the number of magnetic poles of the rotor and that in other embodiments the stator and the rotor may have more magnetic poles, for example four or six magnetic poles.
2 zeigt schematisch ein Schaltungsprinzip eines einphasigen Permanentmagnet-Synchronmotors 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ständerwicklung 16 des Motors 10 ist mit einer Motortreiberschaltung 18 zwischen zwei Anschlüssen der Wechselstromversorgung 24 in Reihe geschaltet. Die Motortreiberschaltung 18 steuert die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Motors. Die Wechselstromversorgung kann 110 V, 220 V, 230 V oder ein Wechselstrom sein, der von einem Inverter ausgegeben wird. 2 schematically shows a circuit principle of a single-phase permanent magnet synchronous motor 10 according to another embodiment of the present invention. The stator winding 16 of the motor 10 is with a motor driver circuit 18 between two terminals of the AC power supply 24 connected in series. The motor driver circuit 18 controls the forward and reverse rotation of the motor. The AC power supply may be 110V, 220V, 230V, or an AC output from an inverter.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Motortreiberschaltung 18. Die Motortreiberschaltung 18 umfasst eine Erfassungsschaltung 20, einen Gleichrichter 29, einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26, eine Schaltersteuerschaltung 30 und eine Drehrichtungssteuerschaltung 60. Die Ständerwicklung 16 des Motors ist mit dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 zwischen zwei Anschlüssen der Wechselstromversorgung 24 in Reihe geschaltet. Ein erster Eingangsanschluss I1 des Gleichrichters 28 ist über einen Widerstand R0 mit einem Knoten zwischen der Ständerwicklung 16 und dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 verbunden, und ein zweiter Eingangsanschluss I2 des Gleichrichters 28 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 und der Wechselstromversorgung 24 verbunden, um den Wechselstrom in einen Gleichstrom umzuwandeln und um den Gleichstrom für die Drehrichtungssteuerschaltung 60 bereitzustellen. Die Erfassungsschaltung 20 erfasst eine Magnetpolposition des Läufers 11 und gibt über einen Ausgangsanschluss der Erfassungsschaltung 20 ein betreffendes Magnetpol-Positionssignal aus, z. B. 5 V oder 0 V. Die Erfassungsschaltung 20 ist vorzugsweise ein Hall-Sensor 22. In der Ausführungsform ist der Hall-Sensor 22 dem Läufer 11 des Motors benachbart angeordnet. Der Hall-Sensor 22 hat einen Stromversorgungsanschluss VCC, einen Erdungsanschluss GND und einen Ausgangsanschluss H1 (siehe 5). Der Ausgangsanschluss H1 gibt ein Erfassungssignal aus, das die Magnetpolposition des Läufers angibt. 3 shows a block diagram of an embodiment of the motor drive circuit 18 , The motor driver circuit 18 includes a detection circuit 20 , a rectifier 29 , a controllable bidirectional AC switch 26 , a switch control circuit 30 and a rotation direction control circuit 60 , The stator winding 16 of the motor is with the controllable bidirectional AC switch 26 between two terminals of the AC power supply 24 connected in series. A first input terminal I1 of the rectifier 28 is via a resistor R0 with a node between the stator winding 16 and the controllable bidirectional AC switch 26 connected, and a second input terminal I2 of the rectifier 28 is connected to a connection node between the controllable bidirectional AC switch 26 and the AC power supply 24 connected to convert the alternating current into a direct current and to the direct current for the direction of rotation control circuit 60 provide. The detection circuit 20 detects a magnetic pole position of the rotor 11 and through an output terminal of the detection circuit 20 a relevant magnetic pole position signal, z. B. 5 V or 0 V. The detection circuit 20 is preferably a Hall sensor 22 , In the embodiment, the Hall sensor 22 the runner 11 arranged adjacent to the engine. The Hall sensor 22 has a power supply terminal VCC, a ground terminal GND and an output terminal H1 (see 5 ). The output terminal H1 outputs a detection signal indicating the magnetic pole position of the rotor.
Die Drehrichtungssteuerschaltung 60 ist mit dem Hall-Sensor 22 elektrisch verbunden und ist konfiguriert für die Steuerung einer Stromflussrichtung durch den Stromversorgungsanschluss VCC und den Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22 auf der Basis der eingestellten Drehrichtung des Motors, um eine Phase des Erfassungssignals zu steuern, das von dem Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 ausgegeben wird. Die Schaltersteuerschaltung 30 ist mit dem Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 verbunden und steuert den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26, so dass dieser auf der Basis des empfangenen Erfassungssignals und der Information über die Polarität der Wechselstromversorgung alternierend aktiviert und deaktiviert wird, um die Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Motors zu steuern. Es wird auf 4 Bezug genommen. In weiteren Ausführungsformen kann der erste Eingangsanschluss I1 des Gleichrichters 28 über den Widerstand R0 mit einem Knoten zwischen der Ständerwicklung 16 und der Wechselstromversorgung 24 verbunden sein, und der zweite Eingangsanschluss I2 des Gleichrichters 28 kann mit einem weiteren Knoten zwischen der Wechselstromversorgung 24 und dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 verbunden sein.The direction of rotation control circuit 60 is with the Hall sensor 22 is electrically connected and is configured to control a current flow direction through the power supply terminal VCC and the ground terminal GND of the Hall sensor 22 based on the set direction of rotation of the motor to control a phase of the detection signal from the output terminal H1 of the Hall sensor 22 is issued. The switch control circuit 30 is connected to the output terminal H1 of the Hall sensor 22 connected and controls the controllable bidirectional AC switch 26 so as to be alternately activated and deactivated on the basis of the received detection signal and the information about the polarity of the AC power supply to control the forward or reverse rotation of the motor. It will open 4 Referenced. In further embodiments, the first input terminal I1 of the rectifier 28 via the resistor R0 with a node between the stator winding 16 and the AC power supply 24 be connected, and the second input terminal I2 of the rectifier 28 can with another node between the AC power supply 24 and the controllable bidirectional AC switch 26 be connected.
Es wird auf 5 Bezug genommen, die ein spezielles Schaltungsdiagramm einer ersten Ausführungsform der Motortreiberschaltung 18 zeigt, die in 3 dargestellt ist.It will open 5 Reference is made to a specific circuit diagram of a first embodiment of the motor drive circuit 18 shows that in 3 is shown.
Der Gleichrichter 28 hat vier Dioden D2 bis D5. Ein Kathode der Diode D2 ist mit einer Anode der Diode D3, eine Kathode der Diode D3 mit einer Kathode der Diode D4, eine Anode der Diode D4 mit einer Kathode der Diode D5 und eine Anode der Diode D5 mit einer Anode der Diode D2 verbunden. Die Kathode der Diode D2, die als erster Eingangsanschluss I1 des Gleichrichters 28 wird, ist über den Widerstand R0 mit der Ständerwicklung 16 des Motors verbunden. Der Widerstand R0 ist eine Spannungsreduziereinheit. Die Anode der Diode D4, die als zweiter Eingangsanschluss I2 des Gleichrichters 28 wirkt, ist mit der Wechselstromversorgung 24 verbunden. Die Kathode der Diode D3, die als erster Ausgangsanschluss O1 des Gleichrichters 28 dient, ist mit der Drehrichtungssteuerschaltung 60 und der Schaltersteuerschaltung 30 verbunden, und der erste Ausgangsanschluss O1 gibt eine hohe Gleichstrombetriebsspannung VDD aus. Die Anode der Diode D5, die als zweiter Ausgangsanschluss O2 des Gleichrichters 28 wirkt, ist mit der Drehrichtungssteuerschaltung 60 verbunden, und der zweite Ausgangsanschluss O2 gibt eine Spannung aus, die niedriger ist als die von dem ersten Ausgangsanschluss ausgegebene Spannung. Eine Zenerdiode Z1 ist zwischen den ersten Ausgangsanschluss O1 und den zweiten Ausgangsanschluss O2 des Gleichrichters 28 geschaltet. Eine Anode der Zenerdiode Z1 ist mit dem zweiten Ausgangsanschluss O2 verbunden, und eine Kathode der Zenerdiode Z1 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss O1 verbunden.The rectifier 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 to a cathode of the diode D4, an anode of the diode D4 to a cathode of the diode D5 and an anode of the diode D5 to an anode of the diode D2. The cathode of the diode D2 acting as the first input terminal I1 of the rectifier 28 is about the resistance R0 with the stator winding 16 connected to the engine. The resistor R0 is a voltage reduction unit. The anode of the diode D4, as the second input terminal I2 of the rectifier 28 acts is with the AC power supply 24 connected. The cathode of the diode D3 acting as the first output terminal O1 of the rectifier 28 is, is with the direction of rotation control circuit 60 and the switch control circuit 30 and the first output terminal O1 outputs a high DC operating voltage VDD. The anode of diode D5, which acts as the second output terminal O2 of the rectifier 28 acts is with the direction of rotation control circuit 60 and the second output terminal O2 outputs a voltage lower than the voltage output from the first output terminal. A Zener diode Z1 is connected between the first output terminal O1 and the second output terminal O2 of the rectifier 28 connected. An anode of the Zener diode Z1 is connected to the second output terminal O2, and a cathode of the Zener diode Z1 is connected to the first output terminal O1.
Die Schaltersteuerschaltung 30 hat Anschlüsse eins bis drei, wobei der erste Anschluss mit dem ersten Ausgangsanschluss des Gleichrichters 28, der zweite Anschluss mit dem Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 und der dritte Anschluss mit einer Steuerelektrode des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 verbunden ist. Die Schaltersteuerschaltung 30 umfasst einen Widerstand R2, eine NPN-Triode Q1 und eine Diode D1 und einen Widerstand R1, die zwischen dem Eingangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 und dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 miteinander in Reihe geschaltet sind. Eine Kathode der Diode D1, die als zweiter Anschluss wirkt, ist mit dem Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 verbunden. Ein Anschluss des Widerstands R2 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss O1 des Gleichrichters 28 und der andere Anschluss des Widerstands R2 mit dem Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 verbunden. Eine Basiselektrode der NPN-Triode Q1 ist mit dem Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22, eine Emitterelektrode der NPN-Triode Q1 mit der Anode der Diode D1 und eine Kollektorelektrode der NPN-Triode Q1, die als erster Anschluss wirkt, mit dem ersten Ausgangsanschluss O1 des Gleichrichters 28 verbunden. Ein Anschluss von R1, der nicht mit der Diode D1 verbunden ist, wirkt als dritter Anschluss.The switch control circuit 30 has ports one through three, with the first port being connected to the first output port of the rectifier 28 , the second terminal to the output terminal H1 of the Hall sensor 22 and the third terminal having a control electrode of the controllable bidirectional AC switch 26 connected is. The switch control circuit 30 includes a resistor R2, an NPN triode Q1 and a diode D1, and a resistor R1 connected between the input terminal H1 of the Hall sensor 22 and the controllable bidirectional AC switch 26 connected in series with each other. A cathode of the diode D1 acting as a second terminal is connected to 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 28 and the other terminal of the resistor R2 to the output terminal H1 of the Hall sensor 22 connected. A base electrode of the NPN triode Q1 is connected to the output terminal H1 of the Hall sensor 22 , an emitter electrode of the NPN triode Q1 having the anode of the diode D1 and a collector electrode of the NPN triode Q1 acting as a first terminal, with the first output terminal O1 of the rectifier 28 connected. A terminal of R1 not connected to the diode D1 acts as a third terminal.
Der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 ist vorzugsweise ein TRIAC, von dem zweiten Anoden T1 und T2 jeweils mit der Wechselstromversorgung 24 und der Ständerwicklung 16 verbunden sind, und von dem einer Steuerelektrode G mit dem dritten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 verbunden ist. Es versteht sich, dass der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 einen elektronischen Schalter umfassen kann, der einen bidirektionalen Stromfluss ermöglicht und der gebildet sein kann aus einem oder mehreren der folgenden Elemente: einem Metalloxid-Halbleiter-Feldeffektransistor, einem siliziumgesteuerten Gleichrichter, einem TRIAC, einem bipolaren Transistor mit isoliertem Gate, einem Bipolartransistor, einem Halbleiter-Thyratron und einem Optokoppler. Zum Beispiel können zwei Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden; zwei siliziumgesteuerte Gleichrichter können einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden; zwei bipolare Transistoren mit einem isolierten Gate können einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden; und zwei Bipolartransistoren können einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden.The controllable bidirectional AC switch 26 is preferably a TRIAC, from the second anode T1 and T2 respectively to the AC power supply 24 and the stator winding 16 and of a control electrode G to the third terminal of the switch control circuit 30 connected is. It is understood that the controllable bidirectional AC switch 26 may include an electronic switch that allows bidirectional current flow and that may be formed from one or more of the following: a metal oxide semiconductor field effect transistor, a silicon controlled rectifier, a TRIAC, an insulated gate bipolar transistor, a bipolar transistor, a semiconductor Thyratron and an optocoupler. For example, two metal oxide semiconductor field effect transistors may form a controllable bidirectional AC switch; two silicon-controlled rectifiers can form a controllable bidirectional AC switch; two bipolar transistors with an insulated gate may form a controllable bidirectional AC switch; and two bipolar transistors may form a controllable bidirectional AC switch.
Die Schaltersteuerschaltung 30 ist konfiguriert für: das Aktivieren des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, wenn sich die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbperiode befindet und der zweite Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ein Signal mit einem ersten Pegel empfängt oder wenn sich die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbperiode befindet und der zweite Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ein Signal mit einem zweiten Pegel empfängt; oder für das Deaktivieren des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, wenn sich die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbperiode befindet und der zweite Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ein Signal mit dem ersten Pegel empfängt oder wenn sich die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbperiode befindet und der zweite Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ein Signal mit dem zweiten Pegel empfängt. Vorzugsweise ist der erste Pegel ein hoher Logikpegel, und der zweite Pegel ist niedriger Logikpegel.The switch control circuit 30 is configured for: enabling the controllable bidirectional AC switch 26 when the AC power supply is in a positive half period and the second terminal of the switch control circuit 30 receives a signal at a first level, or when the AC power supply is in a negative half-cycle, and the second terminal of the switch control circuit 30 receives a signal having a second level; or for deactivating the controllable bidirectional AC switch 26 when the AC power supply is in a negative half cycle and the second terminal is the switch control circuit 30 receives a signal at the first level, or when the AC power supply is in a positive half cycle, and the second terminal of the switch control circuit 30 receives a signal at the second level. Preferably, the first level is a high logic level and the second level is a low logic level.
Es wird auf die 6 und 7 Bezug genommen, in denen spezielle Schaltungsdiagramme der Drehrichtungssteuerschaltung 60 und des Hall-Sensors 22 dargestellt sind. Die Drehrichtungssteuerschaltung 60 umfasst eine Spannungsregler 63, einen ersten Schalter 61 und einen zweiten Schalter 62. Der erste Schalter 61 und der zweite Schalter 62 haben jeweils einen ersten Anschluss 1, einen zweiten Anschluss 2, einen dritten Anschluss 3 und einen Steueranschluss C1. Der Steueranschluss C1 empfängt ein Signal der eingestellten Drehrichtung, um die Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Motors zu steuern. Insbesondere empfängt der Steueranschluss C1 des ersten Schalters 61 ein Signal CTRL1 der eingestellten Drehrichtung, und der Steueranschluss C1 des zweiten Schalters 62 empfängt ein Signal CTRL2 der eingestellten Drehrichtung. Der erste Anschluss 1 des ersten Schalters 61 ist mit dem Stromversorgungsanschluss VCC des Hall-Sensors 22 verbunden, und der zweite Anschluss 2 des ersten Schalters 61 ist über den Spannungsregler 63 mit dem ersten Ausgangsanschluss O1 des Gleichrichters 28 verbunden, um die von dem Gleichrichter 28 ausgegebene Gleichstrombetriebsspannung VDD zu empfangen. Der zweite Anschluss 2 des ersten Schalters 61 ist mit dem zweiten Anschluss 2 des zweiten Schalters 62 verbunden. Der dritte Schalter 3 des ersten Schalters 61 ist mit dem dritten Anschluss 3 des zweiten Schalters 62 verbunden und empfängt eine niedrige Spannung (indem er beispielsweise geerdet oder mit dem zweiten Ausgangsanschluss O2 des Gleichrichters verbunden ist), und der erste Anschluss des zweiten Schalters 62 ist mit dem Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22 verbunden.It will be on the 6 and 7 Reference is made in which specific circuit diagrams of the direction of rotation control circuit 60 and the Hall sensor 22 are shown. The direction of rotation control circuit 60 includes a voltage regulator 63 , a first switch 61 and a second switch 62 , The first switch 61 and the second switch 62 each have a first terminal 1, a second terminal 2, a third terminal 3, and a control terminal C1. The control terminal C1 receives a signal of the set rotational direction to control the forward or reverse rotation of the motor. In particular, the control terminal C1 of the first switch receives 61 a signal CTRL1 of the set direction of rotation, and the control terminal C1 of the second switch 62 receives a signal CTRL2 of the set direction of rotation. The first terminal 1 of the first switch 61 is to the power supply terminal VCC of the Hall sensor 22 connected, and the second terminal 2 of the first switch 61 is over the voltage regulator 63 with the first output terminal O1 of the rectifier 28 connected to the rectifier 28 output DC operating voltage VDD. The second terminal 2 of the first switch 61 is connected to the second terminal 2 of the second switch 62 connected. The third switch 3 of the first switch 61 is connected to the third terminal 3 of the second switch 62 connected and receives a low voltage (for example, by being grounded or connected to the second output terminal O2 of the rectifier), and the first terminal of the second switch 62 is connected to the ground terminal GND of the Hall sensor 22 connected.
Wenn der Hall-Sensor 22 angeschaltet wird, d. h. der Strom fließt aus dem Stromversorgungsanschluss VCC des Hall-Sensors 22 in den Hall-Sensor 22 und fließt aus dem Hall-Sensor 22 über den Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22 aus dem Hall-Sensor 22. Der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 gibt ein Erfassungssignal mit einem hohen Logikpegel aus, wenn ein durch den Hall-Sensor 22 erfasstes Läufermagnetfeld Nord ist, oder der Ausgangsanschluss H1 gibt eine Erfassungssignal mit einem niedrigen Logikpegel aus, wenn ein erfasstes Läufermagnetfeld Süd ist. In weiteren Ausführungsformen kann der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22, wenn der Hall-Sensor 22 angeschaltet wird, ein Magnetpolpositionssignal mit einem niedrigen Logikpegel ausgeben, wenn das erfasste Läufermagnetfeld Nord ist, oder der Ausgangsanschluss H1 kann ein Magnetpolpositionssignal mit einem hohen Logikpegel ausgeben, wenn das erfasste Läufermagnetfeld Süd ist.If the Hall sensor 22 is turned on, ie, the current flows from the power supply terminal VCC of the Hall sensor 22 in the Hall sensor 22 and flows out of the Hall sensor 22 via ground connection GND of the Hall sensor 22 from the Hall sensor 22 , The output terminal H1 of the Hall sensor 22 outputs a detection signal having a high logic level when input through the Hall sensor 22 detected rotor magnetic field is North, or the output terminal H1 outputs a detection signal with a low logic level when a detected rotor magnetic field is South. In further embodiments, the output terminal H1 of the Hall sensor 22 when the hall sensor 22 is turned on, output a magnetic pole position signal having a low logic level when the detected rotor magnetic field is North, or the output terminal H1 may output a Magnetpolpositionssignal with a high logic level when the detected rotor magnetic field is South.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Magnetpolposition des Läufers nicht geändert. Eine Phase des von dem Hall-Sensor 22 ausgegebenen Erfassungssignals wird geändert, indem die Richtung des Stromflusses in den Hall-Sensor 22 geändert wird. Auf diese Weise wird der Logikpegel gesteuert, der von dem Hall-Sensor 22 an den zweiten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben wird. Es wird auf 8 Bezug genommen. Der Hall-Sensor 22 ist ein Magnetsensor, der ein Magnetfeld und dessen Änderung erfassen kann. Der Hall-Sensor 22 umfasst im Wesentlichen ein Halbleiterplättchen, d. h. ein Hall-Plättchen 220 und einen Signalverstärker 222. Das Hall-Plättchen 220 hat zwei Erregerstromanschlüsse M und N (jeweils entsprechend dem Stromversorgungsanschluss VCC und dem Erdungsanschluss GND in 5) und zwei Ausgangsanschlüsse C und D für die Hall-elektromotorische Kraft. Zwei Eingangsanschlüsse des Signalverstärkers 222 sind jeweils mit den beiden Ausgangsanschlüssen C und D für die Hall-elektromotorische Kraft verbunden. Das Hall-Plättchen 220 ist in einem Magnetfeld angeordnet, dessen Magnetinduktionsstärke B beträgt. Eine Richtung des Magnetfelds führt von unten nach oben und ist senkrecht zu dem Hall-Plättchen 220, wie in 8 gezeigt ist. Wenn ein Strom durch das Hall-Plättchen 220 von dem Erregerstromanschluss M zu dem Erregerstromanschluss N fließt, wird eine elektromotorische Kraft in einer zu dem Strom und zu dem Magnetfeld senkrechten Richtung erzeugt und wird durch die beiden Ausgangsanschlüsse C und D für die Hall-elektromotorische Kraft ausgegeben. Der Signalverstärker 222 verstärkt die Hall-elektromotorische Kraft und erzeugt eine Erfassungssignal in Form eines Digitalsignals, und das Erfassungssignal wird durch den Ausgangsanschluss H1 des Hallsensors ausgegeben. Falls die Richtung des Magnetfelds nicht geändert wird, ändert sich die Richtung eines an das Hall-Plättchen 220 angelegten Stroms I. Das heißt, wenn ein Strom von dem Erregerstromanschluss N zu dem Erregerstromanschluss M fließt, ist eine Richtung der erzeugten Hall-elektromotorischen Kraft zur Richtung der elektromotorischen Kraft entgegengesetzt, die erzeugt wird, wenn der Strom von dem Erregerstromanschluss M zu dem Erregerstromanschluss N fließt, und ein durch den Signalverstärker 222 erzeugtes Erfassungssignal wird relativ zu dem Erfassungssignal, das erzeugt wird, wenn der Strom von dem Erregeranschluss M zu dem Erregeranschluss N fließt, um 180 Grad reversiert. Wenn basierend darauf die Richtung des für das Hall-Plättchen 220 bereitgestellten Stroms umgekehrt wird, wird eine Phase des von dem Hall-Sensor 22 ausgegebenen Signals umgekehrt. Das Erfassungssignal wird an die Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben, um den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 26 zu steuern und dadurch den Motor zur Umkehr der Drehrichtung anzusteuern.In the embodiment of the present invention, the magnetic pole position of the rotor is not changed. A phase of the Hall sensor 22 output detection signal is changed by changing the direction of current flow in the Hall sensor 22 will be changed. In this way, the logic level controlled by the Hall sensor is controlled 22 to the second terminal of the switch control circuit 30 is issued. It will open 8th Referenced. The Hall sensor 22 is a magnetic sensor that can detect a magnetic field and its change. The Hall sensor 22 essentially comprises a semiconductor chip, ie a Hall plate 220 and a signal amplifier 222 , The Hall tile 220 has two exciting power terminals M and N (respectively corresponding to the power supply terminal VCC and the ground terminal GND in FIG 5 ) and two output terminals C and D for the Hall electromotive force. Two input terminals of the signal amplifier 222 are each connected to the two output terminals C and D for the Hall electromotive force. The Hall tile 220 is arranged in a magnetic field whose magnetic induction strength B is. One direction of the magnetic field is from bottom to top and perpendicular to the Hall plate 220 , as in 8th is shown. When a current passes through the Hall plate 220 from the exciting power terminal M to the exciting power terminal N, an electromotive force is generated in a direction perpendicular to the current and the magnetic field, and is output through the two output terminals C and D for the Hall electromotive force. The signal amplifier 222 amplifies the Hall electromotive force and generates a detection signal in the form of a digital signal, and the detection signal is output through the output terminal H1 of the Hall sensor. If the direction of the magnetic field is not changed, the direction of one changes to the Hall plate 220 That is, when a current flows from the exciting power terminal N to the exciting power terminal M, a direction of the generated Hall electromotive force is opposite to the direction of the electromotive force generated when the current from the exciting power terminal M to the exciting power terminal N flows, and one through the signal amplifier 222 generated detection signal is reversed by 180 degrees relative to the detection signal generated when the current flows from the excitation terminal M to the exciter terminal N. If based on that, the direction of the Hall plate 220 supplied current is reversed, becomes a phase of the Hall sensor 22 output signal reversed. The detection signal is sent to the switch control circuit 30 output to the controllable bidirectional AC switch 26 to control and thereby control the motor to reverse the direction of rotation.
Aus der Theorie der Elektromagnetik weiß man gegebenenfalls, dass bei einem einphasigen Permanentmagnet-Wechselstrommotor eine Drehrichtung des Läufers des Motors geändert werden kann, indem die Richtung des Stroms zu der Ständerwicklung 16 geändert wird. Wenn die durch den Hall-Sensor 22 erfasste Polarität des Läufers einen N-Pol anzeigt und durch die Ständerwicklung 16 ein Wechselstrom in einer positiven Halbperiode fließt, dreht sich der Motor in der umgekehrten Richtung, z. B. in Gegenuhrzeigerrichtung (CCW = counterclockwise). Es versteht sich, dass sich der Läufer des Motors vorwärts dreht, z. B. in Uhrzeigerrichtung (CW = clockwise), wenn die durch den Hall-Sensor 22 erfasste Polarität des Läufers einen N-Pol anzeigt und ein Wechselstrom in einer negativen Halbperiode durch die Ständerwicklung 16 fließt. Ausführungsformen der Erfindung basieren auf diesem Prinzip, d. h. die Richtung des durch die Ständerwicklung 16 fließenden Stroms wird auf der Basis der durch den Hall-Sensor 22 erfassten Polarität des Läufers eingestellt, wodurch die Vorwärtsdrehung und die Rückwärtsdrehung des Motors gesteuert werden.It may be known from the theory of electromagnetics that in a single-phase permanent magnet AC motor, a direction of rotation of the rotor of the motor may be changed by the direction of the current to the stator winding 16 will be changed. When passing through the Hall sensor 22 detected polarity of the rotor indicates an N pole and through the stator winding 16 an alternating current flows in a positive half-cycle, the motor rotates in the reverse direction, for. B. in counterclockwise direction (CCW = counterclockwise). It is understood that the rotor of the motor rotates forward, z. B. clockwise (CW = clockwise), when through the Hall sensor 22 detected polarity of the rotor indicates an N-pole and an alternating current in a negative half cycle through the stator winding 16 flows. Embodiments of the invention are based on this principle, ie the direction of the stator winding 16 flowing electricity is based on the through the Hall sensor 22 detected polarity of the rotor, whereby the forward rotation and the reverse rotation of the motor are controlled.
Es wird insbesondere erneut auf 6 Bezug genommen. Wenn der Motor für eine Vorwärtsdrehung vorgesteuert ist, hat das Signal CTRL1 der eingestellten Drehrichtung einen ersten Pegel, z. B. einen hohen Logikpegel, der erste Anschluss 1 des ersten Schalters 61 ist mit dem dritten Anschluss 3 des ersten Schalters 61 verbunden; und das Signal CTRL2 der eingestellten Drehrichtung hat einen zweiten Pegel, z. B. einen niedrigen Logikpegel, und der erste Anschluss 1 des zweiten Schalters 62 ist mit dem zweiten Anschluss 2 des zweiten Schalters 62 verbunden. Die Gleichstrombetriebsspannung VDD wird durch den Spannungsregler 63 konvertiert und fließt dann über den zweiten Schalter 62 in den Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22, fließt über den Stromversorgungsanschluss VCC des Hall-Sensors 22 aus dem Hall-Sensor 22 und wir über den ersten Schalter 61 geerdet. Wenn ein durch den Hall-Sensor 22 erfasster Magnetpol des Läufers ein N-Pol ist, gibt der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 einen niedrigen Logikpegel aus; der niedrige Logikpegel wird an den zweiten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben, die Kathode der Diode D1 der Schaltersteuerschaltung 30 empfängt den niedrigen Pegel, und die Triode Q1 wird abgeschaltet. Wenn sich ein von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebener Strom in einer negativen Halbperiode befindet, passiert der Strom in der negativen Halbperiode die Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, den Widerstand R1, die Diode D1 und wird geerdet; der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird aktiviert, der Strom in der negativen Halbperiode fließt durch die Ständerwicklung, und die Drehung des Läufers 11 in Uhrzeigerrichtung setzt ein. Wenn sich ein von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebener Strom in einer positiven Halbperiode befindet, kann der Strom in der positiven Halbperiode die Triode Q1 nicht passieren, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird deaktiviert, und der Läufer 11 dreht sich nicht. It will especially be on again 6 Referenced. When the motor is pre-driven for forward rotation, the signal CTRL1 of the set direction of rotation has a first level, e.g. B. a high logic level, the first terminal 1 of the first switch 61 is connected to the third terminal 3 of the first switch 61 connected; and the signal CTRL2 of the set direction of rotation has a second level, e.g. B. a low logic level, and the first terminal 1 of the second switch 62 is connected to the second terminal 2 of the second switch 62 connected. The DC operating voltage VDD is provided by the voltage regulator 63 converts and then flows through the second switch 62 in the ground terminal GND of the Hall sensor 22 , flows through the power supply terminal VCC of the Hall sensor 22 from the Hall sensor 22 and we over the first switch 61 grounded. When a through the Hall sensor 22 detected magnetic pole of the rotor is an N-pole, gives the output terminal H1 of the Hall sensor 22 a low logic level; the logic low level is applied to the second terminal of the switch control circuit 30 outputted, the cathode of the diode D1 of the switch control circuit 30 receives the low level, and the triode Q1 is turned off. If one of the AC power supply 24 output current is in a negative half cycle, the current in the negative half cycle passes through the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 , the resistor R1, the diode D1 and is grounded; the controllable bidirectional AC switch 26 is activated, the current in the negative half cycle flows through the stator winding, and the rotation of the rotor 11 in the clockwise direction. If one of the AC power supply 24 When the output current is in a positive half cycle, the current in the positive half period can not pass through the triode Q1, the controllable bidirectional AC switch 26 is disabled, and the runner 11 does not turn.
Wenn ein durch den Hall-Sensor 22 erfasster Magnetpol des Läufers ein S-Pol ist, gibt der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 einen hohen Logikpegel aus; der hohe Logikpegel wird an den zweiten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben, die Kathode der Diode D1 der Schaltersteuerschaltung 30 empfängt den hohen Pegel, und die Triode Q1 wird angeschaltet. Wenn sich ein von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebener Strom in einer positiven Halbperiode befindet, fließt der Strom in der positiven Halbperiode durch die Triode Q1 und den Widerstand R1 in die Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird aktiviert, der Strom in der positiven Halbperiode fließt durch die Ständerwicklung, und der Läufer 11 dreht sich in Uhrzeigerrichtung. Wenn sich ein von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebener Strom in einer negativen Halbperiode befindet, kann der Strom in der negativen Halbperiode die Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 und den Widerstand R1 nicht passieren, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird deaktiviert, und der Läufer 11 dreht sich nicht.When a through the Hall sensor 22 detected magnetic pole of the rotor is an S-pole, is the output terminal H1 of the Hall sensor 22 a high logic level; the high logic level is applied to the second terminal of the switch control circuit 30 outputted, the cathode of the diode D1 of the switch control circuit 30 receives the high level, and the triode Q1 is turned on. If one of the AC power supply 24 When the output current is in a positive half cycle, the current in the positive half period flows through the triode Q1 and the resistor R1 into the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 , the controllable bidirectional AC switch 26 is activated, the current in the positive half cycle flows through the stator winding, and the rotor 11 turns in a clockwise direction. If one of the AC power supply 24 output current is in a negative half-period, the current in the negative half-period, the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 and the resistor R1 does not pass through the controllable bidirectional AC switch 26 is disabled, and the runner 11 does not turn.
Es wird auf 7 Bezug genommen. Wenn der Motor für eine Rückwärtsdrehung vorgesteuert ist, hat das Signal CTRL1 der eingestellten Drehrichtung einen zweiten Pegel, d. h. einen niedrigen Logikpegel, der erste Anschluss 1 des ersten Schalters 61 ist mit dem zweiten Anschluss 2 des ersten Schalters 61 verbunden; das Signal CTRL 2 der eingestellten Drehrichtung hat einen ersten Pegel, d. h. einen hohen Logikpegel, und der erste Anschluss 1 des zweiten Schalters 62 ist mit dem dritten Anschluss 3 des zweiten Schalters 62 verbunden. Strom, der von der Gleichstrombetriebsspannung VDD bereitgestellt wird, fließt über den ersten Schalter 61 in den Stromversorgungsanschluss VCC des Hall-Sensors 22, fließt über den Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22 aus dem Hall-Sensor 22 und wird über den zweiten Schalter 62 geerdet. Wenn ein durch den Hall-Sensor 22 erfasster Magnetpol des Läufers ein N-Pol ist, gibt der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 einen hohen Logikpegel aus; der hohe Logikpegel wird an den zweiten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben, die Kathode der Diode D1 der Schaltersteuerschaltung 30 empfängt den hohen Pegel, und die Triode Q1 wird angeschaltet. Wenn sich die Wechselstromversorgung 24 in einer positiven Halbperiode befindet, fließt der Strom in der positiven Halbperiode durch die Triode Q1 und den Widerstand R1 in die Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird aktiviert, der Strom in der positiven Halbperiode fließt durch die Ständerwicklung, und der Läufer 11 dreht sich in Gegenuhrzeigerrichtung. Wenn sich ein von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebener Strom in einer negativen Halbperiode befindet, kann der Strom in der negativen Halbperiode die Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 und den Widerstand R1 nicht passieren, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird deaktiviert, und der Läufer 11 dreht sich nicht.It will open 7 Referenced. When the motor is biased for reverse rotation, the set direction signal CTRL1 has a second level, ie, a low logic level, the first terminal 1 of the first switch 61 is connected to the second terminal 2 of the first switch 61 connected; the signal CTRL 2 of the set direction of rotation has a first level, ie a high logic level, and the first terminal 1 of the second switch 62 is connected to the third terminal 3 of the second switch 62 connected. Current supplied from the DC operating voltage VDD flows through the first switch 61 in the power supply terminal VCC of the Hall sensor 22 , flows through the ground terminal GND of the Hall sensor 22 from the Hall sensor 22 and gets over the second switch 62 grounded. When a through the Hall sensor 22 detected magnetic pole of the rotor is an N-pole, gives the output terminal H1 of the Hall sensor 22 a high logic level; the high logic level is applied to the second terminal of the switch control circuit 30 outputted, the cathode of the diode D1 of the switch control circuit 30 receives the high level, and the triode Q1 is turned on. When the AC power supply 24 is in a positive half-cycle, the current flows in the positive half cycle through the triode Q1 and the resistor R1 in the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 , the controllable bidirectional AC switch 26 is activated, the current in the positive half cycle flows through the stator winding, and the rotor 11 turns counterclockwise. If one of the AC power supply 24 output current is in a negative half-cycle, the current in the negative half cycle, the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 and the resistor R1 does not pass through the controllable bidirectional AC switch 26 is disabled, and the runner 11 does not turn.
Wenn der durch den Hall-Sensor 22 erfasste Magnetpol des Läufers ein S-Pol ist, gibt der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 einen niedrigen Logikpegel aus; der niedrige Logikpegel wird an den zweiten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben, die Kathode der Diode D1 der Schaltersteuerschaltung 30 empfängt den niedrigen Pegel, und die Triode Q1 wird abgeschaltet. Wenn sich der von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebene Strom in einer negativen Halbperiode befindet, passiert der Strom in der negativen Halbperiode die Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, den Widerstand R1, die Diode D1 und wird geerdet, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird aktiviert, der Strom in der negativen Halbperiode fließt durch die Ständerwicklung, und die Drehung des Läufers 11 in Gegenuhrzeigerrichtung setzt ein. Wenn sich ein von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebener Strom in einer positiven Halbperiode befindet, kann der Strom in der positiven Halbperiode die Triode Q1 nicht passieren, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird deaktiviert, und der Läufer 11 dreht sich nicht.When passing through the Hall sensor 22 detected magnetic pole of the rotor is an S-pole, gives the output terminal H1 of the Hall sensor 22 a low logic level; the logic low level is applied to the second terminal of the switch control circuit 30 outputted, the cathode of the diode D1 of the switch control circuit 30 receives the low level, and the triode Q1 is turned off. If that of the AC power supply 24 output current is in a negative half-period, the current passes in the negative half-period, the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 , the resistor R1, the diode D1 and is grounded, the controllable bidirectional AC switch 26 is activated, the current in the negative half cycle flows through the stator winding, and the rotation of the rotor 11 in counterclockwise direction sets. If one of the AC power supply 24 When the output current is in a positive half cycle, the current in the positive half period can not pass through the triode Q1, the controllable bidirectional AC switch 26 is disabled, and the runner 11 does not turn.
Der oben genannte Fall, in dem sich der Läufer 11 nicht dreht, bezieht sich auf einen Fall, in dem sich der Läufer 11 nicht dreht, wenn der Motor gestartet wird. Nachdem der Motor erfolgreich gestartet wurde, dreht sich der Läufer 11 durch Trägheit weiter, selbst wenn der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 deaktiviert wird. Außerdem muss bei einer Änderung der Drehrichtung des Läufers 11 zuerst die Drehung des Läufers 11 des Motors gestoppt werden. Die Drehung des Läufers 11 des Motors lässt sich ohne weiteres stoppen. Zum Beispiel kann zwischen der Wechselstromversorgung 24 und der Ständerwicklung 16 des Motors ein Schalter (nicht gezeigt) vorgesehen sein, und die Drehung des Läufers kann gestoppt werden, sobald der Schalter für vorgegebene Zeitperiode deaktiviert wird.The above case in which the runner 11 not spinning, refers to a case in which the runner 11 does not rotate when the engine is started. After the engine has been started successfully, the runner turns 11 due to inertia, even if the controllable bidirectional AC switch 26 is deactivated. In addition, when changing the direction of rotation of the rotor 11 first the rotation of the runner 11 the engine stopped. The rotation of the runner 11 the engine can be stopped easily. For example, between the AC power supply 24 and the stator winding 16 a switch (not shown) may be provided on the motor, and rotation of the rotor may be stopped as soon as the switch is deactivated for a predetermined period of time.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt einen Fall, in dem die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Motors basierend auf der eingestellten Drehrichtung des Motors, der Magnetpolposition des Läufers und der Polarität der Stromversorgung gesteuert werden. Tabelle 1 Signal CTRL 1 der eingestellten Drehrichtung Elektronischer Schalter 61 Signal CTRL 2 der eingestellten Drehrichtung Elektronischer Schalter 62 Magnetpolposition des Läufers Ausgangs-Anschluss H1 eines Hall-Sensors Wechselstrom-versorgung Drehrichtung eines Motors
1 Erster Anschluss 1 ist mit einem dritten Anschluss 3 verbunden 0 Erster Anschluss 1 ist mit einem zweiten Anschluss 2 verbunde n N 0 Negative Halbperiode CW
S 1 Positive Halbperiode CW
N 0 Positive Halbperiode Weiterdrehung durch Trägheit
S 1 Negative Halbperiode Weiterdrehung durch Trägheit
0 Erster Anschluss 1 ist mit einem zweiten Anschluss 2 verbunden 1 Erster Anschluss 1 ist mit einem dritten Anschluss 3 verbunde n N 1 Positive Halbperiode CCW
S 0 Negative Halbperiode CCW
N 1 Negative Halbperiode Weiterdrehung durch Trägheit
Table 1 below shows a case in which the forward and reverse rotation of the motor are controlled based on the set rotational direction of the motor, the magnetic pole position of the rotor, and the polarity of the power supply. Table 1 Signal CTRL 1 of the set direction of rotation Electronic switch 61 Signal CTRL 2 of the set direction of rotation Electronic switch 62 Magnetic pole position of the rotor Output connection H1 of a Hall sensor AC supply Direction of rotation of a motor
1 First port 1 is connected to a third port 3 0 First port 1 is connected to a second port 2 N 0 Negative half-period CW
S
1 Positive half-period CW
N 0 Positive half-period Continuation of inertia
S
1 Negative half-period Continuation of inertia
0 First port 1 is connected to a second port 2 1 First port 1 is connected to a third port 3 N 1 Positive half-period CCW
S 0 Negative half-period CCW
N
1 Negative half-period Continuation of inertia
Zusammengefasst steuert die Drehrichtungssteuerschaltung 60 eine Richtung des Stroms, der durch den Stromversorgungsanschluss und den Erdungsanschluss des Hall-Sensors 22 fließt, basierend auf der eingestellten Drehrichtung des Motors, um eine Phase des von dem Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 an die Schaltersteuerschaltung 30 ausgegebenen Erfassungssignals zu steuern, wodurch ein Schaltzustand des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 basierend auf der Polarität der Stromversorgung gesteuert wird, um die Richtung des durch die Ständerwicklung fließenden Stroms zu steuern, und wodurch die Drehrichtung des Motors gesteuert wird.In summary, the direction of rotation control circuit controls 60 a direction of the current flowing through the power supply terminal and the ground terminal of the Hall sensor 22 flows, based on the set direction of rotation of the motor, to a phase of the from the output terminal H1 of the Hall sensor 22 to the switch control circuit 30 control the output of the detected detection signal, whereby a switching state of the controllable bidirectional AC switch 26 is controlled based on the polarity of the power supply to control the direction of the current flowing through the stator winding, and whereby the direction of rotation of the motor is controlled.
Es wird auf die 9 und 10 Bezug genommen, in denen Schaltungsdiagramme der Drehrichtungssteuerschaltung 70 und des mit der Drehrichtungssteuerschaltung 70 verbundenen Hall-Sensors 22 in der Motortreiberschaltung 18 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. Ein Schaltungsaufbau in der in 9 gezeigten Ausführungsform ist im Wesentlichen der gleiche wie der Schaltungsaufbau in der in 6 gezeigten Ausführungsform. Der Schaltungsaufbau in 9 unterscheidet sich von dem Schaltungsaufbau inIt will be on the 9 and 10 Reference is made in which circuit diagrams of the direction of rotation control circuit 70 and with the direction of rotation control circuit 70 connected Hall sensor 22 in the motor driver circuit 18 according to a second embodiment of the present invention are shown. A circuit construction in the in 9 The embodiment shown in FIG. 3 is substantially the same as the circuit construction in FIG 6 shown embodiment. The circuit structure in 9 differs from the circuitry in
6 dadurch, dass in 9 ein erster Schalter 71 und ein zweiter Schalter 72 in einer Drehrichtungssteuerschaltung 70 durch ein Signal CTRL einer eingestellten Drehrichtung gesteuert werden, dass ein erster Anschluss 1 des ersten Schalters 71 mit dem Stromversorgungsanschluss VCC des Hall-Sensors 22 verbunden ist, dass ein zweiter Schalter 2 des ersten Schalters 71 mit dem dritten Anschluss 3 des zweiten Schalters 72 verbunden ist, dass ein dritter Anschluss 3 des ersten Schalters 71 über einen Spannungsregler 73 mit einem zweiten Anschluss 2 des zweiten Schalters 72 und mit dem ersten Ausgangsanschluss O1 des Gleichrichters 28 verbunden ist, um eine Gleichstrombetriebsspannung VDD zu empfangen, und dass ein erster Anschluss 1 des zweiten Schalters 72 mit dem Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22 verbunden ist. 6 in that in 9 a first switch 71 and a second switch 72 in a direction of rotation control circuit 70 be controlled by a signal CTRL a set direction of rotation, that a first terminal 1 of the first switch 71 to the power supply terminal VCC of the Hall sensor 22 connected to a second switch 2 of the first switch 71 with the third terminal 3 of the second switch 72 is connected to that a third terminal 3 of the first switch 71 via a voltage regulator 73 with a second terminal 2 of the second switch 72 and with the first output terminal O1 of the rectifier 28 is connected to receive a DC operating voltage VDD, and that a first terminal 1 of the second switch 72 to the ground terminal GND of the Hall sensor 22 connected is.
Wenn der Motor für eine Vorwärtsdrehung gesteuert wird, gibt das Signal CTRL der eingestellten Drehrichtung einen ersten Pegel aus, zum Beispiel einen hohen Logikpegel, der erste Anschluss 1 des ersten Schalters 71 ist mit dem zweiten Anschluss 2 des ersten Schalters 71 verbunden, der erste Anschluss 1 des zweiten Schalters 72 ist mit dem zweiten Anschluss 2 des zweiten Schalters 72 verbunden, ein durch den Gleichrichter 28 bereitgestellter Strom fließt über den zweiten Schalter 72 in den Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22, fließt über den Stromversorgungsanschluss VCC aus dem dem Hall-Sensor 22 und wird über den ersten Schalter 71 geerdet. Wenn der durch den Hall-Sensor 22 erfasste Magnetpol des Läufers ein N-Pol ist, gibt der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 einen niedrigen Logikpegel aus, der niedrige Logikpegel wird an den zweiten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben, und die Kathode der Diode D1 der Schaltersteuerschaltung 30 empfängt den niedrigen Pegel. Wenn sich die Wechselstromquelle 24 in einer negativen Halbperiode befindet, fließt der Strom in der negativen Halbperiode durch die Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26, den Widerstand R1, die Diode D1 und wird geerdet, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 wird aktiviert, der Strom in der negativen Halbperiode fließt durch die Ständerwicklung, und der Läufer 11 dreht sich in Uhrzeigerrichtung.When the motor is controlled for forward rotation, the set rotation direction signal CTRL outputs a first level, for example, a logic high level, the first terminal 1 of the first switch 71 is connected to the second terminal 2 of the first switch 71 connected, the first terminal 1 of the second switch 72 is connected to the second terminal 2 of the second switch 72 connected, one through the rectifier 28 Provided current flows through the second switch 72 in the ground terminal GND of the Hall sensor 22 , flows through the power supply connection VCC from the Hall sensor 22 and gets over the first switch 71 grounded. When passing through the Hall sensor 22 detected magnetic pole of the rotor is an N-pole, gives the output terminal H1 of the Hall sensor 22 a low logic level, the low logic level is applied to the second terminal of the switch control circuit 30 output, and the cathode of the diode D1 of the switch control circuit 30 receives the low level. When the AC power source 24 is in a negative half cycle, the current in the negative half period flows through the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 , the resistor R1, the diode D1 and is grounded, the controllable bidirectional AC switch 26 is activated, the current in the negative half-cycle flows through the stator winding, and the rotor 11 turns in a clockwise direction.
Wie in 10 gezeigt ist, gibt das Signal CTRL der eingestellten Drehrichtung einen zweiten Pegel aus, z. B. einen niedrigen Logikpegel, wenn der Motor für eine Rückwärtsdrehung vorgesteuert ist, der erste Anschluss 1 des ersten Schalters 71 ist mit dem dritten Anschluss 3 des ersten Schalters 71 verbunden, der erste Anschluss 1 des zweiten Schalters 72 ist mit dem dritten Anschluss 3 des zweiten Schalters 72 verbunden, ein durch den Gleichrichter 28 bereitgestellter Strom fließt über den ersten Schalter 71 in den Stromversorgungsanschluss VCC des Hall-Sensors 22, fließt über den Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors aus dem Hall-Sensor 22 und wird über den zweiten Schalter 72 geerdet. Wenn ein durch den Hall-Sensor 22 erfasster Magnetpol des Läufers ein N-Pol ist, gibt der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 ein hohen Logikpegel aus, der hohe Logikpegel wird an den zweiten Anschluss der Schaltersteuerschaltung 30 ausgegeben, und die Kathode der Diode D1 der Schaltersteuerschaltung 30 empfängt den hohen Pegel. Wenn sich ein von der Wechselstromversorgung 24 ausgegebener Strom in einer positiven Halbperiode befindet, wird der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 aktiviert, der Strom in der positiven Halbperiode fließt durch die Ständerwicklung, und der Läufer 11 dreht sich in Gegenuhrzeigerrichtung.As in 10 is shown, the signal CTRL the set direction of rotation from a second level, z. B. a low logic level, when the motor is piloted for a reverse rotation, the first terminal 1 of the first switch 71 is connected to the third terminal 3 of the first switch 71 connected, the first terminal 1 of the second switch 72 is connected to the third terminal 3 of the second switch 72 connected, one through the rectifier 28 Provided current flows through the first switch 71 in the power supply terminal VCC of the Hall sensor 22 , flows through the ground terminal GND of the Hall sensor from the Hall sensor 22 and gets over the second switch 72 grounded. When a through the Hall sensor 22 detected magnetic pole of the rotor is an N-pole, gives the output terminal H1 of the Hall sensor 22 a high logic level, the high logic level is applied to the second terminal of the switch control circuit 30 output, and the cathode of the diode D1 of the switch control circuit 30 receives the high level. If one of the AC power supply 24 output current is in a positive half cycle, becomes the controllable bidirectional AC switch 26 activated, the current in the positive half cycle flows through the stator winding, and the rotor 11 turns counterclockwise.
Die Schaltersteuerschaltung gemäß vorliegender Erfindung ist nicht auf die in 5 dargestellte Schaltung beschränkt. Es sind auch Schaltungen möglich, die in den 11 und 12 dargestellt sind.The switch control circuit according to the present invention is not the same as in FIG 5 limited circuit shown. There are also circuits possible in the 11 and 12 are shown.
Es wird auf 11 Bezug genommen. Eine Schaltersteuerschaltung 30 umfasst einen Widerstand R3, eine Diode D6 und einen Widerstand R4 und eine Diode D7, die zwischen dem Ausgangsanschluss der Erfassungsschaltung 20 und der Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 in Reihe geschaltet sind. Eine Kathode der Diode D7 ist mit dem Widerstand R4 verbunden, und eine Anode der Diode D7 ist mit der Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters verbunden. Ein Anschluss des Widerstands R3 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss O1 des Gleichrichters 28 verbunden, und der andere Anschluss des Widerstands R3 ist mit einer Anode der Diode D6 verbunden. Eine Kathode der Diode D6 ist mit der Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 verbunden.It will open 11 Referenced. A switch control circuit 30 comprises a resistor R3, a diode D6 and a resistor R4, and a diode D7 connected between the output terminal of the detection circuit 20 and the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 are connected in series. A cathode of the diode D7 is connected to the resistor R4, and an anode of the diode D7 is connected to the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch. One terminal of the resistor R3 is connected to the first output terminal O1 of the rectifier 28 connected, and the other terminal of the resistor R3 is connected to an anode of the diode D6. A cathode of the diode D6 is connected to the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 connected.
Es wird auf 12 Bezug genommen. Eine Schaltersteuerschaltung 30 umfasst einen Widerstand R3, einen Widerstand R4 und eine Diode D6 und eine Diode 7, die zwischen dem Ausgangsanschluss der Erfassungsschaltung 20 und der Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 umgekehrt zueinander in Reihe geschaltet sind. Kathoden der Diode D6 und der Diode D7 sind jeweils mit dem Ausgangsanschluss der Erfassungsschaltung 20 und mit der Steuerelektrode G des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 26 verbunden. Ein Anschluss des Widerstands R3 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss O1 des Gleichrichters 28 und der andere Anschluss des Widerstands R mit einem Verbindungspunkt von Anoden der Diode D6 und der Diode D7 verbunden. Zwei Anschlüsse des Widerstands R4 sind jeweils mit den Kathoden der Diode D6 und der Diode D7 verbunden.It will open 12 Referenced. A switch control circuit 30 includes a resistor R3, a resistor R4 and a diode D6, and a diode 7 connected between the output terminal of the detection circuit 20 and the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 reversed to each other in series. Cathodes of the diode D6 and the diode D7 are respectively connected to the output terminal of the detection circuit 20 and with the control electrode G of the controllable bidirectional AC switch 26 connected. One terminal of the resistor R3 is connected to the first output terminal O1 of the rectifier 28 and the other terminal of the resistor R is connected to a connection point of anodes of the diode D6 and the diode D7. Two terminals of the resistor R4 are connected to the cathodes of the diode D6 and the diode D7, respectively.
Für den Fachmann versteht es sich, dass der Motor gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für Antriebsvorrichtungen verwendet werden kann, zum Beispiel für Fensterheber in Automobilen oder für Rollläden in Bürogebäuden und Wohnhäusern. Der Motor gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Permanentmagnet-Wechselstrommotor sein, zum Beispiel ein Permanentmagnet-Synchronmotor und ein Permanentmagnet-BLDC-Motor. Der Motor gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt ein einphasiger Permanentmagnet-Wechselstrommotor, zum Beispiel ein einphasiger Permanentmagnet-Synchronmotor und ein einphasiger Permanentmagnet-BLDC-Motor. Wenn der Motor ein Permanentmagnet-Synchronmotor ist, ist die externe Wechselstromversorgung eine Netzversorgung. Wenn der Motor ein Permanentmagnet-BLDC-Motor ist, ist die externe Wechselstromversorgung eine Wechselstromversorgung, die von einem Inverter ausgegeben wird.It will be understood by those skilled in the art that the motor according to the embodiments of the present invention may be used for propulsion devices, for example, for power windows in automobiles or for shutters in office buildings and homes. The motor according to the embodiments of the present invention may be a permanent magnet AC motor, for example, a permanent magnet synchronous motor and a permanent magnet BLDC motor. The motor according to the embodiments of the present invention is preferably a single-phase permanent magnet AC motor, for example, a single-phase permanent magnet synchronous motor and a single-phase permanent magnet BLDC motor. If the motor is a permanent magnet synchronous motor, the external AC power supply is a mains supply. When the motor is a permanent magnet BLDC motor, the external AC power supply is an AC power supply output from an inverter.
Die Motorantriebsschaltung kann in eine integrierte Schaltung integriert und gepackt sein. Zum Beispiel kann die Motorantriebsschaltung als anwendungsspezifische Einchip-Schaltung (ASIC) ausgeführt sein, wodurch die Kosten der Schaltung verringert und ihre Zuverlässigkeit verbessert wird. In weiteren Ausführungsformen können der Gleichrichter 28, die Erfassungsschaltung 20, die Drehrichtungssteuerschaltung 60 und die Schaltersteuerschaltung 30 insgesamt oder zum Teil in die integrierte Schaltung integriert sein. Es sind zum Beispiel nur die Drehrichtungssteuerschaltung 60, die Erfassungsschaltung 20 und die Steuerschaltung 30 in die integrierte Schaltung integriert, während der Gleichrichter 28, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 und der Widerstand R0, der als Spannungsreduziereinheit dient, außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet sind.The motor drive circuit may be integrated and packaged in an integrated circuit. For example, the motor drive circuit may be implemented as an application specific one-chip circuit (ASIC), thereby reducing the cost of the circuit and improving its reliability. In further embodiments, the rectifier 28 , the detection circuit 20 , the direction of rotation control circuit 60 and the switch control circuit 30 be integrated in whole or in part in the integrated circuit. For example, it is only the direction of rotation control circuit 60 , the detection circuit 20 and the control circuit 30 integrated into the integrated circuit, while the rectifier 28 , the controllable bidirectional AC switch 26 and the resistor R0 serving as a voltage reduction unit is disposed outside the integrated circuit.
Ferner wird eine integrierte Schaltung zum Treiben eines Motors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Die integrierte Schaltung hat ein Gehäuse, mehrere Pins, die sich von dem Gehäuse erstrecken, und ein Halbleitersubstrat. Die Erfassungsschaltung 20, die Schaltersteuerschaltung 30 und die Drehrichtungssteuerschaltung 60 sind auf dem Halbleitersubtrat integriert, und das Halbleitersubstrat ist in dem Gehäuse verpackt. In weiteren Ausführungsformen können der Gleichrichter 28 und/oder der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 ferner auf dem Halbleitersubstrat integriert sein. In einer weiteren Ausführungsform kann in dem Gehäuse ein zweites Halbleitersubstrat vorgesehen sein, und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 ist auf dem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet.Further, an integrated circuit for driving a motor according to a preferred embodiment of the present invention is provided. The integrated circuit has a housing, a plurality of pins extending from the housing, and a semiconductor substrate. The detection circuit 20 , the switch control circuit 30 and the direction of rotation control circuit 60 are integrated on the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is packaged in the housing. In further embodiments, the rectifier 28 and / or the controllable bidirectional AC switch 26 further be integrated on the semiconductor substrate. In a further embodiment, a second semiconductor substrate may be provided in the housing, and the controllable bidirectional AC switch 26 is disposed on the second semiconductor substrate.
Zum Beispiel kann die gesamte Motorantriebsschaltung abhängig von den konstruktiven Anforderungen als diskretes Bauelement auf einer Leiterplatte angeordnet sein.For example, depending on the design requirements, the entire motor drive circuit may be arranged as a discrete component on a printed circuit board.
Es wird auf die 13 und 14 Bezug genommen. Die Motorantriebsschaltung ist auf einer Leiterplatte 100 angeordnet. Der Gleichrichter 28, der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter 26 und die Schaltersteuerschaltung 30, die mit dem Hall-Sensor 22 (nicht gezeigt) verbunden ist, sind auf der Leiterplatte 100 angeordnet. Eine Stromversorgungsbuchse 101, eine Erdungsbuchse 103 und eine Hall-Ausgangsanschlussbuchse 102 zum Installieren des Hall-Sensors 22 sind auf der Leiterplatte 100 angeordnet. Wenn während des Herstellungsprozesses des Motors die Verschaltung der Leiterplatte 100 bereits erfolgt ist und die Drehrichtungssteuerschaltungen 60 und 70 zum Steuern der Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Motors nicht auf der Leiterplatte 100 angeordnet sind, kann der Motor für eine Drehung in Gegenuhrzeigerrichtung gesteuert werden (bezugnehmend auf 10), wenn der Hall-Sensor 22 auf folgende Weise normal auf der Leiterplatte 100 installiert und angeordnet wird: der Stromversorgungsanschluss VCC wird in die Stromversorgungsbuchse 101 gesteckt, um eine Hochspannung zu empfangen, und der Erdungsanschluss GND wird in die Erdungsbuchse 103 gesteckt, um eine Niedrigspannung zu empfangen. Wenn der Motor wegen produktions- und herstellungstechnischer Anforderungen in Uhrzeigerrichtung drehen muss, kann der Hall-Sensor 22 umgekehrt auf der Leiterplatte 100 gesteckt werden, d. h. der Stromversorgungsanschluss VCC des Hall-Sensors wird in die Erdungsbuchse 103 gesteckt, der Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors wird in die Stromversorgungsbuchse 101 gesteckt, und der Ausgangsanschluss H1 des Hall-Sensors 22 wird in die Hall-Ausgangsanschlussbuchse 102 gesteckt. Auf diese Weise wird eine Richtung eines durch den Hall-Sensor 22 fließenden Stroms umgekehrt. Der Motor kann sich unter Zusammenwirkung mit der Steuerung der Schaltersteuerschaltung 30 in Uhrzeigerrichtung drehen.It will be on the 13 and 14 Referenced. The motor drive circuit is on a circuit board 100 arranged. The rectifier 28 , the controllable bidirectional AC switch 26 and the switch control circuit 30 that with the Hall sensor 22 (not shown) are on the circuit board 100 arranged. A power supply socket 101 , a grounding socket 103 and a Hall output connector 102 to install the Hall sensor 22 are on the circuit board 100 arranged. If, during the manufacturing process of the motor, the wiring of the circuit board 100 has already been done and the direction of rotation control circuits 60 and 70 for controlling the forward or reverse rotation of the motor not on the circuit board 100 can be controlled, the motor for a counterclockwise rotation (refer to 10 ) when the Hall sensor 22 normal on the circuit board in the following way 100 is installed and arranged: the power supply connection VCC is in the power supply socket 101 plugged to receive a high voltage, and the ground terminal GND becomes the grounding jack 103 plugged in to receive a low voltage. If the engine has to rotate in a clockwise direction due to production and production requirements, the Hall sensor can 22 reversed on the circuit board 100 be plugged, ie the power supply terminal VCC of the Hall sensor is in the grounding socket 103 plugged in, the ground terminal GND of the Hall sensor is in the power supply socket 101 plugged, and the output terminal H1 of the Hall sensor 22 enters the reverb output jack 102 plugged. In this way, a direction of a through the Hall sensor 22 flowing current reversed. The motor may interact with the control of the switch control circuit 30 turn in a clockwise direction.
Zwar kann sich der Motor nach dem Einbau und der Anordnung des Hall-Sensors 22 auf der Leiterplatte 100 nur in einer Richtung drehen, doch kann der Motor entsprechend den Produktions- und Herstellungsanforderungen während des Herstellungsprozesses für eine Drehung in der umgekehrten Richtung gesteuert werden, ohne dass hierfür die Verschaltung umgestaltet werden muss. Die Vielseitigkeit eines Produkts wird auf diese Weise verbessert.Although the engine can after the installation and the arrangement of the Hall sensor 22 on the circuit board 100 rotate only in one direction, but the motor can be controlled in accordance with the production and manufacturing requirements during the manufacturing process for a rotation in the reverse direction, without the need to redesign the interconnection. The versatility of a product is improved in this way.
Bei der Motortreiberschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuern die Drehrichtungssteuerschaltungen 60 und 70 eine Richtung eines durch den Stromversorgungsanschluss VCC und den Erdungsanschluss GND des Hall-Sensors 22 fließenden Stroms basierend auf der Magnetpolposition des Läufers 11, und die Schaltersteuerschaltung steuert die Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Motors basierend auf dem empfangenen Erfassungssignal in Verbindung mit der Polarität der Wechselstromversorgung. Wenn die Magnetpolposition des Läufers 11 dem N-Pol entspricht und wenn das Erfassungssignal, das bei einer normalen Erregung des Hall-Sensors ausgegeben wird und von der Schaltersteuerschaltung 30 empfangen wird, ein logisches Signal mit hohem Pegel ist, fließt der Strom in der positiven Halbperiode der Wechselstromversorgung durch die Ständerwicklung, und der Motor dreht sich in Gegenuhrzeigerrichtung. Wenn der Motor für eine Vorwärtsdrehung vorgesteuert ist und die Magnetpolposition des Läufers ein N-Pol ist, steuert die Schaltersteuerschaltung 30 einen Strom in der negativen Halbperiode der Wechselstromversorgung derart, dass der Strom durch die Ständerwicklung 16 fließt. Auf diese Weise dreht sich der Läufer 11 in der Uhrzeigerrichtung.In the motor drive circuit according to the embodiment of the present invention, the rotation direction control circuits control 60 and 70 a direction of a through the power supply terminal VCC and the ground terminal GND of the Hall sensor 22 flowing current based on the magnetic pole position of the rotor 11 and the switch control circuit controls the forward or reverse rotation of the motor based on the received detection signal in conjunction with the polarity of the AC power supply. When the magnetic pole position of the rotor 11 corresponds to the N pole and when the detection signal which is output at a normal excitation of the Hall sensor and the switch control circuit 30 is received, is a high-level logic signal, the current in the positive half cycle of the AC power supply flows through the stator winding, and the motor rotates counterclockwise. When the motor is piloted for forward rotation and the magnetic pole position of the rotor is an N pole, the switch control circuit controls 30 a current in the negative half cycle of the AC power supply such that the current through the stator winding 16 flows. This is how the runner turns 11 in the clockwise direction.
Wenn Antriebsmotoren für verschiedene Anwendungen bereitgestellt werden müssen, die entgegengesetzte Drehrichtungen erfordern, genügt es, wenn der Logikpegel des Signals der eingestellten Drehrichtung geändert wird. Eine weitere Änderung an der Treiberschaltung ist nicht notwendig. Die Motortreiberschaltung ist einfach aufgebaut und äußerst vielseitig.If drive motors have to be provided for various applications requiring opposite directions of rotation, it is sufficient to change the logic level of the signal of the set direction of rotation. Another change to the driver circuit is not necessary. The motor driver circuit is simple and extremely versatile.
Die Schalter 61, 62, 71 und 72 können auch mechanische Schalter oder elektronische Schalter sein. Die mechanischen Schalter umfassen ein Relais, einen einpoligen zweistufigen Umschalter und einen einpoligen einstufigen Umschalter. Die elektronischen Schalter umfassen ein Halbleiterrelais, einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, einen siliziumgesteuerten Gleichrichter, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate, einen Bipolartransistor, ein Halbleiter-Thyratron und einen Optokoppler etc.The switches 61 . 62 . 71 and 72 can also be mechanical switches or electronic switches. The mechanical switches include a relay, a single-pole two-stage switch and a single-pole single-throw switch. The electronic switches include a semiconductor relay, a metal oxide semiconductor field effect transistor, a silicon controlled rectifier, an insulated gate bipolar transistor, a bipolar transistor, a semiconductor thyratron, and an optocoupler, etc.
Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind innerhalb des Rahmens der Erfindung Änderungen, äquivalente Substitutionen und Verbesserungen möglich.In the foregoing, preferred embodiments of the present invention have been described. However, the invention is not limited to these embodiments. Rather, changes, equivalent substitutions, and improvements are possible within the scope of the invention.
