TWM542243U - 泵、風機、電機組件及用於電機驅動的積體電路 - Google Patents

泵、風機、電機組件及用於電機驅動的積體電路 Download PDF

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越 李
持平 孫
劉寶廷
王恩暉
信飛
聖騫 楊
楊修文
劉立生
崔豔雲
黃淑娟
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德昌電機（深圳）有限公司
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Description

泵、風機、電機組件及用於電機驅動的積體電路
本新型涉及電機的驅動電路，尤其涉及適用於驅動單相永磁同步電機的積體電路。
同步電機在起動過程中，定子的電磁體產生交變磁場，相當於一個正轉一個反轉磁場的合成磁場，這磁場拖動永磁轉子發生偏擺振盪，如果轉子的偏擺振盪幅度不斷增加，最終可使轉子向某一方向的旋轉迅速加速至與定子的交變磁場同步。傳統同步電機，為確保起動，電機的起動轉矩設置通常較大，導致電機在工作點上運行效率較低。另一方面，由於交流電起始通電的極性以及永磁轉子停止位置不固定，無法保證轉子每次起動都沿同一個方向定向旋轉，因此，在風扇、水泵等應用中，受轉子驅動的葉輪通常採用低效率的直型徑向葉片，導致風扇、水泵等本身的運行效率也較低。
本新型的實施例提供一種電機組件，包括可由交流電源供電的電機及電機驅動電路。電機包括定子和可相對定子旋轉的轉子。定子包括定子鐵 心及纏繞於定子鐵心上的定子繞組。驅動電路包括一積體電路及與積體電路連接的可控雙向交流開。可控雙向交流開關與定子繞組串聯於被配置為連接交流電源的兩個端子之間。積體電路中集成有整流器、檢測電路及開關控制電路至少其中兩個。整流器用於產生至少提供給檢測電路的直流電壓。檢測電路用於檢測轉子的磁場極性。開關控制電路被配置為依據交流電源的極性和檢測電路檢測的轉子磁場的極性，控制可控雙向交流開關以預定方式在導通與截止狀態之間切換。
較佳的，該開關控制電路被配置為僅在該交流電源為正半週期且檢測電路檢測到轉子磁場為第一極性、以及該交流電源為負半週期且檢測電路檢測的轉子磁場為與第一極性相反的第二極性時使該可控雙向交流開關導通。
較佳的，該驅動電路還包括與該整流器連接的降壓器。
較佳的，該整流器和降壓器連接於兩個節點之間形成一支路，該可控雙向交流開關與該支路並聯。
較佳的，該驅動電路還包括用於穩定該直流電壓的穩壓器，該整流器、降壓器、穩壓器、檢測電路、開關控制電路均被集成在該積體電路內。
可選的，該整流器集成在該積體電路內，該降壓器設於該積體電路外部。
較佳的，該積體電路內還集成有用於穩定該直流電壓的穩壓器。
較佳的，該可控雙向交流開關為三端雙向晶閘管。
較佳的，該檢測電路中設有磁感測器，該積體電路靠近該轉子安裝以使該磁感測器能感知該轉子的磁場極性及變化。
可選的，該檢測電路中不設磁感測器。
較佳的，該驅動電路中不設微處理器。
較佳的，該電機組件不設印刷電路板。
較佳的，該電機為單相永磁同步電機，該轉子包括至少一塊永磁鐵，該定子與永磁轉子之間形成不均勻磁路，使該永磁轉子在靜止時其極軸相對於定子的中心軸偏移一個角度，該定子繞組通電後該轉子在穩態階段以60f/p圈/分鐘的轉速恒速運行，其中f是該交流電源的頻率，p是該轉子的極對數。
本新型另一方面提供一種用於電機驅動的積體電路，包括：殼體、自該殼體伸出的若干引腳、以及設於半導體基片上的開關控制電路，該半導體基片和開關控制電路被封裝於該殼體內，該開關控制電路被配置為依據電機的轉子磁場極性資訊產生用於控制一雙向交流開關導通或截止的控制訊號，以控制該電機的通電方式。
較佳的，該半導體基片上還集成有用於檢測該電機的轉子磁場極性的檢測電路。
較佳的，該半導體基片上還集成有可產生至少提供給該檢測電路的直流電壓的整流器。
較佳的，該半導體基片上還集成有用於穩定該直流電壓的穩壓器。
較佳的，該雙向交流開關被封裝在該殼體內。
較佳的，該積體電路中不設微處理器。
較佳的，該積體電路的引腳不超過四個。
本新型實施例的電路可保證電機每次通電時沿固定方向啟動旋轉。在風機、水泵等應用中，可允許受轉子驅動的風扇、葉輪採用彎曲型葉片，從而提高風機、水泵的效率。另外，通過將電機的驅動電路全部或部分封裝在積體電路中，可降低電路成本，並提高電路的可靠性。
10‧‧‧同步電機
11‧‧‧轉子
12‧‧‧定子鐵心
13‧‧‧氣隙
14‧‧‧極部
15‧‧‧極弧面
16‧‧‧定子繞組
17‧‧‧啟動槽
18‧‧‧積體電路
19‧‧‧殼體
20‧‧‧檢測電路
21‧‧‧引腳
22‧‧‧位置感測器
24‧‧‧交流電源
26‧‧‧可控雙向交流開關
27‧‧‧三端雙向晶閘管
28‧‧‧整流器
30‧‧‧開關控制電路
32‧‧‧降壓電路
50‧‧‧水泵
52‧‧‧泵室
54‧‧‧泵殼
56‧‧‧入口
58‧‧‧出口
60‧‧‧葉輪
70‧‧‧扇葉
R1-R4‧‧‧電阻
D1-D6‧‧‧二極體
H1‧‧‧輸出端
T1‧‧‧第二陽極
T2‧‧‧第一陽極
Z1-Z2、Z4‧‧‧穩壓二極體
S1、S3‧‧‧矽控整流器
SH1‧‧‧極軸
SH2‧‧‧中心軸
SC1-SC2‧‧‧端子
T6‧‧‧NPN型電晶體
A-B‧‧‧節點
C-D‧‧‧輸出端
G‧‧‧控制極
圖1示出依據本新型一實施例之單相永磁同步電機；圖2示出依據本新型一實施例的單相永磁同步電機之電路原理圖；圖3示出圖2中的積體電路的一種實現方式之電路框圖；圖4示出圖2中的積體電路的另一種實現方式之電路框圖；圖5示出圖2的電機電路的一種實施例；圖6示出圖5中電機電路之波形圖；圖7至圖9分別示出圖2的電機電路之其他幾種實施例；圖10示出依據本新型另一實施例的單相永磁同步電機之電路原理圖；圖11示出圖10中的積體電路的一種實現方式之電路框圖；圖12示出依據本新型另一實施例的單相永磁同步電機之電路原理圖；圖13所示為應用上述電機的水泵；圖14所示為應用上述電機的風機。
下面結合附圖，通過對本新型的具體實施方式詳細描述，將使本新型的技術方案及其他有益效果顯而易見。可以理解，附圖僅提供參閱與說明用，並非用來對本新型加以限制。附圖中顯示的尺寸僅是為了便於清晰描述，而並不限定比例關係。
圖1示出依據本新型一實施例之單相永磁同步電機。該同步電機10包括定子和可相對定子旋轉的轉子11。定子具有定子鐵心12及繞設於定子鐵心12上的定子繞組16。定子鐵心可由純鐵、鑄鐵、鑄鋼、電工鋼、矽鋼等軟磁材料製成。轉子11具有永磁鐵，定子繞組16與一交流電源串聯時轉子11在穩態階段以60f/p圈/分鐘的轉速恒速運行，其中f是該交流電源的頻率，p是轉子的極對數。本實施例中，定子鐵心12具有兩相對的極部14。每一極部14具有極弧面15，轉子11的外表面與極弧面15相對，兩者之間形成基本均勻氣隙13。本申請所稱基本均勻的氣隙，是指定子與轉子之間大部分形成均勻氣隙，只有較少部分為非均勻氣隙。較佳的，定子極部的極弧面15上設內凹的啟動槽17，極弧面15上除啟動槽17以外的部分則與轉子同心。上述配置可形成不均勻磁場，保證轉子在靜止時其極軸SH1(示於圖5)相對於定子極部14的中心軸SH2傾斜一個角度，允許電機在驅動電路的作用下每次通電時轉子可以具有起動轉矩。其中轉子的極軸SH1指轉子兩個極性不同的磁極之間的分界線，定子極部14的中心軸SH2指經過定子兩個極部14中心的連線。本實施例中，定子和轉子均具有兩個磁極。可以理解的，在更多實施例中，定子和轉子的磁極數也可以不相等，且具有更多磁極，例如四個、六個等。
圖2示出依據本新型一實施例的單相永磁同步電機10之電路原理圖。其中，電機的定子繞組16和一積體電路18串聯於交流電源24兩端。積體 電路18中集成有電機的驅動電路，該驅動電路可使電機在每次通電時均沿著一固定方向起動。
圖3示出積體電路18的一種實現方式。包括殼體19、自殼體19伸出的兩個引腳21、以及封裝於殼體內的驅動電路，該驅動電路設於半導體基片上，包括用於檢測電機的轉子磁場極性的檢測電路20、連接於兩個引腳21之間的可控雙向交流開關26、以及開關控制電路30，開關控制電路30被配置為依據檢測電路20檢測的轉子磁場極性，控制可控雙向交流開關26以預定方式在導通與截止狀態之間切換。
較佳的，開關控制電路30被配置為僅在交流電源24為正半週期且檢測電路20檢測到轉子磁場為第一極性、以及交流電源24為負半週期且檢測電路20檢測的轉子磁場為與第一極性相反的第二極性時使可控雙向交流開關26導通。該配置可使定子繞組16在電機起動階段僅沿著一固定方向拖動轉子。
圖4示出積體電路18的另一種實現方式，與圖3的區別主要在於，圖4的積體電路還設有整流器28，與可控雙向交流開關26並聯於兩個引腳21之間，可以產生直流電提供給檢測電路20。本例中，檢測電路20較佳的為磁感測器(也稱為位置感測器22)，積體電路靠近轉子安裝以使磁感測器能感知轉子的磁場變化。可以理解，在更多實現方式中，檢測電路20也可以不設磁感測器，而藉由其他方式實現對轉子的磁場變化的檢測。本新型實施例中，通過將電機的驅動電路全部封裝在積體電路中，可降低電路成本，並提高電路的可靠性。此外，電機可不使用印刷電路板，只需要將積體電路固定在適合的位置後藉由導線與電機的線組及電源連接。
本新型實施例中，定子繞組16與交流電源24串聯於兩節點A、B之間。交流電源24較佳的可以是市電交流電源，具有例如50赫茲或60赫茲的固定頻率，電流電壓例如可以是110伏、220伏、230伏等。可控雙向交流開關26與串聯的定子繞組16和交流電源24並聯於兩節點A、B之間。可控雙向交流開關26較佳的為三端雙向晶閘管27(TRIAC)，其兩個陽極分別連接兩個引腳21。可以理解，可控雙向交流開關26也可例如由反向並聯的兩個單向晶閘管實現，並設置對應的控制電路以按照預定方式控制這兩個單向晶閘管。整流器28與可控雙向交流開關26並聯於兩個引腳21之間。整流器28將兩個引腳21之間的交流電轉換為低壓直流電。檢測電路20可由整流器28輸出的低壓直流電供電，用於檢測同步電機10的永磁轉子11的磁極位置，並輸出相應訊號。開關控制電路30與整流器28、檢測電路20和可控雙向交流開關26連接，被配置為依據檢測電路20檢測的轉子磁極位置資訊和從整流器28獲取的交流電源24的極性資訊，控制可控雙向交流開關26以預定方式在導通與截止狀態之間切換，使定子繞組16在電機起動階段僅沿著前述的固定起動方向拖動轉子11旋轉。本新型中，當可控雙向交流開關26導通時，兩個引腳21被短路，整流器28因無電流流過而不再耗電，因此能夠較大幅度地提高電能利用效率。
圖5示出圖2中電機電路的一種實施例。其中，電機的定子繞組16與交流電源24串聯於積體電路18的兩個引腳21之間。兩節點A、B分別與兩個引腳21連接。三端雙向晶閘管27的第一陽極T2和第二陽極T1分別連接兩節點A、B。整流器28與三端雙向晶閘管27並聯於兩節點A、B之間。整流器28將兩節點A、B之間的交流電轉換為低壓直流電(較佳的為3伏到18伏之 間)。整流器28包括分別經第一電阻R1和第二電阻R2反向並接於兩節點A、B之間的第一穩壓二極體Z1和第二穩壓二極體Z2。第一電阻R1與第一穩壓二極體Z1的陰極的連接點形成整流器28的較高電壓輸出端C，第二電阻R2與第二穩壓二極體Z2的陽極的連接點形成整流器28的較低電壓輸出端D。電壓輸出端C和D分別連接位置感測器22的正、負電源端子。開關控制電路30藉由三個端子分別連接整流器28的較高電壓輸出端C、位置感測器22的輸出端H1以及三端雙向晶閘管27的控制極G。開關控制電路30包括第三電阻R3、第五二極體D5、以及串聯於位置感測器22的輸出端H1與可控雙向交流開關26的控制極G之間的第四電阻R4和第六二極體D6。第六二極體D6的陽極連接可控雙向交流開關的控制極G。第三電阻R3一端連接整流器28的較高電壓輸出端C，另一端連接第五二極體D5的陽極。第五二極體D5的陰極連接可控雙向交流開關26的控制極G。
結合圖6，對上述電路之工作原理進行描述。圖6中Vac表示交流電源24的電壓波形，Iac表示流過定子繞組16的電流波形。由於定子繞組16的電感性，電流波形Iac滯後於電壓波形Vac。V1表示穩壓二極體Z1兩端的電壓波形，V2表示穩壓二極體Z2兩端的電壓波形，Vcd表示整流器28的兩輸出端C、D之間的電壓波形，Ha表示位置感測器22的輸出端H1的訊號波形，Hb表示位置感測器22所檢測的轉子磁場。本例中，位置感測器22被正常供電的情況下，檢測的轉子磁場為北極(North)時其輸出端H1輸出邏輯高電平，檢測到南極(South)時其輸出端H1輸出邏輯低電平。
位置感測器22檢測的轉子磁場Hb為North時，在交流電源的第一個正半周，從時間t0到t1電源電壓逐漸增大，位置感測器22的輸出端H1輸出高 電平，電流依次經過電阻R1、電阻R3、二極體D5、以及三端雙向晶閘管27的控制極G和第二陽極T1。當流過控制極G與第二陽極T1的驅動電流大於門極觸發電流Ig時，三端雙向晶閘管27導通。三端雙向晶閘管27導通後將兩節點A、B短路，因此電機的定子繞組16中電流逐漸增大，直至有較大的正向電流流過，驅動轉子11沿圖3所示的順時針方向轉動。由於兩節點A、B被短路，在時間t1與t2之間，整流器28中無電流流過，因此電阻R1和R2不耗電，位置感測器22因無供電電壓而停止輸出。而三端雙向晶閘管27由於流過其兩個陽極T1和T2之間的電流足夠大(高於其維持電流Ihold)，因此，在控制極G與第二陽極T1之間無驅動電流的情況下，三端雙向晶閘管27仍保持導通。在交流電源的負半周，在時間點t3之後T1、T2之間的電流小於維持電流Ihold，三端雙向晶閘管27關斷，整流器28中開始有電流流過，位置感測器22的輸出端H1重新輸出高電平。因C點電位低於E點電位，三端雙向晶閘管27的控制極G與第二陽極T1之間無驅動電流，因此三端雙向晶閘管27保持關斷。由於整流器28中電阻R1和R2的阻值遠大於電機定子繞組16的電阻值，此時流過定子繞組16的電流值遠小於時間段t1與t2之間流過定子繞組16的電流值，對轉子11基本不產生驅動力，因此，轉子11在慣性作用下繼續沿順時針方向轉動。在交流電源的第二個正半周，與第一個正半周相同，電流依次經過電阻R1、電阻R3、二極體D5、以及三端雙向晶閘管27的控制極G和第二陽極T1，三端雙向晶閘管27重新導通，流過定子繞組16的電流繼續驅動轉子11沿順時針方向轉動，同樣的，兩節點A、B被短路因此電阻R1和R2不耗電；到電源負半周，三端雙向晶閘管27的兩個陽極T1、T2之間的電流小 於維持電流Ihold時，三端雙向晶閘管27再次關斷，轉子在慣性作用下繼續沿順時針方向轉動。
時間點t4，位置感測器22所檢測的轉子磁場Hb由North變為South，此時交流電源仍在其正半周，且三端雙向晶閘管27已經導通，將兩節點A、B短路，整流器28中無電流流過。交流電源進入負半周後，流過三端雙向晶閘管27的兩個陽極T1、T2的電流逐漸減小，在時間點t5，三端雙向晶閘管27被關斷。隨後電流依次流過三端雙向晶閘管27的第二陽極T1和控制極G、二極體D6、電阻R4、位置感測器22、電阻R2和定子繞組16。隨著驅動電流逐漸增大，在時間點t6，三端雙向晶閘管27重新導通，將兩節點A、B再次短路，電阻R1和R2不耗電，位置感測器22因無供電電壓而停止輸出。定子繞組16中有較大反向電流流過，由於此時轉子磁場為South，因此轉子11繼續沿著順時針方向被驅動。在時間點t5與t6之間，第一穩壓二極體Z1和第二穩壓二極體Z2導通，因此整流器28的兩輸出端C、D之間有電壓輸出。在時間點t7，交流電源再次進入正半周，三端雙向晶閘管27電流過零關斷，在這之後控制電路電壓逐漸增加。隨著電壓逐漸增大，整流器28中開始有電流流過，位置感測器22的輸出端H1輸出為低電平，三端雙向晶閘管27的控制極G與第二陽極T1之間無驅動電流，因此三端雙向晶閘管27關斷。由於流過定子繞組16的電流很小，因此對轉子11基本不產生驅動力。在時間點t8，電源為正，位置感測器22輸出低電平，三端雙向晶閘管27電流過零後維持關斷狀態，轉子在慣性作用下繼續沿順時針方向轉動。依據本新型，定子繞組通電後，轉子只需旋轉一圈即可加速至與定子磁場同步。
本新型實施例的電路可保證電機每次通電時沿固定方向啟動。在風扇、水泵等應用中，可使受轉子驅動的葉輪採用彎曲型葉片，從而提高風扇、水泵的效率。另外，本新型實施例利用三端雙向晶閘管在導通後即使無驅動電流也可保持導通的特點，避免整流器28的電阻R1和R2在三端雙向晶閘管導通後仍然耗電，因此能夠較大幅度地提高電能利用效率。
圖7示出圖2中電機電路的另一種實施例。其中，電機的定子繞組16與交流電源24串聯於積體電路18的兩個引腳21之間。兩節點A、B分別與兩個引腳21連接。三端雙向晶閘管27的第一陽極T2和第二陽極T1分別連接兩節點A、B。整流器28與三端雙向晶閘管27並聯於兩節點A、B之間。整流器28將兩節點A、B之間的交流電轉換為低壓直流電，較佳的為3伏到18伏之間。整流器28包括串聯於兩節點A、B之間的第一電阻R1和全波整流橋。第一電阻R1可作為降壓器，該全波整流橋包括並聯的兩個整流支路，其中一個整流支路包括反向串聯的第一二極體D1和第三二極體D3，另一個整流支路包括反向串聯的第二穩壓二極體Z2和第四穩壓二極體Z4，該第一二極體D1的陰極和第三二極體D3的陰極的連接點形成整流器28的較高電壓輸出端C，第二穩壓二極體Z2的陽極和第四穩壓二極體Z4的陽極的連接點形成整流器28的較低電壓輸出端D。兩個輸出端C和D分別連接位置感測器22的電源正端和電源負端。開關控制電路30包括第三電阻R3、第四電阻R4、以及反向串聯於位置感測器22的輸出端H1與可控雙向交流開關26的控制極G之間的第五二極體D5和第六二極體D6。第五二極體D5和第六二極體D6的陰極分別連接位置感測器22的輸出端H1和可控雙向交流開關的控制極G。第三電阻R3一端連接整流器的較高電壓輸出端C，另一端連接第五二極體D5和第六二 極體D6的陽極的連接點。第四電阻R4的兩端分別連接第五二極體D5和第六二極體D6的陰極。
圖8示出圖2中電機電路的另一種實施例。與前一實施例區別之處在於，圖8的整流器中由普通二極體D2和D4代替圖7中的穩壓二極體Z2和Z4。此外，圖8中整流器28的兩輸出端C、D之間接有作為穩壓器的穩壓二極體Z7。
圖9示出圖2中電機電路的另一種實施例。其中，電機的定子繞組16與交流電源24串聯於積體電路18的兩個引腳21之間。兩節點A、B分別與兩個引腳21連接。三端雙向晶閘管27的第一陽極T2和第二陽極T1分別連接兩節點A、B。整流器28與三端雙向晶閘管27並聯於兩節點A、B之間。整流器28將兩節點A、B之間的交流電轉換為低壓直流電，較佳的為3伏到18伏之間。整流器28包括串聯於兩節點A、B之間的第一電阻R1和全波整流橋。第一電阻R1可作為降壓器，該全波整流橋包括並聯的兩個整流支路，其中一個整流支路包括反向串聯的兩個矽控整流器S1和S3，另一個整流支路包括反向串聯的第二二極體D2和第四二極體D4。兩個矽控整流器S1和S3的陰極的連接點形成整流器28的較高電壓輸出端C，第二二極體D2的陽極和第四二極體D4的陽極的連接點形成整流器28的較低電壓輸出端D。兩個輸出端C和D分別連接位置感測器22的正、負電源端子。開關控制電路30包括第三電阻R3、NPN型電晶體T6、以及串聯於位置感測器22的輸出端H1與可控雙向交流開關26的控制極G之間的第四電阻R4和第五二極體D5。第五二極體D5的陰極連接位置感測器22的輸出端H1。第三電阻R3一端連接整流器的較高電壓輸出端C，另一端連接位置感測器22的輸出端H1。NPN型電晶體T6的基極 連接位置感測器22的輸出端H1，射極連接第五二極體D5的陽極，集極連接整流器的較高電壓輸出端C。
本實施例中，可以藉由端子SC1給兩個矽控整流器S1和S3的陰極輸入一個參閱電壓，藉由端子SC2給矽控整流器S1和S3的控制端輸入控制訊號。當端子SC2輸入的控制訊號為高電平時，矽控整流器S1和S3導通，當端子SC2輸入的控制訊號為低電平時，矽控整流器S1和S3關斷。依據這一配置，在電路正常工作情況下，可使端子SC2輸入高電平使矽控整流器S1和S3按預定方式在導通和關斷之間切換。當發生故障需要停止電機時，可將端子SC2輸入的控制訊號由高電平變為低電平，使矽控整流器S1和S3保持關斷，此時，三端雙向晶閘管27、整流器28、以及位置感測器22均斷電，保證整個電路處於零耗電狀態。
圖10示出依據本新型另一實施例之單相永磁同步電機10的電路原理圖。其中，電機的定子繞組16和一積體電路18串聯於交流電源24兩端。積體電路18中集成有電機的驅動電路，該驅動電路可使電機在每次通電時均沿著一固定方向起動。本新型中，將電機的驅動電路封裝在積體電路中，可降低電路成本，並提高電路的可靠性。
本新型中，可視實際情況，將整流器、檢測電路、開關控制電路、可控雙向交流開關全部或部分集成在積體電路中，例如，可以如圖3所示，在積體電路中僅集成檢測電路、開關控制電路、可控雙向交流開關，而將整流器設於積體電路外部。
再例如，還可以如圖10和圖11的實施例所示，將降壓電路32與可控雙向交流開關26設於積體電路之外，而在積體電路中集成整流器(可僅包括 整流橋而不包括降壓電阻或其他降壓元件)、檢測電路和開關控制電路。本實施例中，將低功率部分集成在積體電路中，而將作為高功率部分的降壓電路32和可控雙向交流開關26設在積體電路之外。在圖12所示的另一實施例中，也可將降壓電路32也集成在積體電路中，而將雙向可控交流開關設於積體電路之外。
圖13所示為應用上述電機的水泵50，該水泵50包括具有泵室52的泵殼54、與該泵室相通的入口56和出口58、可旋轉地設於該泵室內的葉輪60、以及用於驅動該葉輪的電機組件。圖14所示為應用上述電機的風機，風機包括扇葉70，受電機輸出軸直接或間接驅動。
本新型實施例之單相永磁同步電機可保證電機每次通電時沿固定方向啟動旋轉。在風機如排氣扇、油煙機等和水泵如迴圈泵、排水泵等應用中，可允許受轉子驅動的葉輪/風扇採用彎曲型葉片，從而提高風機、水泵的效率。
以上所述僅為本新型的較佳實施例而已，並不用以限制本新型，凡在本新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本新型的保護範圍之內。例如，本新型的驅動電路不僅適用於單相永磁同步電機，也適用於其他類型的永磁電機如單相直流無刷電機。
16‧‧‧定子繞組
18‧‧‧積體電路
24‧‧‧交流電源
26‧‧‧可控雙向交流開關

Claims (22)

  1. 一種電機組件，包括可由一交流電源供電的電機及電機驅動電路，該電機包括定子和可相對定子旋轉的轉子，該定子包括定子鐵心及纏繞於定子鐵心上的定子繞組，該驅動電路包括一積體電路及與該積體電路連接的可控雙向交流開關，該可控雙向交流開關與該定子繞組串聯於被配置為連接該交流電源的兩個端子之間，該積體電路中集成有整流器、檢測電路及開關控制電路至少其中兩個，該整流器用於產生至少提供給該檢測電路的直流電壓，該檢測電路用於檢測該轉子的磁場極性，該開關控制電路被配置為依據該交流電源的極性和該檢測電路檢測的轉子磁場的極性，控制該可控雙向交流開關以預定方式在導通與截止狀態之間切換。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電機組件，其中，該開關控制電路被配置為僅在該交流電源為正半週期且檢測電路檢測到轉子磁場為第一極性、以及該交流電源為負半週期且檢測電路檢測的轉子磁場為與第一極性相反的第二極性時使該可控雙向交流開關導通。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電機組件，其中，該驅動電路還包括與該整流器連接的降壓器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電機組件，其中，該整流器和降壓器連接於兩個節點之間形成一支路，該可控雙向交流開關與該支路並聯。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電機組件，其中，該驅動電路還包括用於穩定該直流電壓的穩壓器，該整流器、降壓器、穩壓器、檢測電路、開關控制電路均被集成在該積體電路內。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之電機組件，其中，該整流器集成在該積體電路內，該降壓器設於該積體電路外部。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電機組件，其中，該積體電路內還集成有用於穩定該直流電壓的穩壓器。
  8. 如申請專利範圍第1至7任一項所述之電機組件，其中，該可控雙向交流開關為三端雙向晶閘管。
  9. 如申請專利範圍第1至7任一項所述之電機組件，其中，該檢測電路中設有磁感測器，該積體電路靠近該轉子安裝以使該磁感測器能感知該轉子的磁場極性及變化。
  10. 如申請專利範圍第1至7任一項所述之電機組件，其中，該檢測電路中不設磁感測器。
  11. 如申請專利範圍第1至7任一項所述之電機組件，其中，該驅動電路中不設微處理器。
  12. 如申請專利範圍第1至7任一項所述之電機組件，其中，該電機組件不設印刷電路板。
  13. 如申請專利範圍第1至7任一項所述之電機組件，其中，該電機為單相永磁同步電機，該轉子包括至少一塊永磁鐵，該定子與永磁轉子之間形成不均勻磁路，使該永磁轉子在靜止時其極軸相對於定子的中心軸偏移一個角度，該定子繞組通電後該轉子在穩態階段以60f/p圈/分鐘的轉速恒速運行，其中f是該交流電源的頻率，p是該轉子的極對數。
  14. 一種用於電機驅動的積體電路，包括：殼體、自該殼體伸出的若干引腳、以及設於半導體基片上的開關控制電路，該半導體基片和開關控制電 路被封裝於該殼體內，該開關控制電路被配置為依據電機的轉子磁場資訊產生用於控制一雙向交流開關導通或截止的控制訊號，以控制該電機的通電方式。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之積體電路，其中，該半導體基片上還集成有用於檢測該電機的轉子磁場極性的檢測電路。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之積體電路，其中，該半導體基片上還集成有可產生至少提供給該檢測電路的直流電壓的整流器。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之積體電路，其中，該半導體基片上還集成有用於穩定該直流電壓的穩壓器。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之積體電路，其中，該雙向交流開關被封裝在該殼體內。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之積體電路，其中，該積體電路中不設微處理器。
  20. 如申請專利範圍第14至19任一項所述之積體電路，其中，該積體電路的引腳不超過四個。
  21. 一種泵，包括具有泵室的泵殼、與該泵室相通的入口和出口、可旋轉地設於該泵室內的葉輪、以及用於驅動該葉輪的電機組件，該電機組件具有如申請專利範圍第1至13任一項所述之特徵。
  22. 一種風機，包括扇葉以及用於驅動該扇葉的電機組件，其改良在於，該電機組件具有如申請專利範圍第1至13任一項所述之特徵。
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