电机及其驱动电路的制作方法

本实用新型涉及电机
技术领域：
，尤其涉及电机的驱动电路。
背景技术：
：同步电机因其体积小、运行效率高等特性越来越广泛地应用到各个领域。电机的电磁转矩可根据磁共能Wco计算如下，可以注意到，电枢绕组的自感和互感系数依赖于转子位置角θ，这样，电磁转矩可以由以下等式获得：其中，Z为相数；Fm为等效磁动势(MMF)，Pm为磁路功率，i为定子绕组电流；Mim为定子绕组和磁铁的一圈等效电路之间的互感。定子绕组的电动势(EMF)ei与磁通量相关，可由以下公式计算其中，φim是磁铁产生的磁通量。根据上述两个公式，可得出因此可以看出，反电动势乘以定子绕组电流正是电机产生机械功的手段，如果反电动势与定子绕组电流的乘积小于0，例如，当反电动势与定子绕组电流不同相，如图1所示，电机中将产生与正转矩(+T)相反的负转矩(-T)，这将会降低电机的功率效率(powerefficiency)。技术实现要素：有鉴于此，有必要提供一种可提高电机功率效率的电机驱动电路，及应用该电机驱动电路的电机。本实用新型提供一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述定子包括定子磁芯及缠绕于定子磁芯上的定子绕组，所述驱动电路包括：与所述定子绕组串联连接于外部交流电源两端的可控双向交流开关；数据处理单元，包括与所述外部交流电源的一端连接的检测所述外部交流电源的电压过零点的过零检测端、检测外部交流电源的电压极性的电压极性检测端、及在根据外部交流电源的电压极性及永磁转子的磁极位置需导通所述可控双向交流开关时，在所述外部交流电源的电压过零点之后延迟一定时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的输出端；及交直流转换器，连接于所述外部交流电源与所述数据处理单元之间，为所述数据处理单元供电。作为一种优选方案，从电压过零点至发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的延迟时间根据所述外部交流电源的电压值、外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或所述电机周边环境的温度、所述数据处理单元的温度中至少一项来确定。作为一种优选方案，所述电机驱动电路还包括用于检测所述永磁转子的磁场的位置传感器。作为一种优选方案，所述交直流转换器进一步连接所述位置传感器，为所述位置传感器供电。作为一种优选方案，所述位置传感器与所述数据处理单元集成于一专用集成电路内。作为一种优选方案，所述数据处理单元侦测外部交流电源当前的电压值，并计算出外部交流电源的幅值或者有效值，根据计算结果确定延迟时间。作为一种优选方案，所述数据处理单元侦测外部交流电源某预定角度对应的电压值，并根据此电压值确定延迟时间。作为一种优选方案，所述数据处理单元在所述外部交流电源的电压过零点后，在所述永磁转子的磁场极性为第一极性、外部交流电源的电压极性为正半周时，延迟该触发角或延迟时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关；及所述数据处理单元在所述外部交流电源电压过零点后，在所述永磁转子的磁极极性为第二极性、外部交流电源的电压极性为负半周时，延迟该触发角或延迟时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关。作为一种优选方案，所述可控双向交流开关为三端双向晶闸管，所述三端双向晶闸管的第一阳极接地或者连接所述交直流转换器，所述三端双向晶闸管的第一阳极还连接外部交流电源的第一端，所述三端双向晶闸管的第二阳极经所述电机的定子绕组及一保险丝连接外部交流电源的第二端，所述三端双向晶闸管的控制极经一电阻连接所述数据处理单元。作为一种优选方案，所述三端双向晶闸管的第一阳极接地，所述电机驱动电路还包括一三极管，所述三极管的基极通过所述电阻连接所述数据处理单元，所述三极管的发射极接收所述交直流转换器输出的低压直流电，所述三极管的集电极通过另一电阻连接所述三端双向晶闸管的控制极。作为一种优选方案，所述三端双向晶闸管的第一阳极连接所述交直流转换器，所述电机驱动电路还包括一三极管，所述三极管的基极通过所述电阻连接所述数据处理单元，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极通过另一电阻连接所述三端双向晶闸管的控制极。作为一种优选方案，所述数据处理单元为微处理器、专用集成电路、可编程阵列逻辑器或可编程逻辑器件。作为一种优选方案，所述数据处理单元通过一电阻、一光耦合器或一变压器与外部交流电源连接。作为一种优选方案，所述数据处理单元包括一过零检测端和一电压极性检测端，所述电压极性检测端经第一电阻与所述外部交流电源的一端连接，还经第二电阻接地，所述过零检测端以如下方式之一配置：所述过零检测端与所述电压极性检测端连接、所述过零检测端经第三电阻与所述外部交流电源的一端连接、所述过零检测端通过光耦合器变压器与外部交流电源的一端连接。作为一种优选方案，所述过零检测端和/或所述电压极性检测端设置有电压钳位电路。本实用新型还提供一种电机，其包括上述的电机驱动电路，所述电机为永磁交流电机。作为一种优选方案，所述电机为单相永磁交流电机。本实用新型实施例中，依据所述转子的磁极位置、外部交流电源的电压极性控制所述可控双向交流开关在导通与截止状态之间切换，且在电压过零点后延迟一定时间控制所述可控双向交流开关导通。依据这样的控制方式，使电机尽量产生预期中的转矩，减少正负转矩相互抵抗的耗电情况，因此能够较大幅度地提高电能利用效率。附图说明附图中：图1示出现有技术中电机定子绕组中的反电动势与绕组电流不同相时的波形图；图2示意性地示出本实用新型一实施例的电机；图3示出本实用新型的电机驱动电路的第一较佳实施方式的功能框图；图4示出本实用新型实施方式中电机定子绕组中的反电动势与绕组电流的波形图；图5示出本实用新型的电机驱动电路的第二较佳实施方式的功能框图；图6A示出图3中当电机的负载为纯阻性负载时驱动电路的波形图；图6B示出图3中当电机的负载为感性负载时驱动电路的波形图；图7示出开关型霍尔传感器的第一实施例的原理图；图8示出开关型霍尔传感器的第二实施例的原理图；图9示出本实用新型的电机驱动电路的第三较佳实施方式的电路图；图10示出本实用新型的电机驱动电路的第四较佳实施方式的电路图；图11示出本实用新型的电机驱动电路的第五较佳实施方式的电路图；图12示出本实用新型的电机驱动电路的第六较佳实施方式的电路图；图13示出依据本实用新型第一实施例的电机驱动方法的流程图；图14示出依据本实用新型第二实施例的电机驱动方法的流程图；图15示出依据本实用新型第三实施例的电机驱动方法的流程图；图16示出依据本实用新型第四实施例的电机驱动方法的流程图；图17示出依据本实用新型第五实施例的电机驱动方法的流程图；图18示出依据本实用新型第六实施例的电机驱动方法的流程图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。图2示意性地示出本实用新型中的电机10。所述电机10以同步电机为例进行说明，所述电机10包括定子、可旋转地设于定子的磁极之间的转子14，所述定子包括定子磁芯12及缠绕于定子磁芯上的定子绕组16。转子14为永磁转子。优选的，定子的磁极和转子14的磁极之间具有不均匀气隙18，使得转子14在静止时其极轴R相对于定子12的极轴S偏移一个角度α。该配置可保证定子绕组16每次通电时转子14具有固定的起动方向(本例中为沿顺时针方向)。其中转子的极轴R指经过转子的沿直径方向的两个对称磁极(本实施例中即两块磁铁)中心的虚拟连线，定子的极轴S指经过定子的沿直径方向的两个对称极部中心的虚拟连线。图2中定子和转子均具有两个磁极，定子12的磁极和转子14的磁极之间的不均匀气隙18沿着转子起动方向逐渐减小。在另一实施例中，可以设置定子极部的极弧面与转子同心，从而形成间距相等的主气隙，极弧面上设内凹的起动槽，从而在起动槽与转子的外表面之间形成间距不等的不均匀气隙。可以理解的，在更多实施例中，定子和转子也可以具有更多磁极，例如四个、六个等。本实施例中，定子上或定子内靠近转子14的位置设有用于检测转子磁场的位置传感器20，位置传感器20相对定子12的极轴S偏移一个角度，本例中较佳的偏移角也是α。图3示出本实用新型第一实施例的电机驱动电路的电路框图。在图示实施例中，所述电机驱动电路包括可控双向交流开关26、微处理器30、位置传感器20、交直流转换器29及保险丝32。所述可控双向交流开关26与定子绕组16及所述保险丝32串联于一外部交流电源24的两端。所述外部交流电源24可以是市电交流电220伏、230伏等或者逆变器输出的交流电。所述可控双向交流开关26较佳的为三端双向晶闸管(TRIAC)，可以理解，可控双向交流开关26并不限于三端双向晶闸管，也可例如由反向并联的两个硅控整流器实现。所述交直流转换器29经所述保险丝32连接于外部交流电源24的第一端及第二端之间。所述微处理器30连接一直流电源端Vcc，该电源端Vcc提供的电压可由所述交直流转换器29将外部交流电源24提供的交流电转换为低压直流电获得。所述位置传感器20也连接至直流电源端Vcc，以接收工作电压，所述位置传感器20用于检测电机10的转子14的磁场，并输出相应的信号至所述微处理器30。所述微处理器30根据上述信号确定转子14的磁极位置。可以理解，所述微处理器30的供电电压Vcc与位置传感器20的供电电压Vcc可以相等，也可以不相等，例如提供给所述微处理器30的供电电压Vcc可为3.3V，提供给所述位置传感器20的电压可以为5V或12V。所述微处理器30获得所述位置传感器20输出的信号，还经一电阻34与所述可控双向交流开关26的控制极连接。所述微处理器30的过零检测端经一电阻36与所述外部交流电源24的第一端连接，所述电阻36为低成本的阻值为兆数量级欧姆的电阻，以检测外部交流电源的电压过零点。所述微处理器的电压极性检测端经一电阻42与所述外部交流电源24的第一端连接，还经一电阻44接地，以检测外部交流电源的电压极性，还可以进一步检测外部交流电源的电压值。其他实施例中，所述过零检测端也可以不通过电阻36连接所述外部交流电源24的第一端，而是直接连接所述电压极性检测端。所述微处理器30也可以不包括过零检测端，所述电压极性检测端也作为过零检测端。所述微处理器30的过零检测端和电压极性检测端还具有电压钳位电路。所述微处理器30可以内置一波形转换单元(图未示)，实时对外部交流电压的幅值进行一定比例的缩小及偏移，转换为电压值在0～Vcc(一直流电压)之间的正弦波，如果转换后的电压值大于Vcc/2，则说明外部交流电源的电压为正极性；如果转换后的电压值小于Vcc/2，则说明外部交流电源的电压为负极性。所述微处理器30被配置为检测所述外部交流电源24的电压过零点及所述外部交流电源24的电压极性，并根据外部交流电源的电压极性及所述转子14的磁极位置以预定方式控制所述可控双向交流开关的导通与截止状态，当根据外部交流电源的电压极性及所述转子14的磁极位置需导通所述可控双向交流开关26时，在电压过零点之后延迟一定时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关26以减小流过所述定子绕组16的电流与反电动势的相位差。请参考图4，在交流电源24的电压过零点之后一定时间(如图4中delay所示)所述可控双向交流开关26才导通，大大减小了反电动势与定子绕组电流不同相的情况，相比图1，从图4中可以看出，负转矩(-T)大大减小。电压过零点至发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关26的延迟时间可根据所述外部交流电源24的电压值、外部交流电源24的频率、定子绕组16的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或者所述电机周边环境的温度、所述微处理器的温度中至少一项来确定。而且，所述外部交流电源24的电压值越大，所述延迟时间越长；或所述外部交流电源的电压值分为多个电压值区间，每一电压值区间对应一延迟时间，所在区间的电压值越大，所述延迟时间越长。所述外部交流电源24的频率越低，所述延迟时间越长；或所述外部交流电源的频率分为多个频率区间，每一频率区间对应一延迟时间，所在区间的频率越低，所述延迟时间越长。所述定子绕组16的电感值越小，所述延迟时间越长；或所述定子绕组的电感值分为多个电感值区间，每一电感值区间对应一延迟时间，所在区间的电感值越小，所述延迟时间越长。所述定子绕组16的内阻越小，所述延时时间越长。根据所述定子绕组16的内阻确定延迟时间可以依靠在电机驱动电路中设置温度传感器(图未示)感测所述电机或者电机周边环境的温度实现，因为电机工作后会升温，定子绕组16的内阻和电感值、磁感应强度等参数会随温度发生变化。定子绕组16的内阻随温度变化的强度比电感值大。例如温度增加时，内阻和电感值会增加，磁感应强度减弱；温度降低时，内阻和电感值会降低，磁感应强度增强。而内阻、电感值、磁感应强度等参数的变化最终会导致定子绕组的电流与反电动势的相位差增加或者减小。所以设置用于实时感测所述电机温度或者电机周边环境的温度传感器，所述延时时间随所述电机的温度的变化而变化。由于不同参数随温度变化对定子绕组的电流与反电动势的相位差的影响可能相反，例如内阻和电感值随温度变化对定子绕组的电流与反电动势的相位差的影响和磁感应强度随温度变化对定子绕组的影响是相反的，所以延时时间与所述感测的温度的关系需根据实际情况设置。例如设置所述感测的温度越低，所述延时时间越长；或所述感测的温度分为多个温度区间，每一温度区间对应一延迟时间，所在区间的温度越低，所述延迟时间越长。作为变更实施例，所述温度传感器也可以集成于所述微处理器内，用于感测所述微处理器的温度，所述微处理器的温度越低，所述延时时间越长；或所述微处理器的温度分为多个温度区间，每一温度区间对应一延迟时间，所在区间的温度越低，所述延迟时间越长。优选的，所述微处理器30中存储所述外部交流电源24的电压值、外部交流电源24的频率、定子绕组16的电感值、所述电机的温度(电机周边环境的温度或者所述微处理器的温度)与导通所述可控双向交流开关26的延迟时间的查找表(见表1)，所述微处理器30实时检测外部交流电源24的电压值或频率，获取温度传感器感测的所述电机、所述电机周边环境的温度或者所述微处理器的温度，因所述定子绕组16的电感值是确定值所以无需实时读取，可预先存储于微处理器中，电机启动后获取一次所述定子绕组16的电感值即可，所述微处理器30根据这些参数从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的延迟时间。表1导通可控双向交流开关的延迟时间的查找表其他实施方式中，可根据设计需要，电压过零点至发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关26的延迟时间可根据所述外部交流电源24的电压值、外部交流电源24的频率、定子绕组16的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或者所述电机周边环境的温度、所述微处理器的温度中的一项或者几项的组合来确定，每个参数还可以分成不同区间，根据这些参数所在的区间确定所述延迟时间。在图3所述实施方式中，所述微处理器30被配置为检测所述外部交流电源24的电压值、电压过零点及所述外部交流电源24的电压极性，并依据与所述外部交流电源24的电压值所对应的可控双向交流开关26的触发角(firingangle)或延迟时间、电压过零点、外部交流电源的电压极性及所述转子14的磁极位置，控制所述可控双向交流开关26以预定方式在导通与截止状态之间切换使电机10在运转过程中尽量只产生预期中的转矩，以大幅度地提高电能利用效率。请参考图5，示出本实用新型的电机驱动电路的第二较佳实施方式的电路框图，与第一较佳实施方式相比，所述微处理器30的过零检测端通过光耦合器38检测外部交流电源的过零点，本领域技术人员可以理解，所述微处理器30还可以通过电场耦合的形式(如变压器耦合的方式)获得所述外部交流电源24的信息。当然如果采用光耦合器或电场耦合的形式，因为做了高压隔离，所述微处理器30的过零检测端不需要设置电压钳位电路。虽然图示的实施例中以微处理器30作为数据处理单元，但是可以理解，所述微处理器30可以被包括任何适合于执行上述操作的电气或半导体器件替代。即，数据处理单元能够实现根据外部交流电源的电压、转子的磁极位置确定所述可控双向交流开关的导通和关断状态，以控制电机使电机中尽量只产生预期中的转矩。例如，所述数据处理单元可以为专用集成电路(ASIC)，该ASIC为根据用户需要定制，还可进一步包括霍尔传感器的功能，但该ASIC体积更小、速度更快、制造及支持费用低。所述数据处理单元还可以由分立元件如可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevice，PLD)或可编程阵列逻辑器(ProgrammableArrayLogic，PAL)替换。结合图6A，对驱动电路的工作原理进行描述。图6A中Vac表示外部交流电源24的电压波形，Hb表示位置传感器20所检测的转子磁场，Triac’sGatetriggerpulse表示所述可控双向交流开关26的控制极的驱动脉冲，Triac表示所述可控双向交流开关26的导通和截止状态，on为导通，off为截止(对应斜划线波形部分)。所述外部交流电源24可以是从电网里面提取的电力资源，如果电网负载出现较大的增加或减少常常会引起电网电压的波动，即所述外部交流电源24提供电压是波动的，而且，全世界不同国家市电有不相同的电压标准，如有的国家标准为220伏，有的国家标准为110伏，这些电压值的大小及发生的波动都会对电机的工作产生影响。逆变器输出的交流电源也有可能存在波动。本实施方式中，所述微处理器30中存储一外部交流电源的幅值或者有效值与所述可控双向交流开关26的触发角的查找表(见表2)，所述微处理器30实时检测外部交流电源24的当前电压值，根据当前电压值和当前电压值对应的角度(这里的角度是指每个交流电源的周期0度到360度中的某个角度，例如90度对应的是电压幅值)，计算出外部交流电源的幅值或者有效电压值，并根据外部交流电源24的幅值或者有效电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。具体于本实施方式，将外部交流电源24的幅值分为多个区间，每一区间对应一触发角，所述微处理器30判断检测到的外部交流电源的电压值所处的电压区间，并根据查找表确定对应的触发角。在其他实施方式中，所述微处理器30中也可以存储某些预定角度(例如选择0度到360度中的30度、60度等)对应的外部交流电源的电压值与所述可控双向交流开关26的触发角的查找表。所述微处理器30实时检测上述预定角度对应的外部交流电源的电压值，并根据此电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。表2外部交流电源的幅值与可控双向交流开关触发角的查找表外部交流电源电压input(伏特)触发角110V>input>96VAA120V>input>110VBB……276V>input>230VXX作为一种替代方案，所述微处理器30中也可不存储触发角，而是存储与外部交流电源24电压值对应的延迟时间，该延迟时间可根据触发角及外部交流电源的幅值电源的频率换算得出。本实用新型的实施例中，触发角或延迟时间可为根据本实用新型的设计原理经成熟的实验获得的数据。对应的触发角或延迟时间根据外部交流电源24的电压值、外部交流电源24的频率、定子绕组16的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或者所述电机周边环境的温度、所述微处理器的温度中至少一项来进行选择，因应电网电压波动、各国标准不同的电压、不同的市电频率、不同电机中定子绕组的不同电感值或温度等对电机10可实现更好的功率控制。所述微处理器30还实时检测所述外部交流电源24的电压过零点，即判断外部交流电源24的电压极性是否从正到负，或者从负到正。当检测到外部交流电源的电压过零点时，还判断电压过零点后外部交流电源24的电压极性的正负，即判断外部交流电源的电压为正半周或负半周。所述位置传感器20实时检测转子的磁场，并将传输对应的信号给所述微处理器30。本实施方式中，所述位置传感器20优选为开关型霍尔传感器。图7示出一种开关型霍尔传感器的磁电转换特性，当外加的磁感应强度超过动作点BOP时，开关型霍尔传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点BOP以下时，开关型霍尔传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，开关型霍尔传感器的输出才由低电平跃变为高电平。Bop与BRP之间的滞后Bhys使开关型霍尔传感器的开关动作更为可靠。具体于本实施例中，位置传感器20被正常供电的情况下，检测的转子磁场为北极(North，N)时其输出端输出逻辑高电平，检测到南极(South，S)时其输出端输出逻辑低电平。当然，其他实施方式中位置传感器20还可为线性霍尔传感器或光电编码器，本领域技术人员可以理解，也可以其他方式确定转子的磁极位置，例如采用非角度传感器法如检测反电动势过零法确定转子的磁极位置。其他实施方式中位置传感器20还可采用与图7所示输出状态相反的开关型霍尔传感器，如图8所示。所述微处理器30检测到所述外部交流电源24的电压过零点后，根据外部交流电源的电压极性及所述转子的磁极位置决定是否导通所述可控双向交流开关26。作为一个具体的实例，可以在只有检测的转子磁场为N极、所述外部交流电源的电压极性为正半周时，或者检测的转子磁场为S极、所述外部交流电源的电压极性为负半周时，所述微处理器30延迟预定的与所述外部交流电源的电压值所对应的可控双向交流开关26的触发角导通所述可控双向交流开关26。当检测的转子磁场为N极而外部交流电源的电压极性为负半周，或者检测的转子磁场为S极而外部交流电源的电压极性为正半周时，所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26的控制极输出驱动脉冲。具体于图6A中，所述微处理器30检测所述外部交流电源24的电压值，如获得外部交流电源24的电压值为115V，根据表1所示的查找表，可以确定所述可控双向交流开关26的触发角为BB，例如，该角度为30度。如在t0时刻(出现外部交流电源的电压过零点)，所述微处理器30检测到外部交流电源的电压过零点，位置传感器20检测的转子磁场为N极，所述外部交流电源的电压极性处于正半周，所述微处理器30从外部交流电源的电压过零点即t0时刻开始延迟30度触发角(如图6A中A-Fir)即t1时刻发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关26以导通所述可控双向交流开关26。具体工作时，所述微处理器30发送驱动脉冲给所述可控双向交流开关26的控制极，所述驱动脉冲具有一脉冲宽度，所述可控双向交流开关26将会在所述外部交流电源电压过零点后经触发角A-Fir及脉冲宽度所持续的时段后导通。较佳的，如果所述驱动脉冲的脉冲宽度所持续的时段没有达到预定时长，幅度不够达到导通电流，所述可控双向交流开关26将不会导通。所述可控双向交流开关26导通后，电机的定子绕组16中电流流过，定子绕组16中感应出反电动势，产生预期中的转矩，驱动转子14沿预定方向如顺时针方向转动。到达t2时刻(下一个交流电源的电压过零点)，所述微处理器30检测到外部交流电源的电压过零点，位置传感器20检测的转子磁场为N极，所述外部交流电源的电压极性处于负半周，所述微处理器30不做任何动作，即不输出驱动脉冲至所述可控双向交流开关26，所述可控双向交流开关26将会在流过所述可控双向交流开关26的工作电流于接近电流过零时自动关断，实际上，当电机具有非常小的电感值,像纯阻性负载，在所述外部交流电源24的电压过零点处，所述外部交流电源24输出的电流接近0安培，小于所述可控双向交流开关的保持电流阀值(holdingcurrentthreshold)，所述可控双向交流开关26关断。在其他实施方式中，如果电机具有较高电感性负载，所述的电流接近0安培的时刻会在所述外部交流电源24的电压过零点处稍后的时间才发生，请参考图6B，如所述可控双向交流开关26在t2时刻稍后的时间才关断。此时流过定子绕组16的电流很小(因为存储在定子绕组16内的反应能量(reactiveenergy)很小)，对转子14基本不产生驱动力，因此，转子14在惯性作用下继续沿顺时针方向转动。在t3时刻(又一个外部交流电源的电压过零点)，所述微处理器30又检测到外部交流电源的电压过零点，位置传感器20检测的转子磁场为N极，所述外部交流电源的电压极性处于正半周，微处理器30的处理过程与t0时刻类似，在此不再赘述。到达t4时刻(再一个外部交流电源的电压过零点)，所述微处理器30检测到外部交流电源的电压过零点，位置传感器20检测的转子磁场为S极，所述外部交流电源的电压极性处于负半周，所述微处理器30按照表1所示的查找表中确定的触发角控制所述可控双向交流开关26导通。微处理器30的接下来的处理过程与上述相同条件发生时的情况类似，在此不再赘述。上面整个过程中所述微处理器30的控制原则请参考如下表2。表2微处理器控制方式在其他实施方式中，如使用如图8所示的与图7所示输出状态相反的开关型霍尔传感器时，所述微处理器30检测到所述外部交流电源24的电压过零点后，根据外部交流电源的电压极性及所述转子的磁极位置确定所述可控双向交流开关26的导通及关断状态的情况可相应调整，如当检测的转子磁场为S极、所述外部交流电源的电压极性为正半周时，或者检测的转子磁场为N极、所述外部交流电源的电压极性为负半周时，所述微处理器30延迟预定的触发角导通所述可控双向交流开关26。所述检测的转子磁场为S极而外部交流电源的电压极性为负半周，或者检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为正半周时，所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26的控制极输出驱动脉冲。在其他实施方式中，所述微处理器30除检测外部交流电源的电压过零点，还可判断外部交流电源的电压极性是从正到负的过零点还是从负到正的过零点，如果外部交流电源的电压极性为从正到负的过零点，判断检测的转子磁场是否为S极，当为S极时，所述微处理器30在外部交流电源的电压过零点后经所述触发角导通所述可控双向交流开关26。如果外部交流电源的电压极性为从负到正的过零点，判断检测的转子磁场是否为N极，当为N极时，所述微处理器30在外部交流电源的电压过零点后经所述触发角导通所述可控双向交流开关26。当上述情况均未发生时，所述微处理器30不发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关26，所述可控双向交流开关26在流过所述可控双向交流开关26的工作电流于接近电流过零时关断。在另一实施例中，如上实施例所述的控制可控双向交流开关26的导通及关断状态的情况也可相应调整，即所述微处理器30判断外部交流电源的电压极性是从正到负的过零点还是从负到正的过零点，如果外部交流电源的电压极性为从正到负的过零点，判断检测的转子磁场是否为N极，当检测的转子磁场为N极时，所述微处理器30在外部交流电源的电压过零点后经所述触发角导通所述可控双向交流开关26。如果外部交流电源的电压极性为从负到正的过零点，判断检测的转子磁场是否为S极，当为S极时，所述微处理器30在外部交流电源的电压过零点后经所述触发角导通所述可控双向交流开关26。当上述情况均未发生时，所述微处理器30不发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关26，所述可控双向交流开关26在流过所述可控双向交流开关26的工作电流于接近电流过零时关断。本实用新型的电机驱动电路还可以有其他的实施方式。请参考图9，示出本实用新型的电机驱动电路的第三实施方式的电路图，在图示实施例中，所述电机驱动电路包括三端双向晶闸管26a、微处理器30a、位置传感器20a、交直流转换器29a及保险丝32a。外部交流电源24a的第一端通过所述保险丝32a、定子绕组16a连接所述三端双向晶闸管26a的第二阳极T2，所述三端双向晶闸管26a的第一阳极T1接至所述交流电源的第二端，所述三端双向晶闸管26a的第一阳极T1还接地。所述交直流转换器29a还经所述保险丝连接于所述外部交流电源24a的第一端及第二端之间，将交流电转换为低压直流电并通过电源端Vcc输出，所述位置传感器20a、微处理器30a连接至直流电源端Vcc，以接收工作电压。所述微处理器30a获得所述位置传感器20a输出的表示转子的磁极位置的信号，还经一电阻34a与所述三端双向晶闸管26a的控制极连接。请参考图10，示出本实用新型的电机驱动电路的第四实施方式的电路图，在图示实施例中，所述电机驱动电路包括三端双向晶闸管26b、微处理器30b、位置传感器20b、交直流转换器29b、保险丝32b及电阻34b，所述交直流转换器29b与外部交流电源24b连接。所述第四实施方式与所述第三实施方式的主要区别在于，所述电机驱动电路进一步包括一三极管Q1及一电阻35b，所述三极管Q1的基极通过电阻34b连接所述微处理器30b，所述三极管Q1的发射极连接电源端Vcc，所述三极管Q1的集电极经所述电阻35b连接所述三端双向晶闸管26b的控制极。本实施方式在所述微处理器30b的驱动能力不足以驱动所述三端双向晶闸管26b时，在所述微处理器30b及所述三端双向晶闸管26b的控制极之间连接所述三极管Q1进行电流放大。请参考图11，示出本实用新型的电机驱动电路的第五实施方式的电路图，在图示实施例中，所述电机驱动电路包括三端双向晶闸管26c、微处理器30c、位置传感器20c、交直流转换器29c、保险丝32c及电阻34c，所述交直流转换器29c与外部交流电源24c连接。所述第五实施方式与所述第三实施方式的主要区别在于，所述三端双向晶闸管的第一阳极T1连接所述电源端Vcc，电流从三端双向晶闸管26c的控制极流向微处理器30c。请参考图12，示出本实用新型的电机驱动电路的第六实施方式的电路图，在图示实施例中，所述电机驱动电路包括三端双向晶闸管26d、微处理器30d、位置传感器20d、保险丝32d及交直流转换器29d。所述交直流转换器29d与外部交流电源24d连接。所述第六实施方式与所述第五实施方式的主要区别在于电机驱动电路进一步包括一三极管Q2及一电阻35d，所述三极管Q2的基极通过电阻34d连接所述微处理器30d，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极经所述电阻35d连接所述三端双向晶闸管26d的控制极。本实施方式在所述微处理器30d的驱动能力不足以驱动三端双向晶闸管26d时，在所述微处理器30d及所述三端双向晶闸管26d的控制极之间连接所述三极管Q2进行电流放大。本实用新型的实施例还提供了一种电机的驱动方法，该方法主要包括：a.当外部交流电源的电压过零，检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为正半周时，或者当外部交流电源的电压过零，检测的转子磁场为S极且外部交流电源的电压极性为负半周时；b.所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟一定时间导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤a。上述步骤a也可以为“当外部交流电源的电压过零，检测的转子磁场为S极且外部交流电源的电压极性为正半周时，或者当外部交流电源的电压过零，检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为负半周时；”。上述步骤a进一步包括：所述微处理器30根据外部交流电源24的电压值、外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或所述电机周边环境的温度、所述数据处理单元的温度中至少一项来确定相应的所述可控双向交流开关26的触发角或延迟时间。相应的，步骤b为:所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟所述触发角或延迟时间导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤a。该电机的驱动方法的第一实施例如图13所示，包括以下步骤：801：检测外部交流电源的电压值。802：所述微处理器30根据外部交流电源24的电压值确定相应的所述可控双向交流开关26的触发角。所述微处理器30中存储外部交流电源的电压值与所述可控双向交流开关26的触发角的查找表，查找表中将外部交流电源的电压值分为多个区间，每一区间对应一触发角，所述微处理器30判断外部交流电源的电压值所处的电压值区间，并依据查找表找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。上述步骤801和802中，可以检测某预定角度对应的外部交流电源24的电压值，并根据此电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也可以检测外部交流电源24的当前电压值，并获取当前电压值对应的角度(这里的角度是指每个交流电源的周期0度到360度中的某个角度，例如90度对应的是电压幅值)，计算出外部交流电源的幅值或者有效电压值，并根据外部交流电源的幅值或者有效电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也不限于上述两种方式，只要能在交流电源的波动和触发角之间形成关联即可。803：检测外部交流电源的电压是否过零，如果检测到外部交流电源的电压过零，执行步骤804，如果未检测到外部交流电源的电压过零，返回步骤801。804：检测转子磁场及外部交流电源的电压极性，如果检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为正半周，或者检测的转子磁场为S极且外部交流电源的电压极性为负半周，执行步骤805，否则执行步骤806。805：所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟所述触发角导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤801。806：所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26输出驱动脉冲，所述可控双向交流开关26关断，然后返回执行步骤801。本领域技术人员可以理解，上述步骤中，也可自外部交流电源的电压过零点起延迟一延迟时间导通所述可控双向交流开关26，所述延迟时间或触发角根据所述外部交流电源24的电压值确定，也可根据外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或者所述电机周边环境的温度、所述数据处理单元的温度等参数或不同参数之间的组合来确定。上述控制可控双向交流开关26的导通及关断状态的判断情况也可相应调整。请注意，图13所示的步骤并不一定要依循图示中的顺序来执行，示出的有些步骤先后顺序可对调，而且相邻的两个步骤也不一定是连续的，只要可以实现即可。例如步骤803插入步骤801和步骤S802之间，先执行步骤803至804再执行步骤801和802等。请参考图14-图17，示出本实用新型电机驱动方法的其他实施方式，但这些实施方式也只是例举，并不作为对本实用新型的限制。请参考图14，为本实用新型电机的驱动方法的第二实施例，所述电机的驱动方法包括以下步骤：901：检测外部交流电源的电压值。902：所述微处理器30根据外部交流电源24的电压值确定相应的所述可控双向交流开关26的触发角或延迟时间。所述微处理器30中存储外部交流电源的电压值与所述可控双向交流开关26的触发角的查找表，查找表中将外部交流电源的电压值分为多个区间，每一区间对应一触发角，所述微处理器30判断外部交流电源的电压值所处的电压值区间，并依据查找表找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。所述微处理器30中也可不存储触发角，而是存储与外部交流电源24电压值对应的延迟时间，该延迟时间可根据触发角及外部交流电源的幅值电源的频率换算得出。上述步骤901和902中，可以检测某预定角度对应的外部交流电源24的电压值，并根据此电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也可以检测外部交流电源24的当前电压值，并获取当前电压值对应的角度(这里的角度是指每个交流电源的周期0度到360度中的某个角度，例如90度对应的是电压幅值)，计算出外部交流电源的幅值或者有效电压值，并根据外部交流电源的幅值或者有效电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也不限于上述两种方式，只要能在交流电源的波动和触发角之间形成关联即可。903：检测外部交流电源的电压是否过零，如果检测到外部交流电源的电压过零，执行步骤904，如果未检测到外部交流电源的电压过零，返回步骤901。904：检测转子磁场及外部交流电源的电压极性，如果检测的转子磁场为S极且外部交流电源的电压极性为正半周，或者检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为负半周，执行步骤905，否则执行步骤906。905：所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟所述触发角或所述延迟时间导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤901。。906：所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26输出驱动脉冲，所述可控双向交流开关26关断，然后返回执行步骤901。请参考图15，本实用新型电机的驱动方法的第三实施例包括以下步骤：1401：检测外部交流电源的电压值。1402：检测外部交流电源的电压是否过零，如果检测到外部交流电源的电压过零，执行步骤1403，如果未检测到外部交流电源的电压过零，返回步骤1401。1403：所述微处理器30根据外部交流电源24的电压值确定相应的所述可控双向交流开关26的触发角或延迟时间。上述步骤1401和1403中，可以检测某预定角度对应的外部交流电源24的电压值，并根据此电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也可以检测外部交流电源24的当前电压值，并获取当前电压值对应的角度(这里的角度是指每个交流电源的周期0度到360度中的某个角度，例如90度对应的是电压幅值)，计算出外部交流电源的幅值或者有效电压值，并根据外部交流电源的幅值或者有效电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也不限于上述两种方式，只要能在交流电源的波动和触发角之间形成关联即可。1404：检测转子磁场及外部交流电源的电压极性，如果检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为正半周，或者检测的转子磁场为S极且外部交流电源的电压极性为负半周，执行步骤1405，否则执行步骤1406。1405：所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟所述触发角或所述延迟时间导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤1401。1406：所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26输出驱动脉冲，所述可控双向交流开关26关断，然后返回执行步骤1401。请参考图16，本实用新型电机的驱动方法的第四实施例包括以下步骤：1501：检测外部交流电源的电压值。1502：所述微处理器30根据外部交流电源24的电压值确定相应的所述可控双向交流开关26的触发角或延迟时间。上述步骤1501和1502中，可以检测某预定角度对应的外部交流电源24的电压值，并根据此电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也可以检测外部交流电源24的当前电压值，并获取当前电压值对应的角度(这里的角度是指每个交流电源的周期0度到360度中的某个角度，例如90度对应的是电压幅值)，计算出外部交流电源的幅值或者有效电压值，并根据外部交流电源的幅值或者有效电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也不限于上述两种方式，只要能在交流电源的波动和触发角之间形成关联即可。1503：检测和存储目前外部交流电源24的电压极性。1504：检测外部交流电源的电压是否过零，如果检测到外部交流电源的电压过零，执行步骤1505，如果未检测到外部交流电源的电压过零，返回步骤1501。1505：所述微处理器30把已存储的外部交流电源24的电压极性反相，并检测转子磁场是否为N极，如果反相后的外部交流电源的电压极性为正半周且检测的转子磁场为N极，或者如果反相后的外部交流电源的电压极性为负半周且检测的转子磁场为S极，执行步骤1506，否则执行步骤1507。1506：所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟所述触发角或所述延迟时间导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤1501。1507：所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26输出驱动脉冲，所述可控双向交流开关26关断，然后返回执行步骤1501。图13至图16的几个实施例中，如果没有检测到外部交流电源24的电压过零，可以不用返回到检测外部交流电源的电压值的步骤，而且继续检测电压是否过零，直到检测到电压过零，执行下面的步骤。请参考图17，本实用新型电机的驱动方法的第五实施例包括以下步骤：1601：检测外部交流电源的电压是否过零，如果检测到外部交流电源的电压过零，执行步骤1602，如果未检测到外部交流电源的电压过零，返回步骤1601。1602：检测转子磁场及外部交流电源的电压极性，如果检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为正半周，或者检测的转子磁场为S极且外部交流电源的电压极性为负半周，执行步骤S1603，否则执行步骤1606。1603:检测外部交流电源的电压值。1604:所述微处理器30根据外部交流电源24的电压值确定相应的所述可控双向交流开关26的触发角或延迟时间。上述步骤1603和1604中，可以检测某预定角度对应的外部交流电源24的电压值，并根据此电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也可以检测外部交流电源24的当前电压值，并获取当前电压值对应的角度(这里的角度是指每个交流电源的周期0度到360度中的某个角度，例如90度对应的是电压幅值)，计算出外部交流电源的幅值或者有效电压值，并根据外部交流电源的幅值或者有效电压值从查找表中找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。也不限于上述两种方式，只要能在交流电源的波动和触发角之间形成关联即可。1605:所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟所述触发角或所述延迟时间导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤1601。1606：所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26输出驱动脉冲，所述可控双向交流开关26关断，然后返回执行步骤1601。上面几个实施例中，检测外部交流电源的电压值并根据其确定触发角的频率可以根据设计需要调整，可以在每次在外部交流电源电压的过零点前后进行检测，也可以每隔两个外部交流电源电压的过零点进行检测，还可以每隔三个或三个以上外部交流电源电压的过零点进行检测，只要周期性的进行检测即可。上面几个实施例中，步骤检测外部交流电源的电压是否过零以及检测转子磁场及外部交流电源的电压极性也可以与步骤检测外部交流电源的电压值以及根据电压值确定触发角或延迟时间分开执行，不再分先后顺序。例如：微处理器在外部交流电源的电压过零时会产生中断信号，中断信号产生时检测转子磁场及外部交流电压的电压极性。另外，上面的几个实施例中，是依据外部交流电源的电压值来确定触发角或延迟时间进行例举说明的，当然本领域技术人员可以理解，其他实施方式中，上述几个实施例中的两个步骤：检测外部交流电源的电压值；根据外部交流电源的电压值确定相应的可控双向交流开关的触发角或延时时间，可以分别更改为：检测外部交流电源的电压值、外部交流电源的频率、读取定子绕组的电感值、检测所述电机的温度或者所述电机周边环境的温度、所述数据处理单元的温度中至少一项；根据获取的外部交流电源的电压值、外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、所述电机的温度、所述电机周边环境的温度或所述数据处理单元的温度确定相应的可控双向交流开关的触发角或延时时间。而且，如果是根据定子绕组的电感值确定触发角或延迟时间，则不需要重复获取电感值，只要获取一次定子绕组的电感值即可。图18举例性的示意了一种通过定子绕组的电感值确定触发角的流程图，本实用新型电机的驱动方法的第六实施例包括以下步骤：1801：所述微处理器30根据定子绕组的电感值确定相应的所述可控双向交流开关26的触发角。所述微处理器需要提前获取定子绕组的电感值,该定子绕组的电感值可以预先存储于微处理器30中。所述微处理器30中还存储有定子绕组的电感值与所述可控双向交流开关26的触发角的查找表，查找表中可将定子绕组的电感值分为多个区间，每一区间对应一触发角，所述微处理器30判断定子绕组的电感值所处的电感值区间，并依据查找表找出相应的所述可控双向交流开关26的触发角。1802：检测外部交流电源的电压是否过零，如果检测到外部交流电源的电压过零，执行步骤1803，如果未检测到外部交流电源的电压过零，返回步骤1802。1803：检测转子磁场及外部交流电源的电压极性，如果检测的转子磁场为N极且外部交流电源的电压极性为正半周，或者检测的转子磁场为S极且外部交流电源的电压极性为负半周，执行步骤1804，否则执行步骤1805。1804：所述微处理器30自外部交流电源的电压过零点起延迟所述触发角导通所述可控双向交流开关26，然后返回执行步骤1802。1805：所述微处理器30不向所述可控双向交流开关26输出驱动脉冲，所述可控双向交流开关26关断，然后返回执行步骤1802。图18只是示意性的说明，其他实施方式中，有些步骤先后顺序可对调，而且相邻的两个步骤也不一定是连续的，只要可以实现即可。上述几个方法的实施例中，采用的是位置传感器确定转子的磁极位置。本领域技术人员可以理解，也可以其他方式确定转子的磁极位置，例如采用非角度传感器法如检测反电动势过零法确定转子的磁极位置。本领域技术人员可以理解，本实用新型实施例所述的电机适合于驱动风扇、水泵、电动车(电动车内需有低压或高压交流电源,否则需要加逆变器来驱动永磁交流电机)等设备。本实用新型实施例所述的电机为永磁交流电机，例如永磁同步电机、永磁BLDC电机。本实用新型实施例的电机优选为单相永磁交流电机，例如单相永磁同步电机、单相永磁BLDC电机。当所述电机为永磁同步电机时，所述外部交流电源为市电电源；当所述电机为永磁BLDC电机时，所述外部交流电源为逆变器输出的交流电源。本实用新型的实施例根据外部交流电源的电压值、外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或者所述电机周边环境的温度、所述数据处理单元的温度中至少一项来确定所述可控双向交流开关26的触发角或延迟时间，并依据所述转子的磁极位置、外部交流电源的电压极性确定所述可控双向交流开关26在导通与截止状态之间切换，只有在外部交流电源的电压极性与转子磁极位置满足某一对应关系时，才根据触发角或延迟时间控制所述可控双向交流开关导通，依据这样的控制方式，控制电机使反电动势与定子绕组电流尽量同相，使电机尽量产生预期中的转矩，减少出现正负转矩互相抵抗的耗电情况,因此能够较大幅度地提高电能利用效率，加强资源节约和环境保护。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3