一种微型单相永磁同步电动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微型单相永磁同步电动机，尤其涉及电子控制定向旋转单相自起动永磁同步电动机，在国际专利分类表中，分类可属于H02P6/18。
【背景技术】
[0002]电子控制定向旋转单相自起动永磁同步电动机见于本申请人已获授权的在先申请CN201110100111.6。该电动机比之前的产品进步，但需要设置单独的转子位置检测元件。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提出一种微型单相永磁同步电动机，可以无需设置单独的转子位置检测元件而仍有较佳的性能，因而降低成本。
[0004]本发明解决技术问题的第I技术方案是一种微型单相永磁同步电动机，包括:
[0005]—一同样极数的定子和永磁转子；所述定子与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的圆周方向收窄，因而在自由状态下，转子各极轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的圆周方向偏转一锐角角度；
[0006]—一开关；所述定子的绕组具有规定绕向，经该开关接往交流电源；
[0007]—一控制电路；包括检测电路和按该电路检测到的信号驱动所述开关以控制所述交流电源输入所述绕组的电流的内置程序；所述检测包括检测所述交流电源电压的特征；
[0008]其特征在于:
[0009]一一所述检测还包括检测所述电流和该电流为零时所述绕组的端电压；
[0010]一一所述内置程序还包括下述步骤:
[0011]a)使转子处于规定位置；转子在该位置时，转子永磁磁极轴线沿所述圆周方向超前定子绕组通入某方向电流时的磁场轴线所述锐角角度；
[0012]b)驱动所述开关，使第I电流脉冲输入所述绕组；该电流脉冲自所述交流电源电压一过零点的第I规定时延开始，且其方向与步骤a)中所述电流方向相反；
[0013]c) 一旦第I电流脉冲(Il)恢复为零，随即检查所述端电压和交流电源电压，若符合以下情况:
[0014]—一第I电流脉冲(Il)恢复为零后的最初时刻，所述端电压绝对值大于规定下限和小于规定上限；
[0015]——所述端电压绝对值在增加；
[0016]—一所述端电压极性与所述交流电源电压的极性相同；
[0017]随即接通所述开关，使与所述端电压极性相同的电流脉冲(ΙΓ )输入所述绕组绕组，直至同步运行；否则，检查所述端电压第I个过零点与交流电源电压第3过零点的时间差；当所述端电压的特征值及端电压的第I个过零点与所述交流电源电压一过零点之后的第3过零点的时间差；当所述端电压特征值的绝对值大于规定值且所述时间差的绝对值小于规定时段时，驱动所述开关，使第2电流脉冲(12)输入所述绕组；该电流脉冲(12)与所述第I电流脉冲(Il)的方向相反，且相对于所述交流电源电压第3过零点具有第2规定时延(t2);然后进入同步运行；以及
[0018]d)当该特征值的绝对值小于规定值或该特征值的绝对值大于规定值且所述时间差的绝对值大于规定时段时，从步骤a)开始重复上述过程，且若该特征值的绝对值大于规定值且其第I个过零点超前所述交流电源电压第3过零点，则增加所述第I规定时延的持续时间；若该特征值的绝对值小于规定值或该特征值的绝对值大于规定值且其第I个过零点落后所述交流电源电压第3过零点，则缩短所述第I规定时延的持续时间。
[0019]该技术方案巧妙地利用:
[0020]电动机启动过程可存在绕组电流为零的时段；
[0021]一一在绕组的电流为零时，绕组的端电压对应永磁转子的位置和转速。
[0022]因而，可以所测绕组电流为零时绕组的端电压控制电动机，尤其是启动过程。实验表明，当电动机的负载适中时，所述绕组的端电压容易满足规定条件，可以使电动机按照最适当的加速度较快地牵入同步运行；在其它负载的情况下，除检测该电压的特征值外，增加检查该端电压的第I个过零点与交流电源电压第3过零点的时间差作为条件进行控制，可宽范围地适应从空载至较重负载的启动情况，更合理地将电动机自静止启动、加速而牵入同步运行，从而可无需设置单独的转子位置检测元件而仍有较佳的性能，因此结构简化而降低成本。
[0023]该方案的进一步设计是:
[0024]所步骤d)中，当缩短所述第I规定时延的持续时间为零，仍然所述时间差的绝对值大于规定时段和所述端电压的第I个过零点落后所述交流电源电压第3过零点或者其特征值的绝对值小于规定值，则在每次所述从步骤a)开始重复上述过程中的步骤a)之后和步骤b)之前，先输入η个电流脉冲，该η个电流脉冲依次自所述交流电源电压一过零点之前的第2、4、6……(2η-2)个过零点开始，且其方向与步骤a)中所述电流方向相反；关于n，对于首次出现所述时间为零仍然所述时间差的绝对值大于规定时段和所述端电压的第I个过零点落后所述交流电源电压第3过零点或者其特征值的绝对值小于规定值的情况，η=I ;若再次出现该情况，η = 2 ;如此类推使η按自然数增加。
[0025]其有益效果是:进一步增大了启动控制所适应的负载范围，可显著提高启动转矩，尤其有利于转动惯量和启动阻力较大等负载较重的情况。
[0026]更进一步的设计之一是:
[0027]所述端电压特征值为所述交流电源输入所述绕组的电流恢复为零后所述绕组的端电压的第I个值或第I个极值。前者有最快的响应，后者检测比较稳定。
[0028]更进一步的设计之二是:
[0029]所述同步运行是按照所述交流电源的频率驱动所述开关，将所述交流电源电压以规定波形施加于所述绕组；或者当所述端电压的绝对值在增加且极性与所述交流电源电压的极性相同时，随即驱动所述开关，将所述交流电源电压施加于所述绕组。前者控制比较简单；后者可以比较准确地使定、转子磁通间的作用力均与旋转方向相同，因而有更高的效率。
[0030]更进一步的设计之三是:
[0031]所述永磁转子为正弦波充磁，有利于更准确地检测所述端电压的极值点和过零点。
[0032]更进一步的设计之四是:
[0033]所述步骤a)中使转子处于规定位置包括如下过程:
[0034]al)驱动所述开关，自所述交流电源电压过零点的规定时延开始，使与步骤a)中所述电流方向相同的至少2个电流脉冲输入所述绕组；这些电流脉冲恢复为零期间，检查所述端电压；
[0035]a2)若:
[0036]—一若所述电流脉冲中的最末I个恢复为零后，所述端电压持续时间在规定上、下限范围内，所述过程结束；
[0037]—一若所述电流脉冲中的最末I个恢复为零后，所述端电压持续时间大于规定上限，所述规定时延增加，从步骤al)开始重复上述过程；
[0038]—一若所述电流脉冲中的最末I个恢复为零后，所述端电压持续时间小于规定下限，所述规定时延减少，从步骤al)开始重复上述过程。
[0039]实验表明，按照上述控制，可达到启动前转子比较快速且可靠的定位。
[0040]本发明的技术方案和效果将在【具体实施方式】中结合附图作进一步的说明。
【附图说明】
[0041]图1是本发明实施例电动机电磁基本结构示意图；
[0042]图2是本发明实施例电动机控制电路示意图；
[0043]图3是本发明实施例电动机负载适中时的信号波形