電機(jī)組件、用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成電路、風(fēng)機(jī)及泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及適用于驅(qū)動(dòng)單相永磁同步電機(jī)的集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]同步電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中，定子的電磁體產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，相當(dāng)于一個(gè)正轉(zhuǎn)一個(gè)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)，這磁場(chǎng)拖動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子發(fā)生偏擺振蕩，如果轉(zhuǎn)子的偏擺振蕩幅度不斷增加，最終可使轉(zhuǎn)子向某一方向的旋轉(zhuǎn)迅速加速至與定子的交變磁場(chǎng)同步。傳統(tǒng)同步電機(jī)，為確保起動(dòng)，電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)置通常較大，導(dǎo)致電機(jī)在工作點(diǎn)上運(yùn)行效率較低。另一方面，由于交流電起始通電的極性以及永磁轉(zhuǎn)子停止位置不固定，無(wú)法保證轉(zhuǎn)子每次起動(dòng)都沿同一個(gè)方向定向旋轉(zhuǎn)，因此，在風(fēng)扇、水栗等應(yīng)用中，受轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的葉輪通常采用低效率的直型徑向葉片，導(dǎo)致風(fēng)扇、水栗等本身的運(yùn)行效率也較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種電機(jī)組件，包括可由交流電源供電的電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。電機(jī)包括定子和可相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。定子包括定子鐵芯及纏繞于定子鐵芯上的定子繞組。驅(qū)動(dòng)電路包括一集成電路及與集成電路連接的可控雙向交流開(kāi)?？煽仉p向交流開(kāi)關(guān)與定子繞組串聯(lián)于被配置為連接交流電源的兩個(gè)端子之間。集成電路中集成有整流器、檢測(cè)電路及開(kāi)關(guān)控制電路至少其中兩個(gè)。整流器用于產(chǎn)生至少提供給檢測(cè)電路的直流電壓。檢測(cè)電路用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)極性。開(kāi)關(guān)控制電路被配置為依據(jù)交流電源的極性和檢測(cè)電路檢測(cè)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的極性，控制可控雙向交流開(kāi)關(guān)以預(yù)定方式在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間切換。
[0004]較佳的，所述開(kāi)關(guān)控制電路被配置為僅在所述交流電源為正半周期且檢測(cè)電路檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為第一極性、以及所述交流電源為負(fù)半周期且檢測(cè)電路檢測(cè)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為與第一極性相反的第二極性時(shí)使所述可控雙向交流開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
[0005]較佳的，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括與所述整流器連接的降壓器。
[0006]較佳的，所述整流器和降壓器連接于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間形成一支路，所述雙向交流開(kāi)關(guān)與所述支路并聯(lián)。
[0007]較佳的，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括用于穩(wěn)定所述直流電壓的穩(wěn)壓器，所述整流器、降壓器、穩(wěn)壓器、檢測(cè)電路、開(kāi)關(guān)控制電路均被集成在所述集成電路內(nèi)。
[0008]可選的，所述整流器集成在所述集成電路內(nèi)，所述降壓器設(shè)于所述集成電路外部。
[0009]較佳的，所述集成電路內(nèi)還集成有用于穩(wěn)定所述直流電壓的穩(wěn)壓器。
[0010]較佳的，所述可控雙向交流開(kāi)關(guān)為三端雙向晶閘管。
[0011]較佳的，所述檢測(cè)電路中設(shè)有磁傳感器，所述集成電路靠近所述轉(zhuǎn)子安裝以使所述磁傳感器能感知所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)極性及變化。
[0012]可選的，所述檢測(cè)電路中不設(shè)磁傳感器。
[0013]較佳的，所述驅(qū)動(dòng)電路中不設(shè)微處理器。
[0014]較佳的，所述電機(jī)組件不設(shè)印刷電路板。
[0015]較佳的，所述電機(jī)為單相永磁同步電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子包括至少一塊永磁鐵，所述定子與永磁轉(zhuǎn)子之間形成不均勻磁路，使所述永磁轉(zhuǎn)子在靜止時(shí)其極軸相對(duì)于定子的中心軸偏移一個(gè)角度，所述定子繞組通電后所述轉(zhuǎn)子在穩(wěn)態(tài)階段以60f/p圈/分鐘的轉(zhuǎn)速恒速運(yùn)行，其中f是所述交流電源的頻率，P是所述轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)。
[0016]本實(shí)用新型另一方面提供一種用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成電路，包括:殼體、自所述殼體伸出的若干引腳、以及設(shè)于半導(dǎo)體基片上的開(kāi)關(guān)控制電路，所述半導(dǎo)體基片和開(kāi)關(guān)控制電路被封裝于所述殼體內(nèi)，所述開(kāi)關(guān)控制電路被配置為依據(jù)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極性信息產(chǎn)生用于控制一雙向交流開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或截止的控制信號(hào)，以控制所述電機(jī)的通電方式。
[0017]較佳的，所述半導(dǎo)體基片上還集成有用于檢測(cè)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極性的檢測(cè)電路。
[0018]較佳的，所述半導(dǎo)體基片上還集成有可產(chǎn)生至少提供給所述檢測(cè)電路的直流電壓的整流器。
[0019]較佳的，所述半導(dǎo)體基片上還集成有用于穩(wěn)定所述直流電壓的穩(wěn)壓器。
[0020]較佳的，所述雙向交流開(kāi)關(guān)被封裝在所述殼體內(nèi)。
[0021 ] 較佳的，所述集成電路中不設(shè)微處理器。
[0022]較佳的，所述集成電路的引腳不超過(guò)四個(gè)。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例的電路可保證電機(jī)每次通電時(shí)沿固定方向啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在風(fēng)機(jī)、水栗等應(yīng)用中，可允許受轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的葉輪/風(fēng)扇采用彎曲型葉片，從而提高風(fēng)機(jī)、水栗的效率。另外，通過(guò)將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路全部或部分封裝在集成電路中，可降低電路成本，并提高電路的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]附圖中:
[0025]圖1示出依據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的單相永磁同步電機(jī)；
[0026]圖2示出依據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的單相永磁同步電機(jī)的電路原理圖；
[0027]圖3示出圖2中的集成電路的一種實(shí)現(xiàn)方式的電路框圖；
[0028]圖4示出圖2中的集成電路的另一種實(shí)現(xiàn)方式的電路框圖；
[0029]圖5示出圖2的電機(jī)電路的一種實(shí)施例；
[0030]圖6示出圖5中電機(jī)電路的波形圖；
[0031]圖7至圖9分別示出圖2的電機(jī)電路的其他幾種實(shí)施例；
[0032]圖10示出依據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的單相永磁同步電機(jī)的電路原理圖；
[0033]圖11示出圖10中的集成電路的一種實(shí)現(xiàn)方式的電路框圖；
[0034]圖12示出依據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的單相永磁同步電機(jī)的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】詳細(xì)描述，將使本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見(jiàn)?？梢岳斫?，附圖僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本實(shí)用新型加以限制。附圖中顯示的尺寸僅僅是為便于清晰描述，而并不限定比例關(guān)系。
[0036]圖1示出依據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的單相永磁同步電機(jī)。所述同步電機(jī)10包括定子和可相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11。定子具有定子鐵心12及繞設(shè)于定子鐵心12上的定子繞組16。定子鐵心可由純鐵、鑄鐵、鑄鋼、電工鋼、硅鋼等軟磁材料制成。轉(zhuǎn)子11具有永磁鐵，定子繞組16與一交流電源串聯(lián)時(shí)轉(zhuǎn)子11在穩(wěn)態(tài)階段以60f/p圈/分鐘的轉(zhuǎn)速恒速運(yùn)行，其中f是所述交流電源的頻率，P是轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)。本實(shí)施例中，定子鐵心12具有兩相對(duì)的極部14。每一極部14具有極弧面15，轉(zhuǎn)子11的外表面與極弧面15相對(duì)，兩者之間形成基本均勻氣隙13。本申請(qǐng)所稱基本均勻的氣隙，是指定子與轉(zhuǎn)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(shè)內(nèi)凹的起動(dòng)槽17，極弧面15上除起動(dòng)槽17以外的部分則與轉(zhuǎn)子同心。上述配置可形成不均勻磁場(chǎng)，保證轉(zhuǎn)子在靜止時(shí)其極軸SI (示于圖5)相對(duì)于定子極部14的中心軸S2傾斜一個(gè)角度，允許電機(jī)在驅(qū)動(dòng)電路的作用下每次通電時(shí)轉(zhuǎn)子可以具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。其中轉(zhuǎn)子的極軸SI指轉(zhuǎn)子兩個(gè)極性不同的磁極之間的分界線，定子極部14的中心軸S2指經(jīng)過(guò)定子兩個(gè)極部14中心的連線。本實(shí)施例中，定子和轉(zhuǎn)子均具有兩個(gè)磁極?？梢岳斫獾?，在更多實(shí)施例中，定子和轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)也可以不相等，且具有更多磁極，例如四個(gè)、六個(gè)等。
[0037]圖2示出依據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的單相永磁同步電機(jī)10的電路原理圖。其中，電機(jī)的定子繞組16和一集成電路18串聯(lián)于交流電源24兩端。集成電路18中集成有電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路可使電機(jī)在每次通電時(shí)均沿著一固定方向起動(dòng)。
[0038]圖3示出集成電路18的一種實(shí)現(xiàn)方式。包括殼體19、自殼體19伸出的兩個(gè)引腳21、以及封裝于殼體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路設(shè)于半導(dǎo)體基片上，包括用于檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極性的檢測(cè)電路20、連接于兩個(gè)引腳21之間的可控雙向交流開(kāi)關(guān)26、以及開(kāi)關(guān)控制電路30，開(kāi)關(guān)控制電路30被配置為依據(jù)檢測(cè)電路20檢測(cè)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極性，控制可控雙向交流開(kāi)關(guān)30以預(yù)定方式在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間切換。
[0039]較佳的，開(kāi)關(guān)控制電路30被配置為僅在交流電源24為正半周期且檢測(cè)電路20檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為第一極性、以及交流電源24為負(fù)半周期且檢測(cè)電路20檢測(cè)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為與第一極性相反的第二極性時(shí)使可控雙向交流開(kāi)關(guān)26導(dǎo)通。該配置可使定子繞組16在電機(jī)起動(dòng)階段僅沿著一固定方向拖動(dòng)轉(zhuǎn)子。
[0040]圖4示出集成電路18的另一種實(shí)現(xiàn)方式，與圖3的區(qū)別主要在于，圖4的集成電路還設(shè)有整流器28，與可控雙向交流開(kāi)關(guān)26并聯(lián)于兩個(gè)引腳21之間，可以產(chǎn)生直流電提供給檢測(cè)電路20。本例中，檢測(cè)電路20較佳的為磁傳感器(也稱為位置傳感器)，集成電路靠近轉(zhuǎn)子安裝以使磁傳感器能感知轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)變化?？梢岳斫?，在更多實(shí)現(xiàn)方式中，檢測(cè)電路20也可以不設(shè)磁傳感器，而通過(guò)其他方式實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)變化的檢測(cè)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路全部封裝在集成電路中，可降低電路成本，并提高電路的可靠性。此外，電機(jī)可不使用印刷電路板，只需要將集成電路固定在適合的位置后通過(guò)導(dǎo)線與電機(jī)的線組及電源連接。
[0041]本實(shí)用新型實(shí)施例中，定子繞組16與交流電源24串聯(lián)于兩節(jié)點(diǎn)A、B之間。交流電源24較