[发明专利]控制单相永磁体同步电动机转动方向的便捷方法和使用该方法的电动机

说明书

【技术领域】

本发明涉及有永久磁体的同步电动机，特别是涉及有静止电枢和旋转磁体的同步电动机，尤其涉及单相永磁体同步电动机旋转方向的控制电路。

【背景技术】

如所周知，单相交流同步或异步电动机因为只有一相电源，产生的是脉动磁场，该脉动磁场可以被分解为大小相等、方向相反的两个旋转磁场分量，因而不具有起动力矩。对于小型或微型的单相永磁体同步电动机，实际上只要是定子励磁绕组上电瞬间转子抖动，就可以让它沿着某一方向一直转下去，因为转子转动产生的旋转磁场削弱、直至抵消定子磁场的反方向分量，从而令转子一直往前转动，最后被牵入同步。显然，这种任其自然的起动方式，转子转动的方向是不确定的，这在许多应用场合是不容许的。

现有技术单相永磁体同步电动机的转向控制方法包括：

1、采用机械的方法，通过增加挡片使单相永磁体同步电动机实现单向转动。但是该机械办法结构复杂，而且不太可靠；

2、通过软件检测控制的方法，控制单相永磁体同步电动机的单向转动。然而该方法抗干扰性及可靠性不高，关键元器件的性能要求高，相对来说实现的成本也比较高。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种控制单相永磁体同步电动机转动方向的便捷方法、设置有转向控制电路的单相永磁体同步电动机和用于单相永磁体同步电动机的转向控制电路，该便捷方法和转向控制电路巧妙地借助各硬件模块解决了所述同步电动机转向不确定的问题，能可靠地保证所述同步电动机按已设定的方向运行，具有控制方法简单实用、控制电路也简单、成本低廉、可靠性高、抗干扰性强和能有效降低晶闸管开关噪声等优点。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

提供一种控制单相永磁体同步电动机转动方向的便捷方法，包括如下步骤：

A、设置定子励磁电流i_ex的电源开关，使之符合以下要求：

①在永磁体转子静止时，接通电源电压u_net后，所述定子励磁电流i_ex的电源开关必须是导通的；

②所述永磁体转子转动后，如果转动方向符合设定要求，要保持所述定子励磁电流i_ex的电源开关导通；

③所述永磁体转子转动后，如果转动方向同设定要求相反，所述定子励磁电流i_ex的电源开关就会关断，俟所述永磁体转子仅有抖动或蠕动时，该定子励磁电流i_ex的电源开关又自动重新启动；

B、设置获取所述永磁体转子在指定位置实时磁场极性的永磁体转子磁场极性传感装置，以其输出的逻辑真值“1”或“0”代表所述永磁体转子临近该传感装置所在位置瞬间是S极还是N极；

C、基于定子励磁绕组的电源电压u_net，将其移相、整形后用作时钟脉冲CLK，再引入所述永磁体转子磁场极性传感装置输出的逻辑信号，用最简单的时序逻辑电路完成上述步骤A中各项判断，实现所述永磁体转子转动方向的控制。

所述定子励磁电流i_ex的电源开关包括双向晶闸管Q1及其驱动电路。

所述永磁体转子磁场极性传感装置是霍尔元件U6及其外部电阻。

所述时序逻辑电路包括集成双D触发器U2、集成非门U3和二极管或门D4、D5。

还提供一种设置有转向控制电路的单相永磁体同步电动机，包括一对磁极的永磁体转子和缠绕有励磁绕组的定子；所述单相永磁体同步电动机还包括可靠地保证所述单相永磁体同步电动机按已设定方向转动的转向控制电路，所述转向控制电路包括直流稳压电源模块、移相电流检测模块、永磁体转子磁场极性检测模块、逻辑电路处理模块和定子励磁绕组的电源开关及其驱动电路模块，以及输入给所述直流稳压电源模块、移相电流检测模块和定子励磁绕组的电源开关及其驱动电路模块的交流电源；

所述直流稳压电源模块将输入的所述交流电源转换为稳定的直流电压V_CC，并输出到所述各模块用作控制电源；

通过所述移相电流检测模块获取移相后电流实时正、负半周的逻辑信号；通过所述永磁体转子磁场极性检测模块获取所述永磁体转子在指定位置实时磁场极性是N还是S的逻辑信号；

借助所述移相电流检测模块和永磁体转子磁场极性检测模块提供的所述各逻辑信号，经所述逻辑电路处理模块进行逻辑处理后，输出控制信号到所述定子励磁绕组的电源开关及其驱动电路模块，由所述定子励磁绕组的电源开关及其驱动电路模块来控制所述单相永磁体同步电动机按已设定的方向运行。