L/4S的數(shù)據(jù)輸出端識W-C和U45-Q均懸空；兩個觸發(fā)器c；毛4、t/45的數(shù)據(jù)輸出端 和t/45-g分別連接到三輸入與門y3J和C/35的數(shù)據(jù)輸入端；三輸入與門C/3』的另外 兩個輸入分別是;三輸入與門的另外兩個輸入分別是1^4、％ ;三輸入與門 C/3J和U3S的數(shù)據(jù)輸出端分別連接到二極管D10和D11的陽極；通過觸發(fā)器和與 門U32運算，獲得半個轉(zhuǎn)速周期內(nèi)的定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號U32- 9 =;又通過觸發(fā)器和與門J735運算，獲得另半個轉(zhuǎn)速周期定子勵磁繞 組電流接通的邏輯電平控制信號1/35-6 豆；所述二極管D10和D11的陰極 相連接且與電阻R15的一端連接；電阻R15的另一端連接到晶體管Q5基極；晶體管Q5的發(fā) 射極接地；晶體管Q5的集電極與R16的一端連接，R16的另一端輸出定子勵磁繞組電流接 通的邏輯電平控制信號到定子勵磁線圈電源開關(guān)模塊（700)，即t/3J-9與t/35-6再做數(shù) 字"或"邏輯運算，獲得單相永磁電機整個轉(zhuǎn)速周期內(nèi)的定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平 控制信號^? =C/3J-9 +C/35-6。
[0017]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案再可以是，一種擁有穩(wěn)定低轉(zhuǎn)速異步運 行性能的單相永磁同步電動機，包括永磁轉(zhuǎn)子和纏繞有勵磁繞組的定子，還包括上述任一 項所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制裝置。
[0018] 同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：1、成本低：本發(fā)明采用簡單便宜的邏 輯控制電路實現(xiàn)了單相永磁電機復(fù)雜的低于同步轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速控制，減少了減速裝置的成 本，綜合成本也更低；因此本發(fā)明的單相永磁電機以及其控制裝置的低成本優(yōu)勢明顯；2、 體積小：單相永磁電機相比感應(yīng)電動機少了繞組，控制電路及其簡單，因此同等輸出功率的 體積會更??；相比同步電動機減速后運行的情況，由于少了減速裝置，體積也明顯減小，同 時可靠性也由于少了減速裝置而得到提升。綜合來說，本發(fā)明通過這樣的控制方法，實現(xiàn)了 單相永磁電機的低成本、小體積、高可靠性的穩(wěn)定在低于同步轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，在小功率 的風(fēng)扇驅(qū)動應(yīng)用中特別適用。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明單相永磁同步電動機低轉(zhuǎn)速異步運行控制方法的電原理邏輯框圖； 圖2、圖3、圖4、圖5是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的電路原理圖； 其中圖2是本發(fā)明單相交流電源100、直流穩(wěn)壓電源模塊200、永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢 測模塊400和定子勵磁線圈的電源開關(guān)模塊700的電路原理圖； 圖3是本發(fā)明移相電流檢測模塊300的電路原理圖； 圖4是本發(fā)明交流電源極性檢測模塊500的電路原理圖； 圖5是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的邏輯電路處理模塊600的電路原理圖； 圖6、7、8、9是本發(fā)明電動機低轉(zhuǎn)速異步運行時，霍爾傳感器設(shè)置位置示意圖；圖6和8 中標出了轉(zhuǎn)子CW，即順時針旋轉(zhuǎn)方向；圖7和9中標出了轉(zhuǎn)子CCW，即逆時針旋轉(zhuǎn)方向； 圖10是霍爾傳感器U6的邏輯真值表； 圖11是觸發(fā)器C/22、U2S和、r_/4S相應(yīng)輸入輸出管腳的邏輯真值表； 圖12是電源電壓、定子勵磁線圈電流U和移相后電流h各旋轉(zhuǎn)矢量之間關(guān)系的極 座標圖； 圖13是采用第一優(yōu)選實施例所述控制電路時，在單相永磁體電機在低于同步轉(zhuǎn)速運 轉(zhuǎn)時，電源電壓&?、移相后電流U、定子勵磁線圈電流^、電源電壓信號整形得到的邏輯 電平信號第一和第二電源電壓時鐘信號士和移相電流信號整形得到的邏輯電平信號 即第一和第二移相電流時鐘信號和&、霍爾器件輸出的轉(zhuǎn)子磁場極性的邏輯電平信 號即第一和第二磁場極性信號和^_、觸發(fā)器輸出信號C/22-g和C/25-0、定子勵 磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號之間的時序關(guān)系圖； 圖2、圖3、圖4和圖14 一起組成本發(fā)明第二優(yōu)選實施例完整的電路原理圖；圖14是 本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的邏輯電路處理模塊600的電路原理圖； 圖15是采用第二優(yōu)選實施例所述控制電路時，在單相永磁體電機在低于同步轉(zhuǎn)速運 轉(zhuǎn)時，電源電壓Um、移相后電流U、定子勵磁線圈電流&、電源電壓信號整形得到的邏輯 電平信號第一和第二電源電壓時鐘信號％和€、移相電流信號整形得到的邏輯電平信號 即第一和第二移相電流時鐘信號％_34和&、霍爾器件輸出的轉(zhuǎn)子磁場極性的邏輯電平信 號即第一和第二磁場極性信號和、與門輸出信號C/3d-9和t/35-6、定子勵磁繞 組電流接通的邏輯電平控制信號之間的時序關(guān)系圖； 圖16是采用第一優(yōu)選實施例的控制電路時，在單相永磁體電機在同步轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，電 源電壓、移相后電流U、定子勵磁線圈電流k、電源電壓信號整形得到的邏輯電平信號 第一和第二電源電壓時鐘信號％和移相電流信號整形得到的邏輯電平信號即第一和 第二移相電流時鐘信號和％_3S、霍爾器件輸出的轉(zhuǎn)子磁場極性的邏輯電平信號即第一 和第二磁場極性信號和、觸發(fā)器輸出信號E/2d-g和t/25-g、定子勵磁繞組電 流接通的邏輯電平控制信號％r之間的時序關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合各附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進一步詳述。
[0021]單相永磁同步電動機穩(wěn)定低轉(zhuǎn)速異步運行的控制方法，包括以下步驟：B.設(shè)置偵 測轉(zhuǎn)子磁場極性方位的傳感器，獲得實時的轉(zhuǎn)子磁場極性，就傳感器所在位置識別的轉(zhuǎn)子 實時極性是N極還是S極，提供兩個互補的代表轉(zhuǎn)子磁場極性的邏輯電平信號即第一和第 二磁場極性信號|^5和& ;C.交流激勵電源電壓信號經(jīng)整形獲得與交流激勵電源電壓信 號同步同頻的兩個互補的邏輯電平信號第一和第二電源電壓時鐘信號&和f;D.交流激 勵電源經(jīng)RC阻容電路獲取移相電流信號，移相電流信號經(jīng)整形得到與移相電流信號同步 同頻的兩個互補的邏輯電平信號即第一和第二移相電流時鐘信號％_3JS和&;E.將第二 磁場極性信號、第一移相電流時鐘信號、第二電源電壓時鐘信號分為第一組； 第一磁場極性信號、第二移相電流時鐘信號、第一電源電壓時鐘信號&分為第二 組；分別對兩組信號中的三個信號做數(shù)字邏輯運算，獲得定子勵磁繞組電流接通的邏輯電 平控制信號；或者將第一磁場極性信號^?/ 5、第一移相電流時鐘信號、第一電源電壓時 鐘信號\分為第一組；第二磁場極性信號&、第二移相電流時鐘信號&、第二電源電 壓時鐘信號^分為第二組；分別對兩組信號中的三個信號做數(shù)字邏輯運算，獲得定子勵磁 繞組電流接通的邏輯電平控制信號；數(shù)字邏輯運算對應(yīng)原則為：定子勵磁線圈電流控制 信號控制定子勵磁線圈電流的開關(guān)，使得定子勵磁線圈產(chǎn)生的磁場方向與轉(zhuǎn)子的實時磁場 極性匹配，產(chǎn)生能持續(xù)推動轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的作用力。
[0022] 在步驟D中包括以下步驟：所述交流勵磁電源經(jīng)R-C阻容支路或R-L電感支路獲 取移相電流信號時，移相電流4相對于勵磁電壓V的相位差小和增益G可通過R-C阻容 或R-L電感參數(shù)進行調(diào)整；其電容C或電阻R為可調(diào)電容或電阻，其電感L或電阻R為可調(diào) 電感或電阻。
[0023] 在步驟B之前還包括以下步驟：從驅(qū)動所述電動機異步運行的單相交流電壓源V 經(jīng)降壓、整形，取得用于控制電路的低電壓穩(wěn)壓源Vcc。
[0024] 所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制方法：在順時針轉(zhuǎn)動CW情況下，所 述偵測轉(zhuǎn)子永磁體極性的傳感器設(shè)置在定子磁場幾何中心線遠離勵磁繞組一端的靠左一 側(cè)或者靠近勵磁繞組一端靠右一側(cè)；在逆時針轉(zhuǎn)動CCW情況下，所述偵測轉(zhuǎn)子永磁體極性 的傳感器設(shè)置在定子磁場幾何中心線遠離勵磁繞組一端的靠右一側(cè)或者靠近勵磁繞組一 端靠左一側(cè)。
[0025] -種同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制裝置，適用于U形定子磁芯的小、微 型兩極同步電動機，包括將單相交流電源100變換為低壓直流的直流穩(wěn)壓電源模塊200、永 磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊400、交流電源極性檢測模塊500、移相電流檢測模塊300、定子 勵磁線圈的電源開關(guān)模塊700、邏輯電路處理模塊600 ;所述直流穩(wěn)壓電源模塊200的輸入 為單相交流電源100,輸出為用于永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊400、交流電源極性檢測模 塊500、移相電流檢測模塊300和邏輯電路處理模塊600供電的低壓直流電源；所述直流穩(wěn) 壓電源模塊200通過RC回路對所述單相交流電源100進行阻容降壓并獲得移相電流。
[0026] 所述移相電流檢測模塊300將移相電流整形，獲得與兩個互補的移相電流的邏輯 電平信號％_5J6，即第一移相電流時鐘信號和第二移相電流時鐘信號。
[0027] 所述永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊400,通過偵測轉(zhuǎn)子磁場極性方位的傳感器獲 得實時的轉(zhuǎn)子磁場極性，就傳感器所在位置識別的轉(zhuǎn)子實時極性是N極還是S極，輸出兩個 互補的邏輯電平信號、士,.5，即第一磁場極性信號和第二磁場極性信號。
[0028] 所述交流電源極性檢測模塊500,對從單相交流電源100輸出的交流電源進行整 形獲得兩個互補的邏輯電平信號％、<，即第一電源電壓時鐘信號％和第二電源電壓時鐘 信號％。
[0029] 所述邏輯電路處理模塊600,依據(jù)上述信號a#和、士和&分組 進行邏輯運算輸出定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號所述控制信號經(jīng) 定子勵磁線圈電源開關(guān)模塊700輸入到的雙向晶閘管的控制端進行定子勵磁線圈電流的 開關(guān)控制，以此控制定子勵磁線圈的磁場產(chǎn)生的磁極變化。
[0030] 所述邏輯電路處理模塊600進行信號邏輯運算的對應(yīng)原則為：定子勵磁線圈中的 電流要使定子勵磁線圈產(chǎn)生的磁場方向與轉(zhuǎn)子的實時磁場極性匹配，產(chǎn)生能持續(xù)推動轉(zhuǎn)子 運轉(zhuǎn)的作用力。
[0031] 所述永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊400中的偵測轉(zhuǎn)子磁場極性方位的傳感器為 霍爾器件。
[0032] 所述永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊400中的霍爾器件，放置于單相永磁同步電動 機的極靴尖端或根部靠左或右側(cè)。
[0033] 所述邏輯電路處理模塊600包括：雙D觸發(fā)器U2、二極管D8和D9、三極管Q4、電 阻R13和R14 ;所述雙D觸發(fā)器U2中包括觸發(fā)器E/2J和C/25 ; D觸發(fā)器C/2^4的信號輸入為： 信號接到D觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入端C/2J-D; 信號接到D觸發(fā)器[/2』信號置位端1722 - 52T; 心信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器時鐘輸入端L/24 -OX; D觸發(fā)器C/2J的復(fù)位信號端[/2d-AST接地； D觸發(fā)器C/25的信號輸入為： ^信號接到D觸發(fā)器c/25的數(shù)據(jù)輸入端; 信號接到D觸發(fā)器t/25的信號置位端U25-您T; 信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器t/25的時鐘輸入端L/25-GIX; D觸發(fā)器C/2S的復(fù)位信號端接地。
[0034]兩個觸發(fā)器￡/2J、E/25的數(shù)據(jù)輸出端0和均懸空； 兩個觸發(fā)器、t/25的數(shù)據(jù)輸出端g和t/25-g分別連接到二極管D8和D9 的陽極。
[0035] 所述二極管D8和D9的陰極相連接且與電阻R13的一端連接；電阻R13的另一端 連接到晶體管Q4基極；晶體管Q4的發(fā)射極接地；晶體管Q4的集電極與R14的一端連接， R14的另一端輸出定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號到定子勵磁線圈電源開關(guān)模 塊700 ;即g與t/25-g再做數(shù)字"或"邏輯運算，獲得單相永磁電機整個轉(zhuǎn)速周期 內(nèi)的定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號+U25-0。
[0036] 所述邏輯電路處理模塊600還可以包括：雙D觸發(fā)器U4、雙三輸入與門U3、二極管 D10和D11、三極管Q5、電阻R15和R16 ;所述雙D觸發(fā)器U4中包括觸發(fā)器t/毛4和C/45 ;雙 三輸入與門U3中有兩個三輸入與門L/33和E/35 ; D觸發(fā)器C/4S的信號輸入連接關(guān)系為： 信號接到D觸發(fā)器C/45的數(shù)據(jù)輸入端C/45-D; &信號作為時鐘信號接到