技术领域
[0001] 本
发明涉及一种电机及其电机驱动电路。
背景技术
[0002] 当负载(如排气扇、通
风机等)的
转动惯量较大时，电机在起动时需要具有较大的
起动转矩才能克服大负载的较大转动惯量，从而驱动负载。较大的初始电机
电流能够提供更大的起动转矩。当电机起动时的起动转矩不够大时，电机只能用于驱动具有较小转动惯量的负载。但是，当负载开始转动，
角动量建立后，便没有必要保持输入这个大电流，所以当负载成功转动后，有必要降低电机电流以节省
能源。
发明内容
[0003] 鉴于以上内容，有必要提供一种具有较大起动转矩且当负载成功转动后，能降低电机电流以节省能源的电机驱动电路。
[0004] 还有必要提供一种应用上述电机驱动电路的电机。
[0005] 本发明的
实施例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，所述定子包括定子绕组，所述电机驱动电路包括控制单元、第一可控双向交流
开关、第二可控双向交流开关及交流电源，所述第一及第二可控双向交流开关与定子绕组及交流电源的连接方式被配置为：所述控制单元通过控制所述第一可控双向交流开关及第二可控双向交流开关的导通及关断，以使所述电机起动阶段流过所述定子绕组的电流大于所述电机运行阶段流过所述定子绕组的电流。
[0006] 本发明的实施例还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，所述定子绕组包括起动线圈及工作线圈，所述起动线圈的阻抗小于所述工作线圈的阻抗，所述电机驱动电路包括控制单元、第一可控双向交流开关、第二可控双向交流开关及交流电源，所述控制单元通过控制所述第一可控双向交流开关及第二可控双向交流开关的导通及关断，使所述电机起动阶段所述定子绕组的两个线圈中只有起动线圈有电流流过，所述电机运行阶段所述定子绕组的两个线圈中至少工作线圈有电流流过。
[0007] 本发明的实施例还提供一种电机，包括定子、永磁转子及如上任一项所述的用于驱动所述永磁转子相对于所述定子转动的电机驱动电路；所述电机为永磁交流电机。
[0008] 作为一种优选方案，所述电机为永磁同步电机或者永磁BLDC电机。
[0009] 相较于
现有技术，本发明电机及其电机驱动电路中的
电子开关元件通过切换使得所述电机起动时流过所述定子绕组的电流大于所述电机起动之后流过所述定子绕组的电流，从而使所述永磁转子在起动时具有较大的起动转矩，进而使所述电机能在瞬间的启动过程中驱动具有较大转动惯量的负载。
附图说明
[0010] 图1示意性地示出本发明实施例中的电机。
[0011] 图2为本发明电机驱动电路的第一实施方式的功能
框图。
[0012] 图3为本发明电机驱动电路的第二实施方式的功能框图。
[0013] 图4为本发明电机驱动电路的第三实施方式的电路框图。
[0014] 图5为图4所示电机驱动电路的具体电路图。
[0015] 图6为本发明电机驱动电路第四实施方式的电路图。
[0016] 图7为本发明电机驱动电路第五实施方式的电路图。
[0017] 图8为本发明电机驱动电路第六实施方式的电路图。
[0018] 图9为图5中起动线圈及工作线圈中电流的
波形图。
[0019] 图10为本发明电机驱动电路第七实施方式的电路图。
[0020] 图11为本发明电机驱动电路第八实施方式的电路图。
[0021] 主要元件符号说明
[0022]
[0023]
[0024] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026] 需要说明的是，在本发明中，当一个组件被认为是与另一个组件“相连”时，它可以是与另一个组件直接相连，也可以是通过居中组件与另一个组件间接相连。
[0027] 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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的
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，不是旨在于限制本发明。
[0028] 请参阅图1，图1示意性地示出本发明中的电机10。所述电机10包括定子及可旋转地设于所述定子的磁极之间的永磁转子300。所述定子包括定子磁芯200及缠绕于所述定子磁芯200上的定子绕组260。所述电机10为永磁交流电机，例如同步电机或者BLDC电机。所述电机10可用于驱动风机、
水泵等负载。
[0029] 定子的磁极和所述永磁转子300的磁极之间具有不均匀气隙18，使得所述永磁转子300在静止时其极轴R相对于定子的极轴S偏移一个角度α。该配置可保证所述定子绕组260每次通电时所述永磁转子300具有固定的起动
位置。其中所述永磁转子300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1中定子和所述永磁转子
300均具有两个磁极，定子的磁极和所述永磁转子300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，定子和所述永磁转子300也可以具有更多磁极，例如四个、六个等。
[0030] 定子上或定子内靠近所述永磁转子300的位置设有用于检测转子
磁场的位置
传感器114，
位置传感器114相对定子的极轴S偏移一个角度，本例中较佳的偏移角也是α。
[0031] 请参阅图2，图2为本发明的电机驱动电路100的第一实施例的电路原理图。所述电机10还包括驱动所述永磁转子300相对于所述定子转动的电机驱动电路100。所述电机驱动电路100包括定子绕组260、控制单元110、第一可控双向交流开关130、第二可控双向交流开关160及交流电源190。所述控制单元110、第一及第二可控双向交流开关130、160与定子绕组260及交流电源190的连接方式被配置为：所述控制单元110通过控制所述第一可控双向交流开关130及第二可控双向交流开关160的导通及关断，以使所述电机10起动阶段所构成的回路中所述定子绕组260的阻抗小于所述电机10起动阶段之后的运行阶段所构成的回路中所述定子绕组260的阻抗，即所述电机10起动阶段流过所述定子绕组260的电流大于所述电机10起动之后流过所述定子绕组260的电流，从而使所述永磁转子300在起动时具有较大的起动转矩。
[0032] 可以理解，所述交流电源190可以为市电电源，例如为120V(伏)、230V等市电电源；所述交流电源190还可以为由逆变器等元件提供的其它交流电源。例如，当所述电机10为永磁同步电机时，所述交流电源190为市电电源,也可以是逆变器输出的交流电源(同步电机可以由60Hz或50Hz交流电源驱动，也可以由直流到交流逆变器产生的变频双极
电压驱动)；
当所述电机10为永磁BLDC电机时，所述交流电源190为逆变器输出的交流电源。所述第一及第二可控双向交流开关130、160较佳的为三端双向晶闸管(Triac)，可以理解，所述第一及第二可控双向交流开关130、160并不限于三端双向晶闸管，例如也可由反向并联的两个
硅控
整流器实现。所述定子绕组260包括起动线圈262及工作线圈266。所述控制单元110包括交流-直流转换电路112、位置传感器114、开关控
制模块116。所述第一及第二可控双向交流开关130及160分别与所述开关
控制模块116相连。所述交流电源190的第一端192通过所述起动线圈262、所述工作线圈266及所述第二可控双向交流开关160与所述交流电源190的第二端196相连。所述交流电源190的第一端192还通过所述起动线圈262及所述第一可控双向交流开关130与所述交流电源190的第二端196相连。
[0033] 所述交流-直流转换电路112连接于交流电源190，用于将交流电转换为低压直流电，并经稳压处理后提供稳定的直流电源给所述位置传感器114及开关控制模块116。所述位置传感器114用于检测电机10的永磁转子300的磁场，并输出相应的代表永磁转子300的磁场的
信号。所述开关控制模块116与交流-直流转换电路112、位置传感器114连接，并与所述第一可控双向交流开关130及所述第二可控双向交流开关160连接。所述开关控制模块116被配置为依据转子磁场和从交流-直流转换电路112获取的交流电源190的极性，控制第一或第二可控双向交流开关130、160以预定方式在导通与截止状态之间切换，使永磁转子
300沿一预定方向旋转。
[0034] 所述第一可控双向交流开关130及第二可控双向交流开关160是否工作可由所述开关控制模块116根据所述位置传感器114感测的转子磁场的变换情况进行控制。
[0035] 当所述电机10起动时，所述开关控制模块116输出
控制信号触发所述第一可控双向交流开关130，不向所述第二可控双向交流开关160输出控制信号，所述第二可控双向交流开关160关断，所述交流电源190通过所述起动线圈262及所述第一可控双向交流开关130形成回路，此时流过所述起动线圈262的电流为起动电流，驱动所述永磁转子300克服启动阻
力，例如轴与衬套及
轴承之间的摩擦和转动惯量等,从而脱离静止状态开始旋转。
[0036] 当所述位置传感器114感测的磁场信号切换，电机旋转进入运行阶段，所述开关控制模块116不向所述第一可控双向交流开关130输出控制信号，所述第一可控双向交流开关在流过的电流过零时关断，所述开关控制模块116输出控制信号触发所述第二可控双向交流开关160，所述交流电源190通过所述起动线圈262、所述工作线圈266及所述第二可控双向交流开关160形成回路，此时流过所述起动线圈262及所述工作线圈266的电流为工作电流。
[0037] 上述过程中，所述第一及第二可控双向交流开关130、160的导通与关断由所述开关控制模块116控制。本实施例中，在检测到所述永磁转子300的磁场为第一极性、外部交流电源为正半周时，所述开关控制模块116控制所述第一或第二可控双向交流开关130、160导通；在检测到所述永磁转子300的磁场为第二极性、外部交流电源为负半周时，所述开关控制模块116输出控制信号触发所述第一或第二可控双向交流开关130、160导通。当未检测到所述永磁转子300的磁场为第一极性且外部交流电源为正半周，或未检测到所述永磁转子300的磁场为第二极性且外部交流电源为负半周时，所述开关控制模块116不输出控制信号触发所述第一或第二可控双向交流开关130、160导通。所述第一极性可为N极或者S极，相应的，所述第二极性为S极或者N极。本发明的实施例中，电机起动阶段仅所述第一可控双向交流开关130控制电机换向，电机运行阶段，仅所述第二可控双向交流开关160控制电机换向。
[0038] 由于起动阶段构成的回路中只包括所述起动线圈262，电机运行阶段，构成的回路中包括
串联的起动线圈262和工作线圈266，因此所述起动电流大于所述工作电流，即所述电机10起动阶段流过所述定子绕组260的电流大于所述电机10运行阶段流过所述定子绕组260的电流。所述电机10起动阶段流过所述定子绕组260的大电流使所述永磁转子300在起动时具有较大的起动转矩，从而能驱动具有较大转动惯量的负载。当负载开始转动，角动量建立后，便没有必要保持输入这个大电流，将所述起动线圈262、工作线圈266均接入电路，降低电机电流以节省能源。
[0039] 请参考图3，为本发明的电机驱动电路的第二实施例的电路原理图。图3所示实施方式的控制单元110与图2所示实施方式相同，在此不再赘述，不同点在于，图3中所述定子绕组260中的起动线圈262和工作线圈266与第一及第二可控双向交流开关130、160以及交流电源190的连接关系不同。图3所示实施例中，所述交流电源190的第一端192通过所述起动线圈262及所述第一可控双向交流开关130与所述交流电源190的第二端196相连。所述交流电源190的第一端192还通过所述工作线圈266及所述第二可控双向交流开关160与所述交流电源190的第二端196相连。所述第一及第二可控双向交流开关130及160分别与所述控制单元110相连。
[0040] 在电机起动阶段，所述控制单元110使所述第一可控双向交流开关130工作，所述第二可控双向交流开关160关断，所述交流电源190通过所述起动线圈262及所述第一可控双向交流开关130形成回路，此时流过所述起动线圈262的电流为起动电流；并且所述控制单元110控制所述第一可控双向交流开关130的导通与关断。当所述电机10起动后进入运行阶段，所述控制单元110使所述第一可控双向交流开关130关断，所述第二可控双向交流开关160工作，所述交流电源190通过所述工作线圈266及所述可控双向交流开关160形成回路，此时流过所述工作线圈266的电流为工作电流。
[0041] 由于所述起动线圈262的阻抗小于所述工作线圈266的阻抗，因此所述起动电流大于所述工作电流，即，所述电机10起动阶段流过所述定子绕组260的电流大于所述电机10起动之后流过所述定子绕组260的电流。所述电机10起动阶段流过所述定子绕组260的大电流使所述永磁转子300在起动时具有较大的起动转矩，从而能驱动具有较大转动惯量的负载。当负载开始转动，角动量建立后，在电机运行阶段，所述开关控制模块116进行切换，断开所述起动线圈262、将所述工作线圈266接入电路，降低电机电流以节省能源。
[0042] 本领域技术人员可以理解，所述开关控制模块116可以由分立元件实现，也可以由集成电路(例如ASIC,MCU,PAL,GAL,PLD)实现。
[0043] 请参考图4，示出所述开关控制模块116由分立元件实现的一种实施方式。本实施方式中，所述开关控制模块116包括一开关控制电路118、一
定时器113及两个输出支路，所述两个输出支路均连接至所述开关控制电路118的输出端，分别包括开关元件121、122，所述计时器113分别控制所述两个开关元件121、122的状态，进而控制所述第一可控双向交流开关130和第二可控双向交流开关160的工作状态。所述计时器113的输出端直接连接所述开关元件121的控制端，还通过一
反相器123连接所述开关元件122的控制端，在同一时间，所述开关元件121和122仅有一个导通。所述开关控制电路118与交流-直流转换电路112、位置传感器114连接，并经所述开关元件121与所述第一可控双向交流开关130连接，还经所述开关元件122与所述第二可控双向交流开关160连接。所述开关控制电路118被配置为依据转子磁场和从交流-直流转换电路112获取的交流电源190的极性，控制第一或第二可控双向交流开关130、160以预定方式在导通与截止状态之间切换，使永磁转子300沿一预定方向旋转。
[0044] 本实施方式中，所述第一可控双向交流开关130及第二可控双向交流开关160是否工作由所述开关控制模块116中的两个开关元件121、122根据所述计时器113的计时情况进行控制。在从所述计时器113开始计时至所述计时器113达到预定等待时间的时间段为电机的起动阶段，在所述计时器113达到预定的等待时间后，电机由起动阶段进入运行阶段。
[0045] 当所述电机10起动时，所述计时器113开始计时并输出控制信号导通所述开关元件121，断开所述开关元件122，使所述第一可控双向交流开关130工作，所述第二可控双向交流开关160关断，所述交流电源190通过所述起动线圈262及所述第一可控双向交流开关130形成回路，此时流过所述起动线圈262的电流为起动电流，驱动所述永磁转子300脱离静止状态开始旋转，待所述计时器113计时至预定的等待时间，电机进入运行阶段，所述计时器113输出控制信号关断所述开关元件121，导通所述开关元件122，所述第一可控双向交流开关130在流过的电流过零时关断，所述第二可控双向交流开关160导通，所述交流电源190通过所述起动线圈262、所述工作线圈266及所述第二可控双向交流开关160形成回路，此时流过所述起动线圈262及所述工作线圈266的电流为工作电流。
[0046] 上述过程中，所述第一及第二可控双向交流开关130、160的导通与关断由所述开关控制电路118控制。由于起动阶段构成的回路中只包括所述起动线圈262，电机运行阶段，构成的回路中即包括串联的起动线圈262也包括工作线圈266，因此所述起动电流大于所述工作电流，如此，在电机运行阶段降低电机电流以节省能源。
[0047] 请参阅图5，图5为图4所示电机驱动电路的一个具体实施方式的电路图。所述交流-直流转换电路112为由四个
二极管组成的全桥整流电路，用于将交流电转换为脉动直流电，所述交流-直流转换电路112输出的脉动直流电经稳压管Z1稳压及经电容C1滤波后提供稳定的直流电源VCC至所述计时器113、位置传感器114及开关控制模块116。本领域技术人员可以理解，其他实施方式中，所述交流-直流转换电路112还可以为其他形式，如图6所示，示出的实施方式只是例举，并不作为限制。所述开关控制电路118包括
电阻R3、NPN型
三极管T6、以及串联于位置传感器114的输出端H1与所述开关控制电路118输出端之间的电阻R4和二极管D5。所述二极管D5的
阴极连接位置传感器114的输出端H1。电阻R3一端连接交流-直流转换电路112输出的直流电源VCC，另一端连接位置传感器114的输出端H1。NPN型三极管T6的基极连接位置传感器114的输出端H1，发射极连接二极管D5的
阳极，集
电极连接交流-直流转换电路112输出的直流电源VCC。本实施方式中，所述位置传感器114为霍尔传感器。
[0048] 所述计时器113包括一纹波计数器140、电阻R10-R12、电容C2、三极管Q21。所述纹波计数器140的电源端VCC连接直流电源VCC，计数端Count接收交流电源50Hz或60Hz的
时钟信号，本实施方式中，计数端Count通过电阻R11连接交流-直流转换电路112输出的脉动直流电，并对脉动直流电进行计数。本实施方式中，选用所述纹波计数器140的输出端Q6作为计时器113的输出端。所述输出端Q6通过电阻R12连接所述三极管Q21的基极，所述三极管Q21的集电极连接计数端Count，所述三极管Q21的发射极接地。所述开关元件121为三态
缓冲器141，所述开关元件122为三态缓冲器142，三态缓冲器141、142的输入端连接所述开关控制电路118的输出端，所述三态缓冲器141的输出端连接第一可控双向交流开关130的控制端，所述三态缓冲器142的输出端连接第二可控双向交流开关160的控制端，所述三态缓冲器141的使能端直接连接所述计时器113的输出端，所述三态缓冲器142的使能端通过所述反相器123连接所述计时器113的输出端。所述反相器123包括一三极管Q22及电阻R21、R22。所述三极管Q22的基极通过电阻R21连接所述计时器113的输出端，所述三极管Q22的集电极通过电阻R22接地，所述三极管Q22的发射极连接直流电源VCC。本实施方式中，以所述第一、第二可控双向交流开关130、160为三端双向晶闸管为例进行说明。所述第一可控双向交流开关130的第一阳极连接所述交流电源190的第二端196，所述第一可控双向交流开关130的第二阳极通过所述起动线圈262连接交流电源190的第一端192，所述第二可控双向交流开关160的第一阳极连接交流电源190的第二端196，所述第二可控双向交流开关160的第二阳极通过所述工作线圈266连接所述第一可控双向交流开关130的第二阳极。
[0049] 现对计时器113的工作原理进行说明，本实施方式中所述计时器113采用型号为MC14040B的芯片。所述计时器113中包括12个寄存器，每个寄存器均有自己的输出端，即该计时器113共有12个输出端Q1-Q12。每个输出端默认的输出为逻辑低电平“0”，例如，计时器113的输出端Q1默认输出逻辑低电平，但在时钟信号的第一个(20)下降沿出现时切换输出的逻辑电平，即从逻辑低电平“0”变为逻辑高电平“1”；计时器113的输出端Q2默认输出逻辑低电平，将会在时钟信号的第21个下降沿出现时切换输出，即从“0”变为“1”，其他输出端Q3-Q12的情况以此类推。本实施方式中选择输出端Q6作为所述计时器113的输出端，所述输出端Q6将会在时钟信号的第32(25)个下降沿出现时切换输出。本实施方式中，假设交流电
5 5
源为60Hz，120V,所述第32个下降沿会在计时器113开始计时后2x[1/(2*60Hz)]＝2 x(1/
120Hz)＝266ms左右出现，从所述计时器113开始计时到第32个下降沿出现的这段时间即为所述计时器113的等待时间，此段时间内，所述电机处于起动阶段。
[0050] 电机起动时，所述计时器113根据交流电源50Hz或60Hz的时钟信号开始计时，电机处于起动阶段，所述计时器113的输出端Q6输出逻辑低电平的信号，所述三态缓冲器141的使能端接收低电平的使能信号，所述三态缓冲器141被选通，所述交流电源190通过所述起动线圈262及所述第一可控双向交流开关130形成回路，此时流过所述起动线圈262的电流为起动电流，所述开关控制电路118输出的信号经所述三态缓冲器141控制所述第一可控双向交流开关130在导通与截止之间切换，以控制起动线圈262中的电流方向并驱动转子300起动。所述计时器113的输出端Q6输出的逻辑低电平的信号经反相器123反相后输出逻辑高电平至所述三态缓冲器142的使能端，所述三态缓冲器142被阻止，输出呈高阻态。当计时器113到达预定的等待时间，电机进入运行阶段，所述计时器113的输出端Q6输出的逻辑电平切换，由低电平变为高电平，所述三态缓冲器141呈高阻态，所三态缓冲器142被选通，所述交流电源190通过所述起动线圈262、所述工作线圈266及所述三端双向晶闸管第二可控双向交流开关160形成回路，此时流过所述起动线圈262及所述工作线圈266的电流为工作电流；并且所述开关控制电路118通过所述三态缓冲器142控制所述第二可控双向交流开关
160的导通与关断。所述计时器113的输出端Q6输出高电平时，所述三极管Q21导通，将所述计数端Count的电平拉低，所述计时器113停止计时，使所述计时器113的输出
锁定在高电平。
[0051] 本领域技术人员可以理解，因为位置传感器114的输出可以用来判断转子是否已经旋转，其他实施方式中，所述开关控制模块116可以不包括所述计时器，可以根据位置传感器114的输出确定电机是否进入运行状态。
[0052] 请参阅图6，为本发明电机驱动电路第四实施方式的电路图。本实施方式中，所述开关控制模块116的功能由
微处理器(MCU)150实现。所述微处理器150包括电源端VCC、电压极性检测端Op、接地端GND、三个输入/输出端I/O1-I/O3。所述微处理器150分别通过一三极管Q71和Q72与所述第一及第二可控双向交流开关130、160相连。所述三极管Q71和Q72用于在所述微处理器150的驱
动能力不足以驱动三端双向可控硅的控制极时，进行电流放大。所述三极管Q71、Q72为PNP型三极管。所述交流-直流转换电路112连接于交流电源190的第一端192与第二端196之间，将交流电转换为直流电VCC，所述交流电源190的第一端192通过电阻R71连接电压极性检测端Op，还通过电阻R72接地。所述微处理器150的电源端VCC连接直流电源VCC。所述输入/输出端I/O1通过电阻R75连接所述三极管Q71的基极，所述三极管Q71的发射极连接直流电源VCC，所述三极管Q71的集电极通过电阻R77连接所述第一可控双向交流开关130的控制极。所述输入/输出端I/O2通过电阻R76连接所述三极管Q72的基极，所述三极管Q72的发射极连接直流电源VCC，所述三极管Q72的集电极通过电阻R78连接所述第一可控双向交流开关160的控制极。所述输入/输出端I/O3连接所述位置传感器114的输出端H1，所述位置传感器114的电源端接直流电源VCC，接地端接地。所述交流电源190的第一端192通过所述起动线圈262连接所述第一可控双向交流开关130的第二阳极，所述第一可控双向交流开关130的第一阳极接地。所述第一可控双向交流开关130的第二阳极还通过所述工作线圈266连接所述第二可控双向交流开关160的第二阳极，所述第二可控双向交流开关160的第一阳极接地。
[0053] 所述微处理器150根据输入/输出端I/O3获取的磁场信号及电压极性检测端Op获得的交流电源的极性控制所述第一可控双向交流开关130的导通与关断，此时流过所述起动线圈262的电流为起动电流。当所述电机10起动后，至一预定的等待时间，所述电机进入运行阶段，所述微处理器150的输入/输出端I/O1不
输出信号，输入/输出端I/O2输出信号使所述三极管Q2在导通及截止之间切换，进而控制所述第二可控双向交流开关160实现导通与关断，所述交流电源190通过所述工作线圈266及第二可控双向交流开关130形成回路，此时流过所述工作线圈266的电流为工作电流。
[0054] 由于起动阶段构成的回路中包括所述起动线圈262，电机运行阶段，构成的回路中即包括起动线圈262也包括工作线圈266，因此所述起动电流大于所述工作电流，如此可在电机的运行阶段，降低电机电流以节省能源。
[0055] 优选的，所述微处理器150进一步包括过零检测端ZD，所述交流电源190的第一端192通过电阻R74连接过零检测端ZD。所述微处理器150通过所述过零检测端ZD检测交流电源190的过零点，通过所述电压极性检测端Op检测所述交流电源190的极性，还可进一步检测外部交流电源190的电压值。在电机运行阶段，所述微处理器150可以在交流电源的过零点后延迟一定时间发出控制信号触发第二可控双向交流开关160导通，以减小流过所述定子绕组的电流与反电动势的
相位差，以提高电机功率效率。所述延迟的时间长度可以根据交流电源的瞬间电压值确定。所述过零检测端ZD也可以不直接连接所述外部交流电源190的第一端192，而是直接连接所述电压极性检测端Op。所述微处理器150也可以不包括过零检测端ZD，所述电压极性检测端Op也作为过零检测端,也作为检测交流电源的瞬间电压值。
所述微处理器150或ASIC的过零检测端和电压极性检测端Op还可以具有电压钳位电路。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～Vdd(一直流电压)之间的
正弦波，如果转换后的电压值大于Vdd/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Vdd/2，则说明外部交流电源的电压为负极性。
[0056] 请参阅图7，图7为本发明电机驱动电路第五实施方式的电路图。图7所示实施方式与图6所示实施方式的电路结构大致相同，不同点在于：图7所示实施方式中，所述第一及第二可控双向交流开关130、160的第一阳极均接直流电源VCC，图6中所示的PNP型三极管Q71、Q72被替换为NPN型三极管Q91、Q92，所述三极管Q91的基极通过电阻R91连接所述微处理器150的输入/输出端I/O1，所述三极管Q91的集电极通过电阻R92连接所述第一可控双向交流开关的控制极，所述三极管Q91的发射极接地。所述三极管Q92的基极通过电阻R93连接所述微处理器150的输入/输出端I/O2，所述三极管Q92的集电极通过电阻R94连接第二可控双向交流开关160的控制极，所述三极管Q92的发射极接地。
[0057] 请参阅图8，图8为本发明电机驱动电路第六实施方式的电路图。图8所示实施方式与图6所示实施方式的电路结构大致相同，不同点在于：图8所示实施方式中，所述微处理器150还包括输入/输出端I/O4，I/O5，图6中所使用的三极管Q71及Q72分别被三态缓冲器81和
82替换。所述三态缓冲器81、82的使能端分别连接所述微处理器150的输入/输出端I/O4、I/O5，所述三态缓冲器81的输入端连接所述微处理器150的输入/输出端I/O1，所述三态缓冲器81的输出端通过电阻R81连接所述第一可控双向交流开关130的控制端，所述三态缓冲器
82的输入端连接所述微处理器150的输入/输出端I/O2，所述三态缓冲器81的输出端通过电阻R82连接所述第二可控双向交流开关160的控制端。本实施方式中，当电机出现异常需紧急停止时，所述微处理器150的输入/输出端I/O4及I/O5输出信号至所述三态缓冲器81、82的使能端，使所述三态缓冲器81、82呈高阻态，使电机停止工作，起到保护电机的作用。
[0058] 虽然上述的实施例中，所述定子绕组260中的起动线圈262和工作线圈266与第一及第二可控双向交流开关130、160以及交流电源190的连接关系是以图2所示的方式为例来进行说明的，但本领域技术人员可以理解，上述的控制单元110的不同实施方式同样适用于控制连接关系如图3所示的电机。
[0059] 请参阅图9，图9为图3所示实施例中起动线圈262及工作线圈266中电流的波形图。在图9中，曲线L1为所述交流电源190的波形图，曲线L2为所述起动线圈262中电流的波形图，曲线L3为所述工作线圈266中电流的波形图。由图9可知，在T1时间段内，所述控制单元
110根据转子的磁场及交流电源的极性输出控制信号给所述第一可控双向交流开关130的控制极，以使所述第一可控双向交流开关130导通或关断。当所述永磁转子300转动起来之后(即T1时间段之后)，所述控制单元110停止输出触发信号给所述第一可控双向交流开关
130的控制极。当交流电源190的电压达到过零点时，所述第一可控双向交流开关130截止，所述起动线圈262中无电流流过。优选的，所述控制单元等待T2时间段(Dead Time，停滞时间以确保第一可控双向交流开关130完全关闭)后电机进入运行阶段，所述控制单元110根据转子的磁场及交流电源的极性输出触发信号给所述第二可控双向交流开关160的控制极，以使所述第二可控双向交流开关160导通或关断。
[0060] 本领域技术人员可以理解，在一些实施方式中，当所述交直流转换电路112与所述第二可控双向交流开关并联时，如附图10-11所示，必须设置所述停滞时间。图10为本发明电机驱动电路第七实施方式的电路图，该实施方式与图2所示实施方式类似，不同之处在于，所述控制单元中的交直流转换电路的一输入端连接所述工作线圈266与所述第二可控双向交流开关160的
节点。图11为本发明电机驱动电路第八实施方式的电路图，该实施方式与图3所示实施方式类似，不同之处在于，所述控制单元中的交直流转换电路的一输入端连接所述工作线圈266与所述第二可控双向交流开关160的节点。在图10和图11中，当第二可控双向交流开关导通，所述交流-直流换电路112的输入端被
短路，电源VCC被切断，但所述第二可控双向交流开关将会持续导通，直到电机电流过零，第二可控双向交流开关截止，电源VCC恢复，MCU再次检测到下一个交流电源的过零点，再次启动所述第二个可控双向交流开关，上述步骤将重复执行。
[0061] 可以理解，所述微处理器150可通过以下方法来判断所述永磁转子300是否转动起来。方法一，预设所述永磁转子300在所述起动线圈262通电之后，经过预定等待时间会转动起来，所述预定等待时间可以通过所述微处理器150中内置的计时器进行计时。方法二，通过位置传感器来感测所述永磁转子300是否转动。在其它实施方式中，所述微处理器150也可采用其它方法来判断所述永磁转子300是否转动起来。
[0062] 可以理解，所述T2时间段可以是所述交流电源的周期(360°)、半周期(180°)、四分之一周期(90°)等。如果第二可控双向交流开关启动过早，第一及第二可控双向交流开关将会有一个重叠的导通时间，假设第一可控双向交流开关预期运行300ms以上，以确保电机的有效启动，但如果第二可控双向交流开关截断了启动时段，第二可控双向交流开关导通并短路所述交流-直流换电路112，没有电源VCC提供给控制单元，这样会因为第一可控双向交流开关过早关闭而使电机启动异常，故设置T2时间段。
[0063] 可以理解，上述实施例中的可控双向交流开关130及160包括由金属
氧化物
半导体场效应晶体管、可控硅整流器、三端双向晶闸管、绝缘栅双极型晶体管、双极结晶体管、半导体闸
流管、光耦元件中的一种或多种组成的能让电流双向流过的电子开关。例如，两个金属氧化物半导体场效应晶体管可组成可控双向交流开关；两个可控硅整流器可组成可控双向交流开关；两个绝缘栅双极型晶体管可组成可控双向交流开关；两个双极结晶体管可组成可控双向交流开关。
[0064] 可以理解，上述实施例中的微处理器150可为微控制单元(Micro Controller unit，简称MCU)、可编程阵列逻辑集成电路(Programmable Array Logic Integrated Circuit，简称PALIC)芯片、
门阵列逻辑集成电路(Gate Array Logic Integrated Circuit，简称GALIC)芯片、可编程逻辑设备集成电路(Programmable Logic Device Integrated Circuit，简称PLDIC)芯片、
现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)芯片及
专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)芯片中的一种或多种。
[0065] 通常，大负载需要大尺寸的电机来驱动，大尺寸电机需要更多的能源，也会浪费更多的能源，本发明电机10及其电机驱动电路中的第一及第二可控双向交流开关在所述微处理器150的控制下切换工作状态，使得所述电机10起动阶段流过所述定子绕组260的电流大于所述电机10起动之后的运行阶段流过所述定子绕组260的电流，从而使所述永磁转子300在起动时具有短暂较大的起动转矩，进而使所述电机10能驱动具有短暂较大转动惯量的负载。当负载成功转动后，关断第一可控双向交流开关能降低电机电流以节省能源。这样无需制造持续消耗能源的大尺寸的电机，只需初始时短时消耗较多能源
起动电机，因为初始时间较短，起动线圈不会严重升温。一旦负载成功起动，再恢复到较小的电机电流保持电机的旋转以节省能源。
[0066] 以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
