電子控制的u形鐵芯單相永磁同步電動機驅(qū)動的離心泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子控制的U形鐵芯單相永磁同步電動機驅(qū)動的離心栗，尤其涉及其葉輪機械、電磁結(jié)構(gòu)和控制方法的配合；在國際專利分類表中，分類屬于F04D25/06或F04D27/00。
【背景技術(shù)】
[0002]在先申請CN201210278112.4披露的電子控制的U形鐵芯單相永磁同步電動機驅(qū)動的離心栗比之前的產(chǎn)品既節(jié)能節(jié)材，又可克服在無水運轉(zhuǎn)時振動、噪聲較大且溫升較高的問題，但需要設(shè)置單獨的轉(zhuǎn)子位置檢測元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提出一種電子控制的U形鐵芯單相永磁同步電動機驅(qū)動的離心栗，可以避免無水運轉(zhuǎn)時振動、噪聲較大和溫升較高的問題，但無需設(shè)置單獨的轉(zhuǎn)子位置檢測元件而仍有較佳的性能，因而降低成本和更可靠。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是，電子控制的U形鐵芯單相永磁同步電動機驅(qū)動的離心栗，包括按照預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)的離心式葉輪和同軸傳動所述葉輪的U形鐵芯單相永磁同步電動機，該電動機包括:
[0005]--永磁轉(zhuǎn)子，為徑向兩極充磁的圓柱形；
[0006]——定子，包括“U”字形的定子鐵芯和該鐵芯所穿越的定子繞組；該繞組按規(guī)定繞向接往交流電源；
[0007]—一所述“U”字形二臂上部成形為靠往所述永磁轉(zhuǎn)子圓柱面左側(cè)的左極靴和靠往所述永磁轉(zhuǎn)子圓柱面右側(cè)的右極靴，所述極靴與轉(zhuǎn)子間氣隙的寬度于每一極下沿設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向收窄，因而在自由狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子磁極的軸線以定子的軸線為參照，沿設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一銳角角度；
[0008]—一具有一開關(guān)，交流電源經(jīng)該開關(guān)向電動機定子的繞組供電；
[0009]—一具有一控制電路，包括檢測電路和按該電路檢測到的信號驅(qū)動所述開關(guān)以控制所述交流電源輸入所述繞組的電流的內(nèi)置程序；
[0010]其特征在于:
[0011]——葉輪直徑為20?70mm ;；
[0012]—一所述內(nèi)置程序具有使所述電流為零的時段和所述檢測包括檢測該時段所述繞組的端電壓，并且當(dāng)所述端電壓按段單調(diào)而沒有過零值出現(xiàn)時，所述控制電路降低向所述繞組輸出的電壓。
[0013]本技術(shù)方案基于一旦出現(xiàn)無水運轉(zhuǎn)而超速，所述電流為零時繞組的端電壓按段單調(diào)地改變且沒有過零值出現(xiàn)該現(xiàn)象，利用該現(xiàn)象取代現(xiàn)有技術(shù)所設(shè)置單獨的轉(zhuǎn)子位置檢測元件監(jiān)察電動機的運行狀態(tài):所述電流為零時繞組的端電壓按段單調(diào)地改變且除始點和終點外沒有過零值出現(xiàn)，即斷定電動機處于空載運行，隨即降低向定子繞組輸出的電壓并保持在規(guī)定值以便自此開始降低旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，從而糾正超速，使電動機恢復(fù)同步轉(zhuǎn)速運行，離心栗無水運轉(zhuǎn)的振動、噪聲因而大幅度降低，定子的溫升也因供電電壓降低而明顯改善。該離心栗啟動時，由于定子的供電電壓仍為原有額定交流電源波形的電壓，使原有性能得以保持。
[0014]本技術(shù)方案可進(jìn)一步設(shè)計為:每次對所述端電壓是否按段單調(diào)而沒有過零值出現(xiàn)的檢查，至少連續(xù)檢查3段，且至少其中2段按段單調(diào)而無過零值出現(xiàn)，所述控制電路才降低向定子輸出的電壓。該設(shè)計更有利于排除電動機速度瞬時波動對檢測結(jié)果的影響，提高控制穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例離心栗基本機械結(jié)構(gòu)主視圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例離心栗電動機控制電路示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實施例離心栗電動機控制信號波形圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實施例離心栗電動機電磁基本結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明實施例離心栗基本機械結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括:
[0020]一一U形鐵芯單相永磁同步電動機(圖1示出該電動機定子的疊片鐵芯3和繞組12以及永磁轉(zhuǎn)子I的剖面)及其經(jīng)一啟動機構(gòu)同軸傳動的離心式葉輪105。離心式葉輪105具有4個葉片。葉片數(shù)也可以為3、5或6，但最好不要多于8片，且若采用奇數(shù)片，更有利于降低振動噪聲。葉輪為注塑成型，直徑60_。葉輪不宜過大以至轉(zhuǎn)動慣量過大，以配合電動機仍不太大的啟動力矩；但也不宜過小，以具有足夠的適應(yīng)本發(fā)明的轉(zhuǎn)動慣量。
[0021]環(huán)繞葉輪起禍殼作用的栗蓋106 ；
[0022]——支承或/和封閉所述永磁同步電動機、葉輪105和栗蓋106的栗體107、軸承108和密封圈109等附件；
[0023]—一轉(zhuǎn)子筒171，插于所述永磁同步電動機的定、轉(zhuǎn)子間起隔水作用。
[0024]上述U形鐵芯單相永磁同步電動機的電磁基本結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括:
[0025]--徑向兩極充磁的圓柱形永磁轉(zhuǎn)子I ;
[0026]一一定子2，包括圖示“U”字形的疊片鐵芯3和定子繞組12 ;定子繞組12纏繞于左、右二個塑料線圈架121后被表層塑料122塑封為一整體；鐵芯3的左臂31和右臂32分別穿越塑料線圈架121左、右二個內(nèi)孔后露出的上部形成極面靠往轉(zhuǎn)子I圓柱面左側(cè)和右側(cè)的左極靴311和右極靴316 ;極面形狀為內(nèi)凹而成階梯連接的二段與轉(zhuǎn)子I同軸的圓弧面:沿順時針方向，先是半徑較大的圓弧面，然后是半徑較小的圓弧面；左極靴311的上、下極尖所在平面和右極靴316的上、下極尖所在平面均與圖示“U”字形的對稱軸30平行，定子磁場軸線20則與對稱軸30垂直。因此，永磁轉(zhuǎn)子I的磁極軸線10即相對于定子磁場軸線20向氣隙短即磁阻小的方向即順時針方向自然偏轉(zhuǎn)一角度β0，構(gòu)成啟動角。該設(shè)計可避免在自由狀態(tài)下轉(zhuǎn)子停留于其軸線與定子凸極的軸線重合而使通電時啟動轉(zhuǎn)矩為零的所謂“死點”位置，所形成的磁阻轉(zhuǎn)矩還有利于防止運轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子于交流電流過零時不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而停轉(zhuǎn)。
[0027]上述定子結(jié)構(gòu)以圖示“U”字形垂直的二臂31、32為極身和底部的水平段33為磁軛，但也有以圖示“U”字形底部的水平段為極身和垂直的二臂為磁軛的結(jié)構(gòu)，后者的定子繞組纏繞于極身僅I個線圈架上。
[0028]關(guān)于U形鐵芯單相永磁同步電動機更詳細(xì)的資料可見機械工業(yè)出版社2009年版《小功率永磁電機原理、設(shè)計及應(yīng)用》。
[0029]本發(fā)明實施例離心栗電動機控制電路如圖2所示，主要由固定于電動機非軸伸端或電動機外部的印刷電路板組成，該印刷電路板安裝有:
[0030]—一雙向晶閘管4，其主電極與繞組12串聯(lián)后接往交流電源端子5 ;
[0031]--單片機6，其輸出電路63接往雙向晶閘管4的觸發(fā)極41，若輸出脈沖即觸發(fā)雙向晶閘管4導(dǎo)通，此時的交流電源半波電壓即開始施加于輸入繞組12直至該半波過零結(jié)束，與該電壓相應(yīng)(同步和有所滯后)的脈沖電流輸入繞組12 ;
[0032]一一由電阻7和二極管8、9以及5V直流電源VDD組成的整形電路，其輸入接往交流電源端子5，輸出B在交流電源端子5的電壓極性正半波時為I而負(fù)半波時為0，且輸出B由I變?yōu)镺或由O變?yōu)镮的時刻即交流電源電壓過零點。輸出B接往單片機6的輸入電路61 ;
[0033]一一繞組12經(jīng)電阻13接公共地，該電阻是檢測通過繞組12的電流的取樣電阻；繞組12與電阻13的連接點經(jīng)轉(zhuǎn)換電路621接往單片機的輸入電路62，用于檢查通過繞組12的電流在電阻13的電壓降。電阻13也可以由電感、電流互感器或其它電路代替，以降低功率損耗；
[0034]——雙向晶閘管4的主電極與繞組12的連接點與公共地之間跨接電阻10、19串聯(lián)的分壓電路，電阻10、19的串聯(lián)連接點經(jīng)轉(zhuǎn)換電路681接往單片機的輸入電路68 ;以輸入反映繞組12電流為零時的端電壓。