電子控制的u形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心栗，尤其涉及其葉輪機(jī)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(qǐng)CN201210278112.4披露的電子控制的U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)、噪聲較大且溫升較高的問題，但需要設(shè)置單獨(dú)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心栗，可以避免無水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)、噪聲較大和溫升較高的問題，但無需設(shè)置單獨(dú)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)所述葉輪的U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(hào)驅(qū)動(dòng)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(shí)段和所述檢測包括檢測該時(shí)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(shí)，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(yùn)轉(zhuǎn)而超速，所述電流為零時(shí)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(dú)的轉(zhuǎn)子位置檢測元件監(jiān)察電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):所述電流為零時(shí)繞組的端電壓按段單調(diào)地改變且除始點(diǎn)和終點(diǎn)外沒有過零值出現(xiàn)，即斷定電動(dòng)機(jī)處于空載運(yùn)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(dòng)機(jī)恢復(fù)同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，離心栗無水運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)、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(dòng)時(shí)，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(jì)為:每次對(duì)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(jì)更有利于排除電動(dòng)機(jī)速度瞬時(shí)波動(dòng)對(duì)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(shí)施例離心栗基本機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例離心栗電動(dòng)機(jī)控制電路示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例離心栗電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)波形圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例離心栗電動(dòng)機(jī)電磁基本結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明實(shí)施例離心栗基本機(jī)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(dòng)機(jī)(圖1示出該電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)同軸傳動(dòng)的離心式葉輪105。離心式葉輪105具有4個(gè)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(dòng)噪聲。葉輪為注塑成型，直徑60_。葉輪不宜過大以至轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大，以配合電動(dòng)機(jī)仍不太大的啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)、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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(gè)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(gè)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(shí)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(duì)稱軸30平行，定子磁場軸線20則與對(duì)稱軸30垂直。因此，永磁轉(zhuǎn)子I的磁極軸線10即相對(duì)于定子磁場軸線20向氣隙短即磁阻小的方向即順時(shí)針方向自然偏轉(zhuǎn)一角度β0，構(gòu)成啟動(dòng)角。該設(shè)計(jì)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(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零的所謂“死點(diǎn)”位置，所形成的磁阻轉(zhuǎn)矩還有利于防止運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子于交流電流過零時(shí)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(gè)線圈架上。
[0028]關(guān)于U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)更詳細(xì)的資料可見機(jī)械工業(yè)出版社2009年版《小功率永磁電機(jī)原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用》。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例離心栗電動(dòng)機(jī)控制電路如圖2所示，主要由固定于電動(dòng)機(jī)非軸伸端或電動(dòng)機(jī)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(jī)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(shí)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(shí)為I而負(fù)半波時(shí)為0，且輸出B由I變?yōu)镺或由O變?yōu)镮的時(shí)刻即交流電源電壓過零點(diǎn)。輸出B接往單片機(jī)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(diǎn)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路621接往單片機(jī)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(diǎn)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(diǎn)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路681接往單片機(jī)的輸入電路68 ;以輸入反映繞組12電流為零時(shí)的端電壓。