一种U形铁芯单相永磁同步电动机驱动的小型离心泵制造技术

一种U形铁芯单相永磁同步电动机驱动的小型离心泵，叶轮直径20～70mm，电动机的定子和永磁转子间气隙的宽度于每一极下沿设定圆周方向收窄；定子绕组具有规定绕向，经开关接往交流电源；控制电路包括检测电路和内置程序；内置程序含按检测到的信号驱动开关以控制交流电源输入绕组的电流的起动控制步骤：a)接通开关，使所交流电源1个半波电压按规定导通角施加于绕组，并检测因此在绕组产生的电流；b)若电流符合规定，开关随即持续按交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行；否则，经一足以使转子可靠停止的时间后，从步骤a)开始重复上述过程。该设计降低控制程序的复杂性和对元器件及电路的要求，成本降低且产品性能更稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种U形铁芯单相永磁同步电动机驱动的小型离心栗，尤其涉及其机械结构、电磁结构和控制方法的配合；在国际专利分类表中，分类属于F04D25/06或F04D27/00。
技术介绍
小型离心栗使用量大面广，运行时间长，亟需制造低成本和运行节能。针对传统小型离心栗使用异步电动机驱动以至效率偏低的情况，现有技术提出改由U形铁芯单相永磁同步电动机直接驱动而节能且体积较小，并在预定的旋转方向上有较佳的启动和运转性能，成本较低，但该电动机需要设置单独的转子位置检测元件。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提出一种小型离心栗，可由U形铁芯单相永磁同步电动机直接驱动而节能且体积较小，并在预定的旋转方向上有较佳的启动和运转性能，但可以无需设置单独的转子位置检测元件，因而降低成本。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，一种U形铁芯单相永磁同步电动机驱动的小型离心栗，包括按照预定方向旋转的离心式叶轮和同轴传动所述叶轮的U形铁芯单相永磁同步电动机，该电动机包括:--永磁转子，为径向两极充磁的圆柱形；——定子，包括“U”字形的定子铁芯和该铁芯所穿越的定子绕组；该绕组按规定绕向接往交流电源；—一所述“U”字形二臂上部成形为靠往所述永磁转子圆柱面左侧的左极靴和靠往所述永磁转子圆柱面右侧的右极靴，所述极靴与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的旋转方向收窄，因而在自由状态下，转子磁极的轴线以定子的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；—一具有一开关，交流电源经该开关向电动机定子的绕组供电；——具有一控制电路，控制所述开关的通断；其特征在于: ——叶轮直径为20?70mm ;—一控制电路；包括检测电路和内置程序，该内置程序含按检测到的信号驱动所述开关以控制所述交流电源输入所述绕组的电流的起动控制步骤；所述步骤包括:a)接通所述开关，使所述交流电源I个半波电压按规定导通角施加于所述绕组，并检测因此在所述绕组产生的电流；b)若所述电流符合规定，所述开关随即持续按所述交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行；否则，经一足以使所述转子可靠停止的时间后，从步骤a)开始重复上述过程。驱动离心栗叶轮的U形铁芯单相永磁同步电动机的起动可设计在主磁通轴线的相反方向与永磁磁通轴线相交为所述锐角角度时接通此时的交流电源半波，转子磁极即被与其最靠近的定子磁极沿设定旋转方向推斥，因而使电动机按设定的旋转方向起动，这正是离心栗叶轮所需要的。若此时改为接通相反极性的交流电源半波，主磁通轴线的方向即调反，直接与永磁磁通轴线相交为所述锐角角度，转子磁极即改为被与其最靠近的定子磁极沿设定旋转方向的相反方向吸引，因而使电动机按设定的旋转方向的相反方向起动，这是离心栗叶轮所不允许的。对上述情况，本技术方案基于转子具有适当的惯性和铁磁饱和原理，巧妙地发现和利用测定定子初始通电而转子由于转动惯量尚未转起来时的电流，永磁磁通与主磁通方向相同时对铁磁路增磁使定子电感下降以至电流增加和反之则电流减少该现象，以此电流差异判断、调整电动机牵入同步运行的准备状态，达到电动机及其驱动的离心栗叶轮必须的定向起动，因而可以无需设置单独的转子位置检测元件，降低成本。尤其是，本技术方案降低了现有技术驱动小型离心栗的U形铁芯单相永磁同步电动机起动控制程序的复杂性和对元器件的快速响应性能及电路布置的电磁兼容要求，因而成本降低且产品性能更稳定。本技术方案“所述电流符合规定”即以所述“电流差异”为基础，通过在线检测判定或以实验统计确定的规定值判定。对于在线检测，所述步骤具体为:—一接通所述开关使所述交流电源至少2个半波电压按规定导通角施加于所述绕组，所述各个半波电压间隔一足以使所述转子可靠停止的时间；检测因此在所述绕组产生的各个电流，在各个电流的数值呈现明显的大小之分和最末那个电流呈现为小的数值时，即所述电流符合规定，所述开关随即持续按所述交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行。所述步骤进一步具体为:接通所述开关，使所述交流电源第I个半波电压按规定导通角施加于所述绕组，并检测因此在所述绕组产生的第I电流，经一足以使所述转子可靠停止的时间后，所述交流电源另I个半波电压按规定导通角施加于所述绕组，并检测因此在所述绕组产生的第2电流；—一若第2电流明显小于第I电流，即所述电流符合规定，所述开关随即持续按所述交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行；—一否则，经一足以使所述转子可靠停止的时间后，使所述交流电源再I个半波电压按规定导通角施加于所述绕组，并检测因此在所述绕组产生的第3电流；—一若第3电流明显小于之前各电流或接近之前各电流中的较小者，即所述电流符合规定，所述开关随即持续按所述交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行；—一否则，经一足以使所述转子可靠停止的时间后，使所述交流电源再I个半波电压按规定导通角施加于所述绕组，并检测因此在所述绕组产生的第4电流；—一若第4电流明显小于之前各电流或接近之前各电流中的较小者，即所述电流符合规定，所述开关随即持续按所述交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行；……，如此重复，直至因此在所述绕组产生的电流明显小于之前各电流或接近之前各电流中的较小者，即所述电流符合规定，所述开关随即持续按所述交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行。以在线检测进行控制，可降低对产品及其所带负载一致性的要求。上述技术方案的进一步设计之一是:所述电流为电源各周期中相同规定时刻的瞬时值，且该规定时刻最好不大于所述交流电源1/8周期。转子由于其惯性通常在所述开关接通后交流电源1/8周期周期该短时间内未明显改变位置，因而保持对铁磁路饱和以至电流差异的影响，且可以有更快的响应，更好地实施离心栗的定向起动控制。上述技术方案的进一步设计之二是:所述各交流电源半波电压均为同极性或正、负半波交替。前者有利于避免转子磁极一致性的影响，后者有利于防止转子总是处于不利的启动位置。本专利技术的技术方案和效果将在【具体实施方式】中结合附图作进一步的说明。【附图说明】图1是本专利技术实施例离心栗基本机械结构主視图。图2是本专利技术实施例离心栗电动机控制电路示意图。图3是本专利技术实施例离心栗电动机a、c起动情况信号波形示意图。图4是本专利技术实施例离心栗电动机d、b起动情况信号波形示意图。图5是本专利技术实施例离心栗电动机e起动情况信号波形示意图。图6是本专利技术实施例离心栗电动机电磁基本结构示意图。【具体实施方式】本专利技术实施例离心栗基本机械结构如图1所示，包括:一一U形铁芯单相永磁同步电动机(图1示出该电动机定子的叠片铁芯当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种U形铁芯单相永磁同步电动机驱动的小型离心泵，包括按照预定方向旋转的离心式叶轮和同轴传动所述叶轮的U形铁芯单相永磁同步电动机，该电动机包括：——永磁转子，为径向两极充磁的圆柱形；——定子，包括“U”字形的定子铁芯和该铁芯所穿越的定子绕组；该绕组按规定绕向接往交流电源；——所述“U”字形二臂上部成形为靠往所述永磁转子圆柱面左侧的左极靴和靠往所述永磁转子圆柱面右侧的右极靴，所述极靴与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的旋转方向收窄，因而在自由状态下，转子磁极的轴线以定子的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；——具有一开关，交流电源经该开关向电动机定子的绕组供电；——具有一控制电路，控制所述开关的通断；其特征在于：——叶轮直径为20～70mm；——控制电路；包括检测电路和内置程序，该内置程序含按检测到的信号驱动所述开关以控制所述交流电源输入所述绕组的电流的起动控制步骤；所述步骤包括：a)接通所述开关，使所述交流电源1个半波电压按规定导通角施加于所述绕组，并检测因此在所述绕组产生的电流；b)若所述电流符合规定，所述开关随即持续按所述交流电源周期和规定导通角接通，电动机进入同步运行；否则，经一足以使所述转子可靠停止的时间后，从步骤a)开始重复上述过程。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶露微，
申请(专利权)人：叶露微，
类型：发明
国别省市：广东;44