專利名稱：一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種稀土永磁無位置傳感器控制的 無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前水泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)多采用感應(yīng)電機(jī)，小功率感應(yīng)電機(jī)多為單相，不僅效 率低、功率密度低，而且電機(jī)調(diào)整困難。在目前能源供應(yīng)越來越緊張的情況下， 當(dāng)務(wù)之急是提高電機(jī)的效率。
稀土永磁無刷電機(jī)具有功率密度高、體積小和效率高的優(yōu)點(diǎn)，便于控制， 配合無位置傳感器同步電機(jī)控制器，具有功率因數(shù)高、效率高、控制性能好， 和調(diào)整范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，因此，可以將稀土永磁無位置傳感器控制無刷電機(jī)應(yīng)用 到水泵領(lǐng)域中。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有水泵存在的效率低和可控性差的缺點(diǎn)， 提供一種無位置傳感器控制的稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為
一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，包括稀土永磁無刷電機(jī)，所述稀土永磁 無刷電機(jī)的前端固定有水泵蝸殼，所述水泵蝸殼中設(shè)置有葉輪，葉輪固定安裝 在稀土永磁無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上；以及控制所述稀土永磁無刷電機(jī)的控制器。優(yōu)選的是，包括水泵外殼，所述稀土永磁無刷電機(jī)的定子固定在水泵外殼 的內(nèi)壁上，水泵外殼內(nèi)設(shè)置有隔離稀土永磁無刷電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的定子套， 所述定子套內(nèi)設(shè)置有一個(gè)軸承座；所述水泵外殼的前端設(shè)置有一個(gè)前蓋，所述 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸一端通過前端軸承與前蓋配合安裝，伸出前蓋的部分安裝所述葉 輪，另一端通過后端軸承與所述軸承座配合。
優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)子，包括多個(gè)轉(zhuǎn)子疊片，轉(zhuǎn)子疊片疊壓在一起并與轉(zhuǎn)子 軸緊密配合連接，稀土磁鋼通過高溫厭氧膠貼于轉(zhuǎn)子疊片表面；所述轉(zhuǎn)子為通 過注塑封裝而成的轉(zhuǎn)子。
優(yōu)選的是，水泵殼體和定子套為一體注塑成型。
優(yōu)選的是，所述前端軸承和后端軸承均為高硬度陶瓷滑動(dòng)軸承，前端軸承 包括第一軸承與第一軸套，后端軸承包括第二軸承與第二軸套；所述水泵外殼 內(nèi)設(shè)置有為前端軸承和后端軸承提供液體潤滑的水循環(huán)通道。
優(yōu)選的是，所述水循環(huán)通道連接定子套上設(shè)置的開口和水泵外殼上設(shè)置的 開口，開口處用樹脂灌封。
優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸為鈦合金軸。
優(yōu)選的是，所述控制器包括順次連接的AC電源、EMI濾波電路、整流電 路、濾波電路和集成有IPM的逆變電路；逆變電路的三相輸出分別與所述定子 中的三相繞組電連接；轉(zhuǎn)子位置檢測電路，與三相繞組電連接，檢測三相反電 動(dòng)勢的過零點(diǎn)信號(hào)；MCU控制電路，接收轉(zhuǎn)子位置檢測電路發(fā)出的檢測信號(hào)，輸出三相PWM控制信號(hào)至所述的逆變電路的IPM。
優(yōu)選的是，所述控制器還包括按鍵控制及顯示電路，故障檢測電路和電流 檢測保護(hù)電路；所述故障檢測電路和電流檢測保護(hù)電路監(jiān)控所述逆變電路，并 將監(jiān)控結(jié)果傳送至所述MCU控制電路；所述按鍵控制及顯示電路與MCU控制 電路通訊連接。
優(yōu)選的是，還包括一個(gè)控制器殼體，所述控制器殼體固連于水泵外殼的后 端，所述控制器安裝于控制器殼體中；所述控制器殼體上安裝有控制器導(dǎo)熱板， 控制器導(dǎo)熱板的上方安裝有控制器散熱片。
有益效果
水泵采用稀土永磁無刷電機(jī)，該電機(jī)具有剩磁高、矯頑力高、磁能積高和 震動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，有效減小了電機(jī)的體積，提高了工作效率。如果電機(jī)采用高硬 度陶瓷滑動(dòng)軸承，配合鈦合金轉(zhuǎn)子軸，還具有耐腐蝕、使用壽命長和免維護(hù)的 特點(diǎn)。通過設(shè)置水循環(huán)管道為高硬度陶瓷滑動(dòng)軸承提供水潤滑。由于轉(zhuǎn)子浸沒 在水中，所以通過定子套將定子與轉(zhuǎn)子隔離，可以有效保證定子繞組干燥。
控制器采用無位置傳感器控制方式，取消了位置信號(hào)線，具有抗干擾性能 高、工作可靠和連接簡單的優(yōu)點(diǎn)?？梢酝ㄟ^為控制器配置按鍵控制及顯示電路， 直觀、簡單地監(jiān)控水泵的工作情況。


圖1為80W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)無刷水泵的外形圖； 圖2為80W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)無刷水泵的爆炸圖；圖3為170W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器外置時(shí)的外形圖； 圖4為170W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器外置時(shí)的爆炸圖； 圖5為170W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器內(nèi)置時(shí)的外形圖； 圖6為170W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器內(nèi)置時(shí)的爆炸圖； 圖7為240W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器外置時(shí)的外形圖； 圖8為240W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器外置時(shí)的爆炸圖； 圖9為240W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器內(nèi)置時(shí)的外形圖； 圖10為240W稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器內(nèi)置時(shí)的爆炸圖； 圖11為稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)的控制器的功能框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述的稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其包括水泵組件和稀土永 磁無刷電機(jī)，以及電連接于稀土永磁無刷電機(jī)上的無位置傳感器無刷電機(jī)控制
器°
如圖1至10所示，水泵組件包括帶底座的水泵外殼3、設(shè)置于水泵外殼3 前端的前蓋4以及設(shè)置于后端的后蓋6 (如圖1所示，80W稀土永磁無刷電機(jī)水 泵系統(tǒng)無后蓋6)，以及在稀土永磁無刷電機(jī)的前端上(即水泵外殼3的前端) 固定的水泵蝸殼12和設(shè)置在水泵蝸殼12內(nèi)的葉輪9。前蓋4通過安裝螺絲5固 定在水泵外殼3上，水泵蝸殼12與水泵外殼3之間安裝有密封圈11，并通過安 裝螺絲13和螺母14進(jìn)行固定安裝。
稀土永磁無刷電機(jī)包括定子2和與其相配的轉(zhuǎn)子1。轉(zhuǎn)子1上設(shè)有轉(zhuǎn)子軸102，轉(zhuǎn)子軸102可選擇鈦合金軸。所述轉(zhuǎn)子1，包括多個(gè)轉(zhuǎn)子疊片101，轉(zhuǎn)子 疊片101疊壓在一起后與轉(zhuǎn)子軸102緊密配合，并用鉚釘103固定，將稀土磁 鋼104用高溫厭氧膠貼于轉(zhuǎn)子疊片101的表面，最后注塑封裝而成。轉(zhuǎn)子疊片 101和稀土磁鋼104組裝后可以通過平面軸承109、橡膠墊110和密封圈108安 裝在轉(zhuǎn)子套105內(nèi)。這樣的轉(zhuǎn)子1可保證有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗銹蝕能力，并 且外形規(guī)整，在流體中轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力小，損耗小。定子2固定在水泵外殼3的內(nèi)壁上，定子2由水泵外殼3內(nèi)設(shè)置的定子套 24將其與轉(zhuǎn)子1隔離。其中，水泵外殼3和定子套24可為一體注塑成型。定子 2的三向繞組由引線7連接至插頭8上。轉(zhuǎn)子套105的前后兩端分別連接有與前 蓋4配合的前端軸承和與定子套24內(nèi)設(shè)置的軸承座配合的后端軸承。轉(zhuǎn)子軸102 一端通過前端軸承與前蓋4配合安裝，伸出前蓋4的部分安裝有葉輪9，葉輪9 通過螺絲10固定于轉(zhuǎn)子軸102上；另一端通過后端軸承與軸承座配合，從而使 得轉(zhuǎn)子1可以相對(duì)定子2旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)帶動(dòng)葉輪9旋轉(zhuǎn)而在水泵蝸 殼12中產(chǎn)生渦流，從而實(shí)現(xiàn)將液體泵入及泵出。所述前端軸承和后端軸承均可選擇高硬度陶瓷滑動(dòng)軸承，前端軸承包括第 一軸承107與第一軸套106，后端軸承包括第二軸承與第二軸套。在水泵外殼3 內(nèi)設(shè)置有為前端軸承和后端軸承提供液體潤滑的水循環(huán)通道25，該水循環(huán)通道 25連接于定子套24上設(shè)置的開口和水泵外殼3上設(shè)置的開口 ，然后用樹脂灌封， 保證定子繞組及硅鋼片不會(huì)銹蝕。如圖11所述，稀土永磁無刷電機(jī)的無位置傳感器控制器80包括順次連接 的AC電源801、 EMI濾波電路802、整流電路803、濾波電路804和集成有功率模塊IPM的逆變電路805。逆變電路805的三相輸出分別與定子中的三相繞組 電連接。AC電源801提供交流220V(或110V)電源，并通過EMI濾波電路802和 整流電路803整流后，給平波電容充電，提供一個(gè)直流電壓給逆變電路805。轉(zhuǎn)子位置檢測電路810與三相繞組電連接，檢測三相反電動(dòng)勢的過零點(diǎn)信 號(hào)。MCU控制電路808接收轉(zhuǎn)子位置檢測電路810發(fā)出的檢測信號(hào)，計(jì)算三相開 關(guān)占空比，輸出三相P麗控制信號(hào)至所述的逆變電路的IPM，此處，輸出的三相 P麗控制信號(hào)可以通過IPM驅(qū)動(dòng)電路807再送至逆變電路805的IPM處。所述控制器80還包括按鍵控制及顯示電路811，故障檢測電路809和電流 檢測保護(hù)電路806。其中，故障檢測電路809和電流檢測保護(hù)電路806監(jiān)控逆變 電路805，并將監(jiān)控結(jié)果傳送至MCU控制電路808，供MCU控制電路808選擇相 應(yīng)的預(yù)定控制決策。所述按鍵控制及顯示電路與MCU控制電路通訊連接。電流檢測保護(hù)電路806和故障檢測信號(hào)電路809實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制器80的過流、 過載保護(hù)。通過按鍵控制及顯示電路，如LED顯示屏，通過簡易的菜單操作實(shí) 現(xiàn)了良好的人機(jī)操作界面?？刂破?0具有速度及電流反饋功能，速度控制精度為1%?？刂破鞯淖罡咿D(zhuǎn) 速為3300RPM，最低轉(zhuǎn)速為800RPM。控制器的額定輸出功率為80/170/240W可 選，額定輸入電壓為AC220(110)V，額定輸入電流為1.7A，最大輸入電流2.5A， 額定轉(zhuǎn)速為3000RPM?？蛇B續(xù)工作。所述控制器可以外置于水泵，如圖2、 4和8中的稀土永磁無刷電機(jī)水泵系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也可以內(nèi)置于水泵，如圖6和10所示，該控制器80設(shè)置于控制器 殼體15內(nèi)，所述控制器殼體15固連于水泵外殼14的后端，控制器殼體15的后蓋17通過安裝螺絲18和螺母19固定于控制器外殼15上?？刂破鳉んw15上 安裝有控制器導(dǎo)熱板20，控制器散熱片21通過螺絲22固定于控制器導(dǎo)熱板20 的上方，控制器導(dǎo)熱板20將控制器80產(chǎn)生的熱量通過控制器散熱片21散發(fā)出 去?？刂破魃崞?1與控制器殼體15之間，以及控制器后蓋17與控制器殼體 15之間均設(shè)置有密封圈16。此外，上述實(shí)施方式并非是本實(shí)用新型的限制性實(shí)施方式，凡本領(lǐng)域的技 術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的修飾或者等效變形，均應(yīng)屬 于本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1、一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于包括稀土永磁無刷電機(jī)，所述稀土永磁無刷電機(jī)的前端固定有水泵蝸殼，所述水泵蝸殼中設(shè)置有葉輪，葉輪固定安裝在稀土永磁無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上；以及控制所述稀土永磁無刷電機(jī)的控制器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于包 括水泵外殼，所述稀土永磁無刷電機(jī)的定子固定在水泵外殼的內(nèi)壁上，水泵外 殼內(nèi)設(shè)置有隔離稀土永磁無刷電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的定子套，所述定子套內(nèi)設(shè)置 有一個(gè)軸承座；所述水泵外殼的前端設(shè)置有一個(gè)前蓋，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸一端 通過前端軸承與前蓋配合安裝，伸出前蓋的部分安裝所述葉輪，另一端通過后 端軸承與所述軸承座配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于所 述轉(zhuǎn)子，包括多個(gè)轉(zhuǎn)子疊片，轉(zhuǎn)子疊片疊壓在一起并與轉(zhuǎn)子軸緊密配合連接， 稀土磁鋼通過高溫厭氧膠貼于轉(zhuǎn)子疊片表面；所述轉(zhuǎn)子為通過注塑封裝而成的 轉(zhuǎn)子。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于水 泵殼體和定子套為一體注塑成型。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于所 述前端軸承和后端軸承均為高硬度陶瓷滑動(dòng)軸承，前端軸承包括第一軸承與第 一軸套，后端軸承包括第二軸承與第二軸套；所述水泵外殼內(nèi)設(shè)置有為前端軸 承和后端軸承提供液體潤滑的水循環(huán)通道。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于所 述水循環(huán)通道連接定子套上設(shè)置的開口和水泵外殼上設(shè)置的開口 ，開口處用樹 脂灌封。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于所 述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸為鈦合金軸。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其 特征在于所述控制器包括順次連接的AC電源、EMI濾波電路、整流電路、 濾波電路和集成有IPM的逆變電路；逆變電路的三相輸出分別與所述定子中 的三相繞組電連接；轉(zhuǎn)子位置檢測電路，與三相繞組電連接，檢測三相反電動(dòng) 勢的過零點(diǎn) 信號(hào)；MCU控制電路，接收轉(zhuǎn)子位置檢測電路發(fā)出的檢測信號(hào)， 輸出三相PWM控制信號(hào)至所述的逆變電路的IPM。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于所 述控制器還包括按鍵控制及顯示電路，故障檢測電路和電流檢測保護(hù)電路；所 述故障檢測電路和電流檢測保護(hù)電路監(jiān)控所述逆變電路，并將監(jiān)控結(jié)果傳送至 所述MCU控制電路；所述按鍵控制及顯示電路與MCU控制電路通訊連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，其特征在于還 包括一個(gè)控制器殼體，所述控制器殼體固連于水泵外殼的后端，所述控制器安 裝于控制器殼體中；所述控制器殼體上安裝有控制器導(dǎo)熱板，控制器導(dǎo)熱板的 上方安裝有控制器散熱片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，包括稀土永磁無刷電機(jī)，所述稀土永磁無刷電機(jī)的前端固定有水泵蝸殼，所述水泵蝸殼中設(shè)置有葉輪，葉輪固定安裝在稀土永磁無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上；以及控制所述稀土永磁無刷電機(jī)的控制器。提供一種無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)，包括稀土永磁無刷電機(jī)水泵，無位置傳感器無刷電機(jī)控制器。無刷電機(jī)控制器采用內(nèi)置和外置兩種安裝方式，運(yùn)用無位置傳感器方式驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型提供一種效率高和可控性好的無位置傳感器控制的稀土永磁無刷電機(jī)水泵系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F04D13/06GK201420682SQ20092014520
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者鄭云峰 申請(qǐng)人:鄭云峰