一種單向泵的製作方法
2023-07-10 17:36:21
專利名稱：一種單向泵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種單向泵，這種水泵在每次啟動時都能朝同一方向運轉。
技術背景目前市場上所用交流單相永磁電機水泵，特別是水族及花池中所用的永磁電機水 泵，在啟動時，其轉向是隨機的，也就是說可以是順時針轉動，也可以是逆時針轉動，因此， 其水腔室及水葉是採用對稱結構，這樣必然會在水腔中產生環流損耗，如果要增大水泵的 流量及揚程，勢必要增加電機的功率，但其損耗也會相對增大，未能達到節能的目的。一種 改進方法是在水腔室中加裝單向片，單向片的結構可以控制水泵朝同一方向運轉，這種機 械結構雖然能夠達到節能及提高效率的目的，但是相應會產生碰壁或者卡死的問題。
發明內容本實用新型的目的就是提出一種單向泵，既能使水泵每次啟動時朝同一方向運 轉，又能克服碰壁或者卡死的問題。為實現上述目的，本實用新型一種單向泵，包括交流單相永磁水泵電機，還包括單 向驅動電路，該單向驅動電路包含交流電源波形取樣電路、轉子磁場取樣電路、單片機和 開關電路，開關電路和電機繞組串聯；接通交流電源時，轉子磁場取樣電路檢測永磁轉子停留位置的磁場信號，並將此 信號輸入單片機，同時，交流電源波形取樣電路也將交流電源的波形信號輸入單片機，單片 機根據輸入的電源波形信號及轉子位置磁場信號進行邏輯運算，其運算結果輸出一控制信 號至開關電路的控制端，控制開關電路導通或截止，電機繞組在電源正弦上半波形或下半 波形通電，啟動交流單相永磁水泵電機按照設定旋轉方向運轉。上述開關電路優選雙向可控矽，也可採用繼電器。上述轉子磁場取樣電路優選霍爾元件。本實用新型由於設置單向驅動電路，根據永磁轉子停留位置的磁場信號，控制電機繞組是在電源正弦上半波形還是在電源正弦下半波形通電，所以，交流單相永磁水泵電 機每次啟動時，均向同一方向運轉，以此增大流量、提高效率、減少耗能，同時避免了機械結 構控制電機單向轉動時產生的碰壁或者卡死問題。
圖1為交流單相永磁水泵電機的結構示意圖；圖2為本實用新型的結構示意圖；圖3為本實用新型單向驅動電路的電路方框圖；圖4為本實用新型單向驅動電路的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型實施例進行詳細描述。為更好地理解本實用新型，有必要了解交流單相永磁水泵電機轉向是隨機的原 因。如圖1所示，當電機不通電時，永磁轉子13的N極或S極靜止位置總是停留在與定子 14磁隙最短的位置，而不是在中心線上，也就是固定與定子14鐵芯偏轉一個角度Φ，因為 此時定子14鐵芯未通電而未形成磁場，所以轉子13的N，S極靜止位置可以是S極或者是 N極偏右兩種情況。這種定子14鐵芯在電機繞組L1、L2通電時產生磁場，促使永磁轉子13 順時針或反時針轉動。假如永磁轉子13靜止停留位置如圖1所示為S極偏右，由於電機輸 入的市電是正弦交流波形，當電機繞組Ll輸入是正弦波上半波時，對應所產生的磁場是S 極，另一電機繞組L2所產生的是N極，由於轉子13靜止位置存在偏轉角Φ的緣故，這個磁 場產生的磁場力將促使永磁轉子13反時針轉動，由於輸入電源總是交變的，所以這個通電 磁場也是交變的，轉子13在偏轉後因慣性及磁隙作用出現轉子N極追趕定子14磁場S極 的現象，從而一直使轉子13不停轉動下去。反之，當繞組Ll輸入是正弦波下半波時，對應 所產生的磁場是N極，另一電機繞組L2所產生的是S極，轉子13順時針旋轉。綜上所述， 為交流單相永磁水泵電機啟動時其轉向隨機的原因。如圖2、圖3、圖4所示，本實用新型實施例，包括交流單相永磁水泵電機1，還包括 單向驅動電路2，該單向驅動電路2包含交流電源波形取樣電路、轉子磁場取樣電路、單片 機和開關電路，開關電路和電機繞組Ll、L2串聯；交流電源波形取樣電路由電阻Rl和電容 C3組成，轉子磁場取樣電路採用霍爾元件21，開關電路採用雙向可控矽Tl，當然，也可以採 用繼電器。接通 220V/50HZ交流電源時，霍爾元件21檢測永磁轉子13停留位置的磁場信 號，並將此信號輸入單片機U2，同時，市電 220V/50HZ交流電源從輸入端J1J2送入，其波 形信號經電阻Rl也輸入單片機U2，單片機U2根據輸入的電源波形信號及轉子位置磁場信 號進行邏輯運算，假如永磁轉子13停留位置如圖2所示為S極偏右時，此時如果電源輸入 剛好為正弦上半波形時，經邏輯運算後可以按照所設定的反時針方向進行運轉，那麼單片 機U2輸出一脈衝控制信號至雙向可控矽Tl的控制端，也就是觸發端，觸發雙向可控矽Tl 導通，使電機繞組L1、L2通電後產生磁場，促使永磁轉子13啟動運轉。如果電源輸入剛好為 正弦波下半波時，那麼單片機U2經邏輯運算後，判斷電機1不能按照所設定的反時針方向 進行轉動，雙向可控矽Tl無法得到單片機U2輸出的脈衝觸發控制信號，雙向可控矽Tl截 止，而是延遲0. 01秒，因輸入電源為50HZ，到下半個波形後，邏輯運算符合設定的轉向條件 後，再輸出脈衝觸發控制信號觸發雙向可控矽Tl導通。同樣道理，轉子13停留位置如果與 圖2所示相反時，單片機U2將轉子13位置磁場信號和輸入電源的波形信號經過邏輯運算， 如達到設定的轉向，才能夠輸出脈衝信號去觸發雙向可控矽Tl導通。總之，不管轉子13磁 場是S極或者是N極偏右，霍爾元件21總是在接通電源後，馬上檢測到轉子磁場是S極或者 N極偏右，並且與電源輸入波形情況進行邏輯運算，其運算結果輸出一脈衝觸發控制信號至 雙向可控矽Tl的觸發端，控制雙向可控矽Tl導通或截止，從而使交流單相永磁水泵電機按 照設定旋轉方向啟動運轉。如圖4所示，本實用新型單向驅動電路原理圖中的單片機U2各腳簡單說明如下1.單片機電源端輸入[0019]2.市電 220V/50HZ波形取樣3.可控矽觸發信號輸出4.復位5.空腳6.霍爾HALL信號輸入7.空腳8.接地
權利要求一種單向泵，包括交流單相永磁水泵電機，其特徵在於，還包括單向驅動電路，該單向驅動電路包含交流電源波形取樣電路、轉子磁場取樣電路、單片機和開關電路，開關電路和電機繞組串聯；轉子磁場取樣電路將檢測永磁轉子停留位置的磁場信號輸入單片機，交流電源波形取樣電路也將交流電源的波形信號輸入單片機，單片機輸出一控制信號至開關電路的控制端，控制開關電路導通或截止。
2.根據權利要求1所述的單向泵，其特徵在於所述開關電路採用雙向可控矽。
3.根據權利要求1所述的單向泵，其特徵在於所述開關電路採用繼電器。
4.根據權利要求1至3任一項所述的單向泵，其特徵在於所述轉子磁場取樣電路採 用霍爾元件。
專利摘要一種單向泵，包括交流單相永磁水泵電機、單向驅動電路，該單向驅動電路包含交流電源波形取樣電路、轉子磁場取樣電路、單片機和開關電路，開關電路和電機繞組串聯；接通交流電源時，轉子磁場取樣電路檢測永磁轉子停留位置的磁場信號並輸入單片機，交流電源波形取樣電路將波形信號輸入單片機，單片機進行邏輯運算，其運算結果輸出一控制信號至開關電路控制端，控制開關電路導通或截止，使電機繞組在電源正弦上半波或下半波通電，以啟動交流單相永磁水泵電機按設定旋轉方向運轉。本實用新型通過設置單向驅動電路，使水泵每次啟動時朝同一方向運轉，以此增大流量、提高效率、減少耗能，同時避免機械結構控制電機單向轉動時產生的碰壁或者卡死問題。
文檔編號F04D13/06GK201554658SQ20092006022
公開日2010年8月18日 申請日期2009年7月10日 優先權日2009年7月10日
發明者鄧榮星 申請人:鄧榮星