专利名称：一种无刷电机水泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机技术领域，特别是一种无刷电机水泵。
背景技术：
目前水泵的驱动电机大多是感应电机，小功率感应电机多为单相，效率低，功率密度低，电机调整困难，在目前能源供应越来越紧张的情况下，提高电机的效率是一个当务之急，而可调整性是无刷电机相对于普通感应电机的一大优势。稀土无刷永磁电机具有功率密度高，体积小，效率高的优点，便于控制，所以将无刷电机应用到水泵上面是有前途的。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种无刷电机水泵。
本实用新型，是将无刷电机和水泵组合在一起，形成一体化单元系统，使之具有高效，易于调整控制，体积小的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供的电机系统包括高性能稀土永磁电机，电机控制器及水泵系统。
一种无刷电机水泵，包括稀土永磁无刷电机、无刷电机控制器、无刷电机霍尔传感器、水泵组件、外壳，霍尔元件位于无刷电机的下部感知转子位置，无刷电机驱动板位于无刷电机的尾部，驱动电路运算后给出相应的电流给电机定子绕组，产生磁场驱动转子，带动水泵叶片旋转，将水泵出。
所述水泵组件包括转子前盖、电机转子、密封圈、电机外壳、电机定子、定子绕组、磁钢、电机后盖、无刷电机驱动板、电机主轴、轴承、轴承挡圈、霍尔元件固定件、0形圈、霍尔元件、槽绝缘、内六角圆柱头螺栓、进水口、出水口，上述器件组装后安装在无刷电机水泵内部。
所述电机转子，前盖，电机外壳，电机后盖，及水泵进、出水口均为塑料注射件，电机转子采用稀土永磁材料，与水泵叶片一体注塑而成，磁钢被塑料包裹，防止生锈，同时也可防止磁钢在高速运转时被甩出，转子中心安装有高硬度滑动轴承，电机轴采用钛合金制造，防止在水中锈蚀，电机定子和转子部分采用塑料密封元件隔开，保证定子绕组部分和驱动控制部分没有水进入，电机采用霍尔元件做转子位置检测，霍尔元件将检测到的磁场信号输出到驱动控制版，控制板输出相应的定子绕组电流驱动电机转子，带动水泵叶片旋转，水因为旋转而作离心运动，使得水从出水口排出。
所述转子采用高硬度无油滑动轴承，和磁钢，水泵叶片一次注射成型。
所述电机采用钛合金轴，配合高硬度无油滑动轴承。所述电机采用霍尔元件做转子位置检测，霍尔元件的空间安装角
度符合Pa = K*360deg +/-120deg，这里P是电机极对数，a是安
装霍尔元件的空间夹角，K是自然数。
所述电机转子和电机定子用隔离套隔离，转子浸泡于水中，定子部分干燥，隔离套与水泵壳体之间采用密封件密封防水。
所述无刷电机控制器，包括其结构特征如图4，无刷电机驱动器内置，所述无刷电机控制器包括电源电路、起动/停止电路、调速电路、电机控制电路、速度反馈电路、固定位置霍尔位置传感器、M0SFET开关电路，电源电路、起动停止电路、调速电路、速度反馈电路连接于电机控制电路，电机控制电路连接于M0SFET开关电路，固定位置霍尔位置传感器的信号输入到速度反馈电路。
所述电机控制电路采用安森美半导体公司的第二代单片无刷直流电机芯片MC33035与M0SFET组成直流无刷电机电路，利用三个固定位置的霍尔传感器实现三相有位置传感器的控制，并实现电机的调速，无刷电机控制使用PWM控制方式，采用逐周期的限流方式实现电机驱动器的过流保护。
所述用MC33039实现闭环的无刷电机控制速度反馈电路，实现稳定的速度控制及良好的负载性能，外加起动/停止电路，实现方便的电机起动/停止控制性能。
水泵驱动器额定参数为
工作电压24V，可工作在20-27V;调速范围0-8000RPM; 具
有起动/停止功能，具有0-5V调速功能。有益效果
电机采用稀土永磁材料，剩磁高，矫顽力高，磁能积高，有效的减小了电机体积，提高效率，功率密度高，噪声低，电机运行震动小。电机转子与水泵叶片组合在一起，具有工序少，零件数少，结构简单的特点。同时电机采用高硬度无油滑动轴承，配合钛合金轴，具有耐腐蚀，长寿命，免维护的特点。转子与定子采用隔离套隔离，转子浸没在水中，定子和控制电路保持干燥。
图1是本实用新型无刷电机水泵左视图。
图2是本实用新型无刷电机水泵主视图。图3是本实用新型无刷电机水泵剖视图。图4是本实用新型无刷电机控制器电路框图。图5是本实用新型无刷电机驱动器外形图。
具体实施方式
水泵外形及外形尺寸参照图1, 2。水泵内部结构参照图3。图3是图1 M方向的剖视图。电机主要部件包括转子前盖l，转子2,密封圈3，电机外壳4，电机定子5，定子绕组6，磁钢7，电机后盖8，无刷电机驱动板9，电机主轴10，轴承11,轴承挡圈12,霍尔元件固定件13， 0形圈14，霍尔元件15，槽绝缘16，内六角圆柱头螺栓17 (图1)，进水口18，出水口 19 (图1)。上述器件组装后安装在无刷电机水泵内部。本电机转子前盖，电机外壳，电机后盖，及水泵进出水口均为塑料注射件。电机转子采用稀土永磁材料，与水泵叶片一体注塑而成，磁铁被塑料包裹，防止生锈，同时也可防止磁铁在高速运转时被甩出。转子中心安装有高硬度无油滑动轴承，电机轴采用钛合金制造，防止在水中锈蚀。电机定子和转子部分采用隔离套隔离，并采用密封元件防水，保证定子绕组部分和驱动控制部分干燥。电机采用霍尔元件做转子位置
检测，霍尔元件的空间安装角度符合Pa = K*360deg+/-120deg，这里P是电机极对数，a是安装霍尔元件的空间夹角，K是自然数。霍尔元件将检测到的磁场信号输出到驱动控制版，控制板输出相应的定子绕组电流驱动电机转子，带动水泵叶片旋转，水因为旋转而作离心运动，使得水从出水口排出。霍尔元件15位于无刷电机的下部感知转子位置，无刷电机驱动板9位于无刷电机的尾部。
图4是本实用新型无刷电机控制器电路框图。
控制器工作原理电源电路给其它电路提供电源。电机控制电路跟据电机霍尔传感器给出的电机转子位置，产生合适的MOSFET驱动信号，使电机运转。电机控制电路跟据调速电路的信号调节MOSFET的驱动信号就可以实现电机的平稳调速。起动/停止电路给控制信号，此信号发至电机控制电路，电机控制电路通过开通/关闭MOSFET驱动信号控制电机的起动/停止。调速与起/停信号也可以于上位机产生。速度反馈电路根据霍尔传感器产生一个与电机运行速度相关的反馈信号给电机控制电路实现速度的闭环控制。
其中，无刷电机控制器在无刷电机驱动板9上，包括以下几个功能模块电源电路20、起动/停止电路21、调速电路22、电机控制电路23、速度反馈电路24、固定位置霍尔位置传感器25、 MOSFET开关电路26，电源电路20、起动停止电路21、调速电路22、速度反馈电路24连接于电机控制电路23，电机控制电路23连接于M0SFET开关电路26。固定位置霍尔位置传感器25的信号输入到速度反馈电路24。
霍尔位置传感器25安置在转子周围，霍尔位置传感器安置在图3的15位置，用于探测转子磁场的位置。M0SFET开关电路26。控制
电路采用安森美半导体公司的高性能第二代单片无刷直流电机芯片MC33035与M0SFET组成直流无刷电机电路，利用三个固定位置的霍
尔传感器实现三相有位置传感器的控制，并实现电机的调速，无刷电机控制使用PWM控制方式，采用逐周期的限流方式实现电机驱动器的过流保护。用MC33039实现闭环的无刷电机控制速度反馈电路，实现稳定的速度控制及良好的负载性能，外加起动/停止电路，实现方便的电机起动/停止控制性能。
图5是本实用新型无刷电机驱动器外形图。
无刷电机驱动器为圆形，外缘有三个方形齿，用于驱动器和水泵间的固定和定位。
权利要求1、一种无刷电机水泵，包括稀土永磁无刷电机、无刷电机控制器、无刷电机霍尔传感器、水泵组件、外壳，其特征在于，霍尔元件(15)位于无刷电机的下部感知转子位置，无刷电机驱动板(9)位于无刷电机的尾部，驱动电路运算后给出相应的电流给电机定子绕组，产生磁场驱动转子，带动水泵叶片旋转。
2、 根据权利要求l所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述水泵组 件包括转子前盖(1)、电机转子(2)、密封圈(3)、电机外壳(4)、电 机定子(5)、定子绕组(6)、磁钢(7)、电机后盖(8)、无刷电机驱动板(9)、 电机主轴(IO)、轴承(ll)、轴承挡圈(12)、霍尔元件固定件(13)、 0形圈 (14)、霍尔元件(15)、槽绝缘(16)、内六角圆柱头螺栓(17)、进水口 (18)、 出水口(19),上述器件组装后安装在无刷电机水泵内部。
3、 根据权利要求2所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述电机转 子(2)，前盖(1)，电机外壳(4)，电机后盖(8)，及水泵进、出水口均 为塑料注射件，电机转子(2)采用稀土永磁材料，与水泵叶片一体注塑 而成，磁钢(7)被塑料包裹，同时也可防止磁钢(7)在高速运转时被 甩出，转子(2)中心安装有高硬度滑动轴承，电机轴采用钛合金制造， 电机定子(5)和转子(2)部分采用塑料密封元件隔开，电机采用霍尔元 件(15)做转子位置检测，霍尔元件(15)将检测到的磁场信号输出到驱 动控制版(9),控制板输出相应的定子绕组电流驱动电机转子(2)，带动 水泵叶片旋转，水因为旋转而作离心运动。
4、 根据权利要求2所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述转子(2)采用高硬度无油滑动轴承，和磁钢(7)，水泵叶片一次注射成型。
5、 根据权利要求l所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述电机采 用钛合金轴，配合高硬度无油滑动轴承。
6、 根据权利要求l所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述电机采 用霍尔元件(15)做转子位置检测，霍尔元件(15)的空间安装角度符合 Pa = K*360deg +/-120deg,这里P是电机极对数，a是安装霍尔元件的 空间夹角，K是自然数。
7、 根据权利要求2所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述电机转 子(2)和电机定子(5)用隔离套隔离，转子浸泡于水中，定子部分干燥， 隔离套与水泵壳体之间采用密封件密封防水。
8、 根据权利要求l所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述无刷电 机控制器包括电源电路(20)、起动/停止电路(21)、调速电路(22)、 电机控制电路(23)、速度反馈电路(24)、固定位置霍尔位置传感器(25)、 M0SFET开关电路(26)，电源电路(20)、起动停止电路(21)、调速电路 (22)、速度反馈电路(24)连接于电机控制电路(23)，电机控制电路(23) 连接于M0SFET开关电路(26)，固定位置霍尔位置传感器(25)的信号输 入到速度反馈电路(24)。
9、 根据权利要求8所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述电机控 制器采用安森美半导体公司的第二代单片无刷直流电机芯片MC33035与 M0SFET组成直流无刷电机电路，用三个固定位置的霍尔传感器实现三相 有位置传感器的控制，无刷电机控制使用PWM控制方式，采用逐周期的限流方式实现电机驱动器的过流保护。
10、根据权利要求9所述的无刷电机水泵，其特征在于，所述用MC33039实现闭环的无刷电机控制速度反馈电路，外加起动/停止电路。
专利摘要本实用新型提供一种无刷电机水泵，包括稀土永磁无刷电机、无刷电机控制器、无刷电机霍尔传感器、水泵组件、外壳，霍尔元件位于无刷电机的下部感知转子位置，无刷电机驱动板位于无刷电机的尾部，驱动电路运算后给出相应的电流给电机定子绕组，产生磁场驱动转子，带动水泵叶片旋转。
文档编号F04D13/06GK201332347SQ20082018011
公开日2009年10月21日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者杨庆利 申请人:郑云峰