专利名称：一种单向泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单向泵，这种水泵在每次启动时都能朝同一方向运转。
技术背景目前市场上所用交流单相永磁电机水泵，特别是水族及花池中所用的永磁电机水 泵，在启动时，其转向是随机的，也就是说可以是顺时针转动，也可以是逆时针转动，因此， 其水腔室及水叶是采用对称结构，这样必然会在水腔中产生环流损耗，如果要增大水泵的 流量及扬程，势必要增加电机的功率，但其损耗也会相对增大，未能达到节能的目的。一种 改进方法是在水腔室中加装单向片，单向片的结构可以控制水泵朝同一方向运转，这种机 械结构虽然能够达到节能及提高效率的目的，但是相应会产生碰壁或者卡死的问题。
发明内容本实用新型的目的就是提出一种单向泵，既能使水泵每次启动时朝同一方向运 转，又能克服碰壁或者卡死的问题。为实现上述目的，本实用新型一种单向泵，包括交流单相永磁水泵电机，还包括单 向驱动电路，该单向驱动电路包含交流电源波形取样电路、转子磁场取样电路、单片机和 开关电路，开关电路和电机绕组串联；接通交流电源时，转子磁场取样电路检测永磁转子停留位置的磁场信号，并将此 信号输入单片机，同时，交流电源波形取样电路也将交流电源的波形信号输入单片机，单片 机根据输入的电源波形信号及转子位置磁场信号进行逻辑运算，其运算结果输出一控制信 号至开关电路的控制端，控制开关电路导通或截止，电机绕组在电源正弦上半波形或下半 波形通电，启动交流单相永磁水泵电机按照设定旋转方向运转。上述开关电路优选双向可控硅，也可采用继电器。上述转子磁场取样电路优选霍尔元件。本实用新型由于设置单向驱动电路，根据永磁转子停留位置的磁场信号，控制电机绕组是在电源正弦上半波形还是在电源正弦下半波形通电，所以，交流单相永磁水泵电 机每次启动时，均向同一方向运转，以此增大流量、提高效率、减少耗能，同时避免了机械结 构控制电机单向转动时产生的碰壁或者卡死问题。
图1为交流单相永磁水泵电机的结构示意图；图2为本实用新型的结构示意图；图3为本实用新型单向驱动电路的电路方框图；图4为本实用新型单向驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。为更好地理解本实用新型，有必要了解交流单相永磁水泵电机转向是随机的原 因。如图1所示，当电机不通电时，永磁转子13的N极或S极静止位置总是停留在与定子 14磁隙最短的位置，而不是在中心线上，也就是固定与定子14铁芯偏转一个角度Φ，因为 此时定子14铁芯未通电而未形成磁场，所以转子13的N，S极静止位置可以是S极或者是 N极偏右两种情况。这种定子14铁芯在电机绕组L1、L2通电时产生磁场，促使永磁转子13 顺时针或反时针转动。假如永磁转子13静止停留位置如图1所示为S极偏右，由于电机输 入的市电是正弦交流波形，当电机绕组Ll输入是正弦波上半波时，对应所产生的磁场是S 极，另一电机绕组L2所产生的是N极，由于转子13静止位置存在偏转角Φ的缘故，这个磁 场产生的磁场力将促使永磁转子13反时针转动，由于输入电源总是交变的，所以这个通电 磁场也是交变的，转子13在偏转后因惯性及磁隙作用出现转子N极追赶定子14磁场S极 的现象，从而一直使转子13不停转动下去。反之，当绕组Ll输入是正弦波下半波时，对应 所产生的磁场是N极，另一电机绕组L2所产生的是S极，转子13顺时针旋转。综上所述， 为交流单相永磁水泵电机启动时其转向随机的原因。如图2、图3、图4所示，本实用新型实施例，包括交流单相永磁水泵电机1，还包括 单向驱动电路2，该单向驱动电路2包含交流电源波形取样电路、转子磁场取样电路、单片 机和开关电路，开关电路和电机绕组Ll、L2串联；交流电源波形取样电路由电阻Rl和电容 C3组成，转子磁场取样电路采用霍尔元件21，开关电路采用双向可控硅Tl，当然，也可以采 用继电器。接通 220V/50HZ交流电源时，霍尔元件21检测永磁转子13停留位置的磁场信 号，并将此信号输入单片机U2，同时，市电 220V/50HZ交流电源从输入端J1J2送入，其波 形信号经电阻Rl也输入单片机U2，单片机U2根据输入的电源波形信号及转子位置磁场信 号进行逻辑运算，假如永磁转子13停留位置如图2所示为S极偏右时，此时如果电源输入 刚好为正弦上半波形时，经逻辑运算后可以按照所设定的反时针方向进行运转，那么单片 机U2输出一脉冲控制信号至双向可控硅Tl的控制端，也就是触发端，触发双向可控硅Tl 导通，使电机绕组L1、L2通电后产生磁场，促使永磁转子13启动运转。如果电源输入刚好为 正弦波下半波时，那么单片机U2经逻辑运算后，判断电机1不能按照所设定的反时针方向 进行转动，双向可控硅Tl无法得到单片机U2输出的脉冲触发控制信号，双向可控硅Tl截 止，而是延迟0. 01秒，因输入电源为50HZ，到下半个波形后，逻辑运算符合设定的转向条件 后，再输出脉冲触发控制信号触发双向可控硅Tl导通。同样道理，转子13停留位置如果与 图2所示相反时，单片机U2将转子13位置磁场信号和输入电源的波形信号经过逻辑运算， 如达到设定的转向，才能够输出脉冲信号去触发双向可控硅Tl导通。总之，不管转子13磁 场是S极或者是N极偏右，霍尔元件21总是在接通电源后，马上检测到转子磁场是S极或者 N极偏右，并且与电源输入波形情况进行逻辑运算，其运算结果输出一脉冲触发控制信号至 双向可控硅Tl的触发端，控制双向可控硅Tl导通或截止，从而使交流单相永磁水泵电机按 照设定旋转方向启动运转。如图4所示，本实用新型单向驱动电路原理图中的单片机U2各脚简单说明如下1.单片机电源端输入[0019]2.市电 220V/50HZ波形取样3.可控硅触发信号输出4.复位5.空脚6.霍尔HALL信号输入7.空脚8.接地
权利要求一种单向泵，包括交流单相永磁水泵电机，其特征在于，还包括单向驱动电路，该单向驱动电路包含交流电源波形取样电路、转子磁场取样电路、单片机和开关电路，开关电路和电机绕组串联；转子磁场取样电路将检测永磁转子停留位置的磁场信号输入单片机，交流电源波形取样电路也将交流电源的波形信号输入单片机，单片机输出一控制信号至开关电路的控制端，控制开关电路导通或截止。
2.根据权利要求1所述的单向泵，其特征在于所述开关电路采用双向可控硅。
3.根据权利要求1所述的单向泵，其特征在于所述开关电路采用继电器。
4.根据权利要求1至3任一项所述的单向泵，其特征在于所述转子磁场取样电路采 用霍尔元件。
专利摘要一种单向泵，包括交流单相永磁水泵电机、单向驱动电路，该单向驱动电路包含交流电源波形取样电路、转子磁场取样电路、单片机和开关电路，开关电路和电机绕组串联；接通交流电源时，转子磁场取样电路检测永磁转子停留位置的磁场信号并输入单片机，交流电源波形取样电路将波形信号输入单片机，单片机进行逻辑运算，其运算结果输出一控制信号至开关电路控制端，控制开关电路导通或截止，使电机绕组在电源正弦上半波或下半波通电，以启动交流单相永磁水泵电机按设定旋转方向运转。本实用新型通过设置单向驱动电路，使水泵每次启动时朝同一方向运转，以此增大流量、提高效率、减少耗能，同时避免机械结构控制电机单向转动时产生的碰壁或者卡死问题。
文档编号F04D13/06GK201554658SQ20092006022
公开日2010年8月18日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者邓荣星 申请人:邓荣星