专利名称：无刷直流电机抽气泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境保护采样仪器中的抽气装置。
目前我国使用的部分环境保护采样仪器(如大流量空气总悬浮微粒采样器、中流量空气总悬浮微粒采样器等)要求采样流量大、负压高，全部采用高速交流串激电机(转速大于15000转/分)作为抽气泵动力装置。由于此种电机通过碳刷实现电流换向，故寿命短(2000小时左右)，运行时噪声大、有火花、维修不方便(工作500小时左右，必须换碳刷)。
上述仪器在使用过程中要求恒流量采样，目前都是采用调节抽气泵电机电压的方法，使其转速变化达到流量恒定。而交流电机调压调速范围窄，调速过程中电机转速不稳定、力矩变化大，导致流量波动大，故调节品质低。
同时此类仪器常年在室外工作，而交流串激电机为开启式结构、易受潮、易损坏。
本实用新型的目的在于克服上述现有的技术缺点，提供一种寿命长、噪声小、免维护、防潮性能好，流量调节范围宽，调节品质高的环保采样仪器中的抽气装置。
本实用新型的无刷直流电机抽气泵包括泵体、电机，其特征在于电机采用无刷直流电机，无刷直流电机2与泵体1通过转轴相连，在无刷直流电机上还设置有驱动控制无刷直流电机转动的电路。与现有技术相比，本实用新型的发明点在于用无刷直流电机替换了现有抽气泵中的交流串激电机，其机械结构基本相同，但为无刷直流电机设计了相应的驱动及控制电路板6。该电机由定子铁芯、定子绕组、永磁转子、转子位置传感器等构成，转速大于18000转/分。电机的驱动控制电路能实现对电机无极调速，并且没有使用专门的速度传感器，利用转子位置传感器的信号组成闭环调速系统。同时，将驱动控制无刷直流电机运转的电路板放到该电机内采用塑料封装的方法融为一体。由于采用了上述方案，电机没有电刷、故寿命长(大于9000小时)、无火花、噪声小、免维护。同时该电机具有直流电机特性，可以方便地实现无极调速运转。并且调速时转速稳定。从而使配置了该抽气装置的环境保护采样仪器流量调节范围宽、调节品质高。
由于采用了上述方案，电机的定子线圈及驱动控制电路的电子元件与空气完全没有接触，防蚀防潮性能好，整体结构紧凑简单，使用方便。
以下结合附图对本实用新型无刷直流电机抽气泵作进一步描述。
图1为本实用新型的外型及结构示意图，也可以作为一个实施例。
图中1．抽气泵 2．无刷直流电机 3．无刷直流电机转子4．轴承5．转子位置传感器 6．驱动及控制电路板 7．无刷直流电机定子及线圈8．叶轮紧固螺母9．导流轮 10．叶轮如
图1所示，该装置分为上下两部分，上部分是抽气泵，由叶轮紧固螺母8，导流轮9，叶轮10组成。下部分是无刷直流电机及驱动控制电路板，由无刷直流电机转子3，轴承4，转子位置传感器5，驱动及控制电路板6，无刷直流电机定子及线圈7组成。二部分直接连接，即无刷直流电机直接驱动抽气泵。电机转动后、叶轮10排出的气流进入导流轮9，在导流轮的作用下，使气流通过电机机壳起到冷却无刷直流电机的作用。同时回收部分气流动能，转化为负压能，从而完成了抽气装置工作过程。
图2为无刷直流电机驱动控制原理方框图，图3为图2的具体电路图。
图2、3中11为无刷直流电机控制器MC33035，其功能为a)实现电机转子位置译码，b)产生脉宽调制信号，c)能直接外接电机驱动电路中大功率VMOS管，d)实现过流保护。12为频率发生器MC33039，能产生频率信号，13为电机驱动电路MPM3003，由大功率VMOS管组成，14为积分电路，由电阻和电容组成，15为速度给定电路由电位器组成，16为电流传感器，由电阻组成，5为无刷直流电机转子位置传感器，由霍尔集成电路组成，7为无刷直流电机定子及线圈。
如图2所示，驱动及控制电路板6由无刷直流电机控制器11、积分电路14、频率发生器12、转子位置传感器5、电流传感器16、电机驱动电路13、速度给定电路15等组成。
如图3所示，转子位置传感器5的信号送入无刷直流电机控制器11，经过无刷直流电机控制器11内部译码器译码后，可以确定所控制电机转子位置，也就确定了电机驱动电路13中哪一个VMOS管导通。与该VMOS管连接的电机定子绕组两端获得电压，电机就可以转动。
速度给定电路15输出信号也送入无刷直流电机控制器11。该信号输入决定了无刷直流电机控制器11产生的脉宽调制信号的脉冲宽度，即决定了电机驱动电路13中已导通的VMOS管开通占空比，同时也就决定了与该VMOS管连接电机定子线圈两端电压值，从而确定了电机的转速。
综上所述，当转子位置传感器5和速度给定电路15的信号送入无刷直流电机控制器11后，无刷直流电机控制器11产生输出信号送到电机驱动电路13，控制电机驱动电路13中VMOS管导通，使无刷直流电机以一定速度转动。改变速度给定电路15输出信号值，可以实现该无刷电机无极调速。
如图3所示，转子位置传感器5的信号同时送入频率发生器12，频率发生器12产生输出信号，该信号脉宽一定，频率随转子位置传感器5产生的信号变化，频率发生器12的输出信号经过积分电路14后送入无刷直流电机控制器11形成电机速度负反馈，实现了无刷直流电机闭环控制，使电机转速更稳定。
如图3所示，电流传感器8串接在电机定子回路中，当流过电流传感器8的电流超过电机的额定电流时，无刷直流电机控制器11根据电流传感器8的信号使电机驱动电路13中VMOS关断。实现了电机的过流保护。
此电路可作为无刷直流电机驱动控制电路的实施例。所控制的直流无刷电机定子绕组应为三相绕组，转子位置传感器应为三个。图2、图3所示的驱动及控制电路仅是一个实施例，采用类似无刷直流电机的控制电路亦应属于本实用新型的设计范围。
权利要求1．一种无刷直流电机抽气泵，包括抽气泵泵体、电机，其特征在于电机(2)采用无刷直流电机，无刷直流电机(2)与泵体(1)通过转轴相连，在无刷直流电机上还设置有驱动及控制电路板(6)。
2．根据权利要求1所述的无刷直流电机抽气泵，其特征在于驱动及控制电路板(6)由无刷直流电机控制器MC33035(11)、积分电路(14)、频率发生器MC33039(12)、转子位置传感器(5)、电流传感器(16)、大功率VMOS管MPM3003(13)、速度给定电路(15)等组成。
专利摘要本实用新型涉及一种环境保护采样仪器中的抽气装置,它包括抽气泵泵体、电机。其特征在于:电机(2)采用无刷直流电机,无刷直流电机(2)与泵体(1)通过转轴相连,在无刷直流电机上还设置有驱动及控制电路板(6)。该装置由于采用无刷直流电机替换现有抽气泵中的交流串激电机,具有寿命长、噪声小、免维护、防潮性能好、流量调节范围宽、调节品质高等优点。
文档编号F04D25/06GK2310189SQ9820611
公开日1999年3月10日 申请日期1998年6月23日 优先权日1998年6月23日
发明者李虹杰, 奚志国, 李学廉 申请人:北京天虹智能仪表有限责任公司