CN102114483A - 工业除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业除尘装置，包括垃圾收集桶、桶盖、吸管和风机装置，风机装置包括机械部分和电路部分，风机装置包括风叶外罩、电机、前端盖、机壳和后端盖，电机驱动风叶组件转动，电机安装在电机腔内，风叶组件安装在风叶腔内，电机为永磁直流同步电机或无刷直流电机，电路部分与电机电连接，所述电机包括直流无刷定子绕组、永磁体、直流无刷电机转子、轴承，所述电路部分包括CPU及数字控制电路、功率逆变单元、降压电路和储能及滤波单元，在储能及滤波单元与输入电网之间设有电源逆变单元。本发明可有效降低维修成本，对电机和负压控制稳定，工作时可消除对电网的冲击的工业除尘装置，而且在低速时也能产生高负压。

Description

工业除尘装置

技术领域

本发明涉及除尘设备领域，具体来说是一种广泛应用于纺织、制衣、汽车保洁等行业收集工业液体、线头、废布等其他纺织废弃物的工业除尘装置。

背景技术

现有的工业除尘设备如工业吸尘器和集尘器，大都采用有刷直流电机拖动风叶转动产生负压，而且采用模拟电路控制电机的运转速度进而调整负压的大小，风叶采用单级风叶抽取空气。这种方案存在的缺点是：工作时电刷跟转子接触电刷存在磨损，为了正常的工作需要经常更换电刷；换向时电刷与转子接通产生电火花干扰电气设备，对电网有较大的冲击；模拟电路适应外界的干扰信号能力差造成负压调整不稳定；电机开始工作时对电网冲击严重；单级风叶产生负压能力差，电机必须高速才能产生满意的负压，这样造成电刷的磨损更严重。在生产高峰期时企业难以保证设备的稳定性，生产组织混乱，生产进度容易受到影响。

发明内容

为了克服目前工业吸尘器的缺陷，本发明的目的是提供一种可有效降低维修成本，对电机和负压控制稳定，工作时可消除对电网的冲击及减少对其他设备的电噪声干扰的工业除尘装置。

进一步的目的是产生负压的能力强，在低速时也能产生高负压。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种工业除尘装置，包括垃圾收集桶、桶盖、吸管和风机装置，风机装置包括机械部分和电路部分，风机装置安装在桶盖上，其特征在于：所述风机装置机械部分包括风叶外罩、电机、前端盖、机壳和后端盖，电机驱动风叶组件转动，风叶外罩固定在前端盖上构成风叶腔，后端盖经机壳固定在前端盖上构成电机腔，电机安装在电机腔内，风叶组件安装在风叶腔内，电机为永磁直流同步电机或无刷直流电机，电路部分与电机电连接。

所述电机包括直流无刷定子绕组、永磁体、直流无刷电机转子、轴承，直流无刷电机转子穿过电机腔伸入风叶腔内且通过轴承安装在前端盖与后端盖上，直流无刷定子绕组固定在机壳内，直流无刷电机转子还穿过永磁体，风叶组件包括定风叶、动风叶和增压动风叶，动风叶、定风叶和增压动风叶依次自直流无刷电机转子的自由端部同轴设置在直流无刷电机转子上，动风叶、增压动风叶经紧定螺母与直流无刷电机转子固定连接，定风叶与风叶外罩固定接。。

所述电路部分包括CPU及数字控制电路、功率逆变单元、降压电路和储能及滤波单元，在储能及滤波单元与输入电网之间设有电源逆变单元，电源逆变单元用于产生高压直流电源并存储到储能及滤波单元中的储能电容上作为电机、CPU及数字控制电路的工作电能，储能及滤波单元与降压电路连接，降压电路与CPU及数字控制电路连接，高压直流电源一路经降压电路降低为不同的低压直流电源给CPU及数字控制电路供电，另一路降压后给功率逆变单元提供电源，功率逆变单元通过电机三相电源线与电机连接，功率逆变单元用于为电机提供电能，CPU及数字控制电路经第一采样电路通过电机位置传感器过来的数字信号确定电机转子的位置，继而确定电源逆变单元触发顺序，CPU及数字控制电路还经第二采样电路获得电机的电流信号，确定电机的性能参数，CPU及数字控制电路还与功率逆变单元连接，控制功率逆变单元的触发时间，经第一采样电路接收到外部控制指令发送的控制信号，根据该信号决定电机的工作方式。

所述电源逆变单元由芯片DZ1及其周围的辅助电路构成，用于把输入的交流电逆变为高压直流电VH，并存储到电容VC5，作为电机及数字电路的工作电能，数字控制电路由芯片U9及周围电路、芯片U4及周围电路及采样电路构成，其中芯片U9采样经过数字过来的电机位置传感器信号，确定电机转子的位置，从而确定电源逆变单元触发顺序，采样芯片U4中电机的电流信号，确定电机的性能参数，控制功率逆变单元的触发时间，U9接收到FTIN发送的控制信号，根据该信号决定电机的工作方式，降压电路由芯片U1及周围电路、芯片U11及周围电路、芯片U3及周围电路构成，其中芯片U1及周围电路把高压直流电VH降低为VC8，芯片U11把VC8继续降低为VC14给数字控制单元提供电源，芯片U2把VC8降低为VC12给功率逆变单元提供电源，芯片U3把VC14降低为VC15给U9提供电源及外围参考电源，功率逆变单元由芯片U5及周围电路构成，其中U5接收到U9的控制信号，规律把存储在电容VC5的能量传递给电机，通过U9改变控制信号的方式改变传递给电机的能量，改变电机的转速，进而改变压力差的大小。

本发明的优点是：

由于电机为永磁同步电机或无刷直流电机，特别是对通过改变工业吸尘器和集尘器中的电机结构及控制方法，解决了有刷直流电机所带来的缺陷，降低了对电机本体的维护，消除象有刷直流电机那样工作时产生的电噪声对工业设备和电网的冲击。由于是通过微控制器控制电机转动，可以稳定地控制工业除尘装置的负压，在本发明中工业除尘装置指的是吸尘器或集尘器中，因此可以的稳定的控制吸尘器或集尘器吸管两端的负压大小。

由于风叶组件包括定风叶、动风叶和增压动风叶，特别是动风叶、增压动风叶与电机转子固定为整体，电机转子带动动风叶和增压动风叶一起转动，这样在低速时也能产生高的负压，提高了能源的利用效率。

附图说明

图1是本发明工业除尘装置之风机装置的纵向剖切结构图；

图2是本发明工业除尘装置之风机装置的纵向半剖切结构图；

图3是本发明工业除尘装置之风机装置的纵向部分剖切结构图；

图4是本发明工业除尘装置之转子风叶结构示意图；

图5本发明工业除尘装置的电路原理方框图；

图6本发明工业除尘装置的电路原理图。

图2中：1后端盖；2轴承；3机壳；4直流无刷电机转子；5直流无刷定子绕组；6前端盖；7定风叶；8动风叶；9风叶外罩；10紧定螺母；11增压动风叶；12电机信号线；13电机三相电源线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明工业除尘装置作进一步详细描述。

本发明工业除尘装置，包括垃圾收集桶、桶盖、吸管和风机装置，风机装置包括机械部分和电路部分，风机装置安装在桶盖上，其中风机装置包括风叶外罩9、电机、前端盖6、机壳3和后端盖1，电机驱动风叶组件转动，风叶外罩9固定在前端盖1上，风叶外罩9内腔构成风叶腔，后端盖1经机壳3固定在前端盖6上构成电机腔，电机安装在电机腔内，风叶组件安装在风叶腔内，电机为永磁同步电机或无刷直流电机，电路部分与电机电连接。其中电机包括直流无刷定子绕组5、永磁体14、直流无刷电机转子4、轴承2，在本发明中工业除尘装置指的是吸尘器或集尘器。

如图1-4所示，是本发明风机装置的机械部分，按功能可分为永磁同步电机或无刷直流电机和风叶组件两大部分：

直流无刷定子绕组5固定在电机机壳3的内部，轴承2固定在风机后端盖1上，轴承2和前端盖6固定电机转子4使电机转子4不产生径向摆动，通过紧定螺母10，动风叶8、增压动风叶11与电机转子4固定为整体，转子4带动动风叶8与增压动风叶11一起转动。动风叶8转动时挤压风扇外罩9内空气进入定风叶7再进入到增压动风叶11，经增压动风叶11进一步挤压，风扇外罩内的空气从风机后端盖1排出，造成风叶外罩9的内外两侧大气形成压力差，外侧的压力大于内侧的压力，外侧的空气在压力差的作用下进入风叶外罩9的内侧，因为压力差的作用，线头、废料及其他垃圾经过吸管进入垃圾收集桶内。其中永磁同步电机或无刷直流电机的直流无刷定子绕组5把U5发送过来的电能转化为电磁力，该电磁力与电机转子4中的永磁材料部分作用带动电机转子运转。

如图5-6所示，本发明工业除尘装置的电路部分包括CPU及数字控制电路、功率逆变单元、降压电路和储能及滤波单元，其中降压电路构成电压变换模块，CPU及数字控制电路构成数字控制单元，在储能及滤波单元与输入电网之间设有电源逆变单元，电源逆变单元用于产生高压直流电源并存储到储能及滤波单元中的储能电容上作为电机、CPU及数字控制电路的工作电能，储能及滤波单元与降压电路连接，降压电路与CPU及数字控制电路连接，高压直流电源一路经降压电路降低为不同的低压直流电源给CPU及数字控制电路供电，另一路降压后给功率逆变单元提供电源，功率逆变单元通过电机三相电源线13与电机连接，功率逆变单元用于为电机提供电能，CPU及数字控制电路通过电机信号线12控制电机，CPU及数字控制电路经第一采样电路通过电机位置传感器过来的数字信号确定电机转子的位置，继而确定电源逆变单元触发顺序，CPU及数字控制电路还经第二采样电路获得电机的电流信号，确定电机的性能参数，CPU及数字控制电路还与功率逆变单元连接，控制功率逆变单元的触发时间，经第一采样电路接收到外部控制指令发送的控制信号，根据该信号决定电机的工作方式。

如图6所示，各部分具体电路介绍如下：

1)电源逆变单元：芯片DZ1及其周围的辅助电路把输入的交流电逆变为高压直流电VH，并存储到电容VC5，作为电机及数字电路的工作电能。

2)电压变换模块：芯片U1及周围电路把高压直流电VH降低为VC8；芯片U11把VC8继续降低为VC14给数字控制单元提供电源，芯片U2把VC8降低为VC12给功率逆变单元提供电源，芯片U3把VC14降低为VC15给U9提供电源及外围参考电源。

3)数字控制单元：芯片U9采样经过数字过来的电机位置传感器信号，确定电机转子的位置，从而确定电源逆变单元触发顺序。采样U4中电机的电流信号，确定电机的性能参数，控制功率逆变单元的触发时间。U9接收到FTIN发送的控制信号，根据该信号决定电机的工作方式。

4)功率逆变单元：U5接收到U9的控制信号，规律把存储在电容VC5的能量传递给电机，通过U9改变控制信号的方式改变传递给电机的能量，改变电机的转速；进而改变压力差的大小。

总之，外部交流电源经过电源逆变单元逆变为高压直流电，作为吸尘器的工作电源；微控制器接收到控制指令后检测永磁同步电机或无刷直流电机电机转子的位置信号，根据电机转子不同的位置信号控制功率逆变单元以一定逻辑导通；功率逆变单元的导通使无刷直流电机或永磁同步电机转动；电机的转动带动风叶组工作，使风扇外罩两侧产生压力差；因为压力差的作用，线头、废料及其他垃圾经过吸管进入垃圾收集桶内。通过按键调节电机的转速，微控制器准确的控制电机转动；进而稳定的控制吸管两端负压大小。

Claims (4)

1.一种工业除尘装置，包括垃圾收集桶、桶盖、吸管和风机装置，风机装置包括机械部分和电路部分，风机装置安装在桶盖上，其特征在于：所述风机装置的机械部分包括风叶外罩、电机、前端盖、机壳和后端盖，电机驱动风叶组件转动，风叶外罩固定在前端盖上构成风叶腔，后端盖经机壳固定在前端盖上构成电机腔，电机安装在电机腔内，风叶组件安装在风叶腔内，电机为永磁直流同步电机或无刷直流电机，电路部分与电机电连接。

2.根据权利要求1所述的工业除尘装置，其特征在于：所述电机包括直流无刷定子绕组、永磁体、直流无刷电机转子、轴承，直流无刷电机转子穿过电机腔伸入风叶腔内且通过轴承安装在前端盖与后端盖上，直流无刷定子绕组固定在机壳内，直流无刷电机转子还穿过永磁体，风叶组件包括定风叶、动风叶和增压动风叶，动风叶、定风叶和增压动风叶依次自直流无刷电机转子的自由端部同轴设置在直流无刷电机转子上，动风叶、增压动风叶经紧定螺母与直流无刷电机转子固定连接，定风叶与风叶外罩固定接。

3.根据权利要求1或2所述的工业除尘装置，其特征在于：所述风机装置的电路部分包括CPU及数字控制电路、功率逆变单元、降压电路和储能及滤波单元，在储能及滤波单元与输入电网之间设有电源逆变单元，电源逆变单元用于产生高压直流电源并存储到储能及滤波单元中的储能电容上作为电机、CPU及数字控制电路的工作电能，储能及滤波单元与降压电路连接，降压电路与CPU及数字控制电路连接，高压直流电源一路经降压电路降低为不同的低压直流电源给CPU及数字控制电路供电，另一路降压后给功率逆变单元提供电源，功率逆变单元通过电机三相电源线与电机连接，功率逆变单元用于为电机提供电能，

CPU及数字控制电路经第一采样电路通过电机位置传感器过来的数字信号确定电机转子的位置，继而确定电源逆变单元触发顺序，

CPU及数字控制电路还经第二采样电路获得电机的电流信号，确定电机的性能参数，

CPU及数字控制电路还与功率逆变单元连接，控制功率逆变单元的触发时间，经第一采样电路接收到外部控制指令发送的控制信号，根据该信号决定电机的工作方式。

4.根据权利要求3所述的工业除尘装置，其特征在于：所述电源逆变单元由芯片DZ1及其周围的辅助电路构成，用于把输入的交流电逆变为高压直流电VH，并存储到电容VC5，作为电机及数字电路的工作电能，

数字控制电路由芯片U9及周围电路、芯片U4及周围电路及采样电路构成，其中芯片U9采样经过数字过来的电机位置传感器信号，确定电机转子的位置，从而确定电源逆变单元触发顺序，采样芯片U4中电机的电流信号，确定电机的性能参数，控制功率逆变单元的触发时间，U9接收到FTIN发送的控制信号，根据该信号决定电机的工作方式，

降压电路由芯片U1及周围电路、芯片U11及周围电路、芯片U3及周围电路构成，其中芯片U1及周围电路把高压直流电VH降低为VC8，芯片U11把VC8继续降低为VC14给数字控制单元提供电源，芯片U2把VC8降低为VC12给功率逆变单元提供电源，芯片U3把VC14降低为VC15给U9提供电源及外围参考电源，

功率逆变单元由芯片U5及周围电路构成，其中U5接收到U9的控制信号，规律把存储在电容VC5的能量传递给电机，通过U9改变控制信号的方式改变传递给电机的能量，改变电机的转速，进而改变压力差的大小。

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