CN104235029B - 微型无刷直流离心水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微型无刷直流离心水泵，包括机壳、定子、转子、叶轮，该机壳的两端分别具有进水口和出水口，进、出水口二者连通形成的水流通道，于水流通道中安装一可被水流冲击而转动的磁转子，于该磁转子的侧旁具有霍尔元件和控制电路板，该磁转子和霍尔元件二者形成水流速度感应器，该水流速度感应器和控制电路板构成水泵自动启/停的控制开关；藉此，只需要打开水管的水阀，通过水流速度感应器来检测水压大小，配合控制电路板实现水泵自动启/停，无需在水泵上设置机械式启/停开关，无需人工操作，水泵送水更为智能化，使用更为方便，对太阳能热水器，高楼热水器，高楼供水，农村供水水压过低，起到增加水压、改善供水状态。

Description

微型无刷直流离心水泵

技术领域

本发明涉及水泵领域技术，尤其是指一种微型无刷直流离心水泵，对太阳能热水器，高楼热水器，高楼供水，农村供水水压过低，起到增加水压 ，改善供水状态。

背景技术

水泵在抽水时，水池中的水位会慢慢降低，当水位低于水泵的工作水位时，容易引起水泵空转，这时，水泵的叶轮、电机转子和轴承等得不到水的散热，如果电机继续高速运转，则容易造成水泵摩擦发热而损坏电机。为了防止水泵电机空转，保护电机的使用，一般在水泵上都会安装有控制水泵电机停转的控制装置。

传统的水泵电机控制装置多为浮子开关，通过水的浮力来控制开关的启闭，当水位满到一定的高水位时，浮子开关在水的浮力作用下向上浮起，里面的钢球，自动下降离开微动开关，此时微动开关，自动打开，水泵开始工作；当水位下降到一定低水位时，浮子开关在自身的重力作用下自动下垂，里面的钢球，自动下降压紧微动开关，此时微动开关自动关闭，水泵停止工作。

又如专利号为ZL200420110435.3的中国实用新型《一种浮球式水泵水位控制器》同样公开了一种浮球式水泵水位控制器，包括开关、浮球，其中开关设在密闭的浮球内，与开关连接的电线从浮球中引出，浮球内腔中制有滚槽，开关的按键设在滚槽的一端，滚槽中放置有滚球，滚槽中制有限位筋条，采用两头宽、中间窄的葫芦形状。使用时将电线固定、浮球浮于水面，当水位上升或下降，浮球倾斜达到一定角度时，滚球滚动，触动开关实现控制。

但是，上述传统结构的浮子开关是通过检测水位来控制水泵电机停转，当水位一下降到浮子开关的倾斜水位时，浮子开关即受到重力作用下垂并进而关闭水泵电机开关，于是，很可能在还没有抽到最低水位的时候水泵就可能停止工作了；其次，机械式开关只能判断水位的高低来控制水泵的停转，在水位正常的情况下，无法对水泵电机的异常工作状态作出反映，不具有防止水泵堵转和干运行的保护功能，影响水泵的使用寿命:另外，采用机械开关的控制电路中，强弱电是连在一起的，没有抗干扰设计，无法提高电器设备的使用安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种微型无刷直流离心水泵，安装于水管上，只需要打开水管的水阀，通过磁转子和霍尔元件组成的水流速度感应器来检测水压大小，配合控制电路板实现水泵自动启/停，无需在水泵上设置机械式启/停开关，无需人工操作，水泵送水更为智能化，使用更为方便。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种微型无刷直流离心水泵，包括机壳、安装于机壳内的定子和转子、相接于转子的叶轮，该机壳的两端分别具有进水口和出水口，所述进水口与出水口之间连通形成水流通道；

于水流通道中设置上压盖和下压盖，该上压盖与下压盖之间围合形成过水腔，该过水腔与水流通道相通，于过水腔中安装一可被水流冲击而转动的磁转子，于该磁转子的侧旁具有霍尔元件和控制电路板，该磁转子和霍尔元件二者形成水流速度感应器，该水流速度感应器和控制电路板构成水泵自动启/停的控制开关。

作为一种优选的方案，所述上压盖具有一上安装柱，上安装柱中心具有一上轴孔以形成上轴套；该下压盖具有一下安装柱，下安装柱中心具有一下轴孔以形成下轴套；所述磁转子中间是一根轴，轴外辐射出数片可被水流冲击而转动的叶片，磁转子的轴的两头分别与上、下轴套连接，轴套内分别有一个滚动件，磁转子的轴面与滚动件形成点接触。

作为一种优选的方案，所述滚动件为圆滚珠，或者是圆锥形瓷柱，圆锥形瓷柱的锥面接触磁转子的轴。

作为一种优选的方案，所述霍尔元件和控制电路板埋入上压盖或下压盖的侧壁面上，与上压盖或下压盖一体镶嵌成型。

作为一种优选的方案，所述下压盖顶沿一体延伸一凸块，对应之上压盖的侧壁设有一避让凹槽，该凸块与该避让凹槽配合组装，并且所述霍尔元件和控制电路板是埋于该凸块内部不与外界接触，霍尔元件的高度与磁转子的叶片同高。

作为一种优选的方案，所述上压盖和下压盖安装于出水口内侧，该下压盖具有一底盆和一自底盆的中心一体向上延伸聚水盆，该底盆的中心有聚水孔，聚水孔正对聚水盆的内腔，并且，于聚水盆的内腔设置数片倾斜设置的导水片，该导水片将聚水盆的内腔分隔成多道倾斜的水道，该倾斜水道的出水口正对所述过水腔。

作为一种优选的方案，所述底盆的中心以外环设有多个喷水孔，于该聚水盆与底盆的连接处开设多个通孔，该喷水孔通过底盆表面与通孔相通，通孔连通倾斜水道。

作为一种优选的方案，所述机壳包括分体组装的上壳体、主壳体和下壳体，该上壳体内安装出水端盖，出水端盖中一体设置具有外螺纹的出水口；该下壳体内安装进水端盖，该进水端盖内螺设有一铜质进水口，并且于进水口外螺设加固罩。

作为一种优选的方案，所述机壳的主壳体通过隔离板分离成定子腔、转子腔和水流腔；该定子腔具有上侧开口，所述定子由上侧开口组装在定子腔中；该转子腔的下侧开口，所述转子由下侧开口组装在转子腔中，转子有转轴伸出转子腔下端连接叶轮，叶轮正对进水口；该水流腔形成于转子腔外周与主壳体内壁面之间，并且上下相通。

作为一种优选的方案，所述控制电路板中内置自动启停控制电路和保护电路，该保护电路包括过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路、过载保护电路、堵转保护电路、空转保护电路、防反接保护电路。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，通过在泵体内的水流通道中安装磁转子，并于侧旁设置霍尔元件；水流在泵体内流动带动该磁转子转动，使霍尔元件产生脉冲信号，当没有水流通过或水压不足时，霍尔元件不会产生脉冲信号，控制电路板通过是否产生脉冲信号而判断是否有足够的水压，当规定时间内检测到的脉冲信号达到设定值时，则自动启动水泵，否则不启动水泵或使运转中的水泵停机，无需在水泵上设置机械式启/停开关，无需人工操作，从而水泵送水更为智能化，使用更为方便，对太阳能热水器，高楼热水器，高楼供水，农村供水水压过低，起到增加水压 ，改善供水状态。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的组装立体示意图；

图2是本发明之实施例的剖面图；

图3是本发明之实施例的分解图；

图4是本发明之实施例的分解状态剖面图；

图5是本发明之实施例的磁转子组装在出水口内部的示意图；

图6是图5的局部放大图；

图7是本发明之实施例的磁转子组装状态的剖视图；

图8是本发明之实施例的磁转子与滚动件（圆锥形瓷柱）配合的示意图；

图9是本发明之实施例的磁转子与滚动件（圆滚珠）配合的示意图；

图10A是本发明之实施例的下压盖的顶部视角图；

图10B是本发明之实施例的下压盖的底部视角图；

图10C是本发明之实施例的下压盖的剖视图；

图11A是本发明之实施例的上压盖的顶部视角图；

图11B是本发明之实施例的上压盖的底部视角图；

图11C是本发明之实施例的上压盖的剖视图；

图12A是本发明之实施例的主壳体的顶部视角图；

图12B是本发明之实施例的主壳体的剖视图。

附图标识说明：

10、机壳 11、下壳体

12、主壳体 121、定子腔

122、转子腔 123、水流腔

13、上壳体 14、进水端盖

15、进水口 16、加固罩

17、出水端盖 18、出水口

20、定子 30、转子

40、叶轮 50、磁转子

51、轴 52、叶片

53、滚动件 60、霍尔元件

70、控制电路板 80、上压盖

81、上安装柱 811、上轴孔

82、避让凹槽 90、下压盖

91、底盆 911、聚水孔

912、喷水孔 92、聚水盆

921、导水片 922、通孔

93、下安装柱 931、下轴孔

94、凸块。

具体实施方式

请参照图1至图4所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种微型无刷直流离心水泵，用于安装在水管上，例如，普通家庭的大阳能水箱可能由于水压不足而不能自动上水，因而需要安装水泵进行抽水。本发明的微型无刷直流离心水泵能够依据水压的大小而实现自动启停，只需要打开水管的水阀，当检测到流经水泵的水流速度满足设定值时，水泵自动启动，反之自动停机或不启动。因此无需在水泵上配机械式启/停开关，无需人工控制水泵，实现水泵抽水的智能化控制，给人们生活带来方便。

本发明的微型无刷直流离心水泵的性能参数如下：

①额定电压：DC 27V；

②电机类型：无刷直流电动机/三相直流电机；

③额定扬程/额定流量：出水压力0.07MPa时，流量不低于11.5L/min；最大出水压力为不能大过0.2MPa；

④最大噪声: 正常工作状态下连续运行（测试仪距水泵1米远）＜45dB；

⑤耐压能力: 0.7Mpa；

⑥使用寿命: 寿命≥10000h，额定状态下连续运行≥12h；

⑦防水等级: IP68。

需要说明的是，上述参数是本发明依据实际生产的产品而获得的数值，但是水泵可以依据不同的需求而改造，以满足不同的生产需要。

本发明的微型无刷直流离心水泵的结构包括机壳10、设置于机壳10内的定子20、转子30、叶轮40、磁转子50、霍尔元件60和控制电路板70，该磁转子50和霍尔元件60二者形成水流速度感应器，该水流速度感应器和控制电路板70构成水泵自动启/停的控制开关。

其中，如图2至图4所示，所述水泵为圆柱形。机壳10结构包括分体组装的下壳体11、主壳体12和上壳体13，下壳体11、主壳体12和上壳体13三者之间优选用螺接，可以快速拆装，并且便于后续维修。

该下壳体11内安装进水端盖14，该进水端盖14采用PPT材质制成，于该进水端盖14内螺设有一铜质进水口15，并且于进水口15外螺设加固罩16。本实例中，该进水口15为4分标准内丝铜质活结结构，当然进水口15尺寸也可以依需求而定做。

该上壳体13内安装出水端盖17，出水端盖17中一体设置具有外螺纹的出水口18。出水端盖17为漏斗状，是用铜材质或铝合金材质制成。本实例中，该出水口18为4分标准外丝管螺纹，当然出水口18的尺寸也可以依需求而定做。

如图12A和图12B所示，该主壳体12通过隔离板分离成定子腔121、转子腔122和水流腔123。

如图3和图4所示，该转子腔122的下侧开口，转子30由下侧开口组装在转子腔122中，转子30有转轴伸出转子腔122下端连接叶轮40，叶轮40正对进水口15（见图2）。本实施例中，转子30的转轴优选是氧化锆材质，非常坚硬耐磨；叶轮40优选为POM材质。

如图3和图4所示，该定子腔121具有上侧开口，该定子20由上侧开口组装在转子腔122中；定子20封装材料用派瑞林、塑胶，使定子20的上侧开口密封，防止进水；封装后，由定子20、转子30和主壳体12所形成的电机整体要求长期耐受温度≦70℃，短期耐受温度110℃超过30分钟，能够不变形正常工作。

见图12A和图12B，该水流腔123形成于转子腔122外周，其是用隔板与主壳体12内壁面之间隔离成的狭窄通道，并且水流腔123上下相通，从而抽水时，水流的方向是沿进水口15→水流腔123→出水口18流动以形成水流通道（见图2）。

如图2至图4所示，所述水流通道中设置上压盖80和下压盖90，该上压盖80与下压盖90之间围合形成过水腔，该过水腔与水流通道相通。所述磁转子50安装于过水腔中，其可被水流冲击而转动（见图5和图6）。所述霍尔元件60位于磁转子50的侧旁，使霍尔元件60足够近以感应磁转子50的磁力线切割，从而磁转子50和霍尔元件60二者形成水流速度感应器（见图7）。本实施例中，控制电路板70与霍尔元件60一起埋入上压盖80或下压盖90的侧壁面上，与上压盖80或下压盖90一体镶嵌成型。通过这种将霍尔元件60和控制电路板70封装在水泵内部的部件中，但不封装在走水部分，不与外界接触，从而能够完全隔水（防水等级达到IP67），有效保护电子元器件不受腐蚀损坏，使用寿命长。

如图7所示，本实施例中，所述上压盖80和下压盖90安装于出水口18内侧。见图10A、图10B、图10C，该下压盖90具有一底盆91和一自底盆91的中心一体向上延伸聚水盆92，该底盆91的中心有聚水孔911，该聚水孔911正对聚水盆的内腔。并且，于聚水盆92的内腔设置数片倾斜设置的导水片921，该导水片921将聚水盆92的内腔分隔成多道倾斜水道；所述过水腔正对该倾斜水道。此外，所述底盆91的中心以外环设有多个喷水孔912，于该聚水盆92与底盆91的连接处开设多个通孔922，该喷水孔912通过底盆91表面与通孔922相通，通孔922连通倾斜水道。这样，水流从水流腔123流出后，从内部的聚水孔911和外部的喷水孔912均汇入聚水盆92中，再加上通过倾斜水道的设计可以使水流往上冲，水流上冲的角度恰好打在磁转子50的叶片52上，以确保较小水压也能形成一定速度的水流，更容易冲击磁转子50更容易转动。

结合图5至图11A、图11B、图11C所示，所述磁转子50、上压盖80和下压盖90的安装结构具体是：该上压盖80具有一上安装柱81，上安装柱81中心具有一上轴孔811以形成上轴套。该下压盖90具有一下安装柱93，下安装柱93中心具有一下轴孔931以形成下轴套。所述磁转子50采用钕化硼材质，该磁转子50中间是一根轴51，轴51外辐射出数片可被水流冲击而转动的叶片52，磁转子的轴51的两头分别与上、下轴套连接，轴套内分别有一个滚动件53，磁转子的轴面与滚动件53形成点接触。本实施例中，所述滚动件53可以为圆钢珠，或者是圆锥形瓷柱，圆锥形瓷柱的锥面接触磁转子的轴51，目的在于减小磁转子50与滚动件53（圆钢珠或圆锥柱）的磨擦力，使磁转子在受很小的水流水压的作用，磁转子都能正常的转起来。

如图7、图10A、图10B、图10C所示，本实施例中，所述霍尔元件60、控制电路板70是封装于下压盖90。具体而言，所述下压盖90的聚水盆92顶沿一体延伸一凸块94，对应之上压盖80的侧壁设有一避让凹槽82（见图11A、图11B、图11C），该凸块94与该避让凹槽82配合组装，并且所述霍尔元件60和控制电路板70是埋入该凸块94内部，使霍尔元件60的高度与磁转子50的叶片52同高，以感应磁转子50的转动。生产时，将霍尔元件60、控制电路板70置入模具中定位，再通过注塑胶与下压盖90一体成型，确保霍尔元件60和控制电路板70的防水性能，不会被腐蚀、氧化等；并且通过这种一体成型的方式，无需组装，无需担心霍尔元件60和控制电路板70因组装不稳固而产生松动等质量问题。

所述控制电路板70中内置自动启停控制电路和保护电路，以实现水泵的自动启停、保护功能。具体而言，该保护电路包括过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路、过载保护电路、堵转保护电路、空转保护电路、防反接保护电路。本实施例中，欠压保护电路实现在低于DC 20V，高于DC 30V时启动欠压保护功能。过流保护电路实现在电流高于5V时启动过流保护功能。防反接保护电路设置在控制电路板70的输入端，当正负极反接时，无输入，水泵不工作。

该水流速度感应器（磁转子50+霍尔元件60）和控制电路板70构成水泵自动启/停的控制开关，其自动启/停控制方法具体是：当接电源打开水龙头，控制电路板70接到第一脉冲信号后水泵启动工作运行3秒，并由流经水泵内部的水流冲击磁转子50，若水流速度够大时，磁转子50转动，并且转动速度较快，否则不转或转动速度过慢。利用磁转子50与霍尔元件60构成的水流速度感应器对水流（或水压）进行检测，若检测动作脉冲信号少于5个/MIN时，控制电路板70控制水泵停止；停5秒后再次启动水泵工作3秒并检测动作脉冲信号（与第一步相同）一共连续3次检测，若还不能正常工作；水泵进入关机状态。此后只有水泵重新断电并复位电源后，才能再次进入工作；或检测待机状态（当水流大于4 L/min,或水扬程高度≥1M启动水泵，水流小于 2 L/min 关闭水泵）。

综上所述，本发明的设计重点在于，通过在泵体内的水流通道中安装磁转子50，并于侧旁设置霍尔元件60；水流在泵体内流动带动该磁转子50转动，使霍尔元件60产生脉冲信号，当没有水流通过或水压不足时，霍尔元件60不会产生脉冲信号，控制电路板70通过是否产生脉冲信号而判断是否有足够的水压，当规定时间内检测到的脉冲信号达到设定值时，则自动启动水泵，否则不启动水泵或使运转中的水泵停机，无需在水泵上设置机械式启/停开关，无需人工操作，从而水泵送水更为智能化，使用更为方便，对太阳能热水器，高楼热水器，高楼供水，农村供水水压过低，起到增加水压 ，改善供水状态。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种微型无刷直流离心水泵，包括机壳、安装于机壳内的定子和转子、相接于转子的叶轮，该机壳的两端分别具有进水口和出水口，所述进水口与出水口之间连通形成水流通道；其特征在于：

于水流通道中设置上压盖和下压盖，该上压盖与下压盖之间围合形成过水腔，该过水腔与水流通道相通，于过水腔中安装一可被水流冲击而转动的磁转子，于该磁转子的侧旁具有霍尔元件和控制电路板，该磁转子和霍尔元件二者形成水流速度感应器，该水流速度感应器和控制电路板构成水泵自动启/停的控制开关；所述上压盖具有一上安装柱，上安装柱中心具有一上轴孔以形成上轴套；该下压盖具有一下安装柱，下安装柱中心具有一下轴孔以形成下轴套；所述磁转子中间是一根轴，轴外辐射出数片可被水流冲击而转动的叶片，磁转子的轴的两头分别与上、下轴套连接，轴套内分别有一个滚动件，磁转子的轴面与滚动件形成点接触。

2.根据权利要求1所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述滚动件为圆滚珠，或者是圆锥形瓷柱，圆锥形瓷柱的锥面接触磁转子的轴。

3.根据权利要求1所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述霍尔元件和控制电路板埋入上压盖或下压盖的侧壁面上，与上压盖或下压盖一体镶嵌成型。

4.根据权利要求3所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述下压盖顶沿一体延伸一凸块，对应之上压盖的侧壁设有一避让凹槽，该凸块与该避让凹槽配合组装，并且所述霍尔元件和控制电路板是埋于该凸块内部不与外界接触，霍尔元件的高度与磁转子的叶片同高。

5.根据权利要求1所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述上压盖和下压盖安装于出水口内侧，该下压盖具有一底盆和一自底盆的中心一体向上延伸聚水盆，该底盆的中心有聚水孔，聚水孔正对聚水盆的内腔，并且，于聚水盆的内腔设置数片倾斜设置的导水片，该导水片将聚水盆的内腔分隔成多道倾斜的水道，该倾斜水道的出水口正对所述过水腔。

6.根据权利要求5所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述底盆的中心以外环设有多个喷水孔，于该聚水盆与底盆的连接处开设多个通孔，该喷水孔通过底盆表面与通孔相通，通孔连通倾斜水道。

7.根据权利要求1所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述机壳包括分体组装的上壳体、主壳体和下壳体，该上壳体内安装出水端盖，出水端盖中一体设置具有外螺纹的出水口；该下壳体内安装进水端盖，该进水端盖内螺设有一铜质进水口，并且于进水口外螺设加固罩。

8.根据权利要求7所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述机壳的主壳体通过隔离板分离成定子腔、转子腔和水流腔；该定子腔具有上侧开口，所述定子由上侧开口组装在定子腔中；该转子腔的下侧开口，所述转子由下侧开口组装在转子腔中，转子有转轴伸出转子腔下端连接叶轮，叶轮正对进水口；该水流腔形成于转子腔外周与主壳体内壁面之间，并且上下相通。

9.根据权利要求1所述的微型无刷直流离心水泵，其特征在于：所述控制电路板中内置自动启停控制电路和保护电路，该保护电路包括过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路、过载保护电路、堵转保护电路、空转保护电路、防反接保护电路。