CN104929951A - 节能直流变频水泵及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能直流变频水泵及其控制方法，该水泵包括直流无刷马达、支架、叶轮、传感组件、驱动电路板、前端盖和电器盒，直流无刷马达固定在支架上，叶轮设置在直流无刷马达的驱动轴上，前端盖将叶轮罩住，传感组件设置在直流无刷马达内，驱动电路板设置在直流无刷马达的尾部端面，电器盒将驱动电路板罩住；本发明结构设计巧妙、合理，传感组件与驱动电路板采用分体结构设计方式，不仅便于组装和维修，而且有效减少占用空间，缩小体积；同时采用直流无刷马达进行驱动，工作效率高，供水量大，体积小，并且在驱动电路板控制下，具有过载保护、过流保护、短路保护等功能，保证正常运行，工作稳定性好，有效延长使用寿命，利于广泛推广应用。

Description

节能直流变频水泵及其控制方法

技术领域

本发明涉及水泵技术领域，具体涉及一种节能直流变频水泵及其控制方法。

背景技术

水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。

现有的水泵多数使用交流感应马达作为动力装置，虽然能达到驱动的目的，但是工作效率较低，体积大，而且传统的传感电路与驱动电路均是设置在同一电路板上，不仅占用空间大，且给组装和维修带来不便。另外也不能根据外在条件相应改变工作状态，严重的还会出现短路现象，导致水泵不能正常工作，大大缩短水泵的使用寿命。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的之一在于，提供一种结构设计巧妙、合理，体积小、便于组装和维修，工作效率高，且运行稳定性好，使用寿命长的节能直流变频水泵。

本发明的目的之二在于，提供一种节能直流变频水泵的控制方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种节能直流变频水泵，其特征在于，其包括直流无刷马达、支架、叶轮、传感组件、驱动电路板、前端盖和电器盒，所述直流无刷马达的前端固定在所述支架上，且该直流无刷马达的驱动轴贯穿该支架并延伸出形成安装部，所述叶轮设置在该安装部上，所述前端盖设置在所述支架上，并能将该叶轮罩住，所述传感组件设置在直流无刷马达内，所述驱动电路板设置在该直流无刷马达的尾部端面，且分别与所述传感组件和直流无刷马达相连接，所述电器盒设置在所述直流无刷马达上，并能将该驱动电路板罩住。

作为本发明的一种改进，所述驱动电路板采用软件编程，包括MCU及分别与该MCU相连接的整流电路、功率驱动电路、脉宽调制电路、过电压保护电路、低转速保护电路、堵转保护电路和温度保护电路。

作为本发明的一种改进，所述传感组件包括传感板及多个设置在该传感板上的霍尔传感器。

作为本发明的一种改进，所述支架包括安装座、安装板、固定板、轴承支撑件和两纵向连接件，两纵向连接件平行间隔设置，安装座设置在两纵向连接件的一端，安装板设置在两纵向连接件的另一端，固定板对应近安装座的一侧位置设置在两纵向连接件上，所述轴承支撑件对应近安装板的一侧位置横向设置在两纵向连接件之间，且设有让所述驱动轴穿过的穿孔，两纵向连接件中的一纵向连接件的体积相对另一纵向连接件的体积较粗，且内部设有水道，所述安装座的底面一侧设有与水道一端相连接的水口，该水道的另一端延伸至所述叶轮位置，且与前端盖内所构成封闭空间相连通。

作为本发明的一种改进，所述直流无刷马达包括壳体、转子、定子、前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板相应盖合在壳体的两端，所述定子固定在壳体的内壁，所述转子对应定子位置位于壳体内，且通过滚珠轴承设置在前、后盖板上。

作为本发明的一种改进，所述前盖板和壳体之间设有密封圈。所述后盖板和壳体之间设有密封圈。所述电器盒与直流无刷马达之间设有密封圈。所述电器盒上设有防水连接头。有效提升配合的紧密度，防水效果好。

一种上述节能直流变频水泵的控制方法，霍尔传感器根据霍尔元件所在位置的磁场极性，产生出相应的电信号波形并反馈至MCU，MCU根据该电信号波形计算出直流无刷马达的实际转速，并通过PID算法控制输出信号的脉冲宽度，通过调整PWM脉宽的方式相应调整直流无刷马达至预先设定的转速。

本发明的有益效果为：本发明结构设计巧妙、合理，传感组件与驱动电路板采用分体结构设计方式，不仅便于组装和维修，而且有效减少占用空间，缩小体积；同时采用直流无刷马达进行驱动，工作效率高，供水量大，体积小，并且在驱动电路板控制下，具有过载保护、过流保护、短路保护等功能，保证正常运行，工作稳定性好，有效延长使用寿命，另外整体结构设计紧凑，巧妙将水道设置在支架内，进一步缩小体积，节省成本，利于广泛推广应用。本发明提供的控制方法，步骤简洁，易于实现，可以有效保证整个节能直流变频水泵运行的可靠性和安全性。

下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中直流无刷马达结构示意图。

图3是图1的驱动电路板的模块示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例提供的一种节能直流变频水泵，其包括直流无刷马达1、支架2、叶轮3、传感组件4、驱动电路板5、前端盖6和电器盒7，所述直流无刷马达1组的前端固定在所述支架2上，且该直流无刷马达1组的驱动轴贯穿该支架2并延伸出形成安装部，所述叶轮3设置在该安装部上，所述前端盖6设置在所述支架2上，并能将该叶轮3罩住，所述传感组件4设置在直流无刷马达1组内，所述驱动电路板5设置在该直流无刷马达1组的尾部端面，且分别与所述传感组件4和直流无刷马达1组相连接，所述电器盒7设置在所述直流无刷马达1组上，并能将该驱动电路板5罩住。传感组件4与驱动电路板5采用分体结构设计方式，不仅便于组装和维修，而且有效减少占用空间，缩小体积。

参见图3，所述驱动电路板5采用软件编程实现控制目的，具体包括MCU及分别与该MCU相连接的整流电路、功率驱动电路、脉宽调制电路、过电压保护电路、低转速保护电路、堵转保护电路和温度保护电路。所述传感组件4包括传感板及多个设置在该传感板上的霍尔传感器。传感板和驱动电路板5采用端子插接，避免人员接线错误及提高组装效率和品质。

具体的，参见图1，所述支架2包括安装座21、安装板22、固定板23、轴承支撑件24和两纵向连接件25，两纵向连接件25平行间隔设置，安装座21设置在两纵向连接件25的一端，安装板22设置在两纵向连接件25的另一端，固定板23对应近安装座21的一侧位置设置在两纵向连接件25上，所述轴承支撑件24对应近安装板22的一侧位置横向设置在两纵向连接件25之间，且设有让所述驱动轴穿过的穿孔，较佳的，为提升工作稳定性，还可以在该穿孔上设有轴承。两纵向连接件25中的一纵向连接件的体积相对另一纵向连接件的体积较粗，且内部设有水道251，所述安装座21的底面一侧设有与水道251一端相连接的水口252，该水道251的另一端延伸至所述叶轮3位置，且与前端盖6内所构成封闭空间相连通。巧妙将水道251设置在支架2内，进一步缩小体积，节省成本。支架2采用一体铸造而成，易于实现。

参见图2，所述直流无刷马达1包括壳体11、转子12、定子13、前盖板14和后盖板15，所述前盖板14和后盖板15相应盖合在壳体11的两端，所述定子13固定在壳体11的内壁，所述转子12对应定子13位置位于壳体11内，且通过滚珠轴承设置在前盖板14、后盖板15上。

较佳的，还在所述前盖板14和壳体11之间设有密封圈18。在所述后盖板15和壳体11之间设有密封圈16。在所述电器盒7与直流无刷马达1之间设有密封圈17。在所述电器盒7上设有防水连接头19。能有效提升配合的紧密度，防水效果好。

一种上述节能直流变频水泵的控制方法，霍尔传感器根据霍尔元件所在位置的磁场极性，产生出相应的电信号波形并反馈至MCU，MCU根据该电信号波形计算出直流无刷马达1的实际转速，并通过PID算法控制输出信号的脉冲宽度，通过调整PWM脉宽的方式相应调整直流无刷马达1至预先设定的转速。有效保护直流无刷马达1不被损坏，保证正常运行，工作稳定性好，延长使用寿命。

工作时，过电压保护电路可避免输入电压超过额定电压时，直流无刷马达1转速上升造成直流无刷马达1负载加大而引起的温度过高,至使直流无刷马达1烧毁。

低转速保护电路可避免输入电压过低和直流无刷马达1负载变大引起的转速变低。当输入电压低于设定的转速时，低转速保护电路会断开，避免水泵打水量不足。当水浓度变稠，马达负载变大，造成转速低于设定转速时，低转速保护电路会断开，避免水泵打水量不足和低转速保护电路负载加大而引起的温度过高，至使直流无刷马达1烧毁。

堵转保护电路可避免水泵叶片被异物卡住或马达机件故障卡住时,及时电路断开,保護电子元件和马达升温的烧毁。

温度保护电路可避免水泵打水时,因外在环境条件改变引起的直流无刷马达1温度过高烧毁。

本发明采用直流无刷马达1进行驱动，工作效率高，供水量大，体积小，并且在驱动电路板5控制下，具有过载保护、过流保护、短路保护等功能，保证正常运行，工作稳定性好，使用寿命长。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，采用与其相同或相似的其它水泵及其控制方法，均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种节能直流变频水泵，其特征在于，其包括直流无刷马达、支架、叶轮、传感组件、驱动电路板、前端盖和电器盒，所述直流无刷马达的前端固定在所述支架上，且该直流无刷马达的驱动轴贯穿该支架并延伸出形成安装部，所述叶轮设置在该安装部上，所述前端盖设置在所述支架上，并能将该叶轮罩住，所述传感组件设置在直流无刷马达内，所述驱动电路板设置在该直流无刷马达的尾部端面，且分别与所述传感组件和直流无刷马达相连接，所述电器盒设置在所述直流无刷马达上，并能将该驱动电路板罩住。

2.根据权利要求1所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述驱动电路板包括MCU及分别与该MCU相连接的整流电路、功率驱动电路、脉宽调制电路、过电压保护电路、低转速保护电路、堵转保护电路和温度保护电路。

3.根据权利要求1或2所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述传感组件包括传感板及多个设置在该传感板上的霍尔传感器。

4.根据权利要求1所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述支架包括安装座、安装板、固定板、轴承支撑件和两纵向连接件，两纵向连接件平行间隔设置，安装座设置在两纵向连接件的一端，安装板设置在两纵向连接件的另一端，固定板对应近安装座的一侧位置设置在两纵向连接件上，所述轴承支撑件对应近安装板的一侧位置横向设置在两纵向连接件之间，且设有让所述驱动轴穿过的穿孔，两纵向连接件中的一纵向连接件的体积相对另一纵向连接件的体积较粗，且内部设有水道，所述安装座的底面一侧设有与水道一端相连接的水口，该水道的另一端延伸至所述叶轮位置，且与前端盖内所构成封闭空间相连通。

5.根据权利要求1或2所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述直流无刷马达包括壳体、转子、定子、前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板相应盖合在壳体的两端，所述定子固定在壳体的内壁，所述转子对应定子位置位于壳体内，且通过滚珠轴承设置在前、后盖板上。

6.根据权利要求5所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述前盖板和壳体之间设有密封圈。

7.根据权利要求5所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述后盖板和壳体之间设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述电器盒与直流无刷马达之间设有密封圈。

9.根据权利要求1或7所述的节能直流变频水泵，其特征在于：所述电器盒上设有防水连接头。

10.一种权利要求1-9之一所述节能直流变频水泵的控制方法，其特征在于，霍尔传感器根据霍尔元件所在位置的磁场极性，产生出相应的电信号波形并反馈至MCU，MCU根据该电信号波形计算出直流无刷马达的实际转速，并通过PID算法控制输出信号的脉冲宽度，通过调整PWM 脉宽的方式相应调整直流无刷马达至预先设定的转速。