CN107429923B - 具有传感器的高效率的循环加热或冷却的循环器 - Google Patents

Abstract

提供了一种高效率的循环器系统，对于包括加热系统和冷却系统的循环加热或冷却系统是有用的。独立的循环器马达可以通过优选为热传感器的某些传感器的输入来控制，这些传感器提供使得无刷泵马达的控制器能够改变其流量输出以满足系统负载变化的数据。循环器具有诸如铁氧体的陶瓷永磁转子，并且具有控制电力输入的电子换向、优选为正弦换向的电磁定子。

Description

具有传感器的高效率的循环加热或冷却的循环器

技术领域

本发明涉及一种高效率的循环器系统，对于包括加热系统和冷却系统的循环加热或冷却(hydronic)系统是有用的。具体地说，这种独立的循环器可以通过来自某些传感器(优选地，热传感器)的输入来控制，这些传感器提供使得无刷泵马达的控制器能够改变其流量输出以满足系统负载变化的数据。循环器具有模制的陶瓷(例如，铁氧体)的永磁转子并且具有控制电力输入的电子换向(优选地，正弦换向)的电磁定子。

背景技术

先前众所周知的是，提供一种热传感器控制的电子换向的永磁马达(其包括湿转子)，用于循环加热系统。一种这样的产品先前已经由 Taco，Inc.以Bumble Bee或ModelHEC-2品牌的可变速循环器出售。该装置具有高效率直流(DC)马达，其通过热传感器不间断地向印刷电路板(“PCB”)发送数据而经由可编程的印刷电路板控制。Bumble Bee包括直接连接到泵的离心叶轮的永磁转子，并且泵是湿转子型的。 Bumble Bee转子由具有防腐蚀涂层的最先进的压缩结合式的稀土 (NdFeB)永磁体形成，并且形成在安置在转子轴上的低碳钢护铁上，转子轴进而直接连接到泵叶轮上；定子由低电压(例如，12VDC)电力输入供电，由编程为遵循梯形可变换向(trapezoidally variable commutation)的控制板控制该低电压电力输入。使用稀土转子磁体和使用相对低的12伏直流输入电压，导致马达虽然相对高效率，但是采用梯形控制策略而成本高昂，并且导致马达的噪声比期望用于住宅使用的大。

发明内容

本发明提供了一种用于循环加热或冷却系统的高效率的基本上无噪声的独立的湿转子循环器系统。循环器系统包括离心叶轮和电动旋转马达，由电子变频驱动(VFD)控制系统控制该电动旋转马达，电子变频驱动控制系统用于通过改变被提供来对马达的定子线圈供电的被整流的直流电流的频率来控制马达的速度。本发明的电动马达驱动的离心循环器系统与使用小型稀土磁体作为马达转子并且使用降压 (stepped down)梯形变化电压(例如，12伏特)来驱动马达的主流智慧相反。

优选地，根据本发明，用于循环加热或冷却系统的高效率的独立的循环器系统通过安置在循环加热或冷却系统的流动管路中的至少一个热传感器控制，所述至少一个热传感器提供允许泵控制器确定在具体温差条件下泵的最佳输出流量的数据。此外，优选地，根据本发明，为了在更高的效率下操作，同时产生更少的噪声并且能够在较高的温度下操作，将铁氧体永磁转子与定子线圈的系统一起使用，定子线圈由来自被整流的交流(AC)电源的非降压的正弦变化的直流电压供电，并且由变频电子驱动(“VFD”)系统驱动，所述被整流的交流电源即为从115-120VAC整流到大约170VDC或者从230-240VAC整流到大约340VDC。在优选实施例中，VFD系统平滑地响应于由热传感器用信号通知(signaled)的系统负载变化，以确定所需的泵流量，并且很少或没有噪声并且电力的使用最小。它也避免了降压变压器的初始成本和维护及操作功率损耗。

该泵由具有湿转子循环器的电子换向永磁转子马达驱动，以输送系统所需的流量。解译从热传感器接收到的数据的VFD被集成到主马达控制电子设备中并且控制泵操作，以保持循环加热或冷却流体的必要流体流量以满足系统的热能需求。测量系统中的预先确定的部位处的加热或冷却流体温度的热传感器提供操作VFD所必要的数据，以最有效率地满足需求。

这些高效率循环器的大部分减少的能量使用源于其VFD的根据需求电子调制速度以满足需求的能力。本发明具有的另外的优点在于使用相对低的电流，这也减少了马达中产生的热量，并提高了效率。控制器为循环器提供至少四种操作模式，通过使用来自一个或多个热传感器的数据控制循环器，以管理满足循环加热或冷却系统的热需求所需的流量，所述至少四种操作模式为：温差(或ΔT)；温度设定点 -加热；温度设定点-冷却；以及回流系统，用于在加热循环中当返回到锅炉的循环加热或冷却液体太冷时保护水锅炉。这些模式如下所述。

ΔT-通常测量跨区域的温差并调节流量，以确保循环加热或冷却流体将最佳的热能分配到待加热的房间中，以保持基本恒定的舒适温度。典型的现有设备通常是过度循环的，其中，流动流体的返回温度不会显著低于供应温度。这导致因循环器在流体速度过大的情况下操作而浪费能量，造成锅炉和整个系统的噪声过大并且效率低下。Δ T模式通过确保从供应部到返回部的固定温差来防止这种过度循环。现有技术的高效率的比例压力泵不会基于系统的热需求来减少流量，并且将需要使尺寸设置成与目前销售的单速度泵相似。

温度设定点加热-此模式用于最常用作辐射地板系统的注入泵的循环器。泵将热量添加到地板中的循环回路，以使用PI(比例积分) 控制器中的目标值和一个传感器来保持恒定的地板温度。当用于回路的恒温器正在请求(calling)时，该循环器通电，但是当满足了系统的热需求时将降低功率、速度和流量。还有选择在于循环器进入待机状态，以防止向系统添加太多热量，并且防止存在于流动系统中的冷水返回到锅炉时对锅炉的冲击。然而，这是可能的，因为与梯形系统不同，正弦控制系统可以降低噪声并实现更安静的马达。此外，热传感器还提供锅炉保护特征，以通过首先减少注入到系统中的热水量来限制转移到锅炉返回部的冷水量而防止在启动冷系统以加热场地时的热冲击。另外的应用允许循环器将热水泵送到用于加热的风机盘管系统中。热传感器安置在管路中，并且将信号通知泵以提高速度以从系统提供更多的热空气来在管路上保持固定的空气温度。还可以为加热系统提供旁路或旁通模式。

温度设定点冷却-这是温度设定点加热的反模式，并允许循环器将冷水泵送到用于空气调节的风机盘管系统中。热传感器安置在管道或管路中，并且将信号通知泵以提高泵速度以及风机速度，以便从系统提供更多的冷空气。温度设定点冷却还具有待机特征，以防止系统过度冷却，以防止风冷建筑物中结露。

旁路或旁通模式-当返回到锅炉的流体或循环加热或冷却流体的温度低于防止凝结流体或热冲击的损坏所需的预设目标温度时，泵操作。泵启动以直接将热水从供应部泵送到返回部，从而提高返回水的温度，以防止锅炉损坏。

本发明提供了一种非常改进的更有效率且更便宜的电动马达，其就用于可变泵送循环加热或冷却流体以便进行加热和冷却而言具有至少相同的能力。本发明的结构利用直接安装在转子轴上的便宜的陶瓷铁氧体永磁体和直接连接到泵马达电子控制器以给马达供电的被整流的交流线电压的直接输入(例如，170VDC或340VDC)。本发明可以从大多数美国住宅单元中可获得的115-120V、60Hz的常用交流电路电源供电，或从北美以外的国家以及美国的商业或工业地点中可获得的240V、50Hz的电流供电。在所有情况下，电子控制器为泵马达提供被整流的正弦变化的例如170VDC或340VDC的电流(直接来自线路交流电流的整流)以给马达供电并通过正弦改变被整流的直流电流的频率来控制马达速度。通过将PFC升压电路并入系统控制板，可以实现高达400VDC的总线电压。

本发明的转子和定子都是伸长的，以满足所使用的稍微较大的铁氧体磁体的空间要求，并且能够包围形成定子的增加匝数的电线(以便通过流到马达的高电压、较低电流的电力实现所需的磁通)和形成转子的较弱的铁氧体磁体。

例如，对于普通的小型泵马达，具有内部护铁的合适的稀土马达转子将为大约0.5英寸长，但是当使用普通铁氧体磁体转子时，转子必须被伸长到大约1.4英寸长以实现类似的功率输出。然而，制造各向异性陶瓷铁氧体磁体是本领域众所周知的。当使用各向异性陶瓷铁氧体磁体时，根据制造方法，磁通可以大大增加(高达普通铁氧体磁体转子的大约1.8倍)。因此，例如，按照前述示例，使用1.4英寸长的各向异性铁氧体磁体转子允许更高的输出和效率，并且噪声更低，但是比稀土磁体成本更低。

仅仅作为示例，永磁转子马达的电子换向可以通过运算放大器 (“OPAMP”)、与OPAMP组合操作比较器、以及微处理器来提供。这些电子控制元件都优选地安装在马达壳体中。通过使用正弦波函数进行本发明的马达控制来进一步改善该马达，这导致更安静且更有效率的控制系统，并且大大提高了循环器的受控操作的效率。用于提供正弦变化的直流电压的电子系统是本领域公知的，本身并不构成本文所描述的本发明组合的一部分。尽管定子还包括更多数量的电线匝数以补偿较高电压下的较低电流以获得必要的磁通，但是较低的电流减少了马达中产生的热量。

由于电线圈和不包括护铁(其通常与稀土磁体一起使用)的铁氧体永磁体之间产生的电感的减少以及以更大的力驱动系统而不用担心铁氧体永磁体的退磁的能力，通过提供由正弦变化的直流电压产生的来自定子电磁体的磁通的正弦变化，可以在从完全停止到最大流量的过程中平稳地控制系统。

此外，通过使磁体定向以形成各向异性铁氧体磁体，可以进一步提高来自标准陶瓷铁氧体磁体的磁通。还众所周知，通过形成海尔贝克阵列(Halbach Array)式的各向异性铁氧体磁体，可以再次进一步增加磁通，而不改变铁氧体材料。通过增加磁通，与使用稀土永磁体相比，定子中的电线匝数不需要增加或增加较少。在上述各种情况下，铁氧体磁体关于潮湿环境的惰性以及在较高温度、较高电压和较低电流下保持磁性性质的优点仍然存在。

该泵马达包括可编程电路，取决于整个流动系统的要求，可编程电路能够根据需要而被容易地编程为在许多不同的配置中操作。必要的数据从适当地安置在流动系统中的温度传感器提供给马达控制器。具体地，可以被编程到每个印刷电路板或控制马达的固件中的算法可以在任何潜在的修改下规定系统的操作，包括固有地允许泵基于以下算法操作：“具有预洗炉(pre-purge)加速特征的增量温度算法”，其规定逐渐增加泵马达的速度，从而逐渐增加流动系统中的流量，直到实现所需的温差；“温度设定点冷却算法”；“具有回流的闭环系统算法”，特别适用于太阳能系统；“具有锅炉保护的温度设定点加热模式算法”，包括在流动系统中使用多个温度传感器；以及“锅炉保护旁通或旁路模式”。这四种模式是编程到控制器芯片中的软件的每一部分，控制器芯片连接到泵控制器微处理器中；如认为对于泵系统的操作控制的其它所需变化或对于完全在不同的程序下操作是必要的，则可以根据需要编程另外的算法。

附图说明

图1是根据本发明的循环器的侧视立视图；

图1A是图1的循环器的分解视图；

图2是示出六个定子槽和四极转子的正视内部视图，其中，绕组还未被施加到定子，以便示出图1中的循环器的定子靴和槽；

图3是图2的定子的等距视图，包括绕组和电力连接部位；

图4是图1的永磁转子的等距示意图；

图4A是用于现有技术的直流马达的现有技术版本的永磁转子和轴组件的等距分解视图和等距视图；

图5是图4转子的前端视图；和

图6是沿图4的永磁转子的图5的线B-B的剖视图；

图7是图4的永磁转子的分解视图；

图8是示出泵马达的马达驱动控制板部分以及其如何安装到泵马达的主壳体的分解视图；

图8A是马达驱动控制印刷电路板的细节视图，包括电路的若干元件；

图9是泵马达壳体的功率使用界面控制器部分的分解视图，包括 LED屏幕和供电控制印刷电路板；

图9A和9B分别是控制对泵马达供电的印刷电路板的正视图和背视图；

图10是控制用于闭环太阳能加热系统的本发明的循环器的算法的流程图，所述算法包括用于存储传感器的安全特征；

图11是用于回流系统的算法的流程图，所述算法包括存储传感器安全特征；

图12是根据包括预洗炉开始循环的增量温度(“DT”)操作控制来操作循环器的算法的流程图；

图13是用于在设定点冷却模式下操作循环器的算法的流程图；

图14是用于在设定点加热模式下操作本发明的循环器的算法的流程图，所述算法包括防止对锅炉损坏的保护；

图15是用于使用锅炉保护模式来操作本发明的循环器的算法的流程图，所述算法包括操作分流/旁路的。

图16A-E是HVAC领域中的流动系统的示意图，其中，本发明的循环器是有用的。

图16A是串联回路系统，包括保持跨各个系列的回路的恒定温差的区域阀；

图16B是具有回路致动器的辐射歧管的多区域系统，再次利用跨整个系统在锅炉输出部和回到锅炉的返回流体之间保持的恒定ΔT，而同时还经由旁路提供锅炉保护；

图16C是设定点加热系统，其中，循环器的速度被编程为改变以保持供应传感器或锅炉返回传感器的固定温度。另外，当返回到锅炉的液体温度过低时，通过降低循环器速度并且因此降低流量，以避免对锅炉的温度冲击和导致的烟道气体凝结，从而提供锅炉保护。

图16D是替代的锅炉保护系统，其在返回系统中的温度极低的情况下提供旁路，增加来自循环器的流量以实现旁路；和

图16E提供了一种加热或冷却系统，其中，被冷却或加热的空气吹送到所需位置，并且循环器速度被编程为根据风机盘管的必要温度需求(具体地，是否正在循环冷却剂或加热液体)而改变。

具体实施方式

参考附图，循环器包括叶轮37，叶轮直接连接到泵马达中的永磁转子8。叶轮37保持在叶轮室7内并使流体在流体入口4和流体出口之间移动(参见图1A)。马达由总体用附图标记116表示的马达控制板的印刷电路板(“PCB”)上的中央处理单元(“CPU”)和数字信号处理器(“DSP”)控制，马达控制板直接连接到壳体9内的定子绕组。图8A中示出了马达控制PCB116电路的示意图。传感器和供电控制 PCB的细节在图9、9A、9B中示出，并且总体用图1A中的附图标记 22表示供电控制PCB。

高压电从供电控制PCB 22经由连接器TP6、TP7通过双针管座 J6传递到马达控制PCB 116。

在图2和3中更详细地示出了定子的细节，其中，在图3中用附图标记47表示的绕组示出为围绕线圈靴147，在电线围绕线圈靴148 缠绕之前的线圈靴如图2所示。这些线圈靴由层叠的层形成，并且如图所示制成绕组，其中，来自马达控制PCB的直流电流与定子绕组47的连接通过触头TP6、TP7到图3中的触头58、57形成。

供电印刷电路板22包括与线电压连接的双线电触头W1，该线电压可以是112-120VAC或240VAC并被传递到整流器G1以将电力转换成直流，例如从115VAC转换成170VDC，或从240VAC转换成 340VDC。然后，被整流的电力经由电力触头J6传递到马达控制板116 的PCB，然后马达控制板通过其微处理器利用从传感器经由八针连接器J7传递到马达控制板而接收到的数据为马达和泵的操作供电。来自温度传感器或热敏电阻的信号从热敏电阻(图8-9B中未示出)传递，以通过连接器J7向DSP和CPU提供数据，从而控制向马达定子绕组58输出电力的频率。

以所谓的无传感器的电子方式实现换向，所述换向利用形成PCB 系统的一部分的运算放大器(OPAMP)和比较器59，从而允许用完全整流的电压(例如，从120VAC线获得的170V)为泵供电。与先前可用的泵马达及其控制相比，较大的铁氧体磁体和由此稍微较大直径的定子148允许具有美国规定所要求用以处理更高电压的额外空间，从而获得更有效率的系统。与使用含有环境有害的稀土金属(例如，钕)的磁体相比，较厚的铁氧体磁体在较高的功率输出以及较高的温度下不太可能退磁，因此可以在更极端的操作条件下使用，并且可以用于可以是高度腐蚀的液体(例如，盐水)。陶瓷铁氧体磁体极耐化学腐蚀。

此外，通过利用较高的电压，而不需要变压器，允许马达在比较低电压电力的情况中的温度更低的温度下运行。较高的电压允许较低的电流流过定子绕组，从而减少热损耗并提高效率。

通过避免使用护铁(其通常在使用稀土磁体时需要)，转子上的铁氧体磁体避免了护铁的腐蚀。虽然补偿铁氧体磁体所需的额外的铜线匝数保持了马达的总重量，但是例如如现有技术的图14所示，护铁 154增加了转子的重量，使得转子更难以平衡。然而，现有泵中由于较高的电流引起的热损耗通过在本发明中以较低的电流操作来降低。虽然额外的铜线绕组由于电阻“R”而线性地增加热损耗，但是根据功率损耗方程，热损耗＝I²R，由于电压从现有泵中的12VDC增加到本发明的泵中的170或240VDC所导致的较低电流“I”的效果对功率损耗具有几何效应。因此，更低的热损耗导致更高的效率。

在没有护铁的情况下，定子电磁体能够被容易地正弦磁化，从而在极性被切换时产生较少的谐波，这也有助于降低功率损耗以及降低振动噪声，包括电噪声和听觉噪声。使用护铁使得通过永磁体以及定子电磁体的磁通完全是径向的，导致当电的极性被换向器/控制器改变时，定子的极性从正极性到负极性迅速变化。这导致梯形特性(profile) 不如本发明提供的正弦特性那样有效率或安静。

供电PCB上与线电压连接的电连接器W1包括绝缘位移连接器。假设使用美国常用的115-120VAC家用电流电路，当交流电流通过供电PCB上的桥式整流器和电容器而被转换为直流电压时，提供给马达控制板的总线直流电压为170VDC。增加的总线电压需要马达室中更大的空间，这也是较大但成本较低的铁氧体磁体所需要的；这不仅消除了变压器，而且通过降低由较高电流电阻损耗产生的热量来提高效率，当以低电压操作(例如，现有技术的马达中的大约12V)时，则需要更高的电流来为马达提供必要的功率，就会产生该较高电流电阻损耗。

将115-120伏交流电流整流到170伏直流电流是通过公知的系统完成的，例如，桥式整流器与电容器的组合，它们位于供电板22上，供电板位于LED屏幕17后方。当在使用230-240VAC电流的地点操作时，获得340VDC的直流电流，因此主要需要更换电容器，以避免在较高电压下损坏。所产生的直流电流经由双针连接器传递到马达控制板116。来自热传感器或热敏电阻的数据信号输入部也位于供电板 22上，然后供电板将数据信号经由使用低电压信号连接器的八针连接器传递到马达控制板116。

通过包括三相逆变器U1的IGBT功率模块对马达控制板116中的直流电流操作，以形成馈送到马达的人工的正弦变化的直流电压，以与位于马达控制板116上的微控制器U2一起控制其速度。然后，使用由微控制器U2控制的运算放大器(“OPAMP”)U6、比较器U4 和谐振器Y1来改变电压的频率，微控制器根据来自热敏电阻的信号操作，确定是否增加或减少满足系统的流体流量需求所需的电流振荡频率。以上列出的各种电子元件、运算放大器(“OPAMP”)和比较器例如可从Microchip、Diodes、Fairchild和Texas Instruments等商业地获得。应当理解，增加正弦电流振荡频率将增加泵速度，从而增加液体流量。

比较器可以是OPAMP的形式，但优选地是马达控制PCB 116上的独立单元，其用作换向器，以便基于系统的反电动势(即，转子永磁体在无电的定子绕组上所产生的)连续地确定转子极相对于定子的角位置。合适的OPAMP的一个示例是Texas Instruments LMV3441型单元。

陶瓷磁体通常由衍生自铁氧化物(例如，赤铁矿(Fe₂O₃)或磁铁矿(Fe₃O₄))的铁磁陶瓷化合物形成，并且优选包括其它金属(例如，锶或钡)的氧化物。这些陶瓷材料优选不导电，即，具有高电阻率，并且高度抵抗进一步的氧化腐蚀。

为了获得对马达速度和加速度和效率的必要的精细控制，本系统还在马达控制PCB和供电控制PCB中的每一个上包括数字微处理器或微控制器。根据特定流体系统所要操作的被安装的程序，马达控制PCB响应于来自例如热敏电阻传感器的信号(其从供电板微控制器传出)。可以使用供电板的正面上的三个按钮SW1、SW2、SW3选择所需的程序，这三个按钮连接到供电板上的微控制器板。通过遵循微控制器中的选定程序，选择马达转子的速度以匹配满足冷却或加热系统中的流体流的需求所需的泵叶轮速度。热敏电阻连接到微控制器，以便为微控制器提供所需的数据，以在系统温度条件可能改变时保持马达的必要速度。

与现有技术的数字LED显示器相比，较高的总线电压允许使用具有背光的图形液晶显示器(LCD)，允许在屏幕上向操作者提供更多信息。

再次参考附图，定子提供用于电线绕组47的六个槽148。通过连接器57、58向电绕组提供电力。具有四个极(两个正极和两个负极) 的转子在定子芯内同心地旋转，并且在一个实施例中包括由塑料涂层包围的永久锶铁氧体磁体(64)。转子60通过键(62)被锁定或键合到转子轴66，以便当电流被提供给定子并且定子极性正弦变化时转动而不滑动。马达控制PCB 116包含软件(包括固件)并且保持在电子设备外壳16的一部分内。

根据通过连接器25从热敏电阻接收到的温度数据操作，马达控制 PCB控制转子60的速度，并且因此控制泵叶轮的速度；温度数据最初通过传感器和供电控制微处理器传递，然后供电控制微处理器通过八针连接器J1将变换后的数据传递到马达控制板。马达控制板微处理器根据其软件发送指令，以改变正弦曲线的电频率，以操作泵，以将来自泵的流体流量保持在保持所需流动系统温度(其通过热敏电阻测量)所要求的值。通过组合OPAMP和比较器，电噪声的误差诱导效应降低，正弦曲线平滑，从而在泵的操作中振动较小、效率较高。与使用稀土金属永磁转子和12VDC输入的现有技术主要使用的梯形驱动曲线相反，整个系统上提供的软件以正弦曲线控制电流极性。

在图8A中，示出了马达控制PCB 116的总体电路图的示例，示出了OPAMP、比较器和微控制器之间的相互关系，它们使系统特别有效率和耐用。参考图8和8A，电子元件在下表I中被识别。参考图 9A和9B，电子元件在下表II中被识别。

表I

表I续表

表II

表II续表

控制器16被预编程以包括由图10-15的流程图表示的算法。

参考图10的流程图和图16A的流动系统图，它们描述了操作并示出了具有预洗炉加速特征的闭环ΔT加热系统的流动系统，其利用单个操作泵120和锅炉式水加热器200。该系统包括供应温度传感器 210和返回温度传感器212，它们分别测量离开锅炉加热器的管线和返回到锅炉加热器的管线中的液体的温度。存在多个回路加热系统管线240、250、260，它们从主供应管线220离开并返回到主返回管线230；每个回路240、250、260分别由机械阀241、251、261控制。然而，这些阀不受循环器系统的控制，而是人工地或由其它电子或恒温系统独立控制。

在图10的流程图中示出了图16A的系统的操作，S1是由热敏电阻210感测的供应温度，S2是由热敏电阻212感测的返回温度。如图所示，当泵120启动时(1001)，控制算法确定初始ΔT是否满足所需的ΔT(1002)，如在算法S1>(S2+10°F)中预设的那样。如果ΔT 太小，泵将被关闭(1003)，并监测温度(1004)，直到达到ΔT值。在这种情况下，由操作者设定各个温度，并且以这种方式维持ΔT，而不会导致供应流体过低并且返回液体过低以致在锅炉中产生问题的风险。

泵被编程为以最小速度(1006)启动(1005)并逐渐增速或加速；在增速期间，继续监视ΔT(1007)。在供应温度S1不大于返回温度 S2以上预定值(例如，10°F)时(1011)，那么泵减速(1008)。或者，如果其低于所需温度(例如，通常是默认的最低温度的180°F)(1009)，则泵减速(1008)。如图所示，泵算法设定成保持所需的温度流动和加热模式，而不危及锅炉。如图所示，包括在该算法内的整体上以附图标记1020表示的安全特征要求返回温度应在180-230°F 的范围内(1022-1016)；如果返回温度大于250°F(1007)，则泵关闭(1014)。表III列出了图10的每个步骤中的算法语句。

表III

图10

图16B也是如图11的情况的ΔT型操作，但是在这种情况下使用辐射歧管并且还包括单独的锅炉传感器和室外温度传感器，用于对所需热量进行更细微的控制，并且为了避免对锅炉的损坏，提供单独的回流管线，用于锅炉传感器322读数过低的情况。如果锅炉热敏电阻 322记录过低的温度，则旁通阀360打开，和/或如果返回热敏电阻312 读数过低，则泵120减速。表IV列出了图11的每个步骤中的算法语句。表V列出了图12的每个步骤中的算法语句，其也可以被遵循以操作图16B的提供了预洗炉开始循环的系统。

表IV

图11

表V

图12

图16C是示出用于辐射注入加热器的流动系统的类型的图，并且基于包括锅炉返回保护选项的预定设定点温度。如图14的流程图所示，选择设定点加热模式算法，并输入特定温度。循环器中的控制器监测位于即将进入辐射系统401之前的供应传感器410，并且还监测锅炉保护传感器412，以确保向辐射系统提供所需加热量，并且通过避免锅炉返回管线上的过度低的温度来保护锅炉。该系统包括三个泵，其中，中心泵120是由传感器和控制器控制的泵，其它泵(即，泵421 和422)以恒定速度操作。当中心泵120启动时，首先通过一系列的步骤来确保传感器连接。如果供应传感器410(测量温度S1)连接并且锅炉传感器412连接，则只要由锅炉传感器测量的温度S2低于锅炉设定点温度，泵转子速度就被设定为最小速度。一旦返回到锅炉的管线的传感器达到所需的设定点，并且供应温度S1处在针对该传感器的所需温度设定点，则泵120的马达的速度增加，以便进一步提高温度。一旦S1温度下降到设定点以下，则泵120的速度再次增加以增加温度。如果S1温度设定点高于所需设定点温度，则受控泵120的速度降低，直到再次达到所需的温度读数。如上所述，在这种情况下，锅炉保护是通过降低泵120的速度以便允许泵送通过恒定功率泵422的更多的热液体经由旁路管线450直接返回到锅炉来实现的，因为泵120将以比泵422的恒定功率速度更低的水平运行。以这种方式，返回到锅炉的流体保持在足够高的温度以防止锅炉冲击并且防止烟道废气的凝结。如上所述，对于其它示例性系统，表VI列出了图14的每个步骤中的算法语句，提供了具有锅炉保护的设定点加热模式的操作。

表VI

图13

1301	开始
		1302	交流电被施加，系统初始化
1303	控制器监测供应传感器(S1)
		1304	停止马达
1305	S1缺失吗？
		1306	以全速运行马达
1307	S1温度>设定点吗？
		1308	速度增加以增加温度
1309	速度降低以降低温度
		1310	S1<(设定点-5°F)吗？
1311	移除交流电或退出模式–停止

图16D的流程图包括保护锅炉免受过度低的返回温度影响的分流旁路方法。例如，对于不是规律地日常使用的大型场所，时常遇到这样的返回温度。例如，大型娱乐大厅或礼拜堂。在图16D的情况下，图15的流程图的锅炉保护模式操作是有用的。该算法规定系统的初始确定为锅炉返回传感器512是否连接和操作，如果是，则泵120监测该传感器。在传感器指示温度低于锅炉保护设定点的程度上，泵转子120被设定为最大速度(rpm)，以便将相当大比例的热水返回到锅炉以与来自加热系统的返回水混合，从而减缓场地的加热，但是还保护了锅炉。一旦温度达到灵敏的锅炉保护设定点以上，则泵120速度降低或关闭，其余两个泵继续将热水送到辐射歧管然后将其返回锅炉。锅炉返回传感器512继续监测该温度，以确保水温不会太低，以防止锅炉冲击或者在最坏情况下导致烟道废气的凝结。如上所述，对于其它示例性系统，表VII列出了图15的每个步骤中的算法语句，提供了具有锅炉保护的设定点加热模式的操作。

表VII

图14

根据图14操作的系统是风机吹送式空气固定温度系统，并且可以用于加热或冷却，这取决于它是连接到锅炉605还是冷却系统705。被加热或冷却的液体被引入空气通过其吹送的管路的盘管中，并且被加热或冷却的空气通过管路系统650吹送。供应传感器612监测空气温度并且使得泵120速度增加以便使液体进入空气管路盘管(在温度过低的情况下)，或者减少液体的流动(一旦温度达到所需设定点以上)。在该系统中，辅助泵621提供最小量的持续的流体流，这通常是维持系统操作所必需的，并且通过泵120的操作可以减少或消除通过加热或冷却管路的流，或者如果泵关闭，阀630可以关闭，从而完全关闭该系统。图16E按照图13的流程图在制冷模式下进行操作。表 VIII列出了图16E 的每个步骤中的算法语句，用于图16E的系统的冷却模式操作。

表VIII

图15

1501	开始施加交流电
		1502	交流电被施加，系统以锅炉保护模式初始化
1503	传感器S2连接了吗？
		1504	泵监测返回传感器S2
1505	设定泵转子速度为最大速度(rpm)
		1506	设定泵速度为最小速度(rpm)
1507	设定泵转子速度为零速度(rpm)
		1508	S2<目标锅炉保护设定点吗？
1509	返回S2>目标锅炉保护设定点+4°F吗？
		1510	移除交流电或退出锅炉保护模式–停止

Claims (6)

1.一种用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，所述循环加热或冷却系统包括用于向所述循环加热或冷却系统提供加热流体的锅炉，所述循环器系统包括：

离心叶轮和可操作地连接到离心叶轮以驱动离心叶轮的电动的变频直流马达，

所述变频直流马达包括：永磁转子；和定子线圈的系统，所述定子线圈能够由可变直流电流供电；以及

电连接到马达的定子线圈的电子控制系统，所述电子控制系统包括：

整流器，用于将交流电流整流到直流电流；

电子换向系统；

电子变频驱动控制系统，用于通过针对来自整流器的对变频直流马达供电的被整流的直流电流产生人工的可变电压频率来控制马达的速度；

电数据信号连接部，用于接收反映旨在位于所述循环加热或冷却系统中的至少一个热传感器的输出的数据信号；

从电数据信号连接部连接到电子变频驱动控制系统的可操作连接部，用于将任何数据信号传递到电子变频驱动控制系统；以及

电子控制系统的整流器部分与交流线电流源之间的电路连接部；

其特征在于：

永磁转子由各向异性陶瓷铁氧体磁体形成；电子控制系统包括第一印刷电路板，用于接收交流线电流并且对其整流以及用于接收和解译来自所述至少一个热传感器的数据，所述第一印刷电路板包括所述整流器，所述整流器设计成对交流线电流整流，以产生维持在交流线电流的本地电压的被整流的直流电流；电子控制系统包括第二印刷电路板，用于通过改变用于定子线圈的电力的直流电流频率来控制马达速度，其中，所述第二印刷电路板包括微控制器，所述微控制器解译经由第一印刷电路板从所述至少一个热传感器接收到的热数据，并且基于该热数据控制泵操作以维持循环加热或冷却流体的必要流体流量，其中，所述第二印刷电路 板包括IGBT功率模块，用于将被整流的直流电流转换为在来自被整流的直流电流的约170V至约340V的范围内的电压下的正弦变化直流电压，以对定子线圈供电；电子变频驱动控制系统用于响应于来自所述至少一个热传感器的数据信号所通知的系统负载变化来控制正弦变化直流电流的频率；电子换向系统与电子变频驱动控制系统一起工作，以控制电动马达的速度，以便获得高效率并且基本无噪声的马达。

2.根据权利要求1所述的用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，所述循环器系统还包括：

可人工操作的控制部，用于根据循环加热或冷却系统的要求选择具体程序以用于控制电子变频驱动控制系统来操作泵；

LCD屏幕，用于显示所选择的程序的指示；以及

可人工操作的控制部和第一印刷电路板和LCD屏幕之间的连接部。

3.根据权利要求1所述的用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，其中，控制电子变频驱动控制系统的程序用于保持来自锅炉的出口与返回锅炉的返回管线之间的指定温差。

4.根据权利要求2或3所述的用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，所述循环加热或冷却系统还包括位于所述循环加热或冷却系统的锅炉的返回部处的热敏电阻传感器，并且其中，控制电子变频驱动控制系统的程序用于减慢循环加热或冷却流体的流动，以便将较少量的流体返回到锅炉，直到返回到锅炉的流体被升温到预定温度，使得返回到锅炉的较大量的返回流体将不会对锅炉造成损坏。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，其中，交流线电流源提供115-120V或230-240V的电压。

6.根据权利要求4所述的用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，其中，交流线电流源提供115-120V或230-240V的电压。

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