CN206320048U - 智能控制型水泵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种智能控制型水泵，所述智能控制型水泵包括具有PWM信号调整模块的电机控制系统，其中，所述PWM信号调整模块能够根据智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时泵体内水的状态调整电机控制系统输出的PWM信号来改变定子的线圈绕组上的平均电压，从而在水温高于预设水温时降低智能控制型水泵的转速并在水温低于预设水温时提升智能控制型水泵的转速以维持预设水温，能够使智能控制型水泵中的水温保持恒定，且降低智能控制型水泵中水温高于预设水温时智能控制型水泵的能耗；所述智能控制型水泵还包括时间控制器，可使智能控制型水泵在预设时间点开始工作或结束工作，能够控制智能控制型水泵的工作时间，提升产品的适用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及水泵技术领域，尤其涉及一种智能控制型水泵。
背景技术
水泵(Pump)是一种是对流体做功的机械，用于增加液体的压力，使液体输送流动。在工业生产及日常生活中，水泵用来输送清水以及其它物理、化学性质类似于水的液体，其应用较为广泛，如自来水工程、空调循环水工程、锅炉供水、增压供水、消防喷淋系统、灌溉、电站、工业供水系统、船舶工业及炼油工业等领域。
水泵按照工作原理分为多类，其中就包括离心水泵。离心水泵开动前，先将泵腔和进水管灌满水，运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，叶轮入口形成真空，外界的水在大气压力下沿进水管被吸入补充了这个空间，继而吸入的水又被叶轮甩出而进入出水管，因此离心水泵在叶轮高速旋转所产生的离心力的作用下，能够连续吸水、压水，完成对水的输送。
目前市场上所用水泵一般为定速运行水泵，同时需要人工控制开关。请参阅图1，为现有的一种应用于北方冬季家庭供暖的供暖循环系统的结构示意图，包括热水器100’、与热水器100’的出水口110’相连的分水器200’、分别连接分水器200’的多个散热装置300’、与多个散热装置300’均相连的集水器400’、与集水器400’及热水器100’的进水口120’相连的水泵500’、及分别连接热水器100’的进水口120’与出水口110’的旁路调节装置600’。多个散热装置300’可置于不同的房间，水泵500’将热水器100’产生的热水泵入设置于不同房间的多个散热装置300’为使用者供暖，之后将冷水泵回热水器100’加热。
由于水泵500’只能按照定速运行，同时需要人工控制开关，使这种供暖循环系统存在以下缺点：1、室内温度高低不同时水泵500’定速运行会产生能源浪费；2、使用者无需使用供暖系统时人工操作水泵500’关机，但再次使用时人工操作水泵500’开机后需要一定时间之后供暖循环系统才可使房间内温度上升；3、若冬天使用者长时间离开，供暖系统关机，有可能出现水管冻裂现象。
此外，现有技术中还将人工控制开关的水泵设于家用热水器的管路当中，用于为家用热水器增压，当家用热水器与出水阀相距较远时，打开出水阀，需放出很长一段冷水才出热，既浪费水资源，又需冷中等待。
现有技术中，无刷直流电机的转速正比于定子绕组的电压，改变定子绕组电压的幅值即能改变电机的转速。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种智能控制型水泵，能够保持智能控制型水泵中的水温恒定，并节省能耗，同时具有定时自动开关功能。
为实现上述目的，本实用新型提供一种智能控制型水泵，包括永磁直流无刷电机、及设于所述永磁直流无刷电机一端与永磁直流无刷电机相连的泵体；
所述永磁直流无刷电机包括电机外壳、设于所述电机外壳内的转轴、套设在转轴上的转子、环绕于转子外围且固定在电机外壳内周面上的定子、设于电机外壳内且与定子电性连接的控制元件、设于电机外壳远离泵体一端内侧且电性连接控制元件的电机控制系统、及设于电机外壳内且电性连接电机控制系统的时间控制器；所述定子包括数个线圈绕组；
所述泵体包括靠近永磁直流无刷电机设置的泵盖、设于泵盖远离永磁直流无刷电机一侧的泵壳、于泵盖及泵壳所包围区域内套设在所述转轴末端上的叶轮、及设于所述泵壳或泵盖上且与电机控制系统电性连接的传感器；所述传感器的感测端伸入泵盖及泵壳所包围区域内；
所述电机控制系统包括与传感器电性连接的PWM信号调整模块。
所述传感器为温度传感器。
所述传感器为压力传感器。
所述PWM信号调整模块包括与传感器电性连接的计数器、电性连接计数器的第一数字寄存器、及电性连接计数器的第二数字寄存器；
所述永磁直流无刷电机还包括设于电机外壳上支撑转轴的轴承、及设于所述电机外壳上且电性连接电机控制系统的调节操作面板；
所述泵体还包括密封转轴与叶轮之间间隙的机械密封件。
所述高磁通密度的永磁材料为钕、铁、硼的堆栈组合。
所述定子包括三个线圈绕组。
所述时间控制器为时间继电器。
所述控制元件为光电控制元件或霍尔控制元件。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种智能控制型水泵，所述智能控制型水泵包括具有PWM信号调整模块的电机控制系统，其中，所述PWM信号调整模块能够根据智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时泵体内水的状态调整电机控制系统输出的PWM信号来改变定子的线圈绕组上的平均电压，从而在水温高于预设水温时降低智能控制型水泵的转速并在水温低于预设水温时提升智能控制型水泵的转速以维持预设水温，能够使智能控制型水泵中的水温保持恒定，且降低智能控制型水泵中水温高于预设水温时智能控制型水泵的能耗；所述智能控制型水泵还包括时间控制器，可使智能控制型水泵在预设时间点开始工作或结束工作，能够控制智能控制型水泵的工作时间，提升产品的适用性。
附图说明
为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
附图中，
图1为现有的一种供暖循环系统的结构示意图；
图2为本实用新型的智能控制型水泵的半剖结构示意图；
图3为本实用新型的智能控制型水泵的PWM信号调整模块的结构框图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图2，本实用新型提供一种智能控制型水泵，可用于循环供暖系统中热水的输送，或者用于为家用热水器增压，包括永磁直流无刷电机100、及设于所述永磁直流无刷电机100一端与永磁直流无刷电机100相连的泵体200。
所述永磁直流无刷电机100包括电机外壳110、设于所述电机外壳110内的转轴120、套设在转轴120上的转子130、环绕于转子130外围且固定在电机外壳110内周面上的定子140、设于电机外壳110内且与定子140电性连接的控制元件150、设于电机外壳110远离泵体200一端内侧且电性连接控制元件150的电机控制系统160、设于电机外壳110内与电机控制系统160电性连接的时间控制器170、设于电机外壳110上支撑转轴120的轴承180、及设于所述电机外壳110上且电性连接电机控制系统160的调节操作面板190。
具体地，所述转子130含有高磁通密度的永磁材料，优选地，所述高磁通密度的永磁材料为钕、铁、硼的堆栈组合。
具体地，所述定子140包括数个线圈绕组，优选地，所述定子140包括三个线圈绕组。
具体地，所述控制元件150优选为光电控制元件或霍尔控制元件。
具体地，所述时间控制器170控制所述智能控制型水泵在预设时间点开始工作或结束工作。具体地，该时间控制器170包括长开模式、长关模式、及定时开关模式三种工作状态：在长开模式中智能控制型水泵保持运行状态，使智能控制型水泵停机需人工操作；在长关模式中智能控制型水泵保持停机状态，使智能控制型水泵停机需人工操作；在定时开关模式中时，先设定智能控制型水泵开启时间(例如设置XX年、XX月、XX日、XX时、XX分)与停止时间(例如设置XX年、XX月、XX日、XX时、XX分)，则智能控制型水泵通过该时间控制器170的控制在设定的时间段工作。
具体地，所述时间控制器170可为时间继电器，所述时间继电器可在预设时间点到来时使其常开触头闭合或常闭触头断开，可完成控制智能控制型水泵在预设时间点开始工作或结束工作的功能，进而控制智能控制型水泵的工作时间。
具体地，所述调节操作面板190用于设定预设转速及水温和预设时间点。
需要说明的是，通过设置该时间控制器170，本实用新型的智能控制型水泵的工作时间能够智能控制，大大提升了产品的适用性，例如当该智能控制型水泵用于循环供暖系统中热水的输送时，使用者可在离家上班之前对智能控制型水泵的工作时间进行设置，使其开机时间为下班回家前的半小时，关机时间定为手动，智能控制型水泵能够在使用者到家之前即开始工作对供热循环系统中的热水进行循环，提前提升室内的温度，当使用者到家时室内已被供热一段时间，供热的效果好；再例如，当该智能控制型水泵用于为家用热水器增压时，使用者可根据个人使用热水的习惯时间，设定智能控制型水泵提前开始工作，使得使用者在使用家用热水器时打开水阀即可获得热水。
值得一提的是，如果将该智能控制型水泵应用于循环供暖系统，为实现整个循环供暖系统定时工作的目的，循环供暖系统中的热水器需为开启方式为水流开关控制型的热水器，或者选择非水流开关控制型热水器搭配安装在管道上并连接热水器的水流开关，通过智能控制型水泵的定时工作使热水器管道内的水流动使热水器开始工作，达到使整个供热循环系统开始供热的目的。
具体地，所述泵体200包括靠近永磁直流无刷电机100设置的泵盖210、设于泵盖210远离永磁直流无刷电机100一侧的泵壳220、于泵盖210及泵壳220所包围区域内套设在所述转轴120末端上的叶轮230、设于所述泵壳220或泵盖210上且与电机控制系统160电性连接的传感器240、及密封转轴120与叶轮230之间间隙的机械密封件250。
具体地，所述传感器240的感测端伸入泵盖210及泵壳220所包围区域内，对智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时泵体200内水的状态进行感测并将感测信号传输至电机控制系统160。
可选地，所述传感器240为温度传感器，对泵体200内的水温进行感测。
可选地，所述传感器240为压力传感器，对泵体200内的水压进行感测。
具体地，所述电机控制系统160包括与传感器240电性连接的脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)信号调整模块161；所述PWM信号调整模块161根据传感器240传输的智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时泵体200内水的状态的感测信号调整电机控制系统160输出的PWM信号来改变定子140的线圈绕组上的平均电压，从而在泵体200内的水温高于预设水温时降低智能控制型水泵的转速并在泵体200的水温低于预设水温时提升智能控制型水泵的转速以维持预设水温。
进一步地，请参阅图3，所述PWM信号调整模块161包括与传感器240电性连接的计数器1611、电性连接计数器1611的第一数字寄存器1612、及电性连接计数器1611的第二数字寄存器1613；
所述计数器1611对应传感器240传输的智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时泵体200内水的状态的感测信号产生一计数值；
所述第一数字寄存器1612中存有第一数据，所述第一数据对应智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时电机控制系统160输出的PWM信号的周期且电机控制系统160输出的PWM信号的周期随第一数据的变化而变化；当所述第一数据与计数器1611的计数值一致时，所述电机控制系统160输出的PWM信号的周期不变；当所述第一数据与计数器1611的计数值不一致时，第一数据对应计数值改变进而对应改变电机控制系统160输出的PWM信号的周期，从而调整电机控制系统160输出的PWM信号以对应提升或降低智能控制型水泵的转速；
所述第二数字寄存器1613中存有第二数据，所述第二数据对应智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时电机控制系统160块输出的PWM信号的占空比且电机控制系统160输出的PWM信号的占空比随第二数据的变化而变化；当所述第二数据与计数器1611的计数值一致时，所述电机控制系统160输出的PWM信号的占空比不变，当所述第二数据与计数器1611的计数值不一致时，第二数据对应计数值改变进而对应改变电机控制系统160输出的PWM信号的占空比，从而调整电机控制系统160输出的PWM信号以对应提升或降低智能控制型水泵的转速。
需要说明的是，现有技术中应用于循环供暖系统中的水泵不能调速，其工作时保持额定转速(一般为3000转/分)，水泵以固定的流量、扬程(系统阻力已经确定)将热水循环，此时水泵输出固定，能耗固定，当水泵中的水的温度也即循环供暖系统中的水的温度高于预设水温时，由于水泵转速无法改变，功耗不变，会产生能源的浪费；当水泵中的水的温度也即循环供暖系统中的水的温度低于预设水温时，由于水泵转速无法改变，供暖系统提供的供暖温度达不到要求。而本实用新型在应用于循环供暖系统中时，由于设置了PWM信号调整模块161，所述PWM信号调整模块161能够根据智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时泵体内水的状态调整电机控制系统160输出的PWM信号的占空比或周期来改变定子140的线圈绕组上的平均电压，从而在水温高于预设水温时降低智能控制型水泵的转速并在水温低于预设水温时提升智能控制型水泵的转速以维持预设水温，能够使智能控制型水泵中的水温也即循环供暖系统中的水温保持恒定以达到供暖的目的，且降低智能控制型水泵中水温高于预设水温时智能控制型水泵的能耗，还可以达到在某一预设水温时开始旋转进行工作及在某一预设水温时停止旋转结束工作的目的，例如，房间内采暖所需的预设水温为40℃，智能控制型水泵运行时的水温为60℃，则智能控制型水泵减速运行，智能控制型水泵输出功率下降，智能控制型水泵能耗降低；又例如，房间内采暖所需的预设水温为40℃，智能控制型水泵运行时的水温为35℃，则智能控制型水泵加速运行，以达到设定水温；再例如，使用者若需要长时间离开，但循环供热系统所处环境温度较低，可设置智能控制型水泵在感测到水温低于2℃时开始旋转进行工作，在感测到水温高于4℃时停止旋转结束工作，可防止循环供热系统管道冻裂。
综上所述，本实用新型的智能控制型水泵，包括具有PWM信号调整模块的电机控制系统，其中，所述PWM信号调整模块能够根据智能控制型水泵在预设转速及水温下工作时泵体内水的状态调整电机控制系统输出的PWM信号来改变定子的线圈绕组上的平均电压，从而在水温高于预设水温时降低智能控制型水泵的转速并在水温低于预设水温时提升智能控制型水泵的转速以维持预设水温，能够使智能控制型水泵中的水温保持恒定，且降低智能控制型水泵中水温高于预设水温时智能控制型水泵的能耗；所述智能控制型水泵还包括时间控制器，可使智能控制型水泵在预设时间点开始工作或结束工作，能够控制智能控制型水泵的工作时间，提升产品的适用性。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种智能控制型水泵，其特征在于，包括永磁直流无刷电机(100)、及设于所述永磁直流无刷电机(100)一端与永磁直流无刷电机(100)相连的泵体(200)；
所述永磁直流无刷电机(100)包括电机外壳(110)、设于所述电机外壳(110)内的转轴(120)、套设在转轴(120)上的转子(130)、环绕于转子(130)外围且固定在电机外壳(110)内周面上的定子(140)、设于电机外壳(110)内且与定子(140)电性连接的控制元件(150)、设于电机外壳(110)远离泵体(200)一端内侧且电性连接控制元件(150)的电机控制系统(160)、及设于电机外壳(110)内与电机控制系统(160)电性连接的时间控制器(170)；所述定子(140)包括数个线圈绕组；所述转子(130)含有高磁通密度的永磁材料；
所述泵体(200)包括靠近永磁直流无刷电机(100)设置的泵盖(210)、设于泵盖(210)远离永磁直流无刷电机(100)一侧的泵壳(220)、于泵盖(210)及泵壳(220)所包围区域内套设在所述转轴(120)末端上的叶轮(230)、及设于所述泵壳(220)或泵盖(210)上且与电机控制系统(160)电性连接的传感器(240)；所述传感器(240)的感测端伸入泵盖(210)及泵壳(220)所包围区域内；
所述电机控制系统(160)包括与传感器(240)电性连接的PWM信号调整模块(161)。
2.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述传感器(240)为温度传感器。
3.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述传感器(240)为压力传感器。
4.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述PWM信号调整模块(161)包括与传感器(240)电性连接的计数器(1611)、电性连接计数器(1611)的第一数字寄存器(1612)、及电性连接计数器(1611)的第二数字寄存器(1613)。
5.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述永磁直流无刷电机(100)还包括设于电机外壳(110)上支撑转轴(120)的轴承(180)、及设于所述电机外壳(110)上且电性连接电机控制系统(160)的调节操作面板(190)；
所述泵体(200)还包括密封转轴(120)与叶轮(230)之间间隙的机械密封件(250)。
6.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述高磁通密度的永磁材料为钕、铁、硼的堆栈组合。
7.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述定子(140)包括三个线圈绕组。
8.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述时间控制器(170)为时间继电器。
9.如权利要求1所述的智能控制型水泵，其特征在于，所述控制元件(150)为光电控制元件或霍尔控制元件。
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| CN108131303A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-08 | 芜湖环球汽车配件有限公司 | 一种水泵温控调节系统及控制方法 |
| CN108696041A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-10-23 | 康富科技股份有限公司 | 一种一体式自循环水冷电机 |
| CN114687849A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-07-01 | 东风柳州汽车有限公司 | 一种发动机水泵及其控制方法 |
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