CN207609572U - 交直流互补太阳能水泵及供水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水泵供水系统技术领域，尤其是涉及一种交直流互补太阳能水泵及供水系统。交直流互补太阳能水泵，包括壳体，壳体的内部设置有永磁同步电机和泵轴；永磁同步电机的动力输出轴与泵轴传动连接，泵轴设置有叶轮；永磁同步电机设置有电源线，用于与外接电源连接；还包括太阳能板组件，太阳能板组件与永磁同步电机电连接。本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵，具有较高的功率，无需过多地增加叶轮的数量，整体结构更加简单紧凑。同时形成了交直流电互补，能够节省电能，并保证供水量稳定。本实用新型提供的供水系统，由于使用了本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵，能耗较小且供水量稳定。

Description

交直流互补太阳能水泵及供水系统

技术领域

本实用新型涉及水泵供水系统技术领域，尤其是涉及一种交直流互补太阳能水泵及供水系统。

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。水泵也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积泵、叶片泵等类型。

现有的水泵采用异步电机，转速较低，通常为2000～3000r/min，供水量较小，且需要较多的叶轮，才能够达到一定的扬程。然而，叶轮的数量越多，水泵的体积越大。

现有的供水系统在运行时，通过交流电为水泵提供电能，且需要人为控制水泵电源开关的开启与关闭，导致能耗大且供水量不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交直流互补太阳能水泵，以解决现有技术中存在的水泵体积大、转速低且供水量不稳定的技术问题。

本实用新型的目的还在于提供一种供水系统，以解决现有技术中存在的能耗大且供水量不稳定的技术问题。

基于上述第一目的，本实用新型提供了一种交直流互补太阳能水泵，包括壳体，所述壳体的内部设置有永磁同步电机和泵轴；所述永磁同步电机的动力输出轴与所述泵轴传动连接，所述泵轴设置有叶轮；所述永磁同步电机设置有电源线，用于与外接电源连接；

还包括太阳能板组件，所述太阳能板组件与所述永磁同步电机电连接。

在某些实施方式中，所述永磁同步电机包括转子和定子组件，所述转子与所述永磁同步电机的动力输出轴连接，所述定子组件嵌套于所述转子的外部。

在某些实施方式中，所述叶轮的数量为1～5个。

在某些实施方式中，所述叶轮的外部设置有蜗壳，所述蜗壳与所述泵轴连接。

在某些实施方式中，所述壳体的内部设置有阀盖，所述阀盖位于所述泵轴的远离所述永磁同步电机的一端。

基于上述第二目的，本实用新型还提供了一种供水系统，包括供水井、供水管路、高位储水池、太阳能控制器和所述的交直流互补太阳能水泵；

所述交直流互补太阳能水泵位于所述供水井中，所述交直流互补太阳能水泵的出水口与所述供水管路的一端连通，所述供水管路的另一端与所述高位储水池连通；所述高位储水池的内部设置有液位传感器；

所述液位传感器、所述永磁同步电机和所述太阳能板组件均与所述太阳能控制器电连接。

在某些实施方式中，所述太阳能控制器为MPPT太阳能控制器。

在某些实施方式中，还包括压力传感器，所述压力传感器与所述供水管路连接。

在某些实施方式中，所述液位传感器为浮球开关。

在某些实施方式中，所述浮球开关包括上水位浮球和下水位浮球，所述上水位浮球位于所述下水位浮球的上方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵，包括壳体，所述壳体的内部设置有永磁同步电机和泵轴；所述永磁同步电机的动力输出轴与所述泵轴传动连接，所述泵轴设置有叶轮；所述永磁同步电机设置有电源线，用于与外接电源连接；还包括太阳能板组件，所述太阳能板组件与所述永磁同步电机电连接。

基于该结构，本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵，通过采用永磁同步电机直接驱动泵轴，带动叶轮转动，具有较高的功率，允许的过载电流大，可靠性显著提高。同时，由于永磁同步电机的转速较高，通常为4000～5000r/min，增大了供水量；同时，由于扬程与转速的平方呈正比，交直流互补太阳能水泵的扬程明显升高，而无需过多地增加叶轮的数量，使得交直流互补太阳能水泵的整体结构更加简单紧凑，与现有的水泵相比，本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵的外形体积可以减小1/3～1/5。

此外，本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵，采用太阳能板组件与外接电源交替给永磁同步电机供电，形成了交直流电互补，当阳光充足时，太阳能板组件给永磁同步电机供电，从而能够节省电能，降低成本；当阴天或晚上无阳光照射时，外接电源给永磁同步电机供电，驱动叶轮旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。

本实用新型提供的供水系统，包括供水井、供水管路、高位储水池、太阳能控制器和所述的交直流互补太阳能水泵；所述交直流互补太阳能水泵位于所述供水井中，所述交直流互补太阳能水泵的出水口与所述供水管路的一端连通，所述供水管路的另一端与所述高位储水池连通；所述高位储水池的内部设置有液位传感器；所述液位传感器、所述永磁同步电机和所述太阳能板组件均与所述太阳能控制器电连接。

基于该结构，本实用新型提供的供水系统，由于使用了本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵，能耗较小且供水量稳定。在实施时，交直流互补太阳能水泵将供水井中的水经过供水管路输送至高位储水池中，采用太阳能板组件与外接电源交替给永磁同步电机供电，形成了交直流电互补，当阳光充足时，太阳能板组件给永磁同步电机供电，从而能够节省电能，降低成本；当阴天或晚上无阳光照射时，外接电源给永磁同步电机供电，驱动叶轮旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。此外，由于高位储水池的内部设置有液位传感器，当液位传感器检测到高位储水池中的水位到达上限时，太阳能控制器控制太阳能板组件停止向永磁同步电机供电，使得永磁同步电机停转，节约能源。当液位传感器检测到高位储水池中的水位低于下限时，太阳能控制器控制太阳能板组件或外接电源向永磁同步电机供电，驱动叶轮旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。

综上所述，本实用新型具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的方法公开发表或使用而确属创新，产生了较好的实用的效果，并具有广泛的产业价值。

下面将配合附图，作详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的交直流互补太阳能水泵的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本实用新型实施例二提供的供水系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二中的井中无水位开关式无水保护系统的功率与转速关系的曲线图。

图标：101-壳体；102-泵轴；103-叶轮；104-电源线；105-太阳能板组件；106-转子；107-线圈；108-蜗壳；109-阀盖；110-供水井；111-供水管路；112-高位储水池；113-太阳能控制器；114-压力传感器；115-上水位浮球；116-下水位浮球；117-出水体；118-支架；119-滤网；120-拉紧件；121-连轴套。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参见图1和图2所示，本实施例提供了一种交直流互补太阳能水泵，包括壳体101，壳体101的内部设置有永磁同步电机和泵轴102；永磁同步电机的动力输出轴与泵轴102传动连接，泵轴102设置有叶轮103；永磁同步电机设置有电源线104，用于与外接电源连接；还包括太阳能板组件105，太阳能板组件105与永磁同步电机电连接。

基于该结构，本实施例提供的交直流互补太阳能水泵，通过采用永磁同步电机直接驱动泵轴102，带动叶轮103转动，具有较高的功率，允许的过载电流大，可靠性显著提高。同时，由于永磁同步电机的转速较高，通常为4000～5000r/min，增大了供水量；同时，由于扬程与转速的平方呈正比，交直流互补太阳能水泵的扬程明显升高，而无需过多地增加叶轮103的数量，使得交直流互补太阳能水泵的整体结构更加简单紧凑，与现有的水泵相比，本实用新型提供的交直流互补太阳能水泵的外形体积可以减小1/3～1/5。

此外，本实施例提供的交直流互补太阳能水泵，采用太阳能板组件105与外接电源交替给永磁同步电机供电，形成了交直流电互补，当阳光充足时，太阳能板组件105给永磁同步电机供电，从而能够节省电能，降低成本；当阴天或晚上无阳光照射时，外接电源给永磁同步电机供电，驱动叶轮103旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。

在某些实施例中，永磁同步电机包括转子106和定子组件，转子106与永磁同步电机的动力输出轴连接，定子组件嵌套于转子106的外部。

转子106安装在永磁同步电机的动力输出轴上，定子组件安装在一起并嵌套在转子106的外部，其中，定子组件包括定子铁芯和绕制于定子铁芯上的线圈107。

需要说明的是，本实施例中的永磁同步电机可以采用现有的永磁同步电机。

在某些实施例中，叶轮103的数量为1～5个。

由于扬程与转速的平方呈正比，本实施例提供的交直流互补太阳能水泵的扬程明显升高，而无需过多地增加叶轮103的数量，例如，现有的水泵的转速为3000r/min，叶轮103数量为12个，采用本实施例提供的交直流互补太阳能水泵，叶轮103数量可以减少至3个或4个，就能够达到更好的供水效果，同时，交直流互补太阳能水泵的整体结构也更加简单紧凑。

在某些实施例中，叶轮103的外部设置有蜗壳108，蜗壳108与泵轴102连接。

蜗壳108具有进水口和出水口，叶轮103位于蜗壳108的内部，蜗壳108的对应于叶轮103轮心的位置处开设有轴孔，泵轴102穿设于轴孔中。

在某些实施例中，壳体101的内部设置有阀盖109，阀盖109位于泵轴102的远离永磁同步电机的一端。

需要说明的是，阀盖109为现有技术，其结构不再详细描述。

本实施例提供的交直流互补太阳能水泵，还包括出水体117、支架118、滤网119、拉紧件120、连轴套121等零部件，其结构与目前常见的水泵中的相应零部件的结构相同，本实施例不再赘述。

实施例二

参见图3和图4所示，本实施例也提供了一种供水系统，包括供水井110、供水管路111、高位储水池112、太阳能控制器113和本实用新型实施例一提供的交直流互补太阳能水泵；交直流互补太阳能水泵位于供水井110中，交直流互补太阳能水泵的出水口与供水管路111的一端连通，供水管路111的另一端与高位储水池112连通；高位储水池112的内部设置有液位传感器；液位传感器、永磁同步电机和太阳能板组件105均与太阳能控制器113电连接。

基于该结构，本实施例提供的供水系统，由于使用了本实用新型实施例一提供的交直流互补太阳能水泵，能耗较小且供水量稳定。在实施时，交直流互补太阳能水泵将供水井110中的水经过供水管路111输送至高位储水池112中，采用太阳能板组件105与外接电源交替给永磁同步电机供电，形成了交直流电互补，当阳光充足时，太阳能板组件105给永磁同步电机供电，从而能够节省电能，降低成本；当阴天或晚上无阳光照射时，外接电源给永磁同步电机供电，驱动叶轮103旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。此外，由于高位储水池112的内部设置有液位传感器，当液位传感器检测到高位储水池112中的水位到达上限时，太阳能控制器113控制太阳能板组件105停止向永磁同步电机供电，使得永磁同步电机停转，节约能源。当液位传感器检测到高位储水池112中的水位低于下限时，太阳能控制器113控制太阳能板组件105或外接电源向永磁同步电机供电，驱动叶轮103旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。

在某些实施例中，太阳能控制器113为MPPT太阳能控制器。

MPPT太阳能控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，MPPT太阳能控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统的大脑。最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking，简称MPPT)系统是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。

采用MPPT太阳能控制器，能够调节太阳能板组件105以最大功率输出向向永磁同步电机供电，驱动叶轮103旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。

在某些实施例中，还包括压力传感器114，压力传感器114与供水管路111连接。

通过设置压力传感器114，能够实现恒压供水。恒压供水能够保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量，具有运行可靠、节约电能、自动化程度高等优势。

在某些实施例中，液位传感器为浮球开关。

浮球开关使用磁力运作，无机械连接件，运作简单可靠。当浮球开关被测介质浮动浮子时，浮子带动主体移动，同时浮子另一端的磁体将控制杆上的磁体开关动作。浮球开关通过控制泵的运转来维持液位；控制罐的自动装卸；控制液位或供给信号，如油箱、自动清洗系统、液压罐、低压锅炉、污水处理系统。

通过浮球开关和MPPT太阳能控制器的配合，能够及时检测到高位储水池112中的水位变化，进而及时控制永磁同步电机的启动与停止，节约电能，保证供水量稳定。

在某些实施例中，浮球开关包括上水位浮球115和下水位浮球116，上水位浮球115位于下水位浮球116的上方。

可选地，上水位浮球115靠近高位储水池112的开口处，下水位浮球116靠近高位储水池112的池底。当高位储水池112中的水位上升至上水位浮球115的位置时，MPPT太阳能控制器控制太阳能板组件105停止向永磁同步电机供电，使得永磁同步电机停转，节约能源。当高位储水池112中的水位下降至下水位浮球116的位置时，MPPT太阳能控制器控制太阳能板组件105或外接电源向永磁同步电机供电，驱动叶轮103旋转，保证交直流互补太阳能水泵正常工作，并保证供水量稳定。

现有的供水系统中，为了防止水泵空转，通常需要安装水位开关，然而，水位开关的安装很不方便，而且有些地方受到空间限制，无法安装水位开关，此外，水位开关的故障率较高，经常出现误报现象。

为了克服上述缺陷，在某些实施例中，还包括井中无水位开关式无水保护系统，具体而言，参见图4所示，交直流互补太阳能水泵在正常打水时，不同转速对应不同功率的曲线为L₁，当供水井110中无水或水位过低时，水泵空转，此时，不同转速对应不同功率的曲线为L₂，根据实际需要，设定某转速n对应的功率值为P，该功率值P高于曲线L₂上相同转速n所对应的功率值P₂，且低于曲线L₁上相同转速n所对应的功率值P₁，绘制出曲线L。当交直流互补太阳能水泵在某转速n的功率低于曲线L上对应的功率值P，且以该转速n连续运行一段时间t(t通常设定为1min，也可以为其他数值)，MPPT太阳能控制器控制永磁同步电机停转，从而有效地防止交直流互补太阳能水泵空转，延长了交直流互补太阳能水泵的使用寿命。

需要说明的是，图4中的数值仅是示例，具体数值可以根据实际情况自行设定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种交直流互补太阳能水泵，其特征在于，包括壳体，所述壳体的内部设置有永磁同步电机和泵轴；所述永磁同步电机的动力输出轴与所述泵轴传动连接，所述泵轴设置有叶轮；所述永磁同步电机设置有电源线，用于与外接电源连接；

还包括太阳能板组件，所述太阳能板组件与所述永磁同步电机电连接。

2.根据权利要求1所述的交直流互补太阳能水泵，其特征在于，所述永磁同步电机包括转子和定子组件，所述转子与所述永磁同步电机的动力输出轴连接，所述定子组件嵌套于所述转子的外部。

3.根据权利要求1或2所述的交直流互补太阳能水泵，其特征在于，所述叶轮的外部设置有蜗壳，所述蜗壳与所述泵轴连接。

4.根据权利要求1或2所述的交直流互补太阳能水泵，其特征在于，所述壳体的内部设置有阀盖，所述阀盖位于所述泵轴的远离所述永磁同步电机的一端。

5.一种供水系统，其特征在于，包括供水井、供水管路、高位储水池、太阳能控制器和如权利要求1至4中任一项所述的交直流互补太阳能水泵；

所述交直流互补太阳能水泵位于所述供水井中，所述交直流互补太阳能水泵的出水口与所述供水管路的一端连通，所述供水管路的另一端与所述高位储水池连通；所述高位储水池的内部设置有液位传感器；

所述液位传感器、所述永磁同步电机和所述太阳能板组件均与所述太阳能控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的供水系统，其特征在于，所述太阳能控制器为MPPT太阳能控制器。

7.根据权利要求5所述的供水系统，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器与所述供水管路连接。

8.根据权利要求5所述的供水系统，其特征在于，所述液位传感器为浮球开关。

9.根据权利要求8所述的供水系统，其特征在于，所述浮球开关包括上水位浮球和下水位浮球，所述上水位浮球位于所述下水位浮球的上方。