CN207621042U - 一种泳池过滤泵用水泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种泳池过滤泵用水泵，包括带有进、出水口的泵房和壳体、密封圈、转子总成、定子、端盖、传感器及控制电路，其特征是所述的定子由线圈和硅钢片组成并用封闭材料密封于壳体中,转子总成包括水叶轮、永磁转子，所示的控制电路包括转子磁场极性位置检测电路、交流电源正/负极性检测电路、信号处理电路、可控硅及水泵驱动电路，以及低压电源供给电路，其中，信号处理电路依据转子磁场极性位置检测电路和交流电源正/负极性检测电路提供的信号及水泵设定的转动方向进行处理，并控制着可控硅及水泵驱动电路，由可控硅及水泵驱动电路驱动水泵的定子绕组，控制着永磁转子和水叶轮向设定的转动方向转动。

Description

一种泳池过滤泵用水泵

技术领域

本实用新型涉及一种过滤泵，特别是一种地上泳池过滤器用水泵

背景技术

现有的水池过滤泵一般由鼠笼式感应水泵和交流永磁同步水泵做为过滤水介质的动力源；

1、鼠笼式感应电机水泵由感应电机、密封水叶的泵体、装置过滤媒介容器三部分组成，这种过滤器的动力源是由水泵的传动轴驱动泵体内的水叶来达到循环水的目的。由于过滤器的水泵与泵体采用分离的结构，经常会出现轴与泵体密封不好出现漏水现象；这种水泵的特点是扬程高电气安全性能差。

2、交流永磁同步电机水泵的驱动部分由线圈绕组、U形铁芯、带叶轮的永磁转子组成。当缠绕于U形铁芯上的线圈绕组通入交流电时，U形铁芯的两端产生极性相反的磁场，与永磁转子的磁场相互作用，从而推动永磁转子旋转。由于交流电电流的方向按照一定的频率不断的变换，使U形铁芯两端的磁场方向也跟着不断的变化，从而推动永磁转子不断的旋转。永磁转子带动叶轮转动，推动叶轮室内的水产生离心力，从而将水抽出，达到抽水的目的，此种电机定子部分全部用胶水灌封，转子与水叶轮做成一体结构，此种电机克服了鼠笼式感应水泵易漏水的不足，但因为转子旋动方向不固定，没有定向水泵的扬程高、过滤效果不好。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述交流永磁同步水泵无法定向运转的问题，提供一种定向运行由交流电源驱动的、通过控制电源正/负半周是否导通及半周前沿导通的相位使电机定子产生的磁场极性与转子磁场极性匹配的定向启动和运行的水泵。

本实用新型内容公开一种泳池过滤泵用新型水泵，包括带有进、出水口的泵房和壳体、密封圈、转子总成、定子、端盖、传感器及控制电路，其中所述定子部分由线圈和硅钢片组成并用封闭材料密封于壳体中,转子总成包括水叶轮、永磁转子、轴承和前轴承座，所述控制电路包括转子磁场极性位置检测电路、交流电源正/负极性检测电路、信号处理电路、可控硅及水泵驱动电路、以及低压电源供给电路，其中，信号处理电路依据转子磁场极性位置检测电路和交流电源正/负极性检测电路提供的信号及电机设定的转动方向进行处理，并控制着可控硅及电机驱动电路，由可控硅及电机驱动电路驱动电机的定子绕组，控制着转子和叶轮向设定的转动方向转动。

本实用信息由转子磁极性位置检测电路检测当前转子磁场指向霍尔位置处的极性，并由交流电源正/负极性检测电路检测当前交流电源的正/负极性，由信号处理电路依据这些信号及设定的转动方向进行比较和处理，确定是否触发可控硅驱动电机的定子绕组，使转子和叶轮沿设定的转动方向旋转，实现定向启动和运行。

上述方案中，转子磁场极性位置检测电路包括霍尔元件，霍尔元件设置在转子室的外壁、定子矽钢片的两处空缺处，且避开转子静态时N/S磁极分界线。

更好的是，当霍尔元件设置在转子静态磁场N/S两磁极分界线略偏向定子矽钢片有磁滞缺口的一边时，效果最佳。

更具体地，信号处理电路按照下列关系比较、处理和向可控硅及电机驱动电路发出控制信号：当转子磁极性位置检测电路检测到当前转子磁场指向霍尔位置处的S或N极，而交流电源正/负极性检测电路检测到当前交流电源的正极性(正半周)或负极性(负半周)。根据定子产生的磁场与转子磁场间的作用力方向和设定的顺时针或逆时针转动方向，进而判断在当前转子磁场极性位置下，当前的交流电源极性(半周)是否触发可控硅驱动电机的定子绕组。可以起到通过禁止部分在当前转子磁场极性位置下可能引起电机反转的电源半周的前沿或整个半周对电机定子绕组的驱动，即仅让能使电机定子产生的磁场极性与当前转子的磁场的作用力符合设定转向要求的半周或半周的后部分才对电机定子绕组进行驱动，并在整个工作过程中，不断进行上述的检测、处理和驱动，以达到所要求的目的。

本实用新型的第二个目的由下列方案实现：

上述方案中，叶轮的叶片为弧型，最好呈螺旋渐开式。

这样，在叶轮旋转的过程中，叶片对水的作用力，相比平直对称的径向叶片，更有利于水流向外甩出。同时，可减少水对叶片的阻力。

更好的是，上述方案中，泵房出水口的方向与旋转水体的切向设为一致。这样，由于出水口的方向与水体被带到出水口切入位置时的运动方向相同，且在出水口的切入位置处间隙较大、切出位置处间隙较小，这种结构能更有效地导出水体，减少水体的再次回流。

本实用新型一种泳池过滤泵用新型水泵，由于定子绕组的触发是根据当前转子磁场极性位置和当前交流电源的正、负极性驱动电机的定子绕组时产生的定子磁场极性，这两个磁场间的作用力是否与设定转向匹配而决定，因而转子和叶轮的转动可按设定的转向启动和转动，使水泵的启动和运行具有定向性，有效地解决了现有交流永磁同步电机驱动的水泵，其转子的启动和旋转存在方向不能确定的缺点，还有利于潜水泵在结构上的进一步改造，另外，由于叶轮的叶片可改为弧型，尤其是呈螺旋渐开式，泵房改为左右非对称的蜗壳结构，且泵房出水口改为设在沿叶轮及蜗壳边沿处，做成非对称的切向出水，能大幅度地提高这类潜水泵的工作效率，并保留其电机制作工艺的简易性和低成本。

附图说明

图1是本实用新型泳池过滤泵用新型水泵在过滤器的应用示意图；

图2是图1中本实用新型泳池过滤泵用新型水泵结构分解示意图；

图3是图2中泳池过滤泵用新型水泵电机的驱动电路图；

图4是图3电机电路可控硅关闭导通开关驱动电机的说明图；

图5是第1实施例新型泳池过滤泵用新型水泵电机电磁基本结构示意图；

图6是第2实施例新型泳池过滤泵用新型水泵电机电磁基本结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本作具体详述。

如图1-3所示，是本实用新型的直流电机定向水泵实施例的示意图。在本实施例中，该水泵包括泵体1、定子2、定子线圈绕组3、永磁转子10、叶轮9、进水口6、出水口7、叶轮室8、霍尔元件5、电路板4等，其中叶轮室8与泵体1连接，定子2、定子线圈绕组3和永磁转子10安装于泵体1中的定子室和转子室内，叶轮9位于叶轮室8内且固定在永磁转子10的端部，电路板4上设有控制永磁转子10转动的控制电路。

本实用新型第1实施例中水泵电机电磁基本结构示意图如图5所示，定子2，主要由U形铁芯11和绕组12组成；铁芯11上方成形为包围转子10的左右二极左极111和右极112；绕组12由穿入铁芯11轭部左臂、右臂各1线圈串联或并联而成；

转子10为永磁转子，径向对称正弦波充磁为N、S二极，插入铁芯11的左极111和右极112之间，并支撑于轴承旋转。

以下结合图4电机电路可控硅关闭导通开关驱动电机的说明图；对电机的工作过程分下列几种工作状态介绍：

1、转子处于完全静止状态(不通电的完全停机状态)时，见图4(a)(b)由于这时定子不产生磁场，且转子的N极和S极也是左右对称分布的，定子矽钢片除左右两处启动磁滞缺口(也称启动缺口)外，其它结构也左右对称，因而永磁转子磁场对定子左、右两边矽钢片的磁场力相等，但方向略偏离磁滞缺口，即向元磁滞缺口的方向偏转一小角度，故静止状态时，转子磁场的N极和S极保持接近水平方向且以转轴为轴心向无磁滞缺口的方向偏转一小角度，但N极和S极向左还是向右的磁场极性不确定。

2、当转子磁场极性检测电路检测到N极信号，且交流电源极性检测电路检测到电源负极性信号：时见图4(c)电路中输出触发电流触发可控硅导通，电机绕组通电使定子产生左边S极、右边N极的磁场，同时由于在定子右边上方有磁滞缺口处的磁场建立滞后且弱于下方无磁滞缺口处，这时转子右边的N极与定子右边的N极同性互相排斥，而使转子右边的N极从静态位置或正常工作后的过驱动状态往右边上方有磁滞缺口的方向(逆时针方向)转动一定的角度，这时，因转子右边的N极与定子左边的S极异性互相吸引，转子右边的N极迅速再沿逆时针方向转到左边，且转子在运动惯力的作用下，N极继续转到左边静态位置偏下方一点的位置后，因定子与转子间磁场力的方向与刚才相反，这时转子是否继续沿逆时针方向转动取决于磁场力和转子、叶轮及泵房中水体运动惯性力哪一个大些。因此，只要永磁转子磁场指向霍尔元件处为N极，向电机绕组为负极性的电流时，定子磁场驱动永磁转子转动的方向为沿逆时针方向。

3、当转子磁场极性检测电路检测到S极信号，且交流电源极性检测电路检测到电源正极性信号时：见图4(d)电路中输出触发电流触发可控硅导通，，电机绕组通电使定子产生左边N极、右边S极的磁场，同时由于在定子右边上方有磁滞缺口处的磁场建立滞后且弱于下方无磁滞缺口处，这时由于转子右边的S极与定子右边的S极同极性互相排斥，而使转子右边的S极从静态位置或正常工作后的过驱动状态往右边上方有磁滞缺口的方向(逆时针方向)转动一定的角度。这时，因转子右边的S极与定子左边的N极异极性互相吸引，转子右边的S极迅速再沿逆时针方向转到左边，且转子在运动惯力的作用下，N极继续转到左边静态位置偏下方一点的位置后，因定子与转子间磁场力的方向与刚才相反，这时转子是否继续沿顺时针方向转动取决于磁场力和转子、叶轮及泵房中水体运动贯性力哪一个大些。因此，只要永磁转子磁场指向霍尔元件处为S极，向电机绕组为正极性的电流时，定子磁场驱动永磁转子转动的方向为沿逆时针方向。

4、当转子磁场极性检测电路检测到N极信号，且交流电源极性检测电路检测到电源正极性信号时：见图4(e)电路不输出触发电流可控硅关闭，处理电路等待转子磁场极性信号或电源极性信号的改变后再作处理。

5、当转子磁场极性检测电路检测到S极信号，且交流电源极性检测电路检测到电源负极性信号时：见图4(f)电路不输出触发电流可控硅关闭，处理电路等待转子磁场极性信号或电源极性信号的改变后再作处理。

从以上电路可得到下列结论：

通过禁止部分在当前转子磁场极性位置下可能引起电机反转的电源半周的前沿或整个半周对电机定子绕组的驱动，即仅让能使电机定子产生的磁场极性与当前转子的磁场极性间的作用力符合设定转向要求的半周或半周的后部分对电机定子绕组进行驱动。

上述电路已实现了如下的功能：当永磁转子磁场的N极或S极指向霍尔元件处，若电机定子绕组通过正向电流或反向电流(即相当于电源的正半周或负半周导通)，电机定子产生的定子磁场使永磁转子的受力方向与设定的逆时针旋转方向相同时，则触发；若方向相反，则在该电源半周内等待转子磁场转动到能产生受力方向与设定的逆时针旋转方向相同时才再触发或该电源半周不触发，由此，电路实现了电机的定向启动和运行的功能。

其次，介绍具体实施方式中，采用上述电机结构对潜水泵结构的进一步改造及其配合的工作过程。

参见图1和图2，本具体实施方式的水泵，其叶轮9的叶片制作成螺旋渐开式，叶轮室8改为左右非对称的蜗壳结构，出水口7设于叶轮室8边沿且与旋转水体的切向一致，这样，由转子10带动叶轮9的叶片按逆时针方向转动，使水体螺旋运动产生离心力，将水流源源不断地沿旋涡水流切向的方向甩向出水口7。

本实用新型第2实施例新型泳池过滤泵用新型水泵电机电磁基本结构示意图如图6所示，是一个圆形的4极微型永磁同步电动机。其与第1实施例的差异主要在于：

a)定子100，由具有4个凸极的圆形铁芯102和绕组101组成，铁芯各极与转子间的气隙的宽度沿逆时针方向渐变收窄，绕组102由各套于一个凸极的4个线圈按4极串联而成；

b)转子200，为径向对称充磁为N、S、N、S的4极永磁转子；

c)霍尔元件300，安装于定子下侧和右侧的二极之间靠近转子200圆周的位置。

该电动机的控制与实施例1类同，只是转速降低一半，但运转更平稳和噪声振动较小。

从以上实施方式中，还可看到：只要通过简单地改变电机定子绕组的极性或处理电路的处理方式，即可实现电机沿逆时针方向的定向旋转控制。另外，霍尔元件也可由两只单极性检测的霍尔元件代替。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种泳池过滤泵用水泵，包括带有进、出水口的泵房和壳体、密封圈、转子总成、定子、端盖、传感器及控制电路，其特征是所述的定子由线圈和硅钢片组成并用封闭材料密封于壳体中,转子总成包括水叶轮、永磁转子，所示的控制电路包括转子磁场极性位置检测电路、交流电源正/负极性检测电路、信号处理电路、可控硅及水泵驱动电路，以及低压电源供给电路，其中，信号处理电路依据转子磁场极性位置检测电路和交流电源正/负极性检测电路提供的信号及水泵设定的转动方向进行处理，并控制着可控硅及水泵驱动电路，由可控硅及水泵驱动电路驱动水泵的定子绕组，控制着永磁转子和水叶轮向设定的转动方向转动。

2.根据权利要求1所述的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是所述的转子磁场极性位置检测电路包括霍尔元件，霍尔元件设置在转子磁场径向的外围、定子矽钢片的两处空缺处，且避开转子静态时N/S磁极分界线。

3.根据权利要求2的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是所述的霍尔元件设置在转子静态磁场N/S两磁极分界线略偏向定子矽钢片有磁滞缺口的一边。

4.根据权利要求1或3的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是所述水叶轮的叶片呈弧型。

5.根据权利要求4的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是叶轮的弧型叶片呈螺旋渐开式。

6.根据权利要求1的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是出水口设置于泵房边沿与水体旋转的方向相切，且与旋转水体甩出方向设为一致。

7.根据权利要求1的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是所述的泵房呈左右非对称的蜗壳型。

8.根据权利要求1的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是水泵设定的转动方向为逆时针方向或顺时针方向。

9.根据权利要求1的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是所述的定子由U形铁芯和绕组组成；铁芯上方成形为包围转子的左右两极；绕组由穿入铁芯轭部左臂、右臂各1线圈串联或并联而成；转子为永磁转子，径向对称正弦波充磁为N、S二极，插入铁芯的左极和右极之间，并支撑于轴承旋转。

10.根据权利要求1的一种泳池过滤泵用水泵，其特征是所述的定子由具有4个凸极的圆形铁芯和绕组组成，铁芯各极与转子间的气隙的宽度沿逆时针方向渐变窄，绕组由各套于一个凸极的4个线圈按4极串联而成；所述的转子为径向对称充磁为N、S、N、S的4极永磁转子。