CN209180050U - 一种无刷离心水泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无刷离心水泵。包括泵头、泵壳、连接轴、转子、定子和智能控制器；泵头盖合在泵壳上；转子与定子相对独立密封；定子和智能控制器固定在泵壳的空腔中；定子通过导线与智能控制器连接。智能控制器包括控制模块、调速模块、电流采样模块、电压采样模块、微计算机系统和FG信号输出模块；控制模块、调速模块、电流采样模块和电压采样模块集成在微计算机系统中，通过FG信号输出模块输出当前速度或启停状态。本实用新型集成了可编程控制器或单片机作为微计算机系统，使得水泵具有预防异常工况发生的功能，可以应对因为工作环境的突发事件引起的故障，起到很好的保护作用。并具备智能控制功能，更好的融合自动化系统的集成需求。

Description

一种无刷离心水泵

技术领域

本实用新型涉及微型泵技术领域，具体涉及一种无刷离心水泵。

背景技术

离心泵是利用叶轮高速旋转，带动液体流动挤压，使液体排出循环工作的。水泵在启动前，需保证有效与液体连接，泵腔里面充满液体，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。微型离心泵广泛运用在太阳能热水系统、冷却系统、热水循环、家用电器等领域中。

传统的离心泵采用交流电机控制，对工作中产生的突发情况很难起到预防或保护作用。如，叶轮卡死导致电流过载；或线圈老化导致电流变大，使用过程中过温；也不能加入用户的智能系统，产生更多更丰富的便捷智能控制功能。

综上所述，急需一种无刷离心水泵以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种无刷离心水泵，以实现水泵转速调节、过流过压保护等功能，并实现自动化控制。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种无刷离心水泵，包括泵头、泵壳、连接轴、转子、定子和智能控制器；泵头盖合在泵壳上；连接轴贯穿转子，两端分别与泵头和泵壳连接；转子与定子相对独立密封；定子和智能控制器固定在泵壳的密封空腔中；定子通过导线与智能控制器连接。

所述智能控制器包括控制模块、调速模块、电流采样模块、电压采样模块、微计算机系统和FG信号输出模块；控制模块、调速模块、电流采样模块和电压采样模块集成在微计算机系统中，通过FG信号输出模块输出当前速度或启停状态；控制模块用以驱动水泵运转，调速模块用以调节转子的转速；电流采样模块用以实现过流保护和干转运行保护；电压采样模块用以实现过压保护。

优选地，所述控制模块为霍尔传感器电路，通过霍尔传感器感应转子位置，利用电子开关进行绕组通电换向，驱动转子转动。

作为另一种优选方案，所述控制模块为反电动势识别电阻网络电路，通过反电动势识别电阻网络实现转子位子信息收集，通过微计算机实时计算转子位置，获得电机绕组换向时刻，驱动转子转动。

优选地，所述微计算机系统为单片机或可编程控制器。

优选地，所述调速模块为模拟电压调速信号输入电路，模拟电压调速信号输入电路为电阻分压电路，从泵外部向泵内部控制器输入模拟电压0-24V调速信号。

作为另一种优选方案，所述调速模块为PWM调速信号输入电路，PWM调速信号输入电路包括电阻分压电路和信号缓冲电路，电阻分压电路和信号缓冲电路串联，从泵外部向泵内部控制器输入PWM调速信号，PWM信号幅度为0-24V，频率为9-500HZ。

作为另一种优选方案，所述调速模块为模拟电压调速信号和PWM调速信号兼容的输入，电路包括电阻分压电路和RC深度滤波电路，从泵外部向泵内部控制器输入模拟信号或PWM调速信号，模拟电压为0-24V，PWM信号幅度为0-24V，频率为100-10KHz。

优选地，所述电流采样模块包括电阻采样电流电路和运放放大信号电路，电阻采样电流电路和运放放大信号电路串联，通过采样电阻转换电流信号为电压信号，通过运放进行信号调理与放大，从而获得可被测量的信号实现微机采样，实现电流测量。

优选地，所述电压采样模块采用电阻分压电路，通过电阻分压将电压调理成可被测量的信号实现微机采样，实现电压测量。

优选地，所述FG信号输出模块是带过流保护的集电极开路输出电路。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型一种无刷离心水泵，集成了可编程控制器或单片机作为微计算机系统，使得水泵具有预防异常工况发生的功能，可以应对因为工作环境的突发事件引起的故障，起到很好的保护作用。并具备智能控制功能，更好的融合自动化系统的集成需求。

(2)本实用新型中，智能控制器设置了以模拟电压调速信号输入电路或PWM调速信号输入电路、模拟电压调速信号和PWM调速信号兼容的输入电路作为调速模块，当输入速度指令时，水泵将做出速度调整，实现加速、减速、停机、等动作，如：转子卡死自动停机、干转自动停机等功能。

(3)本实用新型中，智能控制器设置了电流采样模块，当电流超过设定电流时候，水泵自动断电，可以实现过流保护。通过电压采样模块，当线路电压超过预定的最大值时，电路断开，水泵停止工作，可以实现过压保护。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是无刷离心水泵结构简图；

图2是智能控制器结构框图；

图3是模拟电压调速的电路图；

图4是PWM调速的电路图；

图5是模拟电压和PWM兼容的调速的电路图；

图6是调速模块软件功能示意图；

图7是电流采样和放大电路图；

图8是过流保护软件功能示意图；

图9是电压采样电路图；

图10是过压保护软件功能示意图；

图11是恒功率软件功能示意图；

图12是堵转保护软件功能示意图；

图13是适应太阳能软件功能示意图；

图14是FG信号输出电路图；

图15是FG信号输出软件功能示意图；

图16是智能控制器工作流程图；

其中，1、泵头，2、泵壳，3、连接轴，4、转子，5、定子，6、智能控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1～图16，一种无刷离心水泵包括泵头1、泵壳2、连接轴3、转子4、定子5和智能控制器6。

泵头1盖合在泵壳2上，通过橡胶圈密封连接；连接轴3贯穿转子4，两端分别与泵头1和泵壳2连接；转子4与定子5相对独立密封；定子5和智能控制器6固定在泵壳2的密封空腔中；定子5通过导线与智能控制器6连接。

所述智能控制器6包括控制模块、调速模块、电流采样模块、电压采样模块、微计算机系统和FG信号输出模块；控制模块、调速模块、电流采样模块和电压采样模块集成在微计算机系统中，通过FG信号输出模块输出当前速度或启停状态；控制模块用以驱动水泵运转，调速模块用以调节转子4的转速；电流采样模块用以实现过流保护和干转运行保护；电压采样模块用以实现过压保护。

所述控制模块为霍尔传感器电路，通过霍尔传感器感应转子位置，利用电子开关进行绕组通电换向，驱动转子转动。

所述控制模块也可以采用反电动势识别电阻网络电路，通过反电动势识别电阻网络实现转子位子信息收集，通过微计算机实时计算转子4位置，获得电机绕组换向时刻，驱动转子转动。

所述调速模块为模拟电压调速信号输入电路，模拟电压调速信号输入电路为电阻分压电路，从泵外部向泵内部控制器输入模拟电压0-24V调速信号。模拟电压调速的电路如图3所示。

所述调速模块也可以采用PWM调速信号输入电路，如图4所示，PWM调速信号输入电路包括电阻分压电路和信号缓冲电路，电阻分压电路(图4中的R1、R2和电容C1组成电阻分压电路)和信号缓冲电路串联，从泵外部向泵内部控制器输入PWM调速信号，PWM信号幅度为0-24V，频率为9-500HZ。

所述调速模块还可以采用模拟电压调速信号和PWM调速信号兼容的输入电路包括电阻分压电路和RC深度滤波电路(如图5，通过加大电容和电容的值，使PWM信号被深度滤波成直流模拟信号，与图3的区别在于电阻和电容的值，图3的值小，仅仅是起到滤除微小波纹的作用)，从泵外部向泵内部控制器输入模拟信号或PWM调速信号，模拟电压为0-24V，PWM信号幅度为0-24V，频率为100-10KHz。PWM通过RC深度滤波电路转化成模拟电压，模拟电压和PWM兼容的调速的电路如图5所示。

所述电流采样模块包括电阻采样电流电路和运放放大信号电路，电阻采样电流电路和运放放大信号电路串联，如图7所示，通过采样电阻R1转换电流信号为电压信号，通过运放U1进行信号调理与放大，从而获得可被测量的信号实现微机采样，实现电流测量。当电流超过设定电流时候，水泵自动断电，可以实现过流保护，如图7所示。

所述电压采样模块电阻分压电路，如图9所示，通过电阻分压将电压调理成可被测量的信号实现微机采样，实现电压测量。当线路电压超过预定的最大值时，电路断开，水泵停止工作，可以实现过压保护，如图10所示。

所述微计算机系统为单片机或可编程控制器。使得水泵具有预防异常工况发生的功能，可以应对因为工作环境的突发事件引起的故障，起到很好的保护作用。并具备智能控制功能，更好的融合自动化系统的集成需求。如图11所示，通过设置恒功率程序，当输出功率高于额定功率时，输出功率会自动降低；当输出功率低于额定功率时，输出功率会自动增加，使水泵的输出功率恒等于额定功率。如图12所示，通过设置堵转保护程序，当转子堵转时，水泵停止运行，5s后自动重启。如图13所示，通过设置太阳能电池板适应程序，天亮后，水泵启动，天黑时，水泵停机；晴天时，水泵满功率输出，阴天时，水泵跟踪电池板输出。

所述FG信号输出模块是带过流保护的集电极开路输出电路，如图14所示。

所述智能控制器的工作过程如图16所示，检查输入电压和速度指令，水泵进入运行状态，智能控制器对运行参数实时监控，当电路的电流或电压超过设定的最大值时，电路自动断开，水泵停止运转，从而实现过流或过压保护。当收到速度指令时，智能控制器的调速模块做出速度调整，输出速度信号，若速度指令为零，则执行停机动作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无刷离心水泵，其特征在于，包括泵头(1)、泵壳(2)、连接轴(3)、转子(4)、定子(5)和智能控制器(6)；

泵头(1)盖合在泵壳(2)上；连接轴(3)贯穿转子(4)，两端分别与泵头(1)和泵壳(2)连接；转子(4)与定子(5)相对独立密封；定子(5)和智能控制器(6)固定在泵壳(2)的密封空腔中；定子(5)通过导线与智能控制器(6)连接；

所述智能控制器(6)包括控制模块、调速模块、电流采样模块、电压采样模块、微计算机系统和FG信号输出模块；控制模块、调速模块、电流采样模块和电压采样模块集成在微计算机系统中，通过FG信号输出模块输出当前速度或启停状态；控制模块用以驱动水泵运转，调速模块用以调节转子(4)的转速；电流采样模块用以实现过流保护和干转运行保护；电压采样模块用以实现过压保护。

2.根据权利要求1所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述控制模块为霍尔传感器电路，通过霍尔传感器感应转子位置，利用电子开关进行绕组通电换向，驱动转子转动。

3.根据权利要求1所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述控制模块为反电动势识别电阻网络电路，通过反电动势识别电阻网络实现转子位子信息收集，通过微计算机实时计算转子(4)位置，获得电机绕组换向时刻，驱动转子转动。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述微计算机系统为单片机或可编程控制器。

5.根据权利要求4所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述调速模块为模拟电压调速信号输入电路，模拟电压调速信号输入电路为电阻分压电路，从泵外部向泵内部控制器输入模拟电压0-24V调速信号。

6.根据权利要求4所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述调速模块为PWM调速信号输入电路，PWM调速信号输入电路包括电阻分压电路和信号缓冲电路，电阻分压电路和信号缓冲电路串联，从泵外部向泵内部控制器输入PWM调速信号，PWM信号幅度为0-24V，频率为9-500HZ。

7.根据权利要求4所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述调速模块为模拟电压调速信号和PWM调速信号兼容的输入，电路包括电阻分压电路和RC深度滤波电路，从泵外部向泵内部控制器输入模拟信号或PWM调速信号，模拟电压为0-24V，PWM信号幅度为0-24V，频率为100-10KHz。

8.根据权利要求5～7任意一项所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述电流采样模块包括电阻采样电流电路和运放放大信号电路，电阻采样电流电路和运放放大信号电路串联，通过采样电阻转换电流信号为电压信号，通过运放进行信号调理与放大，从而获得可被测量的信号实现微机采样，实现电流测量。

9.根据权利要求8所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述电压采样模块采用电阻分压电路，通过电阻分压将电压调理成可被测量的信号实现微机采样，实现电压测量。

10.根据权利要求8所述的一种无刷离心水泵，其特征在于，所述FG信号输出模块是带过流保护的集电极开路输出电路。