CN106194770B - 小微型离心水泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小微型离心水泵，包括永磁直流无刷电机(1)、及受永磁直流无刷电机(1)驱动的泵体(2)；所述永磁直流无刷电机(1)设置有光电控制元件或霍尔控制元件(17)，所述光电控制元件或霍尔控制元件(17)中配置整流桥，整流桥将交流电转化为直流电；永磁直流无刷电机(1)的转子(15)自身含有高磁通密度的永磁材料，定子(17)包括数个线圈绕组；所述霍尔控制元件(17)控制定子(15)的数个线圈绕组按规律接通直流电以改变线圈绕组的电流方向，形成旋转磁场，旋转磁场吸引转子(15)随之旋转，最终驱动泵体(2)的叶轮(22)旋转。本发明的小微型离心水泵能够提高整泵效率，节约能耗。

Description

小微型离心水泵
技术领域
本发明涉及水泵技术领域，尤其涉及一种小微型离心水泵。
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***、灌溉、电站、工业供水***、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。
根据JBT9804-2014技术标准，输入功率小于(含)3KW的离心泵为小微型离心水泵。传统的小微型离心水泵的结构如图1所示，包括交流感应电机100、及受交流感应电机100驱动的泵体200。所述交流感应电机100包括外壳110、设于外壳110内的主轴120、支撑主轴120的轴承130、套设在主轴120上的转子140、以及环绕于转子140***并固定在外壳110内周面上的定子150；所述泵体200包括泵壳210、于泵壳210内套设在所述主轴120末端上的叶轮220、以及密封主轴120与叶轮220之间间隙的机械密封件230。
图1所示小微型离心水泵的工作过程是：定子150的铜线通电后产生磁场，转子140在磁场的作用下旋转，带动主轴120旋转，进而由主轴120带动叶轮220旋转，将泵腔内的水源源不断地送出。
上述传统的小微型离心水泵存在的缺点是：由于小微型离心水泵配置的交流感应电机的效率低，导致整泵效率也较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小微型离心水泵，能够提高整泵效率，节约能耗。
为实现上述目的，本发明提供一种小微型离心水泵，包括永磁直流无刷电机、及受永磁直流无刷电机驱动的泵体；
所述永磁直流无刷电机包括外壳、设于外壳内的主轴、套设在主轴上的转子、环绕于转子***并固定在外壳内周面上的定子、设于外壳内并与定子电性连接的光电控制元件或霍尔控制元件、以及电性连接光电控制元件或霍尔控制元件的接线电路板；所述光电控制元件或霍尔控制元件中配置整流桥；所述接线电路板外接交流电源，所述整流桥将交流电转化为直流电；所述转子自身含有高磁通密度的永磁材料；所述定子包括数个线圈绕组，所述霍尔控制元件控制定子的数个线圈绕组按规律接通直流电以改变线圈绕组的电流方向，形成旋转磁场；
所述泵体包括泵壳、于泵壳内套设在所述主轴末端上的叶轮。
所述永磁直流无刷电机还包括支撑主轴的轴承；所述泵体还包括密封主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，所述三个线圈绕组采用星形连接，构成三相六级；
所述霍尔控制元件控制所述三个线圈绕组按规律接通直流电；每步三个线圈绕组中，一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，剩余的一个绕组不导通，且每改变一步仅一个线圈绕组被换相。
定子形成的旋转磁场每步旋转60度，每6步旋转一周。
所述霍尔控制元件控制所述三个线圈绕组接通直流电的顺序为：第一步，第一线圈绕组流入电流，第二线圈绕组流出电流；第二步，第三线圈绕组流入电流，第二线圈绕组流出电流；第三步，第三线圈绕组流入电流，第一线圈绕组流出电流；第四步，第二线圈绕组流入电流，第一线圈绕组流出电流；第五步，第二线圈绕组流入电流，第三线圈绕组流出电流；第六步，第一线圈绕组流入电流，第三线圈绕组流出电流。
可选的，所述小微型离心水泵采用卧式安装，所述主轴的延伸方向平行于水平面。
可选的，所述小微型离心水泵采用立式安装，所述主轴的延伸方向垂直于水平面；所述泵壳固定于法兰。
本发明的有益效果：本发明提供的一种小微型离心水泵，采用永磁直流无刷电机代替小型交流感应电机驱动泵体，由于相同输出的情况下，小型永磁直流无刷电机的效率高于小型交流感应电机的效率，相应的整泵效率提高，输入功率降低，能耗降低。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为传统小微型离心水泵的半剖结构示意图；
图2为本发明中卧式小微型离心水泵的半剖结构示意图；
图3为本发明中立式小微型离心水泵的半剖结构示意图；
图4为本发明的小微型离心水泵中电机的定子与转子的结构示意图；
图5为本发明的小微型离心水泵中电机工作原理的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请同时参阅图2、图4、与图5，或者图3、图4、与图5，本发明提供一种小微型离心水泵，其中图2所示的小微型离心水泵采用卧式安装，图3所示的小微型离心水泵采用立式安装。
如图2、或图3所示，不论采用卧式安装还是立式安装，本发明的小微型离心水泵均包括永磁直流无刷电机1、及受永磁直流无刷电机1驱动的泵体2。
所述永磁直流无刷电机1包括外壳11、设于外壳11内的主轴12、支撑主轴12的轴承13、套设在主轴12上的转子14、环绕于转子14***并固定在外壳11内周面上的定子15、设于外壳11内并与定子15电性连接的光电控制元件或霍尔控制元件17、以及电性连接光电控制元件或霍尔控制元件17的接线电路板19。
所述泵体2包括泵壳21、于泵壳21内套设在所述主轴12末端上的叶轮22、及密封主轴12与叶轮22之间间隙的机械密封件23。
对于图2所示采用卧式安装的小微型离心水泵，所述主轴12的延伸方向平行于水平面；对于图3所示采用立式安装的小微型离心水泵，所述主轴12的延伸方向垂直于水平面，且所述泵壳21固定于法兰25。
重点需要说明的是：所述接线电路板19外接交流电源，所述光电控制元件或霍尔控制元件17中配置整流桥(未图示)，该整流桥将交流电转化为直流电。所述转子14自身含有高磁通密度的永磁材料，进一步地，所述高磁通密度的永磁材料优选为钕(Nd)、铁(Fe)、硼(B)的堆栈组合，当然，也可以选用具有高磁通密度的其它适当材料。所述定子15包括数个线圈绕组，所述霍尔控制元件17控制定子15的数个线圈绕组按规律接通直流电以改变线圈绕组的电流方向，形成旋转磁场，由于转子14自身含有高磁通密度的永磁材料，为一对磁极，转子磁场与定子的旋转磁场相互作用产生拉力使得转子14旋转，转子14带动主轴12旋转，与转子14同轴的叶轮22即被驱动旋转，水泵工作，将泵腔内的水源源不断地送出。
所述定子15可以但不限于包括三个线圈绕组，还可以是四个、或五个线圈绕组。如图4所示，以定子15包括三个线圈绕组A、B、C为例，其结构类似于交流三相电机的定子，所述三个线圈绕组A、B、C采用星形连接，第一线圈绕组A通过中间接线端子a串接在一起，最终接公共接线端子COM，第二线圈绕组B通过中间接线端子b串接在一起，最终接公共接线端子COM，第三线圈绕组C通过中间接线端子c串接在一起，最终接公共接线端子COM，构成三相六级。
如图5所示，所述霍尔控制元件17控制所述三个线圈绕组A、B、C按规律接通直流电以改变线圈绕组的电流方向，形成旋转磁场。将电流方向改变一次称为一步，每步三个线圈绕组A、B、C中，一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，剩余的一个绕组不导通，且每改变一步仅一个线圈绕组被换相。对于包括三个线圈绕组A、B、C的定子17而言，其形成的旋转磁场每步旋转60度，每6步旋转一周。具体地，所述霍尔控制元件17控制所述三个线圈绕组A、B、C接通直流电的顺序为：第一步，第一线圈绕组A流入电流，第二线圈绕组B流出电流，标记为A+B-；第二步，第三线圈绕组C流入电流，第二线圈绕组B流出电流，标记为C+B-；第三步，第三线圈绕组C流入电流，第一线圈绕组A流出电流，标记为C+A-；第四步，第二线圈绕组B流入电流，第一线圈绕组A流出电流，标记为B+A-；第五步，第二线圈绕组B流入电流，第三线圈绕组C流出电流，标记为B+C-；第六步，第一线圈绕组A流入电流，第三线圈绕组C流出电流，标记为A+C-。随着各线圈绕组的电流方向的改变，定子磁场旋转，吸引转子14随之旋转，驱动同轴的叶轮22旋转，水泵进行工作。
相同输出的情况下，永磁直流无刷电机的效率高于交流感应电机的效率30％以上，其输入功率就相应降低30％以上，电耗相应降低30％以上。本发明的小微型离心水泵将电机配置由交流感应电机改配为永磁直流无刷电机后，能够提高整泵效率，达到节能的目的。
综上所述，本发明的小微型离心水泵，采用永磁直流无刷电机代替小型交流感应电机驱动泵体，由于相同输出的情况下，小型永磁直流无刷电机的效率高于小型交流感应电机的效率，相应的整泵效率提高，输入功率降低，能耗降低。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明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发明权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种小微型离心水泵，其特征在于，包括永磁直流无刷电机(1)、及受永磁直流无刷电机(1)驱动的泵体(2)；
所述永磁直流无刷电机(1)包括外壳(11)、设于外壳(11)内的主轴(12)、套设在主轴(12)上的转子(14)、环绕于转子(14)***并固定在外壳(11)内周面上的定子(15)、设于外壳(11)内并与定子(15)电性连接的光电控制元件或霍尔控制元件(17)、以及电性连接光电控制元件或霍尔控制元件(17)的接线电路板(19)；所述光电控制元件或霍尔控制元件(17)中配置整流桥；所述接线电路板(19)外接交流电源，所述整流桥将交流电转化为直流电；所述转子(14)自身含有高磁通密度的永磁材料；所述定子(15)包括三个线圈绕组(A、B、C)，所述霍尔控制元件(17)控制定子(15)的三个线圈绕组(A、B、C)按规律接通直流电以改变线圈绕组的电流方向，形成旋转磁场；所述三个线圈绕组(A、B、C)采用星形连接，构成三相六级；
所述霍尔控制元件(17)控制所述三个线圈绕组(A、B、C)按规律接通直流电；每步三个线圈绕组(A、B、C)中，一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，剩余的一个绕组不导通，且每改变一步仅一个线圈绕组被换相；定子(15)形成的旋转磁场每步旋转60度，每6步旋转一周；所述霍尔控制元件(17)控制所述三个线圈绕组(A、B、C)接通直流电的顺序为：第一步，第一线圈绕组(A)流入电流，第二线圈绕组(B)流出电流；第二步，第三线圈绕组(C)流入电流，第二线圈绕组(B)流出电流；第三步，第三线圈绕组(C)流入电流，第一线圈绕组(A)流出电流；第四步，第二线圈绕组(B)流入电流，第一线圈绕组(A)流出电流；第五步，第二线圈绕组(B)流入电流，第三线圈绕组(C)流出电流；第六步，第一线圈绕组(A)流入电流，第三线圈绕组(C)流出电流；
所述泵体(2)包括泵壳(21)、于泵壳(21)内套设在所述主轴(12)末端上的叶轮(22)；
所述泵体(2)还包括密封主轴(12)与叶轮(22)之间间隙的机械密封件(23)；
所述小微型离心水泵采用立式安装，所述主轴(12)的延伸方向垂直于水平面；所述泵壳(21)固定于法兰(25)。
2.如权利要求1所述的小微型离心水泵，其特征在于，所述永磁直流无刷电机(1)还包括支撑主轴(12)的轴承(13)。
3.如权利要求1所述的小微型离心水泵，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。
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