高效節能小微型離心水泵的製作方法

2023-12-09 11:57:01

本實用新型涉及水泵技術領域，尤其涉及一種高效節能小微型離心水泵。

背景技術：

水泵(Pump)是一種是對流體做功的機械，用於增加液體的壓力，使液體輸送流動。在工業生產及日常生活中，水泵用來輸送清水以及其它物理、化學性質類似於水的液體，其應用較為廣泛，如自來水工程、空調循環水工程、鍋爐供水、增壓供水、消防噴淋系統、灌溉、電站、工業供水系統、船舶工業及煉油工業等領域。

水泵按照工作原理分為多類，其中就包括離心水泵。離心水泵開動前，先將泵腔和進水管灌滿水，運轉後，在葉輪高速旋轉而產生的離心力的作用下，葉輪流道裡的水被甩向四周，葉輪入口形成真空，外界的水在大氣壓力下沿進水管被吸入補充了這個空間，繼而吸入的水又被葉輪甩出而進入出水管，因此離心水泵在葉輪高速旋轉所產生的離心力的作用下，能夠連續吸水、壓水，完成對水的輸送。

根據JBT9804-2014技術標準，輸入功率小於(含)3KW的離心泵為小微型離心水泵。傳統的小微型離心水泵的結構如圖1所示，包括交流感應電機100、及受交流感應電機100驅動的泵體200。所述交流感應電機100包括外殼110、設於外殼110內的主軸120、支撐主軸120的軸承130、套設在主軸120上的轉子140、以及環繞於轉子140外圍並固定在外殼110內周面上的定子150；所述泵體200包括泵殼210、於泵殼210內套設在所述主軸120末端上的葉輪220、以及密封主軸120與葉輪220之間間隙的機械密封件230。

圖1所示小微型離心水泵的工作過程是：定子150的銅線通電後產生磁場，轉子140在磁場的作用下旋轉，帶動主軸120旋轉，進而由主軸120帶動葉輪220旋轉，將泵腔內的水源源不斷地送出。

上述傳統的小微型離心水泵存在的缺點是：由於小微型離心水泵配置的交流感應電機的效率低，導致整泵效率也較低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種小微型離心水泵，能夠提高整泵效率，節約能耗。

為實現上述目的，本實用新型提供一種高效節能小微型離心水泵，包括永磁直流無刷電機、及受永磁直流無刷電機驅動的泵體；

所述永磁直流無刷電機包括外殼、設於外殼內的主軸、套設在主軸上的轉子、環繞於轉子外圍並固定在外殼內周面上的定子、設於外殼內並與定子電性連接的光電控制元件或霍爾控制元件、以及電性連接光電控制元件或霍爾控制元件的接線電路板；所述光電控制元件或霍爾控制元件中配置整流橋；所述接線電路板外接交流電源，所述整流橋將交流電轉化為直流電；所述轉子自身含有高磁通密度的永磁材料；所述定子包括數個線圈繞組，所述霍爾控制元件控制定子的數個線圈繞組按規律接通直流電以改變線圈繞組的電流方向，形成旋轉磁場；

所述泵體包括泵殼、於泵殼內套設在所述主軸末端上的葉輪。

所述永磁直流無刷電機還包括支撐主軸的軸承；所述泵體還包括密封主軸與葉輪之間間隙的機械密封件。

所述高磁通密度的永磁材料為釹、鐵、硼的堆棧組合。

所述定子包括三個線圈繞組，所述三個線圈繞組採用星形連接，構成三相六級；

所述霍爾控制元件控制所述三個線圈繞組按規律接通直流電；每步三個線圈繞組中，一個繞組流入電流，一個繞組流出電流，剩餘的一個繞組不導通，且每改變一步僅一個線圈繞組被換相。

定子形成的旋轉磁場每步旋轉60度，每6步旋轉一周。

所述霍爾控制元件控制所述三個線圈繞組接通直流電的順序為：第一步，第一線圈繞組流入電流，第二線圈繞組流出電流；第二步，第三線圈繞組流入電流，第二線圈繞組流出電流；第三步，第三線圈繞組流入電流，第一線圈繞組流出電流；第四步，第二線圈繞組流入電流，第一線圈繞組流出電流；第五步，第二線圈繞組流入電流，第三線圈繞組流出電流；第六步，第一線圈繞組流入電流，第三線圈繞組流出電流。

可選的，所述高效節能小微型離心水泵採用臥式安裝，所述主軸的延伸方向平行於水平面。

可選的，所述高效節能小微型離心水泵採用立式安裝，所述主軸的延伸方向垂直於水平面；所述泵殼固定於法蘭。

本實用新型的有益效果：本實用新型提供的一種高效節能小微型離心水泵，採用永磁直流無刷電機代替小型交流感應電機驅動泵體，由於相同輸出的情況下，小型永磁直流無刷電機的效率高於小型交流感應電機的效率，相應的整泵效率提高，輸入功率降低，能耗降低。

附圖說明

為了能更進一步了解本實用新型的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本實用新型的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本實用新型加以限制。

附圖中，

圖1為傳統小微型離心水泵的半剖結構示意圖；

圖2為本實用新型中臥式高效節能小微型離心水泵的半剖結構示意圖；

圖3為本實用新型中立式高效節能小微型離心水泵的半剖結構示意圖；

圖4為本實用新型的高效節能小微型離心水泵中電機的定子與轉子的結構示意圖；

圖5為本實用新型的高效節能小微型離心水泵中電機工作原理的示意圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本實用新型所採取的技術手段及其效果，以下結合本實用新型的優選實施例及其附圖進行詳細描述。

請同時參閱圖2、圖4、與圖5，或者圖3、圖4、與圖5，本實用新型提供一種高效節能小微型離心水泵，其中圖2所示的高效節能小微型離心水泵採用臥式安裝，圖3所示的高效節能小微型離心水泵採用立式安裝。

如圖2、或圖3所示，不論採用臥式安裝還是立式安裝，本實用新型的高效節能小微型離心水泵均包括永磁直流無刷電機1、及受永磁直流無刷電機1驅動的泵體2。

所述永磁直流無刷電機1包括外殼11、設於外殼11內的主軸12、支撐主軸12的軸承13、套設在主軸12上的轉子14、環繞於轉子14外圍並固定在外殼11內周面上的定子15、設於外殼11內並與定子15電性連接的光電控制元件或霍爾控制元件17、以及電性連接光電控制元件或霍爾控制元件17的接線電路板19。

所述泵體2包括泵殼21、於泵殼21內套設在所述主軸12末端上的葉輪22、及密封主軸12與葉輪22之間間隙的機械密封件23。

對於圖2所示採用臥式安裝的高效節能小微型離心水泵，所述主軸12的延伸方向平行於水平面；對於圖3所示採用立式安裝的高效節能小微型離心水泵，所述主軸12的延伸方向垂直於水平面，且所述泵殼21固定於法蘭25。

重點需要說明的是：所述接線電路板19外接交流電源，所述光電控制元件或霍爾控制元件17中配置整流橋(未圖示)，該整流橋將交流電轉化為直流電。所述轉子14自身含有高磁通密度的永磁材料，進一步地，所述高磁通密度的永磁材料優選為釹(Nd)、鐵(Fe)、硼(B)的堆棧組合，當然，也可以選用具有高磁通密度的其它適當材料。所述定子15包括數個線圈繞組，所述霍爾控制元件17控制定子15的數個線圈繞組按規律接通直流電以改變線圈繞組的電流方向，形成旋轉磁場，由於轉子14自身含有高磁通密度的永磁材料，為一對磁極，轉子磁場與定子的旋轉磁場相互作用產生拉力使得轉子14旋轉，轉子14帶動主軸12旋轉，與轉子14同軸的葉輪22即被驅動旋轉，水泵工作，將泵腔內的水源源不斷地送出。

所述定子15可以但不限於包括三個線圈繞組，還可以是四個、或五個線圈繞組。如圖4所示，以定子15包括三個線圈繞組A、B、C為例，其結構類似於交流三相電機的定子，所述三個線圈繞組A、B、C採用星形連接，第一線圈繞組A通過中間接線端子a串接在一起，最終接公共接線端子COM，第二線圈繞組B通過中間接線端子b串接在一起，最終接公共接線端子COM，第三線圈繞組C通過中間接線端子c串接在一起，最終接公共接線端子COM，構成三相六級。

如圖5所示，所述霍爾控制元件17控制所述三個線圈繞組A、B、C按規律接通直流電以改變線圈繞組的電流方向，形成旋轉磁場。將電流方向改變一次稱為一步，每步三個線圈繞組A、B、C中，一個繞組流入電流，一個繞組流出電流，剩餘的一個繞組不導通，且每改變一步僅一個線圈繞組被換相。對於包括三個線圈繞組A、B、C的定子15而言，其形成的旋轉磁場每步旋轉60度，每6步旋轉一周。具體地，所述霍爾控制元件17控制所述三個線圈繞組A、B、C接通直流電的順序為：第一步，第一線圈繞組A流入電流，第二線圈繞組B流出電流，標記為A+B-；第二步，第三線圈繞組C流入電流，第二線圈繞組B流出電流，標記為C+B-；第三步，第三線圈繞組C流入電流，第一線圈繞組A流出電流，標記為C+A-；第四步，第二線圈繞組B流入電流，第一線圈繞組A流出電流，標記為B+A-；第五步，第二線圈繞組B流入電流，第三線圈繞組C流出電流，標記為B+C-；第六步，第一線圈繞組A流入電流，第三線圈繞組C流出電流，標記為A+C-。隨著各線圈繞組的電流方向的改變，定子磁場旋轉，吸引轉子14隨之旋轉，驅動同軸的葉輪22旋轉，水泵進行工作。

相同輸出的情況下，永磁直流無刷電機的效率高於交流感應電機的效率30％以上，其輸入功率就相應降低30％以上，電耗相應降低30％以上。本實用新型的高效節能小微型離心水泵將電機配置由交流感應電機改配為永磁直流無刷電機後，能夠提高整泵效率，達到節能的目的。

綜上所述，本實用新型的高效節能小微型離心水泵，採用永磁直流無刷電機代替小型交流感應電機驅動泵體，由於相同輸出的情況下，小型永磁直流無刷電機的效率高於小型交流感應電機的效率，相應的整泵效率提高，輸入功率降低，能耗降低。

以上所述，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本實用新型的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本實用新型權利要求的保護範圍。