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CN103299518A - 泵机组 - Google Patents

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CN103299518A
CN103299518A CN2011800648004A CN201180064800A CN103299518A CN 103299518 A CN103299518 A CN 103299518A CN 2011800648004 A CN2011800648004 A CN 2011800648004A CN 201180064800 A CN201180064800 A CN 201180064800A CN 103299518 A CN103299518 A CN 103299518A
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Abstract

本发明涉及一种泵机组，其具有电驱动电机和电子控制装置，其中，所述控制装置分布在两个设置于至少两个分开的电路板上的功能块中，其中，第一功能块是供电部件，用于为第二功能块提供输入电压，第二功能块具有电机电子装置，该电机电子装置与驱动电机的定子线圈相连接，以向定子线圈供电。

Description

泵机组
技术领域
本发明涉及一种具有电驱动电机和电子控制装置泵机组。
背景技术
这种泵机组例如公知地是循环泵机组，特别是供热循环泵机组或非饮用水循环泵机组。这种泵机组具有电驱动电机，其驱动泵壳体中的一个或多个叶轮。为了控制该驱动电机，公知地采用电子控制装置，特别是变频器，其可以控制驱动电机的转速。
在已知的泵机组中，通常将驱动电机设置在定子壳体中，并在电子装置壳体中设置用于控制驱动电机的电子构件，电子装置壳体从外面设置在电机壳体或定子壳体上。在此可以将该电子装置壳体沿外周或轴向安放在定子壳体上。这种泵机组常常以不同的实施方式实现，它们具有各种不同的电子控制装置，因为它们在不同的国家必须适应不同的供电电压，或者为控制驱动电机准备不同的功能。
发明内容
本发明的目的在于在电驱动电机和电子控制装置上对泵机组做出改进，以使控制装置以简单的方式适应各种不同的使用目的。
该目的通过具有如权利要求1所述特征的泵机组得以实现。优选的实施方式由从属权利要求、下面的说明以及附图给出。
根据本发明的泵机组除了实际当中的泵（即泵壳体和至少一个叶轮）之外还具有用于驱动叶轮的驱动电机以及用于控制该驱动电机的电子控制装置。在此根据本发明，没有将控制装置集成在部件组中，而是具有至少两个彼此分开的功能块。在此将所述功能块设置在至少两个彼此分开的电路板或印刷电路板上。在这两个功能块中，第一功能块是用于为第二功能块提供输入电压的供电部件。即，第一功能块用于向第二功能块提供电流或电压。第二功能块具有电机电子装置，该装置与驱动电机的定子线圈相连接，以向定子线圈供电。也就是说，第二功能块与电机电子装置一起负责对驱动电机的实际控制，例如电整流（elektronische Kommutierung）。
由于该控制装置分布在至少两个功能块中，因此可以根据不同的使用目的进行简单的调整。例如，如果控制电子装置需要适应其它的电压，则只需要使用其它的功能块代替用于向第二功能块供应电压或电流的第一功能块。带有电机电子装置的第二功能块可以保持不变。另外，当存在其他已经为第二功能块提供必需的输入电压的供电装置时，也可以去除第一功能块。因此，根据本发明的将控制装置分配在至少两个功能块上能够实现控制电子装置的灵活使用。
优选第一功能块的供电部件向第二功能块提供小电压（Kleinspannung）作为输入电压。特别优选该输入电压为12V或24V。理想情况下该输入电压为直流电压。即，所述供电部件在该实施方式中构成电源部件（Netzteil），其将电源电压（Anschlussspannung）转换成第二功能块所要求的输入电压。对于不同的电源电压，例如同样为小电压或者例如110V交流电或240V交流电，可以提供不同的第一功能块，其可以很容易地被更换并为第二功能块提供理想的输入电压。此外，如果存在可提供所需小电压的外部供电装置，则可以根据需要完全去除第一功能块，并将第二功能块直接连接在该外部供电装置上，例如在供热设备中用于锅炉控制装置的供电装置。
进一步优选设置用于以小电压向定子线圈供应电流的电机电子装置。在此优选该小电压为12V或24V的电压。采用小电压运行驱动电机、也就是向定子线圈供电的优势在于，可以将定子线圈设计为具有很少的绕组和较粗的绕组线。这可以使缠绕操作简化，因为只需要构成很少的绕组并可以更好地控制较粗的绕组线。此外，当例如向线圈供应低电压时，还可以使绝缘得以简化，因为就绝缘而言，对于传导小电压的金属线的绝缘相比于传导低电压的金属线的绝缘的要求不同。
优选第一功能块和第二功能块通过电插拔连接件彼此连接。这能够使得安装简单，并且还可以在需要时实现对单个功能块的简单更换，因为插拔连接件能够容易地松脱并重新连接在一起。
优选第一功能块包含变压器或开关电源（Schaltnetzteil），其将电源电压（例如240V或400V的网络电压）降低至第二功能块所要求的输入电压（例如12V或24V）。同时，第一功能块的供电部件还包括整流器，其对交流电压形式的电源电压进行整流，以便发出直流电压作为第二功能块的输入电压。
根据另一种优选的实施方式，第一功能块具有至少一个调节元件，特别是用于控制驱动电机的转速；和/或传感器元件，其与第二功能块信号连接。因此在这种实施方式中，第一功能块不仅包括本来的供电部件，而且还包括传感器元件或调节元件，其输出信号被进一步发送到包含有实际控制电子装置或电机电子装置的第二功能块。因此，例如在第一功能块上可以设置电位计，利用该电位计可以调节电机转速。这种电位计与第二功能块上的电机电子装置电连接，该电机电子装置可以相应地调节转速。因此可以将经过调节的转速值作为电压信号输送给该电机电子装置。还可以在第一功能块上设置例如温度传感器，其输出信号被传输到第二功能块中的电机电子装置上，以便例如在第一功能块中的温度超过一定的值时关闭电机。还可以在第一功能块上设置调节元件、操作元件和/或显示元件，并将其与第二功能块中的电机电子装置电信号连接或以其它合适的方式信号连接。这样做例如对于将第二功能块设置为从外面难以接近，从而使其不适于直接在第二功能块上安装操作元件或显示元件的情况是非常有利的。因此可以将第一功能块设置为，其更加容易接近，从而可以设想将操作和/或显示元件设置在第一功能块上。信号连接可以是电连接，也可以例如通过无线电实现。如前所述，优选将第二功能块的电机电子装置设计用于调节驱动电机的转速，并优选其具有至少一个电子功率开关，用于产生所要求频率的输出电压。如果优选由第一功能块向电机电子装置提供直流电压作为输入电压，则电机电子装置提供一个或多个具有所需频率的功率开关向定子线圈供电，以实现所要求的电机转速。
因此，优选电机电子装置具有变频器的至少一部分，特别是变频器的输出电路，然后优选输入电路由供电部件、即第一功能块构成。
根据本发明的一种特别优选的实施方式，将第二功能块设置在驱动电机的定子壳体中，并将第一功能块设置在与定子壳体相连接的电子装置壳体中。这使得能够将实际的电机电子装置直接设置在驱动电机中，即设置在定子壳体中的定子线圈附近。因此可以在定子壳体中设置电路板，其与各个定子线圈相接触并彼此连接，此外还承载着第二功能块的电子构件，特别是电机电子装置。这样一种简单的电连接和安装是可行的，因为电机电子装置和线圈可以通过同一电路板电接触。另外还可以实现驱动电机的紧凑结构，而电机电子装置可以与定子一起被密封在定子壳体中。
而所述构成供电部件的第一功能块则被适当地设置在位于定子壳体外面的电子装置壳体中。这样做的优点在于，可以将电子装置壳体设计为可以很容易地打开的，以便例如使连接导线与第一功能块的电气元件相连接。因此，例如可以在电子装置壳体中设置连接端子或插头，以与连接导线相连接。还可以很容易地在电子装置壳体上设置前述的操作元件或显示元件和传感器接口，因为这些从外面设置定子壳体上的电子装置壳体很容易从外部访问。此外，设置在电子装置壳体中的第一功能块或者整个电子装置壳体可以很容易地进行替换，以执行如上面所描述的所需要的修改，例如向不同的第一功能块提供不同的电源电压。这对于生产技术是有利的，因为对于所有泵的变形，可以将定子壳体和设置在其中的电机电子装置构成为相同的，并且只有具有不同第一功能块的不同的电子装置壳体必须与该定子壳体相连接。由此减少了生产中的部件多样性。
优选利用至少一个壁使定子壳体的内部和电子装置壳体的内部彼此分开。由此可以保护位于定子壳体内部和/或电子装置壳体内部的电子组件，特别是防止受潮。为了实现在定子壳体和电子装置壳体中的电子组件或功能块的电连接，优选在至少一个壁上设置用于电缆穿管或电插塞接点的穿孔。替代地也可以将电插塞接点直接设置在该壁上，例如将电导体铸入由合成材料制成的壁中。
根据本发明的一种特殊的实施方式，电子装置壳体被安装在定子壳体的轴向端面上。这样的定子壳体例如被构造为管状的，在此，定子壳体以一轴向端部安装在泵壳体上，并在相对的轴向端部上安装电子装置壳体。因此，电子装置壳体可以同时封闭相邻的定子壳体的轴向端部。附加地可以在该区域中用盖封闭定子壳体，从而使得定子壳体即使在移开电子装置壳体时也能够被封闭。然后由所述的盖形成定子壳体和电子装置壳体之间的壁。
特别优选第二功能块与驱动电机的定子构成一个结构单元。第二功能块可以具有包含电子组件的电路板，该电路板被直接安装在定子上，从而使其可以如上所述地建立针对各个定子线圈的电连接。一方面可以因此使定子并进而使整个驱动电机实现非常紧凑的结构。另一方面也简化了安装，因为定子可以与第二功能块一起被预制成一个结构单元，并将该结构单元完全插入到定子壳体中。
根据本发明的另一种优选的实施方式，第一功能块和第二功能块的电路板彼此成角度地延伸并优选彼此垂直。通过这样的布置可以在这两个电路板之间实现简单的连接，因为可以在其中一个电路板上、优选在第二功能块的电路板上设置电插塞式连接件，并将另一个电路板、优选为第一功能块的电路板通过侧边缘插入该插塞式连接件中，在此，在该另一个电路板的侧边缘的附近设置电触点。由此使得电路板本身可以构成一个插头，其与插塞式连接件导电地接合。
根据本发明的一种特殊的实施方式，所述控制装置可以包括第三功能块，其具有操作元件和/或显示元件。在这种第三功能块中可以将操作元件和/或显示元件组合在一起。这是非常有利的，因为由此可以将该第三功能块设置为，能够非常良好地实现从外部进行操作和阅读。例如可以将第三功能块设置在表面上，例如设置在电子装置壳体的盖上。此外还可以为该第三功能块提前配置各种不同的变形，从而能够提供给泵机组的不同功能使用。由此使得能够为相同的泵机组提供不同的调节可能性。在这种情况下，泵机组可以除了第三功能块外都是同一的，从而减少了生产中的部件多样性。另外也可以考虑选择性地为泵机组配置或不配置第三功能块，例如，由于泵受外部控制装置的控制或者应该恒定地运行，因此完全不希望进行调节。
优选第三功能块与第一功能块电连接。在此还优选设置插拔连接件，这将使得安装简单。在此还优选使第一功能块的电路板和第三功能块的电路板彼此成角度地设置，特别是彼此垂直地设置。由此使得第一功能块的电路板也可以例如通过配置有触点的侧边缘插入设置在第三功能块的电路板上的插塞式连接件中。
第三功能块可以与第一功能块连接，在此，优选第一功能块提供从第三功能块到第二功能块的信号连接。因此可以在第三功能块上设置显示元件和/或操控元件或调节元件或控制元件，这些元件会影响到第二功能块中的电机电子装置，或者显示出对第二功能块中的电机电子装置的特定调节运行状态。也就是说，在这种情况下，第三功能块不是直接与第一功能块共同起作用，而是与第二功能块一起共同起作用。但是，第一功能块在此建立了所需要的在第二功能块和第三功能块之间的信号连接，例如在第一功能块的电路板上构造相应的导体电路。
特别优选泵机组是循环泵机组，特别是供热循环泵机组或非饮用水循环泵机组。在此优选驱动电机可以是缝管电机（Spaltrohrmotor）或球形电机，即湿运行电动机，其中，在定子和转子之间设置缝管，使得转子在待输送的液体中转动。在此也将缝管理解为隔离球冠，如同其在球形电机中所使用的那样。因此在本发明的思想中，可以将缝管理解为各种适用于分离转子空间和定子空间的分离元件，而无论其形状。
附图说明
下面参照附图对本发明做示例性的说明。
图1示出了根据本发明的泵机组的局部分解的截面图，
图2示出了如图1所示的泵机组的定子的详细视图，
图3示出了根据本发明的泵机组的电子构件的单一视图。
具体实施方式
根据本发明的泵机组具有：电机壳体或定子壳体2，在其内部设置有定子4；以及隔离球冠形式的缝管6，在其内部设置有转子8。转子8在其背对定子4的端部上承载一体化的叶轮10，叶轮在这里未示出的泵壳体中运行。泵壳体借助于作用于定子壳体2上的盖形螺母12与定子壳体2相连接。
定子壳体2基本上是管状的，并且在其一轴向端部上被隔离球冠或缝管6所封闭。在相对的另一轴向端部上，将电子装置壳体14安装在定子壳体2上。电子装置壳体14被构造为罐状的并通过其开放的一侧安装在定子壳体上，从而使得该开放的一侧由定子壳体2封闭。
泵机组的电子控制装置分布在多个功能块中。第一功能块设置在电子装置壳体14的内部。该第一功能块由电路板16构成。电路板16承载电子组件17，其起到供电部件、特别是电源的作用。该电源通过连接端子18与在此未示出的电源线相连接，该电源线通过电缆穿管20引入到电子装置壳体14中。由电路板18构成的供电部件向第二功能块提供输入电压，特别是提供例如12V直流电的小电压作为第二功能块的输入电压。第二功能块由电路板22构成，其与定子4一起构成结构单元并设置在定子壳体2中。由此使得电路板22与定子线圈24相接触，定子线圈24通过连接销26插入电路板22的孔中。电路板22还承载着构成实际电机电子装置或电机控制装置的电子组件28。电子组件28用于控制对线圈24的通电，线圈24被相应地连接在电路板24上并与电子组件28相连接。电子组件28特别是作为变频器的部件使用，用于向线圈24提供所需频率的电压。为此，优选在电路板22上设置至少一个功率开关，其被看作是一种电子组件28。
由电路板22构成的第二功能块具有插塞式连接件30，电路板16利用边缘32插入该插塞式连接件中。在电路板的边缘32上，在至少一个表面上设置电气触点，其与插塞式连接件30的电气触点形成导电接合。通过该插塞式连接件30向由电路板22上的组件28和对应的电子组件28构成的第二功能块供应前述类型的输入电压。此外，还可以将电机电子装置上的控制信号传输到第二功能块中。
在电路板16上设置电位计34，其可以关于调节螺栓36转动。电位计36用于驱动电机的转速调节。借助于该电位计34，可以在由电路板16和对应的电子组件17构成的第一功能块中产生与所要求的电机转速成比例的电压信号。该电压通过由插塞式连接件30构成的插拔连接件传输到由电路板22和设置在其上的电子组件28构成的第二功能块上，从而使由电子组件28构成的电机电子装置向线圈24提供所需的频率并由此而调节转速。也就是说，在这种情况下，电路板22上的电机电子装置根据从第一功能块获得的电压信号控制驱动电机的转速。
在如图3所示的实施方式中还设置有第三功能块，其由第三电路板38构成。在第三电路板38上也设有电子组件40，优选其为操作和显示元件，例如键盘、开关和发光二级管。但是也可以在那里设置其他承担有控制或调节功能的配件。电路板38通过插塞式连接件42与第一功能块的电路板16相连接。电路板38平行于电路板22并垂直于电路板16延伸。因此可以使操作和显示元件贴靠在电子装置壳体14的轴侧上。由电路板38构成的第三功能块提供了一种可选择的功能，例如时间控制等调节可能性。输出信号通过插塞式连接件42传输到第一电路板16上，并在需要时从那里通过插塞式连接件30传输到电路板22上和设置在那里的电机电子装置上。电路板38上的电子组件40特别是可以通过接通和切断由第一功能块，即电路板16和其上设置的电子组件17所提供的供应电压引起驱动电机的接通和关闭。
需要指出的是，相同的泵机组可以配置第三功能块，也可以不配置。而其上设置分别设有电子组件17和28的电路板16和22保持不变。即，在此提供了一种模块化结构，其能够根据所需要的泵功能将不同的功能块组合在一起。由电路板16和电子组件17（其特别是具有或构成开关电源或变压器）构成的第一功能块也可以应用于不同的实施方式中。因此可以设想：如果在应该应用泵机组的设备中总是有小电压源存在，则可以去除第一功能块中的电源部件，因此在这种情况下电路板16也不需要具有变压器和开关电源。通过这种方式可以针对不同的供应电压，即可选的电源电压或小电压，为泵机组配备相同的定子壳体2和设置在定子壳体2中的电子组件，即电路板22和电子组件28。只是必须在电子装置壳体14中设置不同的电路板16。
此外在该实施方式中，定子壳体2在其面向电子装置壳体14的轴向端部上被盖44封闭。盖44具有开口46，插塞式连接件30伸展穿过该开口。盖44构成了壁，其使定子壳体2的内部与电子装置壳体14的内部彼此分开。
附图标记列表
2   定子壳体
4   定子
5   极板
6   缝管
8   转子
10  叶轮
12  盖形螺母
14  电子装置壳体
16  电路板
17  电子组件
18  连接端子
20  电缆穿管
22  电路板
24  定子线圈
26  连接销
28  组件
30  插塞式连接件
32  边缘
34  电位计
36  调节螺栓
38  电路板
40  电子组件
42  插塞式连接件
44  盖
46  开口

Claims (17)

1.一种泵机组，其具有电驱动电机和电子控制装置，其特征在于，所述控制装置分布在两个设置于至少两个分开的电路板上的功能块（16，22）中，其中，第一功能块（16）是供电部件，用于为第二功能块（22）提供输入电压，所述第二功能块（22）具有电机电子装置，该装置与所述驱动电机的定子线圈（24）相连接，以向所述定子线圈供电。
2.如权利要求1所述的泵机组，其特征在于，所述第一功能块（16）的供电部件提供小电压作为所述第二功能块（22）的输入电压。
3.如权利要求1或2所述的泵机组，其特征在于，所述电机电子装置设计用于以小电压向所述定子线圈（24）提供电流。
4.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述第一功能块（16）和所述第二功能块（22）通过电插拔连接件（30，32）彼此连接。
5.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述第一功能块（16）具有变压器或开关电源。
6.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述第一功能块（16）具有至少一个调节元件（34），特别是用于调节所述驱动电机的转速，和/或与所述第二功能块（22）信号连接的传感器元件。
7.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述第二功能块（22）的电机电子装置设计用于所述驱动电机的转速控制，并优选具有用于产生所需频率的输出电压的电子功率开关。
8.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述第二功能块（22）设置在所述驱动电机的定子壳体（2）中，而所述第一功能块（16）设置在与所述定子壳体（2）相连接的电子装置壳体（14）中。
9.如权利要求8所述的泵机组，其特征在于，所述定子壳体（2）的内部和所述电子装置壳体（14）的内部通过至少一个壁彼此分开。
10.如权利要求8或9所述的泵机组，其特征在于，所述电子装置壳体（14）设置在所述定子壳体（2）的轴向端面上。
11.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述第二功能块（22）与所述驱动电机的定子（4）构成一个结构单元。
12.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述第一功能块（16）和所述第二功能块（22）的电路板彼此成角度地并优选相互垂直地设置。
13.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述控制装置包括第三功能块（38），其具有操作元件和/或显示元件（40）。
14.如权利要求13所述的泵机组，其特征在于，所述第三功能块（38）与所述第一功能块（16）电连接。
15.如权利要求13或14所述的泵机组，其特征在于，所述第三功能块（38）与所述第一功能块（16）相连接，并且所述第一功能块（16）提供从所述第三功能块（38）到所述第二功能块（22）的信号连接。
16.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，该泵机组被设计为循环泵机组，特别是作为供热循环泵机组或非饮用水循环泵机组。
17.如前面任一项权利要求所述的泵机组，其特征在于，所述驱动电机是缝管电机或球形电机。
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