具有传感器的高效率的循环加热或冷却的循环器制造技术

提供了一种高效率的循环器系统，对于包括加热系统和冷却系统的循环加热或冷却系统是有用的。独立的循环器马达可以通过优选为热传感器的某些传感器的输入来控制，这些传感器提供使得无刷泵马达的控制器能够改变其流量输出以满足系统负载变化的数据。循环器具有诸如铁氧体的陶瓷永磁转子，并且具有控制电力输入的电子换向、优选为正弦换向的电磁定子。

A high efficient circulating heater or cooling circulator with a sensor

An efficient circulator system is provided, which is useful for a circulating heating or cooling system that includes a heating system and a cooling system. The independent circulator motor can be controlled by selecting some sensors of the thermal sensor. These sensors provide data that enable the controller of the brushless pump motor to change its flow output to meet the load change of the system. The circulator has a ceramic permanent magnet rotor such as ferrite, and has an electromagnetic stator with a sinusoidal change of direction, which controls the input of electric power.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有传感器的高效率的循环加热或冷却的循环器
本专利技术涉及一种高效率的循环器系统，对于包括加热系统和冷却系统的循环加热或冷却(hydronic)系统是有用的。具体地说，这种独立的循环器可以通过来自某些传感器(优选地，热传感器)的输入来控制，这些传感器提供使得无刷泵马达的控制器能够改变其流量输出以满足系统负载变化的数据。循环器具有模制的陶瓷(例如，铁氧体)的永磁转子并且具有控制电力输入的电子换向(优选地，正弦换向)的电磁定子。
技术介绍
先前众所周知的是，提供一种热传感器控制的电子换向的永磁马达(其包括湿转子)，用于循环加热系统。一种这样的产品先前已经由Taco，Inc.以BumbleBee或ModelHEC-2品牌的可变速循环器出售。该装置具有高效率直流(DC)马达，其通过热传感器不间断地向印刷电路板(“PCB”)发送数据而经由可编程的印刷电路板控制。BumbleBee包括直接连接到泵的离心叶轮的永磁转子，并且泵是湿转子型的。BumbleBee转子由具有防腐蚀涂层的最先进的压缩结合式的稀土(NdFeB)永磁体形成，并且形成在安置在转子轴上的低碳钢护铁上，转子轴进而直接连接到泵叶轮上；定子由低电压(例如，12VDC)电力输入供电，由编程为遵循梯形可变换向(trapezoidallyvariablecommutation)的控制板控制该低电压电力输入。使用稀土转子磁体和使用相对低的12伏直流输入电压，导致马达虽然相对高效率，但是采用梯形控制策略而成本高昂，并且导致马达的噪声比期望用于住宅使用的大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于循环加热或冷却系统的高效率的基本上无噪声的独立的湿转子循环器系统。循环器系统包括离心叶轮和电动旋转马达，由电子变频驱动(VFD)控制系统控制该电动旋转马达，电子变频驱动控制系统用于通过改变被提供来对马达的定子线圈供电的被整流的直流电流的频率来控制马达的速度。本专利技术的电动马达驱动的离心循环器系统与使用小型稀土磁体作为马达转子并且使用降压(steppeddown)梯形变化电压(例如，12伏特)来驱动马达的主流智慧相反。优选地，根据本专利技术，用于循环加热或冷却系统的高效率的独立的循环器系统通过安置在循环加热或冷却系统的流动管路中的至少一个热传感器控制，所述至少一个热传感器提供允许泵控制器确定在具体温差条件下泵的最佳输出流量的数据。此外，优选地，根据本专利技术，为了在更高的效率下操作，同时产生更少的噪声并且能够在较高的温度下操作，将铁氧体永磁转子与定子线圈的系统一起使用，定子线圈由来自被整流的交流(AC)电源的非降压的正弦变化的直流电压供电，并且由变频电子驱动(“VFD”)系统驱动，所述被整流的交流电源即为从115-120VAC整流到大约170VDC或者从230-240VAC整流到大约340VDC。在优选实施例中，VFD系统平滑地响应于由热传感器用信号通知(signaled)的系统负载变化，以确定所需的泵流量，并且很少或没有噪声并且电力的使用最小。它也避免了降压变压器的初始成本和维护及操作功率损耗。该泵由具有湿转子循环器的电子换向永磁转子马达驱动，以输送系统所需的流量。解译从热传感器接收到的数据的VFD被集成到主马达控制电子设备中并且控制泵操作，以保持循环加热或冷却流体的必要流体流量以满足系统的热能需求。测量系统中的预先确定的部位处的加热或冷却流体温度的热传感器提供操作VFD所必要的数据，以最有效率地满足需求。这些高效率循环器的大部分减少的能量使用源于其VFD的根据需求电子调制速度以满足需求的能力。本专利技术具有的另外的优点在于使用相对低的电流，这也减少了马达中产生的热量，并提高了效率。控制器为循环器提供至少四种操作模式，通过使用来自一个或多个热传感器的数据控制循环器，以管理满足循环加热或冷却系统的热需求所需的流量，所述至少四种操作模式为：温差(或ΔT)；温度设定点-加热；温度设定点-冷却；以及回流系统，用于在加热循环中当返回到锅炉的循环加热或冷却液体太冷时保护水锅炉。这些模式如下所述。ΔT-通常测量跨区域的温差并调节流量，以确保循环加热或冷却流体将最佳的热能分配到待加热的房间中，以保持基本恒定的舒适温度。典型的现有设备通常是过度循环的，其中，流动流体的返回温度不会显著低于供应温度。这导致因循环器在流体速度过大的情况下操作而浪费能量，造成锅炉和整个系统的噪声过大并且效率低下。ΔT模式通过确保从供应部到返回部的固定温差来防止这种过度循环。现有技术的高效率的比例压力泵不会基于系统的热需求来减少流量，并且将需要使尺寸设置成与目前销售的单速度泵相似。温度设定点加热-此模式用于最常用作辐射地板系统的注入泵的循环器。泵将热量添加到地板中的循环回路，以使用PI(比例积分)控制器中的目标值和一个传感器来保持恒定的地板温度。当用于回路的恒温器正在请求(calling)时，该循环器通电，但是当满足了系统的热需求时将降低功率、速度和流量。还有选择在于循环器进入待机状态，以防止向系统添加太多热量，并且防止存在于流动系统中的冷水返回到锅炉时对锅炉的冲击。然而，这是可能的，因为与梯形系统不同，正弦控制系统可以降低噪声并实现更安静的马达。此外，热传感器还提供锅炉保护特征，以通过首先减少注入到系统中的热水量来限制转移到锅炉返回部的冷水量而防止在启动冷系统以加热场地时的热冲击。另外的应用允许循环器将热水泵送到用于加热的风机盘管系统中。热传感器安置在管路中，并且将信号通知泵以提高速度以从系统提供更多的热空气来在管路上保持固定的空气温度。还可以为加热系统提供旁路或旁通模式。温度设定点冷却-这是温度设定点加热的反模式，并允许循环器将冷水泵送到用于空气调节的风机盘管系统中。热传感器安置在管道或管路中，并且将信号通知泵以提高泵速度以及风机速度，以便从系统提供更多的冷空气。温度设定点冷却还具有待机特征，以防止系统过度冷却，以防止风冷建筑物中结露。旁路或旁通模式-当返回到锅炉的流体或循环加热或冷却流体的温度低于防止凝结流体或热冲击的损坏所需的预设目标温度时，泵操作。泵启动以直接将热水从供应部泵送到返回部，从而提高返回水的温度，以防止锅炉损坏。本专利技术提供了一种非常改进的更有效率且更便宜的电动马达，其就用于可变泵送循环加热或冷却流体以便进行加热和冷却而言具有至少相同的能力。本专利技术的结构利用直接安装在转子轴上的便宜的陶瓷铁氧体永磁体和直接连接到泵马达电子控制器以给马达供电的被整流的交流线电压的直接输入(例如，170VDC或340VDC)。本专利技术可以从大多数美国住宅单元中可获得的115-120V、60Hz的常用交流电路电源供电，或从北美以外的国家以及美国的商业或工业地点中可获得的240V、50Hz的电流供电。在所有情况下，电子控制器为泵马达提供被整流的正弦变化的例如170VDC或340VDC的电流(直接来自线路交流电流的整流)以给马达供电并通过正弦改变被整流的直流电流的频率来控制马达速度。通过将PFC升压电路并入系统控制板，可以实现高达400VDC的总线电压。本专利技术的转子和定子都是伸长的，以满足所使用的稍微较大的铁氧体磁体的空间要求，并且能够包围形成定子的增加匝数的电线(以便通过流到马达的高电压、较低电流的电力实现所需的磁通)和形成转子的较弱的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器，循环器包括离心叶轮和可操作地连接到离心叶轮以驱动离心叶轮的电动的变频直流马达，变频直流马达包括：永磁转子和由可变直流电流供电的定子线圈的系统；电连接到马达的定子线圈的电子控制系统，电子控制系统包括：整流器，用于将交流电流整流到直流电流；电子换向系统和电子变频驱动(“VFD”)控制系统，用于通过针对来自整流器的对泵马达供电的被整流的直流电流产生人工的可变电压频率来控制马达的速度；电数据信号连接部，用于接收反映恒温传感器的输出的数据信号；从电数据信号连接部连接到VFD的可操作连接部，用于将任何数据信号传递到VFD；以及电子控制系统的整流器部分与交流电源之间的电路连接部；改进包括：永磁转子由铁氧体磁体形成；被整流的直流电压被维持在交流电流的本地电压，并且IGBT功率模块用于将来自被整流的交流电源的直流电流转换为正弦变化的直流电压，以对定子线圈供电，由VFD控制所述转换；VFD系统响应于来自至少一个热传感器的数据信号所通知的系统负载变化来改变正弦可变电流的频率；电子换向系统与VFD一起工作，以控制电动马达的速度，以便获得高效率并且基本无噪声的马达。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.11 US 62/115,050;2015.04.17 US 14/689,6311.一种用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器，循环器包括离心叶轮和可操作地连接到离心叶轮以驱动离心叶轮的电动的变频直流马达，变频直流马达包括：永磁转子和由可变直流电流供电的定子线圈的系统；电连接到马达的定子线圈的电子控制系统，电子控制系统包括：整流器，用于将交流电流整流到直流电流；电子换向系统和电子变频驱动(“VFD”)控制系统，用于通过针对来自整流器的对泵马达供电的被整流的直流电流产生人工的可变电压频率来控制马达的速度；电数据信号连接部，用于接收反映恒温传感器的输出的数据信号；从电数据信号连接部连接到VFD的可操作连接部，用于将任何数据信号传递到VFD；以及电子控制系统的整流器部分与交流电源之间的电路连接部；改进包括：永磁转子由铁氧体磁体形成；被整流的直流电压被维持在交流电流的本地电压，并且IGBT功率模块用于将来自被整流的交流电源的直流电流转换为正弦变化的直流电压，以对定子线圈供电，由VFD控制所述转换；VFD系统响应于来自至少一个热传感器的数据信号所通知的系统负载变化来改变正弦可变电流的频率；电子换向系统与VFD一起工作，以控制电动马达的速度，以便获得高效率并且基本无噪声的马达。2.根据权利要求1所述的用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，其中，可变频率直流电流具有在从约160伏特至约350伏特的范围内的电压。3.根据权利要求1所述的用于循环加热或冷却系统的独立的湿转子循环器系统，电子控制系统包括两个印刷电路板，第一印刷电路板用于接收交流线电流并且对其整流以及用于接收和解译来自至少一个恒温传感器的数据，第二印刷电路板...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·汤普森，V·M·斯泰科夫，R·F·比肯施托克，D·伯德，D·E·斯威特，
申请(专利权)人：塔克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US