水泵组件和热水器的制作方法

1.本技术涉及生活电器领域，尤其是涉及一种水泵组件和热水器。


背景技术：

2.恒温燃气热水器的启动和停止已经取消原来的水气联动阀，而采用智能控制。目前是通过检测进水的水流量大小信号，通过智能控制器进行点火和熄火操作。因此，对水流量信号的控制精度要求较高。
3.业内常用的水流检测技术，基本都是采用霍尔传感器和多极永磁体构成的检测系统。一般都是霍尔传感器固定，多极永磁体旋转在霍尔元件上产生脉冲信号，根据霍尔元件的脉冲信号的频率来计算水流的流量大小。但是不同的结构或控制方式，将影响水流的检测精度。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种水泵组件，该水泵组件的水流量的计算更加精确，从而提升热水器水温稳定性。
5.本技术还提出了一种具有上述水泵组件的热水器。
6.根据本技术的水泵组件，包括：水泵本体，所述水泵本体上设置有磁极转子安装部；流量传感器，所述流量传感器包括：磁极转子，所述磁极转子安装在所述磁极转子安装部上，所述磁极转子的转子轴沿竖直方向延伸；其中所述磁极转子安装部上还设置有进水管，所述进水管和所述磁极转子安装部内形成有进水通道，所述进水管的延伸方向与所述磁极转子的轴向平行。
7.根据本技术的水泵组件，通过将磁极转子的转子轴竖向布置，可以大大降低磁极转子与磁极转子安装部之间的摩擦力，尤其能够减小磁极转子在高低速转动时的摩擦力的差异值，从而水流量的计算更加精确，从而提升热水器水温稳定性。
8.根据本技术的一个实施例，所述流量传感器还包括：导向结构，所述导向结构设置在所述进水管或/和所述磁极转子安装部内，所述导向结构适于将所述进水管内的水流的流向偏移。
9.根据本技术的一个实施例，所述进水管的延伸方向与所述水泵本体的外侧面正交。
10.根据本技术的一个实施例，所述进水管的轴线与所述水泵本体的转子的转动轴线垂直。
11.根据本技术的一个实施例，所述磁极转子的转子轴与重力方向的平行度小于1
°
。
12.根据本技术的一个实施例，所述磁极转子安装部包括：轴孔，所述磁极转子的转子轴插入到所述轴孔内且与所述轴孔间隙配合。
13.根据本技术的一个实施例，所述轴孔的底壁设置有滚珠，所述滚珠可选择地与所
述转子轴的自由端止抵。
14.根据本技术的一个实施例，所述磁极转子的转子轴包括：位于所述磁极转子上下两端的上转轴和下转轴；
15.所述磁极转子安装部包括：与所述下转轴间隙配合的下轴孔，所述下轴孔的底壁设置有第一滚珠。
16.根据本技术的一个实施例，所述磁极转子安装部还包括：与所述上转轴间隙配合的上轴孔，所述上轴孔的底壁设置有第二滚珠。
17.根据本技术的一个实施例，所述水泵本体包括：水泵叶轮，所述水泵叶轮的转动轴线与所述磁极转子的转动轴线垂直。
18.根据本技术的一个实施例，从所述进水管的进水口进入水泵本体内部的水流方向与所述磁极转子的叶片之间的夹角为α，所述α满足：0
°
＜α≤90
°
。
19.根据本技术的热水器包括上述中的水泵组件，由于根据本技术的水泵组件设置有上述的水泵组件，因此该热水器可以精确检测到进水量，方便调整热水器的出水温度，提升用户的使用体验。
20.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
21.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本技术实施例的水泵组件的示意图；
23.图2是根据本技术实施例的沿a-a方向的剖视图；
24.图3是根据本技术实施例的磁极转子一个方向的示意图；
25.图4是根据本技术实施例的磁极转子另一个方向的示意图。
26.附图标记：水泵组件100，水泵本体110，磁极转子安装部111，水泵壳体113，水泵叶轮115，导向结构117，磁极转子130，上转轴131，下转轴133，进水管140，上轴孔101，第二滚珠101a，下轴孔103，第一滚珠103a，进水口105。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
28.恒温燃气热水器的启动和停止已经取消原来的水气联动阀，而采用智能控制。目前是通过检测进水的水流量大小信号，通过智能控制器进行点火和熄火操作。因此，对水流量信号的控制精度要求较高。
29.业内常用的水流检测技术，基本都是采用霍尔传感器和多极永磁体构成的检测系统。一般都是霍尔传感器固定，多极永磁体旋转在霍尔元件上产生脉冲信号，根据霍尔元件的脉冲信号的频率来计算水流的流量大小。但是不同的结构或控制方式，将影响水流的检测精度。为此，本技术提出了一种可以应用在热水器上的水泵组件，该水泵组件上的流量传
感器可以精准地计算水泵内的流量。
30.下面参考图1-图4描述根据本技术实施例的水泵组件100。
31.根据本技术实施例的水泵组件100可以包括水泵本体110以及流量传感器。
32.其中水泵本体110为水泵组件100的最主要部件，其主要用于将外界的水泵入到热水器内部，水泵组件100内设置有水泵叶轮115，水泵叶轮115在转动的过程中会在水泵组件100的进水口105产生负压，进而可以将外界的水吸入到水泵组件100的内部。
33.流量传感器用于检测进水口105处的进水的水流量大小，从而保证热水器排出的水保持大致恒温的状态。本技术中的流量传感器也可以采用霍尔传感器和磁极转子130配合的方式，霍尔传感器固定且与磁极转子130相连，磁极转子130放置在水泵的进水流道内，在进水流道内有水流经过时，磁极转子130会被水流带动从而转动，霍尔传感器可以检测到磁极转子130产生的脉冲信号，从而可以根据脉冲信号的频率来计算水流的流量大小。
34.其中，流量传感器可以包括磁极转子130，磁极转子130安装在水泵本体110上，具体地，磁极转子130安装在水泵本体110上的磁极转子安装部111，磁极转子130的转子轴在竖直方向延伸。也就是说，磁极转子130的转子轴可以与重力的方向保持一致，进而相较于现有技术：磁极转子的转子轴水平放置，磁极转子的转子轴在重力的作用下必然会与磁极转子安装部上的安装位置大面积接触，从而产生较大的摩擦力，影响磁极转子的转动，进而影响霍尔传感器的计算水流流量的精度；本技术的流量传感器可以大幅提升检测精度。
35.需要上说明的是，本技术的磁极转子130上可以设置有多个永磁体，从而使得磁极转子130为多磁极转子。
36.而本技术将磁极转子130的转子轴竖直放置，在磁极转子130转动的过程中，可以大大降低磁极转子130的转子轴与磁极转子安装部111之间的接触面积，从而降低了摩擦力。
37.利用科氏力原理：由于磁极转子130的转轴支撑方式为轴向支撑，磁极转子130的转轴沿竖直方向延伸，因此磁极转子130的旋转科氏力与重力相反，当转速较高时，可以实现转子悬浮，在一定程度上保证转子的摩擦力最小。
38.磁极转子130的科氏力计算公式为：
39.其中w为多磁极转子130转速，v为多磁极转子130平移速度，科氏力f1的转动方向用右手法则判断。通过设计水流导向结构117，使得磁极转子130的科氏力f1方向与重力方向相反，沿着重力加速度方向看向磁极转子130，磁极转子130为逆时针转动。
40.磁极转子130的频率与水流量成线性关系，关系式如下：
41.f＝k
·
q+b
42.其中f为频率，q为水流量，只需要知道k和b的值，在通过霍尔传感器检测到的频率f，就可以得知水流量。
43.传统的水泵组件中，由于磁极转子的转轴与磁极转子安装部的接触面积过大，从而产生的摩擦力会影响到k的数值精准性，甚至k在磁极转子高速转动和低速转动时的大小也不同。
44.本技术中，当磁极转子130的转速较快时，磁极转子130的科氏力可以抵消磁极转子130的自身重力，从而使得磁极转子130处于悬浮状态，摩擦力较小；而即使磁极转子130的转速相对较慢时，磁极转子130的转子轴由于竖向延伸，因此磁极转子130与磁极转子安
装部111之间的摩擦力仍然较小，因此无论磁极转子130高速转动还是低速转动，k值都可以为是定值，从而使得水流量的计算更加的精确、同时计算更加简便。
45.另外，本技术实施例中的水泵组件100还包括进水管140，进水管140设置在磁极转子安装部111上，进水管140的内部空间和磁极转子安装部111的内部空间连通，进水管140内的水可以非常容易地进入到磁极转子安装部111内，从而磁极转子130可以受到水流的冲击并发生转动。具体地，进水管140和磁极转子安装部111内形成有进水通道，进水管140的延伸方向与磁极转子130的轴向平行。由此，水泵组件100的整体布置更为紧凑，降低了水泵组件100所需的空间。
46.根据本技术实施例的水泵组件100，通过将磁极转子130的转子轴竖向布置，可以大大降低磁极转子130与磁极转子安装部111之间的摩擦力，尤其能够减小磁极转子130 在高低速转动时的摩擦力的差异值，从而水流量的计算更加精确，从而提升热水器水温稳定性。
47.在本技术的一些实施例中，流量传感器还包括导向结构117，导向结构117设置在进水管140或/和磁极转子安装部111内，导向结构117适于将进水管140内的水流的流向偏移。由于进水管140的延伸方向与磁极转子130的轴向平行，因此若不设置导向结构117，水流会经过叶片之间的间隙，而不会对磁极转子130的叶片造成较大冲击，从而流量传感器的检测精度必然会发生降低。
48.导向结构117可以将平行于磁极转子130的轴向的水流发生偏转，使得水流可以冲击到磁极转子130的叶片，保证了磁极转子130具有一定的转速，进而保证了流量传感器的检测精度。
49.在本技术的一些实施例中，进水管140的延伸方向与水泵本体110的外侧面正交。具体地，进水管140的延伸方向与水泵本体110的外周面正交。由此，可以避免进水管 140在水泵组件100的轴向上延伸，减少了水泵组件100在轴向上的尺寸。
50.在本技术的另一些实施例中，进水管140构造为圆管，进水管140的轴线与水泵本体110的转子的转动轴线垂直。因此，可以有效降低水泵组件100在轴向上的尺寸，使得水泵组件100在轴向上的布置更加方便。
51.在本技术的一些实施例中，磁极转子130的转子轴的延伸方向和重力方向的平行度小于1
°
。由此，可以保证磁极转子130在转动的过程中，磁极转子130的转子轴尽量与磁极转子安装部111上的轴孔不接触，从而降低接触面积，减少摩擦力。当然，可以理解的是，磁极转子130的转子轴和重力方向之间的平行度为0
°
是最优选的实施例。
52.在本技术的一些实施例中，磁极转子安装部111包括轴孔，磁极转子130的转子轴与磁极转子安装部111上的轴孔插接配合，同时磁极转子130的转子轴与轴孔的内周壁之间具有间隙，即磁极转子130的转子轴与轴孔间隙配合。进一步降低了磁极转子130 的转轴与轴孔的内壁面的接触面积，大大降低了磁极转子130的转轴与轴孔之间的摩擦力。
53.在本技术的一些实施例中，轴孔的一端敞开以方便磁极转子130的转轴插入到轴孔内，同时轴孔的另一端封闭以形成止挡磁极转子130的转轴的底壁，本技术轴孔的底壁上设置有滚珠，滚珠可以进一步降低磁极转子130的转轴的自由端的接触面积，使得磁极转子130的转子轴与磁极转子安装部111的接触面积更小，进一步降低了磁极转子130 所受到的摩擦力，从而可以更加精确地检测水泵组件100的水流量。
54.进一步地，磁极转子130的两端均设置有转轴，分别为设置在磁极转子130上端的上转轴131以及设置在磁极转子130下端的下转轴133；与之对应的，磁极转子安装部 111上设置有上轴孔101以及下轴孔103，上轴孔101与上转轴131间隙配合，下轴孔 103与下转轴133配合，同时下转轴133与下轴孔103间隙配合。
55.本技术中的下轴孔103内设有第一滚珠103a，具体为下轴孔103的底壁安装有第一滚珠103a，由于磁极转子130的轴线沿竖直方向延伸，因此磁极转子130的下转轴133 更容易与下轴孔103的底壁接触，因此在下轴孔103的底壁安装第一滚珠103a，可以避免下转轴133的下端面与下轴孔103的底壁面面接触，而是成为了下转轴133的下端面与滚珠之间为点接触，从而大大降低了下转轴133与下轴孔103的底壁之间的接触面积，使得下转轴133与下轴孔103之间的接触面积更小，从而降低了磁极转子130所受到的摩擦力。
56.进一步地，磁极转子安装部111上还设置有上轴孔101，上轴孔101与上转轴131 间隙配合，上轴孔101的底壁上安装有第二滚珠101a，第二滚珠101a的存在也避免了上转轴131的上端面与上轴孔101的底壁之间面面接触，第二滚珠101a与上转轴131 的上端面之间为点接触，从而即使水流的转速过快，使得上转轴131的上端止抵到第二滚珠101a，也由于上转轴131的上端与第二滚珠101a为点接触而大大降低了接触面积，从而降低了上转轴131所受到的摩擦力。
57.根据本技术的一些实施例，水泵本体110包括水泵壳体113以及设置水泵壳体113 内的水泵叶轮115，其中水泵叶轮115的转动轴线和磁极转子130的转动轴线正交，本技术的实施例中，磁极转子130的转动轴线为竖直方向，水泵叶轮115的转动轴线为水平方向。
58.在本技术的一些实施例中，磁极转子安装部111邻近水泵本体110的进水口105，从水泵本体110的进水口105进入水泵本体110内部的水流方向与磁极转子130的叶片之间具有夹角，且夹角不为零，由此水流不会直接通过磁极转子130的叶片之间的间隙，而是可以对磁极转子130的叶片施加推力，进而磁极转子130可以转动。
59.由于本技术实施例的磁极转子130的轴向沿竖直方向延伸，同时水泵本体110的进水口105设置在下方，进水口105的延伸方向与磁极转子130的轴向平行，如果不设置导向结构117，会出现从水泵本体110的进水口105进入水泵本体110的水直接穿过磁极转子130的相邻的叶片之间，而不会作用在磁极转子130的叶片上。
60.本技术在进水口105的位置导向结构117，该导向结构117可以从进水口105进入的水流方向偏移，从而使得水流方向与磁极转子130的叶片之间具有夹角，方便水流对磁极转子130的叶片施加推力。
61.具体地，本技术的导向结构117包括多个在进水口105的内周壁上间隔开的旋板，旋板构造为螺旋形，从而可以将竖直流向的水流导向成与磁极转子130的叶片具有一定的夹角，从而方便水流推动磁极转子130的叶片。
62.下面简单描述本技术实施例的热水器。
63.根据本技术实施例的热水器包括上述实施例中的水泵组件100，由于根据本技术实施例的水泵组件100设置有上述的水泵组件100，因此该热水器可以精确检测到进水量，方便调整热水器的出水温度，提升用户的使用体验。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
65.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。