CN109756058B - 一种集成电机电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成电机电控制系统，属于电机控制系统领域，集成电机电控制系统包括电机主体、控制箱体，还包括冷却壳体、管束组壳，冷却壳体的内壁与电机主体的外壳之间形成水冷腔体，冷却壳体的外壁与管束组壳的内壁之间形成风冷腔体，管束组壳包括沿冷却壳体外部周向均布的若干个冷却水管，若干个冷却水管通过水泵与水冷腔体相连通，电机主体的转轴上设置有用于向风冷腔体中送风的的风冷叶轮。本发明公开的集成电机电控制系统，通过风冷与水冷结合散热，散热效果显著，且风冷可同时对经过电机而升温的冷却液进行降温，可实现冷却液循环冷却电机，集成度高，更加节能环保，保证集成电机在长时间、高速运转的情况下也可稳定正常工作。

Description

一种集成电机电控制系统

技术领域

本发明涉及电机控制系统领域，尤其涉及一种集成电机电控制系统。

背景技术

集成式电机控制系统即指将电机控制组件和电机集成在一起，电机和电机控制组件在工作过程中均会产生大量热量，二者集成在一起，易引起电机控制组件的损坏。且随各领域的发展需求，电机正逐步趋向高功率密度、高速化，使得集成电机的发热也更为严重，尤其在温度相对较高的环境下使用时，因散热不及时、散热效果差，造成电机温升高，且控制组件易发生非正常工作，严重影响产品的寿命及可靠性。

现有的电机散热方法通常通过水冷或风冷的方式对电机进行降温，但是水冷的方式会使冷却水在经过电机后温度迅速升高，而电机需长时间运转作业，从而需不断输入冷水，浪费较严重，且在连通水箱供水的情况下，因储水较多，导致占用空间较大，且因冷却水在经过电机而升温后难以实现循环冷却。而风冷的方式，冷却效果较差，电机在高速、长时间运转的情况下，易因散热效果差而烧损电机。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提出一种集成电机电控制系统，通过风冷与水冷结合散热，散热效果显著，且风冷可同时对经过电机而升温的冷却液进行降温，可实现冷却液循环冷却电机，集成度高，更加节能环保，保证集成电机在长时间、高速运转的情况下也可稳定正常工作。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供的一种集成电机电控制系统，包括电机主体、设于所述电机主体一侧的控制箱体，还包括设于所述电机主体外部的冷却壳体、设于所述冷却壳体外部的管束组壳，所述冷却壳体的内壁与所述电机主体的外壳之间形成水冷腔体，所述冷却壳体的外壁与所述管束组壳的内壁之间形成风冷腔体，所述管束组壳包括沿所述冷却壳体外部周向均布的若干个冷却水管，若干个所述冷却水管的进水一端均与所述水冷腔体的水冷腔出水口相连通，若干个所述冷却水管的出水一端均通过水泵与所述水冷腔体的水冷腔进水口相连通，所述电机主体的转轴上设置有用于向所述风冷腔体中送风的的风冷叶轮。

作为本方案的进一步改进，若干个所述冷却水管上均设置有导热翅片，所述导热翅片位于所述风冷腔体中。

作为本方案的进一步改进，所述水冷腔体中设置有多个支隔环板，多个所述支隔环板均连接在所述电机主体的外壳与所述冷却壳体的内壁之间，多个所述支隔环板上均开设有通水口，相邻两支隔环板上的通水口相互错开。

作为本方案的进一步改进，所述冷却壳体的外壁上固定有支撑板，所述支撑板贯穿所述管束组壳并延伸至所述管束组壳的外部，所述控制箱体固定在所述支撑板上，所述控制箱体位于所述管束组壳的外部。

作为本方案的进一步改进，所述管束组壳还包括连接在若干个所述冷却水管同一端的端集环管，所述端集环管与若干个所述冷却水管均相连通，所述端集环管位于所述转轴的外部，所述转轴依次贯穿所述冷却壳体和所述端集环管，所述风冷叶轮位于所述管束组壳的内部，且所述风冷叶轮位于所述冷却壳体的一端端面与所述端集环管之间。

作为本方案的进一步改进，所述水冷腔进水口设置在所述冷却壳体靠近所述风冷叶轮的一端，所述水冷腔出水口设置在所述冷却壳体远离所述风冷叶轮的一端，若干个所述冷却水管远离所述风冷叶轮的一端均与所述水冷腔出水口相连通，所述端集环管上设置有管束出水口，所述水泵的出水口通过第一管道与所述水冷腔进水口相连通，所述水泵的进水口通过第二管道与所述管束出水口相连通。

作为本方案的进一步改进，所述水冷腔出水口设置在所述冷却壳体远离所述风冷叶轮的一端端面上，所述水冷腔出水口上连接有端部接头，若干个所述冷却水管靠近所述水冷腔出水口的一端均弯折至与所述端部接头相连通。

作为本方案的进一步改进，所述集成电机电控制系统还包括冷水箱和集水箱，所述第二管道通过第一支管与所述冷水箱的出水口相连通，所述第二管道通过第二支管与所述集水箱的进水口相连通。

作为本方案的进一步改进，所述水冷腔体中设置有温度传感器，所述第一支管上设置有第一电磁阀，所述第二支管上设置有第二电磁阀，所述第二管道上位于所述第一支管和所述第二支管之间设置有第三电磁阀，所述温度传感器与所述控制箱体中的中央处理模块的输入端相连接，所述水泵、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀均分别与所述中央处理模块的输出端相连接。

作为本方案的进一步改进，所述水冷腔体的内壁上设置有防腐蚀涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种集成电机电控制系统，通过在电机主体的外部设置冷却壳体而形成水冷腔体、在冷却壳体的外部设置管束组壳而形成风冷腔体，且通过形成管束组壳的若干个冷却水管包围在冷却壳体的外部，冷却液由水冷腔进水口进入水冷腔体直接冷却电机主体外壳，并带走电机主体的热量，然后由水冷腔出水口进入若干个冷却水管，通过若干个冷却水管对经过水冷腔体而升温的冷却液进行分流，使分流后的若干个细小支流分别在若干个冷却水管中进行降温，可使冷却液的温度迅速降低，并通过设置在电机主体转轴上的风冷叶轮随转轴旋转而不断向风冷腔体中送风，将集成电机周围的热空气快速驱散，同时对冷却壳体的外壁及若干个冷却水管进行散热，进一步加快若干个冷却水管中冷却液的降温，通过设置连通水冷腔进水口和冷却水管的水泵，使经过若干个冷却水管降温后的冷却液再次进入水冷腔体对电机主体进行降温，使得冷却液在水冷腔体、若干个冷却水管中循环流动，可对电机主体进行循环冷却降温，无需不断输入低温冷却液，更加节能环保，集成度高，且通过水冷腔体和风冷腔体的结合，水冷腔体直接作用在电机主体表面而降温，风冷叶轮将风冷腔体中热空气驱散，辅助水冷腔体降温，有效提高对电机主体的降温散热效果，可保证集成电机在长时间、高速运转的情况下也可稳定正常工作。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的集成电机电控制系统的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中提供的集成电机电控制系统的侧视结构示意图；

图3是本发明具体实施方式中提供的中央处理模块的控制原理示意图。

图中：

1、电机主体；2、控制箱体；3、冷却壳体；4、管束组壳；5、水冷腔体；6、风冷腔体；40、冷却水管；52、水冷腔出水口；7、水泵；51、水冷腔进水口；11、转轴；8、风冷叶轮；41、导热翅片；50、支隔环板；500、通水口；31、支撑板；42、端集环管；420、管束出水口；71、第一管道；72、第二管道；520、端部接头；9、冷水箱；10、集水箱；90、第一支管；100、第二支管；901、第一电磁阀；101、第二电磁阀；720、第三电磁阀；80、导风罩；521、连接端管；522、连接端头。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图及技术方案作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种集成电机电控制系统，包括电机主体1、设于电机主体1一侧的控制箱体2，还包括设于电机主体1外部的冷却壳体3、设于冷却壳体3外部的管束组壳4，冷却壳体3的内壁与电机主体1的外壳之间形成水冷腔体5，冷却壳体3的外壁与管束组壳4的内壁之间形成风冷腔体6，管束组壳4包括沿冷却壳体3外部周向均布的若干个冷却水管40，若干个冷却水管40的进水一端均与水冷腔体5的水冷腔出水口52相连通，若干个冷却水管40的出水一端均通过水泵7与水冷腔体5的水冷腔进水口51相连通，电机主体1的转轴11上设置有用于向风冷腔体6中送风的的风冷叶轮8。管束组壳4还包括连接在若干个冷却水管40同一端的端集环管42，端集环管42与若干个冷却水管40均相连通，若干个冷却水管40均垂直连接在端集环管42的一侧，端集环管42位于转轴11的外部，转轴11依次贯穿电机主体1的外壳、冷却壳体3和端集环管42，电机主体1的外壳、冷却壳体3和端集环管42同轴设置，风冷叶轮8位于管束组壳4的内部，且风冷叶轮8位于冷却壳体3的一端端面与端集环管42之间，风冷叶轮8为离心叶轮，当电机主体1工作时，转轴11旋转而带动风冷叶轮8旋转，空气从端集环管42与转轴11之间形成的进风口进入，经风冷叶轮8离心送风，将风从风冷叶轮8周向外围送入风冷腔体6中，管束组壳4的内壁上位于风冷叶轮8外围周向设置有两端开口的导风罩80，便于将风冷叶轮8排出的风横向导往风冷腔体6中。水冷腔进水口51设置在冷却壳体3靠近风冷叶轮8的一端，水冷腔出水口52设置在冷却壳体3远离风冷叶轮8的一端，若干个冷却水管40远离风冷叶轮8的一端均与水冷腔出水口52相连通，端集环管42上设置有管束出水口420，水泵7的出水口通过第一管道71与水冷腔进水口51相连通，水泵7的进水口通过第二管道72与管束出水口420相连通，使冷却液由水冷腔进水口51进入水冷腔体5，而后从水冷腔出水口52进入若干个冷却水管40，再由管束出水口420经水泵7作用而由水冷腔进水口51再次进入水冷腔体5，使冷却液呈回字形流动，流程最大化，有效提高冷却效果。冷却液由水冷腔进水口51进入水冷腔体5直接冷却电机主体1外壳，并带走电机主体1产生的热量，然后由水冷腔出水口52进入若干个冷却水管40，通过若干个冷却水管40对经过水冷腔体5而升温的冷却液进行分流，使分流后的若干个细小支流分别在若干个冷却水管40中进行降温，可使冷却液的温度迅速降低，并通过风冷叶轮8随转轴11旋转而不断向风冷腔体6中送风，将集成电机周围的热空气快速驱散，同时对冷却壳体3的外壁及若干个冷却水管40进行散热，进一步加快若干个冷却水管40中冷却液的降温，之后通过端集环管42将各冷却水管40中的冷却液汇集，并从管束出水口420经第二管道72进入水泵7，经水泵7作用后由第一管道71经水冷腔进水口51再次进入水冷腔体5中，使得经过若干个冷却水管40降温后的冷却液再次进入水冷腔体5对电机主体1进行降温，冷却液在水冷腔体5、若干个冷却水管40中循环流动，可对电机主体1进行循环冷却降温，无需不断输入低温冷却液，更加节能环保，整体结构紧凑，集成度高，且通过水冷腔体5和风冷腔体6的结合，水冷腔体5直接作用在电机主体1表面而降温，风冷叶轮8将风冷腔体6中热空气驱散，辅助水冷腔体降温，并使经过水冷腔体5而升温的冷却液在流经若干个冷却水管40时自动降温，从而有效提高对电机主体1的降温散热效果，可保证集成电机在长时间、高速运转的情况下也可稳定正常工作。

为增强冷却水管40对冷却液的降温效果，进一步地，每个冷却水管40上均设置有若干个导热翅片41，导热翅片41位于风冷腔体6中，导热翅片41可传导冷却水管40中冷却液的热量，增大与空气的接触面积，在风冷叶轮8不断向风冷腔体6中送风时，通过冷却翅片41导热，可加快冷却水管40的散热降温，从而加速冷却液的降温。

为增强水冷腔体5中冷却液对电机主体1的冷却效果，进一步地，水冷腔体5中设置有多个支隔环板50，多个支隔环板50均连接在电机主体1的外壳与冷却壳体3的内壁之间，可支撑电机主体1的外壳和冷却壳体3，支隔环板50、冷却壳体3侧壁、电机主体1外壳侧壁可以为一体化铸造成型，两端部端面可采用焊接、螺纹密封连接、螺栓密封连接等方式，保证水冷腔体5中的密封效果，通过多个支隔环板50将水冷腔体5分隔成多个小腔室，每个支隔环板50上均开设有通水口500，以连通支隔环板50隔成的各个小腔室，相邻两支隔环板50上的通水口500相互错开，使冷却液在水冷腔体5中流动时经过各通水口500依次流经各个小腔室，流程回折弯曲，有效延长冷却液在水冷腔体5中的流动时间，增强冷却效果。

为防止控制箱体2受电机主体1发热影响，进一步地，冷却壳体3的外壁上固定有支撑板31，支撑板31贯穿管束组壳4并延伸至管束组壳4的外部，控制箱体2固定在支撑板31上，控制箱体2位于管束组壳4的外部，通过支撑板31将控制箱体2固定在电机主体1的一侧，使控制箱体2与电机主体1连接紧凑，集成度高，同时通过管束组壳4将控制箱体2与电机主体1相隔离开，有效防止电机主体1产生的大量热量影响控制箱体2，保证控制箱体2中各元器件的稳定正常运行。进一步地，冷却壳体3的外壁上还固定有水泵支撑板，水泵支撑板贯穿管束组壳4并延伸至管束组壳4的外部，水泵7固定在支撑板31上，水泵7位于管束组壳4的外部。

为便于若干个冷却水管40与水冷腔体5之间的连接，进一步地，水冷腔出水口52设置在冷却壳体3远离风冷叶轮8的一端端面上，水冷腔出水口52上连接有端部接头520，若干个冷却水管40靠近水冷腔出水口52的一端均弯折至与端部接头520相连通，端部接头520呈T字形，端部接头520包括连接端管521、设于连接端管521一端的连接端头522，连接端管521和连接端头522均呈柱状，连接端管521和连接端头522的内部均中空且相贯通，连接端管521和连接端头522同轴设置，水冷腔出水口52的内壁设置有内螺纹，连接端管521的外壁设置有外螺纹，连接端管521与水冷腔出水口52螺纹连接，若干个冷却水管40的一端可通过密封插接的方式连接在连接端头522的侧壁周向，从而可快速地将若干个冷却水管40与水冷腔体5相连通。

为便于对电机主体1的冷却控制，针对发热程度形成多阶层的冷却方式，进一步地，集成电机电控制系统还包括冷水箱9和集水箱10，冷水箱9和集水箱10均设置在管束组壳4的外部，第二管道72通过第一支管90与冷水箱9的出水口相连通，第二管道72通过第二支管100与集水箱10的进水口相连通，水冷腔体5中设置有温度传感器，温度传感器设置在电机主体1的外壳上，第一支管90上设置有第一电磁阀901，第二支管100上设置有第二电磁阀101，第二管道72上位于第一支管90和第二支管100之间设置有第三电磁阀720，温度传感器与控制箱体2中的中央处理模块的输入端相连接，水泵7、第一电磁阀901、第二电磁阀101、第三电磁阀720均分别与中央处理模块的输出端相连接。当电机主体1工作运转时，仅由风冷叶轮8随转轴11旋转向风冷腔体6中送风而对电机主体1进行散热，当电机主体1运转一定时间后，产生热量逐渐增多，当温度传感器检测到温度达到a℃时，将信号传输至中央处理模块，中央处理模块控制水泵7开启、第一电磁阀901开启、第三电磁阀720开启、第二电磁阀101关闭，水泵7将冷水箱9中的冷却液抽出，使冷却液流经第一支管90、第二管道72、第一管道71，并由水冷腔进水口51进入水冷腔体5中，在达到预定时间后，中央处理模块控制第一电磁阀901关闭，使冷却液在水冷腔体5和若干个冷却水管40中循环流动，对电机主体1进行降温；在电机主体1长时间运转或在高温环境下运转时，当温度传感器检测到水冷腔体5中的温度达到b℃时，将信号反馈至中央处理模块，中央处理模块控制第一电磁阀901开启、第二电磁阀101开启、第三电磁阀720开启，水泵7从冷水箱9中抽出低温冷却液补充至水冷腔体5中，与已升温的冷却液混合，以加速冷却液的冷却，提高对电机主体1的冷却效果，同时因补充了流量，部分多余的冷却液则从第二支管100进入集水箱10中，保证水冷腔体5、冷却水管40、第二管道72、第一管道71中的压力正常；当温度传感器检测到水冷腔体5中的温度达到c℃时，将信号反馈至中央处理模块，中央处理模块控制第一电磁阀901开启、第二电磁阀101开启、第三电磁阀720关闭，使经过水冷腔体5而升温的冷却液经第二支管100进入集水箱10中收集，低温冷却液从冷水箱9中抽出对电机主体1进行冷却，完全置换升温后的冷却液，使水冷腔体5中不断输入低温冷却液，从而有效对在高温环境下、长时间运转的电机主体1降温，通过温度传感器、冷水箱9、集水箱10、第一电磁阀901、第二电磁阀101、第三电磁阀720之间的配合，形成三梯度的冷却方式，可根据温度传感器检测到的水冷腔体5中的温度（a＜b＜c）的升高而对电机主体1采用不同冷却方式进行针对性地冷却降温，更加节能。

为增强电机主体1、冷却壳体3的耐腐蚀能力，进一步地，水冷腔体5的内壁上设置有防腐蚀涂层，冷却壳体3的外壁上也设置有防腐蚀涂层，防止电机主体1外壳、冷却壳体3在冷却液的浸渍下而发生腐蚀，防腐蚀涂层的材料及形成方法均为现有成熟技术，此处不赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种集成电机电控制系统，包括电机主体(1)、设于所述电机主体(1)一侧的控制箱体(2)，其特征在于：

还包括设于所述电机主体(1)外部的冷却壳体(3)、设于所述冷却壳体(3)外部的管束组壳(4)；

所述冷却壳体(3)的内壁与所述电机主体(1)的外壳之间形成水冷腔体(5)；

所述冷却壳体(3)的外壁与所述管束组壳(4)的内壁之间形成风冷腔体(6)；

所述管束组壳(4)包括沿所述冷却壳体(3)外部周向均布的若干个冷却水管(40)；

若干个所述冷却水管(40)的进水一端均与所述水冷腔体(5)的水冷腔出水口(52)相连通；

若干个所述冷却水管(40)的出水一端均通过水泵(7)与所述水冷腔体(5)的水冷腔进水口(51)相连通；

所述电机主体(1)的转轴(11)上设置有用于向所述风冷腔体(6)中送风的风冷叶轮(8)；

所述管束组壳(4)还包括连接在若干个所述冷却水管(40)同一端的端集环管(42)；所述端集环管(42)与若干个所述冷却水管(40)均相连通；

所述端集环管(42)位于所述转轴(11)的外部；所述转轴(11)依次贯穿所述冷却壳体(3)和所述端集环管(42)；

所述风冷叶轮(8)位于所述管束组壳(4)的内部，且所述风冷叶轮(8)位于所述冷却壳体(3)的一端端面与所述端集环管(42)之间。

2.根据权利要求1所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

若干个所述冷却水管(40)上均设置有导热翅片(41)；

所述导热翅片(41)位于所述风冷腔体(6)中。

3.根据权利要求1所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

所述水冷腔体(5)中设置有多个支隔环板(50)；

多个所述支隔环板(50)均连接在所述电机主体(1)的外壳与所述冷却壳体(3)的内壁之间；

多个所述支隔环板(50)上均开设有通水口(500)；

相邻两所述支隔环板(50)上的通水口(500)相互错开。

4.根据权利要求1所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

所述冷却壳体(3)的外壁上固定有支撑板(31)；

所述支撑板(31)贯穿所述管束组壳(4)并延伸至所述管束组壳(4)的外部；

所述控制箱体(2)固定在所述支撑板(31)上；所述控制箱体(2)位于所述管束组壳(4)的外部。

5.根据权利要求1所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

所述水冷腔进水口(51)设置在所述冷却壳体(3)靠近所述风冷叶轮(8)的一端；

所述水冷腔出水口(52)设置在所述冷却壳体(3)远离所述风冷叶轮(8)的一端；

若干个所述冷却水管(40)远离所述风冷叶轮(8)的一端均与所述水冷腔出水口(52)相连通；

所述端集环管(42)上设置有管束出水口(420)；

所述水泵(7)的出水口通过第一管道(71)与所述水冷腔进水口(51)相连通；

所述水泵(7)的进水口通过第二管道(72)与所述管束出水口(420)相连通。

6.根据权利要求1所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

所述水冷腔出水口(52)设置在所述冷却壳体(3)远离所述风冷叶轮(8)的一端端面上；

所述水冷腔出水口(52)上连接有端部接头(520)；

若干个所述冷却水管(40)靠近所述水冷腔出水口(52)的一端均弯折至与所述端部接头(520)相连通。

7.根据权利要求5所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

所述集成电机电控制系统还包括冷水箱(9)和集水箱(10)；

所述第二管道(72)通过第一支管(90)与所述冷水箱(9)的出水口相连通；

所述第二管道(72)通过第二支管(100)与所述集水箱(10)的进水口相连通。

8.根据权利要求7所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

所述水冷腔体(5)中设置有温度传感器；

所述第一支管(90)上设置有第一电磁阀(901)；

所述第二支管(100)上设置有第二电磁阀(101)；

所述第二管道(72)上位于所述第一支管(90)和所述第二支管(100)之间设置有第三电磁阀(720)；

所述温度传感器与所述控制箱体(2)中的中央处理模块的输入端相连接；

所述水泵(7)、所述第一电磁阀(901)、所述第二电磁阀(101)、所述第三电磁阀(720)均分别与所述中央处理模块的输出端相连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种集成电机电控制系统，其特征在于：

所述水冷腔体(5)的内壁上设置有防腐蚀涂层。

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