CN110086295A - 一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法 - Google Patents

一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法，包括压力传感器Pa、温度传感器Ta、温度传感器T1、温度传感器T2及温度传感器T3；电机壳体后端设有后端密封腔室，压力传感器Pa及温度传感器Ta均设置在后端密封腔室内；温度传感器T1设置在电机壳体内的定子后端绕组上，温度传感器T2设置在电机壳体内的定子铁芯上，温度传感器T3设置在电机壳体内的定子前端绕组上。本发明一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法，可以实现即时监控电机内部的温度和压力，随时进行冷却降温，确保电机腔内冷媒处于饱和状态或者微过热状态，从而避免电机转子散热条件恶劣，转子温度过高导致永磁体失磁，影响电机运行的可靠性。

Description

一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法
技术领域
本发明属于磁悬浮制冷压缩机领域，尤其是涉及一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法。
背景技术
在现有技术条件下，磁悬浮制冷压缩机冷却控制方法一般是采集电机定转子气隙温度，通过一定的控制逻辑对电机冷却阀门的开闭进行控制。但由于电机定转子气隙温度采用非接触式的温度传感器，它并不能完全表征转子散热条件，也不能代表实际的转子温度。采用这种传统的温度控制方法，对电机定转子气隙温度的设定参考值不太容易确定，控制程序的编写具有比较大的难度。与此同时，如果电机转子散热条件不好，会出现电机定子温度偏高，过高的定子绕组温度会造成电机绝缘击穿，影响电机运行的安全可靠；同时电机转子永磁体温度过高，也会导致转子退磁，使电机的性能大大降低。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法，配合使用压力传感器、温度传感器、电磁阀、冷凝器及控制器；可以实现即时监控电机内部的温度和压力，随时进行冷却降温，确保电机腔内冷媒处于饱和状态或者微过热状态，从而避免电机转子散热条件恶劣，转子温度过高导致永磁体失磁，影响电机运行的可靠性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，包括压力传感器Pa、温度传感器Ta、温度传感器T1、温度传感器T2及温度传感器T3；电机壳体后端设有后端密封腔室，压力传感器Pa及温度传感器Ta均设置在后端密封腔室内；温度传感器T1设置在电机壳体内的定子后端绕组上，温度传感器T2设置在电机壳体内的定子铁芯上，温度传感器T3设置在电机壳体内的定子前端绕组上；
冷凝器输出一路的制冷剂通过第一电磁阀分别连通设置在电机壳体上的第二冷却入口及第一冷却入口；冷凝器输出的另一路的制冷剂通过第二电磁阀连通设置在电机壳体上第三冷却入口；电机壳体下端的制冷剂出口连接蒸发器，蒸发器连接冷凝器；
压力传感器Pa、温度传感器Ta、温度传感器T1、温度传感器T2及温度传感器T3分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别连接第一电磁阀控制端及第二电磁阀控制端。
进一步的，蒸发器与冷凝器之间通过节流装置连接。
进一步的，电机壳体内壁与电机定子之间设有螺旋槽形状的冷却通道，冷却通道与第三冷却入口连通。
进一步的，温度传感器T1、温度传感器T2及温度传感器T3均是PT100温度传感器。
一种磁悬浮制冷压缩机的冷却方法，使用上述一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，包括：
步骤1：通过压力传感器Pa及温度传感器Ta实时采集后端密封腔室内的压力Pa与温度Ta；通过温度传感器T1、温度传感器T2及温度传感器T3分别采集电机的定子后端绕组温度T1、定子铁芯温度T2及定子前端绕组温度T3；
步骤2：将步骤1中所采集的后端密封腔室内的压力Pa，转换成对应的饱和电机腔压力Tc；
计算出实际过热度Tsc＝Tc-Ta；
其中，Ta是后端密封腔室内的温度；Tc是饱和电机腔压力；
步骤3：对步骤1中采集电机的定子后端绕组温度T1、定子铁芯温度T2及定子前端绕组温度T3进行比较，其中最大值作为电机定子温度最大值Tdmax；
步骤4：实际过热度Tsc与过热度设定值Tcc进行比较，当实际过热度Tsc大于过热度设定值Tcc，控制器发出控制信号驱动第一电磁阀打开，冷凝器输出的制冷剂对电机壳体内进行喷淋；当实际过热度Tsc小于等于过热度设定值Tcc-2℃时，控制器发出控制信号驱动第一电磁阀关闭；
步骤5：把电机定子温度最大值Tdmax与定子温度报警设定值Tdc进行比较，当电机定子温度最大值Tdmax大于定子温度报警设定值Tdc时，控制器发出控制信号驱动第二电磁阀打开，冷凝器输出的另一路制冷剂对电机定子进行冷却；当电机定子温度最大值Tdmax小于等于定子温度报警设定值Tdc-2℃时，控制器发出控制信号驱动第二电磁阀关闭。
相对于现有技术，本发明一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法，具有以下优势：
本发明一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构及方法，配合使用压力传感器、温度传感器、电磁阀、冷凝器及控制器；可以实现即时监控电机内部的温度和压力，随时进行冷却降温，确保电机腔内冷媒处于饱和状态或者微过热状态，从而避免电机转子散热条件恶劣，转子温度过高导致永磁体失磁，影响电机运行的可靠性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明实施例一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构示意图；
图2为本发明实施例一种磁悬浮制冷压缩机的冷却方法电机定子温度最大值Tdmax确定示意图；
图3为本发明实施例一种磁悬浮制冷压缩机的冷却方法实际过热度Tsc确定示意图；
图4为本发明实施例一种磁悬浮制冷压缩机的冷却方法流程示意图。
附图标记说明：
1-电机壳体；2-电机定子；3-电机转子；4-叶轮；21-定子后端绕组；22-定子铁芯；23-定子前端绕组；100-磁悬浮制冷压缩机；101-后端密封腔室；102-第二冷却入口；103-第一冷却入口；104-第三冷却入口；105-压力传感器Pa；106-温度传感器Ta；107-温度传感器T1；108-温度传感器T2；109-温度传感器T3；201-第一电磁阀；202-第二电磁阀。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，磁悬浮制冷压缩机100的电机壳体1内依次设有电机定子2、电机转子3及叶轮4。
如图1所示，一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，包括压力传感器Pa105、温度传感器Ta106、温度传感器T1107、温度传感器T2108及温度传感器T3109；电机壳体1后端设有后端密封腔室101，压力传感器Pa105及温度传感器Ta106均设置在后端密封腔室101内；温度传感器T1107设置在电机壳体1内的定子后端绕组21上，温度传感器T2108设置在电机壳体1内的定子铁芯22上，温度传感器T3109设置在电机壳体1内的定子前端绕组23上；
如图1所示，冷凝器输出一路的制冷剂通过第一电磁阀201分别连通设置在电机壳体1上的第二冷却入口102及第一冷却入口103；冷凝器输出的另一路的制冷剂通过第二电磁阀202连通设置在电机壳体1上第三冷却入口104；电机壳体1下端的制冷剂出口连接蒸发器，蒸发器连接冷凝器；
如图1所示，压力传感器Pa105、温度传感器Ta106、温度传感器T1107、温度传感器T2108及温度传感器T3109分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别连接第一电磁阀201控制端及第二电磁阀202控制端。
如图1所示，蒸发器与冷凝器之间通过节流装置连接。
如图1所示，电机壳体1内壁与电机定子2之间设有螺旋槽形状的冷却通道，冷却通道与第三冷却入口104连通。
在本实施例中，冷凝器输出一路的制冷剂通过第一电磁阀201，经设置在电机壳体1上的第二冷却入口102及第一冷却入口103注入电机壳体1内部进行降温，最后排出后进入蒸发器完成第一路冷却循环。
冷凝器输出另一路制冷剂通过第二电磁阀202，经设置在电机壳体1上第三冷却入口104注入电机壳体1内部，对电机定子2进行冷却降温，最后排出后进入蒸发器完成第二路冷却循环。
在本实施例中，控制器可以是单片机或PLC控制器。
如图1所示，温度传感器T1107、温度传感器T2108及温度传感器T3109均是PT100温度传感器。
如图2-4所示，一种磁悬浮制冷压缩机的冷却方法，使用上述一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，包括：
步骤1：通过压力传感器Pa105及温度传感器Ta106实时采集后端密封腔室101内的压力Pa与温度Ta；通过温度传感器T1107、温度传感器T2108及温度传感器T3109分别采集电机的定子后端绕组温度T1、定子铁芯温度T2及定子前端绕组温度T3；
步骤2：将步骤1中所采集的后端密封腔室101内的压力Pa，转换成对应的饱和电机腔压力Tc；
计算出实际过热度Tsc＝Tc-Ta；
其中，Ta是后端密封腔室101内的温度；Tc是饱和电机腔压力；
步骤3：对步骤1中采集电机的定子后端绕组温度T1、定子铁芯温度T2及定子前端绕组温度T3进行比较，其中最大值作为电机定子温度最大值Tdmax；
步骤4：实际过热度Tsc与过热度设定值Tcc进行比较，当实际过热度Tsc大于过热度设定值Tcc，控制器发出控制信号驱动第一电磁阀201打开，冷凝器输出的制冷剂对电机壳体1内进行喷淋；当实际过热度Tsc小于等于过热度设定值Tcc-2℃时，控制器发出控制信号驱动第一电磁阀201关闭；
步骤5：把电机定子温度最大值Tdmax与定子温度报警设定值Tdc进行比较，当电机定子温度最大值Tdmax大于定子温度报警设定值Tdc时，控制器发出控制信号驱动第二电磁阀202打开，冷凝器输出的另一路制冷剂对电机定子2进行冷却；当电机定子温度最大值Tdmax小于等于定子温度报警设定值Tdc-2℃时，控制器发出控制信号驱动第二电磁阀202关闭。
在本实施例中，控制器用于进行对传感器采集数据进行计算与比较，包括定子温度比较模块功能和过热度换算模块功能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，其特征在于：包括压力传感器Pa(105)、温度传感器Ta(106)、温度传感器T1(107)、温度传感器T2(108)及温度传感器T3(109)；电机壳体(1)后端设有后端密封腔室(101)，所述压力传感器Pa(105)及所述温度传感器Ta(106)均设置在所述后端密封腔室(101)内；所述温度传感器T1(107)设置在所述电机壳体(1)内的定子后端绕组(21)上，所述温度传感器T2(108)设置在所述电机壳体(1)内的定子铁芯(22)上，所述温度传感器T3(109)设置在所述电机壳体(1)内的定子前端绕组(23)上；
冷凝器输出一路的制冷剂通过第一电磁阀(201)分别连通设置在所述电机壳体(1)上的第二冷却入口(102)及第一冷却入口(103)；冷凝器输出的另一路的制冷剂通过第二电磁阀(202)连通设置在所述电机壳体(1)上第三冷却入口(104)；所述电机壳体(1)下端的制冷剂出口连接蒸发器，所述蒸发器连接冷凝器；
所述压力传感器Pa(105)、所述温度传感器Ta(106)、所述温度传感器T1(107)、所述温度传感器T2(108)及所述温度传感器T3(109)分别与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端分别连接所述第一电磁阀(201)控制端及所述第二电磁阀(202)控制端。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，其特征在于：所述蒸发器与所述冷凝器之间通过节流装置连接。
3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，其特征在于：所述电机壳体(1)内壁与电机定子(2)之间设有螺旋槽形状的冷却通道，所述冷却通道与第三冷却入口(104)连通。
4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，其特征在于：所述温度传感器T1(107)、所述温度传感器T2(108)及所述温度传感器T3(109)均是PT100温度传感器。
5.一种磁悬浮制冷压缩机的冷却方法，其特征在于：使用如权利要求1-5任一所述的一种磁悬浮制冷压缩机的冷却结构，包括：
步骤1：通过压力传感器Pa(105)及温度传感器Ta(106)实时采集所述后端密封腔室(101)内压力Pa与温度Ta；通过温度传感器T1(107)、温度传感器T2(108)及温度传感器T3(109)分别采集电机的定子后端绕组温度T1、定子铁芯温度T2及定子前端绕组温度T3；
步骤2：将步骤1中所采集的后端密封腔室(101)内的压力Pa，转换成对应的饱和电机腔压力Tc；
计算出实际过热度Tsc＝Tc-Ta；
其中，Ta是后端密封腔室(101)内的温度；Tc是饱和电机腔压力；
步骤3：对步骤1中采集电机的定子后端绕组温度T1、定子铁芯温度T2及定子前端绕组温度T3进行比较，其中最大值作为电机定子温度最大值Tdmax；
步骤4：实际过热度Tsc与过热度设定值Tcc进行比较，当实际过热度Tsc大于过热度设定值Tcc，控制器发出控制信号驱动第一电磁阀(201)打开，冷凝器输出的制冷剂对电机壳体(1)内进行喷淋；当实际过热度Tsc小于等于过热度设定值Tcc-2℃时，控制器发出控制信号驱动第一电磁阀(201)关闭；
步骤5：把电机定子温度最大值Tdmax与定子温度报警设定值Tdc进行比较，当电机定子温度最大值Tdmax大于定子温度报警设定值Tdc时，控制器发出控制信号驱动第二电磁阀(202)打开，冷凝器输出的另一路制冷剂对电机定子(2)进行冷却；当电机定子温度最大值Tdmax小于等于定子温度报警设定值Tdc-2℃时，控制器发出控制信号驱动第二电磁阀(202)关闭。
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