CN110794888A - 一种永磁电机自适应调控换热系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种永磁电机自适应调控换热系统及方法，系统是在原有电机定子上增设水流道，水流道两端设有分别设有进水口和出水口，在系统内部增设磁吸式温度传感器作为温度监控装置、磁吸式信号发射装置作为报警装置，在永磁电机外部增设液压回路，温度监控装置与计算机连接，将采集的温度数据传输给计算机，计算机内的程序控制系统根据监测的温度情况通过液压回路调节换热过程中水流道中水的流量实现换热；报警装置与程序控制系统可进行远程通信。该方法能够对永磁电机实时监控，在系统温度异常时及时报警，更加快速、高效且安全。

Description

一种永磁电机自适应调控换热系统及方法

技术领域

本发明属于电机换热技术领域，尤其涉及一种永磁电机自适应调控换热系统及方法。

背景技术

目前，电动机在日常生产工作中非常重要，永磁电机是工业生产中最常见的电机，但随着当今社会的飞速发展，工业生产所需速度加快，永磁电机作为工业生产中最为常见的设备，所需承受负荷越来越大，过热问题也就愈发突出，永磁电机效率亟需提高，在当今生产工作中，大负荷状态变得越发常见，原有换热方式已经不能满足当今社会需要，目前电机工作过程过热已经成为生产工作中的困扰。目前针对其换热的研究中，一种永磁电机自适应调控换热系统可有效的解决电机换热问题，加快电机换热效率，减少停机时间，提高工业生产效率。现在应用较为广泛的电机换热方式为空气流动换热、水换热以及简单的换热器换热，这些单一的换热方式在工作负荷小、发热量低此类条件下还勉强满足工作需求，在当今社会，高负荷、高生产需求的条件下时常出现系统过热导致工作中断，一方面，降低工作效率，另一方面，存在安全隐患，并且以前的电机系统中缺乏对温度的监测，无温度监测单元，不能根据温度做出响应、根据系统温度选择合理的换热方式，在必要的条件下停止工作，以防发生危险。随着现代化的加速，工业生产要求越来越高，社会对生产效率的要求提高，现有技术已经无法满足工作需求。

因此，亟需一种更加快速、高效且安全的永磁电机自适应调控换热系统及方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种永磁电机自适应调控换热系统及方法，能够对永磁电机实时监控，在系统温度异常时及时报警，更加快速、高效且安全。

本发明采用以下的技术方案实现：

一种永磁电机自适应调控换热系统，在原有电机定子上增设水流道，水流道两端设有分别设有进水口和出水口，在系统内部增设磁吸式温度传感器作为温度监控装置、磁吸式信号发射装置作为报警装置，在永磁电机外部增设液压回路，温度监控装置与计算机连接，将采集的温度数据传输给计算机，计算机内的程序控制系统根据监测的温度情况通过液压回路调节换热过程中水流道中水的流量实现换热；报警装置与程序控制系统可进行远程通信。

所述温度监控装置安装于永磁电机内部，既能够起到温度监控作用又不影响永磁电机正常工作。

所述液压回路包括流量控制阀、换向阀、压力控制阀、变量泵，还增设有过滤器及冷凝器，所述流量控制阀和变量泵受计算机的程序控制系统控制。

前述的一种永磁电机自适应调控换热系统的调控方法，具体如下：

设定水流道换热开启温度值、第一临界温度和第二临界温度，其中开启温度为永磁电机原有方式换热无法满足系统散热要求的临界温度，第一临界温度为换热系统采取小流量换热方式无法满足永磁电机散热的临界温度，第二临界温度为永磁电机若继续工作将存在安全隐患的临界温度；利用温度监控装置监控系统温度，并将温度信息反馈至计算机，计算机通过A/D转换后将温度转换为数字量，并将其传递给计算机的程序控制系统，程序控制系统根据温度监控装置反馈的数据选取换热方式和换热强度，当系统温度小于开启温度时无需水冷换热，仅利用气流的方式对永磁电机进行换热工作；当系统温度达到开启温度未达到第一临界温度时采取水流道进行热交换，程序控制系统将指令传输给液压回路，液压回路利用变量泵和流量控制阀的作用调节水的流速与流量，开启小流量水冷换热，小流量换热即选取水冷换热系统工作时最经济的换热流量，确保满足永磁电机工作过程换热所需，实现换热；当系统温度达到第一临界温度但还未达到第二临界温度时，通过调节变量泵和流量控制阀开启大流量水冷换热，当开启大流量换热工作时，换热系统将在最大功率的条件下工作，流速、流量均为液压系统最大值，此时报警装置发出预警信号，系统及时做出降低负载、转速能够降低系统工作负荷的响应；当系统温度达到第二临界温度时，报警装置报警，此时永磁电机停机冷却。

本发明的有益效果是：

1、本发明在原有电机定子上增设水流道，在定子仍满足永磁电机的工作需要同时增强了其换热能力，大幅度缩短周期、高效的实现换热；

2、本发明通过增设水流道，增加温度监控装置和报警装置能够对永磁电机进行换热，对永磁电机进行温度监控，解决了原有方式缺乏安全监控的弊端；并可根据实际情况对水流量进行实时调节，确保永磁电机工作安全可靠，既保证了换热效率有能够避免在工作过程中出现过热而影响设备工作寿命，消除安全隐患，同时能够防止由于过热导致的安全事故；

3、本发明解决了原有方式局限性大与效率低的问题，利用在定子上增设水流道的方式并采用液压回路控制水的流量与流速实现总体的换热，解决原有方式存在换热不足的问题，提高了换热效率；

4、本发明中计算机的程序控制系统能够根据温度监控装置反馈的温度数据对液压回路做出不同的指令，控制水流道中的流量，可在系统无需大流速大流量水冷的情况下降低水流道中水的流速与流量，减小液压系统工作压力，节约能源、降低成本；

5、本发明在永磁电机的生产效率和安全性上均有所提高，在工业生产中具有广泛的推广性。

附图说明

图1为本发明中液压回路示意图；

图2为本发明中永磁电机水流道换热过程示意图；

图3为本发明中计算机处理流程图；

图4为本发明中计算机程序控制系统框图；

图5为本发明中报警系统程序框图；

图6为本发明中增设水流道的定子主视图；

图7为本发明中增设水流道的定子左视图；

其中，

1—永磁电机，2—换向阀，3-过滤器，4-压力控制阀，5-变量泵，6-冷凝器，7-流量控制阀，8-水流道，9-定子内表面，10-定子外表面，11-进水口，12-出水口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。

如图1-3所示，一种永磁电机自适应调控换热系统，在原有电机定子上增设水流道8，水流道8两端设有分别设有进水口11和出水口12，利用水流道8中水的流动对永磁电机1实现换热，在系统内部增设磁吸式温度传感器作为温度监控装置(图中未显示)、磁吸式信号发射装置作为报警装置(图中未显示)，在永磁电机1外部增设液压回路。

如图6-7所示为经过改造的具有长方形水流道8的定子，定子内表面9和定子外表面10间开设长方形水流道8，利用水冷的方式对系统进行降温，水流道8设置为长方形，能够加大接触面积、提高换热效率、防止系统过热发生危险。

所述液压回路包括流量控制阀7、换向阀2、压力控制阀4、变量泵5，还增设有过滤器3及冷凝器，所述流量控制阀7和变量泵5受计算机(图中未显示)的程序控制系统控制；工作过程中，将压力控制阀4的开启压力调整至系统最大安全工作压力，当系统压力超过压力控制阀4的开启压力时，压力控制阀4开启进行卸荷工作，起到对液压回路的保护作用。

温度监控装置与计算机连接，温度监控装置将检测到的温度信号传递至计算机，计算机通过A/D转换，将温度转换为数字量并将其传递至计算机内的程序控制系统，程序控制系统根据监测的温度情况决定是否启动水流道换热，当需要水流道换热时，通过液压回路调节换热过程中水流道8中水的流量实现换热；所述温度监控装置安装于永磁电机1内部，既能够起到温度监控作用又不影响永磁电机1正常工作。

报警装置与程序控制系统可进行远程通信，能够在温度达到第一临界温度时进行预警，系统及时做出降低负载、转速来降低系统工作负荷的响应，在温度达到第二临界温度时报警，当系统报警时，永磁电机1停机冷却。

如图4-5所示，在永磁电机1工作过程中分别设置X、Y、Z三个温度，其中定义X温度为开启温度、Y为第一临界温度、Z为第二临界温度，其中X温度为永磁电机原有方式换热无法满足系统散热要求的临界温度，Y温度为换热系统采取小流量换热方式无法满足永磁电机散热的临界温度，Z为永磁电机若继续工作将存在安全隐患的临界温度，当温度传感器所检测系统温度超过X但未超过Y时，系统开启水流道换热，此时为小流量换热方式，小流量换热即选取水冷换热系统工作时最经济的换热流量；当系统温度达到第二临界温度Y但未达到第二临界温度Z时，系统长期运行存在安全隐患，此时，报警装置向计算机发出预警信号，水流道换热的方式需加大流量与流速开启大流量水冷换热，当开启大流量换热工作时，换热系统将在最大功率的条件下工作，流速、流量均为液压系统最大值，加快换热速度，同时，降低系统的负载和转速，保证系统运行安全；当系统温度达到第二临界温度Z时，永磁电机1必须迅速停机冷却，此时将水流道换热过程继续保持大流量换热情况，加快换热速率，保证系统工作安全。

前述的一种永磁电机自适应调控换热系统的调控方法，具体如下：

利用温度监控装置监控系统温度，并将温度信息反馈至计算机，计算机通过A/D转换后将温度转换为数字量，并将其传递给计算机的程序控制系统，程序控制系统根据温度监控装置反馈的永磁电机1的系统温度数据选取换热方式和换热强度，即决定是否采取水流道8进行换热，当系统温度小于开启温度时无需水冷换热，仅利用气流的方式对永磁电机进行换热工作；当系统温度达到开启温度未达到第一临界温度X时采取水流道8进行热交换，程序控制系统将指令传输给液压回路，换向阀2开启，液压回路利用变量泵5和流量控制阀7的作用调节水的流速与流量，开启小流量水冷换热，确保满足永磁电机1工作过程换热所需，实现换热。

报警装置与程序控制系统可进行远程通信，温度监控装置实时监测系统温度，当系统温度达到第一临界温度Y但还未达到第二临界温度Z时，通过调节变量泵和流量控制阀开启大流量水冷换热，程序控制系统控制变量泵5和流量控制阀7，增大流量与流速，加快换热速度，此时报警装置发出预警信号，此时需降低换热系统的负载和转速，保证系统运行安全；当温度达到第二临界温度Z时，报警装置向计算机发出报警信号，此时永磁电机1需停机进行冷却，同时保证水流道换热在最大功率条件下进行，加快换热速率、保证整个换热系统的安全。

当换热工作完成后，由于水流道8内可能出现杂质并且换热过程中水温会有明显升高，在回路中增设过滤器3与冷凝器6，当水流道8中的水完成换热工作后先流经过滤器3保证水的洁净，防止换热后的水存在杂质而损坏液压元件，冷却水再流经冷凝器6实现降温，保证再次工作过程水流道8进水口11和出水口12处水温仍有较大温差，确保换热工作能够正常进行。

Claims (4)

1.一种永磁电机自适应调控换热系统，其特征在于：在原有电机定子上增设水流道，水流道两端设有分别设有进水口和出水口，在系统内部增设磁吸式温度传感器作为温度监控装置、磁吸式信号发射装置作为报警装置，在永磁电机外部增设液压回路，温度监控装置与计算机连接，将采集的温度数据传输给计算机，计算机内的程序控制系统根据监测的温度情况通过液压回路调节换热过程中水流道中水的流量实现换热；报警装置与程序控制系统可进行远程通信。

2.根据权利要求1所述的一种永磁电机自适应调控换热系统，其特征在于：所述温度监控装置安装于永磁电机内部，既能够起到温度监控作用又不影响永磁电机正常工作。

3.根据权利要求1所述的一种永磁电机自适应调控换热系统，其特征在于：所述液压回路包括流量控制阀、换向阀、压力控制阀、变量泵，还增设有过滤器及冷凝器，所述流量控制阀和变量泵受计算机的程序控制系统控制。

4.权利要求1所述的一种永磁电机自适应调控换热系统的调控方法，其特征在于：具体如下：

设定水流道换热开启温度值、第一临界温度和第二临界温度，其中开启温度为永磁电机原有方式换热无法满足系统散热要求的临界温度，第一临界温度为换热系统采取小流量换热方式无法满足永磁电机散热的临界温度，第二临界温度为永磁电机若继续工作将存在安全隐患的临界温度；利用温度监控装置监控系统温度，并将温度信息反馈至计算机，计算机通过A/D转换后将温度转换为数字量，并将其传递给计算机的程序控制系统，程序控制系统根据温度监控装置反馈的数据选取换热方式和换热强度，当系统温度小于开启温度时无需水冷换热，仅利用气流的方式对永磁电机进行换热工作；当系统温度达到开启温度未达到第一临界温度时采取水流道进行热交换，程序控制系统将指令传输给液压回路，液压回路利用变量泵和流量控制阀的作用调节水的流速与流量，开启小流量水冷换热，小流量换热即选取水冷换热系统工作时最经济的换热流量，确保满足永磁电机工作过程换热所需，实现换热；当系统温度达到第一临界温度但还未达到第二临界温度时，通过调节变量泵和流量控制阀开启大流量水冷换热，当开启大流量换热工作时，换热系统将在最大功率的条件下工作，流速、流量均为液压系统最大值，此时报警装置发出预警信号，系统及时做出降低负载、转速能够降低系统工作负荷的响应；当系统温度达到第二临界温度时，报警装置报警，此时永磁电机停机冷却。

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