CN112994320A - 一种在真空环境下使用的智能电机及其控制方法 - Google Patents

一种在真空环境下使用的智能电机及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种在真空环境下使用的智能电机及其控制方法。通过在传统电机的基础上增加了外壳体，使得外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体，用于接通外界的气体循环回路或液体循环回路以达到对电机的温度调节，并且将传统电机设计成全密闭结构，具体为：所述前端盖分别与内壳体和外壳体位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖分别与内壳体和外壳体位于另一端的开口边沿密封连接，所述转轴通过机械密封穿设于所述通孔内；根据上述方式，确保电机不受内外压差的影响，因此，本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机能够在真空环境下对电机的温度进行调节并且同时能够防止润滑油溢出。

Description

一种在真空环境下使用的智能电机及其控制方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种在真空环境下使用的智能电机及其控制方法。
背景技术
电机是机电领域中最常用的设备之一，但专门应用于真空中的电机并不常见。在真空条件下，电机的散热比较困难(无法通过空气传导散热)，同时，由于电机的内外压不同，即当电机的外压大于内压，如电机内部为真空环境，电机外部为自然环境，则电机外部的空气会进入电机内部，进而影响电机内部的真空度；当电机的内压大于外压，如电机外部为真空环境，电机内部为自然环境，则电机内部的空气会跑出并携带少许电机轴承上的润滑油溢出，进而影响电机外部的真空度和电机性能；因此，在上述情况下，电机不能长期稳定工作，并且电机的使用寿命也缩短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在真空环境下使用的智能电机及其控制方法，能够在真空环境下对电机的温度进行调节并且同时能够防止润滑油溢出。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一技术方案为：
一种在真空环境下使用的智能电机，包括前端盖、内壳体、外壳体、后端盖和转轴；所述内壳体和外壳体均为圆柱形且对应圆柱形的两端具有开口，所述外壳体套设于内壳体外部且所述外壳体与内壳体同轴设置，所述前端盖分别与内壳体和外壳体位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖分别与内壳体和外壳体位于另一端的开口边沿密封连接，所述前端盖的中心位置设有供转轴穿过的通孔，所述转轴通过机械密封穿设于所述通孔内；所述外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体，所述外壳体上设有入口端和出口端，所述入口端与出口端均与环形腔体连通，所述入口端和出口端均与外置的气体循环回路或液体循环回路相连接。
本发明采用的另一技术方案为：
一种应用于上述在真空环境下使用的智能电机的控制方法，包括以下步骤：
S1、获取内壳体表面上的第一温度值，判断所述第一温度值是否超出第一预设阈值范围；
S2、若是，则获取外壳体表面上的第二温度值，根据所述第二温度值控制对应的气体循环回路或液体循环回路与入口端接通。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机，通过在传统电机的基础上增加了外壳体，使得外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体，用于接通外界的气体循环回路或液体循环回路以达到对电机的温度调节，并且还将传统电机设计成全密闭结构，具体为：所述前端盖分别与内壳体和外壳体位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖分别与内壳体和外壳体位于另一端的开口边沿密封连接，所述前端盖的中心位置设有供转轴穿过的通孔，所述转轴通过机械密封穿设于所述通孔内；根据上述方式实现全密闭结构，确保电机不受内外压差的影响，因此，本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机能够在真空环境下对电机的温度进行调节并且同时能够防止润滑油溢出。
再则，本发明还提供的一种应用于上述在真空环境下使用的智能电机的控制方法，通过采集内壳体表面上的第一温度值来判断是否需要进行温度调节，第一温度值超出第一预设阈值范围时，说明需要调节电机温度，并且再获取外壳体表面上的第二温度值，即根据电机的外部环境温度选择最适宜的温度调节方式，不仅提升了整体的智能化程度，而且还利于快速调节电机温度，以使电机恢复至其最佳的工作环境，进而发挥最大的性能。
附图说明
图1为本发明的一种在真空环境下使用的智能电机的剖视图；
图2为本发明的一种在真空环境下使用的智能电机的控制方法的步骤流程图；
标号说明：
1、前端盖；2、内壳体；3、外壳体；4、后端盖；5、转轴；6、通孔；7、环形腔体；8、入口端；9、出口端；10、第一温度计；11、第二温度计；12、转子；13、定子；14、轴承。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机，包括前端盖、内壳体、外壳体、后端盖和转轴；所述内壳体和外壳体均为圆柱形且对应圆柱形的两端具有开口，所述外壳体套设于内壳体外部且所述外壳体与内壳体同轴设置，所述前端盖分别与内壳体和外壳体位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖分别与内壳体和外壳体位于另一端的开口边沿密封连接，所述前端盖的中心位置设有供转轴穿过的通孔，所述转轴通过机械密封穿设于所述通孔内；所述外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体，所述外壳体上设有入口端和出口端，所述入口端与出口端均与环形腔体连通，所述入口端和出口端均与外置的气体循环回路或液体循环回路相连接。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机，通过在传统电机的基础上增加了外壳体，使得外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体，用于接通外界的气体循环回路或液体循环回路以达到对电机的温度调节，并且还将传统电机设计成全密闭结构，具体为：所述前端盖分别与内壳体和外壳体位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖分别与内壳体和外壳体位于另一端的开口边沿密封连接，所述前端盖的中心位置设有供转轴穿过的通孔，所述转轴通过机械密封穿设于所述通孔内；根据上述方式实现全密闭结构，确保电机不受内外压差的影响，因此，本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机能够在真空环境下对电机的温度进行调节并且同时能够防止润滑油溢出。
进一步的，所述气体循环回路内的气体为无水热气体，所述液体循环回路中的液体为水、油或酒精。
从上述描述可知，使用上述介质，即可满足实际需求。
进一步的，所述后端盖上设有安装孔位，所述安装孔位上嵌设有电源接线柱，所述电源接线柱一端与设置在内壳体内部的绕组电连接，所述电源接线柱另一端用于与外部的插头或插座相适配。
进一步的，所述电源接线柱包括引线、接电端子和一柱状的注塑体，所述引线一端和接电端子一端分别嵌设于注塑体内并相互焊接，所述注塑体与安装孔位相配合的侧面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内嵌设有环形密封圈，所述环形密封圈与安装孔位相抵触。
从上述描述可知，通过上述结构，实现电源接线柱的密封效果。其中引线和接电端子是与注塑体通过注塑工艺一体成型的，具体是，先将引线和接电端子焊接，焊接后在注塑形成电源接线柱，因而其内部具有密封性，其外部与后端盖上的安装孔位通过环形密封圈相抵触达到密封效果，并且环形凹槽起到对环形密封圈限位的作用，确保其密封的稳定性。
进一步的，还包括第一温度计、第二温度计、处理器和电子开关阀门；所述第一温度计设置在内壳体表面上，所述第二温度计设置在外壳体表面上，所述电子开关阀门设置在所述入口端与气体循环回路或液体循环回路之间的通路上，所述第一温度计、第二温度计和电子开关阀门分别与处理器电连接。
从上述描述可知，通过第一温度计来采集内壳体表面上的第一温度值来判断是否需要进行温度调节，若第一温度值超出第一预设阈值范围时，说明需要调节电机温度，并且再通过第二温度计获取外壳体表面上的第二温度值，即根据电机的外部环境温度选择最适宜的温度调节方式，处理器分析后发送给对应的电子开关阀门开启的指令，从而实现所述入口端与气体循环回路或液体循环回路之间的通路开启。需要说明的是，在处理器内集成有存储器，该存储器存储有第二温度值与对应的电子开关阀门的对应关系，即为映射表。具体是：若第二温度值不小于-200℃且大于-80℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为80℃～120℃的热气体；若第二温度值不小于-80℃且不大于0℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为50℃～80℃的热气体；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为酒精；若第二温度值大于0℃且不大于40℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为常温下的空气；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为常温下的水；若第二温度值大于40℃且不大于200℃，则控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为冷却水或油。
参阅图2，本发明还提供的一种应用于上述的在真空环境下使用的智能电机的控制方法，包括以下步骤：
S1、获取内壳体表面上的第一温度值，判断所述第一温度值是否超出第一预设阈值范围；
S2、若是，则获取外壳体表面上的第二温度值，根据所述第二温度值控制对应的气体循环回路或液体循环回路与入口端接通。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
通过采集内壳体表面上的第一温度值来判断是否需要进行温度调节，第一温度值超出第一预设阈值范围时，说明需要调节电机温度，并且再获取外壳体表面上的第二温度值，即根据电机的外部环境温度选择最适宜的温度调节方式，不仅提升了整体的智能化程度，而且还利于快速调节电机温度，以使电机恢复至其最佳的工作环境，进而发挥最大的性能。
进一步的，在步骤S1之前还包括：
S0、判断所述智能电机是否处于运行状态，若是，则进入步骤S1。
从上述描述可知，并不是任意时刻都在采集温度，也不是一开机上电就采集，而是只有在智能电机处于运行状态下，即定子转子开始工作后，才开始采集温度值，这样能够优化系统资源。当然，还可以在上电后的一段时间之后再进入步骤S0，可进一步优化系统资源。
进一步的，所述第一预设阈值范围为0℃～70℃。
从上述描述可知，只有当电机内部温度低于0℃或高于70℃时才进行温度调节处理，否则不进行处理。
进一步的，步骤S2中的根据所述第二温度值控制对应的气体循环回路或液体循环回路与入口端接通，具体为：
若第二温度值不小于-200℃且大于-80℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为80℃～120℃的热气体；
若第二温度值不小于-80℃且不大于0℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为50℃～80℃的热气体；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为酒精；
若第二温度值大于0℃且不大于40℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为常温下的空气；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为常温下的水；
若第二温度值大于40℃且不大于200℃，则控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为冷却水或油。
从上述描述可知，根据上述第二温度值介于哪个范围值内，执行对应的操作，进而达到使用最适宜的调温方式。另外需要说明的是，本方案只考虑外部环境温度-200℃～200℃，以足够满足目前市场上的实际需求。
进一步的，步骤S2之后还包括：
S3、判断当前的第一温度值是否处于第二预设阈值范围内，若是，则控制气体循环回路或液体循环回路与入口端截止；所述第二预设阈值范围为50℃～70℃。
从上述描述可知，当电机内部温度达到50℃～70℃范围内时，就停止温度调节操作。
请参照图1，本发明的实施例一为：
一种在真空环境下使用的智能电机，包括前端盖1、内壳体2、外壳体3、后端盖4和转轴5；所述内壳体2和外壳体3均为圆柱形且对应圆柱形的两端具有开口，其中，外壳体3的半径大于内壳体2的半径。所述外壳体3套设于内壳体2外部且所述外壳体3与内壳体2同轴设置，所述前端盖1分别与内壳体2和外壳体3位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖4分别与内壳体2和外壳体3位于另一端的开口边沿密封连接，所述前端盖1的中心位置设有供转轴5穿过的通孔6，所述转轴5通过机械密封穿设于所述通孔6内；所述外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体7，所述外壳体3上设有入口端8和出口端9，所述入口端8与出口端9均与环形腔体7连通，所述入口端8和出口端9均与外置的气体循环回路或液体循环回路相连接。上述的密封连接即采用密封圈来实现。
在转轴5上设有转子12，内壳体内侧壁上设有与转子相适配的定子13，转轴通过轴承14安装。
在本实施例中，所述气体循环回路内的气体为无水热气体，所述液体循环回路中的液体为水、油或酒精。
在本实施例中，所述后端盖上设有安装孔位，所述安装孔位上嵌设有电源接线柱，所述电源接线柱一端与设置在内壳体内部的绕组电连接，所述电源接线柱另一端用于与外部的插头或插座相适配。具体的，所述电源接线柱包括引线、接电端子和一柱状的注塑体，所述引线一端和接电端子一端分别嵌设于注塑体内并相互焊接，所述注塑体与安装孔位相配合的侧面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内嵌设有环形密封圈，所述环形密封圈与安装孔位相抵触。
需要说明的是：引线和接电端子是与注塑体通过注塑工艺一体成型的，具体是，先将引线和接电端子焊接，焊接后在注塑形成电源接线柱，因而其内部具有密封性，其外部与后端盖上的安装孔位通过环形密封圈相抵触达到密封效果，并且环形凹槽起到对环形密封圈限位的作用，确保其密封的稳定性。电源接线柱在图1中未示出。
本发明的实施例二为：
为提升智能化程度，对上述实施例一做进一步改进，具体还包括第一温度计10、第二温度计11、处理器和电子开关阀门；所述第一温度计10设置在内壳体2表面上，所述第二温度计11设置在外壳体3表面上，所述电子开关阀门设置在所述入口端与气体循环回路或液体循环回路之间的通路上，所述第一温度计、第二温度计和电子开关阀门分别与处理器电连接。所述电子开关阀门和处理器在图1中未示出。
通过第一温度计来采集内壳体表面上的第一温度值来判断是否需要进行温度调节，若第一温度值超出第一预设阈值范围时，说明需要调节电机温度，并且再通过第二温度计获取外壳体表面上的第二温度值，即根据电机的外部环境温度选择最适宜的温度调节方式，处理器分析后发送给对应的电子开关阀门开启的指令，从而实现所述入口端与气体循环回路或液体循环回路之间的通路开启。需要说明的是，在处理器内集成有存储器，该存储器存储有第二温度值与对应的电子开关阀门的对应关系，即为映射表。具体是：若第二温度值不小于-200℃且大于-80℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为80℃～120℃的热气体；若第二温度值不小于-80℃且不大于0℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为50℃～80℃的热气体；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为酒精；若第二温度值大于0℃且不大于40℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为常温下的空气；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为常温下的水；若第二温度值大于40℃且不大于200℃，则控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为冷却水或油。
请参照图2，本发明的实施例三为：
本发明提供的一种应用于上述的在真空环境下使用的智能电机的控制方法，包括以下步骤：
S0、判断所述智能电机是否处于运行状态，若是，则进入步骤S1。
S1、获取内壳体表面上的第一温度值，判断所述第一温度值是否超出第一预设阈值范围；所述第一预设阈值范围为0℃～70℃。
S2、若是，则获取外壳体表面上的第二温度值，根据所述第二温度值控制对应的气体循环回路或液体循环回路与入口端接通。
步骤S2中的根据所述第二温度值控制对应的气体循环回路或液体循环回路与入口端接通，具体为：
若第二温度值不小于-200℃且大于-80℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为80℃～120℃的热气体；
若第二温度值不小于-80℃且不大于0℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为50℃～80℃的热气体；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为酒精；
若第二温度值大于0℃且不大于40℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为常温下的空气；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为常温下的水；
若第二温度值大于40℃且不大于200℃，则控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为冷却水或油。
上述描述可知，并不是任意时刻都在采集温度，也不是一开机上电就采集，而是只有在智能电机处于运行状态下，即定子转子开始工作后，才开始采集温度值，这样能够优化系统资源。当然，还可以在上电后的一段时间之后再进入步骤S0，可进一步优化系统资源。
另外需要说明的是，本方案只考虑外部环境温度-200℃～200℃，以足够满足目前市场上的实际需求。
可选的，步骤S2之后还包括：
S3、判断当前的第一温度值是否处于第二预设阈值范围内，若是，则控制气体循环回路或液体循环回路与入口端截止；所述第二预设阈值范围为50℃～70℃。当电机内部温度达到50℃～70℃范围内时，就停止温度调节操作。
综上所述，本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机，通过在传统电机的基础上增加了外壳体，使得外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体，用于接通外界的气体循环回路或液体循环回路以达到对电机的温度调节，并且还将传统电机设计成全密闭结构，具体为：所述前端盖分别与内壳体和外壳体位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖分别与内壳体和外壳体位于另一端的开口边沿密封连接，所述前端盖的中心位置设有供转轴穿过的通孔，所述转轴通过机械密封穿设于所述通孔内；根据上述方式实现全密闭结构，确保电机不受内外压差的影响，因此，本发明提供的一种在真空环境下使用的智能电机能够在真空环境下对电机的温度进行调节并且同时能够防止润滑油溢出。再则，本发明还提供的一种应用于上述在真空环境下使用的智能电机的控制方法，通过采集内壳体表面上的第一温度值来判断是否需要进行温度调节，第一温度值超出第一预设阈值范围时，说明需要调节电机温度，并且再获取外壳体表面上的第二温度值，即根据电机的外部环境温度选择最适宜的温度调节方式，不仅提升了整体的智能化程度，而且还利于快速调节电机温度，以使电机恢复至其最佳的工作环境，进而发挥最大的性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种在真空环境下使用的智能电机，其特征在于，包括前端盖、内壳体、外壳体、后端盖和转轴；所述内壳体和外壳体均为圆柱形且对应圆柱形的两端具有开口，所述外壳体套设于内壳体外部且所述外壳体与内壳体同轴设置，所述前端盖分别与内壳体和外壳体位于一端的开口边沿密封连接，所述后端盖分别与内壳体和外壳体位于另一端的开口边沿密封连接，所述前端盖的中心位置设有供转轴穿过的通孔，所述转轴通过机械密封穿设于所述通孔内；所述外壳体、内壳体、前端盖和后端盖共同形成一密闭的环形腔体，所述外壳体上设有入口端和出口端，所述入口端与出口端均与环形腔体连通，所述入口端和出口端均与外置的气体循环回路或液体循环回路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种在真空环境下使用的智能电机，其特征在于，所述气体循环回路内的气体为无水热气体，所述液体循环回路中的液体为水、油或酒精。
3.根据权利要求1所述的一种在真空环境下使用的智能电机，其特征在于，所述后端盖上设有安装孔位，所述安装孔位上嵌设有电源接线柱，所述电源接线柱一端与设置在内壳体内部的绕组电连接，所述电源接线柱另一端用于与外部的插头或插座相适配。
4.根据权利要求3所述的一种在真空环境下使用的智能电机，其特征在于，所述电源接线柱包括引线、接电端子和一柱状的注塑体，所述引线一端和接电端子一端分别嵌设于注塑体内并相互焊接，所述注塑体与安装孔位相配合的侧面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内嵌设有环形密封圈，所述环形密封圈与安装孔位相抵触。
5.根据权利要求1所述的一种在真空环境下使用的智能电机，其特征在于，还包括第一温度计、第二温度计、处理器和电子开关阀门；所述第一温度计设置在内壳体表面上，所述第二温度计设置在外壳体表面上，所述电子开关阀门设置在所述入口端与气体循环回路或液体循环回路之间的通路上，所述第一温度计、第二温度计和电子开关阀门分别与处理器电连接。
6.一种应用于权利要求1-5任意一项所述的在真空环境下使用的智能电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取内壳体表面上的第一温度值，判断所述第一温度值是否超出第一预设阈值范围；
S2、若是，则获取外壳体表面上的第二温度值，根据所述第二温度值控制对应的气体循环回路或液体循环回路与入口端接通。
7.根据权利要求6所述的一种在真空环境下使用的智能电机的控制方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：
S0、判断所述智能电机是否处于运行状态，若是，则进入步骤S1。
8.根据权利要求6所述的一种在真空环境下使用的智能电机的控制方法，其特征在于，所述第一预设阈值范围为0℃～70℃。
9.根据权利要求6所述的一种在真空环境下使用的智能电机的控制方法，其特征在于，步骤S2中的根据所述第二温度值控制对应的气体循环回路或液体循环回路与入口端接通，具体为：
若第二温度值不小于-200℃且大于-80℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为80℃～120℃的热气体；
若第二温度值不小于-80℃且不大于0℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为50℃～80℃的热气体；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为酒精；
若第二温度值大于0℃且不大于40℃，则控制气体循环回路与入口端连通，且所述气体循环回路内的气体为常温下的空气；或控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为常温下的水；
若第二温度值大于40℃且不大于200℃，则控制液体循环回路与入口端连通，且所述液体循环回路内的液体为冷却水或油。
10.根据权利要求6所述的一种在真空环境下使用的智能电机的控制方法，其特征在于，步骤S2之后还包括：
S3、判断当前的第一温度值是否处于第二预设阈值范围内，若是，则控制气体循环回路或液体循环回路与入口端截止；所述第二预设阈值范围为50℃～70℃。
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