CN113700655A - 一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统,包括：泵，泵包括入水口和出水口；用以驱动泵的电机和变频器，电机和变频器设置于机壳内；外冷水套，外冷水套包裹机壳的至少一部分，并且外冷水套通过管路与泵流体连通；内冷水道，内冷水道设置于机壳内，且内冷水道与外冷水套通过管路流体连通。本发明的冷却系统不仅能对集成了变频器和电机的泵组件进行水冷降温，还附带具有降低噪音的功能。

Description

一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统

技术领域

本发明涉及一种水冷系统，更具体地说，涉及一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统。

背景技术

在楼宇供水暖通系统中，驱动泵的电机和变频器可以安装在一道，以便节省空间，但是因为变频器和电机自身的发热量，使得在泵机组的运行中，需要安装相应的冷却风扇进行冷却。

在设计过程中的散热与通风是一个至关重要的环节，由于设备功率在正常情况下工作时，会产生大量的热量，为保证设备的正常工作，如何把大量的热量散发出去，优化散热与通风方案，进行合理的设计与计算，实现设备的高效散热，对于提高设备的可靠性显得十分重要。

变频器的冷却过程也就是热量的解决过程，热量从功率器件内部导出到散热器，再从散热器到风道，通过风机将风道里面的热量传递到外界，也就是配电室，大型系统的配电室如果不采取相应的降温措施，一旦超过变频器的要求，环境温度超过40℃，降容使用55℃，变频器本身就是发热体。长期下去，变频器风机吸收的温度逐渐升高，功率元件的热量不能及时带走，造成热风之间的循环，当达到一定温度后，就会报过温故障，影响正常的使用，而且缩短功率元件的使用寿命。

参照图1，现有技术中，很多水泵1由电机4进行驱动工作，而为了调节水泵1的工作功率，通常对电机4配备变频器6。如图1所示，水泵具有一个入水口和一个出水口，电机设置在水泵的上方，电机和水泵之间的连接处还安装有通风板。电机4的上方安装有变频器6，考虑到变频器6和电机4在工作时均会产生热量，因此在变频器6和电机4之间还安装有风扇18。

然而，电扇的增加意味着同时也增加了装置总体尺寸，尤其是风扇将带来严重的噪声，影响到楼宇的安静。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，包括：泵，泵包括入水口和出水口；用以驱动泵的电机和变频器，电机和变频器设置于机壳内；外冷水套，外冷水套包裹机壳的至少一部分，并且外冷水套通过管路与泵流体连通；内冷水道，内冷水道设置于机壳内，且内冷水道与外冷水套通过管路流体连通。

进一步地，外冷水套的入水管路连通泵的出水口，外冷水套的出水管路连通泵的入水口。

进一步地，入水管路上设有流量计，出水管路上设有压力传感器和调节阀门。

进一步地，出水管路上还设有温度传感器，且调节阀门为电控调节阀门，温度传感器检测机壳内的温度，调节阀门根据温度传感器的信号调节流量大小。

进一步地，调节阀门为热敏调节阀门，热敏调节阀门的热敏元件根据水温改变调节流量大小。

进一步地，冷却系统还包括云端数据采集模块，云端数据采集模块采集流量计、压力传感器和调节阀门的数据，并远程控制调节阀门的大小。

进一步地，温度传感器设置于机壳的外表面上；或者，温度传感器设置于机壳内部，位于变频器和电机之间。

进一步地，外冷水套包裹机壳对应变频器的部分。

进一步地，内冷水道设置于变频器处。

进一步地，内冷水道为管式换热元件，其环绕在变频器内部的发热元件处。

进一步地，变频器包括端盖，端盖上设有通风口。

在上述技术方案中，本发明的冷却系统不仅能对集成了变频器和电机的泵组件进行水冷降温，还附带具有降低噪音的功能。

附图说明

图1是现有技术带有变频器和电机的水泵的示意图；

图2是本发明冷却系统的结构示意图；

图3是电控调节阀门的结构示意图；

图4是热敏调节阀门的结构示意图；

图5是变频器端盖面板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明公开一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，尤其是应用在楼宇供水暖通系统中。在楼宇环境中，传统利用风扇进行降温的做法会带来较大的体积和较强的噪音，因此传统方式应用在楼宇环境中并非是最佳的选择。

有鉴于此，参照图2，本发明的冷却系统主要包括泵1、机壳5、变频器6、电机4、外冷水套3、内冷水道14和相应的管路。本发明的泵1可以是任何形式的，其具有至少一个入水口7和至少一个出水口2。变频器6和电机4均安装在机壳5内，电机4用以驱动泵1的运行，变频器6用以调节电机4的转速，从而间接调节泵1的输出。外冷水套3包裹在机壳5的外部，内冷水道14设置于机壳5内，外冷水套3通过管路与泵1流体连通，而内冷水道14与外冷水套3通过管路流体连通。参照图2可知，泵1、外冷水套3、内冷水道14及其互相连接的管路形成了一个水流通的循环，并且在这个系统中外冷水套3+内冷水道14构成了核心冷却系统。

作为本发明的一种优选实施方式，外冷水套3可以整体将机壳5完全包裹在内，也可以仅仅包裹机壳5的一部分。如图2所示，外冷水套3仅仅包裹了机壳5对应变频器6的部分，这种包裹方式重在针对变频器6进行降温。本领域的技术人员应当理解，外冷水套3无论是全覆盖式的包裹还是部分式的包裹均属于本发明的保护范围。

作为本发明的一种优选实施方式，外冷水套3的入水管路连通泵1的出水口2，外冷水套3的出水管路连通泵1的入水口7。外冷水套3的入水管路，即冷却水的入口与泵1的出水口2连接，利用泵1的工作压头和流量给冷却系统(即外冷水套3+内冷水道14)通过冷却水。冷却水经过外冷水套3和内冷水道14后，对包含电机4和变频器6整体机的机壳5进行热交换，把它们的热量通过冷却水流出冷却系统后进入泵1的入水口7。这些热量可以被泵1机系统的水利用，用来微加热工作介质水。而不是被风扇排出到泵1机组周围的空间里。

作为本发明的一种优选实施方式，当泵1应用在楼宇供水暖通系统中时，泵1提供的水就是用来被加热的，因此本发明的冷却系统首先利用这个水来对变频器6和电机4进行降温，从而也同时提升了后续带加热的水的温度，这样还能节省后续供暖的能源消耗。

作为本发明的一种优选实施方式，如图2所示，内冷水道14设置于变频器6处。由于变频器6是高发热单元，因此本实施例将内冷水道14设置在变频器6处。优选地，内冷水道14为管式换热元件，其环绕在变频器6内部的发热元件处。本发明将内冷水道14配置为管式换热元件如盘管或环形流道，可以使得变频器6发热元件的热量能够在变频器6内部得到排出，并且这种结构还有助于机壳5的外冷水套3的冷却能力提高和结构紧凑。同时，由于内冷水道14环绕在变频器6内部的发热元件处，这种结构对电机4变频器6也有一定的隔音降噪，对环境起到保护作用。

本领域的技术人员应当理解，将内冷水道14设置在变频器6处只是本发明众多实施方式的一种，在其他实施方式中，内冷水道14可以设置在电机4处，或者设置在电机4和变频器6的中间，甚至在电机4和变频器6处分别设置内冷水道14，均属于本发明的保护范围。

作为本发明的一种重要的实施方式，外冷水套3的入水管路上设有流量计11，并且其出水管路上设有压力传感器12和调节阀门16。

本发明的调节阀门16至少可以有两种选择，分别是电控调节阀门10和热敏调节阀门9，其中电控调节阀门10配合温度传感器8一同工作。本领域的技术人员应当理解，电控调节阀门10和热敏调节阀门9仅仅是本发明众多选择中的两种，其他任何同原理、同效果的阀门同样可以应用于本发明的冷却系统。

如图3所示，当调节阀门16为电控调节阀门10时，出水管路上还设有温度传感器8，温度传感器8检测机壳5内的温度，电控调节阀门10根据温度传感器8的信号调节流量大小。在本实施例中，温度传感器8的设置位置可以是灵活的，其既可以设置于机壳5的外表面上，也可以设置于机壳5内部、位于变频器6和电机4之间。具体来说，为了能够进行有效和必要的冷却水循环，电控调节阀门10的温度传感器8可以安装在机壳5的外表面或安装在变频器6与电机4的中间，以此来测量电机4变频器6的外壳温度和/或变频器6的内部温度。随着变频器6和电机4的机壳5温度升高，电控调节阀门10可以增大阀门101的开度，让更多的冷却水进入冷却系统，而当变频器6和电机4的机壳5温度降低时，阀门开度也可以相应地减少。

如图4所示，当调节阀门16为热敏调节阀门9时，热敏调节阀门9的热敏元件91根据水温改变调节流量大小。在本实施例中，热敏调节阀门9并不需要额外配备温度传感器，当冷却水的温度变化时，热敏元件改变相应的位置来改变阀门的开度。例如，当冷却水温度增加时，阀门开度相应增加，当冷却水温度降低时，阀门开度相应减小。

继续参照图2，作为本发明的一种可选实施方式，本发明的冷却系统还包括云端数据采集模块13，使得冷却系统具有远程在线监测和调控的功能。云端数据采集模块13可以选择性地采集流量计11、压力传感器12和调节阀门16的数据，并以此远程控制调节阀门的大小。

在本实施例中，流量计11、温度传感器8和压力传感器12的信号可以通过网关采集，然后无线传递到云端数据采集模块13，供用户进行运行监测，通过阀门远程调控器17进行远程阀门控制调节，以及变频器6、电机4、泵1、水管路和阀门故障预警等。同时，云端数据采集模块13也可以对这些设备进行各种数据分析，指标参数显示和备品备件更换等。

如图5所示，作为本发明的一种可选实施方式，变频器6还包括设置在其侧面的顶端端盖15。变频器6侧面具有斜向凸起的端盖15，端盖15上设有通风口。在本实施例中，端盖15上有数个通风口，以便利用空气自然冷却将变频器6的内部热量和外部空气进行热交换。

作为本发明的一种实施方式，对于泵1机组工作状态稳定的电机4和变频器6，也可以简化本发明的冷却系统，省去温度传感器和调节阀门。

本发明的冷却系统也可以应用在其它各个领域，只要有电机、变频器和泵集成的装置，进行降低噪音和降温排热的改进，都可以采用本发明的冷却系统。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，包括：

泵，所述泵包括入水口和出水口；

用以驱动所述泵的电机和变频器，所述电机和变频器设置于机壳内；

外冷水套，所述外冷水套包裹所述机壳的至少一部分，并且所述外冷水套通过管路与所述泵流体连通；

内冷水道，所述内冷水道设置于所述机壳内，且所述内冷水道与所述外冷水套通过管路流体连通。

2.如权利要求1所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，所述外冷水套的入水管路连通泵的出水口，所述外冷水套的出水管路连通泵的入水口。

3.如权利要求2所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，所述入水管路上设有流量计，所述出水管路上设有压力传感器和调节阀门。

4.如权利要求3所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，所述出水管路上还设有温度传感器，且所述调节阀门为电控调节阀门，所述温度传感器检测机壳内的温度，所述调节阀门根据温度传感器的信号调节流量大小。

5.如权利要求3所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，所述调节阀门为热敏调节阀门，所述热敏调节阀门的热敏元件根据水温改变调节流量大小。

6.如权利要求3所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括云端数据采集模块，所述云端数据采集模块采集流量计、压力传感器和调节阀门的数据，并远程控制调节阀门的大小。

7.如权利要求4所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于：

所述温度传感器设置于所述机壳的外表面上；或者，

所述温度传感器设置于所述机壳内部，位于变频器和电机之间。

8.如权利要求1所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，

所述外冷水套包裹所述机壳对应变频器的部分；

所述变频器包括端盖，所述端盖上设有通风口。

9.如权利要求1所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，所述内冷水道设置于变频器处。

10.如权利要求9所述的变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统，其特征在于，所述内冷水道为管式换热元件，其环绕在变频器内部的发热元件处。

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