CN207283344U - 一种电动机液冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动机液冷装置，该装置包括采集电动机定子绕组线圈温度的温度传感器，所述的温度传感器输出的电压信号至比较器的一个输入端，比较器另一输入端输入设定温度阈值对应的电压值；比较器的输出端连接光电耦合驱动电路，用于将比较器输出端的开关量信号转换为脉冲信号；光电耦合驱动电路输出的脉冲信号送入到升降压变换电路，升降压变换电路输出端连接直流液压泵，直流液压泵连接冷却液管路，冷却液管路设置在定子绕组线圈上，用于与线圈进行热交换。本实用新型的优点在于：根据定子内部的温度实时自动调节液压泵电机的转速，从而改变冷却液的流速，实现温度的可调控制，保证电动机在恒定温度附近工作运转。

Description

一种电动机液冷装置

技术领域

本实用新型涉及电动机温度控制领域，特别涉及一种电动机液冷装置。

背景技术

随着纯电动汽车、混合动力飞机的快速发展，对于大功率电动机的性能研究也是日新月异。大功率电动机为了获得足够高的动力与功率，需要增大输入三相交流电的频率、幅值，在定子绕组线圈中产生大的感应磁场，最终在定子上形成更强的旋转磁场，定子上的旋转磁场与转子磁场相互作用，驱动电动机运转。

电动机的定子绕组线圈是用绝缘材料相互隔离的，而线圈的绝缘材料耐热很差，温度超过绝缘材料的耐热值时，绝缘材料会慢慢变脆、碳化、变质，使得电机寿命减短，甚至导致绝缘材料不具有绝缘性能，引起定子绕组线圈的短路、过热，烧毁电动机。如定子绕组短路、断路、三相定子绕组接错、电动机过压、欠压、过流、过载等等都会导致流过定子绕组线圈的电流过大，依据发热公式：Q＝I²Rt，长时间处于这些工况下，定子绕组中会产生过高温度，超过线圈绝缘材料耐热值，造成线圈短路。

针对于定子绕组过热的问题，传统方法是在电动机前端盖处安装风流导向叶，通过气流流通带走电动机内部的热量，这种电动机轴承风冷散热存在着明显的缺陷，风叶产生的噪音大、维修不方便、易受灰尘干扰，并且安装在轴承前端的风叶相当于额外负载，减小了电动机带载的能力；风速不随温度的变化调节风叶转速，难以实现快速降温、维持电动机恒温运转。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动机液冷装置，应用于电动机降温，特别适用于大功率电动机，依据定子内部的温度实时调节液压泵的功率，改变冷却液流速，进而实现温度的可调控制，维持电动机恒定温度运转。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电动机液冷装置，该装置包括设置在电动机定子侧用于采集定子绕组线圈温度的温度传感器，所述的温度传感器输出的电压信号至比较器的一个输入端，比较器另一输入端输入设定温度阈值对应的电压值；

比较器的输出端连接光电耦合驱动电路，用于将比较器输出端的开关量信号转换为脉冲信号；

光电耦合驱动电路输出的脉冲信号送入到升降压变换电路，升降压变换电路输出端连接直流液压泵，直流液压泵连接冷却液管路，冷却液管路设置在定子绕组线圈上，用于与线圈进行热交换。

升降压变换电路通过开通与关断晶闸管IGBT，输出可调的直流电压信号 Udc，输出的直流电压驱动液压泵转动，改变冷却液管路中冷却液的流速。

所述的升降压变换电路根据输入端的脉冲信号的变化控制升压变换电路中晶闸管的导通与断开以输出变化的电压信号，变化的电压信号送入液压泵电机，以控制液压泵电机的转速。

所述的升压变换电路包括电压源E、电感L1、电容C1、晶体管IGBT，电压源E的正极依次经过电感L1、电容C1、二极管VD与电压源E的负极连接，形成电回路；晶体管IGBT的门极输入脉冲信号，集电极连接在电容C1和电感 L1之间，发射机与电压源E的负极连接；液压泵电机并联在二极管VD两端；电感L2、电容C2串联后一起并联在二极管VD两端。

所述的光电耦合驱动电路为光耦合器，其包括封装在一起的发光二极管和三极管，光耦合器的输入端连接比较器的输出端，其输出端输出脉冲信号。

本实用新型的优点在于：1、采用液冷方式，根据定子内部的温度实时自动调节液压泵电机的转速，从而改变冷却液的流速，进而实现温度的可调控制，保证电动机在恒定温度附近工作运转，减少电动机因温度过高造成的寿命减短的缺陷。

2、采用光电耦合电路将比较器输出的开关型信号转化为IGBT驱动脉冲信号，一方面耦合电路可以避免电压、电流、电磁感应对输出信号的影响；另一方面避免形成的反电动势反向流通到比较器、传感器，影响温度的采集；

3、升降压变换电路通过脉冲信号来控制开通与关断IGBT信号的时间，从而控制输出直流电压的大小，进而控制直流电机的转速、功率大小，实现根据温度变化实现冷却液流速的变化，从而能稳定电动机的温度。

附图说明

下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型结构原理图；

图2为本实用新型温度传感器的原理图；

图3为本实用新型比较器与光电耦合驱动电路原理图；

图4为本实用新型升压变换电路原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，一种电动机液冷装置，包括设置在定子绕组线圈侧面的用于采集定子绕组线圈温度的温度传感器，温度传感器输出的电压信号至比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端输入温度阈值对应的电压值；比较器的输出端连接光电耦合驱动电路，用于将比较器输出端的开关量信号转换为脉冲信号；

光电耦合驱动电路输出的脉冲信号送入到CUK升降压变换电路，CUK升降压变换电路输出端连接直流液压泵，直流液压泵连接冷却液管路，冷却液管路设置在定子绕组线圈上，用于与线圈进行热交换。升降压变换电路根据输入端的脉冲信号的变化控制升压变换电路中晶闸管的导通与断开以输出变化的电压信号，变化的电压信号送入液压泵电机，以控制液压泵电机的转速。

如图4所示，升压变换电路包括电压源E、电感L1、电容C1、晶体管IGBT，电压源E的正极依次经过电感L1、电容C1、二极管VD与电压源E的负极连接，形成电回路；晶体管IGBT的门极输入脉冲信号，集电极连接在电容C1和电感L1之间，发射机与电压源E的负极连接；液压泵电机并联在二极管VD两端；电感L2、电容C2串联后一起并联在二极管VD两端。

通过改变IGBT晶闸管的开与关，进而改变输出直流电压值Udc。在IGBT 导通时，电感L1电流上升，在IGBT关断时，电源E和电感L1的反电动势同时给电容C1充电，C1电压高于电源电压E。在下一个导通时刻，电容C1经过 C2、L2回路进行放电，这样电容C2电压受IGBT驱动信号脉冲的占空比控制，输出随着IGBT开与关变化的直流电压Udc＝E*a/(1-a)，其中a为脉冲信号占空比。在IGBT关断时，电感L2经二极管VD和电容C2回路续流，电感L2和电容C2具有滤波作用，减小负载R电压和电流的波动。液压泵接入冷却液管路，通过控制IGBT驱动信号来控制直流电压Udc，进而控制管路冷却液的流速。

如图2所示，为温度传感器原理图，传感器电阻Rx安装在定子里面，当定子绕组线圈温度变化时，传感器电阻也会相应的发生改变，通过桥式电阻电路输出电阻变化带来的电压量，经过放大器输出模拟的电压量。

如图3所示，为比较器和光电耦合驱动电路原理图，光电耦合驱动电路为光耦合器，其包括封装在一起的发光二极管和三极管，光耦和电路的输入端连接比较器的输出端，其输出端输出脉冲信号。比较器负责比较温度传感器输出模拟电压值与设定电压值得大小，输出开关型信号。Vi为温度传感器输出的温度对应电压，当Vi大于Vref时，输出高电平，发光二极管不能导通，此时三极管相当于断路，电压信号VCC经过指示灯、电阻R1，输出IGBT驱动脉冲信号；当Vi小于Vref时，输出低电平，发光二极管导通，此时三极管导通，电压信号VCC与指示灯、电阻R1以及VT1形成回路，此时没有输出IGBT驱动信号。

本实用新型的工作原理为：通过硅温度传感器采集定子绕组线圈温度，采集的温度对应的电压值与设定的安全温度对应的电压值经过比较器相互比较，输出开关型信号，光电耦合驱动电路将开关型信号转换为IGBT驱动脉冲信号， Cuk升降压变换电路通过开通与关断晶闸管IGBT，输出可调的直流电压信号 Udc，控制直流电压驱动液压泵的转动，进而改变冷却液管路中冷却液的流速，带走定子绕组线圈中的热量，保证定子绕组线圈中温度的恒定。例如当定子绕组短路、断路、三相定子绕组接错、电动机过压、欠压、过流、过载等情况发生时时，定子绕组线圈电流过大，产生大量的热量，定子绕组线圈中的温度升高，温度传感器电阻Rx发生变化，通过桥式、放大电路输出模拟电压量Vo，在比较器的输入单Vi端驶入电压量Vo，此时Vo大于设定的安全温度阈值对应的电压值，此时比较器输出高电平，通过光电耦合驱动电路产生IGBT脉冲驱动信号，驱动Cuk升降压变换电路中IGBT的开通，输出直流电压Udc变高，直流液压泵电机的转速加快，导致冷却液管路中冷却液流速加快，冷却液带走更多温度，定子绕组线圈温度下降更快。当温度传感器监测到温度低于设定值时即采集的温度对应的电压值小于设定温度对应的电压值时，比较器输出低电平，光电耦合驱动电路输出关断的IGBT驱动信号，导致直流电压Udc降低，直流液压泵转速变慢，温度会逐渐升高达到稳定温度为止。通过智能液冷装置可以实现定子绕组线圈温度的恒定，确保电动机在最佳状态运行，避免电动机故障带来温度的过高，导致线圈短路，进而影响电动机的使用寿命，损毁电动机。

显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电动机液冷装置，其特征在于：该装置包括设置在电动机定子侧用于采集定子绕组线圈温度的温度传感器，所述的温度传感器输出的电压信号至比较器的一个输入端，比较器另一输入端输入设定温度阈值对应的电压值；

比较器的输出端连接光电耦合驱动电路，用于将比较器输出端的开关量信号转换为脉冲信号；

光电耦合驱动电路输出的脉冲信号送入到升降压变换电路，升降压变换电路输出端连接直流液压泵，直流液压泵连接冷却液管路，冷却液管路设置在定子绕组线圈上，用于与线圈进行热交换。

2.如权利要求1所述的一种电动机液冷装置，其特征在于：所述的升降压变换电路根据输入端的脉冲信号的变化控制升压变换电路中晶闸管的导通与断开以输出变化的电压信号，变化的电压信号送入液压泵电机，以控制液压泵电机的转速。

3.如权利要求2所述的一种电动机液冷装置，其特征在于：所述的升压变换电路包括电压源E、电感L1、电容C1、晶体管IGBT，电压源E的正极依次经过电感L1、电容C1、二极管VD与电压源E的负极连接，形成电回路；晶体管IGBT的门极输入脉冲信号，集电极连接在电容C1和电感L1之间，发射机与电压源E的负极连接；液压泵电机并联在二极管VD两端；电感L2、电容C2串联后一起并联在二极管VD两端。

4.如权利要求1所述的一种电动机液冷装置，其特征在于：所述的光电耦合驱动电路为光耦合器，其包括封装在一起的发光二极管和三极管，光耦合器的输入端连接比较器的输出端，其输出端输出脉冲信号。