CN220915099U - 一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，该冷却系统包括设置在机箱顶端内的循环水箱和设置在机箱底端内的两个变频器，变频器外侧的机箱两侧壁面分别设有第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器的底端均设有第一连接端口，第一换热器和第二换热器的顶端均设有第二连接端口，第一连接端口和第二连接端口均通过连通至循环水箱顶端的换热器进水管道与循环水箱连接，第一换热器远离机箱壁面侧的端部设有第一散热风扇，第一换热器远离机箱壁面侧的端部设有第二散热风扇，循环水箱的一侧壁面设有检测循环水箱温度的智能控温仪，该冷却系统采用闭式循环冷却的形式分别对两台水冷电机的冷却液进行冷却。

Description

一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统

技术领域

本实用新型涉及冷却系统技术领域，具体为一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统。

背景技术

水冷耐高温特种变频电动机（简称水冷电机）是在变频调速、特种辊道及炉用多速等系列电机的基础上根据冶金连铸机、出坯现场工况需要开发设计的内循环水冷变频调速特种电动机，在其工作期间，利用冷却液将自身的工作时所产生的热能带出到外界中，从而维持其自身的温度稳定，使其具有比普通电机更好的过载能力以及使用寿命长度；随着新能源汽车在生活当中的投放使用，水冷电机在交通领域的使用也得到了扩宽。

水冷电机在使用时需要配备冷却系统进行使用，保证冷却液的正常输送到水冷电机中进行散热，一般冷电机配备的冷却系统所占空间较大，由于交通运载车辆的体积有限，水冷电机所配备在配备的冷却系统所占用的空间不能过大；若水冷电机配备的冷却系统中不配备变频设备对冷却系统的工作进行控制，冷却系统则需要人工手动地进行调节控制，未能实现智能控制冷却系统工作的目的；冷却系统中的功能部件维持在某一特定功率工作且没有变频协调的状态下，冷却系统所耗费的电能会出现与实际所需使用电能不匹配的情况，导致电能耗费量变多，还会存在因无法得知冷却系统中功能部件的工作状态信息导致冷却系统中功能部件出现损坏的可能性。

因此，有必要设计一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术不足，提供一种采用闭式循环冷却的形式分别对两台水冷电机的冷却液进行冷却，还带有自动变频及自动温控的调节功能，维持系统运行稳定的冷却系统。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，该冷却系统包括设置在机箱顶端内的循环水箱和设置在机箱底端内的两个变频器，所述变频器外侧的机箱两侧壁面分别设有第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和第二换热器的底端均设有第一连接端口，所述第一换热器和第二换热器的顶端均设有第二连接端口，所述第一连接端口和第二连接端口均通过连通至循环水箱顶端的换热器进水管道与循环水箱连接，所述第一换热器远离机箱壁面侧的端部设有第一散热风扇，所述第一换热器远离机箱壁面侧的端部设有第二散热风扇，所述循环水箱的一侧壁面设有检测循环水箱温度的智能控温仪，所述第一散热风扇和第二散热风扇外侧的机箱内均设有与循环水箱和水冷电机连接的循环泵，所述变频器分别与智能控温仪、第一散热风扇、第二散热风扇和循环泵电性连接。

进一步，所述第二连接端口连接有换热出水管道，所述换热出水管道位于第一换热器和第二换热器上方并延伸至机箱外。

进一步，所述循环泵的出水端设有与循环水箱底端连通的循环泵出水管，所述循环泵的进水端设有与水冷电机连通的循环泵进水管，所述循环泵进水管与水冷电机连通的端部贯穿到机箱外。

进一步，所述循环水箱的顶端的一侧壁面分别设有水箱进水管和水箱溢水管，所述水箱进水管和水箱溢水管均贯穿到机箱外。

进一步，所述循环水箱的底面设有液位传感器。

本实用新型的有益效果为：

该冷却系统采用闭式循环冷却的形式，系统中的所有部件均整合到一箱体内，体积小巧，冷却液在泵入到水箱后分配至两个换热器中进行换热，换热冷却后的冷却液流入至两台水冷电机中，供水冷电机冷却散热所使用，智能控温仪对水箱温度进行检测，在水箱温度出现过高的情况时可以作出不同的动作及信号反馈，及时协调冷却系统的工作以及反馈信号至外界的操作人员，从而维持系统运行稳定。

附图说明

图1为该冷却系统的内部结构示意图一。

图2为该冷却系统的内部结构示意图二。

图3为该冷却系统的外部结构示意图。

图4为液位传感器的结构示意图。

图中，1、机箱；2、循环水箱；3、变频器；4、第一换热器；5、第二换热器；6、第一连接端口；7、第二连接端口；8、第一散热风扇；9、第二散热风扇；10、智能控温仪；11、循环泵；12、换热器进水管道；13、换热出水管道；14、循环泵出水管；15、循环泵进水管；16、水箱进水管；17、水箱溢水管；18、液位传感器。

具体实施方式

本实施例公开了一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，如图1~3结合所示，该冷却系统包括设置在机箱1顶端内的循环水箱2和设置在机箱1底端内的两个变频器3，所述变频器3外侧的机箱1两侧壁面分别设有第一换热器4和第二换热器5，所述第一换热器4和第二换热器5的底端均设有第一连接端口6，所述第一换热器4和第二换热器5的顶端均设有第二连接端口7，所述第一连接端口6和第二连接端口7均通过连通至循环水箱2顶端的换热器进水管道12与循环水箱2连接，所述第一换热器4远离机箱1壁面侧的端部设有第一散热风扇8，所述第一换热器4远离机箱1壁面侧的端部设有第二散热风扇9，所述循环水箱2的一侧壁面设有检测循环水箱2温度的智能控温仪10，所述第一散热风扇8和第二散热风扇9外侧的机箱1内均设有与循环水箱2和水冷电机连接的循环泵11，所述变频器3分别与智能控温仪10、第一散热风扇8、第二散热风扇9和循环泵11电性连接。

该冷却系统装配在车辆上的用于水冷电机散热使用，且一般常用的冷却液为水；单个变频器3可用于对单个循环泵11以及单个散热风扇进行控制，两个变频器3也可以同时进行工作，使第一散热风扇8、第二散热风扇9以及两个循环泵11同时工作，根据智能控温仪10的反馈信息控制循环泵11以及散热风扇的工作频率的变换；水冷电机中带有热能的冷却液通过管道进入到循环泵11的输入端，由循环泵11泵入到水箱后，通过智能控温仪10检测冷却液温度，检测冷却液温度是否处在正常状态后；循环水箱2内的冷却液液面高度高出换热器进水管道12顶端端口的最底处后，且由于循环水箱2与换热器之间存在高度差，冷却液会从上至下流入到换热器进水管道12中，从而分配至第一换热器4和第二换热器5中；冷却液通过第一换热器4和第二换热器5中的冷凝管道壁面将自身带有的热能散发至空气中，从而实现冷却液的降温冷却，而且第一散热风扇8将风吹送至第一换热器4以及第二散热风扇9将风吹送至第二换热器5，能够加快第一换热器4以及第二换热器5中冷却液进行换热，进行换热后的冷却液通过与水冷电机冷却液的进入端连接的管道流入至两台水冷电机中，供水冷电机冷却散热所使用。

冷却系统中的部件规格经以下计算所得：两台水冷电机的总发热量为：Qw=Pe*（1-η），其中：Pe=2*22000，取η=0.85，即Qw=2*22000*（1-0.85）=6600 J/s。

所需冷却水的循环量计算：Vw=Qw/（Δtw*ρ水*CW）；其中：Δtw为冷却水进出口温差（℃），取6℃；ρ水为水的比重（1000Kg/m³）；CW为水的比热，取4187（J/Kg℃）；即Vw=6600/（6*1000*4187）=0.000263 m³/s，考虑到水的热隔阻η，取系数0.8进行补偿；最终Vw=0.000263/0.8=0.000329。

所需冷却空气量计算：Va=Qw/（Δta*ρ空*Ca），其中：Δat为空气进入散热器前后的温差（℃）；ρ空为空气的重度（1Kg/℃）；Ca为空气比热，取1000J/Kg℃；Δta取10℃，即Va=6600/（10*1*1000）=0.66m³/s；考虑到空气的热隔阻η，取系数0.7进行补偿；最终Va=0.66/0.7=0.943 m³/s。

换热器换热面积计算：Fs=Qw/（Ks*Δt）,其中：Ks为换热器的热传导系数，取500；Δt为散热器中冷却水与冷却空气平均温差，取10℃，即Fs=6600/（500*10）=1.32㎡。

经计算后所得到的换热器、循环泵11以及散热风扇的规格为：换热器大小选型根据Fs0.66㎡，采用换热面积为0.66㎡的换热器即可；循环泵11的选型根据Vw=0.000329 m³/s的要求进行选择；而散热风扇的选型根据Va=0.943 m³/s的要求进行选择。

智能控温仪10采用双通道智能温度控制仪，智能控温仪10通过一个PT100温度传感器实时监测检测循环水箱2内循环水的温度，智能控温仪10与车辆中的警报装置（图中未出示）连接进行警报信号的反馈；当循环水箱2内循环的水温度达到40℃时，输出DC24V电信号给变频器3，变频器3控制第一散热风扇8或第二散热风扇9开始工作，确保冷却水控制在80℃以下；当智能控温仪10检测到循环水温达到80℃时，智能温控仪给车辆中的警报装置提供一个开关量报警信号；当水箱温度传感器检测到循环水温达到110℃时，智能温控仪给车辆提供一个开关量停机信号。

本实施例所能达到的技术效果为：该冷却系统采用闭式循环冷却的形式，系统中的所有部件均整合到一箱体内，体积小巧，冷却液在泵入到水箱后分配至两个换热器中进行换热，换热冷却后的冷却液流入至两台水冷电机中，供水冷电机冷却散热所使用，智能控温仪10对水箱温度进行检测，在水箱温度出现过高的情况时可以作出不同的动作及信号反馈，及时协调冷却系统的工作以及反馈信号至外界的操作人员，从而维持系统运行稳定。

如图1和图3结合所示，所述第二连接端口7连接有换热出水管道13，所述换热出水管道13位于第一换热器4和第二换热器5上方并延伸至机箱1外。

其中，换热出水管道13需要与水冷电机的冷却液进液端口（图中未出示）连接，通过换热出水管道13可以将换热处理后已冷却的冷却液传输至水冷电机，供水冷电机冷却所用。

如图1和图3结合所示，所述循环泵11的出水端设有与循环水箱2底端连通的循环泵出水管14，所述循环泵11的进水端设有与水冷电机连通的循环泵进水管15，所述循环泵进水管15与水冷电机连通的端部贯穿到机箱1外。

其中，水冷电机的出水口传输带有热能的冷却液到循环泵进水管15，由于循环水箱2的高度高于循环泵11，带有热能的冷却液需要在循环泵11的带动下从循环泵出水管14泵入到循环水箱2中。

如图1和图3结合所示，所述循环水箱2的顶端的一侧壁面分别设有水箱进水管16和水箱溢水管17，所述水箱进水管16和水箱溢水管17均贯穿到机箱1外。

其中，水箱进水管16需要与系统外的水源连接进行水源的补给，在循环水箱2内的液位高度不足时，外界中的水源可以通过水箱进水管16向循环水箱2内注水，从而维持循环水箱2内的液位高度稳定；当循环水箱2内的液位高度过高时，可以通过水箱溢水管17将多余的水排出到循环水箱2外，避免循环水箱2内液位高度过高造成循环水箱2内压力过大而损坏的情况出现。

如图4所示，所述循环水箱2的底面设有液位传感器18。

其中，通过液位传感器18可以对循环水箱2的液位高度进行检测，液位传感器18能将循环水箱2的液位高度信息以信号的方式发送至车辆的控制台，让操作车辆操作人员能对循环水箱2的液位高度进行监控。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，该冷却系统包括设置在机箱顶端内的循环水箱和设置在机箱底端内的两个变频器，其特征在于，所述变频器外侧的机箱两侧壁面分别设有第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和第二换热器的底端均设有第一连接端口，所述第一换热器和第二换热器的顶端均设有第二连接端口，所述第一连接端口和第二连接端口均通过连通至循环水箱顶端的换热器进水管道与循环水箱连接，所述第一换热器远离机箱壁面侧的端部设有第一散热风扇，所述第一换热器远离机箱壁面侧的端部设有第二散热风扇，所述循环水箱的一侧壁面设有检测循环水箱温度的智能控温仪，所述第一散热风扇和第二散热风扇外侧的机箱内均设有与循环水箱和水冷电机连接的循环泵，所述变频器分别与智能控温仪、第一散热风扇、第二散热风扇和循环泵电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，其特征在于，所述第二连接端口连接有换热出水管道，所述换热出水管道位于第一换热器和第二换热器上方并延伸至机箱外。

3.根据权利要求1所述的一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，其特征在于，所述循环泵的出水端设有与循环水箱底端连通的循环泵出水管，所述循环泵的进水端设有与水冷电机连通的循环泵进水管，所述循环泵进水管与水冷电机连通的端部贯穿到机箱外。

4.根据权利要求1所述的一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，其特征在于，所述循环水箱的顶端的一侧壁面分别设有水箱进水管和水箱溢水管，所述水箱进水管和水箱溢水管均贯穿到机箱外。

5.根据权利要求1所述的一种用于水冷电机冷却液冷却的双变频器冷却系统，其特征在于，所述循环水箱的底面设有液位传感器。