一种变频冷却结构、变频冷却方法及变频冷却潜水泵

摘要

本发明涉及流体机械领域，特别涉及一种变频冷却结构，包括冷却箱和变频电机，冷却箱设置在变频电机腔体内的内壁上；冷却箱和变频电机腔体内均设置有冷却液，冷却箱通过进液二位二通阀和出液二位二通阀与变频电机腔体相通；还涉及一种变频冷却方法；还涉及一种变频冷却潜水泵；本发明中变频电机内设置冷却箱，冷却箱内设置有若干隔腔，根据变频电机的相应转速，相应隔腔内的冷却液通过二位二通阀的开合参与到变频电机内循环流量中，改变电机内循环流量，既能节能减排，又能保证整个泵机组在工作过程中得到有效冷却。

权利要求

1.一种变频冷却结构，其特征在于：包括冷却箱（1）和变频电机（2），冷却箱（1）设置在变频电机（2）腔体内的内壁（8）上；冷却箱（1）和变频电机（2）腔体内均设置有冷却液，冷却箱（1）通过进液二位二通阀（5）和出液二位二通阀（6）与变频电机（2）腔体相通；

冷却箱（1）内设置有N个隔板（3）将其分割成N+1个隔腔（4），N为大于0的整数，每个隔腔（4）分别通过相应的进液二位二通阀（5）和出液二位二通阀（6）与变频电机（2）腔体相通。

2.根据权利要求1所述的一种变频冷却结构，其特征在于：冷却箱（1）为环形结构，其截面呈对称的双U型结构。

3.根据权利要求1所述的一种变频冷却结构，其特征在于：N为1，则冷却箱（1）内设置有

1个隔板（3），将冷却箱（1）分割成2个隔腔（4）为隔腔A（41）和隔腔B（42）；进液二位二通阀（5）分为进液二位二通阀A（51）和进液二位二通阀B（52）；出液二位二通阀（6）分为出液二位二通阀A（61）和出液二位二通阀B（62），隔腔A（41）通过进液二位二通阀A（51）和出液二位二通阀A（61）与变频电机（2）腔体相通；隔腔B（42）通过进液二位二通阀B（52）和出液二位二通阀B（62）与变频电机（2）腔体相通。

4.根据权利要求1所述的一种变频冷却结构，其特征在于：隔板（3）平行于冷却箱（1）径向截面设置。

5.根据权利要求1所述的一种变频冷却结构，其特征在于：进液二位二通阀（5）和出液二位二通阀（6）分别安装在冷却箱（1）相对侧壁上，进液二位二通阀（5）设置在远心端的侧壁上，出液二位二通阀（6）设置在近心端的侧壁上。

6.一种变频冷却方法，其特征在于：采用权利要求3所述的变频冷却结构，步骤如下：步骤一：启动变频电机（2），当转速处于在1500r/min以下时，冷却箱（1）内外存在0 MPa ‑0.05 MPa压差，进液二位二通阀A（51）与出液二位二通阀A（61）均处于关闭状态；进液二位二通阀B（52）与出液二位二通阀B（62）均处于关闭状态；隔腔A（41）和隔腔B（42）内的冷却液均不参与变频电机（2）冷却液的循环；

步骤二：当变频电机（2）转速在1500r/min‑3000 r/min时，冷却箱（1）内外存在0.05 MPa ‑0.1MPa压差，二位二通阀A（51）和出液二位二通阀A（61）均处于开启状态，隔腔A（41）内的冷却液参与变频电机（2）冷却液的循环；

步骤三：当变频电机（2）转速在3000r/min‑6000 r/min时，冷却箱（1）内外存在0.1 MPa ‑0.2MPa压差，二位二通阀A（51）和出液二位二通阀A（61）均处于开启状态，进液二位二通阀B（52）和出液二位二通阀B（62）均处于开启状态，隔腔A（41）和隔腔B（42）内的冷却液均参与变频电机（2）冷却液的循环。

7.一种变频冷却潜水泵，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述的变频冷却结构，还设置有水泵过流组件（7），水泵过流组件（7）设置在变频电机（2）一侧并与其输出轴（12）相连，冷却箱（1）设置在变频电机（2）腔体内靠近水泵过流组件（7）一侧的内壁（8）上。

8.根据权利要求7所述的一种变频冷却潜水泵，其特征在于：冷却箱（1）壁内均匀设置有若干冷却通道（11），冷却通道（11）一端与水泵过流组件（7）的介质输送腔（13）相通，另一端连通至水泵过流组件（7）内部靠近输出轴（12）处。

说明书

一种变频冷却结构、变频冷却方法及变频冷却潜水泵

技术领域：

[0001] 本发明涉及流体机械领域，特别涉及一种变频冷却结构；还涉及一种变频冷却方法；还涉及一种变频冷却潜水泵。
背景技术：

[0002] 变频潜水泵可以根据外界负载需要，改变电机转速，从而输出不同功率。现有技术中，多采用湿式电机内部冷却循环以确保电机安全性。湿式电机中充满冷却液，主轴末端装
有辅助叶轮，为电机内部冷却液循环提供动力源，为保证电机运行安全，冷却液总量都以电
机最高转速最大功率下计算得出，所以电机低转速下，电机腔内所有冷却液也一起参加冷
却，造成能量浪费。
发明内容：

[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种变频冷却结构，解决的技术问题是：电机低转速下，电机腔内所有冷却液也一起参加冷却，造成能量浪费。本发明的另一目的是提供
一种变频冷却方法。本发明的再一目的是提供一种变频冷却潜水泵。为解决上述技术问题，
本发明所采用的技术方案是：

[0004] 一种变频冷却结构，包括冷却箱和变频电机，冷却箱设置在变频电机腔体内的内壁上；冷却箱和变频电机腔体内均设置有冷却液，冷却箱通过进液二位二通阀和出液二位
二通阀与变频电机腔体相通。

[0005] 进一步地，冷却箱为环形结构，其截面呈对称的双U型结构。

[0006] 进一步地，冷却箱内设置有N个隔板将其分割成N+1个隔腔，N为大于0的整数。

[0007] 进一步地，N为1，则冷却箱内设置有1个隔板，将冷却箱分割成2个隔腔为隔腔A和隔腔B；进液二位二通阀分为进液二位二通阀A和进液二位二通阀B；出液二位二通阀分为出
液二位二通阀A和出液二位二通阀B，隔腔A通过进液二位二通阀A和出液二位二通阀A与变
频电机腔体相通；隔腔B通过进液二位二通阀B和出液二位二通阀B与变频电机腔体相通。

[0008] 进一步地，隔板平行于冷却箱径向截面设置。

[0009] 进一步地，进液二位二通阀和出液二位二通阀分别安装在冷却箱相对侧壁上，进液二位二通阀设置在远心端的侧壁上，出液二位二通阀设置在近心端的侧壁上。

[0010] 本发明还提供一种变频冷却方法，采用上述变频冷却结构，步骤如下：

[0011] 步骤一：启动变频电机，当转速处于在1500r/min以下时，冷却箱内外存在 0MPa‑0.05MPa压差，进液二位二通阀A与出液二位二通阀A均处于关闭状态；进液二位二通阀B与
出液二位二通阀B均处于关闭状态；隔腔A和隔腔B内的冷却液均不参与变频电机冷却液的
循环；

[0012] 步骤二：当变频电机转速在1500r/min‑3000r/min时，冷却箱内外存在0.05 MPa‑0.1MPa压差，二位二通阀A和出液二位二通阀A均处于开启状态，隔腔A内的冷却液参与变频
电机冷却液的循环；

[0013] 步骤三：当变频电机转速在3000r/min‑6000r/min时，冷却箱内外存在0.1 MPa‑0.2MPa压差，二位二通阀A和出液二位二通阀A均处于开启状态，进液二位二通阀B和出液二
位二通阀B均处于开启状态，隔腔A和隔腔B内的冷却液均参与变频电机冷却液的循环。

[0014] 本发明还提供一种变频冷却潜水泵，包括上述变频冷却结构，还设置有水泵过流组件，水泵过流组件设置在变频电机一侧并与其输出轴相连，冷却箱设置在变频电机腔体
内靠近水泵过流组件一侧的内壁上。

[0015] 进一步地，冷却箱壁内均匀设置有若干冷却通道，冷却通道一端与水泵过流组件的介质输送腔相通，另一端连通至水泵过流组件内部靠近输出轴处。

[0016] 本发明的有益效果是：本发明中变频电机内设置冷却箱，冷却箱内设置有若干隔腔，根据变频电机的相应转速，相应隔腔内的冷却液通过二位二通阀的开合参与到变频电
机内循环流量中，改变电机内循环流量，既能节能减排，又能保证整个泵机组在工作过程中
得到有效冷却；冷却箱壁内设置有冷却通道，并分别与介质输送腔、水泵过流组件内部靠近
输出轴处相通，使水泵过流组件内的液体进入过水通道，对冷却箱进行冷却，加大换热面
积，改善电机的冷却效果，增强变频电机与水泵过流组件的热交换。
附图说明：

[0017] 图1是本发明变频冷却结构示意图；

[0018] 图2是本发明图1中所示A结构示意图。

[0019] 图中：

[0020] 1、冷却箱，2、变频电机，3、隔板，4、隔腔，41、隔腔A，42、隔腔B， 5、进液二位二通阀，51、进液二位二通阀A，52、进液二位二通阀B，6、出液二位二通阀，61、出液二位二通阀A，
62、出液二位二通阀B，7、水泵过流组件，8、内壁，9、水冷通孔A，10、水冷通孔B，11、冷却通
道，12、输出轴， 13、介质输送腔。
具体实施方式：

[0021] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，现在将参考图1‑2和实施例对本发明进一步详细描述，以便公众更好地掌握本发明的实施方法，本发明具体的实施方案
为：

[0022] 一种变频冷却结构，包括冷却箱1和变频电机2，冷却箱1设置在变频电机2 腔体内的内壁8上，冷却箱1为环形结构，环形结构更贴合冷却液在变频电机2内部旋转运动，其截
面呈对称的双U型结构；冷却箱1和变频电机2腔体内均设置有冷却液，冷却箱1通过进液二
位二通阀5和出液二位二通阀6与变频电机2腔体相通，通过变频电机2腔内压差控制液二位
二通阀5和出液二位二通阀6的打开与闭合。

[0023] 需要说明的是，进液二位二通阀5和出液二位二通阀6分别安装在冷却箱1相对侧壁上，进液二位二通阀5设置在远心端的侧壁上，出液二位二通阀6设置在近心端的侧壁上，
进液二位二通阀5和出液二位二通阀6为液控液压阀；变频电机2工作时，经辅助叶轮加压及
流动损失，冷却箱1内外产生压差，进而能够通过压差控制进液二位二通阀5和出液二位二
通阀6开关。且变频电机2转速越高，轴心压力与外周压力的压差越大，进而能够将冷却箱分
割成若干隔腔，根据转速的不同，将不同隔腔逐级打开，使不同隔腔冷却液参与到变频电机
冷却循环中，既能节能减排，又能保证整个泵机组在工作过程中得到有效冷却。

[0024] 具体而言，冷却箱1内设置有1个隔板3，隔板3平行于冷却箱1径向截面设置。隔板3将冷却箱1分割成隔腔A41和隔腔B42；进液二位二通阀5分为进液二位二通阀A51和进液二
位二通阀B52；出液二位二通阀6分为出液二位二通阀A61和出液二位二通阀B62，隔腔A41通
过进液二位二通阀A51和出液二位二通阀A61与变频电机2腔体相通；隔腔B42通过进液二位
二通阀B52和出液二位二通阀B62与变频电机2腔体相通。

[0025] 需要说明的是，在本发明其他实施例中，能够将隔板数量设置为2个或3个或4个或其他。

[0026] 所述变频冷却方法，采用上述实施例的变频冷却结构，步骤如下：

[0027] 步骤一：启动变频电机2，当转速处于在1500r/min以下时，冷却箱1内外存在0MPa‑0.05MPa压差，进液二位二通阀A51与出液二位二通阀A61均处于关闭状态；进液二位二通阀
B52与出液二位二通阀B62均处于关闭状态；隔腔A41和隔腔B42内的冷却液均不参与变频电
机2冷却液的循环；

[0028] 步骤二：当变频电机2转速在1500r/min‑3000r/min时，冷却箱1内外存在 0.05MPa‑0.1MPa压差，二位二通阀A51和出液二位二通阀A61均处于开启状态，隔腔A41内的
冷却液参与变频电机2冷却液的循环；

[0029] 步骤三：当变频电机2转速在3000r/min‑6000r/min时，冷却箱1内外存在 0.1MPa‑0.2MPa压差，二位二通阀A51和出液二位二通阀A61均处于开启状态，进液二位二通阀B52和
出液二位二通阀B62均处于开启状态，隔腔A41和隔腔B42 内的冷却液均参与变频电机2冷
却液的循环。

[0030] 所述变频冷却潜水泵，采用上述实施例的变频冷却结构，还设置有水泵过流组件7，水泵过流组件7设置在变频电机2一侧并与其输出轴相连，冷却箱1设置在变频电机2腔体
内靠近水泵过流组件7一侧的内壁8上。

[0031] 冷却箱1壁内均匀设置有若干冷却通道11，冷却通道11一端与水泵过流组件 7的介质输送腔13相通，另一端连通至水泵过流组件7内部靠近输出轴12处；隔板3内设置有通
道，通道两端与冷却通道11相通，使得冷却面积进一步增大。

[0032] 具体而言，内壁8上设置有水冷通道A9和水冷通道B10,水冷通道A9通过冷却通道11与水冷通道B10相通并形成一条过水通道；水冷通道A9一端与冷却通道11 相连，另一端
与水泵过流组件7的介质输送腔相通；水冷通道B10一端与冷却通道11相连，另一端连通至
水泵过流组件7内部靠近输出轴12处，使水泵过流组件 7内的液体进入过水通道，对冷却箱
1进行冷却，加大换热面积，改善变频电机的冷却效果，增强2与水泵过流组件7的热交换。

[0033] 在对本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“左下”、“右上”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示
的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置
或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范
围的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相
对重要性。