一种风机轴承控温补偿系统及控制方法

技术领域

本发明涉及控温补偿系统的技术领域，具体涉及一种风机轴承控温补偿系统及控制方法。

背景技术

现有风机轴承在国标中均有标注最高耐温要求，因温度过高会导致油挥发泄露，进而导致增大轴承磨损，减少寿命，而滚珠轴承温度过高虽然会降低摩擦系数，但会导致轴承烧坏或导致轴承偏心造成损坏。通过降低转速或增加润滑油等方式可以降低轴承温度，但这种方式往往都是在牺牲性能的前提下进行的。

公告号为CN204357961U的中国实用新型专利公开了一种制冷型轴承散热器，用于改善大型轴承的散热环境，延长轴承的使用寿命，降低设备的维护成本。制冷型轴承散热器由铝制翅片散热器、半导体制冷块、导热软隔离胶、温度传感器、散热器连接片、拉伸弹簧、安装固定板、散热风扇组成。将半导体制冷块固定在铝制翅片散热器上，半导体的散热面与铝制翅片散热器相接触，半导体制冷块的制冷面与导热软隔离胶相接触，温度传感器安置在导热软隔离胶中间，将若干个安装好半导体制冷块的铝制翅片散热器通过散热器连接片连接在一起，将拉伸弹簧的一端与安装固定板相连，拉伸弹簧的另一端与铝制翅片散热器的一侧相连，散热风扇安装在铝制翅片散热器的顶部。

上述制冷型轴承散热器中采用的制冷片半导体制冷块不能与轴承座完全贴合，需要使用导热软隔离胶进行导热，导致导热效率下降，随着导热软隔离胶的老化，导热效率还会进一步下降，造成控温效率较差的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种风机轴承控温补偿系统，其包括集成式轴承、环形散热器、温度探头、PCB电路板和多个半导体晶粒，还提供一种风机轴承控温补偿系统的控制方法，包括以下步骤：电机启动；PCB电路板读取温度探头采集的温度信息，根据温度信息判断温度探头是否大于高温阈值；根据温度信息判断温度探头是否大于超温阈值；提高风机转速。该风机轴承控温补偿系统具有控温效率较高的优点。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种风机轴承控温补偿系统，包括集成式轴承，还包括环形散热器、温度探头、PCB电路板和多个半导体晶粒，所述环形散热器整体呈环绕于集成式轴承外壁的环形，多个所述半导体晶粒设置在集成式轴承外壁，所述半导体晶粒两端分别与集成式轴承和环形散热器连接，所述温度探头安装在集成式轴承上，所述PCB电路板分别与温度探头、半导体晶粒电性连接，所述PCB电路板用于根据温度探头采集的温度信息输出风机转速反馈信号和控制半导体晶粒工作。

通过这样的设置：通过半导体晶粒的设置，能够有效提高对集成式轴承的散热效率，并且能够通过控制半导体晶粒，实现对集成式轴承进行温度控制的效果。不仅达到了控温效率较高的优点，还能够提高对集成式轴承温度的控制精度，保证集成式轴承的温度处在合理范围。

作为优选，若干个半导体晶粒排列组成控温阵列，所述控温阵列共设置多个，多个所述控温阵列沿集成式轴承的周向均匀分布。

通过这样的设置：使集成式轴承表面散热均匀，在提高散热效率的同时，还能防止因散热不均导致集成式轴承产生变形。

作为优选，所述控温阵列内的若干个半导体晶粒沿集成式轴承的轴向排成一列。

通过这样的设置：能够使多个控温阵列覆盖到不同方向，起到提高对集成式轴承的散热效果的作用。

作为优选，所述环形散热器包括散热器内圈、散热器外圈和多个导热肋板，所述导热肋板位于散热器内圈和散热器外圈之间，所述散热器内圈与半导体晶粒连接，多个所述导热肋板以散热器内圈为中心圆周均匀分布。

通过这样的设置：使环形散热器适应风机的形状构造，导热肋板能够将散热器内圈的热量传递到散热器外圈，起到保证环形散热器的散热效果的作用。

作为优选，所述控温阵列与导热肋板在角度上一一对应。

通过这样的设置：使控温阵列的热量能够快速通过导热肋板传递到散热器外圈，起到提高散热效果的作用。

一种风机轴承控温补偿系统的控制方法，所述风机轴承控温补偿系统包括集成式轴承，还包括环形散热器、温度探头、PCB电路板和多个半导体晶粒，所述环形散热器整体呈环绕于集成式轴承外壁的环形，多个所述半导体晶粒设置在集成式轴承外壁，所述半导体晶粒两端分别与集成式轴承和环形散热器连接，所述温度探头安装在集成式轴承上，所述PCB电路板分别与温度探头、半导体晶粒电性连接，所述PCB电路板用于根据温度探头采集的温度信息输出风机转速反馈信号和控制半导体晶粒工作，所述PCB电路板与风机电性连接且PCB电路板用于控制风机的转速，所述PCB电路板预设有高温阈值和超温阈值；

该方法包括以下步骤：

S1、电机启动；

S2、PCB电路板读取温度探头采集的温度信息，根据温度信息判断温度探头是否大于高温阈值，若是则进入步骤S3，若否则进入步骤S4；

S3、根据温度信息判断温度探头是否大于超温阈值，若是则降低风机转速，经过延迟检测时间t后进入步骤S2，若否则对半导体晶粒通电，使半导体晶粒对集成式轴承进行降温，经过延迟检测时间t后进入步骤S2；

S4、提高风机转速。

通过这样的设置：当集成式轴承温度高于高温阈值但低于超温阈值时，通过半导体晶粒对集成式轴承进行降温，在控制温度的同时保证集成式轴承的正常运行，保证风机的运行效率；当集成式轴承温度高于超温阈值时，则降低风机转速，起到保证设备使用寿命的作用。实现了根据集成式轴承的温度自适应调节风机转速的功能。

作为优选，所述PCB电路板预设有低温阈值；

在步骤S4中，还包括以下步骤：

经过延迟检测时间t后进入步骤S5；

在步骤S4后，还包括以下步骤：

S5、PCB电路板读取温度探头采集的温度信息，根据温度信息判断温度探头是否大于低温阈值，若否则进入步骤S4。

通过这样的设置：能够在保证轴承处于正常运行温度的前提下，有效提高风机性能，实现根据集成式轴承的温度自适应调节风机转速的功能。

作为优选，在步骤S5后，还包括以下步骤：

若是则进入步骤S6；

S6、根据温度信息判断温度探头是否大于高温阈值，若是则降低转速，经过延迟检测时间t后进入步骤S5。

通过这样的设置：起到提高对集成式轴承温度的控制效果的作用。

作为优选，在步骤S6后，还包括以下步骤：

若否则进入步骤S7；

S7、维持转速。

通过这样的设置：当集成式轴承温度维持在低温阈值和高温阈值之间时，维持风机的转速，使风机在集成式轴承温度处于合理范围的基础上保证风机的运行效率。

作为优选，在所述步骤S7中，还包括以下步骤：

经过循环时间T后进入步骤S2。

通过这样的设置：实现对集成式轴承温度的循环检测，保证集成式轴承温度处于合理的范围。

相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：

1、PCB电路板上集成有控制模块，在本实施例中，控制模块为单片机，控制模块根据预设程序实现PCB电路板读取温度探头的温度信息并向风机发出控制信号，实现根据集成式轴承的温度控制风机转速的功能。

2、当滚珠轴承温度过高，超过75℃时，温度探头感应到温度值反馈给PCB电路板，电路板对半导体晶粒进行通电，半导体晶粒通过帕尔贴效应，将热量传递至环形散热器，从而达到降低轴承温度的作用。通过半导体晶粒的设置，能够有效提高对集成式轴承的散热效率，并且能够通过控制半导体晶粒，实现对集成式轴承进行温度控制的效果。不仅达到了控温效率较高的优点，还能够提高对集成式轴承温度的控制精度，保证集成式轴承的温度处在合理范围。

3、当滚珠轴承温度未超过允许最大温度时，温度探头将测得的温度反馈给PCB电路板，电路板对半导体晶粒断电，断电后，由于半导体晶粒的两侧具有较高温差，半导体晶粒靠近集成式轴承的一端温度较高而半导体晶粒靠近环形散热器的一端温度较低，从而产生塞贝克效应，能够产生电流通过导线反馈回PCB电路板，从而将废热能量回收利用，达到提高电机效率的作用。

附图说明

图1是本发明实施例中一种风机轴承控温补偿系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种风机轴承控温补偿系统的拆解示意图；

图3是本发明实施例中一种风机轴承控温补偿系统的控制方法的流程示意图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

11、集成式轴承；12、凹槽；21、环形散热器；22、散热器内圈；23、散热器外圈；24、导热肋板；31、半导体晶粒；32、控温阵列；41、PCB电路板；42、温度探头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

参考图1和图2，一种风机轴承控温补偿系统，包括集成式轴承11，还包括环形散热器21、温度探头42、PCB电路板41和多个半导体晶粒31，环形散热器21整体呈环绕于集成式轴承11外壁的圆环形，多个半导体晶粒31设置在集成式轴承11外壁，半导体晶粒31两端分别与集成式轴承11和环形散热器21连接，温度探头42安装在集成式轴承11上，集成式轴承11外圈设有与温度探头42配合的凹槽12，

PCB电路板41分别与温度探头42、半导体晶粒31电性连接，PCB电路板41用于根据温度探头42采集的温度信息输出风机转速反馈信号和控制半导体晶粒31工作。

PCB电路板41通过导线半导体晶粒31电性连接，温度探头42可以通过有线通信或无线通信的方式与PCB电路板41实现通信连接，在本实施例中，温度探头42通过无线通信模块与PCB电路板41通信连接。PCB电路板41上集成有控制模块，在本实施例中，控制模块为单片机，控制模块根据预设程序实现PCB电路板41读取温度探头42的温度信息并向风机发出控制信号，实现根据集成式轴承11的温度控制风机转速的功能。PCB电路板41与外部电源接通，通过控制半导体晶粒31与电源的通断时间对半导体晶粒31的控制。

若干个半导体晶粒31排列组成控温阵列32，控温阵列32共设置多个，多个控温阵列32沿集成式轴承11的周向均匀分布。控温阵列32内的若干个半导体晶粒31沿集成式轴承11的轴向排成一列。

环形散热器21包括散热器内圈22、散热器外圈23和多个导热肋板24，导热肋板24位于散热器内圈22和散热器外圈23之间，散热器内圈22与半导体晶粒31连接，多个导热肋板24以散热器内圈22为中心圆周均匀分布。控温阵列32与导热肋板24在角度上一一对应。

PCB电路板41与风机电性连接且PCB电路板41用于控制风机的转速，PCB电路板41预设有低温阈值、高温阈值和超温阈值；在本实施例中，低温阈值、高温阈值和超温阈值分别为70℃、75℃和95℃。

参考图3，一种风机轴承控温补偿系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、电机启动；

S2、PCB电路板41读取温度探头42采集的温度信息，根据温度信息判断温度探头42是否大于高温阈值，若是则进入步骤S3，若否则进入步骤S4；

S3、根据温度信息判断温度探头42是否大于超温阈值，若是则PCB电路板41向风机电机发送控制信号降低风机转速，经过延迟检测时间t后进入步骤S2，若否则PCB电路板41对半导体晶粒31通电，使半导体晶粒31对集成式轴承11进行降温，经过延迟检测时间t后进入步骤S2；

S4、提高风机转速，经过延迟检测时间t后进入步骤S5；

S5、PCB电路板41读取温度探头42采集的温度信息，根据温度信息判断温度探头42是否大于低温阈值，若否则进入步骤S4，若是则进入步骤S6；

S6、根据温度信息判断温度探头42是否大于高温阈值，若是则降低转速，经过延迟检测时间t后进入步骤S5，若否则进入步骤S7；

S7、维持转速，经过循环时间T后进入步骤S2。

在本实施例中，延迟检测时间t为10秒，循环时间T为10分钟。

本实施例具有以下优点：

当滚珠轴承温度过高，超过75℃时，温度探头42感应到温度值反馈给PCB电路板41，电路板对半导体晶粒31进行通电，半导体晶粒31通过帕尔贴效应，将热量传递至环形散热器21，从而达到降低轴承温度的作用。通过半导体晶粒31的设置，能够有效提高对集成式轴承11的散热效率，并且能够通过控制半导体晶粒31，实现对集成式轴承11进行温度控制的效果。不仅达到了控温效率较高的优点，还能够提高对集成式轴承11温度的控制精度，保证集成式轴承11的温度处在合理范围。

当滚珠轴承温度未超过允许最大温度时，温度探头42将测得的温度反馈给PCB电路板41，电路板对半导体晶粒31断电，断电后，由于半导体晶粒31的两侧具有较高温差，半导体晶粒31靠近集成式轴承11的一端温度较高而半导体晶粒31靠近环形散热器21的一端温度较低，从而产生塞贝克效应，能够产生电流通过导线反馈回PCB电路板41，从而将废热能量回收利用，达到提高电机效率的作用。

利用本申请中由若干个半导体晶粒31组成的控温阵列32在集成式轴承11外周面均匀分布，从而能够很好的适用于集成式轴承11的表面形状，使集成式轴承11表面散热均匀，在提高散热效率的同时，还能防止因散热不均导致集成式轴承11产生变形。

控温阵列32的延伸方向与多个控温阵列32的排布方向垂直，能够使多个控温阵列32覆盖到不同方向，起到提高对集成式轴承11的散热效果的作用。

散热器内圈22用于与半导体晶粒31连接，散热器内圈22整体呈圆环形，使环形散热器21能够更好的适应集成式轴承11的外周面，从而使环形散热器21能够与集成式轴承11外圈紧密贴合，更符合集成式轴承11安装的结构布局。散热器外圈23也设置为圆环形，从而能够使环形散热器21适应风机的形状构造，可以与风机电机的后盖配合散热，提高风机电机散热模块的利用效率。导热肋板24能够将散热器内圈22的热量传递到散热器外圈23，起到保证环形散热器21的散热效果的作用。

控温阵列32与导热肋板24在分布角度上对应，使控温阵列32的热量能够快速通过导热肋板24传递到散热器外圈23，起到提高散热效果的作用。

通过高温阈值和超温阈值的设置，使PCB电路板41能够在集成式轴承11不同温度下启用不同的应对方式。当集成式轴承11温度高于高温阈值但低于超温阈值时，通过半导体晶粒31对集成式轴承11进行降温，在控制温度的同时保证集成式轴承11的正常运行，保证风机的运行效率；当集成式轴承11温度高于超温阈值时，则降低风机转速，起到保证设备使用寿命的作用。实现了根据集成式轴承11的温度自适应调节风机转速的功能。

通过低温阈值的设置，使PCB电路板41能够判断集成式轴承11处于温度较低的状态。当集成式轴承11温蒂低于低温阈值时，提高风机转速，从而能够在保证轴承处于正常运行温度的前提下，有效提高风机性能，实现根据集成式轴承11的温度自适应调节风机转速的功能。

当在步骤S4中提高风机转速后导致集成式轴承11温度高于高温阈值时，在步骤S6中再降低转速，以防止风机转速过高而导致无法有效控制集成式轴承11的温度，起到提高对集成式轴承11温度的控制效果的作用。

当集成式轴承11温度维持在低温阈值和高温阈值之间时，维持风机的转速，使风机在集成式轴承11温度处于合理范围的基础上保证风机的运行效率。

间隔循环时间T后重新进入步骤S2检测集成式轴承11的温度，若集成式轴承11温度过低或过高，则PCB电路板41根据温度探头42的温度信息根据预设程序自动采取控温措施，保证集成式轴承11温度处于合理的范围。

实施例2：

一种风机轴承控温补偿系统的控制方法，其与实施例1的区别在于：在本实施例中，低温阈值、高温阈值和超温阈值分别为70℃、75℃和105℃。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。