一种陀螺减摇装置自发电内冷却系统

技术领域

本发明涉及陀螺减摇装置系统领域，具体涉及一种陀螺减摇装置自发电内冷却系统。

背景技术

减摇陀螺的减摇效果与陀螺转子的角动量成正相关，在转子质量限制的情况下，转子往往需要维持一个较高的转速，并且为减少空气阻力对陀螺转子的驱动功耗的影响，往往将陀螺转子系统内部进行封闭抽真空。转子的驱动电机和轴承是发热元件，在真空环境中容易发生热累积造成轴承和电机温度升高使得转子轴承和电机性能下降和寿命变短。为避免这种情况发生，需要用冷却系统对陀螺转子轴承和电机进行有效散热，冷却介质通常选比热容大的含水冷却液，对转子轴承和电机对流散热。

由于转子的转动惯量比较大并且转子在真空环境下阻力比较小，所以转子在整个陀螺设备停机后还会运转相当一段时间才会停止，水泵随着减摇陀螺的停机也会停止供水，但支撑转子的轴承会因为转子的惯性旋转而发热并温度升高，从而引起陀螺转子轴承性能下降和寿命变短，而陀螺转子轴承过早的损坏会使得减摇陀螺频繁地检修，为解决上述问题需要设计一套陀螺减摇装置冷却系统在停机后也能进行冷却降温，以提高陀螺减摇装置的使用寿命，保障设备的正常运行。

发明内容

针对上述存在不足，本发明提供一种陀螺减摇装置自发电内冷却系统，设计一套陀螺减摇装置冷却系统在停机后也能进行冷却降温，通过冷却系统控制模块控制电子水泵和风扇开启/关闭从而对陀螺转子轴承和电机进行有效散热，通过陀螺转子的剩余动能在断电后对冷却系统进行供电，维持冷却系统的正常运转，有效避免相关设备损坏，从而提高了减摇陀螺系统的寿命，保障设备的正常运行。为此，本发明提供如下技术方案：

一种陀螺减摇装置自发电内冷却系统，包括冷却系统控制模块1、水路回路系统2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、电子水泵5、风扇6、陀螺转子7、电源8、电源转化和分配模块9、电力电子变换系统10、电机-发电机11；所述的电子水泵5与水路回路系统2相连接；

所述的冷却系统控制模块1分别与第一温度传感器3、第二温度传感器4、电子水泵5、风扇6电连接；所述的第一温度传感器3设置在电机-发电机11侧部的陀螺转子第一轴承12外圈表面，所述的第二温度传感器4设置在电机-发电机11内部，所述的第一温度传感器3和第二温度传感器4分别将温度检测数据传输给冷却系统控制模块1，所述的冷却系统控制模块1通过调速信号分别控制电子水泵5和风扇6开启/关闭；

所述的电力电子变换系统10与电机-发电机11电连接，所述的电机-发电机11与陀螺转子7相连接，所述的电源转化和分配模块9连接有电机-发电机11，所述的电源转化和分配模块9连接有电子水泵5和风扇6，所述的电源8连接有电源转化和分配模块9。

作为本发明的一种优选方案，所述的水路回路系统2包括第一轴承冷却水套201、第二轴承冷却水套202、电机-发电机冷却水套203、水箱204；所述的水箱204与第一轴承冷却水套201、第二轴承冷却水套202和电机-发电机冷却水套203连通。

作为本发明的一种优选方案，所述的水路回路系统2为流体闭环回路，其内部设置有导热液。

作为本发明的一种优选方案，所述的第一轴承水套201设置在陀螺转子第一轴承12上，所述的陀螺转子第一轴承12紧挨着电机-发电机11侧部设置，所述的第二轴承冷却水套202设置在相对应陀螺转子第一轴承12另一端的陀螺转子第二轴承13上。

作为本发明的一种优选方案，所述的电机-发电机冷却水套203设置在电机-发电机11上。

作为本发明的一种优选方案，所述的冷却系统控制模块1接收温度检测数据进行信号逻辑处理输出调速信号S1控制电子水泵5开启/关闭和输出调速信号S2控制风扇6开启/关闭。

作为本发明的一种优选方案，所述的水箱204侧部置有风扇6。

作为本发明的一种优选方案，所述的水箱204内部为片状结构。

本发明合理新颖，取得以下有益效果：

提供了一种陀螺减摇装置自发电内冷却系统，在停机后也能进行冷却降温，通过冷却系统控制模块控制电子水泵和风扇开启/关闭从而对陀螺转子轴承和电机进行有效散热，通过陀螺转子的剩余动能在断电后对冷却系统进行供电，维持冷却系统的正常运转，有效避免相关设备损坏，保证减摇陀螺在停机的情况下冷却系统的正常运转，从而提高了减摇陀螺系统的寿命，保障设备的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的陀螺减摇装置自发电内冷却系统的运行流程图；

图2是本发明实施例的冷却系统控制模块的工作原理图。

附图标号：

1-冷却系统控制模块，2-水路回路系统，201-第一轴承冷却水套，202-第二轴承冷却水套，203-电机-发电机冷却水套，204-水箱，3-第一温度传感器，4-第二温度传感器，5-电子水泵，6-风扇，7-陀螺转子，8-电源，9-电源转化和分配模块，10-电力电子变换系统，11-电机-发电机，12-陀螺转子第一轴承，13-陀螺转子第二轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内侧”、“外侧”、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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

一种陀螺减摇装置自发电内冷却系统，包括冷却系统控制模块1、水路回路系统2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、电子水泵5、风扇6、陀螺转子7、电源8、电源转化和分配模块9、电力电子变换系统10、电机-发电机11；所述的电子水泵5与水路回路系统2相连接；

所述的冷却系统控制模块1分别与第一温度传感器3、第二温度传感器4、电子水泵5、风扇6电连接；所述的第一温度传感器3设置在电机-发电机11侧部的陀螺转子第一轴承12外圈表面，所述的第二温度传感器4设置在电机-发电机11内部，所述的第一温度传感器3和第二温度传感器4分别将温度检测数据传输给冷却系统控制模块1，所述的冷却系统控制模块1通过调速信号分别控制电子水泵5和风扇6开启/关闭；

所述的电力电子变换系统10与电机-发电机电11连接，所述的电机-发电机11与陀螺转子7相连接，所述的电源转化和分配模块9连接有电机-发电机11，所述的电源转化和分配模块9连接有电子水泵5和风扇6，所述的电源8连接有电源转化和分配模块9。

本实施例中，所述的水路回路系统2包括第一轴承冷却水套201、第二轴承冷却水套202、电机-发电机冷却水套203、水箱204；所述的水箱204与第一轴承冷却水套201、第二轴承冷却水套202和电机-发电机冷却水套203连通。

本实施例中，所述的水路回路系统2为流体闭环回路，其内部设置有导热液。

本实施例中，所述的第一轴承水套201设置在陀螺转子第一轴承12上，所述的陀螺转子第一轴承12紧挨着电机-发电机11侧部设置，所述的第二轴承冷却水套202设置在相对应陀螺转子第一轴承12另一端的陀螺转子第二轴承13上。

本实施例中，所述的电机-发电机冷却水套203设置在电机-发电机11上。

本实施例中，所述的冷却系统控制模块1接收温度检测数据进行信号逻辑处理输出调速信号S1控制电子水泵5开启/关闭和输出调速信号S2控制风扇6开启/关闭。

本实施例中，所述的水箱204侧部设置有风扇6。

本实施例中，所述的水箱204内部为片状结构。

具体安装使用的过程中，参照图1-2，提供了一种陀螺减摇装置自发电内冷却系统，包括冷却系统控制模块1、水路回路系统2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、电子水泵5、风扇6、陀螺转子7、电源8、电源转化和分配模块9、电力电子变换系统10、电机-发电机11；电子水泵5与水路回路系统2相连接。

参照图1，冷却系统控制模块1分别与第一温度传感器3、第二温度传感器4、电子水泵5、风扇6电连接；第一温度传感器3设置在电机-发电机11侧部的陀螺转子第一轴承12外圈表面，第二温度传感器4设置在电机-发电机11内部，第一温度传感器3和第二温度传感器4分别将温度检测数据传输给冷却系统控制模块1，冷却系统控制模块1通过调速信号分别控制包括但不限于电子水泵5和风扇6开启/关闭；冷却系统控制模块1进行信号逻辑处理输出调速信号S1控制包括但不限于电子水泵5开启/关闭和输出调速信号S2控制风扇6开启/关闭。

工作原理：参照图2，水路回路系统2的第一温度传感器3和第二温度传感器4分别检测陀螺转子第一轴承12、电机-发电机11温度后将温度信号T1、T2传递给冷却系统控制模块1，当T1>T2时冷却系统控制模块1内部记录T＝T1，当温度T2≥T1时冷却系统控制模块1内部记录T＝T2。冷却系统控制模块1在对信号T进行逻辑处理输出调速信号一S1和调速信号二S2分别对包括但不限于电子水泵5和风扇6进行调速控制，调速信号S1、S2可以有开启和关闭两种状态。逻辑处理具体如下：

当T＜T3时，冷却系统控制模块1输出信号S1、S2关闭包括但不限于电子水泵5和风扇6。T3温度可以设定为陀螺转子第一轴承12和电机-发电机11比较低的适宜温度，比如T3＝40℃。

当T3≤T≤T4时，冷却系统控制模块1输出信号S1、S2包括但不限于开启电子水泵5并关闭风扇6。T4温度可以设定为陀螺转子第一轴承12和电机-发电机11比较高的适宜温度，比如T4＝60℃。

当T＞T4时，冷却系统控制模块1输出信号S1、S2包括但不限于开启电子水泵5并开启风扇6。

参照图1，电力电子变换系统10与电机-发电机11电连接，电机-发电机11与陀螺转子7相连接，电源转化和分配模块9连接有电机-发电机11，电源转化和分配模块9连接有包括但不限于电子水泵5和风扇6，电源8连接有电源转化和分配模块9。当减摇陀螺正常运转，电源供电时，电源转化和分配模块9将电源8转换为包括但不限于电子水泵5和风扇6使用的电源以供使用；当减摇陀螺停机，电源8切断时，电源转化和分配模块9将电机-发电机11发出的电能转换为包括但不限于电子水泵5和风扇6使用的电源8以供使用。其中陀螺转子7与电力电子变换系统10相关技术可参考发明专利CN101877511B，陀螺转子7替换飞轮可变换电机-发电机11的工作状态，使之按需进入电动机状态或发电机状态，电力电子变换系统10使电机-发电机11处于电动机状态，在电动机状态时驱动陀螺转子7加速旋转；当外部负载需要电能时，电力电子变换系统10使电机-发电11处于发电机状态，由陀螺转子7带动电机-发电机11旋转，将陀螺转子7的机械动能转化为电能。

参照图1-2，水路回路系统2包括第一轴承冷却水套201、第二轴承冷却水套202、电机-发电机冷却水套203、水箱204；水箱204与第一轴承冷却水套201、第二轴承冷却水套202和电机-发电机冷却水套203连通，由电子水泵5驱动水路回路系统2进行冷却循环。水路回路系统2为流体闭环回路，其内部设置有导热液。

第一轴承水套201设置在陀螺转子第一轴承12上，陀螺转子第一轴承12紧挨着电机-发电机11侧部设置，第二轴承冷却水套202设置在相对应陀螺转子第一轴承12另一端的陀螺转子第二轴承13上，第一轴承水套201和第二轴承水套202用于传递热量并给陀螺转子第一轴承12及陀螺转子第二轴承13降温。电机-发电机冷却水套203设置在电机-发电机11上，用于传递电机-发电机11的热量并给电机-发电机11降温。水箱204侧部设置有风扇6，风扇6用于在冷却系统温度较高时加强散热。水箱204内部为片状结构，有利于将热量散发到空气中。

工作原理：当减摇陀螺要启动运转时，电机-发电机11接通电源8，同时电力电子变换系统10将电机-发电机11转换为电动机，电机-发电机11驱动陀螺转子7高速旋转，同时电源8经电源转化和分配模块9给包括但不限于电子水泵5和风扇6供电，然后包括但不限于电子水泵5和风扇6维持冷却水路的正常运转。

当减摇陀螺停机时，电机-发电机11切断电源8，同时电力电子变换系统10将电机-发电机11转换为发电机，陀螺转子7驱动电机-发电机11运转发电，电机-发电机11发出的电经电源转化和分配模块9给包括但不限于电子水泵5和风扇6供电，然后由包括但不限于电子水泵5和风扇6维持冷却水路的正常运转。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效性状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。