CN107134878A - 永磁同步电机组件及具有其的压缩机和空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种永磁同步电机组件及具有其的压缩机和空调器。永磁同步电机组件，包括：筒体，具有容纳腔；定子，设置于容纳腔中；转子，定子套设在转子的外周壁上并与转子的外周壁之间形成有与容纳腔相连通的气隙通道，筒体的筒壁上开设有将冷却流体引入至气隙通道中的冷却流体通道；回气通道，开设于筒体的筒壁和定子上并与气隙通道相连通。将冷却流体引至转子的外周壁处以对转子进行降温，避免了电机的转子长期运行在高温环境中因永磁体退磁而造成严重的损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机组件及具有其的压缩机和空调器。
背景技术
永磁同步电机具有体积小、整体运行效率高、功率因素高等特点，近年来常被应用于压缩机的驱动。与传动异步启动电机相比，永磁同步电机采用电机转子中的永磁体励磁，可避免励磁电流产生磁场的同时引起励磁损耗，但也需要采用强制散热措施带走永磁同步电机内部的热量，避免转子内部永磁体因长期在高温工作环境下而引起的退磁现象。尤其是大功率电机，绕组电流大，整个环境发热量更是明显，散热措施必须得以保证。
现有永磁同步电机采用的冷却方式根据电机类型可分为两种，开式电机常采用风冷，利用风扇带动电机周围空气流动，从而为电机散热，但是该种结构会增加整个环境的温度，需额外增加设备对外界环境进行散热，这种结构有一定的局限性；闭式电机采用氟利昂等已蒸发、不导电液态冷却介质来冷却，现有大部分压缩机结构均采用的均为该种冷却方式。
关于闭式永磁同步电机冷却方式常用的方法亦有多种，可以为定子两端绕组喷洒冷却介质，或者是在定子外表面增设螺旋流道来冷却绕组外表面温度，但这些措施均比较单一，冷却效果有限，仅适用于中小功率的电机，当电机功率升至800KW、1500KW甚至更大时，由于电机长度会增加很多，传统的冷却方式仅能冷却转子两端或者定子外表面，而很难冷却到转子中间部位，容易导致转子内部永磁体因长期在高温工作环境下而引起退磁现象。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种永磁同步电机组件及具有其的压缩机和空调器，以解决现有技术中电机冷却不均匀的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种永磁同步电机组件，包括：筒体，具有容纳腔；定子，设置于容纳腔中；转子，定子套设在转子的外周壁上并与转子的外周壁之间形成有与容纳腔相连通的气隙通道，筒体的筒壁上开设有将冷却流体引入至气隙通道中的冷却流体通道；回气通道，开设于筒体的筒壁和定子上并与气隙通道相连通。
进一步地，定子将容纳腔分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室相位于气隙通道的两端，其中，冷却流体通道的进口设置在筒体的筒壁，冷却流体通道具有与第一腔室相连通的第一出口和与第二腔室相连通的第二出口。
进一步地，第一出口和第二出口中至少一个开设于筒体的上部的筒壁上。
进一步地，冷却流体通道包括：冷却流体入口，开设于筒体的筒壁上；螺旋通道，开设于筒体的内周壁上并沿定子的周向和轴向方向延伸，螺旋通道的入口端与冷却流体入口相连通，螺旋通道的出口端与气隙通道相连通。
进一步地，螺旋通道的入口端位于螺旋通道的沿其自身轴向方向上的中部位置。
进一步地，螺旋通道具有两个相对设置的出口端，两个出口端分别与第一腔室和第二腔室相连通以形成第一出口和第二出口。
进一步地，螺旋通道的两个出口端分别设置于定子的位于第一腔室和第二腔室的首端处和尾端处。
进一步地，螺旋通道的通道间距沿定子的轴向方向均布。
进一步地，螺旋通道的旋转方向与定子的线圈产生的磁场方向相同或相反。
进一步地，回气通道包括：冷却流体出口，开设于筒体的外周壁上；冷却通道，开设于定子上，气隙通道通过冷却通道与冷却流体出口相连通。
进一步地，冷却通道的轴线沿定子的径向方向延伸设置。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了一种压缩机，包括永磁同步电机组件，永磁同步电机组件为上述的永磁同步电机组件。
为了实现上述目的，根据本发明的再一个方面，又提供了一种空调器，包括永磁同步电机组件、压缩机、蒸发器和冷凝器，永磁同步电机组件为上述的永磁同步电机组件，冷却流体通道与冷凝器相连通，回气通道与蒸发器或压缩机的吸气口相连通。
应用本发明的技术方案，定子套设在转子的外周壁上并与转子的外周壁之间形成有与容纳腔相连通的气隙通道，筒体的筒壁上开设有将冷却流体引入至气隙通道中的冷却流体通道。将冷却流体引至转子的外周壁处以对转子进行降温，避免了电机的转子长期运行在高温环境中因永磁体退磁而造成严重的损失。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的永磁同步电机组件的剖视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、筒体；11、冷却流体通道；11a、第一出口；11b、第二出口；12、冷却流体入口；13、螺旋通道；20、定子；30、转子；40、气隙通道；50、回气通道；51、冷却流体出口；52、冷却通道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供了一种永磁同步电机组件。
具体地，永磁同步电机组件包括筒体10、定子20、转子30、气隙通道40和回气通道50。其中，筒体10具有容纳腔。定子20设置于容纳腔中，电机的定子20套装固定在筒体10的内部。定子20套设于转子30的外周壁上并与转子30的外周壁之间形成有气隙通道40，气隙通道40与容纳腔相连通。电机的转子30安装在定子20的内部，支撑筒体10在前后轴承上。筒体10的筒壁上开设有冷却流体通道11，冷却流体通道11能够将冷却流体引入至气隙通道40中。回气通道50开设于筒体10的筒壁和定子20上，回气通道50与气隙通道40相连通。将冷却流体引至转子30的外周壁处以对转子30进行降温，避免了电机的转子30长期运行在高温环境中因永磁体退磁而造成严重的损失。本结构改变了冷却流体的冷却途径，进而改善了冷却方式，提高了冷却的均匀性，保证和提高了电机运行的可靠性，特别适用于较大尺寸电机。
本发明能够解决大功率电机的冷却问题，其中，大功率一般指的是大于100KW的电机，在本发明中尤其适用于500KW～1500KW电机。该大功率永磁同步电机可用于离心压缩机、螺杆压缩机、鼓风机等多种类似机型。用于冷却的冷却介质可为氟利昂或者其他易蒸发产生相变吸热、不导电的物质。
本实施例中的永磁同步电机组件包括筒体10、定子20和转子30各一个。
如图1所示，定子20将容纳腔分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室相位于气隙通道40的两端，第一腔室和第二腔室通过气隙通道40相连通。其中，冷却流体通道11的进口设置在筒体10的筒壁，冷却流体通道11具有与第一腔室相连通的第一出口11a，冷却流体通道11还具有与第二腔室相连通的第二出口11b。冷却流体进入冷却流体通道11的进口，然后分别从第一出口11a和第二出口11b流出，第一出口11a流出的冷却流体进入气隙通道40，第二出口11b流出的冷却流体进入气隙通道40，冷却流体均从回气通道50流出筒体10。
进而地，如图1所示，第一出口11a和第二出口11b中至少一个开设于筒体10的上部的筒壁上。第一出口11a和/或第二出口11b的位置可以位于筒体10的内周壁上的任意位置，可以视结构需要任意排布，以筒体10的上部的筒壁上开设为最佳。因为底部可能有液态冷媒，底部冷却得较好，在筒体10的上部的筒壁上开设出口有利于对筒体10的上部的冷却。
冷却流体通道11包括冷却流体入口12和螺旋通道13。具体地，冷却流体入口12开设于筒体10的筒壁上。螺旋通道13开设于筒体10的内周壁上，螺旋通道13沿定子20的周向和轴向方向延伸，螺旋通道13的入口端与冷却流体入口12相连通，螺旋通道13的出口端与气隙通道40相连通。进一步地，螺旋通道13的通道间距沿定子20的轴向方向均布。筒体10的内壁上开设有螺旋通道13，螺旋通道13可以是螺旋槽，螺旋通道13旋转方向可以左旋可以右旋。螺旋通道13的通道间距可以根据电机功率和发热量大小来确定，间距以均布为最佳。
进一步地，螺旋通道13具有两个相对设置的出口端，两个出口端分别与第一腔室和第二腔室相连通以形成第一出口11a和第二出口11b。
螺旋通道13的入口端位于螺旋通道13的沿其自身轴向方向上的中部位置。采用中间引入冷媒，同时向两边流动，再从两端的气隙通道40回到中部，通过回气通道50引出电机，实现冷却。
如图1所示，螺旋通道13的两个出口端分别设置于定子20的位于第一腔室和第二腔室的首端处和尾端处，这样便于冷却流体流经完整的气隙通道40，以对整个转子进行冷却降温。
螺旋通道13的旋转方向与定子20的线圈产生的磁场方向相同或相反。
具体地，如图1所示，回气通道50包括冷却流体出口51和冷却通道52。冷却流体出口51开设于筒体10的外周壁上。冷却通道52开设于定子20上，气隙通道40通过冷却通道52与冷却流体出口51相连通。
筒体10的中部开有冷却流体的冷却流体入口12和冷却流体出口51，冷却流体入口12与螺旋通道13相通，回气通道50则与螺旋通道13错开。冷却流体入口12和冷却流体出口51可以在圆周方向任意排布，冷却流体入口12和冷却流体出口51可以位于同侧并排布置，也可以错开角度，即视结构需要可以任意排布。电机运转时，将低温冷却流体从电机中部的冷却流体入口12引入，冷却流体沿着筒体10的内周壁上的螺旋槽即螺旋通道13分别前行和后行，分别到达电机前端和后端。这个过程中，电机的定子20外缘得到冷却。两端的冷却流体集聚后压力增大，冷却流体被压入电机的定子20与转子30之间的气隙通道40中，回到电机中部，冷却流体所经之处，转子30和定子20内部得到冷却，同时冷却流体温度升高。最后，冷却流体通过定子20上的冷却通道52和筒体10的筒壁上的冷却流体出口51引出到筒体10的外部。这个就是电机的冷却方式。
优选地，冷却通道52的轴线沿定子20的径向方向延伸设置。这样的结构加工制作简单易于实现。
本发明还提供了一种压缩机，压缩机包括永磁同步电机组件，永磁同步电机组件为上述的永磁同步电机组件。由于永磁同步电机是整个压缩机最为核心的部件，是整个压缩机的动力源，电机转子更是核心中的核心，一旦转子中的永磁体退磁，将直接导致压缩机无法正常运转，造成的损失是毁灭性的，而通过本发明将能完全避免这种事情的发生，保证整个压缩机运行的安全可靠。本发明能够解决较大尺寸电机冷却不均匀的问题，保证电机运转正常。
本发明又提供了一种空调器，空调器包括永磁同步电机组件、压缩机、蒸发器和冷凝器。永磁同步电机组件为上述实施例中的永磁同步电机组件，其中，冷却流体通道与冷凝器相连通，回气通道与蒸发器或压缩机的吸气口相连通。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
转子套设于定子的外周壁上并与定子的外周壁之间形成有与容纳腔相连通的气隙通道，筒体的筒壁上开设有将冷却流体引入至气隙通道中的冷却流体通道。将冷却流体引至转子的外周壁处以对转子进行降温，避免了电机的转子长期运行在高温环境中因永磁体退磁而造成严重的损失。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种永磁同步电机组件，其特征在于，包括：
筒体(10)，具有容纳腔；
定子(20)，设置于所述容纳腔中；
转子(30)，所述定子(20)套设在所述转子(30)的外周壁上并与所述转子(30)的外周壁之间形成有与所述容纳腔相连通的气隙通道(40)，所述筒体(10)的筒壁上开设有将冷却流体引入至所述气隙通道(40)中的冷却流体通道(11)；
回气通道(50)，开设于所述筒体(10)的筒壁和所述定子(20)上并与所述气隙通道(40)相连通。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述定子(20)将所述容纳腔分隔成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室相位于所述气隙通道(40)的两端，其中，所述冷却流体通道(11)的进口设置在所述筒体(10)的筒壁，所述冷却流体通道(11)具有与所述第一腔室相连通的第一出口(11a)和与所述第二腔室相连通的第二出口(11b)。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述第一出口(11a)和所述第二出口(11b)中至少一个开设于所述筒体(10)的上部的筒壁上。
4.根据权利要求2所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述冷却流体通道(11)包括：
冷却流体入口(12)，开设于所述筒体(10)的筒壁上；
螺旋通道(13)，开设于所述筒体(10)的内周壁上并沿所述定子(20)的周向和轴向方向延伸，所述螺旋通道(13)的入口端与所述冷却流体入口(12)相连通，所述螺旋通道(13)的出口端与所述气隙通道(40)相连通。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述螺旋通道(13)的入口端位于所述螺旋通道(13)的沿其自身轴向方向上的中部位置。
6.根据权利要求4所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述螺旋通道(13)具有两个相对设置的出口端，两个所述出口端分别与所述第一腔室和所述第二腔室相连通以形成所述第一出口(11a)和所述第二出口(11b)。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述螺旋通道(13)的两个所述出口端分别设置于所述定子(20)的位于所述第一腔室和所述第二腔室的首端处和尾端处。
8.根据权利要求4所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述螺旋通道(13)的通道间距沿所述定子(20)的轴向方向均布。
9.根据权利要求4所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述螺旋通道(13)的旋转方向与所述定子(20)的线圈产生的磁场方向相同或相反。
10.根据权利要求1所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述回气通道(50)包括：
冷却流体出口(51)，开设于所述筒体(10)的外周壁上；
冷却通道(52)，开设于所述定子(20)上，所述气隙通道(40)通过所述冷却通道(52)与所述冷却流体出口(51)相连通。
11.根据权利要求10所述的永磁同步电机组件，其特征在于，所述冷却通道(52)的轴线沿所述定子(20)的径向方向延伸设置。
12.一种压缩机，其特征在于，包括永磁同步电机组件，所述永磁同步电机组件为权利要求1至11中任一项所述的永磁同步电机组件。
13.一种空调器，其特征在于，包括永磁同步电机组件、压缩机、蒸发器和冷凝器，所述永磁同步电机组件为权利要求1至11中任何一项所述的永磁同步电机组件，所述冷却流体通道(11)与所述冷凝器相连通，所述回气通道(50)与所述蒸发器或所述压缩机的吸气口相连通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170905 |