CN107317433B - 一种高转速气悬浮流体机械冷却系统 - Google Patents

一种高转速气悬浮流体机械冷却系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高转速气悬浮流体机械冷却系统。该高转速气悬浮流体机械冷却系统包括第一机柜，在所述第一机柜内设置有固定支架，气悬浮永磁同步电机和蜗壳固定在所述固定支架上，所述气悬浮永磁同步电机的轴端与叶轮固定连接，且所述叶轮设置在所述蜗壳内，在所述第一机柜的侧壁的底部设置有第一进风口，在所述蜗壳的下方设置有扰流板，冷媒借助所述气悬浮永磁同步电机和所述叶轮的旋转所产生的吸力从所述第一进风口进入所述第一机柜后，被所述扰流板阻挡先流经所述气悬浮永磁同步电机再进入所述蜗壳。该冷却系统具有结构简单，体积小，容易操作，维护成本低，节能等优点，具有极大的推广价值。

Description

一种高转速气悬浮流体机械冷却系统
技术领域
本发明涉及冷却技术领域，具体涉及一种高转速气悬浮流体机械冷却系统。
背景技术
在大型流体机械设备中，功率较大的永磁同步电机、电动变频器以及配套的电气元件在运行过程中发热比较严重，如果散热不良，会大大缩短大型流体机械设备的使用寿命。因此，利用冷却系统对高速永磁同步电机、电动变频器以及配套的电气元件进行冷却十分必要。
对于大型高速气悬浮流体机械设备而言，冷却系统是必不可少的。冷却系统在冷却流体机械设备的同时，也会产生大量的能耗。若冷却系统出现故障，同样会缩短大型流体机械设备的使用寿命、甚至可能导致设备瞬间损坏。尤其对于需要数年长期稳定工作的大型流体机械设备而言，冷却系统的故障无疑会增加大型流体机械设备停机维修的概率。
目前的大型高速流体机械设备是利用风冷或水冷系统对设备进行冷却。例如，在安装压缩机的机箱的顶部设置风扇，冷媒从机箱的进风口吸入，流经被冷却器件(压缩机的电机)后，由风扇排出机箱。显然，风扇需要占用一定的空间，增大了机箱的体积；而且使用过程中容易出现故障，不仅增大了冷却系统停机的概率，还增加了维护成本。另外，风扇需要消耗一定的电能，不利于节能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高转速气悬浮流体机械冷却系统，用以解决现有冷却系统体积大、结构复杂、维护成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供的高转速气悬浮流体机械冷却系统包括第一机柜，在所述第一机柜内设置有固定支架，气悬浮永磁同步电机和蜗壳固定在所述固定支架上，所述气悬浮永磁同步电机的轴端与叶轮固定连接，且所述叶轮设置在所述蜗壳内，在所述第一机柜的侧壁的底部设置有第一进风口，在所述蜗壳的下方设置有扰流板，冷媒借助所述气悬浮永磁同步电机和所述叶轮的旋转所产生的吸力从所述第一进风口进入所述第一机柜后，被所述扰流板阻挡先流经所述气悬浮永磁同步电机再进入所述蜗壳。
优选地，所述冷却系统还包括第二机柜，所述第二机柜与所述第一机柜并列设置，在所述第二机柜的邻接侧壁的顶部设置第二机柜出风口，在所述第一机柜的邻接侧壁的顶部设置有第二进风口，且所述第二进风口与所述第二机柜出风口的位置相对，在所述第二机柜的邻接侧壁相对的侧壁的底部设置第二机柜进风口，冷媒借助所述气悬浮永磁同步电机和所述叶轮的旋转所产生的吸力从所述第二机柜进风口进入所述第二机柜，并依次经所述第二机柜出风口和所述第二进风口进入所述第一机柜。
优选地，在所述第二机柜进风口设置有第二机柜进气过滤装置，用以过滤进入所述第二机柜的冷媒。
优选地，所述第一机柜的相邻侧壁和所述第二机柜的相邻侧壁为一体结构。
优选地，在所述第二机柜出风口设置有冷却气调节阀门，用以调节进入所述第二机柜的冷媒量。
优选地，在所述第一机柜内设置有消音器，用以消除噪音，降低所述高转速气悬浮流体机械冷却系统对外界环境的噪声影响。
优选地，在所述第一机柜的外侧设置有进风通道，所述进风通道与所述第一进风口连通，在所述进风通道的入口设置有第一机柜进气过滤装置，用以过滤进入所述第一机柜的冷媒。
其中，所述冷却系统还包括变频器，所述变频器设置在所述第一机柜的底部且位于所述气悬浮永磁同步电机的下方；或者，所述变频器设置在所述第二机柜内且固定于所述第二机柜的邻接侧壁。
本发明具有如下优点：
本发明提供的高转速气悬浮流体机械冷却系统利用同步电机和叶轮产生的吸力将冷媒吸入第一机柜，通过限制冷媒在第一机柜内的流动路径，即先流经气悬浮永磁同步电机再进入蜗壳，从而达到冷却气悬浮永磁同步电机的目的，该冷却系统不再另设风扇对气悬浮永磁同步电机进行冷却，简化了结构，缩小了体积，简化了操作；而且整个冷却系统仅有一个转子为运动部件，即仅有气悬浮永磁同步电机的转子为运动部件，可以降低冷却系统的故障率，从而降低维护成本。另外，该高转速气悬浮流体机械冷却系统充分利用了冷却系统自身的特性，对同步电机等发热器件进行有效地冷却，节约了能源。因此，本发明提的该高转速气悬浮流体机械冷却系统具有极大的推广价值。
附图说明
图1本发明实施例1提供的高转速气悬浮流体机械冷却系统的结构示意图；
图2本发明实施例2提供的高转速气悬浮流体机械冷却系统的结构示意图。
附图说明：
1-第一机柜
2-第二机柜
3-气悬浮永磁同步电机
4-固定支架
5-叶轮
6-蜗壳
7-排气管路
8-扰流板
9-消音器
10-变频器
11-第一进风口
12-进风通道
13-第一机柜进气过滤装置
14-第二进风口
21-第二机柜进风口
22-第二机柜出风口
23-第二机柜进气过滤装置
24-冷却气调节阀门
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的高转速气悬浮流体机械冷却系统包括第一机柜1和第二机柜2，在第一机柜1内设置有气悬浮永磁同步电机3，气悬浮永磁同步电机3的轴端与叶轮5固定连接，叶轮5设置在蜗壳6内，气悬浮永磁同步电机3带动叶轮5转动，从而将气体吸入排气管路7内。在本实施例中，气悬浮永磁同步电机3和蜗壳6通过固定支架4固定在第一机柜1的中部或中下部，当然也可以根据实际需要固定在第一机柜1的其它位置。第二机柜2为电气柜，用于设置电气元件。
在第一机柜1的侧壁的底部设置有第一进风口11，在蜗壳6的下方设置有扰流板8，扰流板8固定在固定支架4上，冷媒(室温下的空气)借助气悬浮永磁同步电机3和叶轮5的旋转所产生的吸力从第一进风口11进入第一机柜1，由于扰流板8的阻挡，气流并不直接被叶轮5吸入蜗壳6，而是先流经气悬浮永磁同步电机3对其冷却，然后进入蜗壳6，然后经排气管路7排出。图1中，带箭头的曲线表示气流的流动方向。
在第一机柜1的外侧设置有进风通道12，进风通道12与第一进风口11连通，在进风通道12的入口设置有第一机柜进气过滤装置13，用以过滤进入第一机柜1的冷媒(室温下的空气)，以避免空气中树叶、纸屑、颗粒物等进入第一机柜1。
第二机柜2与第一机柜1并列设置，并使第二机柜2紧贴第一机柜1。本实施例将第二机柜2与第一机柜1相邻的侧壁定义为邻接侧壁，即第一机柜1的邻接侧壁与第二机柜2的邻接侧壁相邻。在第二机柜2的邻接侧壁的顶部设置有第二机柜出风口22，在第一机柜1的邻接侧壁的顶部设置有第二进风口14，且第二进风口14与第二机柜出风口22的位置相对，在第二机柜2的邻接侧壁相对的侧壁的底部设置第二机柜进风口21，冷媒借助气悬浮永磁同步电机3和叶轮5的旋转所产生的吸力从第二机柜进风口21进入第二机柜2，对第二机柜2内的弱电元件(如变频器)冷却后，依次经第二机柜出风口22和第二进风口14进入第一机柜1，在第一机柜1对气悬浮永磁同步电机3冷却后被叶轮5吸入蜗壳6。在本实施例中，变频器10设置在第二机柜2内且固定于第二机柜2的邻接侧壁，由于第二机柜进风口21和第二机柜出风口22在第二机柜2内斜对角设置，冷媒主要在第二机柜进风口21和第二机柜出风口22的连线位置流动，将变频器10固定于第二机柜2的邻接侧壁可以对其充分冷却。
在第二机柜进风口21设置有第二机柜进气过滤装置23，用以过滤进入第二机柜2的冷媒，以避免空气中树叶、纸屑、颗粒物等进入第二机柜2。
另外，在第二机柜出风口22设置有冷却气调节阀门24，用以调节进入第二机柜2的冷媒量。在第一机柜1内设置有消音器9，消音器9设置在第二进风口14位置处，用以减小设备噪音以及降低气悬浮永磁同步电机3的噪声对第二机柜2内电子器件的影响。
优选地，如图1所示，第一机柜1的相邻侧壁和第二机柜2的相邻侧壁为一体结构，即第一机柜1的相邻侧壁和第二机柜2的相邻侧壁为一个侧壁，第一机柜1和第二机柜2共用一个侧壁，从而简化了高转速气悬浮流体机械冷却系统的结构。第一机柜1的第二进风口14与第二机柜出风口22为同一部件，冷却气调节阀门24设置在第二进风口14或第二机柜出风口22位置处，消音器9设置在第一机柜1一侧。
实施例2
如图2所示，本实施例提供的高转速气悬浮流体机械冷却系统包括第一机柜1和第二机柜2，在第一机柜1内设置有气悬浮永磁同步电机3，气悬浮永磁同步电机3的轴端与叶轮5固定连接，叶轮5设置在蜗壳6内，气悬浮永磁同步电机3带动叶轮5转动，从而将气体吸入排气管路7内。在本实施例中，气悬浮永磁同步电机3和蜗壳6通过固定支架4固定在第一机柜1的中部或中下部，当然也可以根据实际需要固定在第一机柜1的其它位置。第二机柜2为电气柜，用于设置电气元件。
变频器10是一个比较大的电气元件，其发热量较多，需要对其有效冷却。相比第一机柜1而言，进入第二机柜2的冷媒量较少，因此，本实施例将变频器10设置在第一机柜1内。除变频器外，冷却系统还包括其它易发热器件，本实施例将这些易发热器件设置在第一机柜1内。具体地，变频器10等易发热器件设置在第一机柜1的底部，且位于气悬浮永磁同步电机3的下方。进入第一机柜1的冷媒首先对变频器10等易发热器件进行冷却，然后冷却气悬浮永磁同步电机3，最后被叶轮5吸入蜗壳6。
除变频器10的设置位置不同外，本实施例的其它结构与实施例1相同，在此不再赘述。
上述实施例提供的高转速气悬浮流体机械冷却系统利用同步电机和叶轮产生的吸力将冷媒吸入第一机柜，通过限制冷媒在第一机柜内的流动路径，即先流经气悬浮永磁同步电机再进入蜗壳，从而达到冷却气悬浮永磁同步电机的目的，该冷却系统不再另设风扇对气悬浮永磁同步电机进行冷却，简化了结构，缩小了体积，简化了操作；而且整个冷却系统仅有一个转子为运动部件，即仅有气悬浮永磁同步电机的转子为运动部件，可以降低冷却系统的故障率，从而降低维护成本。另外，该高转速气悬浮流体机械冷却系统充分利用了冷却系统自身的特性，对同步电机等发热器件进行有效地冷却，节约了能源。因此，本发明提的该高转速气悬浮流体机械冷却系统具有极大的推广价值。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种高转速气悬浮流体机械冷却系统，所述高转速气悬浮流体机械冷却系统包括第一机柜，在所述第一机柜内设置有固定支架，气悬浮永磁同步电机和蜗壳固定在所述固定支架上，所述气悬浮永磁同步电机的轴端与叶轮固定连接，且所述叶轮设置在所述蜗壳内，其特征在于，在所述第一机柜的侧壁的底部设置有第一进风口，在所述蜗壳的下方设置有扰流板，冷媒借助所述气悬浮永磁同步电机和所述叶轮的旋转所产生的吸力从所述第一进风口进入所述第一机柜后，被所述扰流板阻挡先流经所述气悬浮永磁同步电机再进入所述蜗壳；
所述冷却系统还包括第二机柜，所述第二机柜与所述第一机柜并列设置，在所述第二机柜的邻接侧壁的顶部设置第二机柜出风口，在所述第一机柜的邻接侧壁的顶部设置有第二进风口，且所述第二进风口与所述第二机柜出风口的位置相对，在所述第二机柜的邻接侧壁相对的侧壁的底部设置第二机柜进风口，冷媒借助所述气悬浮永磁同步电机和所述叶轮的旋转所产生的吸力从所述第二机柜进风口进入所述第二机柜，并依次经所述第二机柜出风口和所述第二进风口进入所述第一机柜；
在所述第一机柜的外侧设置有进风通道，所述进风通道与所述第一进风口连通，在所述进风通道的入口设置有第一机柜进气过滤装置，用以过滤进入所述第一机柜的冷媒；
所述冷却系统还包括变频器，所述变频器设置在所述第二机柜内且固定于所述第二机柜的邻接侧壁。
2.根据权利要求1所述的高转速气悬浮流体机械冷却系统，其特征在于，在所述第二机柜进风口设置有第二机柜进气过滤装置，用以过滤进入所述第二机柜的冷媒。
3.根据权利要求1所述的高转速气悬浮流体机械冷却系统，其特征在于，所述第一机柜的相邻侧壁和所述第二机柜的相邻侧壁为一体结构。
4.根据权利要求3所述的高转速气悬浮流体机械冷却系统，其特征在于，在所述第二机柜出风口设置有冷却气调节阀门，用以调节进入所述第二机柜的冷媒量。
5.根据权利要求1所述的高转速气悬浮流体机械冷却系统，其特征在于，在所述第一机柜内设置有消音器，所述消音器用于降低所述高转速气悬浮流体机械冷却系统对外界环境的噪声影响。
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