CN107630834A - 用于冷却泵驱动电机的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷却泵驱动电机的装置，其能够有效地冷却泵驱动电机，并且紧凑地实施泵‑电机组件，所述泵驱动电机用于驱动安装在流体循环中的泵。该种用于冷却泵驱动电机的装置，所述泵驱动电机用于驱动安装在流体循环的循环路径中的泵，该装置包括：冷却块，其具有冷却通道，流体通过所述冷却通道而在流体循环的循环路径中循环，所述冷却块利用穿过所述冷却通道的流体来冷却所述泵驱动电机；以及储存箱，其连接到所述冷却通道，以便向所述冷却块的冷却通道供应流体，其中，所述冷却块的冷却通道连接至泵，以便与泵连通。

Description

用于冷却泵驱动电机的装置

技术领域

本发明涉及一种用于冷却泵驱动电机的装置，更具体而言，涉及这样一种用于冷却泵驱动电机的装置：其能够有效地冷却泵驱动电机，并且紧凑地实施泵-电机组件，其中该驱动泵的泵驱动电机安装在流体循环(例如，制冷剂循环、兰金循环(Rankine cycle)等)中。

背景技术

电机接收电力以在输出轴产生扭矩，并且在电机运行时根据电机的效率会产生热量。

在常规电机以最大扭矩的30％或更少的条件来使用的情况下，电机的热量可能通过自然冷却来进行消散，而不必使用强制的冷却系统。然而，由于在电机持续运行一段较长时间并且负载条件较高的情况下产生的热量不会通过自然冷却来进行消散，这将会累积热量。当累积的热度超过110℃时，电机中的磁铁会损失磁力，使得电机停止运行。因此，已经采用了这样的方案：根据所需扭矩的大小来充分地设计电机的尺寸，并且使用单独的强制冷却系统(例如，冷却风扇等)。

例如，用于循环流体(比如，制冷剂、工作流体等)的泵安装在流体循环(例如，具有泵的制冷剂循环、废热回收系统的兰金循环等)中的流体路径上，电机连接到泵，通过电机的操作来驱动泵，使得制冷剂或工作流体可以沿着每个循环中的循环路径来进行循环。

然而，在单独的强制冷却系统安装在靠近电机的情况下，会造成电机尺寸、重量等方面的增加，并且成本也会增加。此外，由于强制冷却系统安装为靠近电机，因此泵-电机组件可能不容易被安装或组装。

发明内容

本发明已经致力于解决现有技术中产生的上述问题，同时又完整地保持了由现有技术所实现的优点。

本发明涉及一种用于冷却泵驱动电机的装置，其能够有效地对泵驱动电机执行冷却，并且不包括单独的强制冷却系统。

根据本发明的示例性实施方案，一种用于冷却泵驱动电机的装置，所述泵驱动电机驱动安装在流体循环的循环路径上的泵，该装置包括：冷却块，其冷却所述泵驱动电机；冷却通道，其形成在所述冷却块中并且具有穿过该冷却通道的流体，该流体在流体循环的循环路径中循环；以及储存箱，其连接至所述冷却通道，以便向所述冷却通道供应流体，其中，所述冷却通道连接到泵，以便与泵连通。

所述冷却块可以安装为围绕所述泵驱动电机的外表面的至少一部分。

所述冷却通道可以形成在所述冷却块和所述泵驱动电机之间。

所述储存箱可以安装在流体循环的循环路径上，并且配置成储存在循环路径中循环的流体。

所述冷却块可以具有在冷却通道中的流体的流动方向上形成的一个或多个分隔壁。

供应软管可以在所述冷却块的入口和所述储存箱的出口之间连接。

排出软管可以在所述冷却块的出口和所述泵的入口之间连接。

所述泵和所述泵驱动电机可以彼此联接以便成一排设置，从而配置成泵-电机组件。

附图说明

根据下述结合附图给出的具体实施方式，本发明的上述及其它目标、特征和优点将会更加明显，在这些附图中：

图1为示出了从一侧观察到的根据本发明的各种示例性实施方案的用于冷却泵驱动电机的装置状态的透视图；

图2为示出了从另一侧观察到的根据本发明的各种示例性实施方案的用于冷却泵驱动电机的装置状态的透视图；

图3为示出了在根据本发明的各种示例性实施方案的用于冷却泵驱动电机的装置中，冷却块从泵驱动电机的外表面被分解状态的分解透视图；

图4为示出了在根据本发明的各种示例性实施方案的用于冷却泵驱动电机的装置中，在泵驱动电机的外表面和冷却块的内表面之间形成冷却通道结构的正面剖视图；

图5为示出了根据本发明的泵驱动电机的冷却块的局部剖切透视图；

图6为示出了将根据本发明的用于冷却泵驱动电机的装置应用至废热回收系统的兰金循环的结构示意图；

图7为示出了将根据本发明的用于冷却泵驱动电机的装置应用至制冷剂循环的结构示意图。

附图标记

5：泵

10：泵驱动电机

15：冷却块

17：冷却通道

40：储存箱

43：容纳空间

具体实施方式

下文中，将参考附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。为了参考，在描述本发明内容中提到的附图所示的零件的尺寸，线路的厚度等可能被夸大，以便于理解。另外，由于在本发明的说明书中使用的术语是考虑到本发明的功能而被限定，它们可以根据使用者或操作者，客户等的意图而进行改变。因此，这些术语应当基于本发明的整体内容而被限定。

参见图1，根据本发明的各个示例性实施方案的用于冷却泵驱动电机的装置可以配置成包括：泵5、泵驱动电机10、冷却块15以及储存箱40，其中，泵5循环流体循环中的流体，泵驱动电机10驱动泵5，冷却块15安装为冷却泵驱动电机10，储存箱40连接到冷却块15以便向冷却块15提供流体。

泵5可以安装至流体循环(例如，兰金循环50(参见图6)、制冷剂循环60(参见图7)等)的循环路径51或61上，并且配置成使流体循环。

泵5具有入口6和出口7，并且可以配置成经由入口6泵送引入的流体，以将流体向出口7排出。

泵驱动电机10具有驱动泵5的驱动轴，并且可以通过施加至该泵驱动电机10的电力来旋转驱动轴，从而驱动泵5。如图1和2所示，泵驱动电机10的驱动轴在一列上连接到泵5的轴，并且具体的，泵驱动电机10的壳体和泵5的壳体可以彼此联接以在一列上进行设置，从而配置成泵-电机组件。

冷却块15安装在泵驱动电机10的外表面上，并且可以配置成围绕泵驱动电机10的壳体的外表面的至少一部分。

沿着流体循环的循环路径51或61进行循环的流体所通过的冷却通道17可以形成在冷却块15内。冷却通道17可以凭借冷却块15而设置成靠近泵驱动电机10的外表面。因此，流体穿过冷却通道17的同时与泵驱动电机10交换热量，使得泵驱动电机10可以被冷却。

根据示例性实施方案，如图3和图4所示，冷却通道17可以形成在冷却块15的内表面和泵驱动电机10的外表面之间。

如图3所示，密封壁16形成在冷却块15的边缘处，并且形成为比冷却块15的厚度更厚的厚度，冷却通道17的厚度可以确定为对应于密封壁16的厚度。密封壁16安装为临近地依附泵驱动电机10的外表面，使得冷却通道17可以相对于外部密封。冷却块15可以形成为弯曲的，以对应于泵驱动电机10的壳体的外表面。因此，随着流体穿过冷却通道17，流体与泵驱动电机10进行热交换并同时与直接接触的泵驱动电机10的外表面进行热交换，使得泵驱动电机10可以被有效地冷却。

同时，冷却块15可以具有多个分隔壁17a，所述多个分隔壁17a在冷却通道17内形成为流体的流动方向，并且多个分隔壁17a可以在冷却块15的内表面上形成肋型形状。特别地，多个分隔壁17a可以设置成迂回型，以便显著地增加冷却通道17中的流体的流动长度。因此可以增加冷却块15和流体之间的接触面积，以便提高热交换效率。

此外，冷却块15具有入口18和出口19，入口18和出口19与冷却通道17连通，并且流体可以经由入口18被引入进冷却块并且经由出口19排放。

根据另一个示例性实施方案，冷却块15具有预先确定的厚度，并且可以安装为使冷却块15的内表面接触泵驱动电机10的外表面。冷却通道形成在冷却块15的内表面和外表面之间，使得冷却块15也可以具有水套形式。因此通过冷却块15的冷却通道的流体可以间接地与泵驱动电机10的外表面进行热交换。

泵驱动电机10可以安装为靠近储存箱40，在该储存箱40中储存有流体，储存箱40安装在流体循环(图6的兰金循环50或图7的制冷剂循环60)的循环路径51或61上，并且储存箱40具有入口41和出口42，流体经由该入口41被引入并且经由该出口42排出。

此外，储存箱40的出口42和冷却块15的入口18通过供应软管81彼此连接，流体可以经由供应软管81从储存箱40供应至冷却块15的冷却通道17。

同时，由于储存箱40设置在如图6和图7所示的流体循环中的冷凝器52或62的下游侧，因此具有相对较低温度的流体可以储存在储存箱40中。因此，储存箱40中的流体穿过冷却块15的冷却通道17，使得在泵驱动电机10内产生的热量可以被适当地冷却。

此外，冷却块15的冷却通道17和泵5可以连接成彼此互连。因此，穿过冷却块15的冷却通道17的流体可以通过泵5在流体循环50或60的循环路径51或61中循环。下面将进行详细的描述。如图2所示，冷却块15的出口19和泵5的入口6经由排出软管82彼此连接。因此，穿过冷却块15的冷却通道17的流体可以引入泵5的入口6，并且可以通过泵5的操作经由泵5的出口7排出，从而在流体循环50或60的循环路径51或61中循环。

如上所述，在本发明中，在流体通过泵5进行泵送之前(在流体被供应到泵5的入口之前)，流体穿过冷却通道17，使得泵驱动电机10可以被适当地冷却，所述泵5将流体循环在流体循环50或60的循环路径51或61上。因此，在泵驱动电机10驱动泵5的过程中产生的热量可以被适当的消散，使得泵5的驱动效率得以改善，从而可以改善流体的循环性能。此外，在通过接收从泵驱动电机10传递的热量流体的温度提高的状态下，穿过冷却通道17的流体可以引入进泵5的入口6。然后，通过的泵5的泵送操作，流体沿着流体循环的循环路径51或61循环，使得设置在泵5(其在流体循环50或60中的循环路径51或61上)的下游侧的蒸发器53或63等的热交换效率可以得到显著的改进。

同时，容纳空间43在储存箱40的下部处形成为部分剖切的形状，并且泵-电机组件(其中泵驱动电机10和泵5彼此集成在一起)可以容纳并安装在储存箱40的容纳空间43中。如上所述，由于泵-电机组件容纳于储存箱40的容纳空间43中，因此泵-电机组件可以相对于储存箱40以非常紧凑的结构进行模块化。

图6为示出了将根据本发明的泵驱动电机10应用至用于车辆的废热回收系统的兰金循环50中的结构示意图。

根据图6的示例性实施方案，泵驱动电机10可以应用至废热回收系统的兰金循环50，泵5循环兰金循环50中的工作流体，泵5可以由泵驱动电机10驱动，并且泵驱动电机10在工作流体被引入泵5之前可以由工作流体进行适当的冷却。

参见图6，兰金循环50包括：循环路径51，以及可以安装在循环路径51上的沸腾器53、膨胀器54、冷凝器52、储存箱40以及泵5等，其中，工作流体沿循环路径51循环，沸腾器53利用发动机的废热(排放气体的热量和/或排放气体再循环(EGR)气体的热量)来加热并蒸发工作流体，膨胀器54使供应自沸腾器53的工作流体膨胀以产生旋转能量，冷凝器52冷凝从膨胀器54排出的工作流体，储存箱40储存在冷凝器52中冷凝的工作流体，泵5安装在储存箱40的下游侧并且循环工作流体。

泵驱动电机10联接到泵5，从而可以实现配置泵-电机组件。包括有泵驱动电机10的泵-电机组件设置在储存箱40的下游侧，使得储存箱40中的工作流体可以通过工作流体的自重而顺畅地供应至泵驱动电机10的冷却块15。

由于上面所描述的配置，在冷凝器52中冷凝的低温工作流体储存在储存箱40中，并且储存在储存箱40中的低温工作流体通过泵驱动电机10的驱动经由供应软管81被引入到冷却块15的冷却通道17中。然后，低温工作流体可以穿过冷却通道17并随后经由冷却块15的出口19排出。此外，泵5通过泵驱动电机10的驱动来执行泵送操作，使得工作流体经由排出软管82而被引入到泵5的入口6，并且通过泵5的泵送操作工作流体可以经由泵5的出口7排出并供应至沸腾器53。

储存在储存箱40中的低温工作流体在穿过冷却通道17的同时与泵驱动电机10进行热交换，使得泵驱动电机10可以被适当地冷却。与此同时，工作流体接收从泵驱动电机10传递的热量，使得工作流体的温度会升高。因此，工作流体在其温度被提前升高的状态下供应至沸腾器53，使得沸腾器53中的加热和蒸发操作可以更有效地执行。

具体地，储存箱40的工作流体穿过泵驱动电机10的冷却块15并随后由泵5进行泵送，使得泵驱动电机10的热量产生的趋势与工作流体的流动速率成比例。相应地，穿过泵驱动电机10冷却块15的工作流体的流动速率也可以与热量产生的趋势成比例地改变，使得可以自动地控制穿过冷却块15的冷却通道17的工作流体的流动速率，而不需要单独的控制机构。

例如，当泵驱动电机10的每分钟转数(RPM)增加时，泵驱动电机10的热产生量以及通过泵5的泵送操作来泵送的工作流体的流动速率会增加。同时，穿过冷却块15的工作流体的流动速率也会增加，使得根据增加的热产生量泵驱动电机10可以适当地进行冷却。当泵驱动电机10的RPM降低时，泵驱动电机10的热产生量以及通过泵5的泵送操作来泵送的工作流体的流动速率可以降低。同时，穿过冷却块15的工作流体的流动速率也降低，使得根据降低的热产生量泵驱动电机10可以适当地进行冷却。

图7为示出了将根据本发明的泵驱动电机10应用至具有泵的制冷剂循环60的结构示意图。

根据图7的示例性实施方案，泵驱动电机10可以应用至制冷剂循环60，泵5循环制冷剂循环60中的制冷剂，并且泵5可以由泵驱动电机10驱动，在制冷剂被引入泵5之前泵驱动电机10可以由制冷剂进行适当的冷却。

参见图7，制冷剂循环60包括：循环路径61，以及可以安装在循环路径61上的蒸发器63、压缩机64、冷凝器62、储存箱40以及泵5等。其中，制冷剂沿循环路径61进行循环，蒸发器63加热并蒸发制冷剂，压缩机64压缩供应自蒸发器63的制冷剂，冷凝器62冷凝从压缩机64排出的制冷剂，储存箱40在其中储存在冷凝器62中冷凝的制冷剂，泵5安装在储存箱40的下游侧并且循环制冷剂。

泵驱动电机10联接至泵5，从而使得可以配置泵-电机组件。包括有泵驱动电机10的泵-电机组件设置在储存箱40的下游侧，使得储存箱40中的制冷剂可以通过制冷剂的自重而顺畅地供应至泵驱动电机10的冷却块15。

由于上面所描述的配置，在冷凝器62中冷凝的低温制冷剂储存在储存箱40中，并且储存在储存箱40中的低温制冷剂通过泵驱动电机10的驱动经由供应软管81而被引入到冷却块15的冷却通道17中。然后，低温制冷剂可以穿过冷却通道17并随后经由冷却块15的出口19排出。此外，泵5通过泵驱动电机10的驱动来驱动，使得制冷剂经由排出软管82而被引入进泵5的入口6，并且通过泵5的泵送操作制冷剂可以经由泵5的出口7排出并供应至蒸发器63。

储存在储存箱40中的低温制冷剂在穿过冷却通道17的同时与泵驱动电机10进行热交换，使得泵驱动电机10可以被适当地冷却。与此同时，制冷剂接收从泵驱动电机10传递的热量，使得制冷剂的温度可以升高。因此，制冷剂在其温度提前升高的状态下被供应至蒸发器63，使得蒸发器63中的加热和蒸发操作可以更有效地执行。

具体地，储存箱40的制冷剂穿过泵驱动电机10的冷却块15并随后由泵5进行泵送，使得泵驱动电机10的热量产生的趋势与制冷剂的流动速率成比例。相应地，穿过泵驱动电机10的冷却块15的制冷剂的流动速率也可以与热量产生的趋势成比例地改变，使得可以自动的控制穿过冷却块15的冷却通道17的制冷剂的流动速率，而不需要单独的控制机构。

例如，当泵驱动电机10的RPM增加时，泵驱动电机10的热产生量以及通过泵5的泵送操作来泵送的制冷剂的流动速率会增加。同时，穿过冷却块15的制冷剂的流动速率也会增加，使得根据增加的热产生量可以适当地冷却泵驱动电机10。当泵驱动电机10的RPM降低时，泵驱动电机10的热产生量以及通过泵5的泵送操作来泵送的制冷剂的流动速率会降低。同时，穿过冷却块15的制冷剂的流动速率也会降低，使得根据降低的热产生量可以适当地冷却泵驱动电机10。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案，驱动流体循环泵的泵驱动电机和流体循环中的流体配置为在流体被循环的流体循环(例如，制冷剂循环、兰金循环等)中彼此直接地交换热量，使得泵驱动电机可以被有效地冷却，而不必包括单独的强制冷却系统。

此外，根据本发明的示例性实施方案，由于实施了流体从流体循环的储存箱直接地传递至冷却块的冷却通道的结构，使得泵-电机组件可以在储存箱侧以紧凑的结构进行模块化。

在上文中，尽管本发明已参考示例性实施方案及附图而进行描述，但是本发明并不限于此，而是可以在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下由本发明的所属领域技术人员进行各种修改和改变。

Claims (8)

1.一种用于冷却泵驱动电机的装置，该泵驱动电机驱动泵，该泵安装在流体循环的循环路径上，其中，该装置包括：

冷却块，其冷却所述泵驱动电机；

冷却通道，其形成在冷却块中并且具有穿过该冷却通道的流体，该流体在流体循环的循环路径中循环；以及

储存箱，其连接至所述冷却通道，以向该所述冷却通道供应流体，

其中，所述冷却通道连接至泵，以与该泵连通。

2.根据权利要求1所述的用于冷却泵驱动电机的装置，其中：所述冷却块安装为围绕所述泵驱动电机的外表面的至少一部分。

3.根据权利要求1所述的用于冷却泵驱动电机的装置，其中：所述冷却通道形成在所述冷却块和所述泵驱动电机之间。

4.根据权利要求1所述的用于冷却泵驱动电机的装置，其中：所述储存箱安装在流体循环的循环路径上，并且配置为储存在循环路径中循环的流体。

5.根据权利要求1所述的用于冷却泵驱动电机的装置，其中：所述冷却块在冷却通道中具有流体的流动方向上形成的一个或多个分隔壁。

6.根据权利要求1所述的用于冷却泵驱动电机的装置，其中：在所述冷却块的入口和所述储存箱的出口之间连接有供应软管。

7.根据权利要求1所述的用于冷却泵驱动电机的装置，其中，在所述冷却块的出口和所述泵的入口之间连接有排出软管。

8.根据权利要求1所述的用于冷却泵驱动电机的装置，其中：所述泵和泵驱动电机彼此联接以成一列设置，从而配置成泵-电机组件。