CN109149806A - 电机、压缩机及空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机、压缩机及空调，涉及电机领域，用以优化现有电机的冷却结构。该电机包括壳体、转子和定子。壳体包括容置腔；转子位于容置腔内；定子位于容置腔内且位于转子的外周；其中，定子的内部设有冷媒流道。上述技术方案，在定子的内部设有冷媒流道，实现了对定子内部的冷却。上述技术方案，通过改变冷媒流动的路径，改善了电机的冷却方式，提高了冷却的均匀性，进而提高了电机运行的可靠性，特别适用于较大功率较大尺寸电机，保证了定子各部分温度比较均匀。

Description

电机、压缩机及空调

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种电机、压缩机及空调。

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，广泛用于离心压缩机、螺杆压缩机、鼓风机等多种类似机型，作为动力驱动其他部件。与异步启动电机相比，永磁同步电机采用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，从而产生大量热量。如果电机内部温度较高，线包等部分容易老化，影响绝缘性能；特别是转子内部的永磁体，因长期在高温工作环境下工作，会引起退磁现象。所以需要采取相应的散热降温措施，带走电机内部的热量，降低电机的温度。对于大功率电机，绕组电流较大，发热量更多，有效的散热降温尤其必要。

根据冷却方式的不同，现有永磁同步电机分为两种：开式电机和闭式电机。开式电机采用风冷，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，并且这种结构开放，电机工作环境差，有局限性。闭式电机的线圈和电机位于封闭的筒体里，工作环境相对较好，采用氟利昂等易蒸发、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该种结构及冷却方式。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：闭式电机采用液态冷却介质来冷却，常用的冷却方式、方法亦有多种。比如如：在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等。由于这些措施均比较单一，冷却效果就有限，难免有局部温度偏高的情况。

另外，当电机功率比较大时，产生热量就会增多。同时，电机长度、直径也会增加很多，冷却的不均匀性就会提高。特别是功率大于500KW时，直径达到500mm以上，这种单一冷却方式仅能冷却转子两端或者定子外表面，很难冷却到转子中间部位，容易形成局部由于冷却不到引起温度偏高，不能达到较好的降温效果。若仅靠增加冷媒供应来消除局部高温，高温部分降温效果有限，给电机可靠性运行工作带来隐患的同时，还带来冷量损失，造成压缩机性能下降。

发明内容

本发明提出一种电机、压缩机及空调，用以优化现有电机的冷却结构。

本发明提供了一种电机，包括：

壳体，包括容置腔；

转子，位于所述容置腔内；以及

定子，位于所述容置腔内且位于所述转子的外周；

其中，所述定子的内部设有冷媒流道。

在一些实施例中，所述冷媒流道的轴线平行于所述定子的轴线。

在一些实施例中，所述冷媒流道的数量为多条。

在一些实施例中，至少存在两条所述冷媒流道的轴线与所述定子的轴线的距离相等。

在一些实施例中，至少存在两条所述冷媒流道的轴线与所述定子的轴线的距离不相等。

在一些实施例中，所述壳体的内壁设有螺旋槽；

所述螺旋槽的流入口用于流入冷媒，所述螺旋槽的流出口与所述冷媒流道的流入口连通，所述冷媒流道的流出口与所述容置腔连通。

在一些实施例中，所述壳体的内壁设有螺旋槽；

所述冷媒流道的流入口用于流入冷媒，所述冷媒流道的流出口与所述螺旋槽的流入口连通，所述螺旋槽的流出口与所述容置腔连通。

在一些实施例中，所述螺旋槽的沿着所述定子轴线方向的长度短于所述定子的轴向长度。

在一些实施例中，电机还包括：

喷液器，与所述冷媒流道的流入口连通，所述喷液器用于将存储冷媒。

在一些实施例中，所述喷液器包括用于容置冷媒的环形腔。

本发明实施例提供一种压缩机，包括本发明任一技术方案所提供的永磁同步电机。

本发明实施例提供一种空调，包括本发明任一技术方案所提供的压缩机。

本发明实施例的技术方案，在定子的内部设有冷媒流道，实现了对定子内部的冷却。上述技术方案，通过改变冷媒流动的路径，改善了电机的冷却方式，提高了冷却的均匀性，进而提高了电机运行的可靠性，特别适用于较大功率较大尺寸电机，保证了定子各部分温度比较均匀。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明一实施例提供的电机结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的电机结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图2对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1，本发明实施例提供了一种电机，该电机具体比如为永磁同步电机。该电机包括壳体1、转子2和定子3。壳体1包括容置腔11。转子2位于容置腔11内；定子3位于容置腔11内且位于转子2的外周。其中，定子3的内部设有冷媒流道4。

壳体1包括筒体12、第一端盖13和第二端盖14。筒体12的一端设有第一端盖13，另一端设有第二端盖14。筒体12、第一端盖13和第二端盖14围成了容置腔11。转子2的两端通过两个轴承安装在第一端盖13和第二端盖14上。

参见图1，定子3和转子2将容置腔11大概分为两部分，分别为前端包线所在的第一腔体111和后端包线所在的第二腔体112。转子2从定子3中间穿过，安装在定子3内部，支撑在前后轴承上面。转子2与定子3之间有间隙，称为气隙。第一腔体111和第二腔体112通过定子3和转子2之间的气隙连通。第一腔体111和第二腔体112中的冷媒也经过该气隙从其中一个腔体流向另一个腔体。

电机定子3与筒体12的配合直径有过盈量，即：两者之间不但没有间隙，还有负间隙。装配时需要热装，即加热筒体使之膨胀，两者之间产生间隙后装入电机定子3。待筒体12冷却后，由于两者之间的过盈量，牢牢固定在一起。

在一些实施例中，冷媒流道4为直孔。冷媒流道4比如为通孔或盲孔。若为通孔，则可以为冷媒流道4设置单独的冷媒引入通路。若冷媒流道4为盲孔，则可以将冷媒流道4与电机已有的螺旋槽6连通。具体连通的方式有多种，后文将给出多种实现方式。

参见图1，在一些实施例中，电机外的冷媒先进入螺旋槽6，再流向冷媒流道4。在图1所示的实施例中，以此种流通方式为例。具体来说，筒体内壁设有螺旋槽6。螺旋槽6的流入口用于流入冷媒，螺旋槽6的流出口与冷媒流道4的流入口连通，冷媒流道4的流出口与容置腔11连通。

具体来说，螺旋槽6的流入口位于筒体12的后端，螺旋槽6的流出口位于筒体12的前端。冷媒流道4的流入口位于定子3的前端，冷媒流道4的流出口位于定子3的后端。当然，亦可将螺旋槽6的流入口设于筒体12的前端，同样能实现冷媒来回折流。

电机运转时，将低温液态冷媒从电机后部的引入孔引入，冷媒沿着筒体内部的螺旋槽6到达电机前端。在冷媒流动过程中，电机定子3外缘得到冷却。

冷媒到达螺旋槽6终端的端槽后，从电机定子3的引孔进入冷媒流道4，再到达电机尾端。这个过程中，电机定子3内部得到冷却。

冷媒在冷却过程中，吸热后由液态变为气态。

冷媒集聚在电机尾端后压力增大，冷媒被压入电机定子3与转子2之间的气隙，回到电机前部。冷媒所经之处，转子2和定子3内部得到冷却，同时冷媒温度升高。到达电机前端的冷媒气体从筒体的引出孔引出，完成电机的冷却过程。

上述实现方式，采用定子3外径处从电机后部引入冷媒，沿筒体12内壁的螺旋槽6流到电机前部，进入定子3中部的冷媒流道4再回到电机后部的第二腔体112，再从气隙7回到电机前端，最后通过引出孔引出电机，实现冷却过程。

参见图1，筒体12为圆筒形状，筒壁内部开有螺旋槽6。螺旋槽6旋转方向可以左旋或者右旋。螺旋槽6间距均布。

在电机前端，螺旋槽6终点位置，沿筒体壁圆周开一圈圆弧槽，作为端槽。螺旋槽6与端槽相通。端槽是周向的圆槽。冷媒到螺旋槽6末端，沿端槽圆周分布，分别进入各个冷媒流道4。

整个螺旋槽6沿筒体轴向的长度应该比定子3长度小，即安装定子3后，螺旋槽6应该被定子3掩盖。

下面介绍冷媒流道4的设置方式及结构。

承上述，在一些实施例中，冷媒流道4为直孔。冷媒流道4的轴线平行于定子3的轴线。

在一些实施例中，冷媒流道4沿着定子3圆周方向均布，数量可以根据定子3尺寸大小来确定。冷媒流道4数量多，冷却更均匀，但是加工复杂，一般数量为4-15个，以5-10个为佳。

因为冷媒流道4比较深，如果冷媒流道4的孔径小，加工条件会有限制；孔径大对于电机性能有影响。冷媒流道4的孔径一般为5-18毫米，以5-10毫米为佳。

在冷媒流道4盲孔终端，沿径向开设与冷媒流道4相同数量盲孔，通向定子3外径表面，作为引孔。通过引孔将冷媒流道4和螺旋槽6连通。定子3安装到位后，定子3上的引孔与筒体端槽位置对应且连通。

在一些实施例中，至少存在两条冷媒流道4的轴线与定子3的轴线的距离相等。该实现方式实现了定子3各区域的均匀冷却。

在一些实施例中，至少存在两条冷媒流道4的轴线与定子3的轴线的距离不相等。该实现方式实现了定子3不同区域的冷却。

下面介绍如何设置螺旋槽6和冷媒流道4的尺寸。

当电机运转时，转子2转动，由于磁力作用，定子3产生了转动力矩，有随之转动的趋势。另一方面，电机定子3与筒体接触面的过盈配合产生摩擦力，摩擦力产生与转动力矩相反的摩擦力矩。

转动力矩T1计算公式：

T1＝9549*P/n

其中：P---电机功率；n---转子2转速；

摩擦力矩T2计算公式：

T2＝F*D＝k(μ*π*L)δ*D

其中：F---摩擦力；D---筒体直径；k---电机定子3与筒体尺寸性能系数；μ----电机定子3与筒体的摩擦系数；L----电机定子3与筒体的配合长度；δ----电机定子3与筒体的配合过盈量。

由以上公式可以看出，摩擦力矩与电机定子3与筒体的配合长度成正比。此处的配合长度指的是电机定子3与筒体的接触长度。两者在螺旋槽6的部分没有接触，所以应该排除在外。即，L值是定子3长度减去螺旋槽6总宽度。

当摩擦力矩T2大于转动力矩T1时，定子3固定不能动，则电机可以正常运转。

由上述各公式可知，摩擦力矩与电机定子3与筒体的配合长度成正比。所以，螺旋槽6的槽宽以此为依据来设置。

螺旋槽6尺寸和间距可以根据电机功率和发热量大小来确定。功率大的，螺旋槽6可以宽一些、间距减小一些，冷却的均匀性就好一些。但是，螺旋槽6宽了，实际过盈配合的长度尺寸就会减小。由于摩擦力矩必须大于转动力矩，所以，螺旋槽6尺寸应该根据实际情况而定，前提是保证电机定子3与筒体的接触配合长度，使摩擦力矩大于转动力矩。

参见图2，在另一些实施例中，冷媒流道4和螺旋槽6按照下述方式连通。电机外的冷媒先进入冷媒流道4，再流向螺旋槽6。在图2所示的实施例中，以此种流通方式为例。具体来说，筒体内壁设有螺旋槽6。冷媒流道4的流入口用于流入冷媒，冷媒流道4的流出口与螺旋槽6的流入口连通，螺旋槽6的流出口与容置腔11连通。

上述技术方案，电机外部的冷媒先进入冷媒流道4，先冷却定子3内部，冷却效果好。

在一些实施例中，永磁同步电机还包括喷液器5，喷液器5与冷媒流道4的流入口连通，喷液器5用于将存储冷媒。

与上述实施例的技术方案不同的是，螺旋槽6终点位置局部加宽，成为一个豁口，使得安装定子3后，豁口比定子3凸出，冷媒直接从豁口引出螺旋槽6。

上述技术方案提供的电机，喷液器5取代了冷媒入口。喷液器5安装在电机前端，紧贴定子3。喷液器5设有喷孔以将冷媒射出喷液器5，喷液器5所设置的喷嘴数量与定子3的冷媒流道4相同，喷嘴位置与定子3的冷媒流道4对接。喷嘴喷出的液态冷媒进入定子3的冷媒流道4。

喷液器5用于存储具有一定压力的液体冷媒。喷嘴有定的加压作用，使冷媒喷出，顺利进入冷媒流道4。

电机运转时，液态冷媒通过管路引入筒体内的喷液器5，在压力作用下从喷嘴喷出，进入对接的定子3冷媒流道4中，从电机定子3前端到达电机尾端，再通过电机定子3的引孔引出定子3。这个过程中，电机定子3内部得到冷却。

电机定子3的引孔与端槽位于同一位置，所以引孔出来的冷媒进入筒体12的端槽。然后，冷媒沿筒体12内部的螺旋槽6从电机尾部到达电机前端。这个过程中，电机定子3外部得到冷却。

在电机前端的螺旋槽6终点位置，冷媒从螺旋槽6豁口进入电机前端。

冷媒集聚在电机前端后压力增大，冷媒被压入电机定子3与转子2之间的气隙，从电机前部到达电机尾部。冷媒所经之处，转子2和定子3内部得到冷却。

冷媒在冷却过程中，吸热后由液态逐渐变为气态。

到达电机后端的冷媒气体从筒体的引出孔引出，完成电机的冷却过程。

在一些实施例中，喷液器5包括用于容置冷媒的环形腔。

参见图2，在一些实施例中，喷液器5为环形容器，内部可以容纳液态冷媒。喷液器5通过管路与筒体外部的冷媒相通，将冷媒引入喷液器5。

在另一些实施例中，冷却结构前后顺序对调，即喷液器5在电机后端，冷媒引出孔在前端，从电机后部引入冷媒，可以达到同样的冷却效果。

本发明实施例提供一种压缩机，包括本发明任一技术方案所提供的永磁同步电机。

上述技术方案，电机冷却均匀，消除了局部温度偏高部分，将能完全避免这种情况的发生，解决大功率电机冷却均匀性问题，避免转子因为长期运行在高温环境中造成永磁体退磁而造成的损坏；保证了压缩机安全可靠的运行。

本发明实施例提供一种空调，包括本发明任一技术方案所提供的压缩机。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电机，其特征在于，包括：

壳体(1)，包括容置腔(11)；

转子(2)，位于所述容置腔(11)内；以及

定子(3)，位于所述容置腔(11)内且位于所述转子(2)的外周；

其中，所述定子(3)的内部设有冷媒流道(4)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述冷媒流道(4)的轴线平行于所述定子(3)的轴线。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述冷媒流道(4)的数量为多条。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，至少存在两条所述冷媒流道(4)的轴线与所述定子(3)的轴线的距离相等。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，至少存在两条所述冷媒流道(4)的轴线与所述定子(3)的轴线的距离不相等。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述壳体(1)的内壁设有螺旋槽(6)；

所述螺旋槽(6)的流入口用于流入冷媒，所述螺旋槽(6)的流出口与所述冷媒流道(4)的流入口连通，所述冷媒流道(4)的流出口与所述容置腔(11)连通。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述壳体(1)的内壁设有螺旋槽(6)；

所述冷媒流道(4)的流入口用于流入冷媒，所述冷媒流道(4)的流出口与所述螺旋槽(6)的流入口连通，所述螺旋槽(6)的流出口与所述容置腔(11)连通。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，还包括：

喷液器(5)，与所述冷媒流道(4)的流入口连通，所述喷液器(5)用于将存储冷媒。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述喷液器(5)包括用于容置冷媒的环形腔。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的电机。

11.一种空调，其特征在于，包括权利要求10所述的压缩机。