CN110462992B - 用于冷却器组件的感应马达 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于冷却器组件的感应马达。所述感应马达包括壳体以及具有圆柱形形状的定子，所述定子具有第一端、第二端、内表面和外表面。所述圆柱形形状限定了中心轴线。所述感应马达进一步包括转子以及具有第一端和第二端的轴。所述转子和所述轴被配置成用于在所述定子的圆柱形内表面内围绕所述中心轴线旋转。所述感应马达另外包括位于所述轴的所述第一端附近的第一轴承组件、位于所述轴的所述第二端附近的第二轴承组件、第一喷嘴环、以及第二喷嘴环。所述第一和第二喷嘴环被配置成用于在所述定子的内表面与所述转子之间引导冷却流体。

Description

用于冷却器组件的感应马达
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2017年3月24日提交的美国临时申请62/476,455的权益，所述美国临时申请的全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本披露总体上涉及一种感应马达，所述感应马达驱动冷却器组件的离心式压缩机。
背景技术
一些离心式压缩机使用中压(MP)制冷剂，这些离心式压缩机需要高速永磁马达以实现所需的压力升高。利用低压(LP)制冷剂允许使用以较低速度运行的更便宜且更简单的感应马达。然而，在马达冷却系统中使用LP制冷剂需要比MP制冷剂更高的体积流率。较高的体积流率导致通过马达冷却系统的高压降和受限流率，降低马达冷却系统的效率并使马达温度超过最大极限。当马达温度未保持在峰值效率范围内时，冷却器组件的整体性能下降。
发明内容
本披露的一种实现方式是一种用于冷却器组件的感应马达。所述感应马达包括壳体以及具有圆柱形形状的定子，所述定子具有第一端、第二端、内表面和外表面。所述圆柱形形状限定了中心轴线。所述感应马达进一步包括转子以及具有第一端和第二端的轴。所述转子和所述轴被配置成用于在所述定子的内表面内围绕所述中心轴线旋转。所述感应马达另外包括位于所述轴的第一端附近的第一轴承组件、位于所述轴的第二端附近的第二轴承组件、联接到所述第一轴承组件的第一喷嘴环、以及联接到所述第二轴承组件的第二喷嘴环。所述第一喷嘴环和所述第二喷嘴环被配置成用于在所述定子的内表面与所述转子之间引导冷却流体。
本披露的另一种实现方式是一种用于冷却器组件的感应马达的喷嘴环。喷嘴环包括限定了中心轴线的环形构件、被配置成用于接收冷却流体供应的多个入口通道、以及流体联接到所述多个入口通道并被配置成用于排出冷却流体供应的多个出口通道。所述多个出口通道相对于所述中心轴线成角度。
本披露的又另一种实现方式是一种用于马达的冷却系统，所述马达为蒸气压缩系统中的压缩机提供动力。所述冷却系统包括具有被配置成用于封闭马达的腔体的壳体、终止于第一冷却流体出口和第二冷却流体出口的冷却流体供应通道、第一轴承组件、第二轴承组件、第一喷嘴环、以及第二喷嘴环。所述轴承组件包括具有冷却流体供应通道的轴承壳体。所述喷嘴环包括出口通道，所述出口通道被配置成用于将冷却流体供应排出到马达上。
附图说明
图1是根据一些实施例的冷却器组件的透视图。
图2是根据一些实施例的图1的冷却器组件的正视图。
图3是根据一些实施例的用于图1的冷却器组件中的马达组件的透视图。
图4是根据一些实施例的图3的马达组件的截面图A-A。
图5是根据一些实施例的在图3的马达组件中使用的喷嘴环的透视图。
图6是根据一些实施例的图5的喷嘴环的截面图B-B。
具体实施方式
总体上参考附图，示出了具有带有液体喷射喷嘴的马达冷却系统的冷却器组件。参照图1-2，描绘了冷却器组件100的示例性实现方式。冷却器组件100被示出为包括压缩机102、冷凝器106、以及蒸发器108，所述压缩机由马达104驱动。制冷剂在蒸气压缩循环中循环通过冷却器组件100。冷却器组件100还可以包括控制面板114，用于控制冷却器组件100内蒸气压缩循环的运行。
马达104可以由变速驱动器(VSD)110提供电力。VSD 110从交流(AC)电源(未示出)接收具有特定固定线电压和固定线频率的AC电力，并向马达104提供具有可变电压和频率的电力。马达104可以是任何类型的电动机，而不是由VSD 110供电。例如，马达104可以是高速感应马达。压缩机102由马达104驱动，以压缩通过吸入管线112从蒸发器108接收的制冷剂蒸气，并通过排出管线124将制冷剂蒸气输送到冷凝器106。在图1-2中描述的示例中，压缩机102是离心式压缩机。
蒸发器108包括内部管束(未示出)、用于向内部管束供应和移除工艺流体的供应管线120和返回管线122。供应管线120和返回管线122可以经由循环工艺流体的导管与HVAC系统内的部件(例如空气处理器)处于流体连通。工艺流体是用于冷却建筑物的冷却液体，并且可以是但不限于水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水、或任何其他合适的液体。蒸发器108被配置成用于当工艺流体通过蒸发器108的管束并与制冷剂交换热量时降低工艺流体的温度。通过被输送到蒸发器108的制冷剂液体与工艺流体交换热量并经历了到制冷剂蒸气的相变，在蒸发器108中形成制冷剂蒸气。
通过压缩机102从蒸发器108输送到冷凝器106的制冷剂蒸气将热量传递给流体。由于与流体的热传递，制冷剂蒸气在冷凝器106中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器106的制冷剂液体流过膨胀装置并返回到蒸发器108以完成冷却器组件100的制冷剂循环。冷凝器106包括供应管线116和返回管线118，用于使流体在冷凝器106和HVAC系统的外部部件(例如冷却塔)之间循环。经由返回管线118供应到冷凝器106的流体与冷凝器106中的制冷剂交换热量，并且经由供应管线116从冷凝器106移除以完成循环。循环通过冷凝器106的流体可以是水或任何其他合适的液体。
现在参考图3-4，示出了根据一些实施例的马达104的视图。具体而言，图3描绘了包括马达壳体202的马达104的等距视图，而图4描绘了马达104的顶部截面图A-A。马达104被示出为包括外壳或壳体202、定子204和转子206等部件。定子204是在转子206上施加径向和轴向磁力的马达的电磁电路的静止部分。在正确对齐的系统中，这些力的总和为零或接近零。在一些实施例中，定子204被联接到定子204的外表面222的马达护套210部分地包封。定子204和马达护套210都可以具有基本上圆柱形的形状。马达护套210可以由铝构造而成，并且可以被配置成优化来自定子204的热传递以防止马达104过热。
转子206是马达的电磁电路的旋转部分。在各种实施例中，转子206可以是鼠笼式转子、绕线转子、凸极转子或圆柱形转子。转子206联接到轴208。转子206和轴208共同围绕中心轴线220并在定子204的内表面224内旋转，以便将扭矩和旋转传递到联接到马达104的其他部件和/或组件(例如压缩机102)。
壳体202被示出为包括冷却流体供应通道226。冷却流体供应通道226可以由位于马达壳体202中的一个或多个入口244供给。入口244可以流体地联接到冷凝器组件(例如冷凝器106)。冷却流体供应通道226被示出为平行于中心轴线220、沿着壳体202的几乎整个长度延伸，并且终止于第一冷却流体出口228和第二冷却流体出口230。第一冷却流体出口228和第二冷却流体出口230中的每一个都可以流体地联接到轴承组件的冷却流体通道，这将在下面进一步详细描述。
在一些实施例中，从冷凝器组件供应的冷却流体是运行压力小于400kPa或大约58psi的低压(LP)制冷剂。在进一步的实施例中，所述LP制冷剂是R1233zd。R1233zd是一种不易燃的氟化气体，相对于商用冷却器组件中使用的其他制冷剂而言，其具有较低的全球变暖潜能值(GWP)。GWP是为比较不同气体对全球变暖的影响而制定的一项衡量标准，方法是量化1吨气体的排放量在一定时段内相对于1吨二氧化碳的排放量将吸收多少能量。
马达104进一步被示出为包括位于轴208的第一端的第一轴承组件212、以及位于轴208的第二端的第二轴承组件214。在一些实施例中，轴承组件212和214是油润滑轴承。第一轴承组件212包括第一轴承壳体232，而第二轴承组件214包括第二轴承壳体234。每个轴承壳体可以可拆卸地联接到马达壳体202，并且每个轴承壳体包括冷却流体供应通道。如图所示，第一轴承组件212的第一供给通道236可以流体地联接到马达壳体202中的第一冷却流体出口228，而第二轴承组件214的第二供给通道238可以流体地联接到马达202中的第二冷却流体出口230。
仍然参照图4，马达104被示出为包括第一喷嘴环216和第二喷嘴环218。第一喷嘴环216可以联接到第一轴承壳体232并位于定子204的第一端240的内侧。类似地，第二喷嘴环218可以联接到第二轴承壳体234并位于定子204的第二端242的内侧。这种定位允许喷嘴环216和218将冷却流体引导到转子206和定子204的内表面224上以及之间，在那里冷却流体蒸发并有助于冷却定子204和转子206。
第一喷嘴环216和第二喷嘴环218中的每一个都包括多个流体入口和流体出口(将在下面参考图5-6进一步详细描述)。喷嘴环216和218的流体入口被配置成用于流体地联接到轴承组件212和214的冷却流体供应通道236和238。喷嘴环216和218的流体出口被配置成用于将冷却流体排出在转子206与定子204的内表面224之间。因此，马达104的部件可以被联接成使得产生连续的冷却流体路径通过马达壳体202、轴承组件212和214、以及喷嘴环216和218。
现在转到图5-6，描绘了根据一些实施例的喷嘴环300的视图。具体地，图5描绘出了喷嘴环300的等距视图，而图6示出了喷嘴环300的侧截面图B-B。在各种实施例中，喷嘴环300基本上类似于上文参照图4描述的第一喷嘴环216和第二喷嘴环218。喷嘴环300被示出为包括具有外径部分302和内径部分304的环形构件。在一些实施例中，选择外径302的尺寸以匹配轴承组件(例如，第一轴承组件212、第二轴承组件214)的壳体。类似地，内径部分304的尺寸可以被选择成当喷嘴环300安装在马达(例如，马达104)内时允许马达轴(例如，轴208)穿过喷嘴环300。
喷嘴环300进一步被示出为包括流体地联接到多个冷却流体出口308的多个冷却流体入口306。冷却流体出口308可以围绕喷嘴环300的外径部分302以放射状形式分布。在一些实施例中，流体出口308的放射状形式可以在喷嘴环之间变化(即，第一喷嘴环216上的流体出口308的放射状形式可以不同于第二喷嘴环218上的流体出口308的放射状形式)。如图6所描绘的，冷却流体入口306的直径大于冷却流体出口308的直径，尽管在其他实施例中，冷却流体入口306和冷却流体出口308的尺寸可以是实现通过喷嘴环300的期望冷却流体流率所需的任何合适的尺寸。类似地，尽管图6描绘了冷却流体出口308相对于中心轴线310向外成角度的取向，以便将流体引导到马达的期望部分(即，在转子206与定子204的内表面224之间)，但是在其他实施例中，冷却流体出口308可以是任何取向，以将冷却流体流引导至马达的期望部件。
如各示例性实施例中所示出的系统和方法的构造和安排仅是说明性的。尽管本披露中仅详细描述了示例性实施例，但是许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、维度、结构、形状和比例、参数的值、安装安排、材料的使用、颜色、取向等的变化)。例如，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件的性质或数量或位置可以更改或变化。因此，这类修改旨在被包括在本披露的范围之内。可以根据替代实施例对任何过程或方法步骤的顺序或序列进行改变或重新排序。在不脱离本披露范围的情况下，可以在示例性实施例的设计、运行条件和安排方面作出其他替代、修改、改变、和省略。

Claims (16)

1.一种用于冷却器组件的感应马达，所述感应马达包括：
壳体；
具有圆柱形形状的定子，所述定子包括第一端、第二端、内表面和外表面，所述圆柱形形状限定了中心轴线；
转子；
轴，所述轴包括第一端和第二端，所述转子和所述轴被配置成用于在所述定子的内表面内围绕所述中心轴线旋转；
第一轴承组件，所述第一轴承组件位于所述轴的所述第一端附近；
第二轴承组件，所述第二轴承组件位于所述轴的所述第二端附近；以及
第一喷嘴环和第二喷嘴环，所述第一喷嘴环联接到所述第一轴承组件，所述第二喷嘴环联接到所述第二轴承组件，所述第一喷嘴环和所述第二喷嘴环被配置成用于在所述定子的所述内表面与所述转子之间引导冷却流体；
其中所述第一喷嘴环位于所述定子的所述第一端的内侧，并且
其中所述第二喷嘴环位于所述定子的所述第二端的内侧。
2.如权利要求1所述的感应马达，其中所述第一喷嘴环和所述第二喷嘴环各自包括：
限定了中心轴线的环形构件；
多个入口通道，所述多个入口通道形成在所述环形构件中，并且被配置成用于接收冷却流体供应；以及
多个出口通道，所述多个出口通道形成在所述环形构件中，流体地联接到所述多个入口通道，并且被配置成用于排出所述冷却流体供应，所述多个出口通道相对于所述环形构件的所述中心轴线成角度。
3.如权利要求2所述的感应马达，其中，所述多个出口通道围绕所述环形构件的外径部分以放射状形式分布。
4.如权利要求2所述的感应马达，其中，所述多个入口通道中的每一个入口通道的直径大于所述多个出口通道中的每一个出口通道的直径。
5.如权利要求2所述的感应马达，其中，所述壳体包括终止于第一冷却流体出口和第二冷却流体出口的冷却流体供应通道。
6.如权利要求5所述的感应马达，其中，所述壳体进一步包括冷却流体入口，所述冷却流体入口被配置成用于将所述冷却流体供应通道流体地联接到冷凝器组件，所述冷凝器组件被配置成用于将所述冷却流体供应给所述感应马达。
7.如权利要求5所述的感应马达，其中，所述第一轴承组件和所述第二轴承组件各自包括具有冷却流体供应通道的轴承壳体。
8.如权利要求7所述的感应马达，其中，所述第一轴承壳体的所述冷却流体供应通道流体地联接到所述壳体的所述第一冷却流体出口；
并且其中，所述第二轴承壳体的所述冷却流体供应通道流体地联接到所述壳体的所述第二冷却流体出口。
9.如权利要求7所述的感应马达，其中，所述第一喷嘴环和所述第二喷嘴环中的每一个的所述多个出口通道围绕所述喷嘴环的外径部分以放射状形式分布。
10.如权利要求9所述的感应马达，其中，所述第一喷嘴环的所述多个出口通道流体地联接到所述第一轴承壳体的所述冷却流体供应通道；并且
其中，所述第二喷嘴环的所述多个出口通道流体地联接到所述第二轴承壳体的所述冷却流体供应通道。
11.如权利要求9所述的感应马达，其中，所述第一喷嘴环的所述出口通道的放射状形式与所述第二喷嘴环的所述出口通道的放射状形式不同。
12.如权利要求1所述的感应马达，其中，所述冷却流体是运行压力小于400kPa的低压制冷剂。
13.如权利要求12所述的感应马达，其中，所述低压制冷剂为R1233zd。
14.如权利要求2所述的感应马达，
其中，所述壳体包括：
所述感应马达的封闭腔体；以及
终止于第一冷却流体出口和第二冷却流体出口的冷却流体供应通道；
其中，所述第一轴承组件和所述第二轴承组件中的每个轴承组件包括具有冷却流体供应通道的轴承壳体。
15.如权利要求14所述的感应马达，其中，所述壳体中的所述第一冷却流体出口流体地联接到所述第一轴承壳体中的所述冷却流体供应通道和所述第一喷嘴环中的所述多个出口通道；并且
其中，所述壳体中的所述第二流体出口流体地联接到所述第二轴承壳体中的所述冷却流体供应通道和所述第二喷嘴环中的所述多个出口通道。
16.如权利要求14所述的感应马达，其中，所述壳体的所述冷却流体供应通道包括冷却流体入口，所述冷却流体入口被配置成用于将所述冷却流体供应通道流体地联接到冷凝器组件，所述冷凝器组件被配置成用于将所述冷却流体供应到所述感应马达。
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