CN111371251A - 具有螺旋冷却式转子的电机以及压缩机 - Google Patents

Abstract

具有螺旋冷却式转子的电机以及压缩机。本发明公开了一种电机以及具有该电机的压缩机。电机包括具有容纳腔的筒体、设置于容纳腔内的定子和转子，定子套设在转子的外侧且定子的内周壁与转子的外周壁之间形成有气隙通道，气隙通道内设置有用于使冷却介质流经且弯折设置的流体通道。本发明的冷却介质在沿着弯折的冷却介质通道通过时可以与转子外周壁和定子内周壁进行充分接触进而对电机进行充分冷却，从而改善电机的冷却效果。

Description

具有螺旋冷却式转子的电机以及压缩机

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种具有螺旋冷却式转子的电机以及压缩机。

背景技术

离心压缩机以及螺杆压缩机广泛使用永磁同步电机作为动力来进行驱动。永磁同步电机在使用过程中会产生较多热量，导致电机温度升高过快。若电机内部温度过高，会加快漆包线绝缘层的老化，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，因此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。

对于电机冷却问题，现有技术的压缩机大多采用蒸发式或者喷液式冷却方式冷却电机，主要方法是液态冷媒通过电机冷却流道后，吸收定子表面的热量变成气态，之后从电机容纳腔的一端排出，再通过定子与转子之间的配合间隙流到电机容纳腔的另一端，对转子的表面进行再次冷却。以上冷却方式主要冷却转子和定子表面，内部冷却并不充分，转子内部存在温度集中的现象，不能达到较好的降温效果。若增加冷媒供应来消除局部高温，降温效果有限，并且带来冷量损失，造成压缩机性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机以及具有该电机的压缩机，以改善电机的冷却效果。

本发明第一方面提供一种电机，包括：

筒体，具有容纳腔；

定子，设置于容纳腔内；和

转子，可转动地设置于容纳腔内，定子套设在转子的外侧且定子的内周壁与转子的外周壁之间形成有气隙通道，气隙通道内设置有用于使冷却介质流经且弯折设置的流体通道。

在一些实施例中，流体通道包括设置于定子的内周壁上或转子的外周壁上的第一螺旋槽。

在一些实施例中，第一螺旋槽的螺旋方向与转子的转动方向同向。

在一些实施例中，转子的外周壁上设置有沿螺旋状延伸的凸起，凸起之间形成第一螺旋槽，凸起的截面为圆形或直角梯形或三角形或矩形。

在一些实施例中，转子包括轴体和设置于轴体内的永磁体，轴体的与永磁体连接的部分外周壁上设置有流体通道。

在一些实施例中，轴体包括分别位于轴向两端的第一端部轴段和第二端部轴段，第一端部轴段具有安装套筒，永磁体和第二端部轴段均安装于安装套筒内，流体通道设置于第一端部轴段上。

在一些实施例中，轴体具有位于端部的中空部和以及与中空部和容纳腔连通的通气孔，冷却介质通过中空部以及通气孔进入容纳腔。

在一些实施例中，筒体上设置有：

冷却介质入口；

第二螺旋槽，设置于筒体的内壁上，与定子的外周壁之间形成筒体螺旋流道；和

冷却介质出口，冷却介质通过冷却介质入口进入筒体螺旋流道以对定子进行冷却。

本发明第二方面提供一种压缩机，包括如本发明第一方面任一项提供的电机。

在一些实施例中，压缩机为离心压缩机。

基于本发明提供的技术方案，电机包括具有容纳腔的筒体、设置于容纳腔内的定子和转子，定子套设在转子的外侧且定子的内周壁与转子的外周壁之间形成有气隙通道，气隙通道内设置有用于使冷却介质流经且弯折设置的流体通道。本发明的冷却介质在沿着弯折的冷却介质通道通过时可以与转子外周壁和定子内周壁进行充分接触进而对电机进行充分冷却，从而改善电机的冷却效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

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为本发明一实施例的压缩机的剖视结构示意图；

图2为本发明一实施例的压缩机内部冷却介质的流动结构示意图；

图3为本发明一实施例的转子的剖视结构示意图；

图4、图5以及图6分别为图3中的A部的三种不同实施例的局部放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1和图2所示，本发明实施例的电机包括：

筒体15，具有容纳腔；

定子16，设置于容纳腔内；和

转子14，可转动地设置于容纳腔内，定子16套设在转子14的外侧且定子的内周壁与转子14的外周壁之间形成有气隙通道Q，气隙通道Q内设置有用于使冷却介质流经且弯折设置的冷却介质通道。

本发明实施例的冷却介质在沿着弯折的冷却介质通道通过时可以与转子外周壁和定子内周壁进行充分接触进而对电机进行充分冷却，从而改善电机的冷却效果。

具体在本实施例中，如图2和图3所示，冷却介质通道包括设置于转子14的外周壁上的第一螺旋槽144。冷却介质在第一螺旋槽144的导向作用下通过气隙通道Q以吸收转子外周壁的热量从而使冷却更加充分。

在本实施例中，第一螺旋槽144的螺旋方向与转子14的转动方向同向。

如图3至图6所示，转子14的外周壁上设置有沿螺旋状延伸的凸起145，相邻的凸起145之间形成第一螺旋槽144。本实施例的凸起145的截面为直角梯形(图4所示)或三角形(图5所示)或圆形(图6所示)或矩形。

本实施例的第一螺旋槽可以是单螺旋或双螺旋。

如图3所示，本实施例的转子14包括轴体和设置于轴体内的永磁体143，轴体的与永磁体143连接的部分外周壁上设置有第一螺旋槽。本实施例将第一螺旋槽设置在轴体的与永磁体143连接的部分外周壁上使得冷却介质可以对永磁体进行充分冷却而利于避免永磁体由于温度过高而导致退磁进而提高电机的可靠性。具体在本实施例中，如图3所示，轴体包括第一端部轴段141和第二端部轴段142，第一端部轴段141具有安装套筒，永磁体143和第二端部轴段142均安装于安装套筒内，第一螺旋槽设置于第一端部轴段141上。

本实施例的轴体还具有位于端部的中空部和以及与中空部和容纳腔连通的通气孔，冷却介质通过中空部以及通气孔进入容纳腔。

如图3所示，本实施例的第一端部轴段141包括中空部146和连通中空部146与容纳腔的通气孔147。在转子14高速旋转时，通过从中空部146和通气孔147中流过冷媒等流体，可将转子14内部的热量带走。本实施例的第二端部轴段142上也对称设置有中空部和通气孔。

以上实施例中，转子14包括三段结构，左右两段端部轴段加工成空心结构，中间为整体永磁体，有利于简化结构，减少装配。

如图2所示，本实施例的筒体15上设置有：

冷却介质入口152；

第二螺旋槽151，设置于筒体15的内壁上，与定子16的外周壁之间形成筒体螺旋流道；和

冷却介质出口153，冷却介质通过冷却介质入口152进入筒体螺旋通道以对定子16进行冷却。

冷却介质从冷却介质入口152进入并通过第二螺旋槽151进入到容纳腔的左端且冷却介质在容纳腔的左端聚集后形成高压，然后冷却介质在转子14的外周壁的第二螺旋槽的导向作用下通过定子和转子之间的气隙通道流向右端，在此过程中吸收转子外表面的热量使冷却更加充分。

如图1所示，本实施例还提供一种压缩机，包括以上实施例的电机、分别设置于筒体15轴向两端(图1中的左右两端)的第一蜗壳11和第二蜗壳19。本实施例的压缩机还包括分别固定于转子14两端的一级叶轮20和二级叶轮21。与一级叶轮20和二级叶轮21对应地，压缩腔有两个，分别为一级压缩腔和二级压缩腔。一级叶轮20位于一级压缩腔内，二级叶轮21位于二级压缩腔内。

本实施例的压缩机还包括第一扩压器12、第一轴承座13、第一径向轴承22，第二扩压器18、第二轴承座17和第二径向轴承23及第一推力轴承和第二推力轴承。第一轴承座13和第二轴承座17分别固定于筒体15内部并分别位于定子16的轴向两端。第一径向轴承22位于第一轴承座13内，第二径向轴承23位于第二轴承座17内。第一径向轴承22和第二径向轴承23分别支撑于转子15的轴向两端，从而将转子14支撑于筒体15的容纳腔内。

压缩机还包括设置于转子14轴向一端(图1中的左端)的推力盘24。在第一轴承座13与推力盘24之间设有第一推力轴承，在第一扩压器12背离扩压器12上的扩压结构的一端设有第二推力轴承，从而，转子14在轴向上限位于筒体15内。

本实施例的轴承可以是滑动轴承，也可以是滚动轴承，也可以是磁悬浮轴承或者气悬浮轴承。

当轴承为气悬浮轴承时，冷却介质进入筒体的容纳腔后，由于径向轴承位于容纳腔内，因此冷却介质可以直接为径向轴承供气并对径向轴承进行冷却。同时容纳腔内的冷却介质在高压作用下可以通过轴承座的上缘开口进入左部腔内为推力轴承进行供气及冷却。

如图1所示，在一些实施例中，压缩机可以是离心压缩机。

下面结合图1至图3对以上各实施例的压缩机以用作冷媒循环系统的制冷压缩机为例对电机冷却介质循环的工作过程和原理进行说明。此时冷却介质为冷媒。

当冷媒通过冷却介质入口152进入筒体螺旋流道，冷媒在筒体15和定子16之间进行螺旋流动，在筒体螺旋流道内流动的冷媒不断吸收热量，降低定子16表面的温度；冷媒经过不断循环后，从流道出口154进入电机的容纳腔的左端。当较多的冷媒在左端空腔聚集后形成高压，同时在转子14的第一螺旋槽的导向作用下通过定子16和转子14间的气隙通道Q流向右端，吸收转子14的外表面热量，使冷却更加充分。由于大量冷媒在左端聚集形成高压，同时在转子与定子配合处设计成螺旋线形状，对左端聚集的冷媒具有导向作用，会使左端冷媒在旋转作用和高压作用下，通过定转子之间的气隙通道流向右端，对转子外表面和定子内表面进行再次冷却。

冷媒在通过筒体螺旋流道后进入电机的容纳腔，由于径向轴承处于容纳腔中，冷媒可以直接为径向轴承供气并冷却径向轴承。同时容纳腔内的冷媒在高压作用下，通过轴承座的上缘开口为推力轴承供气以及冷却。

由上可知，本实施例的压缩机不仅有效地解决压缩机的冷却问题，还能为压缩机轴承进行供气，省去外部供气装置。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

筒体(15)，具有容纳腔；

定子(16)，设置于所述容纳腔内；和

转子(14)，可转动地设置于所述容纳腔内，所述定子(16)套设在所述转子(14)的外侧且所述定子(16)的内周壁与所述转子(14)的外周壁之间形成有气隙通道(Q)，所述气隙通道(Q)内设置有用于使冷却介质流经且弯折设置的流体通道。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述流体通道包括设置于所述定子(16)的内周壁上或所述转子(14)的外周壁上的第一螺旋槽(144)。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述第一螺旋槽(144)的螺旋方向与所述转子(14)的转动方向同向。

4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述转子(14)的外周壁上设置有沿螺旋状延伸的凸起(145)，所述凸起(145)之间形成所述第一螺旋槽(144)，所述凸起的截面为圆形或直角梯形或三角形或矩形。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子(14)包括轴体和设置于所述轴体内的永磁体(143)，所述轴体的与所述永磁体(143)连接的部分外周壁上设置有所述流体通道。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述轴体包括分别位于轴向两端的第一端部轴段(141)和第二端部轴段(142)，所述第一端部轴段(141)具有安装套筒，所述永磁体(143)和所述第二端部轴段(142)均安装于所述安装套筒内，所述流体通道设置于所述第一端部轴段(141)上。

7.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述轴体具有位于端部的中空部和以及与所述中空部和所述容纳腔连通的通气孔，冷却介质通过所述中空部以及通气孔进入所述容纳腔。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机，其特征在于，所述筒体(14)上设置有：

冷却介质入口(152)；

第二螺旋槽(151)，设置于所述筒体(15)的内壁上，与所述定子(14)的外周壁之间形成筒体螺旋流道；和

冷却介质出口(153)，冷却介质通过所述冷却介质入口(152)进入所述筒体螺旋流道以对定子(16)进行冷却。

9.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的电机。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为离心压缩机。

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