CN112271858A - 电机冷却结构及包含该结构的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电机冷却结构及包含该结构的压缩机，其中电机冷却结构，该电机包括转子、定子、固定套设于定子外的电机筒体，所述冷却结构包括开设于所述定子和转子之间的间隙、所述电机筒体内开设的螺旋流道，还包括：所述电机的一端设置的二次冷却装置，所述二次冷却装置包括正对所述间隙设置的喷嘴，所述喷嘴连接有冷却液源。本发明通过上述设置，螺旋流道中通过冷却液对定子进行初步冷却后，二次冷却装置再加入新鲜的冷却液，从而降低了整体冷却液的温度，提高后续冷却能力，并且正对间隙设置，新的冷却液可以直接进入间隙中对转子进行冷却，缩小了因行程较长导致的冷却不均匀的结果，提高整体电机的冷却效果。

Description

电机冷却结构及包含该结构的压缩机

技术领域

本发明涉及电机制备技术领域，尤其涉及电机冷却结构及包含该结构的压缩机。

背景技术

离心式压缩机主要是借助高速旋转的叶轮，使气体获得动能和压力能，从而实现增压。要使叶轮获得一定速度，通常通过高速电机驱动。永磁同步电机由于具有体积小，功率密度大，效率高，可直接与负载连接等优点，广泛应用于离心式压缩机中。

对于高速永磁同步电机而言，不仅要满足电磁性能和机械特性的要求，还需要满足冷却与温升的要求。鉴于高速永磁同步电机体积小，转子多采用实心整体结构，损耗密度大，散热条件差，容易造成永磁体不可逆失磁。

目前对于永磁同步电机的冷却方式多采用在筒体开设螺旋流道以冷却定子，流道出口的制冷剂冷却液再穿过转子铁芯与定子之间的间隙，从而实现对转子的冷却。如授权公告号为CN209823568U的中国专利中公开了一种定子转子同步冷却的电机，其包括机壳、定子、转子和转轴，并在机壳上开设螺旋流道和换热腔，用于通入冷却液，从而对定子和转子进行冷却。

由于上述方案中的制冷剂在行进过程中总是不断吸热，越靠近螺旋流道后部的制冷剂温度越高，从而冷却能力下降越严重，导致往往定子和转子冷却路径的最末端冷却效果最不好，冷却效果不够均匀。

发明内容

为了解决现有技术中对转子和定子的冷却效果不均匀的缺陷，本发明提出电机冷却结构及包含该结构的压缩机。

本发明采用的技术方案是，电机冷却结构，所述电机包括转子、定子、固定套设于定子外的电机筒体，所述冷却结构包括开设于所述定子和转子之间的间隙、所述电机筒体内开设的螺旋流道，还包括：所述电机的一端设置的二次冷却装置，所述二次冷却装置包括正对所述间隙设置的喷嘴，所述喷嘴连接有冷却液源。

优选的，所述二次冷却装置包括与电机筒体连接的箱体，所述箱体内设置有喷头，所述喷嘴设有多个并固定于所述喷头上且呈与间隙对应的环形布置。

优选的，所述二次冷却装置与电机筒体连接并围设成冷却空腔，所述螺旋流道的一端设有进液口，且另一端为出液口，所述出液口与所述冷却空腔连通。

优选的，所述出液口的出液方向朝向所述喷嘴，且所述出液口的出液速度小于所述喷嘴的喷射速度。

优选的，所述喷头安装有喷嘴的一侧为内凹设置，且所述喷头的侧壁为倾斜设置并与喷嘴之间形成有遮挡夹角。

优选的，所述遮挡夹角为40°-60°。

优选的，所述电机筒体的端部连接有后端盖，且所述后端盖与电机筒体之间围设有与间隙连通的出液空腔，所述电机筒体上还开设有连通出液空腔的回液口。

优选的，所述定子上沿轴线还开设有直孔，所述二次冷却装置还包括与所述直孔正对设置的喷嘴。

优选的，所述螺旋流道与冷却液源连通。

优选的，所述喷嘴包括收缩段和直线段，所述收缩段为弧形面，其一端开口较大朝向冷却液源，另一端开口较小与直线段平顺连接。

优选的，所述喷嘴包括收缩段、扩张段和直线段，所述收缩段为弧形面，且所述收缩段两端开口处直径分别为D、D1，所述直线段直径为D2，其中D＞D2＞D1，扩张段也为弧形面并使收缩段与直线段平顺连接。

优选的，所述喷嘴中的冷却液为气液混合型。

本发明还提出了一种压缩机，包括电机，所述电机内设置有如前所述的电机冷却结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、喷嘴正对间隙设置，新的冷却液可以直接进入间隙中对转子进行冷却，缩小了因行程较长导致的冷却不均匀的结果，提高整体电机的冷却效果；

2、螺旋流道中通过冷却液对定子进行初步冷却后，二次冷却装置再加入新鲜的冷却液，从而降低了整体冷却液的温度，提高后续冷却能力；

3、喷头的侧壁为斜面设置，且与喷嘴行程一定角度，从而可以防止喷嘴中的冷却液向外散射；

4、螺旋流道的出液口朝向喷嘴设置，且出液口的流速小于喷嘴的流速，从而喷嘴中喷射的冷却液可以较为平滑的带动螺旋流道中流出的冷却液向间隙中运动；

5、将喷嘴设置为收缩段和直线段，可以进一步对冷却液进行加压，驱动冷却液以更快速的射出至间隙中对转子进行冷却，保证了冷却液具有足够的动能；

6、将喷嘴设置为收缩段、扩张段和直线段，可以利用气体在扩张段的膨胀加速带来的速度的变化，带动液体更加快速的射出，从而保障了冷却液也具有足够的动能完成后续的冷却。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本实施例的结构示意图；

图2是一个实施例中喷头和喷嘴的侧视图及正视；

图3是另一个实施例中喷头和喷嘴的侧视图及正视图；

图4是一个实施例中喷嘴的结构示意图；

图5是另一个实施例中喷嘴的结构示意图。

1、箱体；2、电机筒体；3、后端盖；4、电机轴；5、转子；6、定子；7、螺旋流道；71、进液口；72、出液口；8、间隙；9、喷嘴；10、喷头；11、冷却空腔；12、出液空腔；13、回液口；14、直孔；15、收口段；16、收缩段；17、直线段；18、扩张段。

具体实施方式

一种电机冷却结构，如图1所示，其中电机包括转子5、定子6、固定套设于定子6外的电机筒体2，而现有技术中的冷却结构则包括开设于定子6和转子5之间的间隙8、开设于电机筒体2内的螺旋流道7，通过在螺旋流道7中通入冷却液，实现对定子6和转子5的冷却，但是由于冷却液从螺旋流道7一端流入至另一端流出后，还需要继续进入间隙8中，实现对转子5的冷却，此时冷却液的吸热能力以及下降较为明显，因此往往导致定子6冷却到位，而转子5冷却效果不够好，冷却路径前后两端冷却效果差距较大。

因此，如图1-3所示，本实施例中冷却结构还包括在电机的一端设置的二次冷却结构，二次冷却装置包括正对所述间隙8设置的喷嘴9，所述喷嘴9连接有冷却液源。二次冷却装置还包括与电机筒体2连接的箱体1，所述箱体1内设置有喷头10，所述喷嘴9设有多个并固定于所述喷头10上且呈与间隙8对应的环形布置，喷嘴9的直径和数量均可以根据间隙8的宽度和周长进行设定，以达到喷嘴9喷出的冷却液能够满足转子5冷却的要求即可。

二次冷却装置与电机筒体2连接并围设成冷却空腔11，所述螺旋流道7的一端设有进液口71，且另一端为出液口72，所述出液口72与所述冷却空腔11连通。即螺旋流道7中的冷却液从一端向另一端流动将定子6冷却完成后，汇入冷却空腔11中，与二次冷却空腔11中的冷却液混合后再进行转子5和定子6的冷却，达到二次冷却的作用，提高冷却效率。

当然，为了两处冷却液的顺利混合，如图1-3所示，出液口72的出液方向朝向所述喷嘴9，且所述出液口72的出液速度小于所述喷嘴9的喷射速度，使得喷嘴9中喷出的冷却液能够将螺旋流道7中流出的冷却液直接带走，充分控制混合后冷却液的流向，使其顺利进入间隙8中。

另一方面，如图1-2所示，为了保障喷嘴9喷出的冷却液尽可能的都射入间隙8中，而不向外喷射散发，因此喷头10安装有喷嘴9的一侧的端面为内凹设置，且所述喷头10的侧壁为倾斜设置并与喷嘴9之间形成有遮挡夹角，遮挡夹角的角度C=40°-60°。由于该处遮挡夹角的设置，使得从喷嘴9射出的液体向四周散发后会碰撞至该处的侧壁上，进而顺着侧壁流向内凹的喷嘴9处，并随着喷嘴9中喷射而出的冷却液射出至间隙8中，同时从螺旋流道7中流出的冷却液也可以在该遮挡夹角处的侧壁约束引导下，向喷嘴9处聚集，从而有利于该冷却液与喷嘴9处的冷却液汇合。

在另一个实施例中，如图1和3所示，定子6上还沿轴线开设有多个直孔14，如4个周向均布的贯穿的直孔14，此时与该直孔14位置对应的喷嘴9可以选用双喷嘴9型的结构，处于内圈的喷嘴9仍然与间隙8对应，而处于外圈的喷嘴9则与该直孔14对应，额外增加冷却路径，提升冷却效果。

同时，为了提升喷头10中冷却液从喷嘴9喷出时的速度，保障其能够顺利的进入间隙8中完成对转子5和定子6的冷却，在一个实施例中，如图1和4所示，喷嘴9包括收缩段16和直线段17，所述收缩段16为弧形面，其一端开口较大朝向冷却液源，另一端开口较小与直线段17平顺连接，即喷嘴9的收缩段16呈喇叭口型。

该喷嘴9的收缩段16还可以包括收口段15，收口段15也为弧面，其主要起到连接过渡收缩段16和喷头10内喷嘴9安装处的作用，减少冷却液进入喷嘴9后的流动损失，当然收口段15也是一端开口较大，另一端开口较小，且开口较小的一端与收缩段16平顺连接。其中，收口段15的最大直径为Ds，直线段17的直径为D2，Ds取3.5-6D2为较优选。同时，作为优选，收缩段16的弧形面对应的圆弧直径R为10-20mm，直线段17的长度则可以根据结构内空间情况尽量设置长一点，有利于保障冷却液从喷嘴9喷出后更加准确的进入间隙8或直孔14中。

在另一个实施例中，如图1和5所示，喷嘴9包括收缩段16、扩张段18和直线段17，所述收缩段16为弧形面，且所述收缩段16两端开口处直径分别为D、D1，所述直线段17直径为D2，其中D＞D2＞D1，扩张段18也为弧形面并使收缩段16与直线段17平顺连接。其中，作为优选D=5-7D1，D=3-5D2。

需要说明的是，该喷嘴9中的冷却液选择气液混合状态更加良好，其中气体从收缩段16至扩张段18时会产生膨胀并造成流动速度加快，从而能够带动液态冷却液加速射出喷嘴9，直至间隙8或直孔14中。同样的，该喷嘴9的收缩段16还可以包括收口段15，收口段15也为弧面，其主要起到连接过渡收缩段16和喷头10内喷嘴9安装处的作用，减少冷却液进入喷嘴9后的流动损失，当然收口段15也是一端开口较大，另一端开口较小，且开口较小的一端与收缩段16平顺连接。

通过上述两个实施例中喷嘴9不同结构的设计，可以提升冷却液在喷嘴9中喷出时的动能，能够将螺旋流道7中流出的冷却液在汇合后直接带动至间隙8或直孔14内，而冷却液经过间隙8和直孔14后即穿过定子6到达电机的另一侧，电机筒体2的端部连接有后端盖3，且所述后端盖3与电机筒体2之间围设有与间隙8连通的出液空腔12，所述电机筒体2上还开设有连通出液空腔12的回液口13。

同时，如图1所示，所述螺旋流道7与冷却液源连通，即螺旋流道7的进液口71处的冷却液与喷嘴9中的冷却液来自同一个冷却液源，可以是罐体或筒体，一部分冷却液进入螺旋流道7后对定子6冷却并流入冷却空腔11，另一部分冷却液从喷嘴9喷出，两部分冷却液在冷却空腔11中汇合后射入间隙8或直孔14内，对定子6和转子5进行冷却，由于喷嘴9中喷出的冷却液温度较低，可以很好的提升冷却液整体的吸热能力，从而维持整个流径前后的降温程度较为平稳，降温效果较为均衡。

而冷却液穿过间隙8或直孔14后即到达出液空腔12中，并从出液口72流出，待冷却后循环进入冷却液源中。

同时本实施例中还公开了一种压缩机，包括电机，所述电机内设置有如前所述的电机冷却结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.电机冷却结构，所述电机包括转子、定子、固定套设于定子外的电机筒体，所述冷却结构包括开设于所述定子和转子之间的间隙、开设于所述电机筒体内的螺旋流道，其特征在于，还包括：所述电机的一端设置的二次冷却装置，所述二次冷却装置包括正对所述间隙设置的喷嘴，所述喷嘴连接有冷却液源。

2.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述二次冷却装置包括与电机筒体连接的箱体，所述箱体内设置有喷头，所述喷嘴设有多个并固定于所述喷头上且呈与间隙对应的环形布置。

3.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述二次冷却装置与电机筒体连接并围设成冷却空腔，所述螺旋流道的一端设有进液口，且另一端为出液口，所述出液口与所述冷却空腔连通。

4.根据权利要求3所述的电机冷却结构，其特征在于，所述出液口的出液方向朝向所述喷嘴，且所述出液口的出液速度小于所述喷嘴的喷射速度。

5.根据权利要求2所述的电机冷却结构，其特征在于，所述喷头安装有喷嘴的一侧的端面为内凹设置，且所述喷头的侧壁为倾斜设置并与喷嘴之间形成有遮挡夹角。

6.根据权利要求5所述的电机冷却结构，其特征在于，所述遮挡夹角为40°-60°。

7.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述电机筒体的端部连接有后端盖，且所述后端盖与电机筒体之间围设有与间隙连通的出液空腔，所述电机筒体上还开设有连通出液空腔的回液口。

8.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述定子上沿轴线还开设有直孔，所述二次冷却装置还包括与所述直孔正对设置的喷嘴。

9.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述螺旋流道与冷却液源连通。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的电机冷却结构，其特征在于，所述喷嘴包括收缩段和直线段，所述收缩段为弧形面，其一端开口较大朝向冷却液源，另一端开口较小与直线段平顺连接。

11.根据权利要求1-9任意一项所述的电机冷却结构，其特征在于，所述喷嘴包括收缩段、扩张段和直线段，所述收缩段为弧形面，且所述收缩段两端开口处直径分别为D、D1，所述直线段直径为D2，其中D＞D2＞D1，扩张段也为弧形面并使收缩段与直线段平顺连接。

12.根据权利要求11所述的电机冷却结构，其特征在于，所述喷嘴中的冷却液为气液混合型。

13.一种压缩机，其特征在于，包括电机，所述电机内设置有如权利要求1所述的电机冷却结构。

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