CN114629299A - 通过中空轴的马达冷却回路 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种压缩机，所述压缩机具有轴以及沿着所述轴布置的马达，其中所述轴为中空的以限定沿着所述轴延伸的流体通道。马达冷却管线被构造成将冷却流体输送至所述马达，其中所述马达冷却管线流体地连接至所述流体通道。所述压缩机可以为用于加热、通风和空调制冷机系统中的制冷剂压缩机。

Description

通过中空轴的马达冷却回路
技术领域
本公开涉及一种具有马达和中空轴的压缩机。所述压缩机可以为制冷剂压缩机，所述制冷剂压缩机可以被用于例如加热、通风和空调(HVAC)制冷机系统中。
背景技术
制冷剂压缩机被用来经由制冷剂环路使制冷剂在制冷机中循环。众所周知，制冷剂环路包含冷凝器、膨胀装置以及蒸发器。所述压缩机压缩流体，然后流体行进至冷凝器，冷凝器继而冷却和冷凝流体。制冷剂然后进入膨胀装置，所述膨胀装置降低流体的压力，并且进入蒸发器，在所述蒸发器中流体被蒸发，从而完成制冷循环。
许多制冷剂压缩机为离心式压缩机并且具有电动马达，所述电动马达驱动至少一个叶轮以对制冷剂加压。所述至少一个叶轮安装至可旋转轴。在一些示例中，所述马达为包含转子和定子的电动马达。在一个已知的示例中，通过以下方式冷却马达：使制冷剂围绕定子循环以冷却定子，并且接着将所述制冷剂引导于转子与定子之间以冷却转子。在冷却转子之后，使制冷剂返回至制冷环路。
发明内容
根据本公开的示例性方面的制冷剂压缩机尤其包含轴以及沿着所述轴布置的马达，其中所述轴为中空的以限定沿着所述轴延伸的流体通道。马达冷却管线被构造成将冷却流体输送至所述马达，其中所述马达冷却管线流体地连接至所述流体通道。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述马达被构造成经由所述轴旋转地驱动压缩级。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述马达冷却管线包括定子冷却通道和转子冷却通道。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述流体通道的入口处汇合。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述马达的上游汇合。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述定子冷却通道围绕所述马达的转子周向地延伸。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述转子冷却通道在所述马达的转子与定子之间延伸。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述马达冷却管线从所述压缩级的出口接收冷却流体。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述压缩级为径向压缩级。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述流体通道将流体传递于所述压缩级的上游。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述压缩级被构造成压缩流体，其中所述流体为制冷剂。
在前述制冷剂压缩机的另一个非限制性实施例中，所述制冷剂压缩机被用于加热、通风和空调(暖通空调)制冷机系统中。
根据本公开的示例性方面的制冷剂系统尤其包含主制冷剂环路，所述主制冷剂环路包含压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀装置。所述压缩机包含沿着轴布置的压缩级，其中所述轴为中空的以限定沿着所述轴延伸的流体通道。马达沿着所述轴布置并且被构造成驱动所述压缩级。马达冷却管线被构造成将冷却流体输送至所述马达，其中所述马达冷却管线流体地连接至所述流体通道。
在前述制冷剂系统的另一个非限制性实施例中，所述马达冷却管线包括定子冷却通道和转子冷却通道。
在前述制冷剂系统的另一个非限制性实施例中，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述流体通道的入口处汇合。
在前述制冷剂系统的另一个非限制性实施例中，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述马达的上游汇合。
在前述制冷剂系统的另一个非限制性实施例中，所述定子冷却通道围绕所述马达的转子周向地延伸。
在前述制冷剂系统的另一个非限制性实施例中，所述转子冷却通道在所述马达的转子与定子之间延伸。
在前述制冷剂系统的另一个非限制性实施例中，所述马达冷却管线从所述压缩级的出口接收冷却流体。
在前述制冷剂系统的另一个非限制性实施例中，所述流体通道将流体传递于所述压缩级的上游。
附图说明
图1示意性地示例说明示例制冷剂系统。
图2示例说明根据第一实施例的示例压缩机。
图3示出根据第二实施例的示例压缩机。
具体实施方式
图1示例说明制冷剂系统10。制冷剂系统10包含与压缩机14、冷凝器16、蒸发器18以及膨胀装置20连通的主制冷剂环路或回路12。该制冷剂系统10可以被用于例如制冷机中。在该示例中，冷却塔可以与冷凝器16流体连通。虽然示出制冷剂系统10的特定示例，但是该能够应用扩展至其它制冷剂系统构造，包括不包含制冷机的构造。例如，主制冷剂环路12可以包含在冷凝器16下游和膨胀装置20上游的节能装置。
图2示例说明根据本公开的示例制冷剂压缩机14。压缩机14包含马达壳体30，电动马达33布置于马达壳体30内。电动马达33包含径向地布置于转子36外侧的定子35。转子36连接至轴31，轴31能够旋转以驱动压缩机壳体29内的压缩级22。例如，马达壳体30和压缩机壳体29可以固定至彼此，或者可以为单个整体结构。压缩级22包含叶轮26，所述叶轮26安装于轴31上并且可围绕轴线A旋转以压缩制冷剂。转子轴31由第一和第二轴承组件52、54可旋转地支撑。来自蒸发器18的制冷剂流F在叶轮26的入口端28处流动至压缩级22中，并且被压缩并且在出口蜗壳32处被径向向外排放。然后，流F从出口蜗壳32行进至冷凝器16。虽然仅仅示出一个叶轮26，但是本公开可以被用于具有多于一个叶轮的压缩机中。
在该示例中，流F中的一部分被用来经由马达冷却管线42冷却马达33。当制冷剂进入叶轮26的入口端28并且被从其出口端32径向向外排放时，流F中的一部分F1通过叶轮26与马达33之间的迷宫式密封件34泄漏。流F1沿着转子冷却通道流动并且被用来冷却转子36。特别地，流F1轴向地泄漏于转子轴31与迷宫式密封件34之间的径向间隙之间，并且被向下游朝向第一轴承组件52引导。流F1继续在转子36与定子35之间流过马达33。然后，流F1被通过第二轴承组件54引导至空腔38。如本领域技术人员将理解的，转子冷却通道也可以为定子35的径向内表面提供冷却。
可以通过引导来自冷凝器16的制冷剂冷却流F2并且将它引导至壳体30中来进一步冷却电动马达33。冷却流F2通过周向通道44继续围绕定子35循环。在一个示例中，周向通道44的外部径向边界部分地由形成于壳体30的内壁中的螺旋形通道提供。在该示例中，定子35的外表面为周向通道44提供内部径向边界。虽然示例说明螺旋形通道，但是其它类型的周向通道44也在本公开的范围内。当在本文中使用时，术语周向通道指的是邻近定子35的外周设置的通道。
在定子35的下游，冷却流F2被通过壳体30中的通道46引导至空腔38。然后，冷却流F2与流F1混合。冷却流F1和F2返回至压缩级22的上游的位置50。轴31为中空的以限定冷却通道40。冷却通道40沿着轴31从靠近空腔38的第一端48纵向地延伸至第二端50。例如，冷却通道40可以沿着轴线A布置。冷却流F1和F2流动通过轴31中的冷却通道40，以被用于压缩级22中。通过冷却通道40的冷却流F1和F2可以帮助在内部冷却转子36。
在该示例中，冷却流F2最初被作为过冷液体提供至壳体30中，并且在冷却流F2到达空腔38时被加热成过热蒸汽。在某些示例中，针对压力和温度中的至少一个参数来监控冷却流F2，以确保冷却流F2在进入冷却通道40之前已经相变成气态(例如，由于被定子35加热)。取决于冷却流F2的所测量的条件，可能必须调节制冷系统10的一个或多个条件，以确保在冷却流F2中已经发生适当的相变。关于定子冷却通道，来自冷凝器16的流体流F2可以在进入周向通道44之前可选地由膨胀装置56膨胀。
图3示例说明根据本公开的另一个示例压缩机114。在没有另外描述或示出的程度上，图3中的附图标记大体上对应于图2的那些附图标记，其中相同的部件具有前置有“1”的附图标记。
在该示例中，流体流F2在靠近马达133的下游端的位置处进入壳体130。流体流F2沿着周向通道144向上游行进，并且与流F1汇合。也就是说，流体流F2沿朝向叶轮26的方向流动通过周向通道144。流F2在马达133与第一轴承组件152之间的位置147处与流F1汇合。流体流F2随后与流F1一起在转子136与定子135之间行进。因此，流体流F2首先经由周向通道144冷却定子135，然后与流F1汇合以冷却转子136。流体流F1、F2然后经过第二轴承组件154流动至空腔138。流体流F1、F2从空腔138经由轴131中的通道140返回至压缩级122的吸入端。
所公开的使用中空轴的马达冷却回路可以消除压缩机外部的附加管道或压缩机内的内部流动路径。这可以简化压缩机和压缩机壳体。这也可以通过将冷却剂引导通过中空轴来提供对马达、特别地转子的改进的冷却。
应当理解的是，上面参考压缩机的正常运行姿态使用比如“轴向”和“径向”的术语。进一步，这些术语在本文中是为了解释说明的目的而使用的，并且不应当被认为是另外的限制。比如“大体上”、“大约”以及“大致上”的术语不旨在为无边界术语，并且应当被按照本领域技术人员解释这些术语的方式来解释。
尽管不同的示例具有图示中所示的特定的构件，但是本公开的实施例不限于这些特定组合。可以将来自一个示例的一些构件或特征与来自另一个示例的特征或构件组合使用。
本领域普通技术人员将理解的是，上述实施例为示例性的而非限制性的。也就是说，对本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应当研究以下权利要求来确定它们的真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种制冷剂压缩机，包括：
轴，其中所述轴为中空的以限定沿着所述轴延伸的流体通道；
沿着所述轴布置的马达；以及
马达冷却管线，所述马达冷却管线被构造成将冷却流体输送至所述马达，其中所述马达冷却管线流体地连接至所述流体通道。
2.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述马达被构造成经由所述轴能够旋转地驱动压缩级。
3.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述马达冷却管线包括定子冷却通道和转子冷却通道。
4.根据权利要求3所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述流体通道的入口处汇合。
5.根据权利要求3所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述马达的上游汇合。
6.根据权利要求3所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述定子冷却通道围绕所述马达的转子周向地延伸。
7.根据权利要求3所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述转子冷却通道在所述马达的转子与定子之间延伸。
8.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述马达冷却管线从所述压缩级的出口接收冷却流体。
9.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述压缩级为径向压缩级。
10.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述流体通道将流体传递于所述压缩级的上游。
11.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述压缩级被构造成压缩流体，其中所述流体为制冷剂。
12.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述制冷剂压缩机被用于加热、通风和空调制冷机系统中。
13.一种制冷剂系统，包括：
主制冷剂环路，所述主制冷剂环路包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀装置，其中所述压缩机包含：
沿着轴布置的压缩级，其中所述轴为中空的以限定沿着所述轴延伸的流体通道；
马达，所述马达沿着所述轴布置并且被构造成驱动所述压缩级；以及
马达冷却管线，所述马达冷却管线被构造成将冷却流体输送至所述马达，其中所述马达冷却管线流体地连接至所述流体通道。
14.根据权利要求13所述的制冷剂系统，其特征在于，所述马达冷却管线包括定子冷却通道和转子冷却通道。
15.根据权利要求14所述的制冷剂系统，其特征在于，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述流体通道的入口处汇合。
16.根据权利要求14所述的制冷剂系统，其特征在于，所述定子冷却通道和所述转子冷却通道在所述马达的上游汇合。
17.根据权利要求14所述的制冷剂系统，其特征在于，所述定子冷却通道围绕所述马达的转子周向地延伸。
18.根据权利要求14所述的制冷剂系统，其特征在于，所述转子冷却通道在所述马达的转子与定子之间延伸。
19.根据权利要求13所述的制冷剂系统，其特征在于，所述马达冷却管线从所述压缩级的出口接收冷却流体。
20.根据权利要求13所述的制冷剂系统，其特征在于，所述流体通道将流体传递于所述压缩级的上游。
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