CN206472009U - 一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体机械技术领域，具体涉及一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械，包括用于驱动所述流体机械的高速电机，所述的高速电机包括转子、具有绕组的定子和电机壳，在高速电机驱动流体机械工作的过程中外界环境中的冷却介质由轴向分布的进气孔进入到电机内部的第一空腔和第二空腔，然后沿着定子与转子之间的气隙进入到第三空腔内，然后再流入到冷却管道内，最后进入到流体机械的介质入口与主流介质汇到一起，通过叶轮进行压缩做功。流体机械可以为鼓风机或压缩机，压缩机工作过程中的介质可以为空气、氟利昂或1，1，1，2‑四氟乙烷。本实用新型的技术方案从根本上解决了流体机械的高速电机的散热问题，而且不需要增加额外的系统，结构简单、冷却效果好、成本低、利于大规模推广。

Description

一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械

技术领域

本实用新型涉及流体机械技术领域，具体涉及一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械。

背景技术

高速电机在工作的过程会产生一定的热量，只有良好的散热，高速电机才能正常工作。如果散热不畅，集聚的热量超过定子和转子承受能力，则会出现烧毁电机的灾难性事故。因此，在电机研制与生产过程中，散热都是非常重要的。

一般来讲，高速电机都会配备较为复杂的风冷、水冷或油冷等冷却系统。但是，对于功率密度更大、体积更小、无法安装冷却系统的高速电机来讲，传统的冷却方式是无能为力的。

对于流体机械而言，尤其是鼓风机或者压缩机，需要做功部件转速高、功率大。那么就要求电机高转速、功率密度大。这就带来了严重的散热问题。常规电机是通过在两端加装散热风扇或者在转子上加装冷却套的方式散热。一般来讲结构非常复杂，一旦冷却系统出现问题，会带来烧毁电机的灾难性事故。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械。

本实用新型采用的技术方案在于，提供了一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械，包括用于驱动所述流体机械的高速电机，所述的高速电机包括转子、具有绕组的定子和电机壳，所述的定子分为对称设置的第一定子和第二定子，第一定子和第二定子通过连接部相互连接，所述的第一定子和第二定子均固定连接在电机壳上，所述的第一定子、电机壳与高速电机的一个端部之间形成第一空腔，所述的第二定子、电机壳与高速电机的另一个端部之间形成第二空腔，所述的第一定子、第二定子和电机壳之间形成第三空腔，所述的第一空腔和第二空腔之间通过定子与转子之间的气隙连通，所述的第一空腔和第二空腔部分的电机壳上均开设有若干进气孔，所述的第三空腔通过冷却管道与流体机械的介质入口连通。

在上述的技术方案中，电机的定子被设计成左右两段结构，分为第一定子和第二定子，二者之间通过连接部固定，并且形成了第三空腔，在高速电机驱动流体机械工作的过程中外界环境中的冷却介质由轴向分布的进气孔进入到电机内部的第一空腔和第二空腔，然后沿着定子与转子之间的气隙进入到第三空腔内，然后再流入到冷却管道内，最后进入到流体机械的介质入口与主流介质汇到一起，通过叶轮进行压缩做功，从而实现对于高速电机的冷却。

进一步的，所述的流体机械为鼓风机或压缩机，所述的压缩机工作过程中的介质为空气、氟利昂或1，1，1，2-四氟乙烷。

进一步的，可以在冷却管道上增加流量调节部件，以便通过冷却气体的流量来控制冷却效果。优选的，所述的流量调节部件为气体流量调节阀。

作为一种优选的实施方式，所述的压缩机为单级压缩机，所述的第三空腔通过冷却管道与单级压缩机的介质入口连通。

作为另外一种优选的实施方式，所述的压缩机为二级压缩机，所述的第三空腔通过冷却管道与第一级压缩机的介质入口连通，第一级压缩机的介质出口与第二级压缩机的入口通过管道连通，所述的管道上设置有冷却系统，用于提高压缩效果。更为优选的，所述的冷却系统为风冷系统、水冷系统或油冷系统。

进一步的，所述的转子与电机的两端通过径向箔片动压空气轴承连接。

更进一步的，所述的径向箔片动压空气轴承包括由外向内依次同轴设置的轴承套、弹性支承箔片和顶层箔片，所述的弹性支承箔片和顶层箔片沿轴承套的圆周方向分离式设置有多组，所述的每组顶层箔片与弹性支承箔片的一端相互连接且通过该端固定在轴承套上，另一端沿轴承套内圆周壁延伸形成自由端，相邻的两组顶层箔片与弹性支承箔片之间留有空隙。在具体工作过程中，转子与顶层箔片之间形成气膜并且对顶层箔片施加压力，顶层箔片受压后压迫弹性支承箔片发生弹性形变，形成对于转子的承载力，本方案中采用分离式设置弹性支承箔片和顶层箔片，相邻两组弹性支承箔片和顶层箔片之间空隙可以接受一定程度的弹性形变量，可增大承载力，并且分离式设置在部分弹性支撑箔片或顶层箔片损坏后只需更受损部分即可，不需要整体更换，节省成本，延长设备的整体寿命。

采用上述技术方案，包括以下有益技术效果：本实用新型的技术方案从根本上解决了流体机械的高速电机的散热问题，而且不需要增加额外的系统，结构简单、冷却效果好、成本低、利于大规模推广。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型中另一种实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型中径向箔片动压空气轴承一种实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型中径向箔片动压空气轴承另一种实施方式结构示意图；

图中，

1、转子；2、绕组；3、电机壳；4、第一定子；5第二定子；6、连接部；7、第一空腔；8、第二空腔；9、第三空腔；10、进气孔；11、冷却管道；12、介质入口；13、第一级压缩机；14、第二级压缩机；15、管道；161、轴承套；162、弹性支承箔片；163、顶层箔片；164、空隙。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或更多。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。图1～图3给出了本实用新型的具体实施方式。

本实用新型提供了一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械，包括用于驱动所述流体机械的高速电机，所述的高速电机包括转子1、具有绕组2的定子和电机壳3，所述的定子分为对称设置的第一定子4和第二定子5，第一定子4和第二定子5通过连接部6相互连接，所述的第一定子4和第二定子5均固定连接在电机壳3上，所述的第一定子4、电机壳3与高速电机的一个端部之间形成第一空腔7，所述的第二定子5、电机壳3与高速电机的另一个端部之间形成第二空腔8，所述的第一定子4、第二定子5和电机壳3之间形成第三空腔9，所述的第一空腔7和第二空腔8之间通过定子与转子1之间的气隙连通，所述的第一空腔7和第二空腔8部分的电机壳3上均开设有若干进气孔10，所述的第三空腔9通过冷却管道11与流体机械的介质入口12连通。

在上述的实施方式中，电机的定子被设计成左右两段结构，分为第一定子4和第二定子5，二者之间通过连接部6固定，并且形成了第三空腔9，冷却结构的具体工作过程为：在高速电机驱动流体机械工作的过程中外界环境中的冷却介质由进气孔10进入到电机内部的第一空腔7和第二空腔8，然后冷却介质沿着定子与转子1之间的气隙进入到第三空腔9内，然后冷却介质从第三空腔9再流入到冷却管道11内，最后进入到流体机械的介质入口12与主流介质汇到一起，通过叶轮进行压缩做功。介质的流动方向和路径如图中箭头所示。

具体的，所述的流体机械可以为鼓风机或压缩机，所述的压缩机工作过程中的介质可以为空气、氟利昂或1，1，1，2-四氟乙烷，当然还可以为其他的类似的制冷剂或工质。

具体的，如图1所示，所述的压缩机为单级压缩机，所述的第三空腔9通过冷却管道11与单级压缩机的介质入口12连通即可。介质的流动方向和路径如图中箭头所示。

具体的，如图2所示，所述的压缩机为二级压缩机，所述的第三空腔9通过冷却管道11与第一级压缩机13的介质入口12连通，第一级压缩机13的介质出口与第二级压缩机14的入口通过管道15连通，所述的管道15上设置有冷却系统，用于提高压缩效果。介质的流动方向和路径如图中箭头所示。

在上述的实施方式中，所述的冷却系统可以为风冷系统、水冷系统或油冷系统。此处适用于现有技术，不做赘述。

在上述各实施方式的基础上，可以在冷却管道11上增加流量调节部件，以便通过冷却气体的流量来控制冷却效果。具体的，所述的流量调节部件可以为气体流量调节阀。

在上述实施方式的基础上，所述的转子1与电机的两端通过径向箔片动压空气轴承连接。

上述的径向箔片动压空气轴承的具体结构可以如图3所示，所述的径向箔片动压空气轴承包括由外向内依次同轴设置的轴承161套、弹性支承箔片162和顶层箔片163，所述的弹性支承箔片162和顶层箔片163沿轴承套161的圆周方向分离式设置有多组，所述的每组顶层箔片163与弹性支承箔片162的一端相互连接且通过该端固定在轴承套161上，另一端沿轴承套161内圆周壁延伸形成自由端，相邻的两组顶层箔片163与弹性支承箔片162之间留有空隙164。

在具体工作过程中，转子1与顶层箔片163之间形成气膜并且对顶层箔片163施加压力，顶层箔片163受压后压迫弹性支承箔片162发生弹性形变，形成对于转子1的承载力，本方案中采用分离式设置弹性支承箔片162和顶层箔片163，相邻两组弹性支承箔片162和顶层箔片163之间空隙164可以接受一定程度的弹性形变量，可增大承载力，并且分离式设置在部分弹性支撑箔片或顶层箔片损坏后只需更受损部分即可，不需要整体更换，节省成本，延长设备的整体寿命。在图3中，弹性支承箔片2和顶层箔片3一共设置了3组，仅作为示意之用，本实用新型并不限制其数量。

在上述实施方式的基础上，如图4所示，所述的弹性支承箔片162和顶层箔片163交替设置有多层。可以进一步增强轴承的承载能力。在图4中，弹性支承箔片162和顶层箔片163各设置了两层，仅作为示意之用，本实用新型并不限制其数量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有新型冷却结构的高速电机驱动的流体机械，包括用于驱动所述流体机械的高速电机，所述的高速电机包括转子(1)、具有绕组(2)的定子和电机壳(3)，其特征在于，所述的定子分为对称设置的第一定子(4)和第二定子(5)，第一定子和第二定子通过连接部(6)相互连接，所述的第一定子和第二定子均固定连接在电机壳上，所述的第一定子、电机壳与高速电机的一个端部之间形成第一空腔(7)，所述的第二定子、电机壳与高速电机的另一个端部之间形成第二空腔(8)，所述的第一定子、第二定子和电机壳之间形成第三空腔(9)，所述的第一空腔和第二空腔之间通过定子与转子之间的气隙连通，所述的第一空腔和第二空腔部分的电机壳上均开设有若干进气孔(10)，所述的第三空腔通过冷却管道(11)与流体机械的介质入口(12)连通。

2.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于，所述的流体机械为鼓风机或压缩机，所述的压缩机工作过程中的介质为空气、氟利昂或1，1，1，2-四氟乙烷。

3.根据权利要求2所述的流体机械，其特征在于，所述的冷却管道上设置有流量调节部件。

4.根据权利要求3所述的流体机械，其特征在于，所述的流量调节部件为气体流量调节阀。

5.根据权利要求2所述的流体机械，其特征在于，所述的压缩机为单级压缩机，所述的第三空腔通过冷却管道与单级压缩机的介质入口连通。

6.根据权利要求2所述的流体机械，其特征在于，所述的压缩机为二级压缩机，所述的第三空腔通过冷却管道与第一级压缩机(13)的介质入口连通，第一级压缩机的介质出口与第二级压缩机(14)的入口通过管道(15)连通，所述的管道上设置有冷却系统。

7.根据权利要求6所述的流体机械，其特征在于，所述的冷却系统为风冷系统、水冷系统或油冷系统。

8.根据权利要求1～7任一项所述的流体机械，其特征在于，所述的转子与电机的两端通过径向箔片动压空气轴承(16)连接。

9.根据权利要求8所述的流体机械，其特征在于，所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于，包括由外向内依次同轴设置的轴承套(161)、弹性支承箔片(162)和顶层箔片(163)，所述的弹性支承箔片和顶层箔片沿轴承套的圆周方向分离式设置有多组，所述的每组顶层箔片与弹性支承箔片的一端相互连接且通过该端固定在轴承套上，另一端沿轴承套内圆周壁延伸形成自由端，相邻的两组顶层箔片与弹性支承箔片之间留有空隙(164)。