CN217956855U - 一种液冷电机及制冷压缩设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液冷电机及制冷压缩设备，涉及制冷设备领域。液冷电机包括机壳和定子，定子固设于机壳的内壁上，分隔形成第一腔室和第二腔室；机壳上设有进液口、第一流道、冷却孔和冷却出口，进液口与第一流道连通；冷却孔处设有喷头。液态冷媒由进液口进入第一流道，吸收机壳上的热量，对机壳和定子进行冷却。第一流道内的液态冷媒通过冷却出口进入喷头，在喷头内降压汽化，形成高速流动的气液混合态冷媒，然后进入第一腔室和第二腔室当中的至少一个，对机壳内部的其它结构进行冷却，最终从冷却出口排出。设置喷头能够将液态冷媒转换为气雾状，避免大液滴直接接触转子表面引起电机效率降低以及电机长期运行的可靠性降低的风险。

Description

一种液冷电机及制冷压缩设备

技术领域

本实用新型涉及制冷设备领域，尤其涉及一种液冷电机及制冷压缩设备。

背景技术

制冷压缩设备中的电机一般为高速电机(如磁悬浮电机等)，其在运行过程中的转速快，产热多，因而对冷却的需求也高，采用常规的水冷换热或风冷换热等方式往往无法对这类电机进行有效地冷却。

为了满足高速电机的冷却需求，较为常见的冷却方案是将液态冷媒直接喷入电机腔体内部。

但是，制冷压缩设备的工况是多变的。在保证液态冷媒的量对所有工况而言都足够的情况下，难以保证液态冷媒在喷入电机腔体内部时全部蒸发为气态。因此，在某些工况下，部分喷入电机腔体内部的液态冷媒会以大液滴的形式存在。这些大液滴接触高速旋转的转子表面，会导致电机效率降低，并会对电机的长期稳定运行产生影响。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的之一是提供一种液冷电机。

本实用新型提供如下技术方案：

一种液冷电机，包括机壳和定子，所述定子固设于所述机壳的内壁上，所述定子将所述机壳的内部分隔形成第一腔室和第二腔室；

所述机壳上设有进液口、第一流道、冷却孔和冷却出口，所述进液口与所述第一流道连通，所述第一流道通过所述冷却孔与所述第一腔室和所述第二腔室当中的至少一个连通，所述冷却出口与所述第一腔室和所述第二腔室当中的至少一个连通；

其中，所述冷却孔处设有喷头。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述液冷电机还包括推力盘，所述推力盘设于所述机壳一端，所述推力盘与所述第二腔室相邻；

所述机壳上还设有第二流道，所述第二流道途径所述推力盘；

所述第一流道远离所述推力盘的一端通过所述冷却孔与所述第一腔室连通，所述第一流道靠近所述推力盘的一端通过所述第二流道与所述第二腔室连通。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述进液口连通所述第一流道远离所述推力盘的一端。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述冷却出口与所述第一腔室连通。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述第一流道设于所述机壳与所述定子的连接处。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述第一流道呈螺旋形环绕所述定子设置。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述冷却孔成对设置，并关于所述机壳的轴线对称。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述进液口处接有进液管路，所述进液管路上设有阀门；

所述机壳内设有传感器，所述传感器电连接有控制器，所述控制器与所述阀门电连接。

作为对所述液冷电机的进一步可选的方案，所述传感器设于所述第二腔室的底部。

本实用新型的另一目的是提供一种制冷压缩设备。

本实用新型提供如下技术方案：

一种制冷压缩设备，包括上述液冷电机。

本实用新型的实施例具有如下有益效果：

液态冷媒由进液口进入第一流道，在第一流道内流动时吸收机壳上的热量，对机壳和定子进行冷却。此外，第一流道内的液态冷媒通过冷却出口进入喷头，在喷头内降压汽化，形成高速流动的气液混合态冷媒，然后进入第一腔室和第二腔室当中的至少一个，对机壳内部的其它结构进行冷却，最终从冷却出口排出。设置喷头能够将液态冷媒转换为气雾状，避免大液滴直接接触转子表面引起电机效率降低以及电机长期运行的可靠性降低的风险。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1提供的一种液冷电机的整体结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例2提供的一种液冷电机的整体结构示意图。

主要元件符号说明：

100-机壳；110-前端壳体；111-前端径向磁轴承；112-冷却出口；120-中间壳体；121-进液口；122-第一流道；123-冷却孔；130-后端壳体；131-后端径向磁轴承；132-前端轴向磁轴承；133-后端轴向磁轴承；134-第二流道；140-第一腔室；150-第二腔室；200-转子；300-推力盘；400-定子；500-定子绕组；510-前端绕组；520-直线绕组；530-后端绕组；600-喷头；700-进液管路；710-阀门；800-传感器；900-控制器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种液冷电机，具体是一种磁悬浮电机，应用于制冷压缩设备。该液冷电机由机壳100、转子200、推力盘300、定子400、定子绕组500和喷头600组成。

其中，定子400和喷头600均固定设置在机壳100的内壁上，转子200和推力盘300则与机壳100转动连接。

具体地，机壳100呈筒状设置，由前端壳体110、中间壳体120和后端壳体130组成，且前端壳体110、中间壳体120和后端壳体130沿机壳100的轴向依次连接。

其中，中间壳体120的内径小于前端壳体110的内径，具体表现为中间壳体120突出于前端壳体110的内侧壁，形成台阶面。

具体地，前端壳体110上设有前端径向磁轴承111，后端壳体130上设有后端径向磁轴承131。转子200的轴线与机壳100的轴线重合，转子200沿自身轴向的两端分别穿设于前端径向磁轴承111和后端径向磁轴承131内，通过前端径向磁轴承111和后端径向磁轴承131与机壳100转动连接。

具体地，推力盘300套设在转子200上，与转子200固定连接，进而与机壳100转动连接。

此外，后端壳体130上设有前端轴向磁轴承132和后端轴向磁轴承133。推力盘300位于前端轴向磁轴承132与后端轴向磁轴承133之间，使转子200保持轴向受力平衡。

具体地，定子400环绕转子200设置，定子400的内侧壁与转子200之间存在气隙，定子400的外侧壁则与中间壳体120的内侧壁固定连接。此外，定子400将机壳100的内部分隔形成第一腔室140和第二腔室150。

其中，第一腔室140位于前端壳体110内部，第二腔室150位于后端壳体130内部，与推力盘300相邻，且第一腔室140通过气隙与第二腔室150连通。

具体地，定子绕组500由前端绕组510、直线绕组520和后端绕组530组成。直线绕组520沿机壳100的轴向穿设于定子400上，前端绕组510和后端绕组530则分别位于直线绕组520的两端，且前端绕组510暴露在第一腔室140内，后端绕组530暴露在第二腔室150内。

具体地，中间壳体120上设有进液口121、第一流道122和冷却孔123，后端壳体130上设有第二流道134，前端壳体110上设有冷却出口112。

其中，进液口121供液态冷媒注入，且进液口121与第一流道122连通。液态冷媒通过进液口121流入第一流道122内，并沿第一流道122流动。

在此过程中，液态冷媒直接吸收中间壳体120上的热量。在中间壳体120温度降低的情况下，定子400上的热量会迅速转移至中间壳体120上，从而间接地被液态冷媒吸收，由此实现对定子400的冷却。类似地，直接穿设于定子400上的直线绕组520也能得到有效的冷却。

冷却孔123设置在前述台阶面上，第一流道122远离推力盘300的一端通过冷却孔123与第一腔室140连通，喷头600设置在冷却孔123处。第一流道122内的一部分液态冷媒通过冷却出口112进入喷头600，在喷头600内大量降压汽化，从而形成高速流动的气液混合态冷媒，呈气雾状喷入第一腔室140。这部分冷媒能够对前端绕组510进行有效冷却，同时避免大液滴直接接触转子200表面引起电机效率降低以及电机长期运行的可靠性降低的风险。

在本实施例中，喷头600选用小孔径压降大的喷头600，有利于使液态冷媒更加充分地汽化和雾化。

第一流道122靠近推力盘300的一端通过第二流道134与第二腔室150连通，且第二流道134途径推力盘300。第一流道122内剩余的冷媒流入第二流道134，对推力盘300进行冷却。原本的液态冷媒在吸收机壳100、定子400、直线绕组520和推力盘300的热量后部分汽化，形成气液混合态的冷媒并进入第二腔室150，对后端绕组530进行冷却。由于这部分冷媒在进入第二腔室150之前已经吸收了较多的热量，汽化较为充分，故在进入第二腔室150时不易存在大液滴，同样能够避免大液滴直接接触转子200表面引起电机效率降低以及电机长期运行的可靠性降低的风险。

此后，位于第二腔室150内的气液混合态的冷媒进一步穿过定子400与转子200之间的气隙，进入第一腔室140，对前端绕组510进行冷却，最终由冷却出口112排出。

进一步地，进液口121连通第一流道122远离推力盘300的一端。

由于液态冷媒在第一流道122内流动时存在压力损失，故进液口121与喷头600越近，则液态冷媒在进入喷头600前的压力越高，从喷头600内喷出时能够越充分地汽化。

进一步地，第一流道122设置在机壳100与定子400的连接处。在第一流道122内流动的液态冷媒与定子400直接接触，能够更加快速地吸收定子400上的热量。

进一步地，第一流道122呈螺旋形环绕定子400设置。在第一流道122内流动的液态冷媒与定子400之间的换热面积更大，能够更有效地吸收定子400上的热量。

进一步地，冷却孔123成对设置，并关于机壳100的轴线对称。通过冷却孔123和喷头600进入第一腔室140的冷媒能够更加均匀地分布在第一腔室140内，从而均匀地对前端绕组510进行冷却。

上述液冷电机工作时，液态冷媒由进液口121进入第一流道122。

一部分液态冷媒沿第一流道122流动较短距离后通过冷却出口112进入喷头600，在喷头600内降压汽化，形成高速流动的气液混合态冷媒，然后进入第一腔室140，对前端绕组510进行冷却，最终从冷却出口112排出。

另一部分液态冷媒沿第一流道122绕定子400流动，然后流入第二流道134。这部分液态冷媒吸收机壳100、定子400、直线绕组520和推力盘300的热量后部分汽化，变为气液混合态，然后进入第二腔室150，对后端绕组530进行冷却。

第二腔室150内的冷媒穿过定子400与转子200之间的气隙，并在此过程中对转子200、定子400和直线绕组520进行冷却，然后进入第一腔室140，对前端绕组510进行冷却，最终从冷却出口112排出。

由喷头600喷入第一腔室140的冷媒在喷头600作用下转换为气雾状，流经第一流道122和第二流道134的冷媒则吸收了足够多的热量，变为气液混合态，均能避免大液滴直接接触转子200表面引起电机效率降低以及电机长期运行的可靠性降低的风险。

本实施例还提供一种制冷压缩设备，包括上述液冷电机。

实施例2

请参阅图2，与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，机壳100上接有进液管路700，进液管路700上设有阀门710，机壳100内还设有传感器800。

具体地，进液管路700与进液口121直接连通，向进液口121内输送液态冷媒。

具体地，阀门710为电动阀，阀门710上电连接有控制器900。控制器900能够对阀门710的开度进行调节，进而改变进液管路700内液态冷媒的流量。

具体地，传感器800设置在第二腔室150的底部，传感器800与控制器900电连接。

使用时，传感器800对第二腔室150内的温度和压力进行监测，并将监测结果反馈至控制器900，由控制器900计算液冷电机的过热度。控制器900根据计算结果控制阀门710的开度，调节液态冷媒的流量，以防止机壳100的外表面凝露、液冷电机内部积液等情况。

在此基础上，通过合理选择喷头600，可以使得第一腔室140在各工况下都不出现积液，由喷头600喷入第一腔室140的冷媒刚好全部汽化或者在全部汽化后略有温升，从而降低整个液冷电机的温升。

在这里示出和描述的所有示例中，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，示例性实施例的其他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定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种液冷电机，其特征在于，包括机壳和定子，所述定子固设于所述机壳的内壁上，所述定子将所述机壳的内部分隔形成第一腔室和第二腔室；

所述机壳上设有进液口、第一流道、冷却孔和冷却出口，所述进液口与所述第一流道连通，所述第一流道通过所述冷却孔与所述第一腔室和所述第二腔室当中的至少一个连通，所述冷却出口与所述第一腔室和所述第二腔室当中的至少一个连通；

其中，所述冷却孔处设有喷头。

2.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于，所述液冷电机还包括推力盘，所述推力盘设于所述机壳一端，所述推力盘与所述第二腔室相邻；

所述机壳上还设有第二流道，所述第二流道途径所述推力盘；

所述第一流道远离所述推力盘的一端通过所述冷却孔与所述第一腔室连通，所述第一流道靠近所述推力盘的一端通过所述第二流道与所述第二腔室连通。

3.根据权利要求2所述的液冷电机，其特征在于，所述进液口连通所述第一流道远离所述推力盘的一端。

4.根据权利要求2所述的液冷电机，其特征在于，所述冷却出口与所述第一腔室连通。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的液冷电机，其特征在于，所述第一流道设于所述机壳与所述定子的连接处。

6.根据权利要求5所述的液冷电机，其特征在于，所述第一流道呈螺旋形环绕所述定子设置。

7.根据权利要求6所述的液冷电机，其特征在于，所述冷却孔成对设置，并关于所述机壳的轴线对称。

8.根据权利要求1所述的液冷电机，其特征在于，所述进液口处接有进液管路，所述进液管路上设有阀门；

所述机壳内设有传感器，所述传感器电连接有控制器，所述控制器与所述阀门电连接。

9.根据权利要求8所述的液冷电机，其特征在于，所述传感器设于所述第二腔室的底部。

10.一种制冷压缩设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的液冷电机。

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