CN218387077U - 电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机及压缩机，包括转子；冷却机构，气悬浮轴承的气体经过所述冷却机构后流至所述电机。本实用新型提供的电机及压缩机，利用冷却机构并将气悬浮轴承排出的气体换热冷却后对电机进行冷却，从而达到对电机冷却的目的，有效的克服了现有技术中的需要引入空气直吹而造成电机内部清洁度下降且可靠性降低的问题，具有冷却效果好、部件精简、布置简单、成本低的优点。

Description

电机及压缩机

技术领域

本实用新型涉及驱动设备技术领域，特别是一种电机及压缩机。

背景技术

现有的多数电机冷却方式都采用单风冷方式，风冷大多采用引入空气直吹电机内部的方式，该方法冷却效率不高，长时间运行会造成电机内部灰尘等杂质累积，造成电机内部清洁度下降、可靠性低的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中电机的可靠性低的技术问题，而提供一种将气悬浮轴承的气体冷却后送至转子进行冷却的电机及压缩机。

为此，本实用新型提供一种电机，包括：

转子；

冷却机构，气悬浮轴承的气体经过所述冷却机构后流至所述转子处。

所述冷却机构包括换热盘管，相邻两圈所述换热盘管之间具有过气间距，所述气悬浮轴承的气体经过所述过气间距后流至所述电机。

所述换热盘管的形状为等距螺旋线。

所述换热盘管的形状为阿基米德螺线。

所述压缩机还包括壳体，所述转子设置于所述壳体内，经过所述冷却机构的气体能够进入所述壳体内。

所述电机还包括转轴，所述转子设置于所述转轴上，所述气悬浮轴承设置于所述壳体内，且所述气悬浮轴承用于支撑所述电机转轴。

所述冷却机构设置于所述壳体内，且所述冷却机构位于所述气悬浮轴承和所述转子之间。

所述壳体上设置有冷却入口和冷却出口，所述冷却机构的入口与所述冷却入口连通，所述冷却机构的出口与所述冷却出口连通。

所述壳体内设置有固定机构，所述固定机构设置于所述壳体的内壁和处于所述冷却机构之间，且所述冷却机构通过所述固定机构设置于所述壳体上。

所述壳体上设置有供气通道，所述供气通道与所述气悬浮轴承连通，且由所述供气通道进入的气体依次经过所述气悬浮轴承和所述冷却机构后流至所述转子处。

所述电机还包括均流板，所述均流板设置于所述气悬浮轴承和所述电机之间，所述均流板上设置有多个均流孔，所述气悬浮轴承的气体依次经过所述均流孔、所述冷却机构和所述电机。

所述均流板上设置有用于转轴通过的通孔，所述通孔与所述转轴之间设置有密封结构。

所述密封结构包括多个梳齿，所有所述梳齿沿所述转轴的轴线方向并列设置。

所述均流孔的直径范围为5mm至15mm。

所述壳体上设置有冷却通道，所述电机包括定子，所述冷却通道环绕于所述定子的外侧。

所述电机还包括外壳，所述外壳套设于所述壳体的外表面上，且所述外壳和所述壳体之间形成所述冷却通道。

所述外壳的内表面上设置有第一凹槽，所述壳体的外表面上设置有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽配合形成所述冷却通道。

一种压缩机，包括上述的电机。

本实用新型提供的电机及压缩机，利用冷却机构并将气悬浮轴承排出的气体换热冷却后对转子及转子的相关结构(如定子)进行冷却，从而达到对电机冷却的目的，有效的克服了现有技术中的需要引入空气直吹而造成电机内部清洁度下降且可靠性降低的问题，具有冷却效果好、部件精简、布置简单、成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电机的剖视图；

图2为图1的A处局部示意图；

图3为本实用新型实施例提供的均流板的结构示意图；

图中：

11、转子；12、转轴；13、定子；1、壳体；3、气悬浮轴承；4、冷却机构；5、固定机构；6、均流板；61、均流孔；62、通孔；63、密封结构；7、冷却通道；8、外壳。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现有技术中的电机，电机的定子通入三相对称交流电后形成旋转磁场，在转子11上形成电磁转矩进而驱动主轴旋转做功，做功过程中定子和转子来源于铜损耗及铁损耗等方面产生发热量，而当电机的温度过高会造成电机中的磁场强度减弱、转子11和定子13的同轴度降低等问题，因此需要为电机进行冷却降温。然而现有技术中对电机的冷却方式一般为利用风机向电机吹风，利用该气体将电机的热量带走，特别是向电机的内部吹风以增加电机的散热效果，然而电机的工作环境均相对恶劣，气体中存在大量的灰尘等杂质，含有灰尘等杂质的气体在进入电机内部，并堆积在转子11和定子13之间、转轴12与壳体1之间等转动所需的配合间隙内，会影响转子11和定子13之间的相对转动，进而影响电机的可靠性。

为此，如图1至图3所示的电机，包括：转子11；冷却机构4，气悬浮轴承3的气体经过所述冷却机构4后流至所述转子11处。由于气悬浮轴承的气源为洁净的气体，因此气悬浮轴承排出的气体中不会含有灰尘等杂质，在利用冷却机构将气悬浮轴承排出的气体换热冷却后，送至转子11处，从而能够对转子11及转子11所对应的结构(如定子)进行冷却，从而达到对电机冷却的目的，有效的克服了现有技术中的需要引入空气直吹而造成电机内部清洁度下降且可靠性降低的问题，具有冷却效果好、部件精简、布置简单、成本低的优点。

其中，气悬浮轴承为用于对电机的转轴12进行支撑的轴承，也可以为电机所在系统中的其他结构上的气悬浮轴承。

所述冷却机构4包括换热盘管，相邻两圈所述换热盘管之间具有过气间距，所述气悬浮轴承3的气体经过所述过气间距后流至所述电机。利用过气间距方便气悬浮轴承3的气体通过换热盘管，尽可能的增加气体的冷却效果，从而增加对电机的冷却效率。换热盘管与流经间隙的气体介质接触面积较大，管程较长。特别地，换热盘管材料采用导热系数较高的紫铜，同时长期运行下洁净水源不会导致管道内表面污垢附着，污垢系数小，换热效率高。

所述换热盘管的形状为等距螺旋线。也即所有过气间距的宽度相同，从而保证流经任意位置的过气间距处的气体均能够得到可靠的冷却，同时也能够保证气体在经过换热盘管后的气体的分布均匀，流速均匀，从而保证对电机进行均匀冷却，避免电机的温度不均匀而提高电机的可靠性。

优选的，所述换热盘管的形状为阿基米德螺线，阿基米德螺线可用极坐标r＝aθ来描述，每条臂的距离相等于2πa。

所述电机还包括壳体1，所述转子11设置于所述壳体1内，经过所述冷却机构4的气体能够进入所述壳体1内，壳体1可以满足压缩机对气体的压缩需求，同时还能够实现对电机的保护，为此，将冷却后的气体送至壳体1内部，以实现对电机的可靠冷却。

具体的，所述电机还包括转轴12，所述转子11设置于所述转轴12上，所述气悬浮轴承3设置于所述壳体1内，且所述气悬浮轴承3用于支撑所述转轴12。外部高压且洁净的气体进入到气悬浮轴承3处形成对转轴12进行支撑的气膜，并在排出气悬浮轴承3后流至冷却机构4处进行换热冷却，最后流至定子和转子11之间的间隙进行冷却，从而完成对电机内部的冷却，增加对电机的冷却效果。

可选的，所述冷却机构4设置于所述壳体1内，且所述冷却机构4位于所述气悬浮轴承3和所述转子11之间。由于冷却机构4位于壳体1的内部，此时气悬浮轴承3的气体可以直接在壳体1的内部流经冷却机构，无需由壳体1的外部引入空气，从而有效的有效的克服了现有技术中的需要引入空气直吹而造成电机内部清洁度下降且可靠性降低的问题，同时减少了气体的流动路径，减小气体的流速和压力损失，具有冷却效果好、部件精简、布置简单、成本低的优点。

所述壳体1上设置有冷却入口和冷却出口，所述冷却机构4的入口与所述冷却入口连通，所述冷却机构4的出口与所述冷却出口连通。利用冷却机构4将外部的用于冷却的水等介质引入壳体1内部，并利用冷却机构4与经过冷却机构4的气体进行换热，并最后由冷却出口排出壳体1，形成冷却循环。

其中，冷却入口与洁净水源连通。冷却机构4的中部形成有用于转轴12通过的避让区域。

所述壳体1内设置有固定机构5，所述固定机构5设置于所述壳体1的内壁和处于所述冷却机构4之间，且所述冷却机构4通过所述固定机构5设置于所述壳体1上。将冷却机构可靠的固定在壳体1的内壁上，避免冷却机构4掉落或串动而影响电机的正常工作。

以冷却机构4为换热盘管为例，所述固定机构5上具有凹槽，部分所述换热盘管设置于所述凹槽内。根据电机的实际需求，可以是凹槽的深度大于所述换热盘管的管路直径，至少将换热盘管中处于最外圈的管路完全设置在凹槽内来增加对换热盘管的固定效果；也可以是凹槽的深度小于换热盘管的管路直径，此时凹槽仅对换热盘管的最外圈管路进行固定，避免凹槽对流经换热盘管的气体产生阻碍而影响气体冷却。

所述壳体1上设置有供气通道，所述供气通道与所述气悬浮轴承3连通，且由所述供气通道进入的气体依次经过所述气悬浮轴承3和所述冷却机构4后流至所述转子11处。供气通道向气悬浮轴承3中供给高压气体以保证气悬浮轴承3对转轴12的可靠支撑，同时供气通道提供的高压气体也能够为电机的风冷提供气体。

由于气悬浮轴承3排出的气体过于紊乱，在流经冷却机构4和电机时均会产生紊流，造成冷却机构4的换热效果下降以及对电机的冷却效果下降，因此所述电机还包括均流板6，所述均流板6设置于气悬浮轴承3和转子11之间，所述均流板6上设置有多个均流孔61，所述气悬浮轴承3的气体依次经过所述均流孔61、所述冷却机构4和所述电机。利用均流板6对即将经过冷却机构4的气流进行均流，使气流均匀平稳，从而保证对电机的冷却效果。其中，为了增加均流效果，所有所述均流孔61交错设置。

所述均流板6上设置有用于所述转轴12通过的通孔62，为了避免气体通过通孔62流动而不经过均流孔61，所述通孔62与所述转轴12之间设置有密封结构63。利用密封结构63限制气体只能通过均流孔61流动，保证均流效果。

所述密封结构63包括多个梳齿，所有所述梳齿沿所述转轴12的轴线方向并列设置。也即密封结构63为梳齿密封结构，利用梳齿密封结构避免气体通过通孔62流动。并列设置是指沿气悬浮轴承3至电机的方向依次设置所有所述梳齿，从而达到限制气体流动的目的。

进一步地，梳齿具有斜面，斜面朝向所述电机，也即使梳齿之间形成梳齿槽的斜面朝向高压方向，从而保证梳齿密封结构的密封效果。

所述均流孔61的直径范围为5mm至15mm，优选为10mm。均流孔61过大无法达到均流效果，而均流孔61过小会产生较大的风阻而影响电机的可靠冷却。

所述壳体1上设置有冷却通道7，所述电机包括定子13，所述冷却通道7环绕于所述定子13的外侧。冷却通道7内流动有用于冷却的介质，并能够对定子13进行降温，在风冷对定子13内侧和转子11进行冷却的情况下，保证了对电机的全面冷却，增加对电机的冷却效果。

优选的，冷却通道7为螺旋流道，冷却介质由螺旋流道的一端流入，并由螺旋流道的一端流出，完成对电机的冷却。尽可能的增加冷却介质的流动距离，从而增加冷却介质对电机的冷却效果。

所述电机还包括外壳8，所述外壳8套设于所述壳体1的外表面上，且所述外壳8和所述壳体1之间形成所述冷却通道7。

所述外壳8的内表面上设置有第一凹槽，所述壳体1的外表面上设置有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽配合形成所述冷却通道7。由于采用第一凹槽和第二凹槽相互扣合的方式形成冷却流道，方便对冷却流道的加工。

优选的，第一凹槽和第二凹槽均为半圆形凹槽，两个半圆形凹槽相互扣合形成截面为圆形的冷却流道，有助于改善介质的流动特性，减少介质流动时的沿程阻力损失，避免存在棱角处形成涡流而导致不必要的能量损失和升温。

为了尽可能提高螺旋流道管程以增强换热，同时满足水流量需求和可行性，第一凹槽的截面和第二凹槽的截面的直径应控制在8～12mm，优先选择10mm。

在外壳8和壳体1之间还设置有密封垫片，利用密封垫片来保证冷却流道的密封性，为了保证密封垫片的密封效果，防止水流径向渗漏。

相邻两个第一凹槽或相邻两个第二凹槽之间的壁厚应控制在3～5mm，优先选择4mm。如果壁厚小于3mm，则冷却流道之间的间距过小，存在冷却流道之间交叉换热而影响换热效率，同时也无法保证冷却流道的结构强度。而当壁厚大于5mm时，在电机的轴向尺寸一定的情况下，会减少冷却流道的整体长度，从而影响换热效率。

如图1至图3所示，本实用新型另一方便提供一种压缩机，包括上述的电机。使用上述的电机进行驱动，能够避免杂质进入电机内部甚至压缩机内部，从而保证压缩机的排气洁净度。

以水蒸气压缩机为例，水作为一种最易得的工质，具有绿色环保、原料易得、成本低廉、安全性好、稳定性高以及汽化潜热大等诸多优势，可以说是最理想的制冷工质，因此水蒸气压缩机成为当下的研究热点。离心式水蒸气压缩机在制冷循环中与其他设备结合使用，可以有效提高水蒸气的压比，同时降低水蒸气的排气温度，从而提高系统的效率，降低能量消耗，同时加上气体轴承技术，整个压缩机运行过程中实现无油润滑，使得气悬浮水蒸气压缩机同时具有高效、环保的优点，具有良好的发展前景，但是当压缩机输入功率较高时电机发热量较大，限制了水蒸气压缩机的压比和流量上限，进而制约了水蒸气压缩机在水蒸气需求量大的工业领域的发展，因此采用上述的电机应用于水蒸气压缩机内，提高了水蒸气压缩机的压缩性能和运行可靠性，保证水蒸气压缩机的工作效率。

同时即使对电机冷却的气体泄露至压缩机的水蒸气压缩循环中，该泄露的气体也不会影响水蒸气的洁净度，从而保证水蒸气压缩机的排气洁净度及工作可靠。

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专利范围的限制。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。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种电机，其特征在于：包括：

转子(11)；

冷却机构(4)，气悬浮轴承(3)的气体经过所述冷却机构(4)后流至所述转子(11)处。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述冷却机构(4)包括换热盘管，相邻两圈所述换热盘管之间具有过气间距，所述气悬浮轴承(3)的气体经过所述过气间距后流至所述电机(2)。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于：所述换热盘管的形状为等距螺旋线。

4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于：所述换热盘管的形状为阿基米德螺线。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述电机还包括壳体(1)，所述转子(11)设置于所述壳体(1)内，经过所述冷却机构(4)的气体能够进入所述壳体(1)内。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于：所述电机还包括转轴(12)，所述转子(11)设置于所述转轴(12)上，所述气悬浮轴承(3)设置于所述壳体(1)内，且所述气悬浮轴承(3)用于支撑所述转轴(12)。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于：所述冷却机构(4)设置于所述壳体(1)内，且所述冷却机构(4)位于所述气悬浮轴承(3)和所述转子(11)之间。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于：所述壳体(1)上设置有冷却入口和冷却出口，所述冷却机构(4)的入口与所述冷却入口连通，所述冷却机构(4)的出口与所述冷却出口连通。

9.根据权利要求7所述的电机，其特征在于：所述壳体(1)内设置有固定机构(5)，所述固定机构(5)设置于所述壳体(1)的内壁和处于所述冷却机构(4)之间，且所述冷却机构(4)通过所述固定机构(5)设置于所述壳体(1)上。

10.根据权利要求6所述的电机，其特征在于：所述壳体(1)上设置有供气通道，所述供气通道与所述气悬浮轴承(3)连通，且由所述供气通道进入的气体依次经过所述气悬浮轴承(3)和所述冷却机构(4)后流至所述转子(11)处。

11.根据权利要求6所述的电机，其特征在于：所述电机还包括均流板(6)，所述均流板(6)设置于所述气悬浮轴承(3)和所述转子(11)之间，所述均流板(6)上设置有多个均流孔(61)，所述气悬浮轴承(3)的气体依次经过所述均流孔(61)、所述冷却机构(4)和所述转子(11)处。

12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于：所述均流板(6)上设置有用于所述转轴(12)通过的通孔(62)，所述通孔(62)与所述转轴(12)之间设置有密封结构(63)。

13.根据权利要求12所述的电机，其特征在于：所述密封结构(63)包括多个梳齿，所有所述梳齿沿所述转轴(12)的轴线方向并列设置。

14.根据权利要求11所述的电机，其特征在于：所述均流孔(61)的直径范围为5mm至15mm。

15.根据权利要求5所述的电机，其特征在于：所述壳体(1)上设置有冷却通道(7)，所述电机(2)包括定子(13)，所述冷却通道(7)环绕于所述定子(13)的外侧。

16.根据权利要求15所述的电机，其特征在于：所述电机还包括外壳(8)，所述外壳(8)套设于所述壳体(1)的外表面上，且所述外壳(8)和所述壳体(1)之间形成所述冷却通道(7)。

17.根据权利要求16所述的电机，其特征在于：所述外壳(8)的内表面上设置有第一凹槽，所述壳体(1)的外表面上设置有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽配合形成所述冷却通道(7)。

18.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求1至17中任一项所述的电机。

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