DE202017104181U1

DE202017104181U1 - Kühlgebläse für kältemittelgekühlten Motor

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Publication number: DE202017104181U1
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Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2017-10-05
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Also published as: US11578901B2; US20210199356A1; CN207939317U; US20180017296A1

Abstract

Elektromotor für ein Dampfverdichtungssystem, wobei dem Elektromotor ein Arbeitsfluid bereitgestellt wird, wobei der Elektromotor Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, wobei das Gehäuse Folgendes aufweist: einen Rotor, einen Stator und eine Welle, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt; einen Luftspalt, der zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet ist; einen Einlass, der das Arbeitsfluid empfängt und mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht; einen Auslass des Gehäuses, der mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht und das Arbeitsfluid von dem Luftspalt empfängt, und ein Laufrad, das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.

Description

GEBIET
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Motorkühlung in einem Dampfverdichtungssystem. Insbesondere betrifft diese Offenbarung die Motorkühlung bei einem kältemittelgekühlten Elektromotor in einem Dampfverdichtungssystem, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, in einem Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(Heating, Ventilation and Air Conditioning – HVAC)-System.
STAND DER TECHNIK
Ein Elektromotor in einem Dampfverdichtungssystem, wie zum Beispiel in einem Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystem (Heating, Ventilation and Air Conditioning – HVAC) kann mit hohen Drehzahlen arbeiten, die Reibung zwischen diversen Bauteilen des Elektromotors erzeugen und in Hitze resultieren. Der Elektromotor kann gekühlt werden, indem ein Arbeitsfluid des Dampfverdichtungssystems (zum Beispiel Wärmetransferfluid, wie zum Beispiel ein Kältemittel) verwendet wird.
KURZDARSTELLUNG
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Motorkühlung in einem Dampfverdichtungssystem. Insbesondere betrifft diese Offenbarung die Motorkühlung bei einem kältemittelgekühlten Elektromotor in einem Dampfverdichtungssystem, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, in einem Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(HVAC)-System.
Bei einer Ausführungsform weist ein Elektromotor für ein Dampfverdichtungssystem einen Rotor, einen Stator, eine Welle und ein Laufrad, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, auf. Das Laufrad kann an der Welle, an einem Ende des Rotors, oder einem anderen Teil des Rotors gemäß einer Ausführungsform befestigt werden. Bei einer Ausführungsform kann der Rotor zusätzlich eine oder mehrere Rippen aufweisen.
Ein Elektromotor für ein Dampfverdichtungssystem wird offenbart. Der Elektromotor ist mit einem Arbeitsfluid versehen. Der Elektromotor weist ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, auf. Das Gehäuse weist einen Rotor, einen Stator und eine Welle auf. Der Rotor ist an der Welle befestigt, und der Stator umgibt mindestens einen Abschnitt des Rotors. Ein Luftspalt ist zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet. Ein Einlass des Gehäuses empfängt Arbeitsfluid und steht mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation. Ein Auslass des Gehäuses steht mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation und empfängt das Arbeitsfluid von dem Luftspalt. Der Elektromotor weist ferner ein Laufrad auf, das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.
Ein Elektromotor, der mechanische Leistung zu einem Verdichter in einem Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(HVAC)-System bereitstellt, wird ebenfalls offenbart. Der Elektromotor weist ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, auf. Das Gehäuse weist einen Rotor, einen Stator und eine Welle auf. Der Rotor ist an der Welle befestigt, und der Stator umgibt mindestens einen Abschnitt des Rotors. Ein Luftspalt ist zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet. Die Welle ist mit dem Verdichter gekoppelt. Das Gehäuse weist auch einen Einlass auf, der das Arbeitsfluid empfängt und in Fluidverbindung mit dem Luftspalt steht; einen Auslass, der in Fluidverbindung mit dem Luftspalt steht und das Arbeitsfluid von dem Luftspalt empfängt, und ein Laufrad, das das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.
Ein Heizungs-, Belüftungs- und Luftaufbereitungssystem (HVAC) wird ebenfalls offenbart. Das HVAC-System weist einen Verdichter und einen Elektromotor, der mit dem Verdichter gekoppelt ist, auf. Der Elektromotor stellt zu dem Verdichter eine mechanische Leistung bereit. Der Elektromotor weist ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, auf, wobei das Gehäuse Folgendes aufweist: einen Rotor, einen Stator und eine Welle, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt, einen Luftspalt, der zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet wird, wobei die Welle mit dem Verdichter gekoppelt ist; einen Einlass, der das Arbeitsfluid empfängt und in Fluidkommunikation mit dem Luftspalt steht; einen Auslass, der in Fluidkommunikation mit dem Luftspalt steht und das Arbeitsfluid von dem Luftspalt empfängt, und ein Laufrad, das das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.
Ein Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors in einem Dampfverdichtungssystem wird ebenfalls offenbart. Der Elektromotor weist ein Gehäuse auf, das einen Hohlraum bildet, wobei das Gehäuse einen Rotor, einen Stator und eine Welle aufweist, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt, wobei ein Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet wird. Das Verfahren weist das Bereitstellen eines Arbeitsfluids zu einem Einlass des Gehäuses; das Kühlen des Elektromotors durch Bewegen des Arbeitsfluids von dem Einlass des Gehäuses durch den Luftspalt, wobei das Arbeitsfluid Hitze von dem Elektromotor empfängt, und das Auslassen des Arbeitsfluids aus einem Auslass des Gehäuses auf.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Offenbarung bilden und Ausführungsformen veranschaulichen, in welchen die Systeme und Verfahren, die in dieser Spezifikation beschrieben sind, umgesetzt werden können.
1 ist eine schematische Darstellung eines Wärmetransferkreislaufs gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Elektromotors für ein Dampfverdichtungssystem gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Elektromotors für ein Dampfverdichtungssystem gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Elektromotors für ein Dampfverdichtungssystem gemäß einer Ausführungsform.
5 ist eine Seitenansicht eines Verdichters, der einen Elektromotor für ein Dampfverdichtungssystem aufweist, gemäß einer Ausführungsform.
Gleiche Bezugszeichen stellen durchgehend gleiche Teile dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Motorkühlung in einem Dampfverdichtungssystem. Genauer genommen betrifft diese Offenbarung die Motorkühlung bei einem kältemittelgekühlten Elektromotor in einem Dampfverdichtungssystem, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, in einem Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(HVAC)-System.
In einem Dampfverdichtungssystem kann ein Teil eines Arbeitsfluids von dem Dampfverdichtungssystem umgeleitet werden, um den Elektromotor zu kühlen. Wenn ein Dampfverdichtungssystem zum Beispiel in einem HVAC-System enthalten ist, kann das Arbeitsfluid (zum Beispiel ein Wärmetransferfluid, wie zum Beispiel ein Kältemittel oder dergleichen) zu dem Elektromotor bereitgestellt werden, um Bauteile des Elektromotors (zum Beispiel den Rotor, Stator usw.) zu kühlen. Wenn Elektromotoren mit dem Arbeitsfluid gekühlt werden, wird ein Teil des Arbeitsfluids zum Beispiel zu einem Luftspalt (zum Beispiel einem Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator) zwischen dem Rotor und dem Stator bereitgestellt, um Wärme zu entfernen, die von einem Rotor und Stator des Motors erzeugt werden. Im Allgemeinen sind Luftspalte in Elektromotoren mit einer kleinen Querschnittfläche konzipiert. Arbeitsfluid, das zu dem Luftspalt bereitgestellt wird, kann daher im Allgemeinen mit einem vergleichsweise hohen Druck bereitgestellt werden, um eine ausreichende Menge an Arbeitsfluid bereitzustellen, um das gewünschte Kühlen der Bauteile des Elektromotors zu verwirklichen. Eine gewöhnliche Art, dieses Fluid mit vergleichsweise hohem Druck bereitzustellen, besteht darin, eine Einschnürung in dem Ansaugstrom des Dampfverdichtungssystems zu schaffen (zum Beispiel eine Einschnürung des Arbeitsfluids, das zu dem Verdichter bereitgestellt wird), in dem der Elektromotor eingesetzt wird, einen Teil des Arbeitsfluids von einem Einlass der Einschnürung abzuziehen, das Arbeitsfluid zu dem Luftspalt bereitzustellen und das Arbeitsfluid zu einer Auslassseite der Einschnürung bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Arbeitsfluid, das von dem Ansaugstrom abgezogen und zu dem Luftspalt bereitgestellt wird, von 1 oder etwa 1 bis 2 oder etwa 2 Prozent des Ansaugflusses (zum Beispiel 1 oder etwa 1 bis etwa 2 oder etwa 2 Prozent des Arbeitsfluids, das von der Einschnürung zu dem Luftspalt bereitgestellt wird, und die restlichen 98 oder etwa 98 bis 99 oder etwa 99 Prozent des Arbeitsfluids, die von der Einschnürung zu dem Verdichter bereitgestellt werden) des Arbeitsfluids ausmachen.
Das Schaffen einer Einschnürung in dem Ansaugstrom eines Wärmetransferkreislaufs des HVAC-Systems kann sich negativ auf die Effizienz zum Beispiel des Verdichters in dem Wärmetransferkreislauf auswirken. Zum Beispiel durch Verringern eines Drucks des Wärmetransferfluids, wird das Wärmetransferfluid aus einem niedrigeren Ansaugdruck verdichtet. Der Verdichter arbeitet folglich mit einem höheren Differenzdruck, was eine Leistungsmenge, die der Verdichter benötigt, erhöht. In einigen Fällen ist die Saugmengendurchfluss verringert und folglich ist eine Gesamtkapazität des Dampfverdichtungssystems verringert. Die Einschnürung kann daher eine Verringerung der Kapazität und eine Erhöhung des Leistungsverbrauchs verursachen, was zu einer Verringerung der Verdichter- und Systemeffizienz führt.
Ausführungsformen dieser Offenbarung zielen darauf ab, ein Laufrad in einem Gehäuse eines Elektromotors bereitzustellen, um den Fluss eines Arbeitsfluids (zum Beispiel eines Wärmetransferfluids, wie zum Beispiel eines Kältemittels) durch das Gehäuse zu fördern. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad das Arbeitsfluid, das zum Beispiel durch den Luftspalt des Elektromotors fließt, mit einer höheren Flussrate bereitstellen als durch Induzieren eines Druckabfalls in dem Ansaugstrom machbar ist.
1 ist eine schematische Darstellung eines Wärmetransferkreislaufs gemäß einer Ausführungsform. Der Wärmetransferkreislauf 10 weist im Allgemeinen einen Kompressor 12, einen Kondensator 14, eine Expansionsvorrichtung 16 und einen Verdampfer 18 auf. Der Verdichter 12 wird von einem Elektromotor 20A, 20B oder 20C (in Übereinstimmung mit den 2 bis 4 unten beschrieben) mit Leistung versorgt. Der Wärmetransferkreislauf 10 ist beispielhaft und kann geändert werden, um zusätzliche Bauteile zu enthalten. Bei einer Ausführungsform kann der Wärmetransferkreislauf 10 zum Beispiel einen Vorwärmer-Wärmeaustauscher, eine oder mehrere Flusssteuervorrichtungen, einen Empfangstank, eine Trockenvorrichtung, einen Saug-Flüssigkeitswärmeaustauscher oder dergleichen aufweisen.
Der Wärmetransferkreislauf 10 kann im Allgemeinen an eine Vielfalt von Systemen (zum Beispiel an Dampfverdichtungssysteme), die verwendet werden, um einen Umgebungszustand (zum Beispiel Temperatur, Feuchtigkeit, Luftqualität oder dergleichen) in einem Raum (im Allgemeinen ein klimatisierter Raum genannt) zu steuern, angewandt werden. Beispiele von Systemen weisen, ohne auf sie beschränkt zu sein, HVAC-Systeme, Transportkühlsysteme oder dergleichen auf.
Die Bauteile des Wärmetransferkreislaufs 10 sind fluidisch verbunden. Der Wärmetransferkreislauf kann spezifisch konfiguriert sein, um ein Kühlsystem zu sein (zum Beispiel ein Fluidkühler eines HVAC-Systems und/oder ein Klimatisierungssystem), der/das fähig ist, in einem Kühlmodus zu arbeiten. Alternativ kann der Wärmetransferkreislauf 10 spezifisch konfiguriert sein, um ein Wärmepumpensystem zu sein, das sowohl in einem Kühlmodus als auch in einem Heizungs-/Abtaumodus arbeiten kann.
Der Wärmetransferkreislauf 10 arbeitet gemäß allgemein bekannten Grundsätzen. Der Wärmetransferkreislauf 10 kann konfiguriert werden, um ein Prozessfluid zu erhitzen oder zu kühlen. Bei einer Ausführungsform kann das Prozessfluid zum Beispiel ein Fluid, wie zum Beispiel Wasser oder dergleichen sein, ohne darauf beschränkt zu sein, wobei der Wärmetransferkreislauf 10 im Allgemeinen ein Kühlersystem darstellen kann. Bei einer Ausführungsform kann das Prozessfluid zum Beispiel ein Fluid, wie zum Beispiel Luft oder dergleichen sein, ohne darauf beschränkt zu sein, wobei der Wärmetransferkreislauf im Allgemeinen ein Kühlersystem darstellen kann.
Der Verdichter 12 kann zum Beispiel ein Radialverdichter sein. Beim Betrieb verdichtet der Verdichter 12 das Arbeitsfluid (zum Beispiel das Wärmetransferfluid, wie zum Beispiel ein Kältemittel oder dergleichen) aus einem Gas mit vergleichsweise niedrigerem Druck in ein Gas mit vergleichsweise höherem Druck. Das Gas mit vergleichsweise höherem Druck und höherer Temperatur wird aus dem Verdichter 12 ausgelassen und fließt durch den Kondensator 14. Gemäß allgemein bekannten Konzepten fließt das Arbeitsfluid durch den Kondensator und gibt Hitze zu einem Prozessfluid (zum Beispiel einen Wärmetransferfluid oder -mittel, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasser, Luft usw.) ab, wodurch das Arbeitsfluid abgekühlt wird. Das gekühlte Arbeitsfluid, das nun in einer flüssigen Form vorliegt, fließt zu der Expansionsvorrichtung 16. Die Expansionsvorrichtung 16 verringert den Druck des Arbeitsfluids. Daraus resultiert, dass ein Teil des Arbeitsfluids in Gasform umgewandelt wird. Das Arbeitsfluid, das nun in einer gemischten flüssigen und gasförmigen Form ist, fließt durch den Verdampfer 18. Das Arbeitsfluid fließt durch den Verdampfer 18 und absorbiert Wärme aus dem Prozessfluid (zum Beispiel dem Wärmetransferfluid oder -mittel, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasser, Luft usw.), erhitzt das Arbeitsfluid und wandelt es in eine gasförmige Form um. Das gasförmige Arbeitsfluid kehrt dann zu dem Verdichter 12 zurück. Der oben beschriebene Prozess setzt fort, während der Wärmetransferkreislauf in Betrieb ist, zum Beispiel in einem Kühlmodus (zum Beispiel während der Verdichter 12 aktiviert ist).
2 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Elektromotors 20A für ein Dampfverdichtungssystem (zum Beispiel eines Elektromotors für den Verdichter 12 in dem Wärmetransferkreislauf 10 von 1) gemäß einer Ausführungsform.
Der Elektromotor 20A weist im Allgemeinen ein Gehäuse 22, das einen Hohlraum 24 bildet, auf. Das Gehäuse 22 weist ferner einen Stator 26, einen Rotor 28 und eine Welle 30 auf. Der Rotor 28 ist an der Welle 30 befestigt und dreht die Welle 30, die auch mit dem Verdichter 12 verbunden ist. Ein Luftspalt 34 ist zwischen dem Stator 26 und dem Rotor 28 gebildet.
Der Elektromotor 20A kann mechanische Leistung zu dem Verdichter 12 über die Welle 30 bereitstellen. Dem Elektromotor 20A kann ein Teil des Arbeitsfluids (zum Beispiel ein Wärmetransferfluid, wie ein Kältemittel oder dergleichen) an einem Fluideinlass Fi, der durch den Hohlraum 24 fließt, und insbesondere durch den Luftspalt 34 des Elektromotors 20A in eine Flussrichtung F (die im Allgemeinen in Bezug auf die Figur von links nach rechts läuft) bereitgestellt werden, und tritt aus dem Hohlraum 44 über den Fluidauslass Fo aus. Bei einer Ausführungsform kann das Arbeitsfluid gasförmig sein. Man wird zu schätzen wissen, dass eine gasförmige Form des Arbeitsfluids einen Teil aufweisen kann, der in flüssiger Form ist, aber die gasförmige Form weist einen vergleichsweise höheren Anteil des Arbeitsfluids in der gasförmigen Form als in der flüssigen Form auf. Bei einer Ausführungsform kann eine Lage des Fluideinlasses Fi variiert werden. Bei einer Ausführungsform kann der Fluideinlass Fi zum Beispiel an oder um eine Mitte des Elektromotors 20A angeordnet sein.
Ein Laufrad 32 ist in dem Hohlraum 24 enthalten. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das Laufrad 32 auf der Welle 30 angeordnet. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 alternativ auf dem Rotor 28 angeordnet sein. Das Laufrad 32 kann zum Beispiel an einem Ende oder anderen Teil des Rotors 28 befestigt sein. Wenn es in einer solchen Lage angeordnet ist, kann das Laufrad 32 mit derselben Frequenz drehen wie der Rotor 28 und die Welle 30. Da das Laufrad 32 an einer solchen Lage befestigt ist, kann das Laufrad 32 in jedem beliebigen Betriebszustand des Verdichters drehen. Falls der Elektromotor 20A daher mechanische Leistung zu dem Verdichter bereitstellt, kann das Laufrad 32 Arbeitsfluid durch den Luftspalt 34 bewegen. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 eine vergleichsweise größere Menge an Kühlung bereitstellen, während eine Drehzahl des Elektromotors 20A zunimmt. Bei einer Ausführungsform, wenn die Drehzahl des Elektromotors 20A an einer maximalen Drehzahl ist, kann das Laufrad 32 eine vergleichsweise größte Menge an Kühlen bereitstellen. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 an der Welle 30 zum Beispiel durch Schweißen oder dergleichen befestigt werden. Bei einer Ausführungsform können die Welle 30 und das Laufrad 32 eine einteilige Einzelstruktur sein.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das Laufrad 32 auf der Welle 30 auf einer stromabwärtigen Seite D des Stators 26 und Rotors 28 angeordnet. Als eine Reaktion kann das Laufrad 32 daher im Allgemeinen Arbeitsfluid von der stromaufwärtigen Seite U des Stators 26 und Rotors 28 zu der stromabwärtigen Seite D des Stators 26 und Rotors 28 saugen.
Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 auf der stromaufwärtigen Seite U des Stators 26 und des Rotors 28 platziert werden. Bei einer solchen Ausführungsform kann das Laufrad 32 im Allgemeinen das Arbeitsfluid von der stromaufwärtigen Seite U zu der stromabwärtigen Seite D drücken.
Bei einer Ausführungsform kann die Welle eine Vielzahl von Laufrädern 32 aufweisen. Bei einer solchen Ausführungsform kann eines der Vielzahl von Laufrädern auf der stromaufwärtigen Seite U angeordnet sein, und ein anderes der Vielzahl von Laufrädern kann auf der stromabwärtigen Seite D angeordnet sein.
Das Design des Laufrads 32 kann variiert werden. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 für eine bestimmte Verdichteranwendung konzipiert sein (zum Beispiel eine bestimmte Kapazität usw.). Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 konzipiert sein, um einen ausgewählten Mengendurchfluss durch den Hohlraum 24 bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 konzipiert sein, um einen ausgewählten Hub bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 zum Beispiel konzipiert sein, um einen Mengendurchfluss an Arbeitsfluid durch den Luftspalt 34 gleich 1 oder etwa 1 bis 2 oder etwa 2 Prozent des Verdichter-Saugmengendurchflusses bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Laufrad 32 zum Beispiel konzipiert sein, um einen Mengendurchfluss an Arbeitsfluid durch den Luftspalt 34 gleich 100 oder etwa 100 Prozent des Verdichter-Saugmengendurchflusses bereitzustellen. Das kann zum Beispiel auftreten, wenn der Elektromotor 20A mit einer niedrigen Last und hoher Drehzahl arbeitet. Man wird zu schätzen wissen, dass der bestimmte Mengendurchfluss ein Beispiel sein soll, und dass die tatsächlichen Werte über den angegebenen Bereich hinaus variieren können. Falls zum Beispiel zusätzliches Kühlen des Elektromotors 20A gewünscht wird, kann das Laufrad 32 konzipiert sein, um einen höheren Mengendurchfluss bereitzustellen als 2 oder etwa 2 Prozent des Verdichter-Saugmengendurchflusses.
Bei einer Ausführungsform kann der Verdichter 32 konzipiert sein, um den Verdichterhub (zum Beispiel den Unterschied zwischen dem Kondensator-Arbeitsfluiddruck und dem Verdampfer-Arbeitsfluiddruck) zu minimieren.
Bei einer Ausführungsform kann der Verdichter 32 eine erhöhte Effizienz des Dampfverdichtungssystems bereitstellen. Eine Kapazität des Verdichters wird zum Beispiel im Allgemeinen nicht verringert, weil das Laufrad 32 keinen Druckabfall in dem Ansaugstrom benötigt. Bei einer Ausführungsform, da das Laufrad 32 konzipiert sein kann, um eine gewünschte Menge an Motorkühlung bereitzustellen, kann das Laufrad 32 zusätzliches Kühlen zu dem Elektromotor 20A bereitstellen.
3 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts des Elektromotors 20B gemäß einer Ausführungsform. Aspekte der 3, die oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurden, werden nicht mit zusätzlichen Details beschrieben.
In 3 weist der Elektromotor 20B zusätzliches Kühlen in einer Form eines „Flüssigkeitsmantels” auf, der die Bauteile (zum Beispiel den Stator 26 und den Rotor 28) des Elektromotors 20B umgibt. Der Elektromotor 20B der 3 ist außerdem mit einer Flusspassage 36 versehen, die den Stator 26 und den Rotor 28 des Elektromotors 20B umgibt. Das Arbeitsfluid wird zu der Flusspassage 36 bereitgestellt. Das Arbeitsfluid wird im Allgemeinen in einer flüssigen Phase bereitgestellt. Hitze, die von dem Stator 26 und dem Rotor 28 erzeugt wird, wird zu dem Arbeitsfluid abgegeben, das aus dem Gehäuse 22 als ein Zweiphasenfluid (zum Beispiel Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Wärmetransferfluid) austritt. Bei einer Ausführungsform kann das Arbeitsfluid zu der Flusspassage 36 von irgendeinem Bauteil bereitgestellt werden, das das Arbeitsfluid als ein Zweiphasenfluid bereitstellen kann (zum Beispiel zu dem Kondensator 14 (1)), und kann zu einem anderen Bauteil des Systems (zum Beispiel einem Verdampfer, einem Vorwärmer-Wärmeaustauscher usw.) bereitgestellt werden.
4 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts des Elektromotors 20C gemäß einer Ausführungsform. Aspekte der 4, die oben unter Bezugnahme auf die 2–3 beschrieben wurden, werden nicht mit zusätzlichen Details beschrieben.
In 4 weist der Elektromotor 20C zusätzliches Kühlen in einer Form einer Einfügung zusätzlichen Arbeitsfluids auf. Das Einfügen kann an einer Stelle an oder um Wicklungen 38 des Stators 26 bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform kann das Einfügen auf der stromaufwärtigen Seite U bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform kann das Einfügen auf der stromabwärtigen Seite D bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform kann das Einfügen sowohl auf der stromaufwärtigen Seite U als auch auf der stromabwärtigen Seite D bereitgestellt werden. Das Einfügen kann bei einer Ausführungsform in einer Form eines Sprühens von einer Düse vorliegen. Das bereitgestellte Arbeitsfluid kann im Allgemeinen eine flüssige Form haben, die, wenn sie Hitze von dem Stator 26 und dem Rotor 28 empfängt, erhitzt wird, um in gasförmiger Form zu sein. Das gasförmige Arbeitsfluid kann aus dem Gehäuse 22 über den Fluidauslass Fo ähnlich wie bei dem Fluss in dem Elektromotor 20A der 2 entfernt werden.
Man wird zu schätzen wissen, dass die Elektromotoren 20A (2), 20B (3) und 20C (4) Merkmale aufweisen, die einzeln zur Vereinfachung dieser Beschreibung veranschaulicht sind, dass Merkmale dieser Ausführungsformen jedoch kombiniert werden können, um Kühlen für Elektromotoren bereitzustellen.
5 ist eine Seitenansicht eines Verdichters, der einen Elektromotor 20D für ein Dampfverdichtungssystem (zum Beispiel einen Elektromotor für den Verdichter 12 in dem Wärmetransferkreislauf 10 von 1) gemäß einer Ausführungsform aufweist. 5 veranschaulicht im Allgemeinen den Elektromotor 20D als in dem Verdichter 12 enthalten. Bei der veranschaulichten Ausführungsform stellt der Verdichter 12 einen Schraubenverdichter dar. Aspekte des Elektromotors 20D können gleich oder ähnlich wie Aspekte der Elektromotoren 20A bis 20C, die oben beschrieben sind, sein.
Der Schraubenverdichter 12 weist ein Motorgehäuse 40 und ein Elektromotorgehäuse 50 auf.
Das Rotorgehäuse 40 weist eine Ansaugöffnung 76 und eine Auslassöffnung 78 auf. Die Rotoren 42a, 42b greifen ineinander und sind mindestens teilweise innerhalb des Rotorgehäuses 40 angeordnet. Der Schraubenverdichter 12 kann in Übereinstimmung mit allgemein bekannten Grundsätzen arbeiten, um ein Arbeitsfluid, das über die Ansaugöffnung 76 empfangen wird, und über die Auslassöffnung 78 ausgelassen werden soll, zu verdichten.
Das Motorgehäuse 50 nimmt einen Motor 20D gemäß einer Ausführungsform auf. Das Motorgehäuse 50 kann mit dem Rotorgehäuse 40 eine Einheit bilden. Der Elektromotor 20D kann die ineinandergreifenden Rotoren 42a, 42b antreiben. Ein Laufrad 32 kann in dem Motorgehäuse 50 angeordnet sein. Das Laufrad 32 ist als an einem Ende des Elektromotors 20D, das den Rotoren 42a, 42b vergleichsweise näher ist, angeordnet veranschaulicht. Man wird zu schätzen wissen, dass das Laufrad 32 auf einem Ende des Elektromotors 20D angeordnet sein kann, das von den Rotoren 42a, 42b (ein Ende, das dem, das in 5 gezeigt ist, entgegengesetzt ist) vergleichsweise beabstandet ist.
Bei der Ausführungsform, die in 5 veranschaulicht ist, kann der Elektromotor 20D mit einem Teil des Arbeitsfluids (zum Beispiel ein Wärmetransferfluid, wie zum Beispiel ein Kältemittel oder dergleichen), das durch den Luftspalt 34 des Elektromotors 20B in eine Flussrichtung, die im Allgemeinen von rechts nach links in Bezug auf die Figur fließt, versehen werden, und wird zu der Ansaugöffnung 76 bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform kann das Arbeitsfluid gasförmig sein. Man wird zu schätzen wissen, dass eine gasförmige Form des Arbeitsfluids einen Teil aufweisen kann, der in flüssiger Form ist, aber die gasförmige Form weist einen vergleichsweise höheren Anteil des Arbeitsfluids in der gasförmigen Form als in der flüssigen Form auf.
Aspekte:
Man muss zu schätzen wissen, dass beliebige der Aspekte 1 bis 11 mit einem beliebigen der Aspekte 12 bis 22, 23–24 und 25 bis 29 kombiniert werden können. Einige der Aspekte 12 bis 22 können mit einem beliebigen der Aspekte 23–24 und 25 bis 29 kombiniert werden. Einige der Aspekte 23–24 können mit einem beliebigen der Aspekte 25 bis 29 kombiniert werden.

Aspekt 1. Elektromotor für ein Dampfverdichtungssystem, wobei dem Elektromotor ein Arbeitsfluid bereitgestellt wird, wobei der Elektromotor Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, wobei das Gehäuse Folgendes aufweist: einen Rotor, einen Stator und eine Welle, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt; einen Luftspalt, der zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet ist; einen Einlass, der das Arbeitsfluid empfängt und mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht; einen Auslass des Gehäuses, der mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht und das Arbeitsfluid von dem Luftspalt empfängt, und ein Laufrad, das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.
Aspekt 2. Elektromotor nach Aspekt 1, wobei das Laufrad auf einer stromaufwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 3. Elektromotor nach Aspekt 2, wobei das Laufrad konfiguriert ist, um das Arbeitsfluid von dem Einlass zu dem Auslass zu drücken.
Aspekt 4. Elektromotor nach Aspekt 1, wobei das Laufrad auf einer stromabwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 5. Elektromotor nach Aspekt 4, wobei das Laufrad konfiguriert ist, um das Arbeitsfluid von dem Einlass zu dem Auslass zu saugen.
Aspekt 6. Elektromotor nach Aspekt 1, der ferner ein zweites Laufrad umfasst, wobei das Laufrad auf der stromaufwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 7. Elektromotor nach Aspekt 6, wobei das zweite Laufrad auf der stromabwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 8. Elektromotor nach einem der Aspekte 1 bis 7, wobei das Laufrad auf der Welle angeordnet ist.
Aspekt 9. Elektromotor nach einem der Aspekte 1 bis 7, wobei das Laufrad auf dem Rotor angeordnet ist.
Aspekt 10. Elektromotor nach einem der Aspekte 1 bis 9, der ferner eine Flusspassage, die den Rotor und den Stator umgibt, umfasst.
Aspekt 11. Elektromotor nach einem der Aspekte 1 bis 10, der ferner eine Sprühdüse umfasst, die nahe an Wicklungen des Stators angeordnet ist.
Aspekt 12. Elektromotor, der mechanische Leistung zu einem Verdichter in einem Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(HVAC)-System bereitstellt, wobei der Elektromotor Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, wobei das Gehäuse Folgendes aufweist: einen Rotor, einen Stator und eine Welle, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt, wobei ein Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet ist, wobei die Welle mit dem Verdichter gekoppelt ist; einen Einlass, der das Arbeitsfluid empfängt und mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht; einen Auslass, der mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht und das Arbeitsfluid von dem Luftspalt empfängt, und ein Laufrad, das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.
Aspekt 13. Elektromotor nach Aspekt 12, wobei das Laufrad auf einer stromaufwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 14. Elektromotor nach Aspekt 13, wobei das Laufrad konfiguriert ist, um das Arbeitsfluid von dem Einlass zu dem Auslass zu drücken.
Aspekt 15. Elektromotor nach Aspekt 12, wobei das Laufrad auf einer stromabwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 16. Elektromotor nach Aspekt 15, wobei das Laufrad konfiguriert ist, um das Arbeitsfluid von dem Einlass zu dem Auslass zu saugen.
Aspekt 17. Elektromotor nach Aspekt 12, der ferner ein zweites Laufrad umfasst, wobei das Laufrad auf der stromaufwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 18. Elektromotor nach Aspekt 17, wobei das zweite Laufrad auf der stromabwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Aspekt 19. Elektromotor nach einem der Aspekte 12 bis 18, wobei das Laufrad auf der Welle angeordnet ist.
Aspekt 20. Elektromotor nach einem der Aspekte 12 bis 18, wobei das Laufrad auf dem Rotor angeordnet ist.
Aspekt 21. Elektromotor nach einem der Aspekte 12 bis 20, der ferner eine Flusspassage, die den Rotor und den Stator umgibt, umfasst.
Aspekt 22. Elektromotor nach einem der Aspekte 12 bis 21, der ferner eine Sprühdüse umfasst, die nahe an Wicklungen des Stators angeordnet ist.
Aspekt 23. Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(HVAC)-System, das Folgendes umfasst: einen Verdichter, und einen Elektromotor, der mit dem Verdichter gekoppelt ist, wobei der Elektromotor eine mechanische Leistung zu dem Verdichter bereitstellt, wobei der Elektromotor Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, wobei das Gehäuse Folgendes aufweist: einen Rotor, einen Stator und eine Welle, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt, wobei ein Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet ist, wobei die Welle mit dem Verdichter gekoppelt ist; einen Einlass, der das Arbeitsfluid empfängt und mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht; einen Auslass des Gehäuses, der mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht und das Arbeitsfluid von dem Luftspalt empfängt, und ein Laufrad, das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.
Aspekt 24. HVAC-System nach Aspekt 23, das ferner einen Kondensator, einen Verdampfer und eine Expansionsvorrichtung umfasst. Aspekt 25. Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors in einem
Dampfverdichtungssystem, wobei der Elektromotor ein Gehäuse aufweist, das einen Hohlraum bildet, wobei das Gehäuse einen Rotor, einen Stator und eine Welle aufweist, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt, wobei ein Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Arbeitsfluids zu einem Einlass des Gehäuses; Kühlen des Elektromotors durch Bewegen des Arbeitsfluids von dem Einlass des Gehäuses durch den Luftspalt, wobei das Arbeitsfluid Hitze von dem Elektromotor empfängt, und Auslassen des Arbeitsfluids aus einem Auslass des Gehäuses.
Aspekt 26. Verfahren nach Aspekt 25, wobei das Bewegen des Arbeitsfluids von dem Einlass des Gehäuses durch den Luftspalt das Saugen des Arbeitsfluids von dem Einlass zu dem Auslass mit einem Laufrad umfasst, das auf der Welle angeordnet ist, wobei das Laufrad auf einer stromabwärtigen Seite des Rotors und des Stators liegt.
Aspekt 27. Verfahren nach einem der Aspekte 25–26, wobei das Bewegen des Arbeitsfluids von dem Einlass des Gehäuses durch den Luftspalt das Drücken des Arbeitsfluids von dem Einlass zu dem Auslass mit einem Laufrad umfasst, das auf der Welle angeordnet ist, wobei das Laufrad auf einer stromaufwärtigen Seite des Rotors und des Stators liegt.
Aspekt 28. Verfahren nach einem der Aspekte 25 bis 27, wobei das Arbeitsfluid durch den Luftspalt mit einem gewünschten Mengendurchfluss bewegt wird.
Aspekt 29. Verfahren nach Aspekt 28, wobei der gewünschte Mengendurchfluss 1 oder etwa 1 bis 2 oder etwa 2 Prozent eines Mengendurchflusses des Verdichters in dem Dampfverdichtungssystem liegt.

Die Terminologie, die in dieser Beschreibung verwendet wird, soll insbesondere Ausführungsformen beschreiben und bezweckt nicht, einschränkend zu sein. Die Begriffe „ein” und „der, die, das” enthalten auch die Pluralformen, außer wenn es ausdrücklich anders angegeben ist. Die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend” geben, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Bauteile an, ohne jedoch die Gegenwart oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Bauteile und/oder Gruppen auszuschließen.
Unter Bezugnahme auf die oben stehende Beschreibung, muss man verstehen, dass Änderungen an Einzelheiten erfolgen können, insbesondere im Hinblick auf verwendete Baumaterialien und die Form, Größe und Einrichtung von Teilen, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das Wort „Ausführungsform”, das in dieser Beschreibung verwendet wird, kann aber muss nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform verweisen. Diese Beschreibung und die beschriebenen Ausführungsformen sind rein beispielhaft. Andere und weitere Ausführungsformen können erdacht werden, ohne von dem grundlegenden Schutzbereich abzuweichen, wobei der tatsächliche Schutzbereich und Geist der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche angegeben werden.

Claims

Elektromotor für ein Dampfverdichtungssystem, wobei dem Elektromotor ein Arbeitsfluid bereitgestellt wird, wobei der Elektromotor Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, wobei das Gehäuse Folgendes aufweist: einen Rotor, einen Stator und eine Welle, wobei der Rotor an der Welle befestigt ist und der Stator mindestens einen Abschnitt des Rotors umgibt; einen Luftspalt, der zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet ist; einen Einlass, der das Arbeitsfluid empfängt und mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht; einen Auslass des Gehäuses, der mit dem Luftspalt in Fluidkommunikation steht und das Arbeitsfluid von dem Luftspalt empfängt, und ein Laufrad, das Fließen des Arbeitsfluids zwischen dem Einlass und dem Auslass induziert.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei das Laufrad auf einer stromaufwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 2, wobei das Laufrad konfiguriert ist, um das Arbeitsfluid von dem Einlass zu dem Auslass zu drücken.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei das Laufrad auf einer stromabwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 4, wobei das Laufrad konfiguriert ist, um das Arbeitsfluid von dem Einlass zu dem Auslass zu saugen.
Elektromotor nach Anspruch 1, der ferner ein zweites Laufrad umfasst, wobei das Laufrad auf einer stromaufwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 6, wobei das zweite Laufrad auf einer stromabwärtigen Seite des Rotors und des Stators angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei das Laufrad auf der Welle angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor in einem Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(HVAC)-System enthalten ist.
Elektromotor nach Anspruch 9, wobei der Elektromotor eine mechanische Leistung zu einem Verdichter in dem HVAC-System bereitstellt.