DE2900152C2

DE2900152C2 - Kühlsystem für einen hermetisch abgedichteten Elektromotor

Info

Publication number: DE2900152C2
Application number: DE2900152A
Authority: DE
Inventors: Richard Alan York Pa. Erth
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1986-03-06
Also published as: JPS54101106A; FR2427726A1; AU4280278A; FR2427725B1; AU522311B2; DE2900152A1; FR2427725A1; US4182137A; GB2012118A; GB2012118B; CA1091461A; FR2427726B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen hermetisch abgedichteten Elektromotor zum Antrieb eines Kältemittel-Kompressors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Kühlsystem dieser Art ist aus der US-PS 17 193 bekannt. Bei dem bekannten Kühlsystem wird der abgezweigte Teil des Kältemittels zur Statorkühlung in den zwischen Rotor und Stator vorhandenen Spalt und in den zwischen Stator und Gehäuse vorhandenen Spalt geführt, wobei diese Spalte über sich durch den Stator erstreckende radial verlaufende Strömungsquerschnitte verbunden sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß zur Durchführung der Statorkühlung relativ hohe Reibungsverluste entstehen und daß die Verteilung des Kältemittels nicht besonders gleichmäßig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem Kühlsystem der angegebenen Art die Statorkühlung so zu verbessern, daß der Motorwirkungsgrad erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kühlsystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der abgezweigte Teil des Kältemittels zur Statorkühlung durch im Stator vorgesehene radial verlaufende Strömungsquerschnitte in im Stator angeordnete axial verlaufende Strömungsquerschnitte geführt Dadurch werden die beim Stand der Technik auftretenden Reibungsverluste vermieden. Es ist eine besonders gleichmäßige Verteilung des Kältemittels auf die zu kühlenden Statorteile möglich.

Durch die Drosselung des Kältemittels in den radial verlaufenden Strömungsquerschnitten wird das vom Kondensator kommende flüssige Kältemittel auf einen

ίο niedrigeren Druck entspannt, der in der Nähe des Verdampferdrucks liegt, so daß die Verdampfungstemperatur des Kältemittels ebenfalls erniedrigt und somit die Kühlwirkung für den Elektromotor verbessert wird.
Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Blockdiagramm eines Kühlsystems, welches mit einem hermetisch abgedichteten Elektromotor gekoppelt ist; und

Fig.2 sinen Teilquerschnitt durch den Stator des in F i g. 1 gezeigten Elektromotors.
F i g. 1 zeigt ein Kühlsystem, bei dem ein Kompressor 10, ein Kondensator 11 und ein Verdampfer 12 in einem geschlossenen Kältemittelkreis angeordnet sind. Kältcmittelgas wird vom Verdampfer 12 über die Leitung 13 zum Kompressor geleitet. Das verdichtete Kältemittel gelangt vom Kompressor über die Leitung 14 zum Kondensator. Das unterkühlte, flüssige Kältemittel wird vom Kondensator über die Leitungen 15 und 16 sowie eine Expansionsvorrichtung 17 und eine weitere Rückleitung 18 zum Verdampfer zurückgeführt.

Ein Elektromotor 20 enthält ein Gehäuse 21, einen Rotor 22, der an einer Welle 23 befestigt ist, sowie einen Stator 24. Die Welle ist entweder durch eine Kupplung 29 über eine Direktverbindung an die Kompressorwellc gekoppelt, oder die Verbindung kann über ein Getriebe (nicht gezeigt) erfolgen. Das Gehäuse 21 bildet eine hcrmetische Abdichtung um den Motor herum; Dichtungsanordnur.gen sind dort vorgesehen, wo die Motorwellc 23 sich aus dem Gehäuse herausstreckt. An einem ersten Einlaß 25 wird das unterkühlte, flüssige Kältemittel über die Leitung 26 aufgenommen und innerhalb einer Umhüllung 39 gehalten. Ein Auslaß 27 entlüftet den unteren Abschnitt des Gehäuses 21 über eine Leitung 28 zum Verdampfer hin. Eine weitere Leitung 30 führt etwas unterkühltes Kältemittel durch eine Dichtung 31 am Ende der Welle 23 und durch einen Kanal 32 inncrhalb der Welle, der zu einem entsprechenden Kanal innerhalb des Rotors führt. Von diesem Punkt aus erstreckt sich ein Rotorkühlkanal radial nach außen durch einen Abschnitt 34 zu einem longitudinalen bzw. axialen Abschnitt 35 über die Rotorlänge. Das Kühlkanalsystcin des Stators enthält radial verlaufende Strömungsquerschnitte 36, die zu axial verlaufenden Strömungsquerschnitten 37 führen, welche das Kältemittel über die Länge des Stators verteilen. Dies steht im Gegensat/, zum Kühlkanalsystem des Rotors, bei welchem ein Kühlkanal zunächst in Axialrichtung durch die Welle 23 verläuft, danach Kanäle 34 radial durch einen Abschnitt des Rotors und schließlich Kanäle 35 in Axialrichtung des Rotors. Dieses allgemeine Kühlsystem ist insoweit mit dem Stande der Technik verwandt, als es bekannt ist, einen Teil des unterkühlten Kältemittels abzulenken und zur Kühlung von Rotor und Stator in einem hermetisch abgedichteten Motor zu verwenden. Die erfindungsgemäßen Einzelheiten des Stator-Kühlkanalsy-

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stems werden nunmehr anhand der F i g. 2 beschrieben. Fig.2 zeigt ein Detail eines Siatorabschnittes im Schnitt. Die Figur zeigt zwei radial verlaufende Strömungsquerschnitte 36 sowie ihre Verbindungen mit axial verlaufenden Strömungsquerschnitten 37. Jeder .Strömungsquerschnitt 36 besitzt eine Einrichtung, welche eine Öffnung bildet und in der Nähe der Außenfläche 50 des Stators angeordnet ist. Die Öffnung 51, Gie im linken Abschnitt der F i g. 2 gezeigt ist, wird durch Plättchen 52,53 gebildet, die eine mittlere Öffnung 5J offenlassen. Diese Öffnung 51 erstreckt sich nach unten und kommuniziert mit dem radial verlaufenden Strömungsquerschnitl 36. Diese bei den anfänglichen Statorkonsiruktionen benutzte Bauweise ergab eine Öffnung von ungefähr 1,27 mm. Eine kleinere Öffnung führt zu Verunreinigungsproblemen mit dem Kältemittel. Bei der Hersteilung der dargestellten Öffnung 51 kann es jedoch zu Komplikationen beim Zusammenbau kommen. Deshalb entschloß man sich, ein Loch zu bohren und eine Komponente wie das Teil 54 einzusetzen, in dem eine Öffnung 55 von ungefähr 1,27 mm in Verbindung mit dem radial verlaufenden Strömungsquerschnitt 36 entsteht. Das Bohren, Gewindeschneiden und das Einschrauben des Teils 54 hat sich als wirtschaftlicher erwiesen als die Herstellung des Stators mit Plättchen, die bei der Öffnung 51 in der linken Hälfte der Figur dargestellt sind. Die Bauweise der in Fig. 2 gezeigten axial verlaufenden Strömungsquerschnitte 37 erzeugt einen Druckabfall in den radial verlaufenden Strömungsquerschnitten 36, welcher größer ist als der Druckabfall in , den axial verlaufenden Strömungsquerschnitten.

Es ist außerdem wichtig, die axial verlaufenden Strömungsquerschnitte 37 so anzubringen, daß die Störung des Flusses im Stator so klein wie möglich gehalten wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Strömungsquerschnitt 37 in der Mitte zwischen zwei benachbarten Wicklungen 56 im Stator angeordnet. Mit ;■ dieser Bauweise und indem eine Drossel im radial ver-

laufenden Strömungsquerschnitt 36 ausgebildet wird,

>■ wird die Wirksamkeit der Wärmeübertragung um einen

f; Faktor 2 verbessert und somit eine entsprechende Ver-

':1 besserung der Motorkühlung erreicht.

Jk Die dargestellte Ausbildung des Kühlsystems ergibt

t.' eine sehr viel bessere Wärmeübertragung und somit

I) einen erheblich vergrößerten Kühleffekt bei einem flüs-

I' sigkcitsgckühlten, hermetisch gekapselten Motor, wie

I. dies beschrieben wurde. Im Stator wird durch eine öff-

li; nung in jedem radial verlaufenden Strömungsquer-

schnitt ein Drosseleffekt erzeugt, der die Wirksamkeit

ί der Wärmeübertragung in diesem Bereich beträchtlich

\ erhöht. Diese beiden Verbesserungen erhöhen zusam-

H men die Fähigkeit des Motors, mit höheren Drehzahlen

■ oder bei derselben Drehzahl mit einer höheren Aus-

gangslcislung betrieben zu werden, ohne daß die Wick-

i; lungen oder die Isolation des Motors durch Überhit-

;'■ zung beschädigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

29 OO 152 Patentansprüche:

1. Kühlsystem für einen hermetisch abgedichteten Elektromotor zum Antrieb eines Kältemittel-Kompressors, der zusammen mit einem Kondensator und einem Verdampfer in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf angeordnet ist, bei dem der Elektromotor einen Rotor zum Antreiben des Kompressors und einen Stator besitzt, wobei zur Statorkühlung ein kommunizierendes Kühlkanalsystem mit axial und im Stator radial verlaufenden Strömungsquerschnitten, eine Einrichtung zum Abzweigen eines Teils des Kältemittels vom Kondensator auf das Kühlkanalsystem und eine Einrichtung zum Sammeln des abgezweigten Kältemittels und zum Zurückführen desselben zum Verdampfer vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Strömungsquerschnitte (37) innerhalb des Stators (24) angeordnet und über die radial verlaufenden Strömungsquerschnitte (36) mit der Außenseite des Stators (24) verbunden sind und daß das vom Kondensator (It) kommende Kältemittel in den radial verlaufenden Strömungsquerschnitten (36) derart gedrosselt wird, daß in diesen ein größerer Druckabfall als in den axial verlaufenden Strömungsquerschnitten (37) stattfindet.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den radial verlaufenden Strömungsquerschnitten (36) ein mit einer Drosselöffnung (55) versehenes Einsatzstück (54) angeordnet ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den radial verlaufenden Strömungsquerschnitten (36) Plättchen (52, 53) angeordnet sind, die eine Drosselöffnung (51) begrenzen.

4. Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder radial verlaufende Strömungsquerschnitt (36) radial zwischen zwei benachbarten, axial verlautenden leitenden Wicklungen (56) des Stators (22) angeordnet ist.