CN108512360B - 涡轮电机的双重冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡轮电机的双重冷却装置，包括：用于接收电源供应产生磁力的定子、依靠定子磁化旋转的转子、以及安装于转子的端部与转子一起旋转输送空气的叶轮；其中，定子内部形成有冷冻冷媒流路，以电机为中心的冷冻冷媒流路下部形成冷媒入口，冷冻冷媒流路上部形成冷媒出口；夹套设置于定子外部，而且夹套将冷媒流路密封；夹套的内部与定子的外面相接；而且夹套的外面覆盖有用于冷却用空气通过的空气流道。

Description

涡轮电机的双重冷却装置

技术领域

本发明涉及涡轮电机领域，更具体地，本发明涉及一种涡轮电机的双重冷却装置。

背景技术

电机是依靠电力进行旋转，是在其轴上发生旋转力产生动力的机器，这种电机中直连型涡轮电机使在硅钢板上缠绕绝缘漆包线产生电磁力，使装有永磁体的转子进行旋转，为了支撑其能够平顺的旋转设置有轴承，这种电机用于送风机以及空气或者气体压缩领域。

离心式涡轮电机用于涡轮风机或涡轮压缩机，这种高速涡轮电机为了转子的高速旋转使用电气交流变换装置，所以产生电器发热，这种发热缩短使用寿命损伤其他零部件。

为了冷却产生的热利用了多样化的冷却装置，冷却方式有空气循环冷却的空冷式与循环冷却水冷却电机的水冷式方式为主。

涡轮电机冷却的相关技术有很多种，以专利文献1(大韩民国登录第10-0572849号)、专利文献2(大韩民国登录第10-1607492号)所说明的方法为例。

专利文献1(大韩民国登录第10-0572849号)：有着输送空气的送风部，其一侧形成有空气流入的开放部的壳体部件，壳体部件内部设置的支撑电机的内部罩壳的内部支撑有电机的定子与转子定子与转子之间形成空气间隙，形成与转子结合的中空的旋转轴，与送风部连通电机的旋转轴连接的叶轮设置于内部壳体前端，与开放部连通，与电机的旋转轴连接散热叶轮，与内部罩壳外部环绕形成的开放部临潼，这之间的空间有着与叶轮连通的冷却扇，在这里形成内部罩壳与散热叶部件连通的开放油路，形成中空的旋转轴与散热片部件连通的空气流入路孔与叶轮连通的空气流出路孔。

专利文献2(大韩民国登录第10-1607492号)：涡轮风机冷却构造，圆筒型的电机外壳，装于电机外壳内部，内部可包含转子的定子，在定子两侧形成，为了空气通过形成有着冷却空气通过孔的线圈外圈，为了通过转子的一侧形成通过孔的法兰，与法兰的一面结合另一面与第一蜗壳结合形成防止流体泄露的机封，与包含机封的蜗壳，电机外壳与冷却扇之间形成的挡板，具备为了支撑转子旋转的轴承的轴承座，在蜗壳一面形成的第一叶轮，包裹第一叶轮一侧的，引导第一叶轮产生的流动的将流体的动能转换为位置能的第一蜗壳，包裹第一叶轮与第一蜗壳一侧结合，在第一叶轮高速旋转时可以顺畅空气流动，产生压力的第一涡轮盖，作为空气流入的吸入口，与第一蜗壳盖一侧结合的第一喷嘴，蜗壳一侧结合的冷却扇，挡板一侧形成的防止流体向外泄露的叶轮座，冷却扇被白果，为了将流体向外吐出的叶轮蜗壳，叶轮蜗壳一侧为了将冷却空气排出的冷却罩，蜗壳一侧形成的盖板，盖板一侧形成的第二叶轮，包裹第二页论一侧的引导第二页论发生的流动的将动能变换为位置能的第二蜗壳，包裹日二爷论语第二蜗壳一侧集合的第二喷嘴，包括及构成，根据电机外径，盖板一侧电机线圈上侧形成的多数第一孔位部，沿着外径盖板侧线圈上部周边一定间距形成的多数第二孔位部，沿着外径与第二孔位部有着一段间隔的盖板侧电机线圈上册周边的多数形成的第三孔位部包括在内的构成，冷却扇动作时利用通过第二孔位部流入的空气冷却定子，通过第一孔位部流入的空气与第二孔位部流入的空气将第一叶轮测线圈部位，轴承座，以及转子进行冷却，通过第三孔位部流入的空气与线圈部，轴承座及转子冷却后的空气将第二孔位部侧轴承座及线圈冷却后通过冷却叶轮蜗壳形成的冷却罩向外部排出循环内部的空气的直连驱动型双涡轮风机冷却构造。

此种构造构成的涡轮电机冷却装置中空冷式如图4所示在电机的一个轴上安装冷却扇，或另外安装空气玄幻用冷却扇供应空气进行冷却，因为空气的热吸收效率不高降低了冷却效率，外部大气温度高的情况下电机的冷却效率更加降低，另外空冷式作为空气强制循环方式需要在电机安装利用电机旋转力的叶轮或另外在电机外部安装送风扇等繁琐的过程。

另外水冷式冷却方式如图5所示在电机两端安装叶轮可提高工程效率但是需要循环泵，热交换器，水罐，管道等多数的辅助材料，需要相对多的劳动力，工程上相对付出的劳力冷却效果不明显的问题。

涡轮电机作为使用高电压的设备这样的水冷式有可能发生漏水，发生漏水可能造成严重的安全事故，存在安全隐患，所以使用上有所顾虑。

利用冷却扇循环空气的空冷式电机一侧开孔吸入空气循环电机内部冷却电机各部位后最后冷却吸入部位轴承部分的构造，这样的空冷循环方式因开始冷却的温度和最后冷却的温度相差较大电机收到的分正常负载较多最终形成非正常震动。

这种构造的局限性在于外部引入的空气吸收定子的热升高温度后继续冷却电机一侧轴承部分，吸收轴承部分的热能，加热的空气继续通过转子与定子之间吸收转子与钉子之间的空气摩擦热并从两端轴承排出，这样受热的空气冷却电机与另一侧的轴承作为电机会造成比较严重的热偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够更加有效地冷却涡轮电机的涡轮电机双重冷却构造。

根据本发明，提供了一种涡轮电机的双重冷却装置，包括：用于接收电源供应产生磁力的定子；依靠定子磁化旋转的转子；安装于转子的端部与转子一起旋转输送空气的叶轮；其中，定子内部形成有冷冻冷媒流路，以电机为中心的冷冻冷媒流路下部形成冷媒入口，冷冻冷媒流路上部形成冷媒出口；夹套设置于定子外部，而且夹套将冷媒流路密封；夹套的内部与定子的外面相接；而且夹套的外面覆盖有用于冷却用空气通过的空气流道。

优选地空气流道内部形成贯通外壳侧壁的至少一个空气流入口。

所述涡轮电机的双重冷却装置还包括通过冷媒流路与夹套内部流路连接以便将冷媒出口排出的高温蒸汽凝缩成低温低压的冷媒向冷媒入口循环的热交换器。

所述涡轮电机的双重冷却装置还包括冷冻冷媒管路中通过电机变成蒸汽的冷冻冷媒蒸汽排出管路，冷冻冷媒蒸汽排出管路上设置循环蒸汽的冷冻冷媒蒸汽循环泵。

优选地夹套内部流路被加工成直立型，以使其中的冷媒向电机上部自然移动。

优选地热交换器设置在叶轮的空气流入口，用于根据叶轮的驱动依靠流入的空气将高温蒸汽凝缩。

优选地，所述涡轮电机的双重冷却装置还包括缓冲罐，设置于液体止回阀与热交换器之间，用于储存通过热交换的凝缩的液态冷冻冷媒。

优选地，所述涡轮电机的双重冷却装置还包括液体止回阀，布置在冷冻冷媒流路中电机的冷冻冷媒入口连接的部分，用于防止冷媒逆流。

优选地，所述涡轮电机的双重冷却装置还包括气体止回阀，用于防止气化的冷冻冷媒在连接冷冻冷媒出口的管道中逆流向电机。

优选地，叶轮流入空气的入口引导外部的空气通过热交换器流入叶轮的空气导流罩。

根据本发明的利用热交换器原理的涡轮电机冷却构造将包括接收电源供应产生磁力的定子与依靠定子磁化旋转的转子，安装于转子的端部与转子一起旋转输送空气的叶轮的涡轮风机的涡轮电机冷却构造。定子外部安装，形成的冷媒流路，以电机为中心的，下部形成冷媒入口，上部形成冷媒出口，夹套外部将冷媒流路密封，通过空气的空气罩壳，空气罩壳内部形成的一个以上的空气流道，空气流道在内部形成一个以上的空气流入口贯通侧壁的外壳，通过冷媒通道连接夹套的冷媒流路，冷媒出口排出的高温蒸汽冷却后变换成低温低压的液态冷媒，通过冷媒出口循环的热交换器及冷冻冷媒系统中通过电机，排出蒸汽化冷媒的管路上设置循环冷媒的冷媒蒸汽循环泵。

夹套内部形成的流路进行直立型加工，增大表面积后设置多数的导热槽，能够快速吸收定子的热能传导至冷媒为最佳方法。

热交换器，引入工程用空气的叶轮位于空气流入口，依靠叶轮的驱动，利用流入的空气冷却高温的冷媒进行凝缩为最佳方案。

冷媒通道能够具备储存凝缩冷媒的储存罐为最佳方案。

冷媒流路中与电机的冷媒入口连接的部分为防止冷媒逆流使冷媒能够自然流入电机夹套具备防止逆流的止回阀，冷媒出口处设置防止冷媒蒸汽逆流的气体你留止回阀为最佳方案。

叶轮空气流入的入口可安装外部的空气通过热交换器流入叶轮的导流装置。

本发明所述的涡轮电机的双重冷却构造利用空冷式与水冷式双重构造进行电机冷却可以以大幅提高电机的冷却效率。电机的下部供应冷的冷冻冷媒吸收电机的产生的热后集中被加热的蒸汽排出到外部，使冷冻冷媒的流动更加顺畅，提高了冷却效率，将排出的冷冻冷媒蒸汽进行热交换凝缩重新变化为液态的冷冻冷媒进行循环，冷冻冷媒利用叶轮吸入的空气进行热交换冷凝，不使用其他不必要的装置，简化冷却装置，制作简便的效果。电机的整体可以均匀的冷却，减少热不平衡造成的电机疲劳，动平衡不稳定，噪音等问题，维持电气系统的稳定提高电机效率延长使用寿命。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的利用热交换器的冷却构造的涡轮风机构成图。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的利用热交换器的冷却构造的涡轮风机部分刨面图。

图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的利用热交换器的冷却构造的涡轮风机冷却流体循环构造图。

图4是现有技术的结构示意图。

图5是另一现有技术的结构示意图。

附图标记的说明：

10：夹套

10i：冷冻冷媒入口

10o：冷冻冷媒出口

11：导热槽

20：空气流道

30：外壳

30i；空气流入口

30o：空气排出口

40：热交换器

40g：空气导流罩

50：冷冻冷媒蒸汽循环泵

60：缓冲罐

70：液体止回阀

80：气体止回阀

100：电机

110：定子

120：转子

130：叶轮

Lr：冷媒流路

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

下面将详细说明本发明使用空气冷却构造、内部循环冷媒形成冷冻冷却流路，进行双重冷却，提高电机的冷却效率的双重冷却构造。在本发明中，高输出的涡轮风机利用空冷式与冷冻冷媒回路式共同构成，提高冷却效率的涡轮电机的双重冷却构造。其中，转子与定子之间形成空气流路，依靠空气冷却电机，定子的外部设置有冷冻冷媒回路形成冷却，提高了冷却效率的涡轮电机的双重冷却构造。

本发明将空冷式和冷冻冷媒回路式结合使用提高了冷却效率，热交换器利用叶轮吸入空气驱动节约了不必要的能耗将电机进行冷却。本发明利用电机的双重冷却构造具备利用空气的空冷式与利用冷冻冷媒的冷却方法。

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的利用热交换器的冷却构造的涡轮风机构成图。图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的利用热交换器的冷却构造的涡轮风机部分刨面图。图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的利用热交换器的冷却构造的涡轮风机冷却流体循环构造图。

如图所示，外壳30具有冷媒通过的夹套10与外部空气流入通过的空气流道20，例如，冷却电机后将蒸汽化的冷冻冷媒重新液化进行热交换的热交换器40及冷冻冷媒蒸汽循环泵50。

如图所示，根据本发明优选实施例的涡轮电机的双重冷却装置包括接收电源供应产生磁力的定子110与依靠定子磁化旋转的转子120，安装于转子的端部与转子一起旋转输送空气的叶轮130。

例如，夹套10如图1与图3所示设置于定子外部，外部形成冷媒流路，以电机为中心下部形成冷媒流入口10i，上部形成冷媒出口10o。冷媒入口10i和冷媒出口10o，贯通外壳设置有接口，可以简单连接冷媒流路Lr。

夹套10的内部与定子的外面相接，外部形成的流路部分设置有多数的导热槽11；导热槽11如图所示形成多数，这些能够把定子的热更快的传达至冷媒，提高冷却效率。导热槽11形成的冷媒流路依靠外壳30密封。夹套10在外周面形成冷媒流路，外部开放这个开放的部分利用外壳封闭形成一整个冷媒流路。空气流道20可另外设置制作，但是这种方法使冷却构造零部件变得复杂，所以在外壳的一个部位形成槽，形成空气流通的空气流道20。空气流道20覆盖于夹套的外面，贯通外壳形成的一个以上的空气气流路口30i流入的空气移动。

图1所示通过空气流入口30i流入的空气通过空气流道后通过转子与定子之间吸收热能依靠叶轮130送风的压力与压缩空气一起送风。换言之，叶轮驱动后定子与转子之间会形成低压，通过外壳的空气流入口30i外部的空气流入到外壳内部像叶轮方向移动吸收转子与定子的热能。

夹套流入的冷冻冷媒如图3所示在电机的下部的冷冻冷媒相比上部的冷冻冷媒维持相对低的温度。

夹套10形成的冷媒入口10i与冷媒出口10o利用冷媒的的热循环原理在电机的下部形成冷媒入口10i流入冷的冷媒，上部形成冷媒出口10o，加热的冷媒变成气体自然由上部排出。冷媒自然流入冷媒入口10i经过夹套吸收热后变成蒸汽蒸发蒸发的高温蒸汽通过冷媒出口10o向外部排出。这样排出的冷媒蒸汽重新通过热交换凝缩，供应于热交换器40。

热交换器40设置于冷媒入口10i与冷媒出口10o连接的冷媒通道Lr中间，冷媒出口排出的高温的蒸汽凝缩后变成低温的液态冷媒向冷媒入口循环。热交换机40可以用多种形态制作，但是最好是上部冷媒出口10o流入的冷媒蒸汽经过冷却自然向下流动的垂直型为最合适的形态。热交换器40利用大气将冷媒进行热交换，但是为了提高热交换效率可以强制通过空气循环。但是热交换器空气循环增加送风设备会造成结构复杂，增加能耗的缺点。

本发明为了利用叶轮的送风将热交换器40设置在引入工程用空气的叶轮130的空气流入口。热交换器依靠叶轮的驱动利用叶轮流入的空气凝缩高温的蒸汽。为了利用叶轮驱动时吸入的工程用空气驱动热交换器，吸入空气应该通过热交换西，为了这个目的叶轮流入空气的入口应该设置外部空气通过热交换器流入叶轮的空气导流罩40g。本发明具备冷媒流路Lr上的冷冻冷媒蒸汽循环泵50。冷冻冷媒蒸汽循环泵50如图所示连接于冷冻冷媒管路Lr中冷冻冷媒排出口10o连接于冷冻冷媒管路。既通过电机吸收电机的热能，设置有管道将气化的冷媒通过冷冻冷媒蒸汽循环泵进行循环，向热交换器40方向循环。本发明的冷冻冷媒如从电机下部供应上部排出，这样移动的冷冻冷媒依靠温差可以自行升华自然循环，但是如设置冷冻冷媒蒸汽循环泵50使循环更加顺畅，为了循环泵不工作时防止冷媒逆流设置有两个止回阀70，80。止回阀70，80中一个是液体止回阀70，液体止回阀是作用于冷冻冷媒流路Lr中电机的冷冻冷媒入口10i连接的部分，防止冷媒逆流，可以自然的向电机部位流动，另外一个为气体止回阀80是防止气化的冷冻冷媒在连接冷冻冷媒出口的管道中逆流向电机方向流动的止回阀。

本发明具备冷冻冷媒流路上的缓冲罐60。缓冲罐60设置于液体止回阀70与热交换器40之间，储存通过热交换的凝缩的液态冷冻冷媒。

构成的冷却构造的涡轮电机经过实验，实验结果，在大气温度22度时冷却装置启动前电机线圈温度我120摄氏度，转子温度为222摄氏度，排放空气温度为95摄氏度，相反启动冷却装置后电机线圈温度为7摄氏度，转子温度为58摄氏度，排放温度为18摄氏度，冷却效果有着大幅度的提高。

可以看出，本发明是在转子与定子之间形成空气流路，形成冷却，定子外部设置，内部形成有冷冻冷媒流路，依靠冷冻冷媒提高电机冷却效率的涡轮电机双重冷却构造，设置于定子的外部，形成冷冻冷媒流路，以电机为中心，下部形成冷冻冷媒入口，上部形成冷媒出口的夹套，上述夹套外部将冷冻冷媒流路密封，通过空气的空气罩壳，上述空气罩壳内部形成的一个以上的空气流道，上述空气流道在内部形成一个以上的空气流入口贯通侧壁的外壳，通过冷媒通道连接上述夹套的冷冻冷媒流路，上述冷媒出口排出的高温蒸汽冷却后变换成低温低压的冷媒，通过冷媒出口循环的热交换器以及冷冻冷媒管道中通过电机的蒸汽排出的冷冻冷欸管道上设置的循环冷冻冷媒蒸汽的冷冻冷媒蒸汽循环泵为特点。

此外，需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于包括：

用于接收电源供应产生磁力的定子；

依靠定子磁化旋转的转子；

安装于转子的端部与转子一起旋转输送空气的叶轮；

其中，定子内部形成有冷冻冷媒流路，以电机为中心的冷冻冷媒流路下部形成冷媒入口，冷冻冷媒流路上部形成冷媒出口；夹套设置于定子外部，而且夹套将冷媒流路密封；夹套的内部与定子的外面相接；而且夹套的外面覆盖有用于冷却用空气通过的空气流道；热交换器设置在叶轮的空气流入口，用于根据叶轮的驱动依靠流入的空气将高温蒸汽凝缩。

2.根据权利要求1所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于，空气流道内部形成贯通外壳侧壁的至少一个空气流入口。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于还包括通过冷媒流路与夹套内部流路连接以便将冷媒出口排出的高温蒸汽凝缩成低温低压的冷媒向冷媒入口循环的热交换器。

4.根据权利要求1或2所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于还包括冷冻冷媒管路中通过电机变成蒸汽的冷冻冷媒蒸汽排出管路，冷冻冷媒蒸汽排出管路上设置循环蒸汽的冷冻冷媒蒸汽循环泵。

5.根据权利要求1或2所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于，夹套内部流路被加工成直立型，以使其中的冷媒向电机上部自然移动。

6.根据权利要求1或2所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于还包括缓冲罐，设置于液体止回阀与热交换器之间，用于储存通过热交换的凝缩的液态冷冻冷媒。

7.根据权利要求1或2所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于还包括液体止回阀，布置在冷冻冷媒流路中电机的冷冻冷媒入口连接的部分，用于防止冷媒逆流。

8.根据权利要求1或2所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于还包括气体止回阀，用于防止气化的冷冻冷媒在连接冷冻冷媒出口的管道中逆流向电机。

9.根据权利要求1或2所述的涡轮电机的双重冷却装置，其特征在于，叶轮流入空气的入口引导外部的空气通过热交换器流入叶轮的空气导流罩。

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