CN118381255A - 一种制冷压缩机用高速电机冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，包括高速电机的定子、转子、电机壳体、第一气浮轴承、第二气浮轴承以及第一轴承座和第二轴承座，所述的第一轴承座、转子、定子、第一气浮轴承相互围绕形成第一冷却腔，所述的第二轴承座、转子、定子、第二气浮轴承相互围绕形成第二冷却腔，第一冷却腔与第二冷却腔之间通过转子与定子之间的第一气道连通，所述第一冷却腔分别连通第一进气通道和第一冷却液通道形成第一气液雾化冷却环境，所述第二冷却腔分别连通第二进气通道和第二冷却液通道形成第二气液雾化冷却环境。该种制冷压缩机用高速电机冷却方法通过第一气道连通的第一冷却腔和第二冷却腔形成流动的气液雾化环境提高了高速电机的冷却性能。

Description

一种制冷压缩机用高速电机冷却方法

技术领域

本发明涉及高速电机冷却领域，特别涉及一种制冷压缩机用高速电机冷却方法。

背景技术

离心式制冷压缩机，特别是配置气浮轴承的压缩机，通常工作转速非常高，超高速、小型化已经成为该类产品在行业发展的必然趋势。超高速运行所带来的问题是高速电机在工作过程中会产生大量的热量，因此电机的散热问题是非常关键。

中国专利公开号CN105358921B和CN115210513A公开了不同的冷却方案，其共同点是对电机定子铁芯进行了螺旋槽冷却通道设计，充分对电机定子铁芯进行了冷却，但是对定子线圈的冷却并不充分，所带来的问题是定子铁芯和定子线圈冷却不均匀，造成温度偏差较大，流道中的冷却介质未能完全发挥最大作用，如果电机部件在工作过程中不能进行有效冷却，因冷却不充分而导致电机部件局部温升较高，将会大大降低电机的能效，对于电机的长期稳定运行存在很大的隐患。

对于上述现有技术，本领域技术人员研究的对象是如何更加高效的，稳定的对高速电机转子、定子实施降温效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种高速电机定子线圈和铁芯以及转子冷却效果好、不影响性能的制冷压缩机用高速电机冷却方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，包括高速电机的定子、转子以及电机壳体，转子两端与电机壳体之间分别设有第一轴承座和第二轴承座，转子与第一轴承座之间设有第一气浮轴承，转子与第二轴承座之间设有第二气浮轴承，所述的第一轴承座、转子、定子、第一气浮轴承相互围绕形成第一冷却腔，所述的第二轴承座、转子、定子、第二气浮轴承相互围绕形成第二冷却腔，第一冷却腔与第二冷却腔之间通过转子与定子之间的第一气道连通，所述第一冷却腔分别连通第一进气通道和第一冷却液通道形成第一气液雾化冷却环境，所述第二冷却腔分别连通第二进气通道和第二冷却液通道形成第二气液雾化冷却环境，所述第一进气通道、第二进气通道连通制冷压缩机的排气密封气道。本发明由于采用了第一冷却腔形成的第一气液雾化冷却环境以及第二冷却腔形成的第二气液雾化冷却环境相对传统的冷却气体和冷却液液体冷却效果更加优良，冷却范围相对转子、定子更加均匀有效，提高了高速电机的工作性能。另外由于第一进气通道、第二进气通道连通制冷压缩机的排气密封气道，气体经过排气密封气道会节流，少量冷却气体会强化气液雾化效果。

所述的第一冷却液通道通过第三冷却液通道连接冷水机组的冷凝器，第一冷却液通道同时通过螺旋冷却液通道连接第二冷却液通道，所述螺旋冷却液通道位于电机壳体与定子之间，冷却液经过螺旋运动增强定子的换热效果。

所述第一冷却液通道的管壁上设有两个以上的第一喷嘴，第一喷嘴的喷射方向对应定子一端部的第一绕组，采用直接喷射提高降温效果；所述第二冷却液通道的管壁上设有两个以上的第二喷嘴，第二喷嘴的喷射方向对应定子另一端部的第二绕组，采用直接喷射提高降温效果。

所述第一冷却腔连通第一气浮轴承与转子之间的第一排气道，第一排气道为环形气道，排气方向为第一气浮轴承两侧，第一进气通道为绕转子周向均布的气孔，进气方向为指向第一冷却腔，两气道与第一喷嘴喷射的冷却液进行混合雾化；所述第二冷却腔连通第二气浮轴承与转子之间的第二排气道，所述第二排气道为环形气道，排气方向为第二气浮轴承两侧，第二进气通道为绕转子周向均匀布置的气孔，进气方向指向第二冷却腔，两气道气体与第二喷嘴喷射的冷却液进行混合雾化；

所述第二冷却腔连通出气管，出气管连接冷水机组的蒸发器，出气管的布置保证了第二冷却腔内的压力略低于第一冷却腔，使得第三冷却液通道与出气管形成连续的供液和排气状态。

所述的第一气液雾化冷却环境形成的冷却流体通过第一气道流向第二气液雾化冷却环境，由流向相反的第二进气通道进行二次雾化，进一步提高雾化和降温效果。

所述的第一绕组安装有第一温度传感器，所述第二绕组安装有第二温度传感器，所述第一绕组与第二绕组之间的定子中间安装有第三温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器三者温度测点线路组成测温线连接接口插头。第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器多点的温度采集，增加了定子的温度感应范围。

所述的第二冷却腔的温度和压力由传感器检测，传感器的信号和接口插头的信号同步输入控制器，控制器通过调节阀控制第三冷却液通道的流量，所述传感器位于连通第二冷却腔的第三腔体内。控制器通过第二冷却腔的温度和压力数据与第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器数据对比有效通过调节阀控制第三冷却液通道的流量，有利于提高对于整个高速电机的降温性能。

所述的螺旋冷却液通道内的冷却液走向为螺旋方向且与转子旋转方向相反，与轴向第一气道冷却流体轴向流动方向相同，以进一步增加降温效果，保证了定子充分的冷却和换热。

所述的出气管的进气口位置低于第一气道，保证高速电机停机时候，第一气道内的液态冷却液能够顺利回流到蒸发器。

采用上述的技术方案，该一种制冷压缩机用高速电机冷却方法通过第一气道连通的第一冷却腔、第二冷却腔形成流动的气液雾化环境提高了高速电机的冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图 1 为本发明一种制冷压缩机用高速电机冷却方法原理图；

图 2 为图1中A-A向剖视结构示意图；

图 3 为本发明中定子结构示意图；

图 4 为图3中B-B向剖视结构示意图;

图 5 为本发明中螺旋冷却液通道结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1-5所示，一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，包括高速电机的定子13、转子5以及电机壳体1，转子5两端与电机壳体1之间分别设有第一轴承座2和第二轴承座9，转子5与第一轴承座2之间设有第一气浮轴承4，转子5与第二轴承座9之间设有第二气浮轴承10，第一轴承座2、转子5、定子13、第一气浮轴承4相互围绕形成第一冷却腔3，第二轴承座9、转子5、定子13、第二气浮轴承10相互围绕形成第二冷却腔8，第一冷却腔3与第二冷却腔8之间通过转子5与定子13之间的第一气道12连通，第一冷却腔3分别连通第一进气通道25和第一冷却液通道22形成第一气液雾化冷却环境，第二冷却腔8分别连通第二进气通道91和第二冷却液通道24形成第二气液雾化冷却环境。第一气液雾化冷却环境、第二气液雾化冷却环境配合第一气道12形成对于转子5、定子13整体充分包覆式的冷却环境。

第一冷却液通道22通过第三冷却液通道17连接冷水机组的冷凝器，第一冷却液通道22同时通过螺旋冷却液通道23连接第二冷却液通道24，螺旋冷却液通道23位于电机壳体1与定子13之间，实现对于定子13表面的冷却性能。螺旋冷却液通道23内的冷却液走向为螺旋方向且与转子旋转方向相反。

作为结构优选第一冷却液通道22的管壁上设有两个以上的第一喷嘴21，第一喷嘴21的喷射方向对应定子13一端部的第一绕组33，对于第一绕组33直喷降温。第二冷却液通道24的管壁上设有两个以上的第二喷嘴51，第二喷嘴51的喷射方向对应定子13另一端部的第二绕组31，对于第二绕组31直喷降温。

为了进一步提高雾化效果，第一冷却腔3连通第一气浮轴承4与转子5之间的第一排气道6，第一排气道6为环形气道，排气方向为第一气浮轴承4两侧，第一进气通道25为绕转子5周向均布的气孔，进气方向为指向第一冷却腔3，两气道与第一喷嘴21喷射的冷却液进行混合雾化。

第二冷却腔8连通第二气浮轴承10与转子5之间的第二排气道11，所述第二排气道11为环形气道，排气方向为第二气浮轴承10两侧，第二进气通道91为绕转子5周向均匀布置的气孔，进气方向指向第二冷却腔8，两气道气体与第二喷嘴51喷射的冷却液进行混合雾化

为了使冷却腔内的气体形成回流，第二冷却腔8连通出气管16，出气管16连接冷水机组的蒸发器。第一气液雾化冷却环境形成的冷却流体通过第一气道12流向第二气液雾化冷却环境，由流向相反的第二进气通道91进行二次雾化。出气管16的进气口62位置低于第一气道12，保证高速电机停机时候，第一气道12内的液态冷却液能够顺利回流到蒸发器。

为了进一步提高温度控制性能，第一绕组33安装有第一温度传感器20，第二绕组31安装有第二温度传感器26，第一绕组33与第二绕组31之间的定子13中间安装有第三温度传感器27，第一温度传感器20、第二温度传感器26、第三温度传感器27三者温度测点线路组成测温线32连接接口插头15。第二冷却腔8的温度和压力由传感器14检测，传感器14的信号和接口插头15的信号同步输入控制器19，控制器19通过调节阀18控制第三冷却液通道17的流量，传感器14位于连通第二冷却腔8的第三腔体7内。

本发明具体工作方法为：冷却液通过调节阀18经过节流降压通过第三冷却液通道17进入第一冷却液通道22，然后分为两路冷却通道走向，第一条冷却通道走向为冷却液通过第一喷嘴21喷入第一冷却腔3，同时压缩机通过排气密封气道部分气体泄漏由第一进气通道25进入第一腔体3，第一气浮轴承4通过第一排气道6泄漏少量气体到第一腔体3，第一腔体3中的气体对冷却液雾化后实现第一绕组33充分冷却，然后雾化流体通过第一气道12进入第二冷却腔8。

两路冷却通道走向中第二条冷却通道走向为进入第一冷却液通道22后的冷却液，通过螺旋冷却液通道23对定子13进行冷却，而后冷却液通过第二喷嘴51喷射进入第二冷却腔8对第二绕组31进行充分冷却；第二冷却腔8内冷却后的气雾通过出气管16进入冷水机组的蒸发器。

传感器14检测第二冷却腔8内的气体的温度和压力，并把信号输入控制器19用于检测冷却液的雾化状态，同时布置在定子上的三个温度传感器来检测定子的工作温度，根据冷却液雾化状态和定子温度综合判断高速电机的冷却效果，由调节阀18来控制冷却液达到最佳流量。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，包括高速电机的定子（13）、转子（5）以及电机壳体（1），转子（5）两端与电机壳体（1）之间分别设有第一轴承座（2）和第二轴承座（9），转子（5）与第一轴承座（2）之间设有第一气浮轴承（4），转子（5）与第二轴承座（9）之间设有第二气浮轴承（10），其特征在于：所述的第一轴承座（2）、转子（5）、定子（13）、第一气浮轴承（4）相互围绕形成第一冷却腔（3），所述的第二轴承座（9）、转子（5）、定子（13）、第二气浮轴承（10）相互围绕形成第二冷却腔（8），第一冷却腔（3）与第二冷却腔（8）之间通过转子（5）与定子（13）之间的第一气道（12）连通，所述第一冷却腔（3）分别连通第一进气通道（25）和第一冷却液通道（22）形成第一气液雾化冷却环境，所述第二冷却腔（8）分别连通第二进气通道（91）和第二冷却液通道（24）形成第二气液雾化冷却环境，所述第一进气通道（25）、第二进气通道（91）连通制冷压缩机的排气密封气道。

2.根据权利要求1所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述的第一冷却液通道（22）通过第三冷却液通道（17）连接冷水机组的冷凝器，第一冷却液通道（22）同时通过螺旋冷却液通道（23）连接第二冷却液通道（24），所述的螺旋冷却液通道（23）位于电机壳体（1）与定子（13）之间。

3.根据权利要求2所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述第一冷却液通道（22）的管壁上设有两个以上的第一喷嘴（21），第一喷嘴（21）的喷射方向对应定子（13）一端部的第一绕组（33）；所述第二冷却液通道（24）的管壁上设有两个以上的第二喷嘴（51），第二喷嘴（51）的喷射方向对应定子（13）另一端部的第二绕组（31）。

4.根据权利要求1所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述第一冷却腔（3）连通第一气浮轴承（4）与转子（5）之间的第一排气道（6），第一排气道（6）为环形气道，排气方向为第一气浮轴承（4）两侧，第一进气通道（25）为绕转子（5）周向均布的气孔，进气方向为指向第一冷却腔（3），两气道与第一喷嘴（21）喷射的冷却液进行混合雾化；所述第二冷却腔（8）连通第二气浮轴承（10）与转子（5）之间的第二排气道（11），所述第二排气道（11）为环形气道，排气方向为第二气浮轴承（10）两侧，第二进气通道（91）为绕转子（5）周向均匀布置的气孔，进气方向指向第二冷却腔（8），两气道气体与第二喷嘴（51）喷射的冷却液进行混合雾化。

5.根据权利要求4所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述第二冷却腔（8）连通出气管（16），出气管（16）连接冷水机组的蒸发器。

6.根据权利要求1所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述的第一气液雾化冷却环境形成的冷却流体通过第一气道（12）流向第二气液雾化冷却环境，由流向相反的第二进气通道（91）气体进行混合，进一步对第二绕组（31）进行冷却。

7.根据权利要求3所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述的第一绕组（33）安装有第一温度传感器（20），所述第二绕组（31）安装有第二温度传感器（26），所述第一绕组（33）与第二绕组（31）之间的定子（13）中间安装有第三温度传感器（27），第一温度传感器（20）、第二温度传感器（26）、第三温度传感器（27）三者温度测点线路组成测温线（32）连接接口插头（15）。

8.根据权利要求1所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述的第二冷却腔（8）的温度和压力由传感器（14）检测，传感器（14）的信号和接口插头（15）的信号同步输入控制器（19），控制器（19）通过调节阀（18）控制第三冷却液通道（17）的流量，所述传感器（14）位于连通第二冷却腔（8）的第三腔体（7）内。

9.根据权利要求2所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述的螺旋冷却液通道（23）内的冷却液走向为螺旋方向且与转子旋转方向相反，与轴向第一气道（12）冷却流体流动方向相同。

10.根据权利要求5所述的一种制冷压缩机用高速电机冷却方法，其特征在于：所述的出气管（16）的进气口（62）位置低于第一气道（12）。