永磁同步電機組件及具有其的壓縮機和空調器的製作方法

2023-05-31 08:30:11 1

本發明涉及一種永磁同步電機組件及具有其的壓縮機和空調器。

背景技術：

永磁同步電機具有體積小、整體運行效率高、功率因素高等特點，近年來常被應用於壓縮機的驅動。與傳動異步啟動電機相比，永磁同步電機採用電機轉子中的永磁體勵磁，可避免勵磁電流產生磁場的同時引起勵磁損耗，但也需要採用強制散熱措施帶走永磁同步電機內部的熱量，避免轉子內部永磁體因長期在高溫工作環境下而引起的退磁現象。尤其是大功率電機，繞組電流大，整個環境發熱量更是明顯，散熱措施必須得以保證。

現有永磁同步電機採用的冷卻方式根據電機類型可分為兩種，開式電機常採用風冷，利用風扇帶動電機周圍空氣流動，從而為電機散熱，但是該種結構會增加整個環境的溫度，需額外增加設備對外界環境進行散熱，這種結構有一定的局限性；閉式電機採用氟利昂等已蒸發、不導電液態冷卻介質來冷卻，現有大部分壓縮機結構均採用的均為該種冷卻方式。

關於閉式永磁同步電機冷卻方式常用的方法亦有多種，可以為定子兩端繞組噴灑冷卻介質，或者是在定子外表面增設螺旋流道來冷卻繞組外表面溫度，但這些措施均比較單一，冷卻效果有限，僅適用於中小功率的電機，當電機功率升至800kw、1500kw甚至更大時，由於電機長度會增加很多，傳統的冷卻方式僅能冷卻轉子兩端或者定子外表面，而很難冷卻到轉子中間部位，容易導致轉子內部永磁體因長期在高溫工作環境下而引起退磁現象。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種永磁同步電機組件及具有其的壓縮機和空調器，以解決現有技術中電機冷卻不均勻的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種永磁同步電機組件，包括：筒體，具有容納腔；定子，設置於容納腔中；轉子，定子套設在轉子的外周壁上並與轉子的外周壁之間形成有與容納腔相連通的氣隙通道，筒體的筒壁上開設有將冷卻流體引入至氣隙通道中的冷卻流體通道；回氣通道，開設於筒體的筒壁和定子上並與氣隙通道相連通。

進一步地，定子將容納腔分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室相位於氣隙通道的兩端，其中，冷卻流體通道的進口設置在筒體的筒壁，冷卻流體通道具有與第一腔室相連通的第一出口和與第二腔室相連通的第二出口。

進一步地，第一出口和第二出口中至少一個開設於筒體的上部的筒壁上。

進一步地，冷卻流體通道包括：冷卻流體入口，開設於筒體的筒壁上；螺旋通道，開設於筒體的內周壁上並沿定子的周向和軸向方向延伸，螺旋通道的入口端與冷卻流體入口相連通，螺旋通道的出口端與氣隙通道相連通。

進一步地，螺旋通道的入口端位於螺旋通道的沿其自身軸向方向上的中部位置。

進一步地，螺旋通道具有兩個相對設置的出口端，兩個出口端分別與第一腔室和第二腔室相連通以形成第一出口和第二出口。

進一步地，螺旋通道的兩個出口端分別設置於定子的位於第一腔室和第二腔室的首端處和尾端處。

進一步地，螺旋通道的通道間距沿定子的軸向方向均布。

進一步地，螺旋通道的旋轉方向與定子的線圈產生的磁場方向相同或相反。

進一步地，回氣通道包括：冷卻流體出口，開設於筒體的外周壁上；冷卻通道，開設於定子上，氣隙通道通過冷卻通道與冷卻流體出口相連通。

進一步地，冷卻通道的軸線沿定子的徑向方向延伸設置。

為了實現上述目的，根據本發明的另一個方面，還提供了一種壓縮機，包括永磁同步電機組件，永磁同步電機組件為上述的永磁同步電機組件。

為了實現上述目的，根據本發明的再一個方面，又提供了一種空調器，包括永磁同步電機組件、壓縮機、蒸發器和冷凝器，永磁同步電機組件為上述的永磁同步電機組件，冷卻流體通道與冷凝器相連通，回氣通道與蒸發器或壓縮機的吸氣口相連通。

應用本發明的技術方案，定子套設在轉子的外周壁上並與轉子的外周壁之間形成有與容納腔相連通的氣隙通道，筒體的筒壁上開設有將冷卻流體引入至氣隙通道中的冷卻流體通道。將冷卻流體引至轉子的外周壁處以對轉子進行降溫，避免了電機的轉子長期運行在高溫環境中因永磁體退磁而造成嚴重的損失。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據本發明的永磁同步電機組件的剖視圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、筒體；11、冷卻流體通道；11a、第一出口；11b、第二出口；12、冷卻流體入口；13、螺旋通道；20、定子；30、轉子；40、氣隙通道；50、回氣通道；51、冷卻流體出口；52、冷卻通道。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1所示，本發明提供了一種永磁同步電機組件。

具體地，永磁同步電機組件包括筒體10、定子20、轉子30、氣隙通道40和回氣通道50。其中，筒體10具有容納腔。定子20設置於容納腔中，電機的定子20套裝固定在筒體10的內部。定子20套設於轉子30的外周壁上並與轉子30的外周壁之間形成有氣隙通道40，氣隙通道40與容納腔相連通。電機的轉子30安裝在定子20的內部，支撐筒體10在前後軸承上。筒體10的筒壁上開設有冷卻流體通道11，冷卻流體通道11能夠將冷卻流體引入至氣隙通道40中。回氣通道50開設於筒體10的筒壁和定子20上，回氣通道50與氣隙通道40相連通。將冷卻流體引至轉子30的外周壁處以對轉子30進行降溫，避免了電機的轉子30長期運行在高溫環境中因永磁體退磁而造成嚴重的損失。本結構改變了冷卻流體的冷卻途徑，進而改善了冷卻方式，提高了冷卻的均勻性，保證和提高了電機運行的可靠性，特別適用於較大尺寸電機。

本發明能夠解決大功率電機的冷卻問題，其中，大功率一般指的是大於100kw的電機，在本發明中尤其適用於500kw～1500kw電機。該大功率永磁同步電機可用於離心壓縮機、螺杆壓縮機、鼓風機等多種類似機型。用於冷卻的冷卻介質可為氟利昂或者其他易蒸發產生相變吸熱、不導電的物質。

本實施例中的永磁同步電機組件包括筒體10、定子20和轉子30各一個。

如圖1所示，定子20將容納腔分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室相位於氣隙通道40的兩端，第一腔室和第二腔室通過氣隙通道40相連通。其中，冷卻流體通道11的進口設置在筒體10的筒壁，冷卻流體通道11具有與第一腔室相連通的第一出口11a，冷卻流體通道11還具有與第二腔室相連通的第二出口11b。冷卻流體進入冷卻流體通道11的進口，然後分別從第一出口11a和第二出口11b流出，第一出口11a流出的冷卻流體進入氣隙通道40，第二出口11b流出的冷卻流體進入氣隙通道40，冷卻流體均從回氣通道50流出筒體10。

進而地，如圖1所示，第一出口11a和第二出口11b中至少一個開設於筒體10的上部的筒壁上。第一出口11a和/或第二出口11b的位置可以位於筒體10的內周壁上的任意位置，可以視結構需要任意排布，以筒體10的上部的筒壁上開設為最佳。因為底部可能有液態冷媒，底部冷卻得較好，在筒體10的上部的筒壁上開設出口有利於對筒體10的上部的冷卻。

冷卻流體通道11包括冷卻流體入口12和螺旋通道13。具體地，冷卻流體入口12開設於筒體10的筒壁上。螺旋通道13開設於筒體10的內周壁上，螺旋通道13沿定子20的周向和軸向方向延伸，螺旋通道13的入口端與冷卻流體入口12相連通，螺旋通道13的出口端與氣隙通道40相連通。進一步地，螺旋通道13的通道間距沿定子20的軸向方向均布。筒體10 的內壁上開設有螺旋通道13，螺旋通道13可以是螺旋槽，螺旋通道13旋轉方向可以左旋可以右旋。螺旋通道13的通道間距可以根據電機功率和發熱量大小來確定，間距以均布為最佳。

進一步地，螺旋通道13具有兩個相對設置的出口端，兩個出口端分別與第一腔室和第二腔室相連通以形成第一出口11a和第二出口11b。

螺旋通道13的入口端位於螺旋通道13的沿其自身軸向方向上的中部位置。採用中間引入冷媒，同時向兩邊流動，再從兩端的氣隙通道40回到中部，通過回氣通道50引出電機，實現冷卻。

如圖1所示，螺旋通道13的兩個出口端分別設置於定子20的位於第一腔室和第二腔室的首端處和尾端處，這樣便於冷卻流體流經完整的氣隙通道40，以對整個轉子進行冷卻降溫。

螺旋通道13的旋轉方向與定子20的線圈產生的磁場方向相同或相反。

具體地，如圖1所示，回氣通道50包括冷卻流體出口51和冷卻通道52。冷卻流體出口51開設於筒體10的外周壁上。冷卻通道52開設於定子20上，氣隙通道40通過冷卻通道52與冷卻流體出口51相連通。

筒體10的中部開有冷卻流體的冷卻流體入口12和冷卻流體出口51，冷卻流體入口12與螺旋通道13相通，回氣通道50則與螺旋通道13錯開。冷卻流體入口12和冷卻流體出口51可以在圓周方向任意排布，冷卻流體入口12和冷卻流體出口51可以位於同側並排布置，也可以錯開角度，即視結構需要可以任意排布。電機運轉時，將低溫冷卻流體從電機中部的冷卻流體入口12引入，冷卻流體沿著筒體10的內周壁上的螺旋槽即螺旋通道13分別前行和後行，分別到達電機前端和後端。這個過程中，電機的定子20外緣得到冷卻。兩端的冷卻流體集聚後壓力增大，冷卻流體被壓入電機的定子20與轉子30之間的氣隙通道40中，回到電機中部，冷卻流體所經之處，轉子30和定子20內部得到冷卻，同時冷卻流體溫度升高。最後，冷卻流體通過定子20上的冷卻通道52和筒體10的筒壁上的冷卻流體出口51引出到筒體10的外部。這個就是電機的冷卻方式。

優選地，冷卻通道52的軸線沿定子20的徑向方向延伸設置。這樣的結構加工製作簡單易於實現。

本發明還提供了一種壓縮機，壓縮機包括永磁同步電機組件，永磁同步電機組件為上述的永磁同步電機組件。由於永磁同步電機是整個壓縮機最為核心的部件，是整個壓縮機的動力源，電機轉子更是核心中的核心，一旦轉子中的永磁體退磁，將直接導致壓縮機無法正常運轉，造成的損失是毀滅性的，而通過本發明將能完全避免這種事情的發生，保證整個壓縮機運行的安全可靠。本發明能夠解決較大尺寸電機冷卻不均勻的問題，保證電機運轉正常。

本發明又提供了一種空調器，空調器包括永磁同步電機組件、壓縮機、蒸發器和冷凝器。永磁同步電機組件為上述實施例中的永磁同步電機組件，其中，冷卻流體通道與冷凝器相連通，回氣通道與蒸發器或壓縮機的吸氣口相連通。

從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：

轉子套設於定子的外周壁上並與定子的外周壁之間形成有與容納腔相連通的氣隙通道，筒體的筒壁上開設有將冷卻流體引入至氣隙通道中的冷卻流體通道。將冷卻流體引至轉子的外周壁處以對轉子進行降溫，避免了電機的轉子長期運行在高溫環境中因永磁體退磁而造成嚴重的損失。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。