[发明专利]密封电动机的冷却和控制

说明书

技术领域

本发明涉及对用于驱动压缩机(例如空气压缩机和在制冷系统中使用的压缩机)的电动机的改善冷却的系统及方法。本申请尤其涉及使用制冷剂液体对压缩机电动机定子的冷却，以及在制冷剂液体已经流过定子之后通过使用相同的制冷剂对压缩机转子的冷却。

背景技术

在压缩机的制冷循环运行期间，压缩机被一个通过电动马达得以转动的轴驱动。简单地说，当电流通过形成定子的一连串绕组时，该电动机产生热，于是引起转子转动。该转子和定子被置于电动机外壳内。该转子包括可连接至其它设备的轴，该其它设备在此处为压缩机。在先进的压缩机中，转子可由电磁轴承支撑。这些轴承也会产生热，且该轴承可被认为是电动机的一部分。为除热以及防止电动机过热，必须提供冷却，因为电动机通常设置有当该电动机的温度超过预定限制即自动关闭的特征，以防止损害电动机。

已经使用了多种方案来从制冷应用中的压缩机电动机除热。2011年9月20日授权给De Larminat并转让给本发明的受让人的第8,021,127号美国专利(“该’127专利”)描述了一种这样的技术。该’127专利将制冷剂气体从蒸发器中抽出，并使该气体穿过电动机，该气体通过转子和定子之间的间隙。来自该蒸发器的该制冷剂气体的温度远低于该电动机的温度，因此当该制冷剂气体流过转子时将该区域冷却。在该制冷剂通过该转子后，其被循环回到压缩机入口或吸入口。其它技术也使制冷剂流体流过定子内的通道。这些设置的问题之一是，尽管制冷剂在冷却电动机时很有效，但该电动机可能会变得太冷以致在电动机外壳上形成冷凝，不合意地导致冷凝形成的水从该外壳滴落到地板上。

需要这样一种设计，其向电动机提供冷却，但可调节该电动机的温度，以便该温度在压缩机电动机所在的位置不低于空气的露点，从而防止在电动机外壳上形成冷凝，且消除了在该压缩机电动机下方的地面上形成积水的问题。

发明内容

本发明包含对在使用压缩机的系统(例如制冷系统)中的电动机的定子和转子进行冷却的装置和方法。该装置包括：具有内部通路的定子；位于该定子内的转子，该转子具有在该转子和该定子之间的通道；密封地封住该转子和该定子的外壳；位于该外壳内并定位在该转子的一端的电磁轴承；向该定子内部通路提供制冷剂液体的制冷剂管线，该定子的内部通路与转子通道流体连通；以及流量控制装置，被定位以控制通过该定子的内部通路的制冷剂流量。该电动机包括第一管线，以使所有液体制冷剂循环到蒸发器；以及第二管线，以使制冷剂气体循环到制冷系统的低压侧。该电动机内包括至少一个温度监测装置。该温度监测装置与控制器连通。该温度监测装置确定该电动机的温度并向该控制器提供表明该电动机温度的信号。该控制器评估电动机温度并通过流量控制装置调整制冷剂的流量，以将该电动机保持在足够高以防止在电动机外壳的外部形成冷凝的一个温度范围内。当然，该控制器也可通过该流量控制装置保持制冷剂的流量，以将该电动机的温度保持在为防止过热而停止电动机运行的一个自动温度切断装置的设定点以下。

该制冷系统包括：制冷剂，其在该系统中可为气体或液体；将制冷剂气体压缩至高压的压缩机；与该压缩机流体连通、使高压制冷剂气体凝结为高压液体的冷凝器；冷却及控制冷凝温度的冷却塔；与该冷凝器流体连通以进一步冷却来自该冷凝器的制冷剂的过冷器；从该过冷器至该蒸发器的管线，以提供在该过冷器和该蒸发器之间的流体连通，其中液体制冷剂在该蒸发器中经历相变，且其中该蒸发器与该压缩机流体连通。在该系统中的该过冷器和该蒸发器间的管线中也包括可变节流孔阀，以降低从该过冷器流向该蒸发器的制冷剂的压力。来自该过冷器和该可变节流孔阀之间的导管的液体管线向压缩机电动机提供过冷的制冷剂。来自与该电动机关联的排液口的液体管线将冷凝制冷剂从该电动机返回到该蒸发器。来自该电动机的流体管线将气态的制冷剂返回到该蒸发器。控制器控制该制冷系统的运行。

从下文结合附图对优选的实施方案的更详细的描述中将明了本发明其它的特征和优势，这些附图以实施例的方式例示了本发明的原理。

附图说明

图1为包括可变节流孔阀及位于该冷凝器和该可变节流孔阀之间的过冷器的制冷系统的示意图。

图2为本发明的用于压缩机的电动机冷却回路的示意图，该电动机冷却回路具有电磁轴承并且将输入液体制冷剂作为冷媒。

图3为现有技术的用于压缩机的电动机冷却回路的示意图，该电动机冷却回路具有电磁轴承并且使用液体制冷剂及气体制冷剂作为冷媒。