CN109477486A - 电动机集成型流体机械 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动机集成型流体机械，不增大设置空间地有效地进行流体机械主体和电动机的冷却，由此提高性能和可靠性。集成型流体机械的特征在于，包括：使流体压缩或膨胀的流体机械单元；具有连接于所述流体机械单元的驱动轴的电动机单元；冷却风扇，其连接于上述驱动轴的与上述流体机械单元相反一侧，从上述电动机单元侧吸入冷却风，冷却上述电动机单元和上述流体机械单元，在上述电动机单元与上述冷却风扇之间，从径向外侧向上述驱动轴去的冷却风通路的最小截面面积大于从上述电动机单元侧向上述冷却风扇去的冷却风通路的最小截面面积。
Description
技术领域
本发明涉及电动机集成型流体机械。
背景技术
专利文献1中记载有一种流体机械，通过利用将从冷却风扇吹出的冷却风向流体机械主体导通的冷却风导向件覆盖电动机，来冷却电动机和流体机械主体的流体机械。
专利文献2中记载有一种流体机械，通过将从冷却风扇吹出的冷却风利用冷却风导向件向流体机械主体导通，来冷却流体机械主体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4625193号公报
专利文献2：日本特开2014-105693号公报
发明内容
发明所要解决的课题
流体机械主体和电动机成为一体的电动机集成型流体机械中，由于流体的压缩热或轴承的发热及电动机的发热，引起各部的温度上升。压缩室的温度上升，由于压缩效率的降低而使性能降低，电动机或轴承的温度上升，由于零件的劣化而降低可靠性，因此，流体机械主体及电动机的有效的冷却变得非常重要。
专利文献1的流体机械主体和电动机成为一体的流体机械，为了冷却流体机械主体和电动机，而利用将从冷却风扇吹出的冷却风向流体机械主体导通的冷却风导向件覆盖电动机。因此，冷却风从冷却风扇吹出，在冷却风导向件内沿着电动机流通，由此冷却电动机，然后，冷却流体机械主体。该结构中，为了在轴向上与电动机相反一侧设置冷却风扇的冷却风吸入口，必须在流体机械的轴向外侧确保吸气的空间，存在设置所需要的空间增大的问题。另外，电动机的冷却仅在由冷却风导向件覆盖了的部分进行，冷却风不能流通到除此以外的部分，因此，存在电动机的冷却不足的问题。
专利文献2的流体机械主体和电动机成为一体的流体机械中，冷却风扇的冷却风吸入口设置于轴向电动机一侧，通过设计将从冷却风扇吹出的冷却风向流体机械主体导通的冷却风导向件的截面形状，有效地冷却流体机械主体。该结构中，从电动机与冷却风导向件的间隙吸入冷却风，因此，在该距离较小时，不能充分地吸入冷却风，存在流体机械主体的冷却不足的问题。另外，没有考虑电动机的冷却。
因此，本发明的目的在于，提供一种电动机集成型流体机械，不增大设置空间，通过有效地进行流体机械主体与电动机的冷却，而提高性能和可靠性。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，当举例本发明的“电动机集成型流体机械”的一例时，其特征在于，包括：
使流体压缩或膨胀的流体机械单元；
电动机单元，其包括连接于所述流体机械单元的驱动轴、与所述驱动轴一体旋转的转子、对所述转子施加旋转力的定子和***述转子以及所述定子的电动机壳体；
冷却风扇，其连接于所述驱动轴的与所述流体机械单元相反一侧，从所述电动机单元侧吸入冷却风，冷却所述电动机单元和所述流体机械单元，
在所述电动机单元与所述冷却风扇之间，从径向外侧向所述驱动轴去的冷却风通路的最小截面面积大于从所述电动机单元侧向所述冷却风扇去的冷却风通路的最小截面面积。
另外，当举例本发明的“电动机集成型流体机械”的另一例时，其特征在于，包括：
使流体压缩或膨胀的流体机械单元；
电动机单元，其包括连接于所述流体机械单元的驱动轴、与所述驱动轴一体旋转的转子、对所述转子施加旋转力的定子和***述转子以及所述定子的电动机壳体；
冷却风扇，其连接于所述驱动轴的与所述流体机械单元相反一侧，从所述电动机单元侧吸入冷却风，冷却所述流体机械单元和所述电动机单元；和
***述冷却风扇的风扇罩，
将所述风扇罩的所述电动机壳体侧的开口部的最大直径设为D，所述开口部的开口面积设为S，所述开口部与所述电动机壳体的间隔距离设为h时，满足h＞S/(πD)。
发明效果
根据本发明，能够提供通过降低冷却风的吸入损失来确保冷却风，从而不增大设置空间地能够有效地进行流体机械主体与电动机的冷却，并提高性能和可靠性的电动机集成型流体机械。
附图说明
图1是本发明的实施例1的电动机集成型流体机械的横截面图。
图2是本发明的实施例1的电动机集成型流体机械的吸入侧冷却风流通的示意图。
图3是本发明的实施例2的电动机集成型流体机械的横截面图。
图4是本发明的实施例3的电动机集成型流体机械的横截面图。
图5是本发明的实施例4的电动机集成型流体机械的横截面图。
具体实施方式
以下，作为本发明的实施方式的流体机械，举例电动机集成型涡旋式空气压缩机，并根据附图进行说明。此外，用于说明实施例的各附图中，对相同的构成要素标注相同的名称、附图标记，并省略其重复的说明。
实施例1
图1表示本实施例1的电动机集成型流体机械的横截面图。附图标记1表示作为整体的压缩机单元。附图标记2表示构成压缩机单元1的外壳的压缩机壳体，附图标记3表示设置于压缩机壳体2中的、立设有螺旋状的涡旋齿部3a的固定涡旋件，附图标记4表示立设有螺旋状的涡旋齿部4a的旋转涡旋件。旋转涡旋件4通过作为电动机的旋转轴的驱动轴5和设置于驱动轴5的压缩机单元1侧的端部的偏芯部(未图示)被驱动。并且，旋转涡旋件4的涡旋齿部4a在与上述固定涡旋件3的涡旋齿部3a之间形成多个压缩室6。
因此，旋转涡旋件4通过设置于驱动轴5及压缩机壳体2与旋转涡旋件4之间的防自转机构(未图示)进行旋转运动，使得在与固定涡旋件3之间构成的压缩室6随着向中心去而缩小，由此进行压缩。
驱动压缩机单元1的电动机单元11由电动机壳体12、收纳于电动机壳体12中的定子13a和转子13b构成，并与贯通地安装于转子13b的驱动轴5连结。
冷却风扇21收纳于风扇罩22中，该风扇罩22安装在驱动轴5的与压缩机单元1相反一侧，冷却风吸入口23在轴向上向电动机单元11侧开口。导风管25将冷却风扇21与压缩机单元1连通。
对本实施例的冷却风的流通进行说明。通过驱动电动机单元11而冷却风扇21进行旋转，从在轴向上开口的冷却风吸入口23将吸入侧冷却风31吸入，向风扇罩22内吹出吹出侧冷却风32。
吸入侧冷却风31从流体机械的外部通过形成于电动机壳体12端面与风扇罩22之间的径向冷却风通路33，经由轴向冷却风通路34到达冷却风扇吸入口23。此时，流入径向冷却风通路33的冷却风的一部分是从电动机壳体12的径向侧面吸入的电动机壳体侧面冷却风31a，进行电动机单元11的冷却。
吹出侧冷却风32从风扇罩22流入导风管25内，向压缩机单元1流入，并通过在固定涡旋件涡旋齿部3a的背面流通来冷却固定涡旋件3，通过在旋转涡旋件涡旋齿部4a的背面流通来冷却旋转涡旋件4。
在此，使用冷却风通路的示意图即图2说明本实施例的径向冷却风通路33与轴向冷却风通路34的关系。吸入侧冷却风31在径向冷却风通路33中从径向外周侧向内周侧流通，然后，在轴向冷却风通路34中从电动机单元11侧流向冷却风扇21侧。在此，径向冷却风通路33中的冷却风通过截面面积S1成为图2的大致圆柱形状的侧面(曲面部)面积，与电动机壳体12端面与风扇罩22之间的距离、和距轴中心的距离(半径)成比例。另一方面，轴向冷却风通路34的冷却风通过截面面积S2成为图2的大致圆柱形状的截面(平面部)面积，成为向冷却风吸入口23引导冷却风的风扇罩22的轴向截面面积减去驱动轴5的截面面积而得的面积。本实施例的特征在于，将从径向外侧向驱动轴去的径向冷却风通路33中的冷却风通过截面面积S1的最小值(最小截面面积)S1min与从电动机单元侧向冷却风扇去的轴向冷却风通路34的冷却风通过截面面积S2的最小值(最小截面面积)S2min的关系设为：S1min＞S2min。
例如，图1的流体机械中，电动机壳体12端面与风扇罩22的距离不依赖于部位均为一定的值h。而且，轴向冷却风通路34中作为直径最小的部分使冷却风吸入口23的直径为D，设冷却风吸入口23部分中的驱动轴5的直径为d。此时，径向冷却风通路33的冷却风通过截面面积S1的最小值S1min成为在冷却风吸入口23的直径D的通过截面面积，成为：S1min＝πDh。另一方面，轴向冷却风通路34的冷却风通过截面面积S2的最小值S2min成为：S2min＝π(D2-d2)/4。在此，各冷却风通路成为上述的关系的条件为：h＞(D2-d2)/(4D)，是指电动机壳体12壁面与风扇罩22的距离h比由冷却风吸入口23的直径D、冷却风吸入口23部中的驱动轴5的直径d规定的一定值大。
另外，将轴向冷却风通路34的开口部的最大径设为D，且将开口部的开口面积设为S时，径向冷却风通路的最小值成为πDh，因此，当使驱动轴的直径d较小时，满足h＞S/(πD)的关系即可。
如以上所述，通过使径向冷却风通路33的流通方向(径向)截面面积S1的最小值大于轴向冷却风通路34的流通方向(轴向)截面面积S2的最小值，防止在相对于同一截面面积阻力较大的间隙流通即径向冷却风通路33中的损失导致的冷却风量的减少，有效地冷却压缩机单元1，从而能够提高性能和可靠性。另外，通过冷却风吸入口23在轴向上向电动机单元11侧开口，不需要在轴向上在压缩机外部设置吸气空间，因此降低设置空间，并且电动机壳体侧面冷却风31a在电动机壳体12的整周流通，因此，能够有效地冷却电动机单元11并提高可靠性。
本实施例中，使用将电动机壳体12的壁面与风扇罩22的距离设为一定的例子，将径向冷却风通路33中的冷却风通过截面面积S1设为图2所示那样的大致圆柱形状的侧面(曲面部)，但即使是根据周向的位置而大致圆柱形状的轴向高度改变那样的形状，作为侧面部的面积也能够定义冷却风通过截面面积S1。另外，同样地，即使在轴向冷却风通路34不是圆形的情况下，作为与轴垂直的方向的截面面积，也能够定义冷却风通过截面面积S2。
此外，冷却风扇21中，也能够使用使吹出侧冷却风32向在轴向上与冷却风吸入口23相反一侧吹出的轴流风扇，通过使用将吹出侧冷却风32向径向外侧吹出的离心风扇，抑制流体机械的轴向尺寸的增加，另外，容易将吹出侧冷却风32向压缩机单元1方向引导，能够简化结构。
另外，特开2014-105693号公报(专利文献2)中公开有一种结构，压缩机主体和电动机经由驱动轴连接，冷却风扇安装于驱动轴的与压缩机主体相反一侧，冷却风吸入口向轴向电动机侧开口。但是，专利文献2中，没有考虑径向冷却风通路与轴向冷却风通路的关系，另外，也没有研究基于吸入侧的冷却风进行的电动机的冷却，根据专利文献2不能容易想到本实施例。
实施例2
基于图3说明本发明的实施例2。对于与实施例1相同的结构，标注相同的附图标记，并省略其说明。本实施例2中，与实施例1相同的电动机集成型流体机械中，其特征在于，风扇罩22的除去向导风管25连通的部分的一部分突出到比电动机壳体12靠径向外侧。如图所示，向径向冷却风通路33流入的冷却风中的电动机壳体侧面冷却风31a的比例增加。
本实施例中，在实施例1的效果的基础上，向径向冷却风通路33流入的冷却风的流通方向被风扇罩22限制，电动机壳体侧面冷却风31a增加，由此，能够更有效地冷却电动机单元11并提高可靠性。
实施例3
基于图4说明本发明的实施例3。对于与实施例1相同的结构，标注相同的附图标记，并省略其说明。本实施例3中，与实施例1相同的电动机集成型流体机械中，其特征点在于，在电动机壳体12的外周面设置有以轴向为长边方向的电动机冷却翅片14。如图所示，电动机壳体侧面冷却风31a从压缩机单元1侧向冷却风扇21去、并沿着电动机冷却翅片14流通。
本实施例中，在实施例1的效果的基础上，电动机壳体侧面冷却风31a在电动机壳体12的周围流通时，不会被电动机冷却翅片14阻碍地流通，由此，能够更有效地冷却电动机单元11并提高可靠性。
实施例4
基于图5说明本发明的实施例4。对于与实施例1相同的结构，标注相同的附图标记，并省略其说明。本实施例4中，与实施例1相同的电动机集成型流体机械中，其特征在于，导风管25的一部分向电动机壳体12开口，将电动机壳体12的壁面作为连通冷却风扇21与压缩机单元1的通路的一部分。如图所示，从冷却风扇21向压缩机单元1流通的冷却风沿着电动机壳体12的侧面流通来冷却电动机单元11。
本实施例中，在实施例1的效果的基础上，使流速比电动机壳体侧面冷却风31a快的吹出侧冷却风32向电动机壳体12的侧面流通，由此，能够更有效地冷却电动机单元11并提高可靠性。
在以上的实施例中，作为流体机械举例说明了涡旋式空气压缩机，但本发明不限于此，也能够应用于利用电动机驱动的往复式压缩机或螺杆式压缩机。另外，不限于压缩机，也能够应用于利用电动机驱动的流体机械、例如膨胀机。另外，对于电动机以径向隙式电动机作为例子，但也能够应用可缩短轴向尺寸的轴向隙式电动机。
目前为止说明的实施例均只不过表示实施本发明时的具体化的一例，不应该用这些实施例对本发明的技术范围进行限定地解释。即，本发明能够不脱离其技术思想或其主要的特征地以各种形式来实施。
附图标记说明
1 压缩机单元
2 压缩机壳体
3 固定涡旋件
3a 固定涡旋件涡旋齿部
4 旋转涡旋件
4a 旋转涡旋件涡旋齿部
5 驱动轴
6 压缩室
11 电动机单元
12 电动机壳体
13a 定子
13b 转子
14 电动机冷却翅片
21 冷却风扇
22 风扇罩
23 冷却风吸入口
25 导风管
31 吸入侧冷却风
31a 电动机壳体侧面冷却风
32 吹出侧冷却风
33 径向冷却风通路
34 轴向冷却风通路。
Claims (20)
1.一种电动机集成型流体机械，其特征在于，包括：
使流体压缩或膨胀的流体机械单元；
电动机单元，其包括连接于所述流体机械单元的驱动轴、与所述驱动轴一体旋转的转子、对所述转子施加旋转力的定子和***述转子以及所述定子的电动机壳体；
冷却风扇，其连接于所述驱动轴的与所述流体机械单元相反一侧，从所述电动机单元侧吸入冷却风，冷却所述电动机单元和所述流体机械单元，
在所述电动机单元与所述冷却风扇之间，从径向外侧向所述驱动轴去的冷却风通路的最小截面面积大于从所述电动机单元侧向所述冷却风扇去的冷却风通路的最小截面面积。
2.根据权利要求1所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
所述冷却风扇向径向外侧吹出冷却风。
3.根据权利要求1所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
设置有风扇罩，其覆盖所述冷却风扇的径向外侧的一部分和与所述电动机单元相反的一侧。
4.根据权利要求3所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
设置有连接所述风扇罩与所述流体机械单元的导风管。
5.根据权利要求4所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
在所述导风管与所述流体机械单元之间，冷却风从所述冷却风扇向所述流体机械单元流动。
6.根据权利要求1所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
所述流体机械单元包括：连接于所述电动机单元的进行旋转运动的旋转涡旋件，该旋转涡旋件具有端板和涡旋齿部；固定涡旋件，其具有与所述旋转涡旋件的涡旋齿部相对地配置的涡旋齿部。
7.根据权利要求6所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
由从导风管供给的冷却风来冷却所述固定涡旋件的端板的形成有所述涡旋齿部的面的相反侧的面、和所述旋转涡旋件的端板的形成有所述涡旋齿部的面的相反侧的面。
8.根据权利要求1所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
在所述电动机壳体的外周面设置有以从所述流体机械单元去往所述冷却风扇的方向为长边方向的冷却翅片。
9.根据权利要求3所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
所述风扇罩的径向尺寸大于所述电动机壳体的径向尺寸。
10.根据权利要求1所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
所述电动机壳体的外周面的一部分由从所述流体机械单元侧向所述冷却风扇去的冷却风冷却，另一部分由从所述冷却风扇向所述流体机械单元侧去的冷却风冷却。
11.一种电动机集成型流体机械，其特征在于，包括：
使流体压缩或膨胀的流体机械单元；
电动机单元，其包括连接于所述流体机械单元的驱动轴、与所述驱动轴一体旋转的转子、对所述转子施加旋转力的定子和***述转子以及所述定子的电动机壳体；
冷却风扇，其连接于所述驱动轴的与所述流体机械单元相反一侧，从所述电动机单元侧吸入冷却风，冷却所述流体机械单元和所述电动机单元；和
***述冷却风扇的风扇罩，
将所述风扇罩的所述电动机壳体侧的开口部的最大直径设为D，所述开口部的开口面积设为S，所述开口部与所述电动机壳体的间隔距离设为h时，满足h＞S/(πD)。
12.根据权利要求11所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
所述冷却风扇向径向外侧吹出冷却风。
13.根据权利要求11所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
设置有风扇罩，其覆盖所述冷却风扇的径向外侧的一部分和与所述电动机单元相反的一侧。
14.根据权利要求11所述的电动机集成型流体机械，其特征在于，
设置有连接所述风扇罩与所述流体机械单元的导风管。
15.根据权利要求14所述的电动机集成型流体机械，其特征在于：
在所述导风管与所述流体机械单元之间，冷却风从所述冷却风扇向所述流体机械单元流动。
16.根据权利要求11所述的电动机集成型流体机械，其特征在于，
所述流体机械单元包括：连接于所述电动机单元的进行旋转运动的旋转涡旋件，该旋转涡旋件具有端板和涡旋齿部；固定涡旋件，其具有与所述旋转涡旋件的涡旋齿部相对地配置的涡旋齿部。
17.根据权利要求16所述的电动机集成型流体机械，其特征在于，
由从导风管供给的冷却风来冷却所述固定涡旋件的端板的形成有所述涡旋齿部的面的相反侧的面、和所述旋转涡旋件的端板的形成有所述涡旋齿部的面的相反侧的面。
18.根据权利要求11所述的电动机集成型流体机械，其特征在于，
在所述电动机壳体的外周面设置有以从所述流体机械单元去往所述冷却风扇的方向为长边方向的冷却翅片。
19.根据权利要求11所述的电动机集成型流体机械，其特征在于，
所述风扇罩的径向尺寸大于所述电动机壳体的径向尺寸。
20.根据权利要求11所述的电动机集成型流体机械，其特征在于，
所述电动机壳体的外周面的一部分由从所述流体机械单元侧向所述冷却风扇去的冷却风冷却，另一部分由从所述冷却风扇向所述流体机械单元侧去的冷却风冷却。
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