[发明专利]用于减少压缩机马达中的风阻损失的系统和方法

说明书

背景技术

本发明涉及一种通过在马达部件上循环制冷剂气体来冷却压缩机 马达的系统和方法。更具体地，本发明是针对通过降低马达腔室内的 制冷剂气体的压力和密度来减少压缩机马达中的风阻损失。

部分地因为大量的在高速转子旋转过程中引起的冷却气体诱导风 阻摩擦，高速马达通常具有大的风阻损失，而这影响了马达的性能和 效率。为了减少风阻损失，操作和控制与马达直接相关的各种因素， 例如转子的圆周速度、马达周围的马达冷却气体的流量、转子表面积 和转子表面粗糙度等，以优化马达的性能。

一种在冷却马达的同时减少马达中的能量损失的方法是朝向马达 绕组吸入制冷剂。马达绕组的温度降低防止马达部件过热并且产生了 更好的工作效率。另一种减少马达中的能量损失的方法是在整个马达 腔室内保持固定压力。可以在马达腔室内放置压力阀，以释放在运行 时出现的聚集的较高压力的气体。当腔室内的压力增大时，阀门打开， 从而释放高压气体。在腔室内保持固定压力增加了马达效率。但是， 此种方法使用了机械装备，并且不能理想地在马达腔室内保持完全固 定的压力。此外，此种方法并没有解决马达腔室温度的问题。

另外一种方法通过保持马达腔室内的固定压力来控制马达中的能 量损失，同时也防止马达部件之间的油损失。在马达轴承部件内保存 油，使得部件运动得到更好润滑，从而在不允许油逸入马达冷却腔室 的同时减少摩擦，防止过度的油搅动并且减少能量损失。包含制冷压 缩机传动装置和储油器的全密封壳体连接到压缩机的吸入侧，以使得 壳体内的压力相等。该方法的焦点在于避免了来自油储备的制冷剂沸 腾。但是，该系统仅将马达腔室内的压力保持在固定水平，并且仅辅 助减少能量损失，而不是优化马达效率。

但是，对于非常高速的马达，即使在优化了诸如转子的圆周速度、 马达周围的马达冷却气体的密度和流量、转子表面面积和/或转子表面 粗糙度等因素之后，风阻损失仍然是非常大的。可以操纵来减少风阻 损失的唯一剩余的因素是马达腔室内的气体密度。风阻损失随着马达 腔室内的气体密度的降低而降低，结果产生更好的马达效率。

为了减小在这些更高速度马达的腔室内的气体密度，使用真空泵 来降低围绕马达的压力，以尽可能地减少风阻损失。但是，这些系统 缺少既能够充分地冷却马达，同时又提供围绕马达腔室的真空的能力。 降低马达腔室内的气体密度，同时又同步地冷却马达的一个尝试，包 括使用由独立电源供电的辅助正排量气体压缩机来“抽空”马达腔室， 同时一个完整的冷冻器系统在运行。但是在这些系统中，辅助压缩机 消耗的能量多于它们在马达风阻损失中所节省的能量，因此，这些系 统并不是增加马达效率的好方案。

因此，需要一种能够减少压缩机马达中的风阻损失和其它能量损 失，同时消耗的能量不多于所节约的能量的系统。

发明内容

本发明的一个实施方案是针对一种制冷系统，该制冷系统包括在 闭合的制冷剂回路中连接的压缩机、蒸发器和冷凝器。马达连接到压 缩机以便于为该压缩机提供动力。流体膨胀器在冷凝器和蒸发器之间 连接在制冷剂回路中。连同该制冷系统，使用一个马达冷却系统来冷 却压缩机马达。马达冷却系统具有与制冷剂回路的第一连接，以将制 冷剂从蒸发器接收到马达腔室以供冷却，以及具有与制冷剂回路的第 二连接，以将制冷剂从马达腔室返回到蒸发器。马达冷却系统还具有 一个泵装置，以将制冷剂从第一连接穿过马达腔室循环到第二连接。 泵装置由流体膨胀器的运行来提供动力，并且泵装置降低马达腔室内 的气态制冷剂的压力和密度，以减少马达中的风阻损失。