[发明专利]具有内冷空气流的马达驱动离心空气压缩机

说明书

发明领域

本发明总的涉及在各种工业工艺过程中供应压缩空气的马达驱动空气压缩机，尤其涉及对内燃机气缸供应充量空气的马达驱动压气机。

发明背景

目前在工业内燃机中使用的马达驱动压气机通常包括一个装在一铝壳内并驱动一包封的压气腔体内的一离心空气压缩机叶轮的无刷电马达，如图1所示。这种马达驱动压气机常常处于车辆的发动机隔舱内，在那里，周围的环境处在显著提高的温度之下。在这种空气压缩机运转中，马达自外电源，诸如电瓶，经一电子控制器获取电能，该电子控制器将电瓶的直流电变换为交流电，在马达绕组中产生一旋转磁场。包围安装在驱动轴上的马达磁铁的旋转磁场产生一个力矩，它驱动该压缩机叶轮和轴总成。该压缩机叶轮自大气或空气滤清器将空气引入压缩机空气进口，并自压缩腔体以高于大气压力将其压出。

在许多应用中，诸如内燃机的增压系统中，小尺寸是一个优点，而压缩机马达对温度可能是敏感的。就温度敏感马达来说，我们指的是，其可靠性可能是处于危险中或其性能可能恶化的马达，由于不能使在其运转期间产生的热及其形成的内部温度消散，为小型电马达，由于因其绕组损失产生的热及不能充分地使这些热量消失，其内部温度可能危及马达的绝缘。

内燃机增压系统和其它的应用希望采用一种由高速无刷电马达构成的紧凑压气机总成，该种电马达包括一定子和一转子及由一对轴承支承的旋转轴，该旋转轴包含一个自该对轴承中之一向外延伸的轴延伸部。这种紧凑的压气机总成可包括一个壳体，壳体具有一个支承电马达和轴承的第一部和一个围绕轴延伸部构成压缩机腔的第二部，第二部具有一中心配置的进口和一圆周配置的压缩空气出口。压缩机腔包围一离心压缩机叶轮，该叶轮由一自轴接合轮壳径向向外延伸的固体后壁和若干自该后壁径向和轴向向外伸出至在空气进口和出口之间的压缩机腔内自中心径向向外伸出的边缘部的空气转动叶片构成。该高速无刷电马达能以高速转动这种离心压缩机叶轮，以便在其周边提供一股压缩空气流。

在诸如内燃机增压系的一些应用中，一直要求在电马达的选择和应用方面进行折衷，因为敌对的马达环境和小马达效率较低。因此，在这些应用方面，由目前的马达驱动压缩机在连续的基础上可靠生产的压缩空气量通常受电马达绕组中产生的温度的限制。低速马达已采某种型式的内风扇，该风扇固定于轴上以产生一股冷却空气流，该气流流经马达并围绕其内部部件以限制它们的温度。然而，对于极高速无刷马达，小型内风扇的采用对电马达施加了一个颇大而不希望的负荷，变得更加难于实现，并使压缩腔体总成的内部结构复杂化。

发明概述

本发明提供一种马达驱动压缩机总成，其中流经离心压缩机的一小部分空气作为马达绕组的冷却空气被导至马达壳体，然后被排至大气中或被再循环到压缩机空气进口。结果，在绕组中产生的一部分内热被带走，从而允许马达在连续的基础上产生较高的功率，这又允许压缩机以较高的压力输送更多的压缩空气给接收装置。

本发明的马达驱动压缩机包括一个由马达包封壳体部支承的马达，一个由马达驱动的在第二壳体部内的包含一加压部的压缩机叶轮，和自加压压缩腔体部向马达包封壳体部提供马达冷却空气流的装置。本发明包括各种向马达壳体部提供冷却空气流的装置。本发明的一个优先实施例允许冷却空气在压缩机叶轮周围经一进气口吸入，被进气口将压气机叶轮后面供引入的选定空气量经一个或多个钻通壳体壁的孔引入马达壳体内部。在另一个实施例中，在加压压缩腔体部和马达包封壳体部之间可设置一冷却空气流的导管。例如，自增压压缩腔体部至马达包封壳体部可连接一外部导管，或自增压压缩腔体部至马达包封壳体部可将钻通的通道延伸，以便自压缩腔体部的加压部将空气放入马达壳体部。在流过马达壳体后，最好流过各绕组及绕组和马达磁铁之间的气隙后，冷却空气可自马达壳体经一单向止回阀排出，或经一外部导管可再循环到压缩机腔的空气进口部。

附图简介

图1是现有技术马达驱动离心压缩机的通过其中心线的剖面图；

图2是本发明的马达驱动离心压缩机的优先实施例的通过其中心线的剖面图；

图3是本发明的另一马达驱动离心压缩机的通过其中心线的剖面图，表示对马达壳体部提供冷却空气流的备选的装置；

图4是本发明的再一个马达驱动离心压缩机的通过其中心线的剖面图，表示对马达壳体部提供冷却空气流的另一装置；

图5是本发明的还有一个马达驱动离心压缩机的通过其中心线的剖面图，表示自马达壳体将冷却空气流再循环到压缩机进口的装置；

图6是本发明的又一个马达驱动离心压缩机的通过其中心线的剖面图，表示包含在向马达壳体部提供冷却空气流的装置内的小风扇。