离心压缩机、离心压缩机系统及制冷系统的制作方法

本实用新型涉及制冷领域，尤其涉及一种离心压缩机、离心压缩机系统及制冷系统。

背景技术：

离心式压缩机的电机在运行时会产生很大的热量，需要持续对电机进行冷却，防止电机温度过高产生退磁、烧毁等失效现象。电机的冷却一般采用液态冷媒进行冷却，通过低温冷媒来吸收电机运行时所产生的热量，吸热后的冷媒气化之后从电机内部排出。

离心压缩机在不同工况运行时，根据负载的不同，电机所输出的功率不一样，而对于变频电机来说，电机的转速也是会不断变化以适应不同的工况需要。电机在不同工况、不同转速下运行时，所产生的热量是有较大差别的，相关冷却方式或存在冷却量不够，或存在冷却不均匀的现象。

技术实现要素：

本实用新型的一些实施例提出一种离心压缩机、离心压缩机系统及制冷系统，用于缓解冷却量不足的问题。

本实用新型的一些实施例提供了一种离心压缩机，其包括：

电机，包括定子；

冷媒通道，设于所述电机内，且沿所述定子的轴向外周延伸；

喷液件，设于所述电机内，所述喷液件包括喷液口，所述喷液口朝向所述定子的轴向的端部；

冷媒供应管，与所述冷媒通道和所述喷液件连通；以及

冷媒回收管，与所述电机的内部连通。

在一些实施例中，所述冷媒通道围绕所述定子螺旋布置。

在一些实施例中，所述喷液件为环形，其上间隔设有多个喷液口。

在一些实施例中，所述电机包括设于其端部的端盖，所述喷液件设于所述端盖，所述端盖与所述喷液件之间设有环形通道，所述环形通道与所述冷媒供应管和所述喷液口连通。

在一些实施例中，离心压缩机包括冷媒压缩机、蒸发器和冷凝器，所述蒸发器的输入端与所述冷媒回收管连通，所述蒸发器的输出端与所述冷媒压缩机的输入端连通，所述冷媒压缩机的输出端与所述冷凝器的输入端连通，所述冷凝器的输出端与所述冷媒供应管连通。

在一些实施例中，所述喷液件包括第一喷液件和第二喷液件，所述第一喷液件靠近所述定子的轴向的第一端，所述第二喷液件靠近所述定子的轴向的第二端。

在一些实施例中，所述冷媒供应管包括第一冷媒供应管、第二冷媒供应管和第三冷媒供应管，所述第一冷媒供应管与所述第一喷液件连通，所述第二冷媒供应管与所述第二喷液件连通，所述第三冷媒供应管与所述冷媒通道连通。

在一些实施例中，离心压缩机包括第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述第一电磁阀设于所述第一冷媒供应管，所述第二电磁阀设于所述第二冷媒供应管，所述第三电磁阀设于所述第三冷媒供应管。

在一些实施例中，所述电机包括壳体，所述壳体设有进口和出口，所述进口连通所述冷媒通道和所述冷媒供应管，所述出口连通所述电机的内部和所述冷媒回收管，所述进口和所述出口分别设于所述壳体的轴向的两端。

本实用新型的一些实施例提供了一种离心压缩机系统，其包括高压变频器和上所述的离心压缩机，所述高压变频器电连接所述电机，以将电力输送至所述电机。

在一些实施例中，离心压缩机系统包括电网，所述高压变频器电连接所述电网，以将所述电网提供的电力输送至所述电机。

在一些实施例中，所述高压变频器包括10kv高压变频器，所述电机包括10kv高压电机，所述10kv高压变频器为直接变频器。

本实用新型的一些实施例提供了一种制冷系统，其包括上述的离心压缩机或上述的离心压缩机系统。

基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，通过冷媒供应管将冷媒送入冷媒通道和喷液件内，冷媒通道内的冷媒从定子的轴向外周对电机进行冷却，喷液件喷出的冷媒从定子的轴向端部对电机进行冷却，以缓解冷却量不足的缺陷，实现对电机的均匀冷却，缓解电机局部温度过高的风险，使得电机温度的控制处在适宜状态，同时吸热气化后的冷媒不断通过冷媒回收管从电机中排出，构成完整的冷却回路，以实现对电机的持续冷却。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据本实用新型一些实施例提供的离心压缩机的局部结构的示意图；

图2为根据本实用新型一些实施例提供的端盖的示意图；

图3为根据本实用新型一些实施例提供的端盖的剖视示意图；

图4为根据本实用新型一些实施例提供的喷液件的示意图；

图5为根据本实用新型一些实施例提供的喷液件的剖视示意图；

图6为根据本实用新型一些实施例提供的离心压缩机系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示，为一些实施例提供的离心压缩机，其包括电机1、冷媒通道2、喷液件3和冷媒提供组件4。

电机1包括壳体11和定子12，定子12设于壳体11内，且与壳体11固定连接。

冷媒通道2设于电机1内，且沿定子12的轴向外周延伸，冷媒通道2内用于通入冷媒，以从定子12的轴向外周对电机进行冷却。

喷液件3设于电机1内，喷液件3包括喷液口301，喷液口301朝向定子12的轴向的端部。喷液件3内用于通入冷媒，冷媒通过喷液口301喷向定子12的轴向的端部，以从定子12的端部对电机进行冷却。

冷媒提供组件4包括冷媒供应管41和冷媒回收管42。

冷媒供应管41与冷媒通道2和喷液件3连通，用于向冷媒通道2和喷液件3通入冷媒。

冷媒回收管42与电机1的内部连通，用于将电机1内部冷却定子12以及电机1内部其他部件的冷媒进行回收，且排出电机1。

在离心压缩机运行过程中，可操作性地将液态冷媒通过冷媒供应管41送入冷媒通道2和喷液件3内，冷媒通道2内的冷媒从定子12的轴向外周对电机1进行冷却，喷液件3喷出的冷媒从定子12的轴向端部对电机1进行冷却，缓解冷却量不足的缺陷，实现对电机1内部的均匀冷却，缓解电机局部温度过高的风险，使得电机温度的控制处在适宜状态，同时吸热气化后的冷媒不断通过冷媒回收管42从电机1中排出，构成完整的冷却回路，以实现对电机的持续冷却，解决因电机冷却量不够或电机冷却不均匀导致的电机超温烧坏、退磁等相关问题，进而保证电机冷却的可靠性，同时也提升了电机冷却控制的快速性和准确性，实现了实时自适应的冷却流量调节和控制，进而保证离心压缩机运行的可靠性和高效性。

在一些实施例中，冷媒通道2围绕定子12螺旋布置，以从定子12的轴向外周对电机内部进行均匀冷却。

可选地，冷媒通道2设于壳体11的内壁。或者，冷媒通道2设于定子12的外周。或者，壳体11的内壁和定子12的外周均设有凹槽，壳体11内壁的凹槽和定子12外周的凹槽合拢共同形成冷媒通道2。

在一些实施例中，喷液件3为环形，其上间隔设有多个喷液口301。喷液件3上的各个喷液口301均朝向对应的定子12的轴向的端部，以从定子12的轴向端部对电机1的内部进行冷却。

定子12包括定子线圈，喷液件3的喷液口301喷出的冷媒用于对定子线圈进行冷却。

在一些实施例中，电机1包括设于其端部的端盖13，喷液件3设于端盖13，端盖13与喷液件3之间设有环形通道133，环形通道133与冷媒供应管41和喷液口301连通，冷媒供应管41输入的冷媒进入端盖13与喷液件3之间的环形通道133，环形通道133内的冷媒进入喷液件3，进而通过喷液口301喷出，且喷向定子12轴向端部的电子线圈。

如图2和图3所示，环形通道133设于端盖13朝向壳体11内部的一侧，端盖13上还设有连通口134，连通口134贯穿端盖13，连通口134的第一端与冷媒供应管41连通，连通口134的第二端与环形通道133连通。

如图4和图5所示，环形的喷液件3的形状与环形通道133的形状相适配，且环形的喷液件3上的各喷液口301贯穿喷液件3，且均与环形通道133连通。

如图4所示，喷液件3上设置一圈均布的、喷液用的喷液口301。如图5所示，可选地，喷液口301为斜孔，喷液口301的第一端与环形通道133连通，喷液口301的第二端朝向定子12的端部，用于向定子12轴向端部的定子线圈喷洒冷媒。

在一些实施例中，壳体11的轴向的两端均设有端盖13。端盖13包括第一端盖131和第二端盖132。第一端盖131设于壳体11的轴向的第一端，第二端盖132设于壳体11的轴向的第二端。

喷液件3包括第一喷液件31和第二喷液件32，第一喷液件31设于第一端盖131，第二喷液件32设于第二端盖132。第一喷液件31靠近定子12的轴向的第一端，第二喷液件32靠近定子12的轴向的第二端。

定子12的定子线圈包括第一定子线圈121和第二定子线圈122，第一定子线圈121设于定子12的轴向的第一端，第二定子线圈122设于定子12的轴向的第二端。

第一喷液件31喷出的冷媒用于对第一定子线圈121进行冷却，第二喷液件32喷出的冷媒用于对第二定子线圈122进行冷却，第一喷液件31和第二喷液件32分别从定子12的轴向的第一端和第二端对定子12的端部进行冷却，以提高冷却的均匀性。

在一些实施例中，如图1所示，冷媒提供组件4包括冷媒压缩机43、蒸发器44和冷凝器45。蒸发器44的输入端与冷媒回收管42连通，蒸发器44的输出端与冷媒压缩机43的输入端连通，冷媒压缩机43的输出端与冷凝器45的输入端连通，冷凝器45的输出端与冷媒供应管41连通。

冷媒回收管42将电机1内部换热后的冷媒引出，送至蒸发器44中，蒸发器44中的冷媒送入冷媒压缩机43，经过冷媒压缩机43压缩后输出到冷凝器45中进行冷凝，冷凝后的低温液态冷媒再次进入到电机1内部，构成完整的电机冷却回路。

在一些实施例中，冷媒供应管41包括第一冷媒供应管411、第二冷媒供应管412和第三冷媒供应管413，第一冷媒供应管411与第一喷液件31连通，第二冷媒供应管412与第二喷液件32连通，第三冷媒供应管413与冷媒通道2连通。

在一些实施例中，冷媒提供组件4还包括第一电磁阀46、第二电磁阀47和第三电磁阀48，第一电磁阀46设于第一冷媒供应管411，第二电磁阀47设于第二冷媒供应管412，第三电磁阀48设于第三冷媒供应管413。

第一电磁阀46、第二电磁阀47和第三电磁阀48的开启、关闭以及开口大小可进行调剂，以使冷凝器45中进行冷凝后的低温液态冷媒可选择性地通过第一冷媒供应管411、第二冷媒供应管412和第三冷媒供应管413进入到电机1内部。

在一些实施例中，第一电磁阀46、第二电磁阀47和第三电磁阀48上分别集成设有传感器，各传感器分别对应读取机组运行参数信息，并控制阀门的启闭及其开度的大小，实现电机冷却的自适应调节和控制。

在一些实施例中，离心压缩机还包括控制器，控制器电连接第一电磁阀46、第二电磁阀47和第三电磁阀48。

控制器用于将电机的转速和功率信息作为控制信号，且根据电机实际工作的不同工况、不同转速来自适应地调节冷媒对电机的冷却情况，保证在不同工况下都有足够的液态冷媒对电机进行冷却降温，同时也保证了冷却量分配的合理性，避免了机组制冷量的浪费，使机组一直处在高效可靠的运行状态中。

在一些实施例中，在电机1的两端设置环形的喷液件3，既可通过两侧的环形的喷液件3来实现对电机进行充分和均匀的冷却，利用传感器读取机组运行参数信息反馈电机实时工作的转速和功率信息，来自动控制阀门的启闭及开度，控制各冷媒供应管的启闭及开度，从而自适应地调节和控制进行冷却的流道数量和液态冷媒的流量，从而调整各冷媒供应管的工作状态，提高了控制精度和速度，使控制体系更具柔性，能够确保机组一直处于高效可靠的运行状态，自适应地满足离心压缩机在不同工况下对电机冷却的需求，形成一种能自动调节的闭环控制，保证运行时电机的整体温度控制在合适的范围内，从而保证机组运行的可靠性。

在一些实施例中，电机1包括壳体11，壳体11设有进口111和出口112，进口111连通冷媒通道2和冷媒供应管41，出口112连通电机1的内部和冷媒回收管42，进口111和出口112分别设于壳体11的轴向的两端。

电机1还包括转子14，转子14设于定子12内。离心压缩机在运行时，电机转子14高速旋转，低温液态冷媒从进口111进入到电机壳体1上的冷媒通道2中，对持续发热的电机定子12进行冷却，冷却完气化后的气态冷媒从冷媒通道2的另一端流出，对电机1的第二定子线圈122具有冷却作用，电机1内的冷媒通过出口112从电机1中流出。

在一些实施例中，当压缩机在小负荷下运行时，电机功率和转速低，发热量很小，所需的冷却量也不大，过多的液态冷媒会造成浪费，影响离心压缩机的能效，且电机1的第一定子线圈121和第二定子线圈122的发热相对于电机定子铁芯要低，因此，通过在电机1的壳体11上开设螺旋的冷媒通道2来实现对电机的均匀冷却。

壳体11的轴向的第一端开设进口111，进口111连接第三冷媒供应管413和冷媒通道2，当离心压缩机启动时，低温的液态冷媒从进口111进入到壳体11的冷媒通道2，由于冷媒通道2沿着电机1的轴向的第一端至第二端延伸，因此，冷媒通道2中冷媒从电机1的轴向的第一端流向第二端，对电机1进行持续的冷却，最后从电机1的壳体11上的出口112排出，排出的气态冷媒送至蒸发器44中，蒸发器44中的冷媒送入冷媒压缩机43，经过冷媒压缩机43压缩后输出到冷凝器45中进行冷凝，冷凝后形成的低温液态冷媒再次进入电机1的冷媒通道2中。

当离心压缩机运行在大负荷工况下时，电机发热量特别大，单侧进液的液态冷媒在冷媒通道2中通过时，很快被气化，这样在电机两侧的定子线圈区域会存在冷却效果不佳的现象，将导致电机出现局部高温，严重时将导致机组高温停机保护，甚至电机烧毁等问题。特别是对于10kv高压的永磁同步高速电机，其对耐压性、绝缘性等电气要求非常高，更加需要保证在合适温度的工作环境下运行，确保高压变频离心压缩机运行的可靠性。

因此，在靠近定子12轴向两端的第一定子线圈121和第二定子线圈122的位置分别设置第一喷液件31和第二喷液件32，第一喷液件31和第二喷液件32将低温液态冷媒引入进来并均匀喷射至电机两侧的定子线圈和铁芯上，以解决电机冷却量不足或冷却不均匀的缺陷，从而满足离心压缩机电机在不同工况、不同转速下运行的冷却要求，提高机组运行的可靠性，同时提升电机冷却结构控制系统的柔性与容错性。

在一些实施例中，电机1还包括第一轴承15、第二轴承16和盖板17，第一轴承15设于电机1的轴向的第一端，且设于第一端盖131，用于支撑转子14的第一端，第二轴承16设于电机1的轴向的第二端，且设于第二端盖132，用于支撑转子14的第二端，盖板17设于第二端盖132。

第一端盖131和第一轴承15组成电机转子的前支撑部件，第二端盖132、盖板17和第二轴承16组成电机转子的后支撑部件。

如图6所示，一些实施例提供了一种离心压缩机系统，其包括高压变频器6和上述的离心压缩机，高压变频器6电连接电机1，以将电力输送至电机1。

在一些实施例中，离心压缩机系统包括电网7，高压变频器6电连接电网7，以将电网7提供的电力输送至电机1。

在一些实施例中，高压变频器6包括10kv高压变频器，电机1包括10kv高压电机，10kv高压变频器为直接变频器。

通过电网7直接供应10kv高压电给高压变频器6，高压变频器6直接驱动离心压缩机上的10kv高压电机，从而带动离心压缩机实现冷媒的压缩，配合制冷系统中的蒸发器和冷凝器完成制冷循环。

采用10kv高压变频直接启动，对电网无冲击；功率因素＞0.95，无需功率补偿；谐波＜5％，无需安装谐波治理装置。

鉴于10kv高压电机对工作环境要求高，本实施例提供的离心压缩机可以很好的保证电机冷却的充足性和均匀性，确保10kv高压电机始终工作在合适与可靠的温度条件下。

一些实施例提供了一种制冷系统，其包括上述的离心压缩机或上述的离心压缩机系统。

在一些实施例中，制冷系统包括上述的离心压缩机，还包括另一蒸发器和另一冷凝器。

在一些实施例中，离心压缩机包括以下三种工作状态：

工作状态一：当离心压缩机工作在小负荷工况条件下时，电机转子14的转速和电机功率不高，此时机组显示屏上显示的频率和功率大小信息将会直接传到控制器，控制器结合第一电磁阀46、第二电磁阀47和第三电磁阀48的传感器采集的信息控制各个电磁阀的动作。在小负荷工况条件下，第一电磁阀46和第二电磁阀47保持常闭，第三电磁阀48保持一定的开度，以避免过多液态冷媒进入到电机内部，影响离心压缩机本身的制冷效率。

经过冷凝器45冷凝后得到的液态冷媒通过壳体11上的进口111进入到电机壳体11上的冷媒通道2中，低温的液态冷媒在流道中对电机定子铁芯进行冷却，冷却后气化的冷媒也会对电机的第二定子线圈122有一定的冷却作用，随后通过壳体11的出口112流出并回到蒸发器44中，然后进入冷媒压缩机43中进行压缩，并输出到冷凝器45中再次冷凝成低温液态制冷剂进入到电机中，对电机进行持续的冷却。

工作状态二：当离心压缩机工作在中等负荷工况条件下时，电机转速和电机功率基本在中等正常的大小，此时电机频率和功率信息反馈至控制器，控制器控制第三电磁阀48保持最大开度，第一电磁阀46和第二电磁阀47保持设定的开度大小，具体开度值主要由电机实时的工作状态决定，当转速和功率相对偏大时则开度稍大，冷媒流量也就稍大；当转速和功率相对偏小时则开度偏小，冷媒流量也就偏小，以避免只通过冷媒通道2单独进行冷却带来的冷却不均匀和冷却不充足的问题，保证电机定子铁芯上前后两端都能得到充分冷却。

此时，经过冷凝器45冷凝后得到的液态冷媒除了同上述工作状态一一样通过壳体11上的进口111进入到冷媒通道2中进行冷却外，还将同时分别通过第一冷媒供应管411和第二冷媒供应管412进入到第一端盖131和第二端盖132中，低温液态冷媒从第一端盖131和第二端盖132中的连通口134进入到自身的环形通道133中，再通过环形通道133均匀的分流至第一喷液件31和第二喷液件32上均布的喷液口301中，从而实现对电机的第一定子线圈121和第二定子线圈122的喷液冷却，以上三路冷却流道冷却后气化的冷媒均汇总至壳体11的出口112流出，并一起回到蒸发器44中，然后进入冷媒压缩机43中进行压缩，并输出到冷凝器45中再次冷凝成低温液态冷媒进入到电机1中，对电机1进行持续的冷却。

工作状态三：当离心压缩机工作在大负荷工况条件下时，电机转速和电机功率基本在额定值附近甚至以上，处于满载或过载的工作状态，电机的发热量非常大且发热速度也非常快，此时电机频率和功率信息反馈至各电磁阀中，将第一电磁阀46、第二电磁阀47和第三电磁阀48均开启并保持最大开度，此时冷媒流量是最大的，以保证电机在大负荷下有足够的液态冷媒对电机进行冷却散热，保证电机运行的可靠性。此工作状态下的冷媒冷却流程与工作状态二一样，只是在此状态下第一电磁阀46和第二电磁阀47是始终保持全开的，即始终是最大的冷却流量进入到两侧的喷液件3中。

上述的三种工作状态可以根据具体的工况进行实时的自适应调节和切换，当检测到机组卸载至小负荷工况时，第一电磁阀46和第二电磁阀47将自动关闭，减少制冷量的浪费，即工作状态一。

当机组加载至中等负荷左右时，第一电磁阀46和第二电磁阀47将自动开启至设定开度，保证电机冷却的均匀性和可靠性，即工作状态二。

当机组过载运行时，第一电磁阀46和第二电磁阀47将保持全开，保证电机能够快速和可靠的冷却下来，即工作状态三。

本公开提供的离心压缩机，其电机冷却的调节范围变得更大，可以很好的适应小负荷和大负荷等不同工况条件，同时根据传感器反馈的频率和功率信息自动调节各冷却流道的工作状态，其中电磁阀上的传感器可以直接读取机组运行参数信息，实时地反映出电机工作状态，从而可以自适应地调节机组的冷却能力，精确和快速的完成控制。

本公开提供的双侧环形喷液的离心压缩机电机冷却结构具有很好的自适应调节和控制能力，能够保证电机运行时有充足的冷媒且实现均匀冷却，保证机组可靠运行。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

另外，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。