密封AC电机及简化的变速驱动系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种密封AC电机和一种简化的变速驱动系统，其使得不必使用电机驱动电路中的过滤部件，并且增加了从转子的永磁体到输出轴的转矩传输。电机包括转子和定子之间的液体间隙，该液体间隙被配置成接收冷却液，例如制冷剂。具有扁平底面的多个径向邻接的面包条形磁体分别被固定到设置在轴上的多个纵向安装面上，以提供从磁体到轴的最大转矩传输。设置在切面轴和磁体之间的涡流屏蔽体将来自磁体的高频谐波热分流到轴和冷却液。转子部件通过围绕转子设置的套筒被机械地固定。

Sealed AC Motor and Simplified Variable Speed Driving System

The utility model discloses a sealed AC motor and a simplified variable speed drive system, which makes it unnecessary to use filter components in the motor drive circuit, and increases the torque transmission from the permanent magnet of the rotor to the output shaft. The motor includes a liquid gap between the rotor and the stator, which is configured to receive coolant, such as refrigerant. A plurality of radially adjacent bread bar magnets with a flat bottom surface are respectively fixed to a plurality of longitudinal mounting surfaces on the axis to provide maximum torque transmission from the magnet to the axis. The eddy current shield set between the tangential axis and the magnet shunts the high frequency harmonic heat from the magnet to the shaft and the coolant. The rotor components are mechanically fixed by a sleeve arranged around the rotor.

【技术实现步骤摘要】
密封AC电机及简化的变速驱动系统相关申请的交叉引用本公开要求于2017年6月28日提交的、专利序列号为15/635,658的美国专利申请的优先权，该申请的全文以引用的形式为所有目的并入本文中。
本公开涉及用于电机(例如，制冷机中的压缩机电机)热管理的系统及设备，尤其涉及可消除对驱动电流谐波滤波器的需求的改进的可变速电机和驱动系统。
技术介绍
在AC电机中，高频电流对气隙中磁通量的形成不起作用，反而在电机定子和/或转子(rotor)中散失为焦耳能量，这部分高频电流的流通造成了电机温度升高。现有的消除这一问题的方法包括：在电机和驱动间安装无源滤波器(例如，L、LC等)、使用多电平逆变器、脉冲宽度调制(PWM)优化模式和增加开关频率。这些方法中的每一种均昂贵、庞大且会导致整个系统减慢(derating)(例如，在较高开关频率下绝缘栅双极晶体管(IGBT)及相关动力模块减慢)。高速电机和驱动系统的花费、损耗和额定值(rating)均受到高频谐波的显著影响。
技术实现思路
密封AC电机包括谐波分流，用于使高频谐波从所述AC电机分流。这样，可使高频谐波从所述AC电机分流而无需使用一个或多个滤波器。所述电机还包括定子和设置于所述定子内且与所述定子选择性地磁连通的转子。所述转子和所述定子之间可存在液体间隙(fluidgap)。所述液体间隙可被用于接收冷却液。在所述转子上可设置用于接收高频谐波且将所述高频谐波分流到所述冷却液的笼。所述转子可包括表面式永磁体且所述笼包括多个铝楔，每个铝楔被置于各表面式永磁体之间。在某些实施例中，所述笼可包括位于所述转子周围的一个或多个铝垫片(spacer)。所述一个或多个铝垫片可包括厚垫片和轴向放置在所述厚垫片相对的两侧并远离所述厚垫片的两个薄垫片。所述电机还可包括围绕所述转子和所述笼设置的碳纤维套筒。电机可以包括定子和转子，所述转子包括轴、围绕所述轴布置的涡流屏蔽体以及围绕所述涡流屏蔽体设置的多个磁体。涡流屏蔽体被配置为接收高频谐波并将高频谐波分流至轴和冷却液。套筒可以设置在转子周围，可以由碳纤维制成。所述涡流屏蔽体可以由铜形成。根据本公开的至少一方面，一种系统包括输出高频谐波的AC电源及连接于所述AC电源的密封AC电机。其中，所述AC电源可在不使用滤波器的情况下连接于所述密封AC电机。所述AC电机包括谐波分流以使所述高频谐波从所述AC电机分流而无需使用一个或多个滤波器。所述系统的所述密封AC电机还包括定子和设置于所述定子内且与所述定子选择性磁连通的转子。所述转子和所述定子之间可存在液体间隙。所述液体间隙可被用于接收冷却液。在所述转子上可设置用于接收高频谐波且将所述高频谐波分流到所述冷却液的笼。所述转子可包括多个表面式永磁体且所述笼包括多个铝楔，每个铝楔被设置于各表面式永磁体之间。在某些实施例中，所述笼可包括位于所述转子周围的一个或多个铝垫片。所述一个或多个铝垫片可包括厚垫片和轴向放置在所述厚垫片相对的两侧并远离所述厚垫片的两个薄垫片。所述电机还可包括围绕所述转子和所述笼设置的碳纤维套筒。系统的密封AC电机可以包括定子和转子，所述转子包括轴、围绕所述轴布置的涡流屏蔽体以及围绕所述涡流屏蔽体设置的多个磁体。所述涡流屏蔽体被配置为接收高频谐波并将高频谐波分流至轴和冷却液。套筒可以由碳纤维制成，且可以设置在转子周围。所述涡流屏蔽体可以由铜形成。笼可以由铝形成。所述系统可包括连接于所述AC电机的制冷机压缩机。所述AC电机的所述液体间隙可与所述制冷机的制冷剂液体连通，以通过热分流所述高频谐波来冷却所述AC电机。分流包括通过将所述高频谐波转化为如下结构中的热能来对所述高频谐波进行热分流，该结构被配置为与流经所述AC电机的液体进行热连通。在某些实施例中，被配置为与所流经的液体进行热交换的所述结构为所述AC电机的转子上的笼。在一些实施例中，被配置为与流过AC电机的液体热连通的结构是AC电机的转子的轴。在一些实施例中，分流包括将高频谐波转换为设置在AC电机的转子的轴和磁体之间的涡流屏蔽体中的热能。根据本公开的至少一方面，密封AC电机系统不包括用于移除高频谐波的滤波器。根据本公开的至少一个方面，密封AC电机包括谐波分流，使得高频谐波可以在不使用一个或多个滤波器的情况下与AC电机分流。AC电机包括定子和布置在定子内并与定子选择性磁通信的转子。液体间隙在转子和定子之间形成，并被配置成接收冷却液。转子包括轴、限定在轴上的多个纵向切面、围绕纵向切面设置的涡流屏蔽体以及设置在纵切面上的转子元件。所述涡流屏蔽体可以由铜形成。转子元件可以是磁体或垫片。所述磁体可以是永磁体，并且可以由钕和/或钐钴形成。所述垫片可以由诸如铝或不锈钢的非磁性材料形成。所述转子元件包括平坦底面和弯曲的顶部表面，所述平坦底面的尺寸适合与所述轴的纵向切面配合。所述转子元件还包括两个成角度的侧表面，所述两个成角度的侧表面被配置成基本上或完全与设置在相邻纵向切面上的转子元件的侧表面邻接。在实施例中，冷却液是制冷剂。在实施例中，套筒可以由碳纤维形成且围绕转子设置。根据本公开的至少一个方面，简化的变速驱动系统包括输出高频谐波的AC电源和包括谐波分流的AC电机，所述谐波分流使得高频谐波被从AC电机分流而无需使用一个或多个滤波器。该系统的AC电机包括定子和设置在定子内并与定子选择性磁连信的转子。在转子和定子之间存在液体间隙，所述液体间隙被配置为接收冷却液。转子包括轴、限定在轴上的多个纵向切面、围绕所述纵向切面设置的涡流屏蔽体以及设置在所述纵向切面上的转子元件。所述涡流屏蔽体可以由铜形成。所述转子元件可以是磁体或垫片。所述磁体可以是永磁体，并且可以由钕和/或钐钴形成。所述垫片可以由诸如铝或不锈钢的非磁性材料形成。所述转子元件包括平坦底面和弯曲的顶部表面，所述平坦底面的尺寸适合与所述轴的纵向切面配合。所述转子元件还包括两个成角度的侧表面，所述两个成角度的侧表面被配置成基本上或完全与设置在相邻纵向切面上的转子元件的侧表面邻接。在实施例中，冷却液是制冷剂。在实施例中，套筒可以由碳纤维形成且围绕转子设置。在实施例中，所述系统包括连接到AC电机的冷却装置压缩机。在一些实施例中，AC电机的液体间隙与冷却机压缩机的制冷剂液体连通以以通过热分流高频谐波来冷却AC电机。附图说明本文将结合附图描述所公开的系统的多种实施例，其中：图1为根据本公开的密封AC电机的实施例的截面图；图2A为根据本公开的转子的实施例的立体图；图2B为图2A的转子上设置套筒后的立体图；图2C为图2B的转子的横截面图；图2D为图2B的转子的纵截面图；图2E为图2B的所述转子的笼的一部分的放大图；图3为根据本公开的系统的实施例的示意图；及图4为根据本公开的制冷机系统的实施例的示意图。图5是根据本公开的另一实施例的具有谐波分流屏蔽体的转子的剖面透视图；图6是根据本公开的另一实施例的具有笼结构的转子的剖面透视图；图7A是根据本公开的转子的另一实施例的剖面透视图；图7B是示出图7A的转子的磁体的立体图；图7C是示出图7A的转子的垫片的立体图；和图7D是图7A的转子的横截面图。将结合上文提到的附图和下面示例性实施例的具体实施方式进一步详细介绍上面提及的本公开的多个方面。具体实施方式在下文中结合附图对本公开的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种密封AC电机，其特征在于，所述密封AC电机包括谐波分流，所述谐波分流使得高频谐波可以在不使用一个或多个滤波器的情况下与AC电机分流，所述密封AC电机包括：定子；转子，其设置在所述定子内并且与所述定子选择性磁连通，其中所述转子和所述定子之间存在液体间隙，所述液体间隙被配置成接收冷却液，所述转子包括：轴；限定在所述轴上的多个纵向切面；围绕所述纵向切面设置的涡流屏蔽体；和设置在所述纵向切面上的转子元件。

【技术特征摘要】
2017.06.28 US 15/635,6581.一种密封AC电机，其特征在于，所述密封AC电机包括谐波分流，所述谐波分流使得高频谐波可以在不使用一个或多个滤波器的情况下与AC电机分流，所述密封AC电机包括：定子；转子，其设置在所述定子内并且与所述定子选择性磁连通，其中所述转子和所述定子之间存在液体间隙，所述液体间隙被配置成接收冷却液，所述转子包括：轴；限定在所述轴上的多个纵向切面；围绕所述纵向切面设置的涡流屏蔽体；和设置在所述纵向切面上的转子元件。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子元件选自包括磁体和垫片的组。3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述磁体是永磁体。4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述垫片由非磁性材料形成。5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子元件包括：平坦底面，所述平坦底面的尺寸被设计为与所述轴的纵向切面匹配；和弯曲的顶面。6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子元件包括：两个成角度的侧表面，所述两个成角度的侧表面被配置成与布置在相邻纵向切面上的转子元件的侧表面邻接。7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述冷却液是制冷剂。8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，还包括围绕所述转子布置的套筒。9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述套筒由碳纤维形成。10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述涡流屏蔽体由铜形成。11.一种简化的变速驱动系统，其特征在于，所述简化的变速驱动系统包括：输出高频谐波的AC电源；和包括谐波分流的AC电机，所述谐波分流使得所述高频谐波在不使用一个或多个滤波器的情况下与所述A...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·彼得森，R·T·阿博特，
申请(专利权)人：特灵国际有限公司，
类型：新型
国别省市：美国,US