渦輪機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，并且尤其涉及具有用于進(jìn)氣的吸入結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的冷卻結(jié)構(gòu)以提供提高的壓縮效率的渦輪機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]這部分提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，其不必是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]渦輪機(jī)系統(tǒng)是指通過使用諸如渦流壓縮機(jī)、渦流鼓風(fēng)機(jī)和渦流風(fēng)扇的渦輪機(jī)來壓縮工作流體(例如空氣)或增大流量的系統(tǒng)。
[0004]傳統(tǒng)的渦輪機(jī)已經(jīng)通過使用增速齒輪實(shí)現(xiàn)了以恒定速度旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)。然而，近年來，隨著軸承和逆變器技術(shù)的發(fā)展，正在應(yīng)用直接式高速旋轉(zhuǎn)技術(shù)，其中渦輪機(jī)直接連接至馬達(dá)。
[0005]然而，雖然渦輪機(jī)通過直接式高速旋轉(zhuǎn)技術(shù)具有減小總體積的優(yōu)點(diǎn)，但驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的冷卻效率在禍輪機(jī)系統(tǒng)的總效率中有較大部分。
[0006]圖1是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的渦輪機(jī)系統(tǒng)的示例的示意圖。
[0007]參照?qǐng)D1，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的渦輪機(jī)系統(tǒng)包括:用于產(chǎn)生總動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)單元；用于通過使用驅(qū)動(dòng)單元執(zhí)行諸如工作流體的吸入、壓縮和排出的一系列操作的壓縮單元；支撐單元，其用于支撐驅(qū)動(dòng)單元和壓縮單元以將驅(qū)動(dòng)單元聯(lián)接至壓縮單元；和用于引導(dǎo)工作流體的流動(dòng)的導(dǎo)管單元。
[0008]驅(qū)動(dòng)單元設(shè)有馬達(dá)，該馬達(dá)由驅(qū)動(dòng)軸(211)、轉(zhuǎn)子(212)和定子(213)構(gòu)成并且由支撐單元支撐，所述支撐單元包括圍繞驅(qū)動(dòng)單元的外側(cè)的殼體(221)。
[0009]由于熱量主要從驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生，為了防止從驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生的熱量傳到壓縮單元，當(dāng)組裝時(shí)在壓縮單元與驅(qū)動(dòng)單元之間限定間隙(260a和260b)。
[0010]同時(shí)，為了驅(qū)動(dòng)單元，殼體(221)具有限定在其一側(cè)中的冷卻流體吸入孔(241)以引入用于冷卻驅(qū)動(dòng)單元的冷卻流體，和限定在其另一側(cè)中的冷卻流體排出孔(242)以排出已經(jīng)冷卻了驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部的冷卻流體。
[0011]而且，為了通過使用吸入殼體(221)的冷卻流體提高驅(qū)動(dòng)單元的冷卻效率，散熱翅片(214，225a，225b)布置在定子(213)的外圓周表面上和軸承體(224a，224b)的外圓周表面上。
[0012]在一示例中，在殼體上布置有用于循環(huán)冷卻劑以散熱的冷卻套而代替散熱翅片(214，225a，225b)，或者布置有冷卻風(fēng)扇。
[0013]壓縮單元設(shè)有由驅(qū)動(dòng)單元轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪(231a，231b)和葉輪外殼部件(233a，234a，233b，234b)，該葉輪外殼部件容納葉輪(231a，231b)并且具有吸入孔和排出孔以引導(dǎo)工作流體進(jìn)入葉輪(231a，231b)、在葉輪中壓縮并從葉輪排出。
[0014]壓縮單元可以對(duì)稱地布置在驅(qū)動(dòng)單元的兩側(cè)上，如圖1所示，并且可以僅布置在驅(qū)動(dòng)單元的一側(cè)上。
[0015]同時(shí)，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的渦輪機(jī)系統(tǒng)公開了用于提高驅(qū)動(dòng)單元的冷卻效率的管結(jié)構(gòu)，即，空氣循環(huán)通道(236a，236b)，驅(qū)動(dòng)單元的冷卻流體排出孔(242)與壓縮單元的吸入孔連通，如圖1所示。
[0016]從冷卻流體排出孔(242)通過空氣循環(huán)通道(236a，236b)排出的冷卻流體被引導(dǎo)到壓縮單元的吸入孔。結(jié)果，在根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)速變化控制用于冷卻驅(qū)動(dòng)單元的冷卻流體的量的方面具有優(yōu)點(diǎn)。
[0017]S卩，當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元由于驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)速提高而增大熱量產(chǎn)生的量時(shí)，引入到壓縮單元的吸入孔中的工作流體的量增大。因而，用于冷卻驅(qū)動(dòng)單元的冷卻流體的量增大以啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的冷卻。在相反情況下，用于冷卻驅(qū)動(dòng)單元的冷卻流體的量會(huì)減小。
[0018]然而，由于根據(jù)相關(guān)技術(shù)的上述渦輪機(jī)系統(tǒng)僅使用在吸入壓縮單元的工作流體冷卻驅(qū)動(dòng)單元的同時(shí)被加熱的冷卻流體，因此壓縮單元的壓縮效率會(huì)降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0019]要解決的技術(shù)問題
[0020]本發(fā)明的目的是提供一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，其使用在冷卻驅(qū)動(dòng)單元之后被吸入壓縮單元的冷卻流體作為工作流體，并且降低吸入到壓縮單元中的工作流體的溫度以提高壓縮單元的壓縮效率。
[0021]而且，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，其中根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)速控制供給到驅(qū)動(dòng)單元中以冷卻驅(qū)動(dòng)單元的冷卻流體的流量。
[0022]而且，本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種渦輪機(jī)系統(tǒng)，用于引入到驅(qū)動(dòng)單元中的冷卻流體的驅(qū)動(dòng)單元的內(nèi)部通道被改進(jìn)以提高驅(qū)動(dòng)單元的冷卻效率。
[0023]技術(shù)方案
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪機(jī)系統(tǒng)包括:驅(qū)動(dòng)單元，其具有轉(zhuǎn)子和定子；具有葉輪的壓縮單元，所述葉輪與轉(zhuǎn)子互鎖以轉(zhuǎn)動(dòng)；用于引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)單元冷卻流體的引導(dǎo)管路，所述驅(qū)動(dòng)單元冷卻流體被引入到驅(qū)動(dòng)單元中并且在穿過驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部之后排出到壓縮單元中；和外部流體流入管路，其布置在引導(dǎo)管路的一側(cè)上以與引導(dǎo)管路連通，其中外部流體流入管路引導(dǎo)由外部流體流入管路的端部與引導(dǎo)管路內(nèi)部之間的壓差設(shè)定的外部流體以引入到引導(dǎo)管路中。
[0025]在此，外部流體流入管路一端可以與引導(dǎo)管路內(nèi)部連通，并且另一端可以暴露于空氣。
[0026]而且，外部流體流入管路一端可以與引導(dǎo)管路內(nèi)部連通，并且另一端與其中存儲(chǔ)設(shè)定外部流體的外部流體存儲(chǔ)部件連通。
[0027]而且，外部流體流入管路可以還包括用于調(diào)節(jié)設(shè)定外部流體的流入流量的閥構(gòu)件。
[0028]而且，閥構(gòu)件在操作中可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)速而被控制。
[0029]而且，葉輪可以容納在葉輪外殼中，該葉輪外殼具有流入孔和排出孔，并且外部流體流入管路可以與流入孔連通。
[0030]而且，驅(qū)動(dòng)單元可以還包括驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw，用于支撐轉(zhuǎn)子和定子，并且驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw可以包括:冷卻流體流入孔，其與外部連通；和冷卻流體排出孔，其與引導(dǎo)管路連通。
[0031]而且，定子可以包括定子鐵芯和定子繞組部件，在該定子繞組部件中線圈繞定子鐵芯纏繞，并且冷卻流體流入孔朝向定子繞組部件限定，并且定子鐵芯具有從冷卻流體排出孔朝向轉(zhuǎn)子穿過的多個(gè)通孔，在轉(zhuǎn)子與定子之間限定一間隙，以便使穿過定子繞組部件的驅(qū)動(dòng)單元冷卻流體穿過所述間隙。
[0032]而且，驅(qū)動(dòng)單元冷卻流體可以冷卻驅(qū)動(dòng)單元，同時(shí)通過冷卻流體流入孔引入以經(jīng)由定子繞組部件穿過定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙，并且通過所述多個(gè)通孔排出到冷卻流體排出孔。
[0033]而且，引導(dǎo)管路可以還包括熱交換單元，用于冷卻在冷卻驅(qū)動(dòng)單元之后排出的驅(qū)動(dòng)單元冷卻流體。
[0034]同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的渦輪機(jī)系統(tǒng)包括:第一驅(qū)動(dòng)部件具有轉(zhuǎn)子和定子；具有葉輪的第一壓縮部件，所述葉輪與第一驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)子互鎖以轉(zhuǎn)動(dòng)；第一引導(dǎo)管路，其用于引導(dǎo)第一驅(qū)動(dòng)部件冷卻流體，所述第一驅(qū)動(dòng)部件冷卻流體被引入到第一驅(qū)動(dòng)部件中并且在穿過第一驅(qū)動(dòng)部件內(nèi)部之后排出到第一壓縮部件中；第二驅(qū)動(dòng)部件，其相對(duì)于第一驅(qū)動(dòng)部件獨(dú)立地設(shè)置，第二驅(qū)動(dòng)部件具有轉(zhuǎn)子和定子；具有葉輪的第二壓縮部件，所述葉輪與第二驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)子互鎖以轉(zhuǎn)動(dòng)；第二引導(dǎo)管路，其用于引導(dǎo)第二驅(qū)動(dòng)部件冷卻流體，所述第二驅(qū)動(dòng)部件冷卻流體被引入到第二驅(qū)動(dòng)部件中并且在穿過第二驅(qū)動(dòng)部件內(nèi)部之后排出到第一壓縮部件中；和外部流體流入管路，其與第一引導(dǎo)管路和第二引導(dǎo)管路中的至少一個(gè)連通，其中外部流體流入管路布置成使得設(shè)定外部流體通過外部流體流入管路引入到第一壓縮部件中。
[0035]在此，外部流體流入管路可以布置成允許第一引導(dǎo)管路在第一和第二引導(dǎo)管路彼此結(jié)合的狀態(tài)下與第二引導(dǎo)管路連通。
[0036]而且，第一引導(dǎo)管路可以通過連續(xù)地穿過第二驅(qū)動(dòng)部件和第二引導(dǎo)管路而與第二驅(qū)動(dòng)部件內(nèi)部連通以與第一壓縮部件連通。
[0037]而且，外部流體流入管路一端可以與第一和第二引導(dǎo)管路中的一個(gè)連通并且另一端可以暴露于空氣。
[0038]而且，外部流體流入管路一端可以與第一和第二引導(dǎo)管路中的一個(gè)連通并且另一端可以與其中存儲(chǔ)設(shè)定外部流體的外部流體存儲(chǔ)部件連通。
[0039]而且，外部流體流入管路可以還包括用于調(diào)節(jié)設(shè)定外部流體的流入流量的閥構(gòu)件。
[0040]而且，閥構(gòu)件在操作中可以根據(jù)第一驅(qū)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)速而被控制。
[0041]而且，渦輪機(jī)系統(tǒng)可以還包括第三引導(dǎo)管路，用于將從第一壓縮部件排出的流體引導(dǎo)到第二壓縮部件中。
[0042]而且，渦輪機(jī)系統(tǒng)可以還包括具有葉輪的第三壓縮部件，所述葉輪與第一驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)子互鎖以轉(zhuǎn)動(dòng)，第三壓縮部件相對(duì)于第一壓縮部件獨(dú)立地設(shè)置；第四引導(dǎo)