[實(shí)用新型]高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201521020120.4
• 申請(qǐng)日: 2015-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205178774U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡思寧;李健;吳立華;董繼勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京磁谷科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K9/20
• 分類號(hào): H02K9/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，其屬于高速電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高速電機(jī)有體積小功率密度高的優(yōu)點(diǎn)，但也因此造成了發(fā)熱高、散熱困難的問(wèn)題， 并且隨著轉(zhuǎn)速和功率的提高越發(fā)顯著。而且由于轉(zhuǎn)子表面積小、又是運(yùn)動(dòng)部件，其散熱 問(wèn)題比定子更加嚴(yán)重。對(duì)于永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)更有轉(zhuǎn)子永磁體高溫退磁的風(fēng)險(xiǎn)。目前高速電 機(jī)的冷卻一般采用風(fēng)冷和液冷方式，該兩種冷卻方式存在如下缺陷：

1)風(fēng)冷冷卻方式：風(fēng)冷方式利用壓差或風(fēng)機(jī)強(qiáng)制低溫氣體(通常是空氣)快速通 過(guò)定轉(zhuǎn)子氣隙，吸收定轉(zhuǎn)子的熱量。風(fēng)冷可以同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子，但由于氣體密度低 熱容量低所以冷卻效果較差，風(fēng)冷高速電機(jī)一般功率很難超過(guò)200kW；并且冷卻氣體鼓 風(fēng)機(jī)的功耗也較大。因此某些大型高速電機(jī)使用熱容量更高的氫氣作為冷卻氣體，可以 大大提高冷卻效果。但是氫氣是易燃易爆氣體，并且密封困難，所以應(yīng)用范圍非常受限。

2)液冷冷卻方式：液冷方式通常是在機(jī)殼上加工或鑄造出水套，讓低溫液體通過(guò) 機(jī)殼的熱傳導(dǎo)間接吸收定子的熱量。液體的密度高、熱容量大，因此冷卻效果較好、泵 機(jī)功耗低。液冷高速電機(jī)的功率可達(dá)1MW以上。但是由于高速電機(jī)定子表面積只有同 功率普通電機(jī)的1/6～1/3，而發(fā)熱量差不多，所以冷卻效果依然比普通電機(jī)差很多。并 且這種冷卻方式對(duì)轉(zhuǎn)子的冷卻并無(wú)貢獻(xiàn)，往往還需要同時(shí)用風(fēng)冷冷卻轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)變得更 加復(fù)雜。

低速電機(jī)上也有直接將液體噴淋在轉(zhuǎn)子上或?qū)⑥D(zhuǎn)子整個(gè)浸泡在冷卻液中的冷卻方 式。但高速電機(jī)表面線速度太高，可達(dá)100～150m/s，噴淋的液體難以形成液膜持續(xù)吸熱； 并且轉(zhuǎn)子與液體間摩擦和攪拌也會(huì)導(dǎo)致功耗和發(fā)熱，甚至導(dǎo)致冷卻液過(guò)熱變質(zhì)。所以高 速電機(jī)很難用液冷方式同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子。

因此，確有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。

實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而提供一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié) 構(gòu)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案有：一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子和 定子，所述定子設(shè)于機(jī)殼的內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于定)內(nèi)，且轉(zhuǎn)子的上端伸于機(jī)殼外， 還包括冷凝器、回流管、泵、液體加熱器、蒸汽排出管、冷卻液箱、連接管以及設(shè)有若 干噴孔的噴管，所述噴管固定連接在定子上，且噴管的噴孔朝向轉(zhuǎn)子圓周面，噴管的進(jìn) 液端通過(guò)連接管與液體加熱器相連，液體加熱器通過(guò)連接管與泵的出液口相連，泵的進(jìn) 液口通過(guò)連接管與冷卻液箱相連，冷卻液箱通過(guò)回流管與機(jī)殼的內(nèi)腔相連通，冷凝器的 進(jìn)液口通過(guò)蒸汽排出管與機(jī)殼的內(nèi)腔相連通，冷凝器出液口通過(guò)連接管冷卻液箱相連。

進(jìn)一步地，所述定子上且沿定子的軸線方向包括有用于安裝噴管的安裝槽。

進(jìn)一步地，所述噴管為金屬管或耐高溫的高分子材料。

進(jìn)一步地，所述機(jī)殼上設(shè)有分別用于連接蒸汽排出管的蒸汽孔以及用于連接回流管 的回流孔。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1)本實(shí)用新型冷卻效果遠(yuǎn)好于風(fēng)冷和液冷，

2)泵的功耗低；

3)能夠同時(shí)冷卻轉(zhuǎn)子和定子。

附圖說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型中噴管與轉(zhuǎn)子的位置結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本實(shí)用新型中噴管在定子上的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所述，本實(shí)用新型高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)包括機(jī)殼1、轉(zhuǎn)子2、定子3、冷凝 器4、回流管5、泵6、液體加熱器7、蒸汽排出管10、噴管8以及卻液箱9，定子3設(shè) 置在機(jī)殼1的內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于定子3內(nèi)，且轉(zhuǎn)子2的上端伸于機(jī)殼1外，噴管 8固定連接在定子3上，在噴管8上的若干噴孔81朝向轉(zhuǎn)子2的圓周面。噴管8的進(jìn)液 端通過(guò)連接管與液體加熱器7相連，液體加熱器7通過(guò)連接管與泵6的出液口相連，泵 6的進(jìn)液口通過(guò)連接管與冷卻液箱9相連，冷卻液箱9通過(guò)回流管5與機(jī)殼1的內(nèi)腔相 連通，冷凝器4的進(jìn)液口通過(guò)蒸汽排出管10與機(jī)殼1的內(nèi)腔相連通，冷凝器4出液口 通過(guò)連接管冷卻液箱9相連。