[發明專利]一種轉子磁極繞組內冷與外冷聯合冷卻方法

有效

• 申請號: 201611247675.1
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108258824B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 鄭小康;張天鵬;鄒應冬;廖毅剛;黃智欣;鄢幫國;李陽
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32
• 代理公司: 51211 成都天嘉專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙凱

本發明公開了一種轉子磁極繞組內冷與外冷聯合冷卻方法，屬于電機冷卻技術領域，其特征在于：部分冷卻氣體沿磁極線圈軸向線圈邊進入載流排的縱向過流通道內，對磁極線圈內表面進行冷卻，其余冷卻氣體進入兩磁極線圈之間的通道內，形成外冷通風風路，對磁極線圈的外表面進行冷卻。本發明內冷通風風路和外冷通風風路均為軸向通風風路，實現更加容易且成本更低，適用范圍廣，而且由于沒有通風分區裝置的阻擋，因此冷卻氣體的流量及流速都不會受到影響，極大的提高了磁極線圈的冷卻效果，進而提高了整個轉子磁極繞組的冷卻效果。

技術領域

本發明涉及到電機冷卻技術領域，尤其涉及一種轉子磁極繞組內冷與外冷聯合冷卻方法。

背景技術

隨著市場需求和技術發展，凸極電機每極容量不斷攀升。在現有的磁極線圈冷卻技術條件下，為保證磁極線圈溫升滿足使用要求，需要通過增加磁極線圈匝數和重量來降低磁極線圈電流密度，這樣一來，磁極重量會顯著增加，從而會使磁極、磁軛、轉子支架等部件的應力顯著增加。對于高轉速機組而言，其應力本身就非常大，如果磁極重量過大，則可能使磁極、磁軛、轉子支架等的應力超過大部分材料的許用應力，從而會顯著增加設計制造難度和成本。因此，對于每極容量較高的，特別是每極容量超高的高速機組，就迫切需要通過改善磁極通風冷卻效果，以減小磁極線圈的匝數和重量。

凸極同步電機磁極主要由磁極鐵心、磁極線圈等組成，其中磁極線圈用于通電流，磁極線圈套于磁極鐵心外，磁極線圈由多層載流排堆疊而成，載流排間有絕緣材料。所述載流排也稱母線或母排，是承載電流的一種導體，用于承載凸極同步電機的勵磁電流，互相絕緣堆疊而成的載流排中通以電流后，類似于螺形線圈，能產生磁場，而磁極鐵心則將磁場增強，同時磁極鐵心對磁極線圈起支撐作用。

凸極電機的磁極冷卻方式一般為氣體冷卻。轉子支架在旋轉過程中產生風壓頭，將冷卻氣體經磁軛吹至磁極極間，冷卻氣體在流過磁極極間進入氣隙和定子鐵心通風溝的過程中，會掠過磁極線圈處于極間的表面，冷卻氣體在磁極線圈表面與磁極線圈發生熱交換，從而冷卻磁極線圈。特別的，高轉速機組一般在磁軛上下兩端裝有風葉，在風葉作用下，形成軸向冷卻風，冷卻風進入磁極極間，對磁極線圈處于極間的表面進行冷卻。上述冷卻方式，磁極線圈參與換熱的表面僅有處于極間的沿磁極載流排厚度方向的小部分，冷卻效果并不理想。

公開號為CN 103715803A，公開日為2014年04月09日的中國專利文獻公開了一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻的方法，冷卻氣體經兩磁極線圈進風端上的通風分區裝置流至兩磁極線圈之間的通道內，形成外冷通風風路，并對磁極線圈的外部進行冷卻，同時冷卻氣體經磁極鐵心和磁極線圈之間的間隙流入磁極線圈內部，形成內冷通風風路，并對磁極線圈內部進行冷卻，再從磁極線圈內部流至兩磁極線圈之間的通道內，通風分區裝置將流至通道內的外冷通風風路和內冷通風風路相互隔開。

該專利文獻公開的轉子磁極內冷與外冷分區冷卻的方法，將內冷和外冷在兩磁極線圈之間的通道內的通風風路隔開，使內冷和外冷通風風路互不干涉，可使內通風的冷卻氣體順利地流入兩磁極線圈之間的通道內，進而保障整個轉子磁極冷卻效果，但是，這種將通風風路隔開的冷卻方式，對冷卻氣體流量及流速都有影響，影響實際冷卻效果；加之整個內、外冷通風風路為徑向通風風路，實現困難且成本高，適用性受限。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術的缺陷，提供一種轉子磁極繞組內冷與外冷聯合冷卻方法，本發明內冷通風風路和外冷通風風路均為軸向通風風路，實現更加容易且成本更低，適用范圍廣，而且由于沒有通風分區裝置的阻擋，因此冷卻氣體的流量及流速都不會受到影響，極大的提高了磁極線圈的冷卻效果，進而提高了整個轉子磁極繞組的冷卻效果。

本發明通過下述技術方案實現：

一種轉子磁極繞組內冷與外冷聯合冷卻方法，其特征在于：部分冷卻氣體沿磁極線圈軸向線圈邊進入載流排的縱向過流通道內，對磁極線圈內表面進行冷卻，其余冷卻氣體進入兩磁極線圈之間的通道內，形成外冷通風風路，對磁極線圈的外表面進行冷卻。