[發明專利]一種應用于大型電機定子散熱的相變冷卻裝置

有效

• 申請號: 201710282314.9
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107070022B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 丁宇;趙晨;隨從標;王彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02K1/20
• 分類號: H02K1/20;H02K9/20
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明的目的在于提供一種應用于大型電機定子散熱的相變冷卻裝置，包括軸向熱管、周向熱管，所述的軸向熱管包括四個，為直線型，所述的周向熱管包括三個，為圓形，四個軸向熱管沿定子鐵芯的軸向均勻分布，三個周向熱管沿定子鐵芯的周向均勻分布，每個周向熱管均與四個軸向熱管相交匯，每個軸線熱管的左端部均伸出定子鐵芯之外并安裝有翅片，四個軸向熱管與三個周向熱管內壁貼附絲網狀吸液芯，且共同構成工作管段。本發明閉式熱管內工質一經充入，無需再次添加，工質可以在熱管循環利用。定子鐵芯內部周向分布三個等間距的圓形熱管與軸向分布的熱管相貫，有利于增加定子側的吸熱面積，加快散熱。

技術領域

本發明涉及的是一種電機，具體地說是電機定子的散熱裝置。

背景技術

電機是一種最常用的工業設備，其工作的高效性、可靠性與安全性，一直是學術界與企業界關注的熱點。一臺電機運行的正常與否，最重要的標志就是該臺電機的發熱程度。因此電機散熱裝置是電機安全、高效運行的保障。一般來講，引起發電機溫度升高的主要原因是，大電流流過電機定子繞組產生的焦耳熱。除此之外，內阻的大小也會隨溫度的升高而增加，這又會增加額外的熱量產生。如果電機內部溫度過高，電機的繞組絕緣材料會逐漸老化，絕緣性能和機械強度逐漸降低，電機的使用壽命會大大縮短。因此，改善電機定子散熱條件、設法降低電機的溫度，是提高電機過載能力、延長電機使用壽命的有效方法。

對于普通大型電機，通常采用內部風扇式冷卻方法。風扇與轉子軸同軸安裝，風扇將冷卻風吹向定子和轉子來降低溫度。雖然此類冷卻裝置構造簡單，但是發電機的換熱面積卻很有限。定子鐵芯只有和氣隙接觸的部分和冷卻風進行了對流換熱，而定子鐵芯內部的熱量需要熱傳導過程轉移到和氣隙接觸的位置，該過程的溫度梯度小，熱阻大，因此傳熱速度慢。所以采用內部風扇的冷卻效率低。一般發電機穩態運行時定子繞組溫度可達120℃左右，定子繞組內阻隨溫度呈正相關的關系，因此會帶來相當大的焦耳熱損失，降低了發電機的效率。目前大型電機冷卻一般采用空氣冷卻、氫氣冷卻和水冷卻的冷卻方式。空氣冷卻裝置的冷卻效果較差；氫氣冷卻裝置在運行中容易出現爆炸和泄漏的隱患；水冷卻裝置需要面臨泄漏和積垢堵塞問題。

為了解決上述問題，傳統的解決方案是通過改進過風扇的扇形，增加了冷卻風量，加快冷卻面的對流換熱。雖然該技術可以提高發電機的散熱速度，但是仍沒有解決定子鐵芯內部熱量集中的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供解決定子鐵芯內部熱量集中、散熱速度慢問題的一種應用于大型電機定子散熱的相變冷卻裝置。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種應用于大型電機定子散熱的相變冷卻裝置，其特征是：包括軸向熱管、周向熱管，所述的軸向熱管包括四個，為直線型，所述的周向熱管包括三個，為圓形，四個軸向熱管沿定子鐵芯的周向均勻分布，三個周向熱管沿定子鐵芯的軸向均勻分布，每個周向熱管均與四個軸向熱管相交匯，每個軸線熱管的左端部均伸出定子鐵芯之外并安裝有翅片，四個軸向熱管與三個周向熱管內壁貼附絲網狀吸液芯，且共同構成工作管段。

本發明還可以包括：

1、工作管段包括依次相連通的吸熱段、絕熱段、散熱段，位于定子鐵芯之上的軸向熱管部分以及周向熱管構成吸熱段，安裝有翅片的軸向熱管部分構成散熱段，吸熱段與散熱段之間的軸向熱管構成絕熱段。

2、工作管段里的冷卻工質為甲醇。

本發明的優勢在于：

1、熱管換熱器本身具有優良的導熱性能，換熱效率高。

2、閉式熱管內工質一經充入，無需再次添加，工質可以在熱管循環利用。

3、熱管散熱段增加了翅片，增加了散熱面積，提高了冷卻速率。

4、可以通過機械真空泵控制熱管內壓力來改變管內工質的沸點，從而滿足不同的散熱需求。