[發明專利]一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子

在審

• 申請號: 202010054494.7
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111106683A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 董琦;孫宇飛;代義軍;鄭軍
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: H02K1/20
• 分類號: H02K1/20;H02K9/197;H02K55/00
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子，包括設置在機座組件上的定子鐵芯和線圈，盤繞在定子鐵芯周圍的冷卻水盤管，以及設置在機座組件內的非金屬復合材料密封圓筒組件，密封圓筒組件將定子鐵芯兩側端部的線圈密封成一個封閉的區域，密封圓筒組件外分別設置內有冷卻水的油?水換熱器和內有冷卻油的油循環管道，油循環管道穿過油?水換熱器后首尾連接成一個閉式循環回路；根據油受熱密度減小浮力增加的原理，油受熱后上升通過管路經過密封圓筒外的油?水換熱器進行換熱，經過冷卻后的油密度增大下沉到定子圓周底部，底部的冷油與通電的線圈進行熱交換，再次進行循環，從而形成一個閉式油冷卻循環系統。

技術領域

本發明涉及超導電機應用技術領域，特別涉及一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子。

背景技術

超導電機中，定子是重要的組成部分。由于超導電機低溫轉子設計為一種處于低溫絕熱環境的特殊結構，使得其定子不能完全采用常規電機使用的冷卻方案。

由于整個轉子的封閉性，不可能在轉子開設徑向或軸向通風溝，不宜采用通風冷卻的結構；若鐵芯段采用水套機座的冷卻結構，線圈端部的熱量又不能得到充分的冷卻；變壓器油浸泡式循環冷卻的結構冷卻效果較好，但是外圍的配套設備較為復雜，導致整個超導電機的體積龐大。

設計出冷卻效果佳，體積小重量輕的定子是超導電機未來發展的迫切需求。

發明內容

本發明提出了一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子，解決現有超導電機定子冷卻構存在的問題。

本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案是：一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子，包括設置在機座組件上的定子鐵芯和線圈，還包括盤繞在定子鐵芯周圍的冷卻水盤管，線圈產生的熱量通過定子鐵芯傳導至冷卻水盤管后被帶走，還包括設置在機座組件內的非金屬復合材料密封圓筒組件，所述的密封圓筒組件將定子鐵芯兩側端部的線圈密封成一個封閉的區域，所述的密封圓筒組件外分別設置內有冷卻水的油-水換熱器和內有冷卻油的油循環管道，所述的油-水換熱器均勻分布在冷卻水盤管前后側的圓周上，所述的油循環管道穿過油-水換熱器后首尾連接成一個閉式循環回路。

所述的一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子，其油-水換熱器為板式換熱器，板翅式換熱器等形式。

所述的一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子，其密封圓筒組件接口部分采用O型橡膠密封圈密封。

所述的一種緊湊型液體循環冷卻超導電機定子，其油-水換熱器和冷卻水盤管的冷卻水可引自冷卻水池或自然水源。

本發明和現有的冷卻結構相比有以下幾方面的優點和改進。

第一，本發明采用了冷卻效果較好的液體介質來冷卻超導電機的定子，相對于通風冷卻結構可以大大提高電機的熱負荷設計，針對大功率電機設計有著較大的優勢。

第二，本發明在水套機座的冷卻結構基礎上，特別設計了針對端部線圈冷卻的復合材料密封圓筒結構以及外循環換熱器結構，利用油本身的受熱產生浮升力的原理，產生自循環的現象，帶走部分端部線圈的熱量，從而解決了以上水套機座冷卻定子端部線圈冷卻效果差的問題。

第三，本發明相對于沿線圈布置水管的冷卻方案也有著很大的優勢，沿線圈布置水管的冷卻方案存在著線圈冷卻不均勻，尤其端部線圈不規則形狀的影響，仍然存在線圈溫度局部過高的現象。本發明的端部完全浸泡在油中，接觸良好，溫度分布呈梯度合理分布，通過設計手段可有效預測和控制。

第四，本發明的端部區域的冷卻利用了油自身的特性，取消了油泵等動力設備，外圍系統相對簡單緊湊，對于有體積重量要求的超導電機應用場合有著較大的優勢。

附圖說明

圖1為本發明的主視圖；

圖2為本發明的冷卻結構布置圖；