[發明專利]一種槽內水冷電機定子

有效

• 申請號: 202011332224.4
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112332568B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李明勇;呂長朋;明智;張立春
• 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;H02K1/16;H02K3/24;H02K9/19;H02K3/12
• 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

本發明公開了一種槽內水冷電機定子，包括定子機座、定子鐵心、繞組、冷卻管組件和進/出集水器，冷卻管組件由多根冷卻管組成，每根冷卻管由沿電機槽內成對軸向折返的直線段和端部連接段串聯構成，冷卻管直線段的進水管和出水管分別嵌放在第x1和第x1+S1/x1?S1槽內，S1為每單元電機槽數，端部連接段沿定子鐵心端部空間半徑方向朝外折彎，冷卻管組件端部在徑向相互不交叉干涉。本發明解決了傳統槽內水冷技術帶來的可靠性差，電機壽命短的問題，降低了冷卻水質的要求，提高了冷卻的可靠性，延長了電機壽命，即保留了槽內水冷的散熱性能，又實現了繞組端部空氣的冷卻覆蓋，進一步提高了散熱性能，可廣泛應用于大功率、高轉矩密度及高可靠性要求較高的電機冷卻領域，尤其適用于大直徑整數槽電機。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，具體涉及一種槽內水冷電機定子。

背景技術

水介質比熱大，帶走熱量效果好，所以水冷卻系統體積小，基本不增加噪聲，水本身無爆炸、有毒等風險且易于制備，所以水冷結構在電機中應用較為廣泛。

通常，大功率中低速電機的損耗約60%左右自于銅耗，鐵耗等其它損耗占比相對較小，該類電機的熱量主要來自于電機的槽內導體，因此，冷卻時，冷卻系統離槽內導體越近冷卻效果越好。

傳統的槽內水冷結構是在電機槽內埋置冷卻水管，然后在電機一端或兩端進行連接匯流。盡管具有較高的導熱性能，但該結構缺點也非常明顯：冷卻水管和水自身將產生感應電壓，為避免帶來額外的環流損耗和安全隱患，兩端需要用絕緣管將水路引出，同時對冷卻水質要求較高，且難以兼顧端部的冷卻。因此其應用受到較大的局限。

發明內容

本發明的目的是解決上述技術問題，提供一種槽內水冷電機定子，以消除水流和冷卻水管中產生的感應電勢，降低冷卻水質的要求，提高電機的散熱性能，增加電機可靠性，延長電機壽命。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種槽內水冷電機定子，包括定子機座以及設置在定子機座上的定子鐵心，還包括分別嵌放在定子鐵心槽內的繞組和冷卻管組件，所述的定子機座上通過支撐架固定有進/出集水器，所述的進/出集水器與冷卻管組件焊接為整體，所述的冷卻管組件由多根冷卻管組成，每根冷卻管均由沿電機軸向折返的成對直線段和端部連接段串聯構成，所述的直線段嵌放在定子鐵心槽內，冷卻管的布置需遵循進口水管與出口水管分別布置在相鄰單元電機的同一相對位置槽內，所述的定子鐵心滿足單元電機數為偶數N，且N≥2，每單元電機槽數為S1，每根冷卻管直線段嵌槽部分所包含的進水管和出水管分別嵌放在第x1和第x1+S1/x1-S1槽內，其中x1為定子鐵心任意槽對應編號，其值為大于等于1小于等于定子鐵心槽數Q的自然數，電機運行過程中，由于任一時刻，槽內冷卻管感應電壓U_x1= U_x1+S1，兩根冷卻管通過同側端部水管相連時，串聯感應電勢之和為零。

所述的一種槽內水冷電機定子，其直線段嵌放在定子鐵心的槽口、槽中或槽底。

所述的一種槽內水冷電機定子，其冷卻管組件的進/出水口與進/出集水器配合布置在定子鐵心的同一端。

所述的一種槽內水冷電機定子，其冷卻管組件的進/出水口與進/出集水器分別配合布置在定子鐵心的兩端。

所述的一種槽內水冷電機定子，其冷卻管材料為不銹鋼、鈦合金或銅合金，截面為方形或圓形，中間無焊點。

所述的一種槽內水冷電機定子，其冷卻管內的冷卻介質為水或油。

所述的一種槽內水冷電機定子，其冷卻管的端部相連段沿定子鐵心徑向朝外折彎。

所述的一種槽內水冷電機定子，其多根冷卻管獨立彎制完成后，在定子鐵心槽內沿軸向依次疊裝，可在繞組端部外軸向空間布置為兩層或多層，冷卻管組件端部徑向相互不交叉干涉。

所述的一種槽內水冷電機定子，其冷卻管直線段嵌放定子鐵心槽內后，端部相連部分底面與繞組端部外表面沿軸向最小距離≥3mm。