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一种电机绕组端部冷却结构，包括电机壳体(1)、定子铁心(2)、定子绕组端部(3)、隔离套筒(4)、密封端盖(5)和O型圈(6)。隔离套筒(4)安装在定子铁心(2)和转子之间的气隙中。电机壳体(1)、隔离套筒(4)和密封端盖(5)组成端部密闭空间。端部密闭空间内充有冷却油，定子绕组端部(3)浸泡在冷却油中。所述的密封端盖(5)下部设有进油口，上部设有出油口。泵(7)和散热器(8)通过进油管、进油口、出油管和出油口与端部密闭空间连通，组成循环油冷回路。定子绕组端部损耗产生的热量传递给端部密闭空间内的冷却油，使冷却油温度升高，在泵(7)的作用下，冷却油流经散热器(8)冷却再进入端部密闭空间循环。

Description

一种电机绕组端部冷却结构
技术领域
本发明涉及一种电机绕组端部冷却结构。
背景技术
电机是电能的变换装置。由于电机运行时内部会产生交变的磁场，所以处在交变磁场中的铁心就会产生铁心损耗(铁耗)。同时，基于电流的热效应，绕组通电后也会发热，称之为铜耗。此外还有通风摩擦损耗、机械损耗及其它杂散损耗等。电机的很多部件的寿命都受温度限制，比如绕组线圈的绝缘层在过热时就会导致寿命减少。因此电机损耗将会转换成热能而使电机的各个部件发热甚至失效。随着电机制造工业水平的提高，电机的单机容量不断增大，体积不断减小，单位体积产生的损耗也就不断增长，引起电机各部分温度升高。目前，发热问题甚至已经成为限制电机性能提高的主要因素。
现有电机冷却方式主要有空气冷却和水冷却。空气冷却效率较低，适合功率密度不大的电机。水冷却效率较高，常用结构是在机壳处(定子部分)设计水套，通过水对流来带走热量，电机内部的传热路径为：端部——绕组——定子铁心——机壳——水套。从传热路径可以看出，一般绕组端部温度最高，最容易发生过热现象。
不少学者和技术人员提出了降低端部温升的方法。
中国专利CN200610148048.2提出了一种在定子绕组端部和机壳之间包封填充料，电机端部热量通过填充料传到机壳再通过其他方式散出。通过实际应用，可降低电机温升5～10K，端部温升降低幅度较小。
中国专利200510086794.9提出了一种蒸发冷却定子，通过不锈钢隔离套筒将定子隔开，向腔体内灌入冷却液，依靠液体气化吸热的原理来冷却电机。此发明可使定子铁心温度分布均匀、电机温升较低。然而蒸发冷却技术对工质要求较高，且需配套冷凝器等附属设备，仅适用于大型风力发电机。
中国专利201020160245.8提出了一种自然风冷直驱发电机线圈端部冷却装置，通过静止迷宫密封、转动迷宫密封和气体搅拌装置联合作用，改变气隙不封地气体流动状态，并通过散热筋将铁心两端的热量带走，改善端部散热状况。但是这种风冷方式的散热效率较低，且增加了电机的通风损耗。
另有一些学者和技术人员提出，采用油作为冷却液来冷却电机。
中国专利201110061329.5提出了一种内循环油冷式永磁直流电机，电机内充满冷却油，定子和转子全部浸泡在油中，转子铁心叠片上开有通孔，形成冷却油循环通道。这种结构能够直接冷却转子永磁体同时降低绕组温升，但是由于冷却油经过限位环叶片搅动，能量损失很大，而且最终仍然需要依靠机壳上的散热筋通过空气对流散出热量，散热效率相对较低。
发明内容
为了解决现有技术对电机绕组端部直冷却效率较低的问题，本发明提出了一种电机定子绕组端部冷却结构。本发明采用定子绕组端部油冷方式，极大改善端部散热状况，降低电机温升从而提高电机效率。由于采用绝缘性能较好的变压器油作为冷却介质，可降低绕组绝缘等级，且结构简单易于实现。
本发明所提出的电机定子绕组端部冷却结构，采用以下技术方案。
所述的电机定子绕组端部冷却结构包含：电机壳体、定子铁心、定子绕组端部、隔离套筒、密封端盖和O型圈，定子铁心安装在电机壳体内壁，隔离套筒安装在定子铁心和转子之间的气隙中，隔离套筒的两端插入密封端盖中，O型圈嵌入密封端盖，使密封端盖与隔离套筒之间密封。电机壳体、密封端盖和隔离套筒组成电机的端部密闭空间，定子铁心位于端部密闭空间的中心，将端部密闭空间分成两个空腔，两个空腔通过定子槽楔附近的缝隙连通，定子绕组端部位于两个空腔中。所述的端部密闭空间内充有冷却油，定子绕组端部浸泡在端部密闭空间内部冷却油中。
本发明还包含油冷循环系统，油冷循环系统由泵、散热器、端部密闭空间、进油管和出油管组成。所述的密封端盖的下部开设有进油口，密封端盖的上部开设有出油口。所述的泵通过进油管连接到所述密封端盖下部的进油口，所述的散热器通过出油管连接到所述密封端盖上部的出油口，泵与散热器之间通过管路连接，组成循环油冷回路。定子绕组端部损耗产生的热量传递给所述的端部密闭空间内的冷却油，使冷却油温度升高，在泵的作用下，冷却油流经散热器冷却后再进入所述的端部密闭空间进行循环。
所述的隔离套筒分为中心段、渐变段和端部直线段。所述的隔离套筒中的心段长度与定子铁心轴向长度相等。隔离套筒的中心段厚度小于定子铁心和转子之间的气隙径向厚度。隔离套筒的中心段粘接于定子铁心内壁。隔离套筒中心段的两端渐变加厚，即为渐变段。渐变段的两端为端部直线段。所述的端部直线段插入密封端盖上的槽中固定，隔离套筒的内外壁分别通过O型圈与密封端盖密封。
所述的隔离套筒为不导磁不导电的非金属材料制作。
所述的冷却油为变压器油或其他绝缘性和导热性良好的油类。
本发明具有以下的优点：
本发明可改善电机绕组端部线圈的散热状况，使定子绕组端部运行温度降低，从而提高风冷和水冷电机的整体性能。
本发明结构简单，容易实现。
本发明采用绝缘性良好的变压器油作为冷却液，避免了采用水冷对线圈的腐蚀性。
本发明电机绕组端部冷却结构采用整体密封，保证密闭空间内的部件不受外界污染。
附图说明
图1本发明实施例1的电机端部冷却结构示意图，图中：1电机壳体，2定子铁心，3定子绕组端部，4隔离套筒、5密封端盖，6O型圈，7泵，8散热器，9进油管，10出油管，501进油口，502出油口；
图2本发明实施例1的隔离套筒的轴向截面图，图中：401隔离套筒中心段，402隔离套筒渐变段，403隔离套筒端部直线段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明所提出的电机端部冷却结构包含：电机壳体1、定子铁心2、定子绕组端部3、隔离套筒4、密封端盖5和O型圈6。定子铁心2安装在电机壳体1内壁。隔离套筒4安装在定子铁心2和转子之间的气隙中，隔离套筒4的两端插入密封端盖5中，O型圈6嵌入密封端盖5，使密封端盖5与隔离套筒4之间密封。电机壳体1、密封端盖5和隔离套筒4组成电机的端部密闭空间，定子铁心2位于端部密闭空间的中心，将端部密闭空间分成两个空腔，两个空腔通过定子槽楔附近的缝隙连通，所述的定子绕组端部3位于两个空腔中。所述的端部密闭空间内充有冷却油，定子绕组端部3浸泡在端部密闭空间内的冷却油中。所述的隔离套筒4粘接在定子铁心2内壁，密封端盖5安装在电机壳体1和隔离套筒4的两端，O型圈6安装在隔离套筒4和密封端盖5之间。
本发明还包含油冷循环系统，油冷循环系统由泵7、散热器8、端部密闭空间、进油管9和出油管10组成。所述的密封端盖5下部开设有进油口，密封端盖5上部开设有出油口。所述的泵7通过进油管9连接到所述密封端盖5下部的进油口501，所述的散热器8通过出油管10连接到所述密封端盖5上部的进油口502，泵7与散热器8之间通过管路连接，组成循环油冷回路。定子绕组端部损耗产生的热量传递给所述的端部密闭空间内的冷却油，使冷却油温度升高，在泵7的作用下，冷却油流经散热器8冷却后再进入所述的端部密闭空间进行循环。冷却油采用变压器油或其他绝缘性和导热性良好的油类。
如图2所示，所述的隔离套筒4分为中心段401、渐变段402和端部直线段403三部分。所述的隔离套筒中心段401的长度与定子铁心2轴向长度相等，隔离套筒中心段401的厚度小于定子铁心2和转子之间的气隙径向厚度。隔离套筒中心段401粘接于定子铁心2内壁。所述的隔离套筒中心段401的两端渐变加厚，即为渐变段402。以隔离套筒4的中心轴为基准，隔离套筒渐变段402的一端向内加厚，另一端向外加厚。渐变段402的两端为套筒端部直线段403，所述的套筒端部直线段403插入密封端盖5上的槽中固定，隔离套筒4的内外壁分别通过O型圈6与密封端盖5密封。
本发明的电机绕组端部冷却结构具体工作工程如下：电机工作时，定子绕组端部通电产生损耗，所述的泵7驱动冷却油在端部密闭空间内流动，冷却油流过定子绕组端部3时，定子绕组端部损耗产生的热量传递给冷却油，使冷却油温度升高。冷却油通过出油管10流入散热器8后温度降低，再先后流经泵7和进油管9进入端部密闭空间进行循环。

Claims (6)

1.一种电机绕组端部冷却结构，其特征在于，所述的冷却结构包含电机壳体(1)、定子铁心(2)、定子绕组端部(3)、隔离套筒(4)、密封端盖(5)和O型圈(6)；所述的定子铁心(2)安装在电机壳体(1)的内壁；所述的电机壳体(1)、密封端盖(5)和隔离套筒(4)组成了电机的端部密闭空间；所述的端部密闭空间内部充有冷却油，定子绕组端部(3)浸泡在端部密闭空间内的冷却油中；所述的隔离套筒(4)位于定子铁心(2)和转子之间的气隙中，隔离套筒(4)的两端插入密封端盖(5)中；密封端盖(5)安装在电机壳体(1)和隔离套筒(4)的两端，O型圈(6)安装在隔离套筒(4)和密封端盖(5)之间，嵌入密封端盖(5)，使密封端盖(5)与隔离套筒(4)之间密封；所述的冷却结构还包含油冷循环系统，所述的油冷循环系统由泵(7)、散热器(8)、端部密闭空间、进油管(9)和出油管(10)组成；所述的密封端盖(5)下部开设有进油口(501)，密封端盖(5)上部开设有出油口(502)；所述的泵(7)通过进油管(9)连接到所述密封端盖(5)下部的进油口(501)；所述的散热器(8)通过出油管(10)连接到所述密封端盖(5)上部的出油口(502)；所述的泵(7)与散热器(8)之间通过管路连接，组成循环油冷回路。
2.按照权利要求1所述的电机绕组端部冷却结构，其特征在于，所述的定子铁心(2)位于所述的端部密闭空间的中心，定子铁心(2)将端部密闭空间分成两个空腔，两个空腔通过定子槽楔附近的缝隙连通，所述的定子绕组端部(3)位于两个空腔中。
3.按照权利要求1所述的电机绕组端部冷却结构，其特征在于，所述的隔离套筒(4)分为中心段(401)、渐变段(402)和端部直线段(403)；所述的隔离套筒中心段(401)的长度与定子铁心(2)的轴向长度相等；隔离套筒中心段(401)的厚度小于定子铁心(2)和转子之间的气隙径向厚度；隔离套筒中心段(401)粘接于定子铁心(2)内壁上；隔离套筒中心段(401)的两端渐变加厚，即为渐变段(402)；所述的渐变段(402)的两端为端部直线段(403)；所述的端部直线段(403)插入密封端盖(5)上的槽中固定，所述的端部直线段(403)的内外壁分别通过O型圈(6)与密封端盖(5)密封。
4.按照权利要求3所述的电机绕组端部冷却结构，其特征在于，所述的隔离套筒(4)的渐变段(402)以隔离套筒(4)的中心轴为基准，一端向内增厚、另一端向外增厚。
5.按照权利要求1所述的电机绕组端部冷却结构，其特征在于，所述的隔离套筒(4)采用不导磁不导电的非金属材料制作。
6.按照权利要求1所述的电机绕组端部冷却结构，其特征在于，所述的冷却液为变压器油或其他绝缘并导热的油类。
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