CN107070022A - 一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置，包括轴向热管、周向热管，所述的轴向热管包括四个，为直线型，所述的周向热管包括三个，为圆形，四个轴向热管沿定子铁芯的轴向均匀分布，三个周向热管沿定子铁芯的周向均匀分布，每个周向热管均与四个轴向热管相交汇，每个轴线热管的左端部均伸出定子铁芯之外并安装有翅片，四个轴向热管与三个周向热管内壁贴附丝网状吸液芯，且共同构成工作管段。本发明闭式热管内工质一经充入，无需再次添加，工质可以在热管循环利用。定子铁芯内部周向分布三个等间距的圆形热管与轴向分布的热管相贯，有利于增加定子侧的吸热面积，加快散热。

Description

一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置

技术领域

本发明涉及的是一种电机，具体地说是电机定子的散热装置。

背景技术

电机是一种最常用的工业设备，其工作的高效性、可靠性与安全性，一直是学术界与企业界关注的热点。一台电机运行的正常与否，最重要的标志就是该台电机的发热程度。因此电机散热装置是电机安全、高效运行的保障。一般来讲，引起发电机温度升高的主要原因是，大电流流过电机定子绕组产生的焦耳热。除此之外，内阻的大小也会随温度的升高而增加，这又会增加额外的热量产生。如果电机内部温度过高，电机的绕组绝缘材料会逐渐老化，绝缘性能和机械强度逐渐降低，电机的使用寿命会大大缩短。因此，改善电机定子散热条件、设法降低电机的温度，是提高电机过载能力、延长电机使用寿命的有效方法。

对于普通大型电机，通常采用内部风扇式冷却方法。风扇与转子轴同轴安装，风扇将冷却风吹向定子和转子来降低温度。虽然此类冷却装置构造简单，但是发电机的换热面积却很有限。定子铁芯只有和气隙接触的部分和冷却风进行了对流换热，而定子铁芯内部的热量需要热传导过程转移到和气隙接触的位置，该过程的温度梯度小，热阻大，因此传热速度慢。所以采用内部风扇的冷却效率低。一般发电机稳态运行时定子绕组温度可达120℃左右，定子绕组内阻随温度呈正相关的关系，因此会带来相当大的焦耳热损失，降低了发电机的效率。目前大型电机冷却一般采用空气冷却、氢气冷却和水冷却的冷却方式。空气冷却装置的冷却效果较差；氢气冷却装置在运行中容易出现爆炸和泄漏的隐患；水冷却装置需要面临泄漏和积垢堵塞问题。

为了解决上述问题，传统的解决方案是通过改进过风扇的扇形，增加了冷却风量，加快冷却面的对流换热。虽然该技术可以提高发电机的散热速度，但是仍没有解决定子铁芯内部热量集中的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供解决定子铁芯内部热量集中、散热速度慢问题的一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置，其特征是：包括轴向热管、周向热管，所述的轴向热管包括四个，为直线型，所述的周向热管包括三个，为圆形，四个轴向热管沿定子铁芯的轴向均匀分布，三个周向热管沿定子铁芯的周向均匀分布，每个周向热管均与四个轴向热管相交汇，每个轴线热管的左端部均伸出定子铁芯之外并安装有翅片，四个轴向热管与三个周向热管内壁贴附丝网状吸液芯，且共同构成工作管段。

本发明还可以包括：

1、工作管段包括依次相连通的吸热段、绝热段、散热段，位于定子铁芯之上的轴向热管部分以及周向热管构成吸热段，安装有翅片的轴向热管部分构成散热段，吸热段与散热段之间的轴向热管构成绝热段。

2、工作管段里的冷却工质为甲醇。

本发明的优势在于：

1、热管换热器本身具有优良的导热性能，换热效率高。

2、闭式热管内工质一经充入，无需再次添加，工质可以在热管循环利用。

3、热管散热段增加了翅片，增加了散热面积，提高了冷却速率。

4、可以通过机械真空泵控制热管内压力来改变管内工质的沸点，从而满足不同的散热需求。

5、定子铁芯内部周向分布三个等间距的圆形热管与轴向分布的热管相贯，有利于增加定子侧的吸热面积，加快散热。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作原理图；

图3为本发明的主视图；

图4为本发明翅片的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-4，本发明结构包括周向分布的热管3、轴向分布的热管4、冷却工质甲醇和翅片2。

定子铁芯1内侧有缠绕定子绕组的线槽，定子铁芯内部周向有三个等间距分布的圆形管槽，和轴向四个热管槽相贯。

热管为闭式热管，镶嵌于上述定子铁芯圆形管槽中，轴向伸出段长度参照电机尺寸而定；热管材料为铜；热管内壁贴附丝网状吸液芯，利用毛细力使工作液体在吸液芯内不受热管位置的限制。

热管理的冷却工质为甲醇。

翅片材料为不锈钢，等间距垂直分布于轴向热管伸出端。

如图1所示，工作液在周向分布的热管3和轴向分布的热管4内吸收定子绕组产生的热量，吸收潜热蒸发，蒸气流经周向分布热管和轴向分布热管交汇处5，沿着轴向分布热管4，经过绝热段B，在散热段A冷凝，放出汽化潜热，凝结为液体，放出的热量由翅片2带走，翅片2增大了换热面积，加快了散热。

如图2所示，热管管壳两端密封，在封死前先将管内抽成真空，灌入适量的工作液。工作时，吸热段C的工作液体甲醇被热管外的定子铁芯1加热，吸取潜热蒸发，其蒸气经过绝热段B流向散热段A，蒸气放出潜热，凝结为液体。蒸气液化释放出来的潜热通过管壁传递给翅片。积聚在散热段A吸液芯6中的凝结液借助吸液芯6毛细力的作用返回到吸热段C再吸热蒸发。工作液的这种循环就把热量从吸热段C传递到散热段A。

如图3所示，A段为散热段，B段为绝热段，C段为吸热段，其中吸热段C由三个周向热管3和4个轴向热管4组成，以保证吸热段C有更大的吸热面积。

如图4所示，翅片2的分布方式为等间距垂直分布在散热段A上，间距由电机具体尺寸而定，以保证有更好的散热效果。

Claims (3)

1.一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置，其特征是：包括轴向热管、周向热管，所述的轴向热管包括四个，为直线型，所述的周向热管包括三个，为圆形，四个轴向热管沿定子铁芯的轴向均匀分布，三个周向热管沿定子铁芯的周向均匀分布，每个周向热管均与四个轴向热管相交汇，每个轴线热管的左端部均伸出定子铁芯之外并安装有翅片，四个轴向热管与三个周向热管内壁贴附丝网状吸液芯，且共同构成工作管段。

2.根据权利要求1所述的一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置，其特征是：工作管段包括依次相连通的吸热段、绝热段、散热段，位于定子铁芯之上的轴向热管部分以及周向热管构成吸热段，安装有翅片的轴向热管部分构成散热段，吸热段与散热段之间的轴向热管构成绝热段。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置，其特征是：工作管段里的冷却工质为甲醇。