CN114243997B - 一种强制协同散热冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于发电机冷却技术领域，具体为一种强制协同散热冷却装置，一种强制协同散热冷却装置，包括发电机机组、内冷却管和回水管，所述发电机机组包括中空转轴，所述中空转轴的本体上下侧均开设有冷却槽，所述内冷却管位于上侧冷却槽的上方，所述回水管位于下侧冷却槽的下方，所述中空转轴的外侧设置有线圈固定板，所述线圈固定板的本体内侧设置有散热管，本发明在发电机机组的内腔中加装散热风扇，散热风扇位于发电机机组的内侧，这样可以带动发电机机组内部的空气流动，进而提升散热效果，同时散热风扇由中空转轴带动旋转，不需要外界电源控制其旋转，这样可以减少能量的转换步骤，进而降低能量的损耗。

Description

一种强制协同散热冷却装置

技术领域

本发明涉及发电机冷却技术领域，具体为一种强制协同散热冷却装置。

背景技术

发电机在工作过程中会因为机械做功以及电流的产生而发热，热量会使发电机内的温度升高，高温不但会导致电机内部线路电阻增加，还容易导致发电机内部的电子器件损坏，因此需要及时将发电机内部的热量排出。

现有的发电机冷却方式主要有风冷和水冷，风冷是依靠风扇带动空气流动，然后利用流动的空气经过发电机从而带动发电机的热量，由于风冷的散热性较差，所以主要用于小型同步发电机；水冷是依靠流动的水经过发电机外壳，从而依靠水的流动实现内外冷热交换，而水冷相对于风冷来说具有较好的冷却效果，所以新建的大型的发电机组主要采用水冷。

水冷和风冷都有同样的问题，其只能对发电机的外部进行散热，无法对发电机的内部进行散热冷却，常态下，发电机的转子转速不高，现有的散热方法可以满足发电机的冷却需求，当发电机的转子转速较高时，发电机的内部同样会产生大量的热能，为了避免发电机被高温烧坏，在这种情况下需要迫使发电机停止工作，或强行降低发电机的转速，这两种方法都会导致发电机的发电效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强制协同散热冷却装置，以解决上述背景技术中提出的现有的发电机冷却系统没有对发电机的内部进行冷却的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种强制协同散热冷却装置，包括发电机机组、内冷却管和回水管，所述发电机机组包括中空转轴，所述中空转轴的本体上下侧均开设有冷却槽，所述内冷却管位于上侧冷却槽的上方，所述回水管位于下侧冷却槽的下方，所述中空转轴的外侧设置有线圈固定板，所述线圈固定板的本体内侧设置有散热管，所述散热管的两端分别与两侧冷却槽连通，所述发电机机组的本体上开设有冷却孔，所述冷却孔的两端分别连接有进水管及外冷却管，所述中空转轴的外侧套设有散热风扇，所述散热风扇位于线圈固定板的下方，所述发电机机组的本体外侧开设有进风孔和出风孔，所述进风孔位于散热风扇的下方，所述出风孔位于线圈固定板的上方。

优选的，所述外冷却管及内冷却管的另一端通过三通连接有供水分管，所述供水分管的另一端连接有供水水泵，所述供水水泵的另一端连接有供水总管，所述供水总管的另一端连接有冷却箱。

优选的，所述进水管及回水管的另一端均连接有回水总管，两个所述回水总管的另一端均与冷却箱的外侧上方连接。

优选的，所述冷却箱的数量为两个，两个所述冷却箱均与回水总管及供水总管连接，所述回水总管及供水总管与两个冷却箱连接的管道本体上均设置有电磁阀。

优选的，所述外冷却管及内冷却管的本体上均设置有节流阀。

优选的，所述内冷却管的外侧设置有防尘罩，所述中空转轴的上端伸入到防尘罩的内腔中，所述内冷却管的外端安装有用于探测冷却槽内液位的水位传感器。

优选的，所述发电机机组的内腔底部安装有升降装置，所述中空转轴的下端贯穿升降装置，所述升降装置的上端与散热风扇活动连接。

优选的，所述升降装置包括底座和转接板，所述底座的上方设置有导向柱和电磁铁，所述导向柱的上端活动插接到转接板的本体上，所述底座和转接板之间连接有复位弹簧。

优选的，所述发电机机组的内腔顶部安装有温度传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明在发电机机组的内腔中加装散热风扇，散热风扇位于发电机机组的内侧，这样可以带动发电机机组内部的空气流动，进而提升散热效果，同时散热风扇由中空转轴带动旋转，不需要外界电源控制其旋转，这样可以减少能量的转换步骤，进而降低能量的损耗；

2)本发明在中空转轴上开设冷却槽，在线圈固定板上设置散热管，然后将冷却槽与散热管连通，内冷却管中的冷却液可以在重力作用下进入冷却槽及散热管，从而对发电机的转子进行降温，同时通过回水管、进水管及冷却孔对发电机的定子进行降温，通过内外双降温，可以达到更好的冷却效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明发电机机组主视图剖视结构示意图；

图3为本发明线圈固定板主视图剖视结构示意图；

图4为本发明升降装置主视图剖视结构示意图；

图5为本发明防尘罩主视图剖视结构示意图。

图中：1冷却箱、2供水总管、3回水总管、4供水水泵、5供水分管、6发电机机组、61进风孔、62出风孔、63冷却孔、64中空转轴、65线圈固定板、66散热管、67冷却槽、7防尘罩、8节流阀、9外冷却管、10内冷却管、11回水管、12进水管、13升降装置、131底座、132转接板、133导向柱、134复位弹簧、135电磁铁、14温度传感器、15水位传感器、16散热风扇。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种强制协同散热冷却装置，包括发电机机组6、内冷却管10和回水管11，发电机机组6包括中空转轴64，中空转轴64的本体上下侧均开设有冷却槽67，内冷却管10位于上侧冷却槽67的上方，回水管11位于下侧冷却槽67的下方，中空转轴64的外侧设置有线圈固定板65，线圈固定板65的本体内侧设置有散热管66，当线圈固定板65为平面板时，线圈固定板65由两块平板式硅钢板组合而成，其中一块硅钢板的本体靠近另一块块硅钢板的一侧开设有过管孔，散热管66铺设在过管孔内，当线圈固定板65为弧面板时，线圈固定板65由两块弧面式硅钢板组合而成，其中一块硅钢板位于另一块硅钢板的外侧，内侧硅钢板的本体的外侧开设有过管孔，散热管66铺设在过管孔内，冷却槽67靠近散热管66的一侧开设有螺纹孔，散热管66通过中空螺帽与两侧冷却槽67连通，冷却液从内冷却管10进入，然后在重力的作用下进入上侧冷却槽67，然后再经过散热管66后，从下侧冷却槽67流入回水管11，通过冷却液流经散热管66可以对线圈固定板65进行降温，回水管11及内冷却管10均不与中空转轴64接触，中空转轴64的下端插入到回水管11的内腔中，从而可以避免从中空转轴64中流出的冷却液在离心力下飞散，发电机机组6的本体上开设有冷却孔63，冷却孔63的两端分别连接有进水管12及外冷却管9，冷却液从外冷却管9进入冷却孔63，然后从进水管12流出，通过冷却液流经冷却孔63，可以对发电机机组6的本体进行降温，中空转轴64的外侧套设有散热风扇16，中空转轴64可以带动散热风扇16旋转，散热风扇16旋转可以带动空气流动，进而对发电机机组6的内部进行散热，散热风扇16位于线圈固定板65的下方，发电机机组6的本体外侧开设有进风孔61和出风孔62，进风孔61和出风孔62的内腔中均设置有防尘网，用于避免灰尘进入发电机机组6的内腔，进风孔61位于散热风扇16的下方，出风孔62位于线圈固定板65的上方，由于热气会上涌，所以通过散热风扇16向上吹动热空气，可以便于将热量吹走。

外冷却管9及内冷却管10的另一端通过三通连接有供水分管5，供水分管5的另一端连接有供水水泵4，供水分管5与供水水泵4连接的一端设置有分水器，分水器上可以连接多根供水分管5，进而对多组发电机机组6进行散热，供水水泵4的另一端连接有供水总管2，供水总管2的另一端连接有冷却箱1。

进水管12及回水管11的另一端均连接有回水总管3，两个回水总管3与进水管12及回水管11连接处也设置有分水器，从而便于与多个进水管12及回水管11连接，两个回水总管3的另一端均与冷却箱1的外侧上方连接，便于流入回水管11中的冷却液在重力作用下可以自动流回冷却箱1。

冷却箱1的数量为两个，当其中一个冷却箱1中的冷却液需要更换时，另一个冷却箱1还可以继续工作，从而确保发电机机组6的散热冷却不中断，且两个冷却箱1一个为常用箱，在使用中，常用箱中冷却液的温度肯定会高于另一个冷却箱1中冷却液的温度，当发电机机组6过高时，则可以调用冷却液温度较低的冷却箱1中的冷却液，从而完成强制降温，两个冷却箱1均与回水总管3及供水总管2连接，回水总管3及供水总管2与两个冷却箱1连接的管道本体上均设置有电磁阀。

外冷却管9及内冷却管10的本体上均设置有节流阀8，通过节流阀8可以控制外冷却管9及内冷却管10中冷却液流量的大小。

内冷却管10的外侧设置有防尘罩7，中空转轴64的上端伸入到防尘罩7的内腔中，通过防尘罩7避免灰尘进入到中空转轴64的冷却槽67中，内冷却管10的外端安装有用于探测冷却槽67内液位的水位传感器15，由于冷却槽67是在重力下流动的，所以当冷却液的添加速度过快时，冷却液有可能会从冷却槽67中溢出，水位传感器15及内冷却管10上的节流阀8通过导线与外界控制系统连接，当水位传感器15感应到冷却液时，通过控制节流阀8，调小内冷却管10的流量，可以避免冷却液从冷却槽67中溢出。

发电机机组6的内腔底部安装有升降装置13，中空转轴64的下端贯穿升降装置13，升降装置13的上端与散热风扇16活动连接，中空转轴64的外端设置有花键，散热风扇16的转轴内侧设置有花键槽，当升降装置13推动散热风扇16上移时，花键槽与花键配合，中空转轴64带动散热风扇16进行旋转，当升降装置13推动散热风扇16下移后，花键槽与花键分离，中空转轴64无法带动散热风扇16旋转。

升降装置13包括底座131和转接板132，底座131的上方设置有导向柱133和电磁铁135，导向柱133的上端活动插接到转接板132的本体上，通过导向柱133的限位使得转接板132只能上下移动，通电时电磁铁135通过吸力带动转接板132下移，底座131和转接板132之间连接有复位弹簧134，断电时复位弹簧134推动转接板132上移。

发电机机组6的内腔顶部安装有温度传感器14，温度传感器14、电磁铁135、电磁阀及供水水泵4均通过导线与外界控制系统连接，通过温度传感器14对发电机机组6内的温度进行感知，然后通过外界控制系统控制电磁铁135、电磁阀及供水水泵4的开关，进而实现不同级别的降温等级，在冷却降温系统中，风冷能耗较低，水冷能耗较高，随着发电机机组6温度的不同，而更换不同的降温方式，可以降低能耗。

工作原理：中空转轴64低速旋转时，此时发电机机组6产生的热量较低，在可以自然冷却，因此不需要强制降温，随着中空转轴64的转速增加，发电机机组6内部的温度开始逐渐升高，此时控制升降装置13带动散热风扇16上移，中空转轴64带动散热风扇16旋转，开始初步降温，当发电机机组6内部的温度继续升高时，启动供水水泵4通过冷却液对发电机机组6进行降温，同时控制控制升降装置13带动散热风扇16下移，散热风扇16停止旋转旋转，当发电机机组6仍继续升高时，则再次控制升降装置13带动散热风扇16上移，通过散热风扇16的旋转，进行散热。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种强制协同散热冷却装置，包括发电机机组（6）、内冷却管（10）和回水管（11），其特征在于：所述发电机机组（6）包括中空转轴（64），所述中空转轴（64）的本体上下侧均开设有冷却槽（67），所述内冷却管（10）位于上侧冷却槽（67）的上方，所述回水管（11）位于下侧冷却槽（67）的下方，所述中空转轴（64）的外侧设置有线圈固定板（65），所述线圈固定板（65）的本体内侧设置有散热管（66），所述散热管（66）的两端分别与两侧冷却槽（67）连通，所述发电机机组（6）的本体上开设有冷却孔（63），所述冷却孔（63）的两端分别连接有进水管（12）及外冷却管（9），所述中空转轴（64）的外侧套设有散热风扇（16），所述散热风扇（16）位于线圈固定板（65）的下方，所述发电机机组（6）的本体外侧开设有进风孔（61）和出风孔（62），所述进风孔（61）位于散热风扇（16）的下方，所述出风孔（62）位于线圈固定板（65）的上方；

所述发电机机组（6）的内腔底部安装有升降装置（13），所述中空转轴（64）的下端贯穿升降装置（13），所述升降装置（13）的上端与散热风扇（16）活动连接；

所述升降装置（13）包括底座（131）和转接板（132），所述底座（131）的上方设置有导向柱（133）和电磁铁（135），所述导向柱（133）的上端活动插接到转接板（132）的本体上，所述底座（131）和转接板（132）之间连接有复位弹簧（134）。

2.根据权利要求1所述的一种强制协同散热冷却装置，其特征在于：所述外冷却管（9）及内冷却管（10）的另一端通过三通连接有供水分管（5），所述供水分管（5）的另一端连接有供水水泵（4），所述供水水泵（4）的另一端连接有供水总管（2），所述供水总管（2）的另一端连接有冷却箱（1）。

3.根据权利要求2所述的一种强制协同散热冷却装置，其特征在于：所述进水管（12）及回水管（11）的另一端均连接有回水总管（3），两个所述回水总管（3）的另一端均与冷却箱（1）的外侧上方连接。

4.根据权利要求3所述的一种强制协同散热冷却装置，其特征在于：所述冷却箱（1）的数量为两个，两个所述冷却箱（1）均与回水总管（3）及供水总管（2）连接，所述回水总管（3）及供水总管（2）与两个冷却箱（1）连接的管道本体上均设置有电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种强制协同散热冷却装置，其特征在于：所述外冷却管（9）及内冷却管（10）的本体上均设置有节流阀（8）。

6.根据权利要求1所述的一种强制协同散热冷却装置，其特征在于：所述内冷却管（10）的外侧设置有防尘罩（7），所述中空转轴（64）的上端伸入到防尘罩（7）的内腔中，所述内冷却管（10）的外端安装有用于探测冷却槽（67）内液位的水位传感器（15）。

7.根据权利要求1所述的一种强制协同散热冷却装置，其特征在于：所述发电机机组（6）的内腔顶部安装有温度传感器（14）。

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