CN114406387B - 一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置及方法 - Google Patents
一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置，包括支撑平台、钎料容器、螺旋形电加热器、测温元件、阀门组件和输料管道，还公开了其钎焊方法，利用连通器原理，将熔化的高导热钎料，输送至电机铁心、压板等部件与冷却水管的容腔，将冷却水管与电机铁心、压板等部件钎焊为一体；本发明原理简单，成本较低，克服了目前设备能力不足的限制，特别适用于大中型电机的冷却水管钎焊。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置，以及其钎焊方法。
背景技术
电机定子常用的冷却方式包括空气冷却、水冷却和油冷却三类，其中水介质比热容大，水冷却系统体积小，相对空气冷却的冷却效能高，同时工程实现难度远低于油冷却，本身无爆炸、有毒等风险且材料易得，因此水冷却方式在高性能电机领域得到了广泛的应用。
传统的高功率密度永磁电机通常是采用水套机座或铁心轭部穿管对电机进行冷却，但是都存在一定的缺陷：水套机座冷却热传导路径长，且存在水套防腐蚀处理困难问题；铁心轭部穿管可以缩短热传导路径，减小传热热阻，但水管穿入铁心需一端无折弯，势必会存在端部接头，存在泄露的风险，且水管穿入铁心水管孔后，需进行胀管操作，工艺难度大，接触热阻较大，因此工程应用存在一定的局限性。
随着定子水冷更优解决方案的提出，出现了采用定子铁心冲片开孔，轭部水管由两端插入的技术方案，如发明专利ZL202010873064.8提供的技术方案中，采取定子轭部开孔，轭部冷却器水管可由一根水管弯制，端部无接头，不存在内部泄露风险，提高了定子水冷系统的可靠性；但轭部冷却水管插入铁心孔后，与铁心仍存在接触热阻，会降低轭部冷却器的冷却效能。
发明内容
本发明针对上述技术的不足，目的之一是提供一种用于电机定子轭部冷却水管的钎焊装置及方法，以解决轭部水管与铁心间接触热阻问题，有效提高电机的散热性能，增加电机可靠性，延长电机寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置，包括由多根金属管焊接组成的锥形支撑平台和设置在支撑平台上的钎料容器，所述的钎料容器为金属板焊接而成的锥形容器，用于容纳钎料，钎料容器内设置有螺旋形电加热器，用于加热熔化钎料，钎料容器底部设置有由底盖、上盖及牵引绳组成的阀门组件，用于钎料与输料管路、工件的隔绝与开启，钎料容器通过输料管道连接工件的钎料填充空间，由阀门组件控制开合；还包括环绕工件两端的金属工艺管，金属工艺管一端连接输料管道，另一端与大气相通，钎料容器内以及金属工艺管出口处分别设置有耐温320℃以下的测温元件，用于钎料温度测量和金属工艺管出口处的液位监测。
所述的一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置，其钎料容器为一定厚度金属板焊接而成的锥形结构，内盛装高导热低熔点金属或合金金属，如锡、锡铋合金等。
所述的一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置，其电加热器根据所需覆盖的功率范围设计为一路或者多路并联。
所述的一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置，其输料管道由主管道和多根分支管道组成。
本发明的目的之二是提供一种用于电机定子冷却水管的钎焊方法，步骤如下：
a，将支撑平台、钎料容器、工件通过输料管道、工艺管通过焊接或螺纹方式可靠连接；
b，将阀门组件的底盖与钎料容器的锥型底面焊接固定，并将固定牵引绳的上盖置于底盖平面，实现固态钎料与管道和工件的可靠隔绝；
c，将电加热器固定于钎料容器内，并将电加热器与电源连接；
d，在钎料容器内放置钎料，并将测温元件分别可靠放置于钎料容器和工艺管出口处；
e，将上述工件及钎焊装置整体推入烘箱，将阀门组件的牵引绳和测温元件的引线由烘箱顶部通气孔引出，测温元件的引线与外置的温度巡检仪等显示装置连接；
f，关闭烘箱门，开启烘箱电源，监测工件温度达到设定温度T1后，接通电加热器的电源，待监测钎料容器内的液态钎料温度达到预定温度T2，关闭电加热器4电源，将阀门组件的牵引绳提起，熔融的液态钎料沿输料管道流动；
g，监测工艺管出口处测温元件，当监测到温度波动且温度稳定时，钎料完全充满工件的钎料填充空间时，根据连通器原理，工艺管内液态钎料液面与钎料容器内剩余液态钎料液面齐平，关闭烘箱电源，待工件冷却至室温，钎焊结束。
通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1，本发明原理简单，成本较低，克服了现有的钎料熔炉容量不足、烘箱高温环境操作困难等难题，工艺性好，易于实现。
2，本发明采用高导热低熔点金属或合金填充轭部冷却水管与铁心的间隙，极大降低轭部水管与定子铁心的接触热阻，使定子水冷系统的散热效率得到了明显提升。
3，本发明可满足轭部水管一体化设计要求，有助于增强冷却系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明阀门组件的结构示意图；
图3为本发明电加热器的结构示意图；
图4为本发明钎料填充空间主视方向的示意图；
图5为本发明钎料填充空间侧视方向的示意图。
附图标记为：1—支撑平台，2—钎料容器，3—工件，3.1—钎料填充空间，4—电加热器，5—阀门组件，5.1—底盖，5.2—上盖，5.3—牵引绳，7—输料管道，8—工艺管。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
参照图1所示，本发明公开的一种用于电机定子冷却水管的钎焊装置，包括由多根金属管焊接组成的锥形支撑平台1和设置在支撑平台1上的钎料容器2，支撑平台1用于支撑钎料容器2，台高度根据钎料容器2和工件3的高度来确定，要保证钎料容器2可靠放置在支撑平台1后，锥型底面与工件3顶端齐平或者高于工件3顶端，所述的钎料容器2为金属板焊接而成的锥形容器，用于容纳熔点为T0的钎料，钎料容器2内设置有螺旋形电加热器4，钎料容器2用于加热熔化钎料，钎料容器2底部设置有由底盖5.1、上盖5.2及牵引绳5.3组成的阀门组件5，如图2所示，用于钎料与输料管路、工件3的隔绝与开启，阀门组件5为简易阀门结构，底盖5.1顶端为精加工面，粗糙度要求高于6.3，上盖5.2一侧为精加工面，粗糙度要求高于6.3，与底盖5.1顶端匹配，另一端固定金属牵引绳5.3，工件3为电机定子，定子轭部冷却水管与定子铁心、齿压板部件间的容腔构成钎料填充空间3.1，阀门组件5通过输料管道7连接有环绕支撑平台1的金属工艺管8，工艺管8为具有一定长度的金属管，用于通过焊接或螺纹连接的方式连接工件3上的轭部冷却器或定子压板部件以及输料管道7，钎料容器2和工艺管8出口处分别设置有耐温320℃以下的测温元件，测温元件用于钎料温度测量和工艺管8出口处的液位监测，温度T1≥钎料熔点温度T0，温度T2根据工件温度T1和工艺时间t确定。
本发明的钎料容器2为一定厚度金属板焊接而成的锥形结构，内盛装高导热低熔点金属或合金金属，如锡、锡铋合金等，而电加热器4根据所需覆盖的功率范围设计为一路或者多路并联，如图3所示。
本发明的输料管道7由主管道和多根分支管道组成，用于将液态钎料输送至工件3的钎料填充空间3.1，如图4和图5所示，主管道和分支管道的尺寸根据需要填充的钎料量与工艺时间来确定。
本发明公开的一种用于电机定子冷却水管的钎焊方法，步骤如下：
a，将支撑平台1、钎料容器2、工件3通过输料管道7、工艺管8通过焊接或螺纹方式可靠连接。
b，将阀门组件5的底盖5.1与钎料容器2的锥型底面焊接固定，并将固定牵引绳5.3的上盖5.2置于底盖5.1平面，实现固态钎料与管道和工件3的可靠隔绝。
c，将电加热器4固定于钎料容器2内，并将电加热器4与电源连接。
d，在钎料容器2内放置钎料，并将测温元件6分别可靠放置于钎料容器2和工艺管8出口处。
e，将上述工件3及钎焊装置整体推入烘箱，将阀门组件5的牵引绳5.3和测温元件6的引线由烘箱顶部通气孔引出，测温元件6的引线与外置的温度巡检仪等显示装置连接。
f，关闭烘箱门，开启烘箱电源，监测工件3温度达到设定温度T1后，接通电加热器4的电源，待监测钎料容器2内的液态钎料温度达到预定温度T2，关闭电加热器4电源，将阀门组件5的牵引绳5.3提起，熔融的液态钎料沿输料管道7流动。
g，监测工艺管8出口处测温元件，当监测到温度波动且温度稳定时，钎料完全充满工件3的钎料填充空间3.1时，根据连通器原理，工艺管8内液态钎料液面与钎料容器2内剩余液态钎料液面齐平，关闭烘箱电源，待工件3冷却至室温，钎焊结束。
本实施例中，支撑平台1与钎料容器2焊接为一体，钎料容器2锥型底面高于工件顶端10mm。
本实施例中，工件3的定子轭部冷却采用定子轭部冷却器结构，定子铁心、齿部压板、轭部压板、轭部冷却器构成了如图4和图5所示的钎料填充空间3.1。
本实施例中，钎料采用了高导热低熔点金属锡，熔点T0为227℃。
本实施例中，根据钎料材料为锡，设定烘箱加热工件3温度T1为230℃。
本实施例中，根据钎料材料为锡，设定电加热器4加热锡温度T2为270℃。
本实施例中，电加热器4根据验证样件和实际工件3钎焊的需要，设计为2路220VAC并联，每路电加热器4的功率根据所需加热钎料的功率计算得到，并进行相应结构设计。
本发明采用高导热低熔点金属或合金填充轭部水管与铁心的间隙，极大降低了轭部水管与定子铁心的接触热阻，使定子水冷系统的散热效率得到了明显的提升。
本发明克服了现有熔化炉容量不足、高温环境下操作困难等难题，原理简单，工艺性好，成本低廉。
本发明克服了现有钎料熔化炉容量不足、烘箱高温环境下操作困难等难题，原理简单，工艺性好，成本低廉。
本发明采用高导热低熔点金属或合金填充轭部水管与铁心的间隙，极大降低了轭部水管与定子铁心的接触热阻，使定子水冷系统的散热效率得到了明显提升。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (1)
1.一种钎焊方法，其特征在于，钎焊装置包括支撑平台（1）和设置在支撑平台（1）上的钎料容器（2），盛装锡或锡铋合金，所述的钎料容器（2）为金属板焊接而成的锥形容器，钎料容器（2）内设置有螺旋形电加热器（4），电加热器（4）为一路或者多路并联，钎料容器（2）底部设置有由底盖（5.1）、上盖（5.2）及牵引绳（5.3）组成的阀门组件（5），底盖（5.1）顶端为精加工面，粗糙度高于6.3，上盖（5.2）一侧为精加工面，粗糙度高于6.3，与底盖（5.1）顶端匹配，另一端固定金属牵引绳（5.3），钎料容器（2）通过输料管道（7）连接工件（3）的钎料填充空间（3.1），由阀门组件（5）控制开合，输料管道（7）由主管道和多根分支管道组成；还包括环绕工件（3）两端的金属工艺管（8），金属工艺管（8）一端连接输料管道（7），另一端与大气相通，钎料容器（2）内以及金属工艺管（8）出口处分别设置有耐温320℃以下的测温元件（6），用于定子轭部冷却水管的钎焊时步骤如下：
a，将支撑平台（1）、钎料容器（2）、工件（3）、输料管道（7）、工艺管（8）通过焊接或螺纹方式可靠连接，支撑平台（1）与钎料容器（2）焊接为一体，钎料容器（2）锥型底面高于工件顶端10mm，工艺管（8）通过焊接或螺纹连接的方式连接工件（3）上的轭部冷却器或定子压板部件以及输料管道（7）；
b，将阀门组件（5）的底盖（5.1）与钎料容器（2）的锥型底面焊接固定，并将固定牵引绳（5.3）的上盖（5.2）置于底盖（5.1）平面，实现固态钎料与管道和工件（3）的可靠隔绝；
c，将电加热器（4）固定于钎料容器（2）内，与电源连接；
d，在钎料容器（2）内放置钎料，并将测温元件（6）分别放置于钎料容器（2）和工艺管（8）出口处；
e，将钎焊装置整体推入烘箱，将牵引绳（5.3）和测温元件（6）的引线由烘箱顶部通气孔引出，测温元件（6）的引线与外置的显示装置连接；
f，关闭烘箱门，开启烘箱电源，监测工件（3）温度达到230℃后，接通电加热器（4）的电源，待监测钎料容器（2）内的液态钎料温度达到270℃，关闭电源，将牵引绳（5.3）提起，熔融的液态钎料沿输料管道（7）流动；
g，监测工艺管（8）出口处测温元件，当钎料完全充满工件（3）的钎料填充空间（3.1）时，关闭烘箱电源，待工件（3）冷却至室温，钎焊结束。
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