CN204013088U - 一种水下用介质冷却电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下用介质冷却电机，用于解决现有水下用电机散热效果差，散热不均匀，实用性差的问题。本实用新型包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳和左、右端盖组成，转子部件主要由电机轴、转子和设置在转子上的励磁装置组成，定子部件主要由定子铁心和定子绕组组成；其特征在于，所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满绝缘油。本实用新型能够有效地对电机轴承和转子励磁装置进行冷却，降低电机轴承和励磁装置的温度，具有冷却均匀的特点；同时具有成本低、对环境破坏力小、实用性强的特点。

Description

一种水下用介质冷却电机

技术领域

本实用新型属于电机领域，具体涉及一种水下用介质冷却电机，特别适用于安装在液体（如：水）中的电机进行散热冷却。

背景技术

电机是一种机电能量转化机构，在能量转换过程中肯定会产生能量损耗，这些损耗包括定子铁心损耗、绕组损耗、机械损耗等，这些损耗最终大部分都转化成热量从而使电机各部分温度升高，因而在电机设计中电机冷却的选取方式是一项非常重要的内容。

水下设备用电机一般在水下工作，电机定子机壳完全被水包围，电机内部发热部件产生的热量通过定子机壳传递到水中，从而达到将电机冷却的效果。这便是传统水下电机冷却方式，该方式完全依靠天然的水来实现电机的自然冷却，不需外加冷却方式，这种方式结构简单，使用方便；但是它有其自身无法克服的弱点，一是定子绕组（端部）与空气接触，空气导热能力较弱使得绕组（端部）温度很高；二是定子铁心靠紧量与机座壁接触传热，同时由于紧量接触层会夹杂薄薄空气层，严重影响热量的传递，因此这种方式冷却效果差，为了满足电机使用，往往将电机功率密度取得很低，不利于电机优化设计，严重浪费有效材料。

申请号为200510012032.4的发明专利公开了一种蒸发冷却水下设备用电机，主要包括定子机壳、前、后电机端盖、定子绕组和定子铁心组成的定子部件，由电机转子和电机轴组成的转子部件；定子机壳下部右端设有冷却介质出口，上部左端设有冷却介质入口；定子机壳内圆中部安放定子铁心，定子铁心外圆与定子机壳内圆之间过盈配合，定子铁心的槽中嵌放定子绕组；在定子铁心内圆和转子外圆之间的电机气隙中，紧贴定子铁心内圆安装内套筒，内套筒由非导磁金属或非金属材料制成，两端比中间略厚；内套筒内圆与转子有一定间隙，保证电子转子的正常转动；定子机壳与前、后端盖之间，内套筒两端与前、后端盖之间用橡胶密封圈进行密封，构成密闭的定子空腔，定子空腔内充满蒸发冷却介质。

该装置的冷却原理是：蒸发冷却介质注入定子空腔中，使定子铁心、定子绕组等发热部件浸泡在蒸发冷却介质中，电机工作时，定子绕组和定子铁心等发热使介质沸腾，产生大量的蒸汽，介质蒸汽上升，在定子机壳上部内壁和定子机壳外的水进行热交换，凝结为液体，顺机壳内壁流回液体介质中，如此循环往复实现冷却的过程。

该装置虽然能够采用蒸发冷却介质对电机进行冷却，由于蒸发冷却介质的导热能力大于空气的导热能力，使得该装置克服了单纯采用水外冷带来的问题，有利于提高电机功率密度。然而该装置存在以下问题：

一、不能使转子励磁装置得到有效冷却，轴承温度和转子励磁装置温度过高。

二、蒸发冷却介质价格昂贵，并且该装置通过冷却介质入口和冷却介质出口的方式进行冷却，需用量大，并且蒸发冷却介质环境破坏力强；使得该装置实用性不强，很难推广利用。

三、在使用蒸发冷却介质进行冷却的时候，蒸发冷却介质液面与机壳上部内壁之间要有一定的冷凝空间，会造成电机冷却不均匀。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有水下用电机轴承温度和转子励磁装置温度过高，冷却不均匀，实用性差的问题，而提供一种水下用介质冷却电机，能够有效地对电机轴承和转子励磁装置进行冷却，降低电机轴承和励磁装置的温度，具有冷却均匀的特点；同时具有成本低、对环境破坏力小、实用性强的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳和左、右端盖组成，转子部件主要由电机轴、转子和设置在转子上的励磁装置组成，定子部件主要由定子铁心和定子绕组组成；其特征在于，所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满绝缘油。

进一步地，所述电机壳体的外部设有油温补偿器，所述油温补偿器连通电机壳体内的绝缘油。

进一步地，所述绝缘油为变压器油。

进一步地，所述转子的左右两端连接有搅拌轴。

进一步地，所述搅拌轴与电机轴之间具有倾斜夹角。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，电机壳体主要由机壳和左、右端盖组成，转子部件主要由电机轴、转子和设置在转子上的励磁装置组成，定子部件主要由定子铁心和定子绕组组成；转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满绝缘油。转子部件和定子部件产生的热量通过绝缘油传递给电机壳体散射到电机壳体外的水域中，实现电机的散热；同时电机轴通过轴承安装在左、右端盖上，绝缘油与轴承接触，提高轴承热量的散发。通过绝缘油来进行热量的传导，较空气导热效果好，同时由于绝缘油击穿电压较空气大，有利于提高电机绝缘能力；相对于蒸发冷却介质，更加利于励磁装置的散热，同时价格便宜，对环境破坏力小，提高本实用新型的实用性。

本实用新型的电机壳体的外部设有油温补偿器，油温补偿器连通电机壳体内的绝缘油。当电机热量将绝缘油温度升高时，绝缘油体积会膨胀，造成电机壳体内部压强增大，油温补偿器根据预先设定的压力自动打开将油膨胀的体积及内部增加的压力迅速释放，当电机停止工作时，油温下降，此时油温补偿器里由于温度上升而储存的油又会自动回到电机内部，以保证电机长期安全运行。相比于现有的水下设备用电机更加容易调节电机壳体内的压力。

本实用新型的转子的左右两端连接有搅拌轴，搅拌轴靠转子自身转动将绝缘油进行充分搅拌，有利于热量的快速传导，提高定子绕组端部的冷却效果。

本实用新型的搅拌轴与电机轴之间具有倾斜夹角，进一步地提高搅拌的效果，提高热量的传导速率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中标记：1、油温补偿器，2、左、右端盖，3、定子绕组，4、定子铁心，5、机壳，6、搅拌轴，7、轴承，8、密封装置，9、电机轴，10、转子，11、励磁装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，电机壳体主要由机壳5和左、右端盖2组成，左、右端盖2同时与其他设备相连。转子部件主要由电机轴9、转子10和设置在转子10上的励磁装置11组成，为了减少机械损耗，励磁装置11表面需光滑平整；电机轴9通过轴承7安装在左、右端盖2上，同时为了保证密封性，轴承7配设有密封装置8。定子部件主要由定子铁心4和定子绕组3组成，为了获得良好的传热效果，定子铁心4与机壳5采用过盈配合；转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满绝缘油。作为一种优选的方式，选用变压器油作为绝缘油，也可以采用与变压器油同等的其他种类绝缘油。

转子部件和定子部件产生的热量通过绝缘油传递给电机壳体散射到电机壳体外的水域中，实现电机的散热；同时电机轴9通过轴承7安装在左、右端盖2上，绝缘油与轴承7接触，提高轴承7热量的散发。通过绝缘油来进行热量的传导，较空气导热效果好，同时由于绝缘油击穿电压较空气大，有利于提高电机绝缘能力；相对于蒸发冷却介质，更加利于励磁装置的散热，同时价格便宜，对环境破坏力小，提高本实用新型的实用性。

本实用新型是在电机壳体内的整个空腔间隙均充满绝缘油，而蒸发冷却介质需要一定的冷凝空间，使得本实用新型具有散热更加均匀的特点。

本实用新型的电机壳体的外部设有油温补偿器1，油温补偿器1属于现有技术产品，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。油温补偿器1连通电机壳体内的绝缘油。当电机热量将绝缘油温度升高时，绝缘油体积会膨胀，造成电机壳体内部压强增大，油温补偿器1根据预先设定的压力自动打开将油膨胀的体积及内部增加的压力迅速释放，当电机停止工作时，油温下降，此时油温补偿器里由于温度上升而储存的油又会自动回到电机内部，以保证电机长期安全运行。相比于现有的水下设备用电机更加容易调节电机壳体内的压力。

本实用新型的转子10的左右两端连接有搅拌轴6，搅拌轴6的形状和结构种类很多，只要能达到搅拌的效果均可以作为本实用新型的搅拌轴，例如采用细长的钢条作为本实用新型的搅拌轴。搅拌轴6连接在转子10的左、右两端，靠转子10自身转动将绝缘油进行充分搅拌，有利于热量的快速传导，提高定子绕组3端部和励磁装置11的冷却效果。

本实用新型的搅拌轴6与电机轴9之间具有倾斜夹角，即搅拌轴6倾斜的安装在转子10的左、右两端。进一步地提高搅拌的效果，提高热量的传导速率。

实施例一

本实施例的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳5和左、右端盖2组成，转子部件主要由电机轴9、转子10和设置在转子10上的励磁装置11组成，定子部件主要由定子铁心4和定子绕组3组成；所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满绝缘油。

实施例二

本实施例的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳5和左、右端盖2组成，转子部件主要由电机轴9、转子10和设置在转子10上的励磁装置11组成，定子部件主要由定子铁心4和定子绕组3组成；所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满变压器油。

实施例三

本实施例的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳5和左、右端盖2组成，转子部件主要由电机轴9、转子10和设置在转子10上的励磁装置11组成，定子部件主要由定子铁心4和定子绕组3组成；所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满变压器油，转子10的左右两端连接有搅拌轴6。

实施例四

本实施例的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳5和左、右端盖2组成，转子部件主要由电机轴9、转子10和设置在转子10上的励磁装置11组成，定子部件主要由定子铁心4和定子绕组3组成；所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满变压器油，转子10的左右两端倾斜地连接有搅拌轴6。

实施例五

本实施例的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳5和左、右端盖2组成，转子部件主要由电机轴9、转子10和设置在转子10上的励磁装置11组成，定子部件主要由定子铁心4和定子绕组3组成；所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满变压器油；电机壳体的外部设有油温补偿器1，所述油温补偿器连通电机壳体内的绝缘油。

实施例六

本实施例的水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳5和左、右端盖2组成，转子部件主要由电机轴9、转子10和设置在转子10上的励磁装置11组成，定子部件主要由定子铁心4和定子绕组3组成；所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满变压器油；电机壳体的外部设有油温补偿器1，所述油温补偿器连通电机壳体内的绝缘油；转子10的左右两端倾斜地连接有搅拌轴6。

Claims (5)

1. 一种水下用介质冷却电机，包括密闭的电机壳体、转子部件和定子部件，所述电机壳体主要由机壳（5）和左、右端盖（2）组成，转子部件主要由电机轴（9）、转子（10）和设置在转子（10）上的励磁装置（11）组成，定子部件主要由定子铁心（4）和定子绕组（3）组成；其特征在于，所述转子部件与定子部件之间的空腔间隙充满绝缘油，转子部件、定子部件与电机壳体之间的空腔间隙充满绝缘油。

2.根据权利要求1所述的水下用介质冷却电机，其特征在于，所述电机壳体的外部设有油温补偿器（1），所述油温补偿器（1）连通电机壳体内的绝缘油。

3.根据权利要求2所述的水下用介质冷却电机，其特征在于，所述绝缘油为变压器油。

4.根据权利要求1—3任一所述的水下用介质冷却电机，其特征在于，所述转子（10）的左右两端连接有搅拌轴（6）。

5.根据权利要求4所述的水下用介质冷却电机，其特征在于，所述搅拌轴（6）与电机轴（9）之间具有倾斜夹角。