高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，其屬于高速電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]高速電機(jī)有體積小功率密度高的優(yōu)點(diǎn)，但也因此造成了發(fā)熱高、散熱困難的問題，并且隨著轉(zhuǎn)速和功率的提高越發(fā)顯著。而且由于轉(zhuǎn)子表面積小、又是運(yùn)動(dòng)部件，其散熱問題比定子更加嚴(yán)重。對于永磁電機(jī)來說更有轉(zhuǎn)子永磁體高溫退磁的風(fēng)險(xiǎn)。目前高速電機(jī)的冷卻一般采用風(fēng)冷和液冷方式，該兩種冷卻方式存在如下缺陷:
[0003]1)風(fēng)冷冷卻方式:風(fēng)冷方式利用壓差或風(fēng)機(jī)強(qiáng)制低溫氣體(通常是空氣)快速通過定轉(zhuǎn)子氣隙，吸收定轉(zhuǎn)子的熱量。風(fēng)冷可以同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子，但由于氣體密度低熱容量低所以冷卻效果較差，風(fēng)冷高速電機(jī)一般功率很難超過200kW ;并且冷卻氣體鼓風(fēng)機(jī)的功耗也較大。因此某些大型高速電機(jī)使用熱容量更高的氫氣作為冷卻氣體，可以大大提高冷卻效果。但是氫氣是易燃易爆氣體，并且密封困難，所以應(yīng)用范圍非常受限。
[0004]2)液冷冷卻方式:液冷方式通常是在機(jī)殼上加工或鑄造出水套，讓低溫液體通過機(jī)殼的熱傳導(dǎo)間接吸收定子的熱量。液體的密度高、熱容量大，因此冷卻效果較好、栗機(jī)功耗低。液冷高速電機(jī)的功率可達(dá)1MW以上。但是由于高速電機(jī)定子表面積只有同功率普通電機(jī)的1/6?1/3，而發(fā)熱量差不多，所以冷卻效果依然比普通電機(jī)差很多。并且這種冷卻方式對轉(zhuǎn)子的冷卻并無貢獻(xiàn)，往往還需要同時(shí)用風(fēng)冷冷卻轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。
[0005]低速電機(jī)上也有直接將液體噴淋在轉(zhuǎn)子上或?qū)⑥D(zhuǎn)子整個(gè)浸泡在冷卻液中的冷卻方式。但高速電機(jī)表面線速度太高，可達(dá)100?150m/s，噴淋的液體難以形成液膜持續(xù)吸熱；并且轉(zhuǎn)子與液體間摩擦和攪拌也會導(dǎo)致功耗和發(fā)熱，甚至導(dǎo)致冷卻液過熱變質(zhì)。所以高速電機(jī)很難用液冷方式同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子。
[0006]因此，確有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明所米用的技術(shù)方案有:一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子和定子，所述定子設(shè)于機(jī)殼的內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于定)內(nèi)，且轉(zhuǎn)子的上端伸于機(jī)殼外，還包括冷凝器、回流管、栗、液體加熱器、蒸汽排出管、冷卻液箱、連接管以及設(shè)有若干噴孔的噴管，所述噴管固定連接在定子上，且噴管的噴孔朝向轉(zhuǎn)子圓周面，噴管的進(jìn)液端通過連接管與液體加熱器相連，液體加熱器通過連接管與栗的出液口相連，栗的進(jìn)液口通過連接管與冷卻液箱相連，冷卻液箱通過回流管與機(jī)殼的內(nèi)腔相連通，冷凝器的進(jìn)液口通過蒸汽排出管與機(jī)殼的內(nèi)腔相連通，冷凝器出液口通過連接管冷卻液箱相連。
[0009]進(jìn)一步地，所述定子上且沿定子的軸線方向包括有用于安裝噴管的安裝槽。
[0010]進(jìn)一步地，所述噴管為金屬管或耐高溫的高分子材料。
[0011]進(jìn)一步地，所述機(jī)殼上設(shè)有分別用于連接蒸汽排出管的蒸汽孔以及用于連接回流管的回流孔。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]1)本發(fā)明冷卻效果遠(yuǎn)好于風(fēng)冷和液冷，
[0014]2)栗的功耗低；
[0015]3)能夠同時(shí)冷卻轉(zhuǎn)子和定子。
【附圖說明】
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[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中噴管與轉(zhuǎn)子的位置結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3為本發(fā)明中噴管在定子上的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1所述，本發(fā)明高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)包括機(jī)殼1、轉(zhuǎn)子2、定子3、冷凝器4、回流管5、栗6、液體加熱器7、蒸汽排出管10、噴管8以及卻液箱9，定子3設(shè)置在機(jī)殼1的內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于定子3內(nèi)，且轉(zhuǎn)子2的上端伸于機(jī)殼1外，噴管8固定連接在定子3上，在噴管8上的若干噴孔81朝向轉(zhuǎn)子2的圓周面。噴管8的進(jìn)液端通過連接管與液體加熱器7相連，液體加熱器7通過連接管與栗6的出液口相連，栗6的進(jìn)液口通過連接管與冷卻液箱9相連，冷卻液箱9通過回流管5與機(jī)殼1的內(nèi)腔相連通，冷凝器4的進(jìn)液口通過蒸汽排出管10與機(jī)殼1的內(nèi)腔相連通，冷凝器4出液口通過連接管冷卻液箱9相連。
[0021]如圖2和圖3，本發(fā)明使得噴管8能最大面積的噴射轉(zhuǎn)子2，在定子3上且沿定子3的軸線方向包括有一條或多條安裝槽31，安裝噴管8置于該安裝槽31內(nèi)。本發(fā)明中的噴管8為金屬管，也可以用耐高溫的高分子材料制作以避免渦流發(fā)熱。
[0022]本發(fā)明為便于連接蒸汽排出管10和回流管5，在機(jī)殼1上設(shè)有分別用于連接蒸汽排出管10的蒸汽孔11以及用于連接回流管5的回流孔12。
[0023]在冷卻液箱9內(nèi)裝有冷卻液，冷卻液應(yīng)選用化學(xué)性能穩(wěn)定、易揮發(fā)的液體材料，冷卻液進(jìn)入噴管8時(shí)經(jīng)過液體加熱器7加熱后接近沸點(diǎn)。常用的液體栗的出口壓力通常有3?10公斤，所以噴管內(nèi)壓力較高，而機(jī)殼1內(nèi)為常壓或負(fù)壓狀態(tài)。冷卻液自噴孔噴射之后壓力驟降引起沸點(diǎn)下降，冷卻液更容易氣化。液滴接觸到高溫的轉(zhuǎn)子2表面后部分氣化，未能完全氣化的冷卻液被轉(zhuǎn)子2甩向定子3，并在定子3表面繼續(xù)氣化。蒸汽從機(jī)殼上部的蒸汽孔11排出，經(jīng)過冷凝器4凝結(jié)成液體后流入冷卻液箱9。多余的冷卻液沿著定子3表面流向機(jī)殼1，并在機(jī)殼最低處匯集，然后沿著回流管5流入冷卻液箱9。
[0024]使用蒸發(fā)冷卻時(shí)，可以從定子、轉(zhuǎn)子有限的表面上帶走大量的熱量，從而有效降低定子、轉(zhuǎn)子的溫度。通過選擇沸點(diǎn)不同的冷卻液體，可以將高速電機(jī)內(nèi)部的溫度穩(wěn)定在相應(yīng)的溫度范圍內(nèi)。由于蒸發(fā)冷卻需要的冷卻液體用量遠(yuǎn)少于液體冷卻，因此栗的功率可以大大降低。而冷卻液的預(yù)熱還可以利用蒸汽冷凝的廢熱，無需額外能量。如果選用有潤滑效果的冷卻液，還可以噴入高速電機(jī)的軸承內(nèi)取代潤滑油，可以獲得較好的潤滑效果。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，包括機(jī)殼(I)、轉(zhuǎn)子(2)和定子(3)，所述定子(3)設(shè)于機(jī)殼(I)的內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于定子(3)內(nèi)，且轉(zhuǎn)子(2)的上端伸于機(jī)殼(I)夕卜，其特征在于:還包括冷凝器(4)、回流管(5)、栗￠)、液體加熱器(7)、蒸汽排出管(10)、冷卻液箱(9)、連接管以及設(shè)有若干噴孔(81)的噴管(8)，所述噴管(8)固定連接在定子(3)上，且噴管(8)的噴孔(81)朝向轉(zhuǎn)子(2)圓周面，噴管(8)的進(jìn)液端通過連接管與液體加熱器(7)相連，液體加熱器(7)通過連接管與栗(6)的出液口相連，栗(6)的進(jìn)液口通過連接管與冷卻液箱(9)相連，冷卻液箱(9)通過回流管(5)與機(jī)殼⑴的內(nèi)腔相連通，冷凝器(4)的進(jìn)液口通過蒸汽排出管(10)與機(jī)殼⑴的內(nèi)腔相連通，冷凝器⑷出液口通過連接管冷卻液箱(9)相連。2.如權(quán)利要求1所述的高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述定子(3)上且沿定子(3)的軸線方向包括有用于安裝噴管(8)的安裝槽(31)。3.如權(quán)利要求2所述的高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述噴管(8)為金屬管或耐高溫的高分子材料。4.如權(quán)利要求3所述的高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述機(jī)殼(I)上設(shè)有分別用于連接蒸汽排出管(10)的蒸汽孔(11)以及用于連接回流管(5)的回流孔(12)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子和定子，定子設(shè)于機(jī)殼的內(nèi)腔中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于定子內(nèi)，且轉(zhuǎn)子的上端伸于機(jī)殼外，其還包括冷凝器、回流管、泵、液體加熱器、蒸汽排出管、冷卻液箱、連接管以及設(shè)有若干噴孔的噴管，噴管固定連接在定子上，且噴管的噴孔朝向轉(zhuǎn)子圓周面，噴管的進(jìn)液端通過連接管與液體加熱器相連，液體加熱器通過連接管與泵的出液口相連，泵的進(jìn)液口通過連接管與冷卻液箱相連，冷卻液箱通過回流管與機(jī)殼的內(nèi)腔相連通，冷凝器的進(jìn)液口通過蒸汽排出管與機(jī)殼的內(nèi)腔相連通，冷凝器出液口通過連接管冷卻液箱相連。本發(fā)明高速電機(jī)蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻效果遠(yuǎn)好于風(fēng)冷和液冷。
【IPC分類】H02K9/20
【公開號】CN105356672
【申請?zhí)枴緾N201510906044
【發(fā)明人】胡思寧, 李健, 吳立華, 董繼勇
【申請人】南京磁谷科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月9日