CN105871125A - 一种旋转电机雾化蒸发冷却***、电机及其冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转电机雾化蒸发冷却***、电机及其冷却方法，本冷却***包括雾化喷嘴4、送风装置5、冷却装置6、循环装置7，所述送风装置5设置在电机的内部或者外部，所述雾化喷嘴4设置在送风装置5前部或者后部，所述冷却装置6、雾化喷嘴4通过循环装置7连接。本发明中的旋转电机雾化蒸发冷却***克服现有技术的局限性和复杂性，在旋转电机传统结构和通风冷却方式基本不变的基础上，提出一种雾化蒸发冷却技术，可以对电机内部的部件进行冷却，即可以对电机定子、电机转子同时冷却，而又不显著增加结构复杂性，对旋转电机具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转电机的冷却***及其冷却方法，特别是一种大型旋转发电机的雾化蒸发冷却的技术领域。
背景技术
旋转电机在运行时会产生损耗变为热量，随电机容量的增大损耗也随之加大，如何有效带走热量，使电机得到有效冷却而不至过热，是电机的关键技术之一。
蒸发冷却技术是利用蒸发冷却介质气化吸热的方式带走电机内的热量，其特点是气化潜热大，安全高效，有替代其他冷却技术的潜力，已在部分电机的冷却上得到成熟运用。但是，此前的技术***复杂，局限性大，费用高，只运用于个别特殊机型和场合，无法推广应用。
已公布的蒸发冷却电机主要有几种方式：一、管道内冷式；二、浸泡式和（或）喷淋式。
第一种方式一般用在定子线圈上，定子线圈采用空心导线，空心导线内流动蒸发冷却液体，吸热气化和冷却凝结循环使用。这种方式定子线圈需要一套独立的蒸发冷却循环***，只能冷却定子线圈，无法蒸发冷却定子铁心和转子（包括转子线圈）。现在也提出了转子线圈内部通入蒸发冷却液体的冷却方式，但结构十分复杂，与传统产品差别很大，可实现性低，且只能蒸发冷却转子。
第二种方式一般指全浸泡式定子，其冷却效果好，但定子整体需密封起来，并充满蒸发冷却液体，其密封结构复杂，所需冷却液体量大成本高昂，使其经济性不佳，这种方式只能冷却定子，不能冷却转子。也有提出定子采用喷淋蒸发冷却方式，其定子也需要密封起来，喷嘴***较复杂，只是所需冷却液体量较全浸泡式定子减少，且不能冷却转子。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的局限性和复杂性，在旋转电机传统结构和通风冷却方式基本不变的基础上，提出一种雾化蒸发冷却技术，可以对电机内部的部件进行冷却，而又不显著增加结构复杂性，对旋转电机具有广泛的适用性。
本发明采用的技术方案如下：
一种旋转电机雾化蒸发冷却***，包括雾化喷嘴4、送风装置5、冷却装置6、循环装置7，所述送风装置5设置在电机的内部或者外部，所述雾化喷嘴4设置在送风装置5前部或者后部，所述冷却装置6、雾化喷嘴4通过循环装置7连接。
作为可选方式，上述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，所述冷却装置6包括冷却器8、集液板9，所述集液板9设置在冷却器8下部。
作为可选方式，上述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，所述循环装置7包括贮液容器10、循环泵11、管路12，所述贮液容器10通过管路一13与集液板9连接，所述贮液容器10通过管路二14与雾化喷嘴4连接，所述循环泵11设置在管路二14或者贮液容器10上。
作为可选方式，上述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，电机定子1包括定子线圈18、定子铁心19，所述定子铁心19设置径向风道20或轴向风道21。
作为可选方式，上述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，电机转子2包括转子体15、转子线圈16，所述转子线圈16上设置通风孔。
作为可选方式，上述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，机壳3底部设置收集装置17，所述收集装置17通过管路与循环装置7连接。
一种具有雾化蒸发冷却***的电机，电机定子1、电机转子2置于由机壳3、端盖22、和轴密封23构成的密闭空间内。
一种旋转电机雾化蒸发冷却方法，包括以下步骤：
（a） 雾化的冷却液滴通过设置在送风装置5前部或者后部的雾化喷嘴4喷出；
（b）设置在电机定子1一侧或者两侧的送风装置5推动冷却气体与所述步骤（a）中的雾化的冷却液滴混合；
（c）所述雾化冷却液滴随冷却气体流动，接触到电机定子1、电机转子2部件吸收热量后变为气体，或者在相变温度之上吸收冷却气体的热量后变为气体；
（d）所述步骤（c）中的气体在循环到冷却器8处，释放出热量冷凝成液体，热量由冷却器8中的外部冷却介质带走，所述冷凝成液体由集液板9收集后，通过管路一13回流至贮液容器10；
（e）所述循环装置7中的循环泵11加压，将贮液容器10中的冷却液输送至雾化喷嘴4处喷出，变成雾状微液滴，与送风装置5推动的冷却气体混合，重复循环使用。
作为可选方式，上述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，未气化冷却液体聚集在机壳3底部，通过设置在电机机壳3的底部蒸发冷却液体残液收集装置17回到循环***。
作为可选方式，上述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，所述步骤（c）中的雾化冷却液滴随冷却气体流动，对于电机定子1，一部分雾化冷却液滴与定子线圈18端部接触后，吸收热量气化；另一部分进入电机定子1、电机转子2之间的空隙，与定子铁心19内圆表面接触，吸收热量后气化，或进入定子铁心19径向风道20或轴向风道21，吸收定子铁心19和定子线圈18的热量后气化；对于电机转子2，一部分冷却液滴进入电机定子1、电机转子2之间的空隙，与转子体15外圆表面接触，吸收热量后气化；另一部分，进入转子线圈16的通风孔并与转子线圈16接触，吸收热量后气化。
综上所述，本发明的有益效果是：
1、与其他蒸发冷却方式相比，本发明保持旋转电机的传统结构不变，只增加一套蒸发冷却液雾化循环***，电机通风冷却回路也保持不变，因而结构简单，容易实现，应用范围广。
2、与其他蒸发冷却方式定子、转子需要不同循环***和复杂结构相比，本发明使用一套***即实现了对电机定子、转子的冷却，且没有成本昂贵的特殊结构要求。
3、与浸泡式蒸发冷却相比，本发明蒸发冷却液体用量少，循环利用率高，冷却液体成本低，经济性好。
4、与其他的气体冷却，例如空气冷却的方式相比，本发明中雾化的冷却液冷却的效率更高，雾化的冷却液对电机定子、电机转子进行冷却，相比空气仅由冷空气变为热空气而言，在雾化的冷却液变为气体的过程中会带走更多的热量。
本发明中的旋转电机雾化蒸发冷却***克服现有技术的局限性和复杂性，在旋转电机传统结构和通风冷却方式基本不变的基础上，提出一种雾化蒸发冷却技术，可以对电机内部的部件进行冷却，即可以对电机定子、电机转子同时冷却，而又不显著增加结构复杂性，对旋转电机具有广泛的适用性。
附图说明
图1为发明中一种旋转电机雾化蒸发冷却***结构示意图。
图中标记：1为电机定子、2为电机转子、3为机壳、4为雾化喷嘴、5为送风装置、6为冷却装置、7为循环装置、8为冷却器、9为集液板、10为贮液容器、11为循环泵、12为管路、13为管路一、14为管路二、15为转子体、16为转子线圈、17为收集装置、18为定子线圈、19为定子铁心、20为径向风道、21为轴向风道、22为端盖、23为轴密封。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种旋转电机雾化蒸发冷却***，电机定子1、电机转子2置于由机壳3内，包括雾化喷嘴4、送风装置5、冷却装置6、循环装置7，所述送风装置5设置在电机的内部或者外部，所述雾化喷嘴4成组设置在送风装置5前部或者后部，所述冷却装置6设置在电机定子1与机壳3之间，所述冷却装置6、雾化喷嘴4通过循环装置7连接。若送风装置5设置在电机的内部，则所述送风装置5可以设置在电机定子1一侧或者两侧。若送风装置5设置在电机的外部，则可以通过管道将送风装置5产生的风送入电机内部。所述机壳3两端设置端盖22，所述电机转子2穿透端盖22，所述电机转子2与端盖22之间设置轴密封23。所述机壳3、端盖22、和轴密封23构成的密闭空间。所述电机定子1、电机转子2由送风装置5，例如风扇，推动的冷却气体与雾化喷嘴4喷出的雾化后的冷却液滴混合后循环通风冷却。雾化冷却液滴随冷却气体流动，接触到电机定子、1电机转子2的部件吸收热量后变为气体。
所述冷却装置6包括冷却器8、集液板9，所述集液板9设置在冷却器8下部。所述循环装置7包括贮液容器10、循环泵11、管路12，所述液容器10通过管路一13与集液板9连接，所述贮液容器10通过管路二14与雾化喷嘴4连接，所述循环泵11设置在管路二14或者贮液容器10上。
雾化冷却液滴吸热后变成气体，在循环到电机冷却器8处，释放出热量冷凝成液体，热量由冷却器8中的外部冷却介质带走，所述液体被集液板9收集，通过管路一13汇集到贮液容器10内。蒸发冷却液体采用强迫循环方式，循环泵11在控制器的控制下将蒸发冷却液体通过管路二14输送到雾化喷嘴4处，重复循环使用蒸发冷却液体。
所述电机定子1包括定子线圈18、定子铁心19，所述定子铁心19设置径向风道20或轴向风道21，便于雾化的蒸发冷却液体进入定子铁心19的径向风道20、轴向风道21，对定子铁心进行冷却。
所述电机转子2包括转子体15、转子线圈16，所述转子线圈16上设置通风孔，便于雾化的蒸发冷却液体进入转子线圈16上的通风孔对转子线圈16进行冷却。
所述机壳3底部设置收集装置17，收集汇集在机壳3底部的冷凝的液体。所述收集装置17通过管路与循环装置7连接。
一种具有雾化蒸发冷却***的电机，所述电机定子1、电机转子2置于由机壳3、端盖22、和轴密封23构成的密闭空间内。
一种旋转电机雾化蒸发冷却方法，包括以下步骤：
（a）雾化的冷却液滴通过成组设置在送风装置5前部或者后部的雾化喷嘴4喷出；
（b）设置在电机定子1一侧或者两侧的送风装置5推动冷却气体与所述步骤a中的雾化的冷却液滴混合；
（c）所述雾化冷却液滴随冷却气体流动，接触到电机定子1、电机转子2的部件吸收热量后变为气体，或者在相变温度之上吸收冷却气体的热量后变为气体；所示雾化冷却液滴随冷却气体流动，对于电机定子1，一部分雾化冷却液滴与定子线圈18端部接触后，吸收热量气化；另一部分进入电机定子1、电机转子2之间的空隙，与定子铁心19内圆表面接触，吸收热量后气化，或进入定子铁心19径向风道20或轴向风道21，吸收定子铁心19和定子线圈18的热量后气化；对于电机转子2，一部分冷却液滴进入电机定子1、电机转子2之间的空隙，与转子体15外圆表面接触，吸收热量后气化；另一部分，当转子线圈16设计有通风孔时，进入这些通风孔并与转子线圈16接触，吸收热量后气化；冷却液滴也可以通过吸收冷却气体的热量直接气化，从而降低冷却气体的温度。
（d）所述步骤c中的气体在循环到冷却器8处，释放出热量冷凝成液体，热量由冷却器8中的外部冷却介质带走，所述冷凝成液体由集液板9收集后，通过管路一13回流至贮液容器10；
（e）所述循环装置7中的循环泵11加压，将贮液容器10中的冷却液输送至雾化喷嘴4处喷出，变成雾状液滴，与送风装置5推动的冷却气体混合，重复循环使用。
未气化冷却液体聚集在机壳3底部，通过设置在电机机壳3的底部蒸发冷却液体残液收集装置17回到循环***。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋转电机雾化蒸发冷却***，包括雾化喷嘴（4）、送风装置（5）、冷却装置（6）、循环装置（7），其特征在于：所述送风装置（5）设置在电机的内部或者外部，所述雾化喷嘴（4）设置在送风装置（5）前部或者后部，所述冷却装置（6）、雾化喷嘴（4）通过循环装置（7）连接。
2.如权利要求1所述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，其特征在于：所述冷却装置（6）包括冷却器（8）、集液板（9），所述集液板（9）设置在冷却器（8）下部。
3.如权利要求1所述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，其特征在于：所述循环装置（7）包括贮液容器（10）、循环泵（11）、管路（12），所述贮液容器（10）通过管路一（13）与集液板（9）连接，所述贮液容器（10）通过管路二（14）与雾化喷嘴（4）连接，所述循环泵（11）设置在管路二（14）或者贮液容器（10）上。
4.如权利要求1所述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，其特征在于：电机定子（1）包括定子线圈（18）、定子铁心（19），所述定子铁心（19）设置径向风道（20）或轴向风道（21）。
5.如权利要求1所述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，其特征在于：电机转子（2）包括转子体（15）、转子线圈（16），所述转子线圈（16）上设置通风孔。
6.如权利要求1所述的一种旋转电机雾化蒸发冷却***，其特征在于：机壳（3）底部设置收集装置（17），所述收集装置（17）通过管路与循环装置（7）连接。
7.一种具有如权利要求1所述旋转电机雾化蒸发冷却***的电机，其特征在于：电机定子（1）、电机转子（2）置于由机壳（3）、端盖（22）、和轴密封（23）构成的密闭空间内。
8.一种旋转电机雾化蒸发冷却方法，其特征在于：包括以下步骤：
（a）雾化的冷却液滴通过设置在送风装置（5）前部或者后部的雾化喷嘴（4）喷出；
（b）设置在电机定子（1）一侧或者两侧的送风装置（5）推动冷却气体与所述步骤（a）中的雾化的冷却液滴混合；
（c）所述雾化冷却液滴随冷却气体流动，接触到电机定子（1）、电机转子（2）部件吸收热量后变为气体，或者在相变温度之上吸收冷却气体的热量后变为气体；
（d）所述步骤（c）中的气体在循环到冷却器（8）处，释放出热量冷凝成液体，所述冷凝液体由集液板（9）收集后，通过管路一（13）回流至贮液容器（10）；
（e）所述循环装置（7）中的循环泵（11）加压，将贮液容器（10）中的冷却液输送至雾化喷嘴（4）处喷出，变成雾状微液滴，与送风装置（5）推动的冷却气体混合，重复循环使用。
9.如权利要求8所述的一种旋转电机雾化蒸发冷却方法，其特征在于：未气化冷却液体聚集在机壳（3）底部，通过设置在电机机壳（3）的底部蒸发冷却液体残液收集装置（17）回到循环***。
10.如权利要求8所述的一种旋转电机雾化蒸发冷却方法，其特征在于：所述步骤（c）中的雾化冷却液滴随冷却气体流动，对于电机定子（1），一部分雾化冷却液滴与定子线圈（18）端部接触后，吸收热量气化；另一部分进入电机定子（1）、电机转子（2）之间的空隙，与定子铁心（19）内圆表面接触，吸收热量后气化，或进入定子铁心（19）径向风道（20）或轴向风道（21），吸收定子铁心（19）和定子线圈（18）的热量后气化；对于电机转子（2），一部分冷却液滴进入电机定子（1）、电机转子（2）之间的空隙，与转子体（15）外圆表面接触，吸收热量后气化；另一部分，进入转子线圈（16）的通风孔并与转子线圈（16）接触，吸收热量后气化。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ling Hongbing Inventor after: Liao Yigang Inventor after: Ruan Lin Inventor after: Yang Jie Inventor before: Ling Hongbing Inventor before: Liao Yigang |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180214 Address after: 618000 the Yellow River West Road, Sichuan, China, No. 188, No. Applicant after: Dongfang Electric Group Dongfang Motor Co., Ltd. Applicant after: Institute of Electrical Engineering of the Chinese Academy of Sciences Address before: 618000 the Yellow River West Road, Sichuan, China, No. 188, No. Applicant before: Dongfang Electric Group Dongfang Motor Co., Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160817 |