CN111181285A - 一种电机定子绕组的冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电机定子绕组的冷却方法，该方法将含有相变材料、固化剂、氧化锌、绝缘材料的复合相变材料均匀的填充在定子绕组的缝隙当中，即绕组导线之间的缝隙，以及绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙当中。本发明通过在绕组缝隙内填充的复合相变材料，带走电机绕组的热量，从而达到对电机定子绕组快速冷却的效果。此方法不改变电机的任何结构，不改变原有电机的冷却***。

Description

一种电机定子绕组的冷却方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种电机定子绕组的冷却方法。
背景技术
目前电机的冷却方法主要有自然冷却、强迫风冷、油内冷、油外冷、水冷等，即通过一种温度较低的介质流体带走电机产生的热量，采用传导散热的方式将电机的热量通过机壳散发出去。但是在一些过载工况下，电机绕组瞬间会产生大量的热，而通过机壳很难快速的将热量散出去，从而也限制了电机的转矩输出能力。
为了提高电机绕组的散热效率，有人提出采用新型材料或采用新型的散热结构来提高电机机壳的散热效果。但是传统冷却的方法都是重点研究如何提高电机的散热效果。但是在散热效果有限的前提下，传统方法无法实现电机绕组的快速冷却。所以，需要一种新的冷却方法能快速的降低电机绕组的温度，从而提高电机的功率密度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于复合相变材料的电机绕组的快速冷却方法，将复合相变材料均匀的填充于定子绕组缝隙内，通过复合相变材料的相变特性来降低绕组的温度。即采用复合相变材料的相变过程中的储能特性，将电机绕组的热量储存在相变材料当中。
本发明是针对非连续工作制下的电机，在不改变原有电机散热方法的基础上，通过在定子绕组的缝隙中添加相变储能材料，来进一步对电机的定子绕组进行冷却。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种电机定子绕组的冷却方法，将复合相变材料均匀的填充在定子绕组的缝隙当中，包括绕组导线之间的缝隙，以及绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙当中，以及绕组端部缝隙当中。复合相变材料内含有一定比例的相变材料、以及其他辅助材料。
优选的，所述的复合相变材料中的相变材料可以根据电机的工作温度选定。
优选的，如果电机工作温度为60～100℃，所述的复合相变材料中的相变材料可以选用石蜡。
优选的，为了增强电机绕组的绝缘性，所述的复合相变材料中应包含一定比例的绝缘材料。
优选的，为了增强电机绕组的导热性，所述的复合相变材料中应包含一定比例的氧化锌。
优选的，为了固化复合相变材料，防止复合相变材料中的相变材料液化后发生流动显现或复合相变材料的形变。所述的复合相变材料中应包含一定比例的固化剂。
一种利用相变材料进行冷却的电机，包括电机定子铁心、电机定子铁心上的绕组，在定子绕组的缝隙中填充的复合相变材料。
一种电机定子绕组的冷却方法，所述复合相变材料的填充方式为：
1)将相变材料石蜡磨成粉末状，将石蜡、固化剂、氧化锌、绝缘漆以一定比例放入到混料罐中，并加热至60℃～120℃之间，保证石蜡变成液体并搅拌，保证其他材料均匀融合；
2)将电机定子放到烘箱中，加热保温至60℃～90℃，预烘30分钟以上，保证将电机定子绕组中的水分充分蒸发；
3)上述步骤1)至2)完成后，开始进行浇注，将所述混料罐中搅拌均匀的复合相变材料浇注到电机定子上，保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中都流入复合相变材料；浇注期间保证温度为80℃～90℃；浇注完成后，保持真空状态3个小时，自然冷却到室温。
4)为保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中均匀的填充复合相变材料，可将电机定子绕组翻转，重新执行上述步骤3)；
5)为保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中均匀的填充复合相变材料，上述步骤3)可以在真空压力罐中操作，操作过程中将真空压力罐内加热保温至80℃～90℃，并将真空压力罐中真空抽到100Pa～300Pa；
6)浇注完成后，将所述真空压力罐保温取消，保持真空状态3个小时，自然冷却到室温。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：通过绕组缝隙内填充的复合相变材料，带走电机绕组的热量，从而达到对电机定子绕组快速冷却的效果。此方法不改变电机的任何结构，不改变原有电机的冷却***。
附图说明
图1是本发明的电机定子冷却结构示意图；
图2是本发明填充复合相变材料后的电机定子与未填充复合相变材料的电机定子升温对比曲线图；
图3是某一个时刻时的填充复合相变材料后的电机定子与未填充复合相变材料的电机定子的温度测试图；
图4是另外一个时刻时的填充复合相变材料后的电机定子与未填充复合相变材料的电机定子的温度测试图。
图中1.电机定子绕组，2.电机定子绕组之间的气隙所填入的复合相变材料，3.电机定子绕组与定子铁心之间的气隙所填入的复合相变材料，4.电机定子铁心。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种定子绕组冷却方法做出详细说明。
实施例1
1)、将相变材料石蜡磨成粉末状，将固化剂、氧化锌、绝缘漆以一定比例放入到混料罐中，并加热至60℃～120℃之间，保证石蜡变成液体并搅拌，保证其他材料均匀融合；
2)、将电机定子放到烘箱中，加热保温至60℃～90℃，预烘30分钟以上，保证将电机定子绕组中的水分充分蒸发；
3)、上述步骤1)至2)完成后，开始进行浇注，将所述混料罐中搅拌均匀的复合相变材料原材料均匀浇注到电机定子上，保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中均匀的流入复合相变材料原材料；浇注期间保证温度为80℃～90℃。
4)、为保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中均匀的填充复合相变材料，可将电机定子绕组翻转，重新执行步骤3)；
5)、为保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中均匀的填充复合相变材料，上述步骤3)可以在真空压力罐中操作，操作过程中将真空压力罐内加热保温至80℃～90℃，并将真空压力罐中真空抽到100Pa～300Pa；
6)、浇注完成后，将所述真空压力罐保温取消，使其中的电机定子自然冷却，待冷却至30℃～40℃时，期间保持真空状态3小时。
实施例2
相变材料的制备方法：
将相变材料石蜡磨成粉末状，将石蜡、固化剂、氧化锌、绝缘漆以重量比例为2：2：0.5：4放入到混料罐中，并加热至60℃～120℃之间，保证石蜡变成液体并搅拌，保证与其他材料均匀融合。
实施例3
相变材料的制备方法：
将相变材料石蜡磨成粉末状，将石蜡、固化剂、氧化锌、绝缘漆以重量比例为1.5：2：0.5：2放入到混料罐中，并加热至60℃～120℃之间，保证石蜡变成液体并搅拌，保证与其他材料均匀融合。
实施例4
相变材料的制备方法：
将相变材料石蜡磨成粉末状，将石蜡、固化剂、氧化锌、绝缘漆以重量比例2：1.5：0.3：3放入到混料罐中，并加热至60℃～120℃之间，保证石蜡变成液体并搅拌，保证与其他材料均匀融合。
实施例5
按实施例2的制备方法制得复合相变材料，并按实施例1的方法填充定子绕组的缝隙及绕组与铁心的缝隙当中，包括绕组导线之间的缝隙，以及绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙当中，以及绕组端部缝隙当中。然后对该电机绕组和未填充的电机绕组进行温度测试，未填充的电机绕组用来做空白对照。图2为本发明填充复合相变材料后的电机定子与未填充复合相变材料的电机定子升温对比曲线图，从图中可以看出，随着时间的延长，两组电机的温度均在上升。但是无复合相变材料填充的电机升温更快，电机的温度也更高，而填充有复合相变材料的电机升温更慢，电机的温度要低于无复合相变材料电机10-30℃。图3是某一个时刻时的填充复合相变材料后的电机定子与未填充复合相变材料的电机定子温度测试图，上面的电机是填充复合相变材料后的，下面的电机没有填充复合相变材料，右边的温度条从下到上不同的颜色代表14.7-62.4℃区间内不同的温度，颜色越浅温度越高。从图中可以看出，填充了复合相变材料的电机不管是电机内部还是电机侧壁温度都更低。图4是另外一个时刻时的填充复合相变材料后的电机定子与未填充复合相变材料的电机定子温度测试图，上面的电机是填充复合相变材料后的，图中显示，下面的电机没有填充复合相变材料，右边的温度条从下到上不同的颜色代表16.8-90.1℃区间内不同的温度，颜色越浅温度越高。从图中可以看出，填充了复合相变材料的电机不管是电机内部还是电机侧壁温度都更低。由以上两幅图可以看出，随着电机定子绕组温度的升高，在不同的时刻，填充复合相变材料的电机定子温度均低于未填充复合相变材料的电机定子。由此可见，复合相变材料能有效降低电机定子绕组的温度。
综上所述，将复合相变材料填充在定子绕组的缝隙及绕组与铁心的缝隙当中，包括绕组导线之间的缝隙，以及绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙当中，以及绕组端部缝隙当中，能够取得良好的冷却电机的效果。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，定子绕组的缝隙中均填充有复合相变材料。
2.如权利要求1所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，所述定子绕组的缝隙包括绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙。
3.如权利要求1所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，所述复合相变材料主要由相变材料、固化剂、氧化锌、绝缘材料混合制成。
4.如权利要求3所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，所述电机工作温度为60～100℃时，复合相变材料中的相变材料为石蜡。
5.如权利要求1所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，所述复合相变材料中包含一定比例的绝缘材料。
6.如权利要求1所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，所述复合相变材料中包含一定比例的氧化锌。
7.如权利要求1所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，所述复合相变材料中包含一定比例的固化剂。
8.一种利用相变材料进行冷却的电机，其特征在于，包括电机定子铁心、电机定子铁心上的绕组，在定子绕组的缝隙中填充的复合相变材料。
9.如权利要求3所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，所述复合相变材料的填充方式为：
1)将相变材料石蜡磨成粉末状，将石蜡、固化剂、氧化锌、绝缘漆以一定比例放入到混料罐中，并加热至60℃～120℃之间，保证石蜡变成液体并搅拌，保证其他材料均匀融合；
2)将电机定子放到烘箱中，加热保温至60℃～90℃，预烘30分钟以上，保证将电机定子绕组中的水分充分蒸发；
3)上述步骤1)至2)完成后，开始进行浇注，将所述混料罐中搅拌均匀的复合相变材料浇注到电机定子上，保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中都流入复合相变材料；浇注期间保证温度为80℃～90℃；浇注完成后，保持真空状态3个小时，自然冷却到室温。
10.如权利要求9所述的一种电机定子绕组的冷却方法，其特征在于，为保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中均匀的填充复合相变材料，可将电机定子绕组翻转，重新执行上述步骤3)；为保证绕组导线之间的缝隙，绕组与定子铁心、绝缘材料之间的各个气隙，以及绕组端部缝隙中均匀的填充复合相变材料，上述步骤3)可以在真空压力罐中操作，操作过程中将真空压力罐内加热保温至80℃～90℃，并将真空压力罐中真空抽到100Pa～300Pa；浇注完成后，将所述真空压力罐保温取消，保持真空状态3个小时，自然冷却到室温。
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