CN202034855U - 一种同步发电机永磁转子的混合式冷却散热结构 - Google Patents
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Abstract
一种同步发电机永磁转子的混合式冷却散热结构，采用“强迫风冷+自循环水冷”方式，可应用于永磁式汽油发电机组稀土永磁转子的冷却。其特征是：安装于驱动转轴1上的转子铁芯6两端分别设置有起强迫风冷的轴流式风扇2和离心式风扇8，转子铁芯6内部并排分布的各稀土永磁体7之间设置有用金属材料制成的内置冷却水管5，水管在转子铁芯6两端部由端部连接管4焊铆接成封闭的管路，管路中充入适量的水构成封闭的自循环水路冷却***；转子运行时，离心力及冷热水温差将驱使内部封闭的水按一定方向流动，形成冷却水的自循环冷却***，转子和磁钢内部热量通过端部连接管4和固定安装的端部散热片3以及铁芯散热筋10而辐射出去。
Description
技术领域
本实用新型是一种同步发电机永磁转子混合式冷却散热结构，该冷却散热结构采用“强迫风冷+自循环水冷”方式散热，适用于同步电机永磁转子的散热冷却，应用于发电机并与汽油机或柴油机配套成内燃机动力发电机组，作为便携电源或备用应急单、三相电源使用。
背景技术
稀土永磁发电机转子广泛采用钕铁硼NdFeB材料作为永磁体，NdFeB材料具有很高的剩磁性能Br、较高的矫顽力Hc和优良的磁能积[B.H]，由它制成的发电机具有很高的效率、优良的性能、较高的可靠性等特点，是未来发电机技术的必然发展趋势。但钕铁硼NdFeB材料也有其明显的弱点：一、NdFeB材料的居里温度不高，烧结NdFeB的居里温度一般在350℃左右，这使得这类磁体的工作温度目前最高只能适应150℃；二、NdFeB材料的温度系数较大，磁感应强度温度系数αBr＝-0.125％/℃，故其温度稳定性稍差。目前，国内烧结钕铁硼NdFeB材料的工作温度等级分为N系列80℃、M系列100℃、H系列120℃、SH系列150℃，温度等级决定了钕铁硼材料的成本和价格，也直接决定着永磁发电机的成本。
综上所述，用钕铁硼材料制作的电机对温度是比较敏感的，运行时电机温升过高容易导致永磁体出现不可逆退磁现象，而且永磁转子的温度高低决定着永磁体材料的选型设计，从而也决定着永磁发电机的成本高低，为此在电机设计上，通常应该使钕铁硼永磁发电机的转子温度控制在低于规定的工作温度限值以内。设计的永磁转子温度越低，则发电机性能越优越，而且其成本也越低。
实用新型内容
针对现有钕铁硼NdFeB存在的温度稳定性稍差的问题，本实用新型的目的在于为1～10kW的小型永磁同步发电机提供一种采用“强迫风冷+自循环水冷”的同步发电机永磁转子混合式冷却散热结构，本实用新型结构在发电机常用的强迫风冷方式基础上，充分利用水的比热大、吸热能力强的特征，在发电机永磁转子内部增加了自循环水冷散热***，把永磁发电机转子运行时产生的热量吸收存储于转子内置水冷***中，并通过循环水路将热量从端部散射出去，以有效降低永磁发电机的转子温升。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种同步发电机永磁转子的混合式冷却散热结构，其特征是：构成电机的冷却散热*** 由两部分组合而成，一、安装于驱动转轴1上的转子铁芯6两端分别设置有起强迫风冷作用的轴流式风扇2和离心式风扇8；二、转子铁芯6内部并排分布的各稀土永磁体7之间设置有用金属材料制成的内置冷却水管5，水管在转子铁芯6两端部由端部连接管4焊铆接成封闭的管路，管路中充入适量的水构成封闭的自循环水路冷却***。
上述技术方案所达到的技术经济效果
使用该混合式冷却散热结构，可以使发电机永磁转子工作温度下降约15℃～25℃左右，从而可间接提高发电机输出功率、提高发电机能量转换效率，同时使永磁转子的可靠性和性能稳定性进一步提高，扩大了钕铁硼NdFeB材料在电机领域的应用范围。
附图说明
图1是本专利涉及的同步发电机永磁转子混合式冷却散热结构轴向剖面示意图。
图2是图1所示同步发电机永磁转子混合式冷却散热结构的A端面管路布置示意图
图3是图1所示同步发电机永磁转子混合式冷却散热结构的B端面管路布置示意图
以上各图中：1.驱动转轴，2.轴流式风扇，3.端部散热片，4.端部连接管，
5.内置冷却管，6.转子铁芯，7.稀土磁钢，8.离心式风扇，
9.铁芯隔热槽，10.铁芯散热筋
具体实施方式
本实用新型所述的同步发电机永磁转子混合式冷却散热结构是降低转子工作温度的关键核心，本新型混合式冷却散热结构适用于“多片磁体组合成一极”的永磁转子，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明，如图1、图2和图3所示：
首先，见图1所示，在现有转子采用离心式风扇8进行强迫通风冷却的基础上，对永磁转子再增加一个轴流式风扇2以加快空气对流速度，加强强迫风冷效果，两风扇分别安装于驱动转轴1上的转子铁芯6的两端；
第二，在图1、图2、图3所示的永磁转子实例中，永磁转子内部增加了自循环水冷散热***，转子铁芯6内部并排分布的各稀土永磁体7之间设置有用金属管材制成的内置冷却水管5，水管在转子铁芯6两端部按由端部连接管4焊铆接成封闭的管路，管路中充入适量的水构成封闭的自循环水路冷却***；转子运行时，离心力及冷热水温差将驱使内部封闭的水按一定方向流动，形成冷却水的自循环冷却***，转子和磁钢内部热量通过端部连接管4、固定安装的端部散热片3以及铁芯散热筋10而辐射出去；
第三，永磁转子铁芯6靠近驱动转轴1附近设置有起隔离汽油机动力轴传递来的热量作 用的空气铁芯隔热槽9，同时在磁极之间的过渡部位设置有起刮风散热作用的铁芯散热筋10，在每磁极下靠近稀土磁体附近设置有安装内置冷却水管5的散热孔。
第四，上述水冷管路***的安装应安排在转子铁芯叠6压轴以后、且在安装内置永磁体7之前进行，管路***安装完毕后应进行水压密封试验、超速试验考核合格。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进(如改进端部管路连接方式等)，这些改进和变形不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
Claims (2)
1.一种同步发电机永磁转子的混合式冷却散热结构，其特征是：构成电机的冷却散热***由两部分组合而成，一、安装于驱动转轴(1)上的转子铁芯(6)两端分别设置有起强迫风冷作用的轴流式风扇(2)和离心式风扇(8)；二、转子铁芯(6)内部并排分布的各稀土永磁体(7)之间设置有用金属材料制成的内置冷却水管(5)，水管在转子铁芯(6)两端部由端部连接管(4)焊铆接成封闭的管路，管路中充入适量的水构成封闭的自循环水路冷却***。
2.根据权利要求1所述的一种同步发电机永磁转子的混合式冷却散热结构，其转子结构特征是转子铁芯(6)靠近驱动转轴(1)附近设置有起隔离汽油机动力轴传递来的热量作用的空气铁芯隔热槽(9)，同时在磁极之间的过渡部位设置有起刮风散热作用的铁芯散热筋(10)，在每磁极下靠近稀土磁体附近设置有安装内置冷却水管(5)的散热孔。
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