[发明专利]水冷电机及电机冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种水冷电机及电机冷方法。

背景技术

中大型电机冷却方式多种多样，包括空冷、液冷、蒸发冷却等，但在中大 型电机应用中，综合冷却系能和经济成本，主要以空冷为主。空气冷却在结构 上简单，费用低廉，维护方便，这些显著优点使得空气冷却首先得到了应用和 发展，但是，随着电机容量的增加，电机发热量也在增加，要强化冷却就必须 加大通风量，从而增加通风损耗，降低电机效率，电机液冷系统随之产生。

关于电机液冷方式，早在1917年，匈牙利冈次茨工厂就曾用变压器油作 牵引电机的冷却方式。1956年，英国开始采用净化水冷却电机定子绕组。目前 绕组采用水冷已相当普遍。液体的比热，导热系数比气体大，所以液冷的散热 能力较空气冷却大为提高。水是很好的冷却介质，它具有很大的比热和导热系 统，价廉无毒，不阻燃，无爆炸危险，冷却效果显著等优点。

水冷电机的水冷系统一般分两种形式，一种是在电机外部加水空冷却器， 电机内部热量由内部空气循环系统带到外部水空冷却器，并在此完成与外循环 系统中的水介质的热交换，从而不断将电机热量带走；另一种是直接在机座内 部开设水道，直接对电机进行冷却，即机座式水冷电机。

机座式水冷电机的机座可采用钢板焊接和铸造两种工艺。对于钢板焊接结 构，其制造工序一般是先选用合适钢板圈成简单筒件，筒件内径略小于定子铁 心外径，然后再筒件外壁焊接一块块长条钢板，钢板方向沿轴向(轴向水槽) 或切向(螺旋水槽)视具体结构而定，接着再这些水槽外部以整块或数块钢板 将水槽封闭成水道。这些水道的首末两端开有进出水口，工作时，接外部水循 环系统，实现对电机冷却的目的。焊接水冷机座强度高，刚度高，使用寿命长 等优点，但材料及加工成本高。铸造水冷机座结构与焊接结构基本一致，但材 料成本和制造成本大大降低，缺点是容易产生无法预知的铸造缺陷，例如铸造 机座需要后续机加工以开设进出水口，如果加工位置出现铸造气泡，将会产生 密封问题，甚至使此机座不能使用。

两种工艺的水冷机座除上述特性外，还有一些共同的缺点。水和机座直接 接触，将会对机座产生腐蚀，由于机座直接和定子铁心也是直接接触，一旦机 座因腐蚀而发生渗漏，将会迅速破坏电机定子绕组绝缘，损坏电机，且腐蚀破 坏的初期阶段不能在定期维护中被提早发现；维护技术难度大，不论采用何种 水道结构，水道均会有一定长度，对其维护有相当大程度；维护成本高，一旦 发现水道有腐蚀破坏现象，对于焊接结构还好，可在腐蚀处切除外围钢板，对 腐蚀处进行修复及防腐处理等，但这些经维护的地方又会很快出现同样问题， 铸造机座则只有更换新件一种办法。对于利润空间越来越小的中大型电机，因 此产生的高维护成本极有可能超过其利润，如能有一种结构在不降低冷却的前 提下，大大降低维护成本，将会有非常大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是解决传统钢板及铸造机座式水冷电机中出现的加工工艺 复杂，维护成本高等问题，提供了一种加工工艺简单、维护成本低、冷却效果 出色的机座式水冷电机及电机冷却方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

本发明的第一方面，一种水冷电机，包括机座，机座中部的内表面紧贴定 子铁心，其特征在于：机座中部的外表面具有多个沿电机轴向设置的辅助板， 相邻的辅助板之间形成多个沿电机轴向的沟槽，所述多个沟槽中均设有可拆卸 的冷却管，冷却液可在冷却管中流动，所述辅助板沿电机轴向一端的外侧设有 环绕机座外表面的进水多通管，所述进水多通管上设有至少一个进水口，辅助 板沿电机轴向另一端的外侧设有环绕机座外表面的排水多通管，所述排水多通 管上设有至少一个排水口，所述冷却管的两端分别与进水多通管和排水多通管 连通。

本发明中，所述辅助板的内部为空心结构，与电机定子铁心之间形成沿电 机轴向的通风槽，电机内风冷循环的热空气在通过通风槽时，可方便地被设置 在辅助板之间沟槽中的冷却管冷却，使得电机内部风冷循环的效果大大提高。

本发明中，所述进水多通管和排水多通管为数量相等并彼此相对应的多 根，相对应的进水多通管和排水多通管的弧长相等，相对应的进水多通管和排 水多通管与二者之间连通的至少两根冷却管构成一个冷却单元。