[实用新型]高速永磁电机定子平温冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高速永磁电机定子平温冷却系统，属于电机技术领域。

背景技术

高速永磁电机在具有普通高速电机的转速高、功率密度大、材料利用率高、动态响应较快和传动系统效率高等特点的同时，还具有效率高、功率因数高的优点，因此在空调或冰箱的离心式压缩机、储能飞轮、纺织、高速磨床、混合动力汽车、航空、船舶等领域具有良好的应用前景。特别是在分布式发电系统中，由于燃气轮机驱动的高速永磁电机体积小，具有较高的机动性，使其可作为医院、宾馆及其它重要设施的备用电源，也可作为独立电源或小型电站，以弥补集中式供电的不足，具有重要的实用价值。

高速永磁电机在运行时，其定子绕组的电流频率高达1000Hz以上，转子的旋转速度高达每分钟几万转，其电机铁心具有很高的功率密度，单位体积内的铁耗及电枢绕组铜耗都很大。一般情况下，此类电机采用定子密闭通入冷却介质的方式来进行散热，由于此类电机多为细长型结构，随着冷却介质在电机冷却沟道内的流动，冷却介质的温度会逐渐升高，造成电机定子铁心两端较大的温差，其温差可达25℃以上。这种情况在削弱了冷却介质的冷却能力的同时，相应的热应力会对电机产生危害。

发明内容

本实用新型为了解决现有高速永磁电机的定子通过通入冷却介质的方式来进行散热时，由于冷却介质的温升造成对电机的冷却能力下降及相应的热应力会对电机产生危害的问题，提供了一种高速永磁电机定子平温冷却系统。

本实用新型包括机壳和定子铁心，定子铁心罩于机壳内，所述定子铁心的内圆周上沿圆周方向呈放射状均匀分布多个定子槽，绕组缠绕在定子铁心的定子槽内，每个定子槽内有一个槽内楔形平温板与绕组的槽口侧表面相接并与定子槽内壁紧密配合，每个定子槽的槽口处设置一个定子槽楔，所述定子槽楔与定子槽的槽口处内壁紧密配合，定子铁心的内圆环处设置冷却介质密闭环，冷却介质密闭环的外环表面与每个定子槽楔的槽口外端面紧密相接；

每个槽内楔形平温板与其所在的定子槽的两个侧壁和一个定子槽楔所形成的轴向通道为槽内冷却通道，所述槽内楔形平温板的厚度从槽内冷却通道的入口侧至出口侧逐渐增厚。

本实用新型的优点是：本实用新型所述定子平温冷却系统应用于高速电机上，在电机工作时，向槽内冷却通道通入冷却介质，随着冷却介质沿轴向的流动，会及时带走定子铁心上的热量进而冷却定子铁心。由于槽内楔形平温板的厚度从槽内冷却通道的入口侧至出口侧逐渐增厚，使得冷却介质流经的槽内冷却通道的横截面积逐渐减小，当冷却介质的压力不变时，其流动速度会逐渐变大，散热系数进而增大，会带走更多热量。经实验计算分析表明，当采用本实用新型提出的方案对定子铁心进行冷却时，定子铁心温度能够降低约20℃，进而转子铁心温度能够降低约12℃；同时，定子铁心两端的轴向温差降低为15℃，这使定子铁心沿轴向的温度分布趋于平衡，减小了温差带来的热应力影响，使电机的性能更加稳定。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，图中箭头表示冷却通道内冷却介质的流动方向；图2是图1的A-A剖视图；图3是本实用新型实施方式三的结构示意图，图中箭头表示冷却通道内冷却介质的流动方向；图4是图3的B-B剖视图；图5是本实用新型去除机壳后的立体结构示意图；图6是分别采用本实用新型与现有技术对定子铁心进行冷却时定子铁心温度轴向分布图，图中曲线A为现有技术中定子铁心温度轴向分布图，曲线B为本实用新型中定子铁心温度轴向分布图；图7是分别采用本实用新型与现有技术对定子铁心进行冷却时定子绕组温度轴向分布图，图中曲线C为现有技术中定子绕组温度轴向分布图，曲线D为本实用新型中定子绕组温度轴向分布图；图8是采用现有技术对定子铁心进行冷却时冷却介质的散热曲线图；图9是采用本实用新型对定子铁心进行冷却时冷却介质的散热曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式包括机壳1和定子铁心2，定子铁心2罩于机壳1内，所述定子铁心2的内圆周上沿圆周方向呈放射状均匀分布多个定子槽2-1，绕组2-2缠绕在定子铁心2的定子槽2-1内，每个定子槽2-1内有一个槽内楔形平温板2-3与绕组2-2的槽口侧表面相接并与定子槽2-1内壁紧密配合，每个定子槽2-1的槽口处设置一个定子槽楔2-5，所述定子槽楔2-5与定子槽2-1的槽口处内壁紧密配合，定子铁心2的内圆环处设置冷却介质密闭环2-4，冷却介质密闭环2-4的外环表面与每个定子槽楔2-5的槽口外端面紧密相接；