[发明专利]一种电机用无源冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却器。

背景技术

电机在运行时都会产生热量，该热量包括导电材料电磁线产生的铜耗、导磁材料硅钢片产生铁耗、风扇通风和轴承摩擦等产生的风摩耗以及杂散损耗等。这些损耗大部分转化成了无用的热量，并造成电机发热。当电机过热时会导致电机绝缘寿命缩短、零部件变形等、影响电机的安全运行，尤其是封闭式电机，因其内部冷却介质不能与电机外部的冷却介质进行自由交换，若内部热量不能及时被导走，将导致电机温升超标、性能恶化，因此很多中大型电机都采用了专用冷却器对其进行冷却，冷却器实际上就是换热器，即将电机内部的热量通过其换热元件交换到外部，并通过外加的流动介质，如空气、水等，将其带走，从而确保电机热态稳定，并维持在适当的温升范围内。

目前中大型封闭式电机基本都是箱式结构，配备的冷却器主要有空-水冷却器和空-空冷却器。典型结构如下：

一、空-水冷却器的外部冷却介质为洁净水，其换热元件吸收电机内部的热量后，传导给冷却水管内的洁净水，洁净水在电机外部的专用管线和冷却系统中借助循环泵强迫循环流动，不断实现吸热、放热功能。（吸热为吸收电机内部热量，使电机降温；放热为冷却水放热，使冷却水降温）。

不难发现，采用空-水冷的电机需要配备专门的外部水源、循环动力、传输管道和循环水降温设施等，存在以下弊端：

1.结构复杂、制造成本高；

2.需配备专用的水源、动力、管线等附属装备，使用成本高；

3.对环境要求苛刻，冬天气温低，冷却水易结冰，会导致电机失水而得不到冷却，因此应用场合往往受到较大限制；

4.维护保养成本高。因管路系统不可避免的存在锈蚀、结垢现象，须定期停机清洗，必然浪费大量人力并造成设备闲置；

5.安全隐患大，因冷却芯包内接头较多，极易酿成漏水事故，导致电机绝缘失效而影响正常工作。

二、空-空冷却器的外部冷却介质为电机周边的空气，并依靠水平布置的冷却管换热，冷却管在吸收电机内的热量后温度升高，并将热量传递给管内的空气，因冷却管为水平布置，故必须依赖外部动力驱动其流动而实现冷却管的吸热、冷却功能。

目前空-空冷却器主要有两种型式：一种是借助电机自带的同轴风扇，将冷却器换热管内的热空气吹走并补充冷空气；另一种是借助冷却器本身自带的强迫风机将换热管内的热气吹走并补充冷空气。为了形成外部冷却空气流，风扇或风机都需要电力驱动不停旋转，一方面加工大电机噪声，同时也消耗一定的电能。

据统计，外风消耗的电能约占电机功率的5‰，即一台1000kW的电机，为了实现外部冷却介质流动带走电机热量每小时就要耗电5度，对于连续工作制电机，一天就要耗电120度，一年仅按工作8000小时计算，该电机每年就要多耗电43800度；工业用电电价按每度0.8元计， 该1000kW的电机每年要多交电费35040元。目前我国或全世界装配空-空冷却器的中大型电机数量十分庞大，因此该处的浪费其实是一个十分惊人的数字。

2010年，我国装配空-水冷却器、空-空冷却器的中大型电机约3000万千瓦；截至去年底，这类电机我国总总装机容量并在线运行的约有30000万千瓦，按外冷方式平均耗能4‰计算,这些电机投入使用将有120万千瓦用于外冷通风浪费，每年按运行8000小时计，每年将多消耗电能96亿度，相当于三个隔河岩水库的年发电量，放在世界范围来看，该浪费更是触目惊心。

由此可见，该类电机的冷却器其实消耗了大量的能源，已造成了巨大的能源浪费，我国是一个资源短缺国家，能源十分宝贵，因此我们必须想方设法加以节省。

因此针对中大型电机，发明一种新的、节能的冷却尤其重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种电机用无源冷却器，以达到安装简单、工作安全、维护方便，具有节能、环保目的。为此，本发明采取以下技术方案。