[发明专利]一种兼具提高运行性能与冷却能力的汞内冷异步电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，属于电气工程领域，尤其涉及一种兼具提高运行性能与冷却能力的液态汞内冷异步电机转子结构。

背景技术

异步电机广泛应用于国民经济各行业和军事装备中，异步电机的启动和稳定运行是科学技术与工程界关注的重要问题，也是亟待解决和进一步完善的核心问题。随着异步电机容量的增加，转子侧电磁损耗相应增加，特别是电力机车、混合动力汽车、油田抽油、舰艇推进等领域用的异步电机具有较高的电磁负荷和热负荷，异步电机转子电磁损耗的集聚会引起电机发热，将直接关系到电机的出力、效率等性能指标，同时也影响到绕组绝缘寿命。如果转子的热量不及时散发，一方面会引起电机转子局部过热，另一方面转子侧的热应力会引起电机结构变形，严重时可能诱发转子断条事故的发生。

此外，异步电机的启动过程是异步电机动态运行过程中的一个关键问题，通常采用变频启动或串电阻启动方式来实现异步电机的顺利启动，然而异步电机变频启动会对电网造成谐波污染，串电阻启动所需辅助设备又比较繁琐。因此，开发一种兼具增强异步电机转子冷却效果和提高电机运行能力的新型异步电机至关重要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提高异步电机启动时的转矩，同时对异步电机启动和稳定运行时的转子进行有效的冷却，及时带走电机启动和稳定运行时转子铜耗与铁心损耗聚集在转子上的热量，防止断条事故的发生，保障电机转子健康的长效性，提高电机的安全、可靠运行的能力。

为了解决以上技术问题，本发明公开了一种兼具提高启动性能与冷却能力的汞内冷异步电机转子，汞内冷异步电机转子可以设置为两套独立绕组，一组为常规的铜或铝制成的转子上层绕组，另一组为由液态汞流动形成的闭合导电回路构成的转子下层绕组，在电机启动时，转子电流频率较高，绝缘隔离管内不通入液态汞，这时可以依靠上笼较大的电阻，产生较大的启动转矩；此时，向隔离管道内通水，起到对电机转子水内冷的作用。在电机启动后向绝缘隔离管内通入液态汞，由于电机启动后转子电流频率降低，电流将集中于电阻较小的液态金属汞构成的绕组回路；此时，向隔离管内通入液态汞，一方面实现由液态汞对异步电机自冷却的效果，另一方面液态汞作为异步电机的转子导电体起到实现机电能量转换的作用。这种新型的异步电机转子可以有效避免以往异步电机采用变频启动对电网造成谐波污染以及串电阻启动所需辅助设备繁琐的问题。

本发明所公开的兼具提高启动性能与冷却能力的汞内冷异步电机转子可以有效地解决以往异步电机从启动到稳定运行过渡过程中转子冲击电流大、瞬时温度高、启动转矩不足的问题；该新型异步电机转子可以有效地防止转子铁心与上层绕组过热，防止转子断条事故的发生，提高电机频繁启动时转子的使用寿命，保证电机安全、稳定运行。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为汞内冷异步电机的结构；

图2为汞内冷异步电机的上层绕组结构；

图3为汞内冷异步电机启动时通水的下层绕组结构；

图4为汞内冷异步电机运行时通汞的下层绕组结构；

图5为始终通入液态汞时电机转矩与滑差关系；

图6为不通入液态汞时电机转矩与滑差关系；

图7为电机启动后再通入液态汞的电机转矩与滑差关系。

具体实施方式

参照图1-7对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式一：结合图1和4说明本实施方式，本实施方式的一种兼具提高运行性能与冷却能力的汞内冷异步电机转子，其转子分为上层绕组1和下层绕组2，下层绕组2采用流动的液态汞3作为导体，一方面实现电机转子自冷却，降低温升过高引起的转子热应力集中，另一方面实现高起动转矩的启动性能。