[发明专利]高速电机蒸发冷却结构

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高速电机蒸发冷却结构，其属于高速电机技术领域。

背景技术：

高速电机有体积小功率密度高的优点，但也因此造成了发热高、散热困难的问题，并且随着转速和功率的提高越发显著。而且由于转子表面积小、又是运动部件，其散热问题比定子更加严重。对于永磁电机来说更有转子永磁体高温退磁的风险。目前高速电机的冷却一般采用风冷和液冷方式，该两种冷却方式存在如下缺陷：

1)风冷冷却方式：风冷方式利用压差或风机强制低温气体(通常是空气)快速通过定转子气隙，吸收定转子的热量。风冷可以同时冷却定子和转子，但由于气体密度低热容量低所以冷却效果较差，风冷高速电机一般功率很难超过200kW；并且冷却气体鼓风机的功耗也较大。因此某些大型高速电机使用热容量更高的氢气作为冷却气体，可以大大提高冷却效果。但是氢气是易燃易爆气体，并且密封困难，所以应用范围非常受限。

2)液冷冷却方式：液冷方式通常是在机壳上加工或铸造出水套，让低温液体通过机壳的热传导间接吸收定子的热量。液体的密度高、热容量大，因此冷却效果较好、泵机功耗低。液冷高速电机的功率可达1MW以上。但是由于高速电机定子表面积只有同功率普通电机的1/6～1/3，而发热量差不多，所以冷却效果依然比普通电机差很多。并且这种冷却方式对转子的冷却并无贡献，往往还需要同时用风冷冷却转子，结构变得更加复杂。

低速电机上也有直接将液体喷淋在转子上或将转子整个浸泡在冷却液中的冷却方式。但高速电机表面线速度太高，可达100～150m/s，喷淋的液体难以形成液膜持续吸热；并且转子与液体间摩擦和搅拌也会导致功耗和发热，甚至导致冷却液过热变质。所以高速电机很难用液冷方式同时冷却定子和转子。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种高速电机蒸发冷却结构。

本发明所采用的技术方案有：一种高速电机蒸发冷却结构，包括机壳、转子和定子，所述定子设于机壳的内腔中，转子转动设于定)内，且转子的上端伸于机壳外，还包括冷凝器、回流管、泵、液体加热器、蒸汽排出管、冷却液箱、连接管以及设有若干喷孔的喷管，所述喷管固定连接在定子上，且喷管的喷孔朝向转子圆周面，喷管的进液端通过连接管与液体加热器相连，液体加热器通过连接管与泵的出液口相连，泵的进液口通过连接管与冷却液箱相连，冷却液箱通过回流管与机壳的内腔相连通，冷凝器的进液口通过蒸汽排出管与机壳的内腔相连通，冷凝器出液口通过连接管冷却液箱相连。

进一步地，所述定子上且沿定子的轴线方向包括有用于安装喷管的安装槽。

进一步地，所述喷管为金属管或耐高温的高分子材料。

进一步地，所述机壳上设有分别用于连接蒸汽排出管的蒸汽孔以及用于连接回流管的回流孔。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明冷却效果远好于风冷和液冷，

2)泵的功耗低；

3)能够同时冷却转子和定子。

附图说明：

图1为本发明结构图。

图2为本发明中喷管与转子的位置结构图。

图3为本发明中喷管在定子上的结构图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所述，本发明高速电机蒸发冷却结构包括机壳1、转子2、定子3、冷凝器4、回流管5、泵6、液体加热器7、蒸汽排出管10、喷管8以及却液箱9，定子3设置在机壳1的内腔中，转子2转动设于定子3内，且转子2的上端伸于机壳1外，喷管8固定连接在定子3上，在喷管8上的若干喷孔81朝向转子2的圆周面。喷管8的进液端通过连接管与液体加热器7相连，液体加热器7通过连接管与泵6的出液口相连，泵6的进液口通过连接管与冷却液箱9相连，冷却液箱9通过回流管5与机壳1的内腔相连通，冷凝器4的进液口通过蒸汽排出管10与机壳1的内腔相连通，冷凝器4出液口通过连接管冷却液箱9相连。

如图2和图3，本发明使得喷管8能最大面积的喷射转子2，在定子3上且沿定子3的轴线方向包括有一条或多条安装槽31，安装喷管8置于该安装槽31内。本发明中的喷管8为金属管，也可以用耐高温的高分子材料制作以避免涡流发热。

本发明为便于连接蒸汽排出管10和回流管5，在机壳1上设有分别用于连接蒸汽排出管10的蒸汽孔11以及用于连接回流管5的回流孔12。