[实用新型]用于电机冷却的满液式蒸发冷却系统

说明书

本实用新型公开了一种用于电机冷却的满液式蒸发冷却系统，适合于定子外表面温度接近或者低于环境温度的电机。包括充满液态有机工质的定子外套筒、气液分离器、压缩机、油分离器、冷凝器和膨胀阀。为了充分利用有机液体工质的相变带走电机工作时的热量，在转子转轴两端设有进液口和出液口、在转子中间设有冷却通道允许液态有机工质顺畅流动，在定子铁心的外部设置有冷却套筒，其中充满液态有机工质,冷却套筒上端设置管路与气液分离器上端相连。通过定子满液式蒸发和转子轴内蒸发冷却相结合的相变冷却方案，所提供的冷却系统具有优异的大功率均温冷却特性，可以有效解决现代电机体积趋小、散热日益困难、定转子温升局部过高的问题，尤其适于有效解决永磁电机中的永磁体高温失磁问题。

技术领域

本实用新型涉及一种用于电机冷却的蒸发冷却系统，尤其是适用于大功率电机的紧凑高效冷却散热系统，更具体地，涉及一种用于电机定转子冷却的满液式蒸发冷却系统。

背景技术

高速电机具有功率密度大的巨大优势，可以有效地节约材料。由于转动惯量较小，所以动态响应较快，如果把高速电机与负载直接相连，可省去传统的机械变速装置，从而提高传动系统效率，因此高速电机的研究与应用符合节能减排的经济发展需要，在高速磨床、飞轮储能、航空航天等领域应用前景广阔。

随着电机容量和功率密度的不断增加，其发热量也迅速增加。为了确保电机散热良好快速、让转子和定子保持在合适的温度水平下长期工作，对电机冷却系统提出了更加严苛的要求。蒸发冷却技术利用蒸发冷却介质汽化吸热的原理来冷却电机。与传统的冷却方式相比，蒸发冷却技术利用了液态工质相变时的低温差、吸热量巨大的特性，冷却效率高且温度均匀性好。可以采用高绝缘、沸点合适、不燃不爆、安全、稳定、无毒环保的有机工质，有效保证电机的安全稳定运行。

中国专利CN201110385743.1提出了一种定子蒸发冷却装置，提出在定子铁心内部布置空心管道，空心管道与定子两侧安装的集液环和集汽环相连接，冷却介质在封闭管路内部循环。由于电机定子绕组发热量较大，因此需要在定子铁心或定子绕组内设置多根空心管道，同时封闭的内部循环要求每根空心管道都通过接头与集液管和集汽管相连，因此成整个冷却系统管路、接头众多，系统的结构复杂且施工困难，运行维护困难，整个系统的可靠性低。中国专利CN200810114870.6提出了卧式全蒸发冷却电机。中国专利CN200510086794.9提出了一种用于风力发电机定子的蒸发冷却结构，采用全浸泡式结构的定子内部密封空间充满了蒸发冷却介质，对隔离套筒的刚度和密封结构的可靠性提出了较高的要求，给电机设计增加了难度，也提高了电机的成本。

发明内容

发明目的：本实用新型提供了一种用于电机冷却的满液式蒸发冷却系统，用以解决大功率高速电机由于损耗大、损耗密度大、热量难以快速有效散出、温升过高而严重影响电机可靠性和运行寿命的技术问题。

技术方案：为达到上述目的，本实用新型可采用如下技术方案：

一种用于电机冷却的满液式蒸发冷却系统，包括电机、气液分离器、压缩机、油分离器、冷凝器；电机包括转子、定子、定子机壳、位于定子及转子之间并将定子包裹住的环状隔离套筒、位于隔离套筒两端并将隔离套筒与定子机壳连接密封的密封端盖，所述定子机壳、隔离套筒、密封端盖共同将定子包裹在密闭空间内；

所述机壳下部设有与所述密闭空间连通的进液口；机壳上部设有与所述密闭空间连通的蒸汽出口；所述蒸汽出口与气液分离器连接，气液分离器连接压缩机，压缩机连接油分离器，油分离器再通过冷凝器回联接至气液分离器形成冷凝回路，所述气液分离器的底部连通所述进液口。

进一步的，所述转子内部设有蒸发冷却通道，冷却通道为嵌入转子内部的封闭金属空心管，所述转子的转轴上设有充液口和出液口，充液口和出液口均与冷却通道连通，用于向所述冷却通道充入冷却用液态有机工质。

进一步的，隔离套筒安装在定子铁心的内圆处，该隔离套筒内侧采用螺旋槽、直槽或蛇形槽道，隔离套筒内侧直接与液态有机工质接触。