[发明专利]一种超导电机转子换热器结构

说明书

本发明涉及一种超导电机转子换热器结构，所述转子中心设有通孔，换热器结构设置于通孔内，换热器结构包括沿通孔轴向方向依次设置的若干换热器单元和设置于相邻换热器单元之间的隔板，每个换热器单元均包括一翅片换热器和设置于该翅片换热器两侧的垫圈；翅片换热器、垫圈与隔板的外径均与通孔直径匹配，翅片换热器上设有沿翅片换热器周向均匀分布的若干换热孔；垫圈呈环状且内侧空间形成圆盘状的气腔；隔板中心设有气孔；换热孔和气孔的两端均分别与对应垫圈的气腔连通；转子两端对应于通孔处设有端部法兰，端部法兰中心设有冷却管，冷却管与换热器结构端部垫圈的气腔连通；本发明换热器结构分流均匀，传热效率高。

技术领域

本发明涉及一种超导电机转子换热器结构，属于超导电机换热技术领域。

背景技术

基于高温超导技术的电动机和发电机具有体积小、重量轻、损耗低和效率高等一系列优点，因而高温超导电机在成本、体积、重量等方面的巨大效益将在不久的将来引起整个电机制造业巨大的变革。

高温超导电机的冷却系统包括转子的冷却系统和定子的冷却系统。转子的冷却系统是为了及时的把超导线圈和其他磁性材料在电机工作时是产生的损耗和外界环境传输到转子里的热量带走，保持线圈超导状态，保证电机的持续正常运行，这是超导电机同普通电机主要的区别之一。

转子的冷却系统的主要部分为转子里的冷却回路，其基本设置方式都是在超导线圈基本及旋转骨架上加工一些管道，这些管道与低温进气/进液管连接，通过管道中的低温介质对超导线圈进行冷却。这种结构存在以下问题：从薄的线圈基板上加工用于放置管道的凹槽难度较大，极容易导致薄的基板变形；管道和基板凹槽总存在一定间隙，目前一般采用环氧树脂填充，而环氧树脂的热导率较低，极大影响传热效率；管道需要串、并联，其中串联导致流阻增加、首尾之间温差较大，并联导致气体/液体分流不均，从而影响传热效果和整体结构温度分布的均匀性；结构加工量大，加工精度高；管路多，连接接头多，容易出现真空泄漏问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种分流均匀，传热效率高的超导电机转子换热器结构。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种超导电机转子换热器结构，所述转子中心设有通孔，换热器结构设置于通孔内，所述换热器结构包括沿通孔轴向方向依次设置的若干换热器单元和设置于相邻换热器单元之间的隔板，每个换热器单元均包括一翅片换热器和设置于该翅片换热器两侧的垫圈；所述翅片换热器、垫圈与隔板的外径均与通孔直径匹配，翅片换热器上设有沿翅片换热器周向均匀分布的若干换热孔；所述垫圈呈环状且内侧空间形成圆盘状的气腔；所述隔板中心设有气孔；所述换热孔和气孔的两端均分别与对应垫圈的气腔连通；所述转子两端对应于通孔处设有端部法兰，端部法兰中心设有冷却管，所述冷却管与换热器结构端部垫圈的气腔连通。

对上述技术方案的进一步设计为：所述若干换热孔截面呈条状，且沿翅片换热器径向设置。

所述翅片换热器外表面与若干换热孔靠近外径一端之间部分为外环，翅片换热器中心与若干换热孔靠近中心一端之间部分为内芯；所述垫圈内径与翅片换热器外环内径匹配，所述气孔直径小于翅片换热器内芯的直径。

所述翅片换热器厚度大于垫圈厚度，垫圈厚度大于隔板厚度。

所述端部法兰与转子端部之间设有密封圈。

与现有技术相比本发明具有的有益效果为：

本发明的换热器结构中若干换热孔沿圆周均匀分布，使得各传输通道间流阻均衡，从而使得并联气体/液体支路间分流均匀，传热效率高；同时换热结构的流阻小，从而可以减小低温介质沿传输方向的压降，减小摩擦生热、减小低温泵的工作压力；本发明的换热器整体热容大，传输路径短，从而使得换热器的首尾之间温差较低，整体温度分布均匀。

本发明的换热器结构简单，加工量小，无复杂的装配精度要求，装配简单；换热面积可以根据热交换功率进行灵活调节；且只有2个密封结构，可靠性高。