一種新型箱式電機冷卻方法
2024-03-10 03:43:15 1
專利名稱：一種新型箱式電機冷卻方法
技術領域：
本發明專利屬於箱式電機冷卻技術領域，尤其涉及一種新型箱式電機冷卻方法。
背景技術：
由於電機內部的元件都不是超導材料，因此在運行過程中會產生損耗，這些損耗包括隨電流的平方而變化的定、轉子銅損耗；由磁滯和渦流造成的定、轉子鐵損耗；由軸承的磨擦及繞線型電機中電刷與集電環的磨擦所引起的機械損耗；由定子磁通中的高次諧波在轉子裡感應電流所產生的銅損耗，以及電機在非穩態運行時引起的銅損耗等。這些損耗所產生的熱量如果不及時的傳導出去，就會影響到電機的正常運行，電機過熱，可能會損壞電機的絕緣材料，也可能會導致其他元件的損壞，縮短 電機的使用壽命，更為嚴重的會燒毀電機，造成經濟損失。電機現有的冷卻方式一般為自然冷卻，風冷，外殼水冷等。 CN200910223835. 2的專利系統較為複雜，設備較多，造價較高。CN201020137549. 2的專利採用了熱管與電機殼體相接觸的冷卻方式，當熱管與殼體接觸不良或殼體有灰塵覆蓋等原因導致導熱熱阻增加，進而導致熱管的散熱效果降低。CN86209409專利用於Y系列電機，採用風冷的形式，運行過程會產生噪音，同時風機的運行也會增加電的消耗，風機上會吸附灰塵，也使灰塵吸附在熱管上，影響散熱效果，當環境溫度過高時，也會影響電機的熱管效果。
發明內容
本發明的目的在於克服已有技術的缺點，提供一種使電機的發熱量快速傳導到周圍環境中去，提高了電機的運行效率的一種新型箱式電機冷卻方法。本發明是一種新型箱式電機冷卻方法，在電機內通過熱管固定支板將熱管沿豎直方向安裝在電機殼體定子上方，通過熱管固定支板將電機分為兩個相對隔離的空間，上部空間為水冷卻系統，下部空間為風冷系統，其中水冷卻系統的換熱過程為冷卻水源通過水管由冷卻水進水口進入到儲水層，儲水層的水通過噴嘴形成液膜並順著熱管壁流下，使冷卻水與熱管上部冷凝端充分換熱，熱管內的工作介質冷凝回流到下端蒸發端，在冷卻水的作用下將熱管下端蒸發端的熱量帶走，吸收了熱量的冷卻水匯集到冷卻水出水口，並通過水管排出；風冷系統的換熱過程為通過電機轉子兩端安裝的內風扇，將熱空氣橫向掠過熱管的下端蒸發端，使熱空氣與蒸發端充分換熱，熱管內的工作介質因吸收熱空氣的熱量而蒸發，從而對熱空氣進行冷卻，在熱空氣被冷卻到要求的溫度後，通過內風扇的強制對流作用使得降溫後的空氣從轉子及定子的間隙中流過，對轉子及定子進行冷卻，保證其在安全溫度範圍內工作。熱管是豎向放置，減少了佔地面積，充分利用了豎向空間，使設備結構緊湊，克服了常規冷卻設備體積龐大、造價昂貴的缺點。在安全性方面，由於熱管使電機的內部有個較為穩定的溫度環境，各個熱管是相互獨立的，其中一個熱管的損壞不影響其他熱管的工作， 維持了電機工作的安全環境，延長了電機的使用壽命，減少了電機的維修次數和費用，節約了經濟。
本發明中熱管的裝配簡單，運行穩定，熱管的氣密性比較高，減小了熱管工質的洩露對電機的腐蝕。為了提高熱管的換熱效率，在所選的熱管外壁上安裝導熱係數較高的翅片，同時讓冷卻水通過噴嘴將水形成液膜順熱管流下。
附圖是本發明一種新型箱式電機冷卻方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例 對本發明作以詳細描述。如附圖所示，本發明採用風冷和水冷相結合的冷卻方式，在電機內通過熱管固定支板10將熱管I沿豎直方向安裝在電機殼體8內定子6上方,通過熱管固定支板10將電機分為兩個相對隔離的空間，上部空間為水冷卻系統，下部空間為風冷系統，其中水冷卻系統的換熱過程為冷卻水源通過水管由冷卻水進水口 2進入到儲水層3，儲水層3的水通過噴嘴11形成液膜並順著熱管I壁流下，使冷卻水與熱管上部冷凝端充分換熱，熱管內的工作介質冷凝回流到下端蒸發端，在冷卻水的作用下將熱管下端蒸發端的熱量帶走，吸收了熱量的冷卻水匯集到冷卻水出水口 9，並通過水管排出；風冷系統的換熱過程為通過電機轉子兩端安裝的內風扇4,將熱空氣橫向掠過熱管的下端蒸發端,使熱空氣與蒸發端充分換熱，熱管內的工作介質因吸收熱空氣的熱量而蒸發，從而對熱空氣進行冷卻，在熱空氣被冷卻到要求的溫度後，通過內風扇的強制對流作用使得降溫後的空氣從轉子5及定子6的間隙中流過，對轉子及定子進行冷卻，保證其在安全溫度範圍內工作。熱管的固定支架採用防腐蝕、導熱性能高、強度較高的材料。優選的在熱管固定支板上設有具有坡度的引流槽，水冷卻系統中吸收了熱量的冷卻水通過引流槽匯集到冷卻水出水口。保證冷卻水的順利排出，在實現本方法的裝置中，熱管固定支板與熱管接觸的地方設置有防水的橡膠墊嚴密接觸，在固定支架與電機殼體接觸的地方也要嚴密接觸，保證水冷卻系統的嚴密性。內風扇4可以安裝在機座7上。優選的在所述的熱管的熱管壁上裝有翅片以利於電機散熱。實施例I一、首先根據電機的功率和空間尺寸確定熱管的型號並安裝調試。例如在空間尺寸WXHXL = 1020X603X 1595mm，熱管換熱器是豎放使用，而空間高度為603mm，即熱管換熱器的外形高度應小於600mm,選用500mm長熱管,則外形高度為580mm合適。熱管換熱器的最佳能效比水速是2. 5m/s左右，在其他條件不變情況下，水速越低，效率相對越高，所以取水速2. Om/s-2. 5m/s之間較為合適，根據電機功率，可得出熱管寬度800_。即熱管換熱器的型號為KLS 5*800。在適宜的水速下，選6排熱管換熱器，熱回收效率為60%，選8 排熱管換熱器，熱回收效率為65%。故選擇8排的。二、正常運行實施。環境溫度在40°C左右，電機運行，保證風機在最合適的風速下運行。鐵芯發熱，導致電機裡的空氣升高至85°C，若不及時降溫，會導致溫度更高，影響電機的正常工作。
在電機內通過熱管固定支板10將帶有翅片的熱管I沿豎直方向安裝在電機殼體8 內定子6上方，通過熱管固定支板10將電機分為兩個相對隔離的空間， 上部空間為水冷卻系統，下部空間為風冷系統，其中水冷卻系統的換熱過程為冷卻水源通過水管由冷卻水進水口 2進入到儲水層3，儲水層3的水通過噴嘴11形成液膜並順著熱管I壁流下，使冷卻水與熱管上部冷凝端充分換熱，熱管內的工作介質冷凝回流到下端蒸發端，在冷卻水的作用下將熱管下端蒸發端的熱量帶走，吸收了熱量的冷卻水通過引流槽匯集到冷卻水出水口 9， 並通過水管排出；風冷系統的換熱過程為通過電機轉子兩端安裝的內風扇4強制對流，內風路風扇正常工作風量是lm3/s,內風扇將熱空氣橫向掠過熱管的下端蒸發端,使熱空氣與蒸發端充分換熱，從而使內風路出風溫度為48°C，熱管內的工作介質因吸收熱空氣的熱量而蒸發，從而對熱空氣進行冷卻，在熱空氣被冷卻到要求的溫度後，通過內風扇的強制對流作用使得降溫後的空氣從轉子5及定子6的間隙中流過，對轉子及定子進行冷卻，保證了內風路工作溫升控制在20-25°C範圍內。
權利要求
1.一種新型箱式電機冷卻方法，其特徵在於在電機內通過熱管固定支板將熱管沿豎直方向安裝在電機殼體內定子上方，通過熱管固定支板將電機分為兩個相對隔離的空間， 上部空間為水冷卻系統，下部空間為風冷系統，其中水冷卻系統的換熱過程為冷卻水源通過水管由冷卻水進水口進入到儲水層，儲水層的水通過噴嘴形成液膜並順著熱管壁流下， 使冷卻水與熱管上部冷凝端充分換熱，熱管內的工作介質冷凝回流到下端蒸發端，在冷卻水的作用下將熱管下端蒸發端的熱量帶走，吸收了熱量的冷卻水匯集到冷卻水出水口，並通過水管排出；風冷系統的換熱過程為通過電機轉子兩端安裝的內風扇，將熱空氣橫向掠過熱管的下端蒸發端，使熱空氣與蒸發端充分換熱，熱管內的工作介質因吸收熱空氣的熱量而蒸發，從而對熱空氣進行冷卻，在熱空氣被冷卻到要求的溫度後，通過內風扇的強制對流作用使得降溫後的空氣從轉子及定子的間隙中流過，對轉子及定子進行冷卻，保證其在安全溫度範圍內工作。
2.根據權利要求I所述的新型箱式電機冷卻方法，其特徵在於在所述的熱管的熱管壁上裝有翅片。
3.根據權利要求I或2所述的新型箱式電機冷卻方法，其特徵在於在熱管固定支板上設有具有坡度的引流槽，所述的吸收了熱量的冷卻水通過引流槽匯集到冷卻水出水口。
全文摘要
本發明公開了一種新型箱式電機冷卻方法，在電機內安裝熱管，通過熱管固定支板將電機分為兩個相對隔離的空間，上部空間為水冷卻系統，下部空間為風冷系統。本發明中熱管的裝配簡單，運行穩定，熱管的氣密性比較高，減小了熱管工質的洩露對電機的腐蝕。熱管是豎向放置，減少了佔地面積，充分利用了豎向空間，使設備結構緊湊，克服了常規冷卻設備體積龐大、造價昂貴的缺點。在安全性方面，由於熱管使電機的內部有個較為穩定的溫度環境，各個熱管是相互獨立的，其中一個熱管的損壞不影響其他熱管的工作，維持了電機工作的安全環境，延長了電機的使用壽命，減少了電機的維修次數和費用，節約了經濟。
文檔編號H02K5/18GK102624138SQ20121009670
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者宋肖的, 楊國利, 梁普, 王明輝, 王芳超, 馬洪亭 申請人:天津大學