[发明专利]电机气隙内凸轮式金属热交换器冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机冷却系统用热交换器，属于电机技术领域。

技术背景

高速电机具有功率密度大、材料利用率高、动态响应较快和传动系统效率高等特点，在空调或冰箱的离心式压缩机、储能飞轮、纺织、高速磨床、混合动力汽车、航空、船舶等领域具有良好的应用前景。高速电机在运行时，其定子绕组的电流频率高达1000Hz以上，转子的旋转速度高达每分钟几万转，其电机铁心具有很高的功率密度，单位体积内的铁耗及电枢绕组铜耗都很大。

在高速电机中，考虑到冷却系统的结构和安全问题，一般采用的油冷却系统采用绝缘材料制成的隔油环放在气隙内将冷却介质密闭在定子侧，其导热性能较差，尤其是对转子产生的散热作用较小，使得电机内转子依然会产生较高的温升，特别是采用永磁式转子时，将影响电机内永磁体及整个电机的工作稳定性，同时缩短其使用寿命。

发明内容

为了解决现有高速电机的转子温度过高，使电机工作稳定性降低的问题，提供了一种电机气隙内凸轮式金属热交换器。

本发明解决其技术问题的技术方案：

电机气隙内凸轮式金属热交换器冷却系统，该系统包括：电机定子、电机端盖、电机定子侧的密闭冷却腔、冷却介质；

定子侧的密闭冷却腔由金属热交换器、定子、电机端盖和部分电机机壳组成；

金属热交换器呈圆筒状，由铝片和绝缘材料交替叠压制成；

金属热交换器厚度为1mm-1.5mm；

金属热交换器中的铝片和绝缘材料垂直于电机轴向；

定子槽内的定子绕组占整个定子槽面积的40%-70%；

绕组隔板将定子绕组固定于定子槽底部，在定子槽的上部和定子槽口形成介质轴向流道；

金属热交换器放置于电机转子与电机定子的气隙中，与电机定子内壁间隙配合，金属热交换器的两个端面与电机端盖内侧面靠密封垫圈密封，形成定子侧密闭冷却腔，冷却介质密闭在定子侧冷却腔内。

所述的金属热交换器的外圆面上带有n个外凸起，外凸起的个数n与电机定子的槽数相等，外凸起均匀分布，与n个定子槽分布位置一一对应；

所述的外凸起的高度为1mm-2mm，外凸起的轴向长度与电机定子铁心长度相同，外凸起的宽度与定子槽口宽度相同；

所述的n个外凸起轴向位于定子铁心段位置；

所述的n个外凸起分别嵌入n个定子槽口内，金属热交换器上外凸起之间的外圆面与电机定子的铁心内壁面之间的间隙为0.5mm-1mm；

n根据电机的功率大小和极数不同由《电机工程手册》（第二版）第三卷电机卷推荐使用的槽数确定。

所述的金属热交换器的内圆面带有均匀分布的n个内凸起，内凸起与定子槽个数相等；

内凸起的高度为0.5mm-1.5mm；

所述的n个内凸起与n个电机定子槽口位置对应。

所述铝片的厚度为1mm-3mm，绝缘材料的厚度为0.5mm-1mm。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果：

本发明提出的电机气隙内凸轮式金属热交换器应用于高速电机上，在电机工作时，由于金属热交换器中的铝片具有较高的导热系数，此结构减小了径向的热阻，使转子侧热量更多地传递到定子侧，有效提高了定子侧冷却系统的效力；由于金属热交换器的内壁采用凸起结构，相应的使径向方向的等效导热系数变大，对电机转子侧的散热具有较大的作用；金属热交换器由铝片和绝缘材料交替叠压制成，电机运转时气隙磁场不会在热交换器中产生轴向涡流，因此不会对电机性能产生影响；金属热交换器上外凸起之间的外圆面与电机定子的铁心内壁面之间有间隙，一方面减小了槽漏磁场在热交换器上产生损耗，另一方面增加了冷却介质的通路，提高冷却效果。

附图说明

图1是金属热交换器的内外圆上不带有凸起的电机气隙内凸轮式金属热交换器冷却系统示意图；

图2是不带有凸起的电机气隙内凸轮式金属热交换器主视图；

图3是不带有凸起的电机气隙内凸轮式金属热交换器左视图；

图4是图2中I的局部放大图；

图5是图1的A-A剖视图；

图6是金属热交换器的外圆上带有外凸起的电机气隙内凸轮式金属热交换器冷却系统示意图；

图7是图6的B-B

图8是金属热交换器的内外圆上分别带有内外凸起的电机气隙内凸轮式金属热交换器冷却系统示意图；

图9是图8的C-C剖视图。