[发明专利]一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子

说明书

本发明公开了一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子，包括设置在机座组件上的定子铁芯和线圈，盘绕在定子铁芯周围的冷却水盘管，以及设置在机座组件内的非金属复合材料密封圆筒组件，密封圆筒组件将定子铁芯两侧端部的线圈密封成一个封闭的区域，密封圆筒组件外分别设置内有冷却水的油‑水换热器和内有冷却油的油循环管道，油循环管道穿过油‑水换热器后首尾连接成一个闭式循环回路；根据油受热密度减小浮力增加的原理，油受热后上升通过管路经过密封圆筒外的油‑水换热器进行换热，经过冷却后的油密度增大下沉到定子圆周底部，底部的冷油与通电的线圈进行热交换，再次进行循环，从而形成一个闭式油冷却循环系统。

技术领域

本发明涉及超导电机应用技术领域，特别涉及一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子。

背景技术

超导电机中，定子是重要的组成部分。由于超导电机低温转子设计为一种处于低温绝热环境的特殊结构，使得其定子不能完全采用常规电机使用的冷却方案。

由于整个转子的封闭性，不可能在转子开设径向或轴向通风沟，不宜采用通风冷却的结构；若铁芯段采用水套机座的冷却结构，线圈端部的热量又不能得到充分的冷却；变压器油浸泡式循环冷却的结构冷却效果较好，但是外围的配套设备较为复杂，导致整个超导电机的体积庞大。

设计出冷却效果佳，体积小重量轻的定子是超导电机未来发展的迫切需求。

发明内容

本发明提出了一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子，解决现有超导电机定子冷却构存在的问题。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子，包括设置在机座组件上的定子铁芯和线圈，还包括盘绕在定子铁芯周围的冷却水盘管，线圈产生的热量通过定子铁芯传导至冷却水盘管后被带走，还包括设置在机座组件内的非金属复合材料密封圆筒组件，所述的密封圆筒组件将定子铁芯两侧端部的线圈密封成一个封闭的区域，所述的密封圆筒组件外分别设置内有冷却水的油-水换热器和内有冷却油的油循环管道，所述的油-水换热器均匀分布在冷却水盘管前后侧的圆周上，所述的油循环管道穿过油-水换热器后首尾连接成一个闭式循环回路。

所述的一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子，其油-水换热器为板式换热器，板翅式换热器等形式。

所述的一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子，其密封圆筒组件接口部分采用O型橡胶密封圈密封。

所述的一种紧凑型液体循环冷却超导电机定子，其油-水换热器和冷却水盘管的冷却水可引自冷却水池或自然水源。

本发明和现有的冷却结构相比有以下几方面的优点和改进。

第一，本发明采用了冷却效果较好的液体介质来冷却超导电机的定子，相对于通风冷却结构可以大大提高电机的热负荷设计，针对大功率电机设计有着较大的优势。

第二，本发明在水套机座的冷却结构基础上，特别设计了针对端部线圈冷却的复合材料密封圆筒结构以及外循环换热器结构，利用油本身的受热产生浮升力的原理，产生自循环的现象，带走部分端部线圈的热量，从而解决了以上水套机座冷却定子端部线圈冷却效果差的问题。

第三，本发明相对于沿线圈布置水管的冷却方案也有着很大的优势，沿线圈布置水管的冷却方案存在着线圈冷却不均匀，尤其端部线圈不规则形状的影响，仍然存在线圈温度局部过高的现象。本发明的端部完全浸泡在油中，接触良好，温度分布呈梯度合理分布，通过设计手段可有效预测和控制。

第四，本发明的端部区域的冷却利用了油自身的特性，取消了油泵等动力设备，外围系统相对简单紧凑，对于有体积重量要求的超导电机应用场合有着较大的优势。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的冷却结构布置图；