本發明專利技術公開了一種定子槽內水冷系統，包括：內水冷循環子系統，其包括設置在所述定子槽底和槽口的水管(11)，所述水管(11)通過密封接頭(18)與橡膠軟管(19)連通，所述橡膠軟管(19)通過所述密封接頭(18)與端環(6，7)連通，所述端環(6，7)外側設有進口(26)，內側設有出口(27)，冷卻水可通過所述進口(26)進入所述水管(11)，帶走所述定子及定子槽內繞組的熱量，并通過所述出口(27)排出；外水冷循環子系統，其包括水換熱器(3)，用于對所述出口(27)排出的水進行冷卻。本發明專利技術還公開了一種具有所述水冷系統的電機。本發明專利技術的水冷系統，冷卻效率高，解決了高功率密度雙定子電機繞組溫升過高及轉子冷卻困難的問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電機冷卻
，具體涉及一種定子槽內水冷系統及具有該水冷系統的電機。
技術介紹
大型高功率密度永磁電機因為其效率高、可靠性高和結構簡單等特點，近十年來逐步取代傳統同步電機和感應電機獲得了比較廣泛的應用，并且在風力發電機及艦船推進等場合有著極大的市場需求。由于其應用場合對其尺寸大小有著嚴格的限制，為了提高電機單位體積的出力，電機往往具有較大的電磁熱負荷。這種高功率密度的設計會增大電機運行時單位體積的產熱，使得電機繞組和磁鋼等關鍵部位的溫升升高，威脅電機的安全穩定運行。采用雙定子的設計可以進一步提高永磁電機的功率密度，大大縮短電機的軸向長度，使得電機更加緊湊。但是雙定子永磁電機，轉子位于兩個定子中間，如果定子繞組中的熱量不能有效散失，將會對轉子形成加熱的作用，轉子溫升往往是電機中溫升最高的部位，這會大大增大轉子磁鋼的不可逆退磁風險。此外，由于雙定子電機結構的復雜性，其冷卻系統的設計和布局面臨著很大的挑戰。本專利技術提出一種定子槽內水冷系統，具體針對一種大型雙定子高功率密度永磁電機，以解決其繞組和中間轉子難以冷卻的問題。由于空間和重量的限制，高功率密度永磁電機一般在定子鐵心外部采用圓環形水套對電機進行冷卻。其在機殼中設置直槽或螺旋水道，定子中繞組產生的熱量先通過熱傳導方式傳到定子齒和軛部，然后由鐵心傳到水套中由水帶走。但是，采用電機定子外部設置冷卻水套的方式冷卻電機，其繞組熱源相對于水套冷源較遠，熱量需要通過鐵心齒部和軛部的傳導作用傳遞到冷卻介質。使用這種冷卻方式時，繞組中心溫度和鐵心齒部溫度都可能較高，因此冷卻效果有限，特別是對于高功率密度的雙定子永磁電機，繞組熱量很難散失到冷卻介質中，導致中間轉子的溫度很高，會很容易造成電機的不可逆退磁。為了解決上述問題，現有技術中出現采用強迫風冷的方式對電機進行冷卻的技術方案，冷卻風通過風扇的作用軸向或者徑向通過電機有效部件來帶走熱量。采用強迫風冷冷卻電機，其雖然可以對電機的發熱部件進行直接冷卻，但是由于風冷的冷卻方式冷卻能力有限，對于高功率密度、超高功率密度永磁電機，并不能達到所能要求的冷卻效果。此外，風冷具有很大的噪聲，并不適合于對于噪聲有嚴格要求的場合。
技術實現思路
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供一種定子槽內水冷系統及具有該水冷系統的電機，其采用槽內布置槽口和槽底兩層水管的冷卻方式。這種方案具有很高的冷卻效率，能夠直接帶走電機繞組產生的熱量，另外，槽口水管的布置減少了繞組交流銅耗，并且管內的冷卻介質離轉子近，能夠對轉子進行一定的冷卻，解決了高功率密度雙定子電機轉子冷卻困難、溫升過高的問題。為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供一種定子槽內水冷系統，用于對電機定子及定子槽內繞組進行冷卻降溫，該水冷系統包括：內水冷循環子系統，其包括設置在所述定子槽底和槽口的水管，所述水管通過密封接頭與橡膠軟管連通，所述橡膠軟管通過所述密封接頭與端環連通，所述端環外側設有進口，內側設有出口，冷卻水可通過所述進口進入所述水管，帶走所述定子及定子槽內繞組的熱量，并通過所述出口排出；外水冷循環子系統，其包括水換熱器，用于對所述出口排出的水進行冷卻，冷卻水再次進入所述內水冷循環子系統，即可實現電機定子及定子槽內繞組進行冷卻降溫。優選地，多根所述水管串聯組成一個分支單元管，用于消除串聯反電動勢。優選地，所述分支單元管的左右管道進出口交錯排布，用于提高換熱效率，并使所述水管溫度升高比較均勻。優選地，所述內水冷循環子系統還包括進水總管，用于將所述冷卻水分配給各個所述分支單元管。優選地，所述內水冷循環子系統還包括去離子裝置，用于凈化、提純所述冷卻水。優選地，所述水管采用不導磁不銹鋼管或銅管，用于降低漏磁和減小損耗。優選地，所述不導磁不銹鋼管或銅管端部采用焊接方法連接，用于降低泄漏風險。優選地，所述定子為一個或兩個，設有多層所述水管。優選地，所述端環通過固定裝置與電機端部緊貼，并澆灌導熱膠，用以降低電機出線端的溫度。按照本專利技術的另一個方面，提供一種具有所述的定子槽內水冷系統的電機。總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：(1)本專利技術的采用槽內布置槽口和槽底兩層水管的冷卻方式。這種方案具有很高的冷卻效率，能夠直接帶走電機繞組產生的熱量，另外，槽口水管的布置減少了繞組交流銅耗，并且管內的冷卻介質離轉子近，能夠對轉子進行一定的冷卻，解決了高功率密度雙定子電機轉子冷卻困難、溫升過高的問題。(2)端部管道引出管采用耐高溫橡膠軟管，可以方便的將槽內水管和端環連接，解決了分布繞組端部結構復雜，不易布置冷卻水管的問題。(3)水管連接采用特殊的串并聯方式，減小或消除了一個單元管道壁和水感應電動勢，最大限度降低了水管內的電磁損耗，提高了系統的安全性和可靠性。(4)水管進出口錯排，一根水管與最近的三根水管之間都是逆流的關系，因此具有最大的換熱效率，且溫度分布也會更加均勻。附圖說明圖1為本專利技術實施例的一種定子槽內水冷系統結構示意圖；圖2為本專利技術實施例的一種定子槽內水冷系統水管布置圖；圖3為本專利技術實施例的一種定子槽內水冷系統涉及的單元管道連接圖；圖4為本專利技術實施例的一種定子槽內水冷系統涉及的槽內水管與端環之間的連接；圖5為本專利技術實施例的一種定子槽內水冷系統的相鄰單元管道的布置；圖6為本專利技術實施例的一種定子槽內水冷系統涉及的端環與水管連接總體圖。所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1-過濾器、2-循環水泵、3-水換熱器、4-去離子裝置、5-進水總管、6-外定子端環、7-內定子端環、8-出水總管、9-水箱、10-內定子鐵心、11-槽內水管、12-磁鋼、13-轉子導磁鋼、14-外定子鐵心、15-繞組、16-槽楔、17-極帽、18-密封接頭、19-橡膠軟管、20-上層水管、21-下層水管、22-出口端環、23-進口端環、24-單元管道入口、25-單元管道出口、26-進口、27-出口。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。此外，下面所描述的本專利技術各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。圖1為本專利技術實施例的一種定子槽內水冷系統結構示意圖。如圖1所示，整個冷卻系統分為內外兩個水冷循環，外循環為開式循環，在循環水泵2的泵吸作用下，水經過過濾器1后，進入水換熱器3對內循環中的冷卻水進行冷卻；如圖1所示，內循環為閉式循環，水從水換熱器3出來后，進入去離子裝置4，然后經循環水泵2加壓，分兩路分別進入內外定子進口端環6,7，端環6,7將水分配給每個分支單元管，在單元管內，冷卻水帶走電機內的熱量，最后由出口端環匯集，經內外定子出口總管8進入安裝在電機上端的水箱9儲存穩壓，最后由水管引入水換熱器3，完成一個循環。在本專利技術的優選實施例中，以一個360槽的雙定子電機為例來說明冷卻水管的布局和連接方式。其采用在內外定子槽底和槽口各布置一層水管11的方式來對電機進行冷卻，水管11采用不導磁不銹鋼或銅，以降低漏磁和減小損耗。槽口布置水管11可以減少交流銅耗，其管壁產生的少量渦流損耗也容易由水直接帶走本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種定子槽內水冷系統，用于對電機定子及定子槽內繞組進行冷卻降溫，其特征在于，該水冷系統包括：內水冷循環子系統，其包括設置在所述定子槽底和槽口的水管(11)，所述水管(11)通過密封接頭(18)與橡膠軟管(19)連通，所述橡膠軟管(19)通過所述密封接頭(18)與端環(6，7)連通，所述端環(6，7)外側設有進口(26)，內側設有出口(27)，冷卻水可通過所述進口(26)進入所述水管(11)，帶走所述定子及定子槽內繞組的熱量，并通過所述出口(27)排出；外水冷循環子系統，其包括水換熱器(3)，用于對所述出口(27)排出的水進行冷卻，冷卻水再次進入所述內水冷循環子系統，即可實現電機定子及定子槽內繞組進行冷卻降溫。
【技術特征摘要】
1.一種定子槽內水冷系統，用于對電機定子及定子槽內繞組進行冷卻降溫，其特征在于，該水冷系統包括：內水冷循環子系統，其包括設置在所述定子槽底和槽口的水管(11)，所述水管(11)通過密封接頭(18)與橡膠軟管(19)連通，所述橡膠軟管(19)通過所述密封接頭(18)與端環(6，7)連通，所述端環(6，7)外側設有進口(26)，內側設有出口(27)，冷卻水可通過所述進口(26)進入所述水管(11)，帶走所述定子及定子槽內繞組的熱量，并通過所述出口(27)排出；外水冷循環子系統，其包括水換熱器(3)，用于對所述出口(27)排出的水進行冷卻，冷卻水再次進入所述內水冷循環子系統，即可實現電機定子及定子槽內繞組進行冷卻降溫。2.根據權利要求1所述的一種定子槽內水冷系統，其特征在于，多根所述水管(11)串聯組成一個分支單元管，用于消除串聯反電動勢。3.根據權利要求1或2所述的一種定子槽內水冷系統，其特征在于，所述分支單元管的左右管道進出口交錯排布，用于提高換熱效率，并使所述水管(11)溫度...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曲榮海，范興綱，李大偉，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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