一种冷却液浸没定子组件散热的电机的制作方法

本技术属于电机散热的领域，具体涉及一种冷却液浸没定子组件散热的电机。

背景技术：

1、任何电机也包括发电机都需要一套散热系统，以将电机的定子、转子工作时发出的热量传递到外部，实现电机发热量与散热量的平衡，使电机内部温度稳定在电机正常运行允许的范围内。常用的散热方式有自然风冷、轴带外置风扇外循环风冷、外置强制风机内循环风冷和循环液冷。由于冷却液的导热系数比空气高一个数量级以上，循环液冷的低温冷却液流经电机外壳或定子组件的管路时，可以将电机发出的热量迅速带走，比风冷方式的散热量大得多，散热效率也更高，循环液冷常用在大功率电机或发电机上。

2、如图1所示的是现有的液冷散热结构之一，冷却液流经电机定子组件外的螺纹管热交换管路，与主要的发热部件，即定子组件之间热交换面积有限，导致定子绕组端部以及定子铁芯内孔等部位无法与冷却液发生直接的热交换，绕组端部的大部分热量需要通过热传导传递到液冷系统，其路径要经过线槽部位的漆包线、绝缘纸、定子铁芯，而绝缘纸是导热系数很低的材料，是热传导路径的瓶颈，因此必然造成绕组端部的热量堆积，绕组端部成为电机内部温度最高的区域。风冷电机由于空气的导热系数较低，散热效率较差，在同样的散热效果情况下的能耗较高，影响电机的总体效率。所有这些现有的冷却方式，让电机的定子组件的不同部位温度很不均匀，高温部位容易成为故障点，降低了电机的总体可靠性。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题，是现有技术中针对电机降温的多种风冷、液冷方式下，定子组件的不同部位的温度很不均匀，高温部位容易成为故障点，降低了电机的总体可靠性。

2、本实用新型公开的冷却液浸没定子组件散热的电机，除了包括电机的转子和由定子铁芯与定子绕组构成的定子组件外，还包括包裹在定子组件之外的电机外壳和支撑电机转子的轴承；尤其还在电机外壳内，给所述电机的定子组件单独配置了一个密闭空腔，在该密闭空腔内充入浸没定子铁芯和绕组的冷却液；所述的冷却液必须是绝缘性能好且导热系数高，还不影响转子的正常运行。

3、优选的，所述冷却液选择常用的变压器油，因为其绝缘性和导热性都能满足要求。

4、可选的，为所述的密闭空腔外接一个适配所述的冷却液热胀冷缩导致内部压力变化时体积可变的腔体结构，避免压力大时导致冷却液的外泄。

5、进一步的，在定子铁芯的内孔安装一个圆柱管，所述圆柱管介于定子铁芯与转子的间隙之间；所述密闭空腔是由所述圆柱管的外表面、所述电机外壳的内孔表面，以及垂直于这两圆柱面的两端的两个密封法兰围成的；所述圆柱管的材质必须是不导磁的；

6、可选的，所述圆柱管的材料是不导磁的金属制成的。由于金属的圆柱管壁表面会产生涡流而引起的损耗，所以金属材料制成的圆柱管越薄越好。

7、可选的，所述密封法兰是用非金属材料制成的。

8、优选的，所述圆柱管是碳纤维管。因为虽然碳纤维管的耐高温特性不如金属材料，但是很多情况已能满足实际使用条件，并且碳纤维管绝缘又不导磁，就不像金属薄壁管那样会引起表面的涡流损耗。

9、进一步的，所述的密封法兰是金属材料制成的；在所述圆柱管的轴向两端的密封法兰的内孔面与外表面，分别配置了o型密封圈，保证密封法兰可以沿着轴向移动，并且不影响冷却液密闭空腔的密封性。这个技术方案使冷却液的密闭空腔体积可变，以适应冷却液热膨胀造成的体积变化，保持密闭空腔内部的压力不变，防止液体向外泄漏，因为电机运行时冷却液的温度升高，体积膨胀，压力升高，向外推动密封法兰，密封法兰沿轴向移动，密闭空腔体积增大，压力降低，直至内外压力平衡。冷却液密闭空腔内与外部压力相同，只要o型圈正常封闭，冷却液就不会向外泄漏。

10、优选的，电机转子轴的两端各配置了气浮轴承。

11、综上所述的一系列技术方案，本实用新型将定子组件完全浸没在绝缘又导热的冷却液里，使得定子组件的各部位同时均匀降温，降低了定子组件与散热介质之间的热阻或温差，使定子铁芯和绕组的热量快速高效地传递到其它散热介质，再配合电机外壳采用常规的液冷或外部风冷方式，将电机定子组件运行中产生的热量，高效地传递到电机外壳。本实用新型以简洁巧妙的散热方式，达到较高的散热效果，同时避免了电机转子与密闭空腔内的冷却液之间发生相对运动造成的额外能耗问题，能很好地解决超高速电机运行时内部发热带来的后果。

技术特征：

1.一种冷却液浸没定子组件散热的电机，包括电机的转子和由定子铁芯与定子绕组构成的定子组件，还包括包裹在定子组件之外的电机外壳和支撑电机转子的轴承；其特征在于，在电机外壳下给所述电机的定子组件单独配置了一个密闭空腔，所述的密闭空腔内充入浸没定子铁芯和定子绕组的冷却液；所述的冷却液兼有绝缘和导热的特点，并且定子组件的密闭空腔内的冷却液，不影响转子的正常运行；所述冷却液选择变压器油。

2.如权利要求1所述的冷却液浸没定子组件散热的电机，其特征在于，所述的密闭空腔还外接一个体积可变的腔体结构，以适应热胀冷缩引起所述密闭空腔内部压力增大导致的冷却液外泄。

3.如权利要求1所述的冷却液浸没定子组件散热的电机，其特征在于，在所述定子铁芯的内孔安装一根圆柱管，所述圆柱管位于定子组件与转子的气隙之间；所述的密闭空腔，是由所述圆柱管的外表面、电机外壳的内孔表面，以及垂直于这两圆柱面的两端的两个密封法兰围成的；圆柱管的材质是不导磁的。

4.如权利要求3所述的冷却液浸没定子组件散热的电机，其特征在于，所述密封法兰用的是非金属材料。

5.如权利要求3所述的冷却液浸没定子组件散热的电机，其特征在于，所述圆柱管是金属材料制成的。

6.如权利要求3所述的冷却液浸没定子组件散热的电机，其特征在于，所述圆柱管是碳纤维管。

7.如权利要求6所述的冷却液浸没定子组件散热的电机，其特征在于，所述的密封法兰是金属材料制成的；在所述碳纤维管的轴向两端的密封法兰的内孔与外表面，分别配置了o型密封圈a和o型密封圈b，保证两端的密封法兰可以沿着轴向移动，并且不影响冷却液密闭空腔的密封性。

8.如权利要求7所述的冷却液浸没定子组件散热的电机，其特征在于，在所述电机转子轴的两端各配置了气浮轴承。

技术总结本技术公开的冷却液浸没定子组件散热的电机，属于电机散热的技术领域，解决了目前电机定子组件内部散热不均匀的问题。本技术采用了将定子组件完全浸没在绝缘又导热的冷却液里的设计方案，并采取相应的封闭隔离措施，使定子组件与转子干湿分离，转子仍然能在气体中运转，同时设计了可滑动的密封法兰，使冷却液的密闭空腔体积可变，避免了冷却液热膨胀带来的压力增大引起外泄。本技术适用于电机高速旋转时导致内部过热时需要维护的电机正常运行和降低损耗。技术研发人员：李记东,董建新受保护的技术使用者：精效悬浮（苏州）科技有限公司技术研发日：20231018技术公布日：2024/9/19