散热装置、电机转子及电机

本发明涉及磁极绕组散热，具体涉及散热装置、电机转子及电机。

背景技术：

1、电机的转子在旋转过程中，因磁极线圈中电流的存在，会产生大量的热，如果电机转子冷却不足，电机转子温升过高，将带来机械和绝缘等方面的诸多问题，最终威胁机组安全运行，因此，研究更高效的转子冷却技术对解决电机转子的散热，尤其是大容量、高转速的电机组的散热，来保证电机的安全可靠运行至关重要。

2、相关技术中，采用的转子磁极绕组的冷却方式为空冷，其中空冷分为单边冷却，双边冷却及空内冷冷却方式，其基本原理是通过风路结构改变增大散热面积，这三种方式散热效果也依次提升；空内冷是大容量水轮发电机的一种新型转子冷却方式，其通过开设绕组与极间流道以及磁极绕组开设通风孔增加了绕组的有效散热面积，有效的提高了绕组的散热能力。

3、尽管空内冷有效的提高了散热能力，但是由于极间流动复杂，通风孔流量分配问题难以解决，其次，还存在在支撑部位难以散热的问题，仍存在温度不均现象；且两个方式的风路主要依赖转子旋转提供压头来实现循环，然而高转速电机受制于材料和结构强度，其转子往往是细长的，难以为电机风路提供足够的风压，从而难以满足磁极绕组的散热需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种散热装置、电机转子及电机，以解决电机转子散热性差、散热不均匀的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种散热装置，包括蒸发组件和冷却组件，所述蒸发组件用于与磁极线圈进行热传递，所述蒸发组件内部设置有介质腔，用于存储蒸发介质，所述介质腔包括冷凝段和蒸发段，且所述冷凝段和所述蒸发段沿远离电机转子转轴的径向依次排布，所述冷凝段与所述蒸发段连通；所述冷却组件内设置有冷却腔，所述冷凝段位于所述冷却腔内，所述冷却腔用于通入冷却介质，以对所述冷凝段进行降温。

3、有益效果：采用在蒸发组件上设置包括连通的蒸发段和冷凝段的介质腔，且冷凝段和蒸发段沿远离电机转子转轴的径向依次排布，蒸发段与电机转子中的磁极线圈在电机转子转动过程中进行热交换，介质腔内的蒸发介质接受磁极绕组传递的热量后由液体转变为气态，由于离心力的存在，液态的蒸发介质聚集在蒸发段内，蒸发段内产生的气态蒸发介质由于密度较小，从而会进入冷凝段内；同时，冷凝段设置在冷却组件内，冷却组件内通入有冷却介质，能够对冷凝段内的气态蒸发介质进行降温冷凝转化为液体蒸发介质，由于液态蒸发介质的密度大，在电机转子离心力的作用下，重新回流至蒸发段内，从而不断地对电机转子的线圈进行冷却散热；同时，由于电机转子的旋转产生的离心力，蒸发介质能够在蒸发段内沿电机转子的轴向均布，重力对蒸发介质在蒸发段内的分布基本无影响，会使散热装置在电机转子的轴向具有均匀的散热性。

4、在一种可选的实施方式中，所述蒸发组件内设置有多个所述介质腔，且多个所述介质腔沿所述冷却腔的长度方向并排设置。

5、有益效果：蒸发组件内设置多个介质腔，将蒸发介质沿冷却腔的长度方向进行划区，避免因为其他因素，使蒸发介质沿冷却腔的长度方向分配不均，从而提高散热的整体均匀性。

6、在一种可选的实施方式中，所述蒸发组件为微热管阵列。

7、有益效果：蒸发组件为微热管阵列，结构成熟，且散热效果稳定。

8、在一种可选的实施方式中，所述蒸发组件上沿所述冷却腔的长度方向间隔设置有多个加强部，所述加强部的抗变形能力大于所述蒸发组件上的其他部位的抗变形能力，所述加强部用于与固定组件接触来进行固定限位。

9、有益效果：加强部的设置，能够防止蒸发组件在固定过程中，因固定件的紧固力太大，造成变形，影响蒸发介质的流通，从而影响散热效果。

10、在一种可选的实施方式中，所述加强部的壁厚大于所述蒸发组件上其他部位的壁厚；和/或，所述加强部的材料强度高于所述蒸发组件上其他部位的材料强度。

11、有益效果：采用增加壁厚的方式或者更换强度高的材料的方式来保证加强部的强度，也可采用两者结合的方式来增强加强部的强度，方式简单，且易于制造。

12、在一种可选的实施方式中，所述介质腔内设置有第一强化散热部；和/或，所述冷凝段的外表面设置有第二强化散热部。

13、有益效果：通过设置第一强化散热部能够增强介质腔与磁极线圈和冷却组件的热交换效率，提高散热效果；设置第二强化散热部能够增强介质腔与冷却组件的热交换效率。

14、在一种可选的实施方式中，所述第一强化散热部为多个散热凹槽，所述第二强化散热部为翅片。

15、有益效果：第一强化散热部为多个散热凹槽，来增加蒸发介质与蒸发组件的接触面积，来增强热交换，结构简单，且易于加工；第二强化散热部为翅片，能够增强冷却介质与蒸发组件上冷凝段的接触面积，从而增强热交换。

16、在一种可选的实施方式中，多个所述散热凹槽均沿电机转子的径向延伸，所述翅片沿所述冷却腔内的冷却介质的流动方向延伸。

17、有益效果：采用多个所述散热凹槽均沿电机转子的径向延伸，从而能够对蒸发介质进行导流，减少蒸发介质的流动阻力，从而提高蒸发介质的流动速度，提高热交换效率；所述翅片沿所述冷却腔内的冷却介质的流动方向延伸，从而能够对冷却介质进行导流，减少冷却介质的流动阻力，从而提高冷却介质的流动速度，提高热交换效率。

18、第二方面，本发明还提供了一种电机转子，包括磁极线圈、磁极组件和第一方面中任意一种实施方式中的散热装置，磁极组件用于固定在磁轭上，所述磁极组件上绕设有所述磁极线圈。

19、有益效果：由于电机转子包括第一方面中的散热装置，具有与散热装置相同的效果，在此不再赘述。

20、在一种可选的实施方式中，所述磁极组件的极身上设置有环形凹槽，所述磁极线圈绕设在所述环形凹槽内，所述蒸发段位于所述磁极线圈与所述环形凹槽的内底面之间，所述冷凝段位于所述磁极线圈与所述环形凹槽的一个侧面之间。

21、有益效果：采用将蒸发组件中的蒸发段设置在磁极线圈与所述环形凹槽的内底面之间，冷凝段位于所述磁极线圈与所述环形凹槽的一个侧面之间，能够保证蒸发段与磁极线圈的充分接触，保证散热效果；且通过磁极线圈将散热装置固定在磁极组件上，能够简化散热装置的固定结构设计，降低成本。

22、在一种可选的实施方式中，所述环形凹槽内设置有多个支撑块，所述支撑块与所述冷却组件接触，用于使所述冷却组件与所述环形凹槽的侧面间隔设置，具体的，支撑块通过螺栓螺接在磁极组件上，也可以焊接在磁极组件上。

23、有益效果：通过支撑块的限位，将冷却组件与磁极组件上环形凹槽的侧面间隔设置，能够减少冷却组件吸收磁极组件的热量，弱化对冷凝段的冷凝效果。

24、在一种可选的实施方式中，磁极绕组还包括多个围带，所述冷却组件和所述磁极线圈通过所述围带固定在所述磁极组件上，具体的，围带的两端通过螺栓螺接在磁极组件上。

25、有益效果：磁极线圈和冷却组件通过围带固定在磁极组件上，能够加固磁极线圈和冷却组件与磁极组件之间结构的相对稳定性，从而提高整个电机转子的运行稳定性。

26、在一种可选的实施方式中，所述磁极线圈上沿电机转子的轴向延伸的两部分均接触设置一个所述散热装置。

27、有益效果：采用在磁极线圈上沿电机转子的轴向延伸的两部分均接触设置一个散热装置，能够加强磁极绕组的散热效果。

28、在一种可选的实施方式中，所述蒸发组件和所述冷却组件与所述磁极线圈之间均设置有绝缘纸层。

29、有益效果：采用在蒸发组件和所述冷却组件与所述磁极线圈之间均设置有绝缘纸层，能够防止漏电，提高电机运行的安全性。

30、第三方面，本发明还提供了一种电机，包括第二方面中任意一种实施方式中的电机转子。

31、有益效果：由于电机包括第二方面中的电机转子，具有与磁极绕组相同的效果，在此不再赘述。