本发明专利技术公开了一种定子槽内水冷系统，包括：内水冷循环子系统，其包括设置在所述定子槽底和槽口的水管(11)，所述水管(11)通过密封接头(18)与橡胶软管(19)连通，所述橡胶软管(19)通过所述密封接头(18)与端环(6，7)连通，所述端环(6，7)外侧设有进口(26)，内侧设有出口(27)，冷却水可通过所述进口(26)进入所述水管(11)，带走所述定子及定子槽内绕组的热量，并通过所述出口(27)排出；外水冷循环子系统，其包括水换热器(3)，用于对所述出口(27)排出的水进行冷却。本发明专利技术还公开了一种具有所述水冷系统的电机。本发明专利技术的水冷系统，冷却效率高，解决了高功率密度双定子电机绕组温升过高及转子冷却困难的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机冷却
，具体涉及一种定子槽内水冷系统及具有该水冷系统的电机。
技术介绍
大型高功率密度永磁电机因为其效率高、可靠性高和结构简单等特点，近十年来逐步取代传统同步电机和感应电机获得了比较广泛的应用，并且在风力发电机及舰船推进等场合有着极大的市场需求。由于其应用场合对其尺寸大小有着严格的限制，为了提高电机单位体积的出力，电机往往具有较大的电磁热负荷。这种高功率密度的设计会增大电机运行时单位体积的产热，使得电机绕组和磁钢等关键部位的温升升高，威胁电机的安全稳定运行。采用双定子的设计可以进一步提高永磁电机的功率密度，大大缩短电机的轴向长度，使得电机更加紧凑。但是双定子永磁电机，转子位于两个定子中间，如果定子绕组中的热量不能有效散失，将会对转子形成加热的作用，转子温升往往是电机中温升最高的部位，这会大大增大转子磁钢的不可逆退磁风险。此外，由于双定子电机结构的复杂性，其冷却系统的设计和布局面临着很大的挑战。本专利技术提出一种定子槽内水冷系统，具体针对一种大型双定子高功率密度永磁电机，以解决其绕组和中间转子难以冷却的问题。由于空间和重量的限制，高功率密度永磁电机一般在定子铁心外部采用圆环形水套对电机进行冷却。其在机壳中设置直槽或螺旋水道，定子中绕组产生的热量先通过热传导方式传到定子齿和轭部，然后由铁心传到水套中由水带走。但是，采用电机定子外部设置冷却水套的方式冷却电机，其绕组热源相对于水套冷源较远，热量需要通过铁心齿部和轭部的传导作用传递到冷却介质。使用这种冷却方式时，绕组中心温度和铁心齿部温度都可能较高，因此冷却效果有限，特别是对于高功率密度的双定子永磁电机，绕组热量很难散失到冷却介质中，导致中间转子的温度很高，会很容易造成电机的不可逆退磁。为了解决上述问题，现有技术中出现采用强迫风冷的方式对电机进行冷却的技术方案，冷却风通过风扇的作用轴向或者径向通过电机有效部件来带走热量。采用强迫风冷冷却电机，其虽然可以对电机的发热部件进行直接冷却，但是由于风冷的冷却方式冷却能力有限，对于高功率密度、超高功率密度永磁电机，并不能达到所能要求的冷却效果。此外，风冷具有很大的噪声，并不适合于对于噪声有严格要求的场合。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种定子槽内水冷系统及具有该水冷系统的电机，其采用槽内布置槽口和槽底两层水管的冷却方式。这种方案具有很高的冷却效率，能够直接带走电机绕组产生的热量，另外，槽口水管的布置减少了绕组交流铜耗，并且管内的冷却介质离转子近，能够对转子进行一定的冷却，解决了高功率密度双定子电机转子冷却困难、温升过高的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种定子槽内水冷系统，用于对电机定子及定子槽内绕组进行冷却降温，该水冷系统包括：内水冷循环子系统，其包括设置在所述定子槽底和槽口的水管，所述水管通过密封接头与橡胶软管连通，所述橡胶软管通过所述密封接头与端环连通，所述端环外侧设有进口，内侧设有出口，冷却水可通过所述进口进入所述水管，带走所述定子及定子槽内绕组的热量，并通过所述出口排出；外水冷循环子系统，其包括水换热器，用于对所述出口排出的水进行冷却，冷却水再次进入所述内水冷循环子系统，即可实现电机定子及定子槽内绕组进行冷却降温。优选地，多根所述水管串联组成一个分支单元管，用于消除串联反电动势。优选地，所述分支单元管的左右管道进出口交错排布，用于提高换热效率，并使所述水管温度升高比较均匀。优选地，所述内水冷循环子系统还包括进水总管，用于将所述冷却水分配给各个所述分支单元管。优选地，所述内水冷循环子系统还包括去离子装置，用于净化、提纯所述冷却水。优选地，所述水管采用不导磁不锈钢管或铜管，用于降低漏磁和减小损耗。优选地，所述不导磁不锈钢管或铜管端部采用焊接方法连接，用于降低泄漏风险。优选地，所述定子为一个或两个，设有多层所述水管。优选地，所述端环通过固定装置与电机端部紧贴，并浇灌导热胶，用以降低电机出线端的温度。按照本专利技术的另一个方面，提供一种具有所述的定子槽内水冷系统的电机。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术的采用槽内布置槽口和槽底两层水管的冷却方式。这种方案具有很高的冷却效率，能够直接带走电机绕组产生的热量，另外，槽口水管的布置减少了绕组交流铜耗，并且管内的冷却介质离转子近，能够对转子进行一定的冷却，解决了高功率密度双定子电机转子冷却困难、温升过高的问题。(2)端部管道引出管采用耐高温橡胶软管，可以方便的将槽内水管和端环连接，解决了分布绕组端部结构复杂，不易布置冷却水管的问题。(3)水管连接采用特殊的串并联方式，减小或消除了一个单元管道壁和水感应电动势，最大限度降低了水管内的电磁损耗，提高了系统的安全性和可靠性。(4)水管进出口错排，一根水管与最近的三根水管之间都是逆流的关系，因此具有最大的换热效率，且温度分布也会更加均匀。附图说明图1为本专利技术实施例的一种定子槽内水冷系统结构示意图；图2为本专利技术实施例的一种定子槽内水冷系统水管布置图；图3为本专利技术实施例的一种定子槽内水冷系统涉及的单元管道连接图；图4为本专利技术实施例的一种定子槽内水冷系统涉及的槽内水管与端环之间的连接；图5为本专利技术实施例的一种定子槽内水冷系统的相邻单元管道的布置；图6为本专利技术实施例的一种定子槽内水冷系统涉及的端环与水管连接总体图。所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-过滤器、2-循环水泵、3-水换热器、4-去离子装置、5-进水总管、6-外定子端环、7-内定子端环、8-出水总管、9-水箱、10-内定子铁心、11-槽内水管、12-磁钢、13-转子导磁钢、14-外定子铁心、15-绕组、16-槽楔、17-极帽、18-密封接头、19-橡胶软管、20-上层水管、21-下层水管、22-出口端环、23-进口端环、24-单元管道入口、25-单元管道出口、26-进口、27-出口。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1为本专利技术实施例的一种定子槽内水冷系统结构示意图。如图1所示，整个冷却系统分为内外两个水冷循环，外循环为开式循环，在循环水泵2的泵吸作用下，水经过过滤器1后，进入水换热器3对内循环中的冷却水进行冷却；如图1所示，内循环为闭式循环，水从水换热器3出来后，进入去离子装置4，然后经循环水泵2加压，分两路分别进入内外定子进口端环6,7，端环6,7将水分配给每个分支单元管，在单元管内，冷却水带走电机内的热量，最后由出口端环汇集，经内外定子出口总管8进入安装在电机上端的水箱9储存稳压，最后由水管引入水换热器3，完成一个循环。在本专利技术的优选实施例中，以一个360槽的双定子电机为例来说明冷却水管的布局和连接方式。其采用在内外定子槽底和槽口各布置一层水管11的方式来对电机进行冷却，水管11采用不导磁不锈钢或铜，以降低漏磁和减小损耗。槽口布置水管11可以减少交流铜耗，其管壁产生的少量涡流损耗也容易由水直接带走本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种定子槽内水冷系统，用于对电机定子及定子槽内绕组进行冷却降温，其特征在于，该水冷系统包括：内水冷循环子系统，其包括设置在所述定子槽底和槽口的水管(11)，所述水管(11)通过密封接头(18)与橡胶软管(19)连通，所述橡胶软管(19)通过所述密封接头(18)与端环(6，7)连通，所述端环(6，7)外侧设有进口(26)，内侧设有出口(27)，冷却水可通过所述进口(26)进入所述水管(11)，带走所述定子及定子槽内绕组的热量，并通过所述出口(27)排出；外水冷循环子系统，其包括水换热器(3)，用于对所述出口(27)排出的水进行冷却，冷却水再次进入所述内水冷循环子系统，即可实现电机定子及定子槽内绕组进行冷却降温。
【技术特征摘要】
1.一种定子槽内水冷系统，用于对电机定子及定子槽内绕组进行冷却降温，其特征在于，该水冷系统包括：内水冷循环子系统，其包括设置在所述定子槽底和槽口的水管(11)，所述水管(11)通过密封接头(18)与橡胶软管(19)连通，所述橡胶软管(19)通过所述密封接头(18)与端环(6，7)连通，所述端环(6，7)外侧设有进口(26)，内侧设有出口(27)，冷却水可通过所述进口(26)进入所述水管(11)，带走所述定子及定子槽内绕组的热量，并通过所述出口(27)排出；外水冷循环子系统，其包括水换热器(3)，用于对所述出口(27)排出的水进行冷却，冷却水再次进入所述内水冷循环子系统，即可实现电机定子及定子槽内绕组进行冷却降温。2.根据权利要求1所述的一种定子槽内水冷系统，其特征在于，多根所述水管(11)串联组成一个分支单元管，用于消除串联反电动势。3.根据权利要求1或2所述的一种定子槽内水冷系统，其特征在于，所述分支单元管的左右管道进出口交错排布，用于提高换热效率，并使所述水管(11)温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲荣海，范兴纲，李大伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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