一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统。该电机包括水冷机壳、定子铁芯、定子绕组、热管、安装孔、冷却水道、导热灌封胶；定子绕组、定子铁芯、水冷机壳之间围成容腔；所述水冷机壳和定子铁芯的两端均具有安装孔；热管冷凝段嵌入水冷机壳安装孔与机水冷机壳内表面接触；热管蒸发段延伸至所述定子铁芯的安装孔内，所述容腔内填充导热灌封胶，导热灌封胶完全包裹端部绕组和热管；所述导热灌封胶中填充有石英粉以提高导热灌封胶热导率，减小绕组与热管之间接触热阻。本实用新型专利技术利用热管和导热灌封胶，为电机定子铁芯和绕组端部提供额外热路，可以消除定子铁芯和定子绕组端部温度过热问题，保证水冷电机的工作效率和使用寿命。寿命。寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统


[0001]本技术涉及高铁永磁牵引电机冷却领域，具体涉及一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统。

技术介绍

[0002]随着永磁电机制造技术的提升和高性能永磁材料的发展，电机容量和功率密度越来越大，永磁同步牵引电机逐渐被用于轨道交通领域并成为交流传动牵引系统发展的主线。为了提高轨道交通用永磁电机可靠性，永磁电机需设计成全封闭结构。然而，高铁用永磁同步牵引电机功率密度大，损耗密度高，且全封闭结构使得冷却条件较为恶劣，传统的自然对流冷却不能保证电机在不同工况下，绕组、转子、永磁体和轴承等关键部位温升在合理限值内，并具有合理温度分布。因此在高功率密度与电机冷却性能之间矛盾中，永磁电机热管理问题亟待解决。
[0003]电机常见冷却方式有强迫风冷与机壳水冷。强迫风冷因其低成本、机构简单，而成为了中低功率电机最常用冷却方式。然而，其较低对流散热效率限制了其在中高功率电机中应用。机壳水冷散热系统具有较高散热效率，其散热效率可达到前者50倍。然而受限于电机内部结构，端部绕组被空气包围，只有很少一部分热量以热对流方式通过电机端部空气传递到机壳及端盖，绝大部分热量向绕组中部传递至铁芯，使定子铁芯端部和绕组均呈现出两端温度高、中部温度低的分布趋势，温度均匀性恶化。近年来，采用导热灌封胶、热管等高热导率的传热器件充当额外热路的电机散热方案是解决电机关键发热部件散热难题的有效手段，也提供了提升电机散热效率的新思路。

技术实现思路

[0004]为了克服高铁永磁电机定子铁芯端部和绕组端部无法得到冷却、温差梯度大、散热效果差等不足，本技术提供一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统。利用热管和导热灌封胶，为电机定子铁芯和绕组端部提供额外热路，降低定子铁芯和绕组端部温升。
[0005]本技术目的是提供一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统，包括水冷机壳、定子铁芯、定子绕组、热管、安装孔、冷却水道、导热灌封胶；定子铁芯安装于水冷机壳内壁，水冷机壳两端具有安装孔；定子铁芯与水冷机壳之间设有数个热管；定子铁芯产生的热量通过热管传导至机壳内壁。
[0006]所述导热灌封胶填充在定子铁芯、定子绕组和水冷机壳之间围城的容腔中且完全包裹端部绕组和热管。
[0007]所述水冷机壳内设置有冷却水道，水冷机壳上设置冷却水进出口，且冷却水道的轴向长度大于定子绕组。
[0008]所述热管冷凝段嵌入水冷机壳安装孔与机水冷壳内表面接触；热管蒸发段装配于定子铁芯的热管安装孔中。
[0009]所述热管为烧结式毛细吸液芯铜热管，内壁吸液芯由毛细多孔材料构成。
[0010]所述热管分为两组并分置于电机两端，一组热管对应一个容腔，每组热管均包括多根热管，同组热管沿圆周均匀分布于水冷机壳的一端且安装孔的数量与热管数量保持一致，以满足所述高铁永磁电机两端散热性能一致要求。
[0011]进一步的，所述安装孔的截面形状为圆形或半圆形，所述热管截面为圆形。
[0012]进一步的，定子铁芯上的安装孔与热管之间为胀接连接，水冷机壳上的安装孔与热管之间为低温焊接连接。
[0013]进一步优选的，热管冷凝段及固封在导热灌封胶部分的蒸发段外表面均有螺旋槽或翅片。
[0014]进一步优选的，为了提高导热灌封胶的热导率，所述导热灌封胶中填充有石英粉。
[0015]进一步优选的，对所述热管表面进行钝化，以减小热管外壳的磨损、腐蚀及防止热管内部工质泄漏。
[0016]进一步优选的，热管内灌注的工质为冷媒介质。冷媒介质应选用具有较高汽化潜热、导热系数的冷媒介质，以减少冷媒介质用量和热管体积，例如去离子水。
[0017]本技术与现有技术相比，具有如下效果：
[0018](1)本技术采用热管作为导热部件，热管具有极高传热效率，能增强定子铁芯、定子绕组与水冷机壳的导热效率，使原本集中于定子绕组和定子铁芯端部的热量迅速传递、扩散至整个水冷机壳中，减小定子铁芯和绕组的温差梯度，从而消除局部温度过热问题。
[0019](2)导热灌封胶中填充有石英粉，石英粉具有优越绝缘特性，较低价格和较高热导率，适合灌封，可以提高导热灌封胶热导率，从而减少热管与绕组间接触热阻。
[0020](3)热管冷凝段及固封在导热灌封胶部分的蒸发段外表面开有螺旋槽或翅片，可增大换热面积、减低温度梯度、实现强化传热。
[0021](4)热管半径较小并且能沿任意方向弯曲，因此可充分利用电机内定子绕组与水冷机壳之间多余细小空间，不需要额外扩大电机体积，便于电机与它物集成。
附图说明
[0022]图1是一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统的三维示意图；
[0023]图2是一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统水冷机壳与定子铁芯的装配图；
[0024]图3是一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统的剖视图；
[0025]图4是一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统的爆炸图；
[0026]图1至图4中附图标记说明：
[0027]1‑
水冷机壳；2
‑
定子铁芯；3
‑
定子绕组；4
‑
热管；5
‑
安装孔；6
‑
冷却水道；7
‑
导热灌封胶；8
‑
转子、9
‑
永磁体、10
‑
轴承
具体实施方式
[0028]下面结合说明书附图,通过对本技术的具体实施方式作进一步描述，使本技术的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本技术，但本技术的保护范围和实施方式不限于此。
[0029]如图1至图4所示，本技术提供的是种强化热管理的高铁永磁电机散热系统，
包括水冷机壳1、定子铁芯2、定子绕组3、热管4、安装孔5、冷却水道6、导热灌封胶7、转子8、永磁体9、轴承10。
[0030]所述高铁永磁电机散热系统的三维示意图如图1所示；水冷机壳1内设置有冷却水道7，所述水冷机壳1中的冷却水道6，冷却水道6上设置有冷却液进出口，且冷却水道6的轴向长度大于定子绕组3；水冷机壳1两端具有安装孔 5，所述热管4分为两组并分置于电机两端，一组热管对应一个容腔，每组热管均包括多根热管4，同组热管4沿圆周均匀分布于水冷机壳1的一端且安装孔5 的数量与热管4数量保持一致，以满足所述高铁永磁电机两端散热性能一致要求。
[0031]定子铁芯2安装于水冷机壳1中，定子铁芯2的外周面与所述水冷机壳 1内壁接触。
[0032]定子铁芯2的长度比定子绕组3和水冷机壳1短，所以在三者之间围城一个环形容腔。
[0033]所述热管4为烧结式毛细吸液芯铜热管；所述热管4冷凝段嵌入水冷机壳1的安装孔5与机水冷壳1内表面接触；所述热管4蒸发段延伸至所述定子铁芯2的安装孔5内，所述容腔内填充导热灌封胶7，导热灌封胶7完全包裹端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统，包括水冷机壳、热管、冷却水道、导热灌封胶，所述水冷机壳内设置有冷却水道；定子绕组、定子铁芯、水冷机壳之间围成容腔，其特征在于：水冷机壳和定子铁芯的两端均具有安装孔；所述热管包括热管冷凝段和热管蒸发段；所述热管冷凝段装配于水冷机壳的安装孔中；所述热管蒸发段延伸至所述定子铁芯的安装孔内，所述容腔内填充导热灌封胶，导热灌封胶完全包裹端部绕组和热管。2.如权利要求1所述的一种强化热管理的高铁永磁电机散热系统，其特征在于：所述热管分为两组并分置于电机两端，一组热管对应一个容腔，每组热管均包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭德其，徐显贺，殷伟，李广，薛长志，晏才松，艾润，吴淑英，王志奇，张建平，谭卓伟，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：