一种定子蒸发冷却装置，多根管路(3)以电机轴(2)为中心沿轴向均匀分布在定子铁心(1)中构成蒸发冷却组。每根管路(3)的前端通过第一连接头(6)、第一连接管路(7)与集汽环(4)相连。管路(3)的后端则通过第二连接头(8)、第二连接管路(9)与集液环(5)连通。集汽环(4)与出汽管(10)的后端相连，出汽管(10)的前端连入冷凝器(11)。回液管(12)的后端与冷凝器(11)相连。对自循环方式，回液管(12)的前端与集液环(5)相连。对强迫循环方式，回液管(12)的前端与循环泵(13)的入口相连，循环泵(13)的出口再通过第三连接管路(14)与集液环(5)相连。蒸发冷却通道组及其连接管路中流动着蒸发冷却介质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种定子蒸发冷却装置。
技术介绍
随着电机容量的增加，发热量增加，电机的散热能力直接影响着电机的性能和寿命，这就对电机的冷却系统提出更高的要求。目前，空冷方式和水冷方式作为主要的冷却方式，逐渐得到了广泛的应用。空气冷却是利用空气流动及其比热带走各部件的损耗所产生的热量。其优点是结构比较简单，方便可行，初投资和运行费用都较低。但是缺点是其冷却效果受外界环境影响比较大，冷却效率不高，而且由于机舱需要通风，会造成风沙和潮气侵蚀电机的问题，从而对电机的可靠性和工作寿命带来不利的影响。水冷方式采用水作为冷却介质，冷却效果较好，但是采用水冷方式要面对的最大问题就是，一旦冷却水泄漏往往引起短路，造成重大损失，这是水冷机组安全运行中的一个重大隐患。因此，要求水路系统具有绝对良好的密封性能，或者需要加入复杂庞大的去离子水处理系统。另外，鉴于一些特殊的运行环境，倘若冬季要承受零下40°C的严寒，冷却水还必须加入防冻剂，而这种防冻剂对钢铁有腐蚀性。所以水冷机组的冷却通道必须采用特殊金属加工，或者进行防腐处理。蒸发冷却技术利用蒸发冷却介质汽化吸热的原理来冷却电机。与传统的冷却方式相比，有着独特的优势。蒸发冷却技术利用汽化潜热吸热，冷却效率高，冷却效果均勻全面。 它采用高绝缘、沸点合适、不燃不爆、安全、稳定、无毒环保的蒸发冷却介质，保证了电机的安全稳定运行，克服了空冷方式、水冷方式在这方面的不足。目前，管道内冷式蒸发冷却的常规应用方式是定子绕组采用空心导线，或者空心导线与实心导线组合的方式，空心导线内部流动着蒸发冷却介质。热量传递到空心导线内部，蒸发冷却介质吸热汽化，在自身或者外在的循环动力的作用下，沿蒸发冷却回路进入到外部冷凝器，经冷凝器冷凝后再回到空心导线内部继续下一次的循环，如此周而复始，达到冷却电机定子的目的。中国专利01131399. 4提出了水轮发电机定子绕组的蒸发冷却装置。 中国专利200710177555. 3提出了一种内冷式自循环蒸发冷却风力发电机定子结构。这两者分别是上面这种管道内冷式蒸发冷却技术在水轮发电机和风力发电机上的应用。但是这种冷却方式的不足主要有两方面一方面是空心导线设置在定子槽内，必然会占用槽内的空间，降低槽满率，尤其对槽数较多的电机，会使得电机的体积和用材增加；另一方面，每一个槽内都需要设置一根或多根空心导线，每根空心导线都需要通过电液分离接头与集气管、集液管相连，进而连入整个系统，这样必然会造成整个冷却系统管路、接头众多，不仅使得系统的结构复杂，而且也造成运行、维护的困难，降低了整个系统的可靠性。另外，从应用场合出发，由于冷却回路设置在定子绕组中，在一些应用场合中，这种冷却方式的冷却范围将有很大的局限性，冷却的效果也会受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的克服现有管道内冷式蒸发冷却方式的不足，提供一种定子蒸发冷却装置。本专利技术的蒸发冷却管路设置在定子铁心中，不占用定子槽内空间，管路和接头数大大减少。不同应用场合电机的布置形态不同，例如水平式，倾斜式等。不同的布置形态将会带来不同的压力条件，进而影响蒸发冷却介质的流动和传热状态。相应的，本专利技术电机定子所采用的蒸发冷却装置也根据电机的布置形态有不同的实现形式强迫循环和自循环两种形式。本专利技术定子蒸发冷却装置，包括在定子铁心上以电机轴为中心设置的蒸发冷却通道组、冷凝器、出汽管、集汽环、集液环和回液管。所述的蒸发冷却通道组由多根平行于电机轴的管路构成，多根管路以电机轴为中心轴向均勻分布在定子铁心上，呈环形。管路的数目根据电机的尺寸和定子损耗而定。管路采用空心管。管路的材料可以是铜管、不锈钢管等金属管，也可以是四氟管等非金属管。在电机的一端设有集液环，电机的另一端设有集汽环。 蒸发冷却通道组中每根管路的前端通过连接头与集汽环连通，每根管路的后端通过连接头与集液环连通。集汽环与出汽管的后端相连，出汽管的前端连入冷凝器。对于自循环方式， 集液环与回液管的前端相连，回液管的后端与冷凝器连通。对于强迫循环方式，回液管的后端与冷凝器相连，回液管的前端连入循环泵的入口，循环泵的出口再与集液环相连。蒸发冷却通道组的各个管路及其连接管路中流动着蒸发冷却介质。对于立式布置的电机(例如水轮发电价)或倾斜布置的电机(例如风力发电机)，由于电机两端具有高度差，将集汽环放置于电机的高端，将集液环放置于电机的低端。 当电机运行时，管路中的蒸发冷却介质吸热后汽化形成两相混合物，两相介质与液相介质具有一定的密度差，从而形成循环压头。在该循环压头的作用下，两相混合物将不断上升进入集汽环。然后通过出汽管进入冷凝器的冷却空间，与二次冷却介质进行热交换，冷凝后的液化流入回液管，经过回液管进入集液环，进而重新回到蒸发冷却通道组的各个管路内，构成自循环蒸发冷却回路，周而复始地进行自循环，以达到直接冷却电机定子的目的。而对于卧式布置的电机(例如汽轮发电机)，由于电机沿轴向两端不存在高度差，不能提供有利的条件实现自循环，此时可采用强迫循环方式，即在装置中增加循环泵。循环泵的入口连接回液管的前端，循环泵的出口则与集液环连通。强迫蒸发冷却回路由循环泵提供外在的循环动力以维持循环。总之，根据具体的应用场合，可以相应地选择合适的实现形式。本专利技术定子蒸发冷却装置，具有以下显著的特点(1)本专利技术所采用管道内冷式蒸发冷却技术，由于采用高绝缘、不燃不爆、安全、稳定、无毒环保的蒸发冷却介质，避免了因为水冷机组因为水泄漏而发生各种事故的危险。(2)与水冷和空冷等方式相比，采用的管道内冷式蒸发冷却技术选用沸点合适的蒸发冷却介质，利用潜热带走热量，具有更高的冷却效率，更好的冷却效果；(3)与传统的管路内冷式蒸发冷却方式相比，该装置的冷却管路设置在铁心中，不占用槽内空间，而且管路和接头的数量都大大减少。(4)蒸发冷却循环装置具有自调节的能力，在一定的条件下，内冷通道中的蒸发点位置将随着负荷大小的改变而改变，以保证定子绕组的温升基本保持不变。这样就避免了负荷变化对绝缘使用寿命的影响，节省了维护费用。附图说明图Ia为电机纵向剖面展示的自循环方式的定子蒸发冷却装置结构示意图；图Ib为电机纵向剖面展示的强迫循环方式的定子蒸发冷却装置结构示意图；图2是电机横向剖面展示的定子铁心示意图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施方式，对本
技术实现思路
做进一步说明。本专利技术定子蒸发冷却装置，包括在定子铁心1上以电机轴2为中心设置的蒸发冷却通道组、冷凝器11、出汽管10、集汽环4、集液环5和回液管12。本专利技术定子蒸发冷却装置有自循环和强迫循环两种形式。对强迫循环方式的定子蒸发冷却装置，还包括循环泵13。图Ia为电机纵向剖面展示的自循环方式的定子蒸发冷却装置结构示意图。以倾斜布置的电机(例如风力发电机)为例表示。如图Ia所示，在定子铁心1上以电机轴2 为中心设置蒸发冷却通道组，所述的蒸发冷却通道组由多根平行于电机轴2的管路3构成， 多根管路3以电机轴2为中心，沿轴向均勻分布，呈环形。管路3采用空心管。管路3的材料可以是铜管、不锈钢管等金属管，也可以是聚四氟乙烯等非金属管。图Ia以单根管路3 为例说明每根管路在本专利技术装置中的连接方式。在电机的高端设有集汽环4，电机的低端设有集液环5。对于自循环方式，一般将集汽环4设在电机的高端，将集液本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭卉，闫静，顾国彪，宋玉洁，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
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