[发明专利]一种基于气-液相变的电机定子铁芯冷却结构及定子铁芯、电机和电机冷却方法

说明书

本发明公开一种基于气‑液相变的电机定子铁芯冷却结构及定子铁芯、电机和电机冷却方法，冷却结构包括轴向连通器、周向热管和蒸发冷凝装置。周向热管的数量为多个，环绕在定子铁芯本体内部，沿定子铁芯本体的轴向均匀分布。轴向连通器为一个，布置在定子铁芯本体内部下方，与所有周向热管相交汇。蒸发冷凝装置安装在电机机座上方，周向热管连通至蒸发冷凝装置。周向热管和轴向连通器共同构成工作管路，工作管路内部充注一定质量和压强的相变工质。本发明通过相变工质的气液相变将电机定子内部的热量传递至电机外部，能够有效解决电机定子散热不足而引起的温度不均和过高的问题，提高电机的工作寿命和效率。

技术领域

本发明涉及电机冷却领域，具体涉及一种基于气-液相变的电机定子铁芯冷却结构及定子铁芯、电机和电机冷却方法。

背景技术

电机是依据电磁感应定律将电能转化为机械能，可以为用电器或各种机械的提供动力源。在电机运转过程中，不可避免地会产生多种损耗，这些损耗绝大多数最终都转化为热能，使电机升温，降低电机效率，甚至损坏电机。

目前普遍采用的电机冷却方式是通过电机机座上的冷却片和电机主轴带动的风扇协同进行通风冷却，具有其结构简单、加工容易的优点。但由于空气的比热较低，需要风扇的强制对流辅助，冷却效率较低，且空气在电机中容易发生回流、涡旋等问题，严重影响冷却效率。利用流体的气液相变吸收热量是一种非常有效的冷却方式，中国专利CN107070062A公开了一种电机相变冷却系统，将多支独立的热管放置在电机定子中吸收定子的热量，热管中的工质为水。该专利中仅简单将热管插到定子中，利用水蒸发吸收定子的热量，再利用外部冷凝器将其冷凝，未考虑回液分配问题，会造成各个热管回液分配不均的问题，只能达到局部冷却的效果。中国专利CN206619966U公开了一种应用于大型电机定子散热的相变冷却装置，通过在电机定子铁芯上设置轴向和周向热管对其进行冷却，但是该专利未提及如何将热管工质气体冷凝成液。另外，该专利依赖吸热芯将液体输送至吸热段，不但输送速度难以保证，而且吸热芯会影响热管工质吸热速率，降低冷却效果。中国专利CN107465304 A公开了一种电机相变冷却系统，该方案通过在定子铁芯上设置轴向工质蒸发段和电机外部的冷凝器形成工作循环，但是该专利气态及液态工质所经过的管道为一根，且各个蒸发段未实现连通，在实际应用中会导致工质流动差，冷却效果差，且距离定子冷凝段近的一侧相对于另一侧效果更好，会引起电机内部沿轴向的温度不均，由于热胀冷缩产生的切应力影响电机正常工作、结构强度及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于气-液相变的电机定子铁芯冷却结构及定子铁芯、电机和电机冷却方法，以解决现有技术中电机定子铁芯冷却效果不佳、散热效率不高的问题。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种基于气-液相变的电机定子铁芯冷却结构，包括轴向连通器、周向热管和蒸发冷凝装置，周向热管环绕于电机定子的定子铁芯本体内部，周向热管设置若干个，若干个周向热管沿定子铁芯本体轴向间隔分布，若干周向热管之间通过轴向连通器连通；蒸发冷凝装置设置于与轴向连通器相对的位置，蒸发冷凝装置与所有周向热管连通；轴向连通器和周向热管中加有相变工质。

周向热管的形状为环形，周向热管套设于定子铁芯本体内部。

轴向连通器包括若干段第一连通管，相邻周向热管之间通过第一连通管连通。

蒸发冷凝装置通过若干第二连通管分别与每一个周向热管连通，第二连通管与周向热管的连接点与轴向连通器与周向热管的连接点正对。

一种具有上述基于气-液相变的电机定子铁芯冷却结构的定子铁芯。

轴向连通器位于定子铁芯本体的下部，蒸发冷凝装置设置于定子铁芯本体的上方。

若干周向热管沿定子铁芯本体轴向均匀分布。

一种具有上述定子铁芯的电机。