一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在屏蔽電機(jī)定子鐵芯（4）兩端的密閉空腔內(nèi)的冷卻水管（1），所述冷卻水管（1）與屏蔽電機(jī)定子筒體外壁的冷卻水夾套相連通。本發(fā)明能有效帶出電機(jī)定子兩端密閉空腔內(nèi)積聚的熱量，改善電機(jī)定子內(nèi)腔的溫度分布，還能在斷電停泵或二次冷卻水?dāng)嗍l件下，利用電機(jī)定子冷卻水夾套與定子內(nèi)腔的溫度差產(chǎn)生流體自然循環(huán)流動(dòng)，從而帶走定子內(nèi)腔的部分熱量，避免電機(jī)定子內(nèi)腔溫度超過(guò)絕緣的允許溫度導(dǎo)致屏蔽電機(jī)失效的狀況，提高屏蔽電機(jī)定子繞組線圈的可靠性，保障核能裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屏蔽電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在核能【技術(shù)領(lǐng)域】，核能裝置高溫高壓全密封結(jié)構(gòu)的屏蔽泵采用了全密封式的結(jié)構(gòu)用以承受高溫高壓的一回路介質(zhì)，其電機(jī)部分與水力部件連成一個(gè)整體處于全密封主泵壓力邊界之內(nèi)的液體之中。
[0003]為了避免電機(jī)的定子鐵芯和繞組線圈與反應(yīng)堆冷卻劑液體接觸而造成電機(jī)故障，現(xiàn)在主要采用將薄壁不銹鋼屏蔽套6裝入電機(jī)定子鐵芯4內(nèi)壁、并在屏蔽套6兩端進(jìn)行密封焊接的手段，以實(shí)現(xiàn)密封隔離。但采用這種定子腔體密閉的結(jié)構(gòu)后，對(duì)電機(jī)定子的散熱較為不利，因此，為了冷卻密閉的、散熱效果不好的電機(jī)定子內(nèi)腔，通常在電機(jī)定子筒體外壁設(shè)置夾套層，并利用二次冷卻水通過(guò)電機(jī)定子筒體外壁的傳熱帶走定子內(nèi)腔體熱量進(jìn)行冷卻。
[0004]但這種通過(guò)電機(jī)筒體外壁二次冷卻水冷卻的方法散熱效果并不理想，由于定子內(nèi)腔兩個(gè)端部的腔體內(nèi)的空氣傳熱效果相對(duì)較差，導(dǎo)致電機(jī)定子兩個(gè)端部?jī)?nèi)腔的繞組線圈處于相對(duì)較高的溫度環(huán)境下，尤其在斷電停泵以及二次冷卻水?dāng)嗍У那闆r下，密閉在電機(jī)定子內(nèi)腔的熱量不能導(dǎo)出，容易造成電機(jī)定子內(nèi)腔溫度超過(guò)絕緣的允許溫度，最終導(dǎo)致屏蔽電機(jī)失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其能有效帶出電機(jī)定子兩端密閉空腔內(nèi)積聚的熱量，改善電機(jī)定子內(nèi)腔的溫度分布，還能在斷電停泵或二次冷卻水?dāng)嗍l件下，利用電機(jī)定子冷卻水夾套與定子內(nèi)腔的溫度差產(chǎn)生流體自然循環(huán)流動(dòng)，從而帶走定子內(nèi)腔的部分熱量，避免電機(jī)定子內(nèi)腔溫度超過(guò)絕緣的允許溫度導(dǎo)致屏蔽電機(jī)失效的狀況，提高屏蔽電機(jī)定子繞組線圈的可靠性，保障核能裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在屏蔽電機(jī)定子鐵芯兩端的密閉空腔內(nèi)的冷卻水管，冷卻水管與屏蔽電機(jī)定子筒體外壁的冷卻水夾套相連通。現(xiàn)有技術(shù)中，為冷卻密閉的電機(jī)定子內(nèi)腔，通常采用在電機(jī)定子筒體外壁設(shè)置夾套層，利用二次冷卻水通過(guò)電機(jī)定子筒體外壁的傳熱帶走定子內(nèi)腔體熱量的方式進(jìn)行冷卻。作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員，由于該設(shè)備對(duì)于電機(jī)定子內(nèi)腔的密封要求非常高，一旦打開(kāi)電機(jī)定子密閉內(nèi)腔后未進(jìn)行良好密封，電機(jī)的定子鐵芯和繞組線圈就會(huì)與滲入的反應(yīng)堆冷卻劑液體接觸而造成電機(jī)故障，因此設(shè)計(jì)規(guī)范和常識(shí)均要求外部冷卻。因此，在設(shè)計(jì)電機(jī)定子冷卻結(jié)構(gòu)時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員一般不會(huì)考慮到打開(kāi)電機(jī)定子密閉內(nèi)腔并在該內(nèi)腔中設(shè)計(jì)冷卻結(jié)構(gòu)。但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述通過(guò)電機(jī)筒體外壁二次冷卻水冷卻的方法散熱效果并不理想，無(wú)法有效對(duì)定子內(nèi)腔兩個(gè)端部的腔體內(nèi)的空氣進(jìn)行有效散熱；尤其是在斷電停泵以及二次冷卻水?dāng)嗍У那闆r下，根本無(wú)法對(duì)定子內(nèi)腔進(jìn)行散熱，電機(jī)定子內(nèi)腔溫度非常容易超過(guò)絕緣的允許溫度，最終導(dǎo)致屏蔽電機(jī)失效。因此，本方案突破了傳統(tǒng)的僅在電機(jī)定子筒體外壁設(shè)置冷卻裝置的思維，克服了在密閉的定子內(nèi)腔中無(wú)法設(shè)置冷卻結(jié)構(gòu)的技術(shù)偏見(jiàn)，在定子鐵芯的兩個(gè)端部的密閉腔體內(nèi)設(shè)置了冷卻水管，兩個(gè)端部的冷卻水管分別與屏蔽電機(jī)定子筒體外壁的冷卻水夾套相通，在電機(jī)定子筒體內(nèi)形成冷卻水流入流出的回路:一方面，在屏蔽電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，該冷卻水流入流出回路能夠利用冷卻水夾套流動(dòng)的二次冷卻水有效帶出電機(jī)定子兩端積聚的熱量，改善電機(jī)定子內(nèi)腔的溫度分布；另一方面，尤為重要的，在斷電停泵或二次冷卻水?dāng)嗍l件下，又能夠利用電機(jī)定子冷卻水夾套與定子內(nèi)腔的溫度差產(chǎn)生流體自然循環(huán)流動(dòng)，從而帶走定子內(nèi)腔的部分熱量，避免了電機(jī)定子內(nèi)腔溫度超過(guò)絕緣的允許溫度最終導(dǎo)致屏蔽電機(jī)失效的狀況。此外，冷卻水管與冷卻水夾套連通時(shí)，連接處管壁密封連接；電機(jī)定子筒體開(kāi)口處的冷卻水管外壁也與電機(jī)定子筒體開(kāi)口孔的四周密封連接，避免冷卻水液體進(jìn)入定子內(nèi)腔，也滿足了電機(jī)定子內(nèi)腔密封的要求。本方案通過(guò)在定子內(nèi)腔中設(shè)置冷卻結(jié)構(gòu)，除能有效降低定子內(nèi)腔兩端的溫度外，更為重要地，還提供了一種斷電停泵以及二次冷卻水?dāng)嗍У那闆r下對(duì)電機(jī)定子內(nèi)腔進(jìn)行冷卻的方法，并且同時(shí)滿足了定子內(nèi)腔密封和內(nèi)部冷卻的要求，具有突出的特點(diǎn)。
[0007]作為優(yōu)選，上述冷卻水管環(huán)形設(shè)置在屏蔽電機(jī)定子鐵芯兩端的密閉空腔內(nèi)，環(huán)面平行于定子鐵芯端面，采用環(huán)形冷卻水管在密閉空腔內(nèi)繞一圈，可以使得二次冷卻水在密閉空腔內(nèi)流經(jīng)的距離更長(zhǎng)，能更多地帶走密閉空腔內(nèi)的熱量，而且同時(shí)還能使得密閉空腔中的熱量分布更加均勻。
[0008]進(jìn)一步，為了使環(huán)形冷卻水管與冷卻水夾套的連接更合理和方便，上述冷卻水管與冷卻水夾套通過(guò)連接管連通，連接管與冷卻水管和冷卻水夾套的管壁均密封連接，連接管還與電機(jī)定子筒體開(kāi)口孔的四周也密封連接，滿足定子內(nèi)腔密閉要求，避免冷卻水液體進(jìn)入定子內(nèi)腔。
[0009]優(yōu)選的，上述冷卻水管截面為圓形或正六邊形；冷卻水管數(shù)量至少為2根，屏蔽電機(jī)定子鐵芯兩端的密閉空腔內(nèi)各至少設(shè)置一根。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，上述屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)還包括垂直于定子鐵芯端面的導(dǎo)水管，上述導(dǎo)水管穿過(guò)定子鐵芯，兩端分別與屏蔽電機(jī)定子鐵芯兩端的密閉空腔內(nèi)的冷卻水管相連通。本方案中，屏蔽電機(jī)定子鐵芯兩端的密閉空腔內(nèi)的冷卻水管還可以利用穿過(guò)電機(jī)定子中段鐵芯的導(dǎo)水管連通，形成二次冷卻水從定子鐵芯一端的冷卻水管流入、從另一端的冷卻水管流出的回路。
[0011]為減小對(duì)定子鐵芯筒體的電磁設(shè)計(jì)影響，作為優(yōu)選，上述導(dǎo)水管數(shù)量為4個(gè)，均勻分布在定子鐵芯外徑邊沿上；導(dǎo)水管截面為圓形或橢圓形。
[0012]進(jìn)一步，上述連接管數(shù)量至少為兩根，位于冷卻水管圓環(huán)面的同一側(cè)，采用該方案，上述定子鐵芯兩端的冷卻水管可以不采用上述導(dǎo)水管連接，即定子鐵芯兩端的冷卻水管不相互連通，各自形成二次冷卻水流入與流出的回路。本方案中，兩根連接管位于冷卻水管圓環(huán)面的同一側(cè)，使得二次冷卻水經(jīng)其中一根連接管進(jìn)入冷卻水管，并沿冷卻水管圓環(huán)在密閉空腔內(nèi)流一圈后從另一根連接管流出，流回冷卻水夾套。
[0013]進(jìn)一步，上述連接管數(shù)量至少為兩根，分別位于冷卻水管圓環(huán)面上相對(duì)的兩側(cè)。本方案中，兩端的冷卻水管也不相互連通，兩根連接管位于冷卻水管圓環(huán)面的相反側(cè)，使得二次冷卻水經(jīng)其中一根連接管進(jìn)入冷卻水管，并沿冷卻水管的兩個(gè)半圓環(huán)在密閉空腔內(nèi)流半圈后，從圓環(huán)面另一側(cè)的連接管流出，流回冷卻水夾套。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、本發(fā)明突破了傳統(tǒng)的僅在電機(jī)定子筒體外壁設(shè)置冷卻裝置的思維，在定子鐵芯的兩個(gè)端部的密閉腔體內(nèi)設(shè)置了與電機(jī)定子筒體外壁的冷卻水夾套連通冷卻水管，并對(duì)電機(jī)定子筒體開(kāi)口處進(jìn)行了密封設(shè)計(jì)，避免冷卻水液體進(jìn)入定子內(nèi)腔，既滿足了定子內(nèi)腔的密封要求，又實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部冷卻。
[0015]2、本發(fā)明的內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)使得在屏蔽電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，二次冷卻水流經(jīng)冷卻水管，能有效帶出電機(jī)定子兩端密閉空腔內(nèi)積聚的熱量，改善電機(jī)定子內(nèi)腔的溫度分布；
3、本發(fā)明還能在斷電停泵或二次冷卻水?dāng)嗍l件下，利用電機(jī)定子冷卻水夾套與定子內(nèi)腔的溫度差產(chǎn)生流體自然循環(huán)流動(dòng)，從而帶走定子內(nèi)腔的部分熱量，避免了電機(jī)定子內(nèi)腔溫度超過(guò)絕緣的允許溫度最終導(dǎo)致屏蔽電機(jī)失效的狀況，保障核能裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為定子鐵芯端面冷卻水管結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖例說(shuō)明:1、冷卻水管；2、連接管；3、導(dǎo)水管；4、定子鐵芯；5、繞組線圈；
6、屏蔽套。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0019]【實(shí)施例1】
如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中為解決密封的定子內(nèi)腔的散熱問(wèn)題，主要采用在電機(jī)定子筒體外壁設(shè)置冷卻水夾套的方式，利用二次冷卻水通過(guò)與電機(jī)定子筒體外壁的傳熱帶走定子內(nèi)腔體熱量進(jìn)行冷卻。針對(duì)該種冷卻方式效果不佳的問(wèn)題，在此方案基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其在屏蔽電機(jī)定子鐵芯4兩端的密閉空腔內(nèi)均設(shè)置有冷卻水管1，該冷卻水管I與屏蔽電機(jī)定子筒體外壁的冷卻水夾套相連通。本實(shí)施例在電機(jī)定子筒體內(nèi)設(shè)置冷卻結(jié)構(gòu)，形成冷卻水流入流出的回路，能有效帶出電機(jī)定子兩端密閉空腔內(nèi)積聚的熱量。根據(jù)密閉空腔內(nèi)的空間大小，冷卻水管I可以設(shè)置有多根，冷卻水管I也可以采用任意的截面形狀。此外，定子鐵芯4兩端的冷卻水管I可以根據(jù)實(shí)際需要選擇連通或不連通。
[0020]【實(shí)施例2】
如圖1和圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做出了進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)施例中的冷卻水管I數(shù)量為2根，屏蔽電機(jī)定子鐵芯4兩端的密閉空腔內(nèi)各設(shè)置一根，冷卻水管I環(huán)形設(shè)置在屏蔽電機(jī)定子鐵芯4兩端的密閉空腔內(nèi)，環(huán)面平行于定子鐵芯4端面，冷卻水管I與冷卻水夾套通過(guò)連接管2連通，連接管2與冷卻水管I和冷卻水夾套的管壁密封連接，防止冷卻水進(jìn)入密閉的定子腔。其中冷卻水管I截面為圓形。實(shí)際應(yīng)用中，如果密閉空腔內(nèi)的空間較大，兩端的密閉空腔內(nèi)均可設(shè)置多根冷卻水管1，以增強(qiáng)散熱冷卻的作用；冷卻水管I截面也可以為其他任意規(guī)則或不規(guī)則的形狀，如正六邊形、正八邊形、梯形等等。本實(shí)施例中冷卻水管I采用環(huán)形結(jié)構(gòu)在密閉空腔內(nèi)繞一圈，可以使得二次冷卻水在密閉空腔內(nèi)流經(jīng)的距離更長(zhǎng)，能更多地帶走密閉空腔內(nèi)的熱量，而且同時(shí)還能使得密閉空腔中的熱量分布更加均勻。
[0021]【實(shí)施例3】
如圖3所示，在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中的上述連接管2數(shù)量為兩根，位于冷卻水管I圓環(huán)面的同一側(cè)。定子鐵芯4兩端的冷卻水管I各自形成二次冷卻水流入與流出的回路。由于兩根連接管2位于冷卻水管I圓環(huán)面的同一側(cè)，使得二次冷卻水經(jīng)其中一根連接管2進(jìn)入冷卻水管1，并沿冷卻水管I在密閉空腔內(nèi)流一圈后從另一根連接管2流出，流回冷卻水夾套。
[0022]【實(shí)施例4】
如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例4的基本相同，區(qū)別僅在于兩根連接管2分別位于冷卻水管I的圓環(huán)面上相對(duì)的兩側(cè)，二次冷卻水經(jīng)其中一根連接管2進(jìn)入冷卻水管1，并沿冷卻水管I的兩個(gè)半圓環(huán)在密閉空腔內(nèi)流半圈后，從圓環(huán)面另一側(cè)的連接管2流出，流回冷卻水夾套。
[0023]【實(shí)施例5】
在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中的屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其定子鐵芯4兩個(gè)端部的密閉腔體內(nèi)的冷卻水管I利用穿過(guò)電機(jī)定子鐵芯4外徑邊沿的4個(gè)導(dǎo)水管3連通，4個(gè)導(dǎo)水管3為圓形直管，均勻分布在定子鐵芯4外徑邊沿上。導(dǎo)水管3采用這種分布方式對(duì)定子鐵芯4的筒體的電磁設(shè)計(jì)影響較小，因此可以在對(duì)屏蔽電機(jī)的工作產(chǎn)生最小影響的情況下，在定子鐵芯4兩端的密閉腔體內(nèi)設(shè)計(jì)冷卻結(jié)構(gòu)散熱。在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以利用冷卻水夾套內(nèi)定子鐵芯段散熱片等結(jié)構(gòu)形成的流動(dòng)阻力來(lái)合理進(jìn)行冷卻水管I與冷卻水夾套的二次冷卻水回路的流量分配。實(shí)際應(yīng)用中，為減小對(duì)定子鐵芯筒體的電磁設(shè)計(jì)影響，導(dǎo)水管3應(yīng)設(shè)置盡量小的管徑和數(shù)量，因此具體應(yīng)用時(shí)，上述導(dǎo)水管3數(shù)量、管徑和分布位置可根據(jù)所需冷卻水流通面積來(lái)設(shè)定。
[0024]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括設(shè)置在屏蔽電機(jī)定子鐵芯(4)兩端的密閉空腔內(nèi)的冷卻水管(1)，所述冷卻水管(I)與屏蔽電機(jī)定子筒體外壁的冷卻水夾套相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻水管(I)環(huán)形設(shè)置在屏蔽電機(jī)定子鐵芯(4)兩端的密閉空腔內(nèi)，環(huán)面平行于定子鐵芯(4)端面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻水管(I)與冷卻水夾套通過(guò)連接管(2 )連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻水管(I)截面為圓形或正六邊形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻水管(I)數(shù)量至少為2根，屏蔽電機(jī)定子鐵芯(4)兩端的密閉空腔內(nèi)各至少設(shè)置一根。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括垂直于定子鐵芯(4)端面的導(dǎo)水管(3)，所述導(dǎo)水管(3)穿過(guò)定子鐵芯(4)，兩端分別與屏蔽電機(jī)定子鐵芯(4)兩端的密閉空腔內(nèi)的冷卻水管(I)相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)水管(3)數(shù)量為4個(gè)，均勻分布在定子鐵芯(4)外徑邊沿上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)水管(3)截面為圓形或橢圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接管(2)數(shù)量至少為兩根，位于冷卻水管(I)圓環(huán)面的同一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一所述的一種屏蔽電機(jī)定子腔冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接管(2)數(shù)量至少為兩根，分別位于冷卻水管(I)圓環(huán)面上相對(duì)的兩側(cè)。
【文檔編號(hào)】H02K9/19GK103545986SQ201310475018
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】鄧禮平, 劉立志 申請(qǐng)人:中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院