一种新颖的电机风路结构

余月萍，殷毅俊

(上海上电电机有限公司，上海 200240)

0 引言

高温气冷堆核电站工程燃料球输送用氦气压缩机系统的置入式鼠型感应电机，在反应堆负载内置于压缩机中，与两端的高速离心叶轮同轴工作。由于压缩机腔内的压力很高，所以整个压缩机都被一层很厚的外壳包裹着，因此如何解决电机的散热问题就显得非常重要。

1 电机冷却方式

在球输送氦压缩机的电机冷却方式上，目前有两种方案，一种是采用水冷结构，另一种是采用风冷结构。

水冷结构冷却效果较好，但结构复杂，加工制造要求高，尤其是用在球输送氦压缩机等内置式结构的电机中。另外，水冷结构并不能直接对电机转子进行冷却，电机转子的热量要依靠辐射传导才能向外散热。如果在设计或运行时不能有效地将电机转子的温度控制在安全区域内工作，将会导致电机在工作运行时失效。

在以往的球输送氦压缩机电机中也有采用风冷结构。风路通常是以纯轴向方式对电机进行冷却，可以对电机定子和转子同时进行冷却。但由于冷却风路长，使电机绕组两端的温度差异很大，冷却效果不理想，可能会影响到电机的可靠性。

2 冷却结构的改进

在定子铁心的中间设置一块导风板，导风板上分别加工有若干个通风孔和通风槽，在定子铁心上设有若干个轴向通风孔(分为贯通和不贯通两种)。当冷却风流进内壳体后，就分成进风风路1和进风风路2两路风。

进风风路1流经导风板上的通风孔后沿着定转子之间的气隙又分成两路，一路往出风方向，另一路流经定子铁心上的轴向通风孔(贯通)往出风方向。

进风风路2流经导风板上的通风槽后，流向定子铁心上的轴向通风孔(不贯通)，再流经定子铁心上的轴向通风孔(贯通)往出风方向。

上述进风风路1和进风风路2的流经过程，就是对电机定子铁心、绕组端部及转子外表面的通风冷却过程，最终两路风汇合成一起，将热量带走。

3 具体实施方案

图1中，电机带绕组定子铁心2安装在内壳体4内。内壳体4中间的圆周上加工了若干个孔。这些孔与导风板3上的通风孔和通风槽对齐。装有电机带绕组定子铁心2的内壳体4放置在外壳体1内。在内壳体4和外壳体5中间设有冷却风的进口通道和排放热量的出风通道。

如图2为图1中标注进风风路1的剖视示意图。冷却风从内壳体4上的孔进入导风板3上的通风孔，流向电机转子1和有绕组定子铁心2之间的气隙，分成左、右两路冷却风。左路的冷却风在通过气隙后流入左侧腔内，经出风通道排出电机外面。右路的冷却风在通过气隙后流向右侧腔内，在冷却绕组端部后进入电机有绕组定子铁心2中的轴向通风孔(贯通)后流向左侧腔内，经出风通道排出电机外面。

图3 进风风路2的示意图

如图3为图1中标注进风风路2的剖视示意图。冷却风从内壳体4上的孔进入导风板3上的通风槽，流向有绕组定子铁心2上的轴向通风孔(不贯通)。在冷却绕组端部后，进入电机有绕组定子铁心2中的轴向通风孔(贯通)后流向左侧腔内，经出风通道排出电机外面。

从图1上可以看到整个冷却风路的结构示意图，可以均匀地对电机定、转子铁心及绕组端部表面进行冷却。

整个风路结构可对转子外表面、定子铁心、绕组表面等发热面进行均匀的冷却，大大提高了电机的运行可靠性。在结构上又简单可行，易于加工制造，实用性好。且用在新型的球输送氦压缩机电机中，效果要明显优于纯轴向通风方式对电机进行的冷却，同时还可推广到其它有特殊结构要求的电机上使用。

4 应用及展望

本风路结构现已成功应用于氦气压缩机系统的置入式鼠笼感应异步电动机，电机的转速达到10290 r/min。该电机已经过满转速空载试验，试验值与设计值非常接近。电机在高速运行状态下运行平稳，未发现临界震动情况。通过120%额定转速的超速试验，转子经受了高速旋转的离心力作用下未发生结构损坏，验证了转子风路结构应用的合理性。