电机冷却系统的主要类型

电机的种类繁多，通风冷却的方式与冷却系统变化万千，下面仅就几种主要冷却介质的典型通风冷却系统作一些简单介绍。Ms.参与大家就空气冷却、氢气冷却、水冷却、油冷却和热管冷却作一个概要性的介绍。

1空气冷却系统

空气冷却是电机最常用的冷却方式，有自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风冷、自由循环通风、封闭循环通风、热管冷却等多种型式。按照电机内冷却空气流动的方向，空气冷却系统可以分为径向、轴向和混合式三种。

轴向通风系统便于安装直径较大的风扇，以加大通风量和获得足够大的风压。主要缺点是沿轴向的冷却不均匀，并且不利于利用转子上旋转部件所起到的风压元件作用。另外，由于风扇的安置而增加了转子轴向长度，此时为避免定、转子相擦，还需要增强轴与端盖的刚度。

在径向通风系统中，通常用外径与转子外径大体相同、装于电机两端的两只风扇作为风压元件，同时还可利用其它能产生辅助风压的零件，诸如风道片、磁极等的扇风作用。冷却介质由电机两端进来，经铁心中风道，沿径向由中部散发出去。这种系统的对称性好，在中型以上电机中获得较广泛的应用。但因风扇小，在中小型电机中其散热效果往往不及轴向系统的好。

必须指出的是，对称的径向或轴向通风系统，实际上都是轴、径向两种流动方向均存在，仅仅是以何种流动方向为主要形式而已。

带不同外加冷却器的一种用于封闭式电机的混合通风系统，可将电机内循环的热空气的热量有效地散走，极大地改善因外壳被封闭而变差的散热能力，确保适当的材料利用水平。通常，水轮发电机大都采用空气冷却，且为径向通风系统，一般备有外冷却器。

2氢气冷却电机

若将封闭式电机中的空气代之以氢气，空气冷却电机就变成了氢冷电机。与空气冷却相比，氢冷能显著减少通风损耗和减少转子在冷却介质中旋转时所引起的摩擦损耗，这两项损耗在高速大容量电机的总损耗中占有相当大的比例。但是，由于采用氢气冷却，将不可避免地要引起结构与运行上的复杂化。实际上，氢气冷却系统只用于大、中容量汽轮发电机中以及高速同步补偿机中。

较早期的氢冷电机都是所谓导体外冷电机，机壳自然必须是封闭的，并且都带有冷却器。为了避免氢气过快地泄漏和防止可能引起的爆炸，氢冷电机对密封的要求比封闭式空冷电机要高得多。氢气泄漏的途径主要是通过旋转和静止部件之间，即轴和端盖之间的间隙。在加强密封的同时，还要使电机内部氢的压力高于一个大气压，以避免大气的渗入而导致爆炸危险。氢冷电机都配备专门的充气排气装置，并用二氧化碳作为中间置换气体以避免氢气和空气直接接触而可能发生爆炸;同时要加强氢冷电机机座的强度，以保证在电机内部因事故发生爆炸时不致引起严重后果。

通常，电机内的氢气压力应不小于1.05个绝对大气压，氢气压力越高、冷却效果越好，但对电机壳体强度和运行可靠性也越高。近年来，大电机内的氢气压力已达3~4个大气压，而且大多采用导体直接冷却或内冷系统，使散热效果更佳。

3水冷电机

水是导热能力最好的冷却介质。按水冷电机的结构来分，也可分为水内冷与水外冷两类。潜水电机即是一种水外冷电机，有我们熟知的浅水潜水电机，还有一种深水潜水电机：将电机、机泵制成一体，不仅整机浸入水中，而且电机的内部，包括气隙都是冷却水循环系统的一部分，冷却效果显著。至于常规水内冷电机，典型模式为：经净化的冷却水从空心导线中流过，仅定子一侧采用水冷的称为单水内冷。

4油冷电机

如将整只电机密封而浸于油中进行冷却，称为潜油电机，如用于变压器强油循环系统中的小电机。另一种情况是冷却油通过电机内部进行循环，这种油冷系统实现的主要困难是要有一个穿装于空气隙的圆筒，它与机座联合起来形成一个密封的油箱。

由于通过气隙的圆筒处在强大的运动磁场中，因此这个圆筒必须用电介质或弱磁性材料做成，以免引起涡流损耗和增大定子绕组的漏磁通。其次，这种材料应该在工艺上便于和钢铁联结在一起进行密封。由于对这种结构及材料上较高的要求，油冷系统虽有种种优点，除在某些特种电机中之外，这种冷却系统没有得到广泛应用。尤其在水内冷电机的成功应用之后，尽管油比水介电性能强，但在冷却效果上水比油强且价廉，特别是蒸馏水的性能已能够满足介电性能要求，故油冷系统的应用范围就更小了。

5热管冷却

热管是当代已为人们熟知的有效传热装置。它的作用原理是基于无外加驱动泵情况下所产生的蒸发—冷凝过程。当热管内液体受热，发生液—汽变换而蒸发时，自然提高了管内的压力与温度，促使蒸发后的气体沿预设的通道通向冷却器，该处的温度较低，因而使蒸汽重新冷凝，压力下降。如此，封闭系统的压差实现了内部自然循环及热量的传输。