水冷电机原理

研究与交流　矿用双速水冷电机的功率与结构　王丽芳　山西防爆电机（集团）有限公司（０４６０１　１）　Ｐｏｗｅｒ　Ｒａｔｅ　ａｎｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄｏｕｂｌｅ－ｓｐｅｅｄ　Ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍｏｔｏｒ　Ｗａｎｇ　Ｌｉｆａｎｇ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ—ｐｒｏｏｆ　Ｍｏｔｏｒ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ　摘要：矿用双速水冷电机在煤矿中主要作为输送　机的电机，在矿下的煤碳输送过程中，经常有煤块集中　堆积的现象，这就要求电机有很大的转矩才得以保证　煤块输送，双速电机的低速区间正是在这种情况下使用　的。它的功率与结构应适应这种情况。另外，水冷电机比　风冷有更好的冷却效果，在同等电流密度下，比风冷电　机的温升低１０￣Ｃ～２０￣Ｃ。　关键词：双速电机功率转矩　中图分类号：ＴＭ３０３文献标识码：Ａ　ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－２８０７．２０１１．０１．０１２　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ－－ｓｐｅｅｄ　ｗａｔｅｒ・・ｃｏｏｌｅｄ　ｍｉｎ・－　ｉｎｇ　ｍｏｔｏｒ　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｍａｉｎ　ｄｒｉｖｅ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ，￣ｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｔｈａｔ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｉｎ　ａ　ｓｈｏｒｔ　ｔｉｍｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓ，ｖｅｒｙ　ｌａｒｇｅ　ｔｏｒｑｕｅ　ｗａｓ　ｄｅｍａｎｄｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ，ｅｎｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｂｅ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ　ｎｏｒｍａｌｌｙ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｃａｓｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ－ｓｐｅｅｄ　ｍｏｔｏｒ　ｗｏｕｌｄ　ｏｐｅｒａｔｅ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｓｐｅｅｄ　ｒａｎｇｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄ　ｍｏｔｏｒ　ｓｈｏｗｅｄ　ｂｅｔｔｅｒ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉｒ－ｃｏｏｌｅｄ　ｍｏ－　ｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒｉｓｅ　ｏｆｔｈｅ　ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄ　ｍｏｔｏｒ　ｗａｓ　１０￣Ｃ　ｔＯ　２０℃ｌｏｗｅｒ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉ￣ｃｏｏｌｅｄ　ｍｏｔｏｒ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｏｕｂｌｅ－ｓｐｅｅｄ　ｍｏｔｏｒ　Ｐｏｗｅｒ　ｒａｔｅ　Ｔｏｒｑｕｅ　１　双速电机的功率与转矩　双速电机的功率有倍功率、等功率及既不是　倍功率也不是等功率等三种情况。　１．１等功率双速电机　￣ＨＹＢＳＤ９０／９０—４／８电机为等功率双速电机，　功率都是９０ｋＷ，只是极数差了一倍。考虑到要求　电机起动转矩倍数最低值为２．２，因此，８极的起　动转矩至少是４极额定转矩的４．４倍。也就是说，　如电机在４极运行中遇到煤块堆积过载，切换到　８极运行时，这时的转矩为４极运行时的４．４倍。而　单速电机只有２．２倍，故双速等功率电机的过载　能力强。　双速电机的高速对应的是正常运行，低速　对应的是过载下运行。电机正常运行的时间长，　因此，设计双速电机时，两者的效率基本相等。　而功率因数往往不能同时兼顾，只有保证正常运　行的功率因数，即４极的功率因数１：１－，８极电机的高　（如４极电机是０．８７，８极电机是０．６８）。而８极电　机的起动电流比４极电机的大，对电网的冲击也　大，这是等功率双速电机的一个特点。　１．２倍功率双速电机　如ＹＢＳＤ３００／１５０—４／８，４极为３００ｋＷ，８极为　１５０ｋＷ，功率差１倍，速度也差ｌ倍，而额定转矩　Ｔ＝Ｐ／ｎ，两者的额定转矩是相等的，起动转矩也　可以相等。这种电机的过载能力与普通单速电机　的相同，但优点是在相同的起动转矩情况下，起　动电流小，对电网的冲击也小。　１．３双速电机的应用选择　从以上情况看，等功率双速电机的过载能力　强，倍功率双速电机对电网的冲击小。如既要过　载能力好又对电网的冲击小，可以选择不同的功　率配置，￣［ＩＹＢＳＤ７００／４５０—４／８等。　《电机技术》２０１１年第１期・３３・

中央空调水冷机组的制冷原理是什么？中央空调大致分为水机、氟机、大型风管机这三类。首先，先谈一下大型风管机。（此类机型已经逐渐淡出市场）大型风管机就是以前那种用于工厂或者机房的空调设备，一般情况下，是一台大功率的机器拖一台大功率的风管机，然后现场制作铁皮风管，把这台大功率的风管机用铁皮风管接入各个工作区域，实现制冷、制热。优点：用于工程投标的时候，价格极为便宜。（一般一个工程项目用多联机需要100万的投入的话，而用这种方式只要40~50万。）为什么便宜我就不多说了，其实机器的内机数量会很少，多的是现场制作的费用。缺点：要开一起开，要关一起关。一般情况下各个区域没有办法单独分开使用。（耗能会加大/舒适度不高/控制不灵活/需要专门预留那台大功率风管机的位置/因为此台内机较大/噪音也较大！）

艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司作为专业的可拆式板式换热器生产商和制造商，专注于可拆式板式换热器的研发与生产。ARD艾瑞德专业生产可拆式板式换热器（PHE）、换热器密封垫（PHEGASKET）、换热器板片(PHEPLATE)并提供板式换热器维护服务（PHEMAINTENANCE）的专业换热器厂家。 ARD艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识，一直以来ARD致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，良好地运行于各行业，ARD已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的厂家。

ARD艾瑞德同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域专业的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、风凯/FUNKE、萨莫威孚/Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰/DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号将近2000种的板式换热器板片和垫片，ARD艾瑞德实现了与各品牌板式换热器配件的完全替代。全球几十个国家的板式换热器客户正在使用ARD提供的换热器配件或接受ARD的维护服务（包括定期清洗、维修及更换配件等维护服务）。

水冷柜机的工作原理

来源：舒适100网

家用空调一般都是采用机械压缩式的制冷装置，其基本的元件共有四件：压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置，四者是相通的，其中充灌着制冷剂（又称制冷工质）。压缩机象一颗奔腾的心脏使得制冷剂如血液一样在空调器中连续不断的流动，实现对房间温度进行调节。

制冷剂通常以几种形态存在：液态、气态和气液混合物。在这几种状态互相转化中，会造成热量的吸收和散发，从而引起外界环境温度的变化。在从气态向液态转化的过程，称为液化，会放出热量；反之，从液态向气态转化的过程，叫做汽化（包括蒸发和沸腾）要从外界吸收热量。

首先，低压的气态制冷剂被吸入压缩机，被压缩成高温高压的气体；而后，气态制冷剂流到室外的冷凝器，在向室外散热过程中，逐渐冷凝成高压液体； 接着，通过节流装置降压（同时也降温）又变成低温低压的气液混合物。此时，气液混合的制冷剂就可以发挥空调制冷的“威力”了：它进入室内的蒸发器，通过吸

收室内空气中的热量而不断汽化，这样，房间的温度降低了，它也又变成了低压气体，重新进入了压缩机。如此循环往复，空调就可以连续不断的运转工作了。

制冷剂是怎样在高温下冷凝向外界散发热量又在低温下蒸发从外界吸收热量呢？这与制冷剂本身的性质有关，我们都知道，在山顶上煮鸡蛋很难煮熟，而

用高压锅做饭时，鱼和肉等食品很快就能做熟，这是因为随着压力的升高，水的饱和温度（通常叫做沸点）也升高。所以，在大气压低于标准大气压的情况下，水的 沸点低于100oC，反之则高于100oC。同理，高温高压气态制冷剂从压缩机出来时饱和温度要高于室外气温。通过不断散热并开始液化后，其温度依然很

高，甚至在其完全变成液态后，仍继续向室外空气散热；而在室内，情况则相反，由于经过节流装置，制冷剂的压力和温度都降低很多，它的饱和温度也比室内气温 低，这才能够连续不断的从室内空气中吸收热量。

项目名称：南瑞集团公司科技项目“基于新型电力电子器件的

电动汽车电驱动系统关键技术研究及示范应用”（524608190055

）电机控制器IGBT模块水冷散热设计

潘政薇温传新骆健

（国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京210006）

摘要：以电机控制器中IGBT模块水冷散热回路为研究对象，根据传热机理对其进行了传热与流阻分析；并利用有限元仿真模拟软件对水冷散回路的散热性能进行仿真模拟，研究不同翅片尺寸、翅片数量、冷却水流量参数对IGBT散热结温与冷却水压降的影响规律，获得了水冷散热的最优设计参数。结果表明：当冷却水流量为16L/min、翅片数量为108、翅片尺寸为23mm×6mm时，水冷散热系

统具有更好的散热效果。关键词：电机控制器；水冷散热；散热翅片

0引言

随着环境压力的剧增，加上节能减排的发展需求，开发以

纯电动汽车为代表的新能源汽车已是大势所趋。电动汽车电

机控制器具有体积小、集成度高、热流密度大等特点，其主

要器件IGBT模块的损耗产生的热流密度大多已超过

10W/cm2[1-3]，转化为热量的损耗若没有及时被散热器带走，

积累的热量将会使控制器的温度达到100℃以上，这会导致

其加速损坏[4]。因此，需要选择散热效率高的水冷散热方式来

满足控制器中IGBT的散热需求。

本文以电机控制器中IGBT模块水冷散热回路为研究对

象，应用有限元仿真软件对散热翅片尺寸、数量、冷却水流量

对散热性能的影响进行了仿真模拟，总结了各主要参数对散

热性能的影响规律，其结论可以为电机控制器IGBT模块水冷

散热器的优化设计提供参考。

1水冷散热结构

电机控制器稳定运行时，IGBT器件的损耗占机箱内发热

器件总功耗的90%以上，IGBT模块的散热效率直接影响了电

机控制器整体的散热效果。如图1所示，控制器箱体外部底面

的水冷回路的位置在安装于箱体内部底面的IGBT模块下方，

IGBT的热损耗通过其安装凸台传导至水冷回路中的散热翅

片，并通过进、出水管的冷却水循环对其进行散热。