一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機制造技術

本實用新型專利技術公開了一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機，包括進風口、內風道、冷卻風道、出風口，冷卻風道布置在機殼的四個角上，電機冷卻由外部風冷裝置和封閉層內部循環風冷卻裝置組成的復合冷卻裝置共同完成。外部風冷裝置采用外部強迫通風經由電機一端的進風口導入電機夾層中的內風道，再進入冷卻風道，然后從電機的另一端排出，電機的熱量通過冷卻風散發。內部循環風冷卻裝置是一種利用定子通風孔、氣隙和轉子通風孔及安裝在轉軸上的葉輪所組成的內部空氣循環冷卻裝置，轉子的熱量通過內部空氣循環傳遞到定子鐵心和端蓋。本實用新型專利技術描述的電機結構緊湊，適用于有獨立通風冷卻系統的鐵路高速客運列車用全封閉永磁同步牽引電機。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種具有空氣冷卻結構的牽引電機，尤其是一種具有從牽引電機外部導入冷風直接對電機的定子鐵心和端蓋進行冷卻的空氣冷卻結構的全封閉永磁同步牽引電機。
技術介紹
由于受到安裝空間和重量的限制，牽引電機通常采用較高的電磁負荷。牽引電機運行時所產生的損耗較高，發熱比較嚴重，直接影響電機的絕緣材料壽命和運行可靠性，因此在研制牽引電機時，必須改進電機的傳統冷卻方式，以提高其散熱能力，延長絕緣壽命， 適應牽引系統中的要求，保證電機運行安全、可靠。永磁同步電機因功率密度大、綜合運用效率高，近年來倍受關注，在牽引領域有些初步的應用，例如Siemens和Bombardier已經實現了永磁同步電機在動車和地鐵列車上的牽引應用。通過研究和試驗發現將現有的永磁同步電機直接應用于牽引領域中是不合適的，需要對其冷卻裝置做進一步改進，提高散熱能力，保證運行安全。永磁同步牽引電機因為電機本身的特殊性——永磁體勵磁，需要采取措施避免永磁體失磁和異物進入電機被永磁體吸附，影響電機運行。全封閉結構是永磁同步牽引電機應用的一種選擇，其優良散熱能力是必備的要求，保證永磁體工作在它的限定溫度之下，同時采用外部通風系統對永磁同步牽弓I電機進行強迫冷卻，加強電機的散熱。目前牽引電動機的冷卻方式主要有強迫風冷、自通風、自然冷卻、充液冷卻、熱管冷卻和水冷幾種方式，其中在機車和動車應用中，強迫風冷應用最廣泛。從交直傳動系統中的脈(直)流牽弓I電機到交流傳動系統中的異步牽弓I電機，外部通風系統(風機、空氣過濾器等)利用風道直接將冷風吹進牽引電動機內部，冷卻定子和轉子的各個零部件，利用氣流壓差，將牽引電動機內部的熱風排入周圍環境中，此類開啟式結構不適用永磁牽引電機。在低地板城市客車和電動汽車應用中，因使用環境惡劣，牽引電機采用全封閉結構，一般采用自然冷卻、自通風和水冷等冷卻方式，雖然水冷方式對于功率密度較高的牽引電機應用比較多，但在部分場所的應用受到限制，如在無軌電車中，不推薦使用水冷牽引電機；而自然冷卻方式的冷卻效果有限，采用這種冷卻方式的牽引電機體積相對較大，功率等級偏低；自通風冷卻方式在牽引電機低速時風量小、冷卻效果差、高速時通風噪聲大，采用這種冷卻方式的牽引電機軸向長度較長、功率等級和轉速受到限制、影響其應用。全封閉結構的牽引電機采用外強迫通風冷卻可以規避上述問題，有效地屏蔽電磁噪聲，降低通風噪聲。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機，克服了全封閉永磁同步電機在牽引領域應用時因冷卻效果造成牽引電機體積大，在牽引電機低速時風量小、冷卻效果差、高速時通風噪聲大，電機功率等級和轉速受到限制的技術問題，提供了一種新型的，具備外部強迫通風冷卻結構的高速、高功率密度或大功率永磁同步牽引電機。本技術具體提供了一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機的具體實施方式，一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機，包括定子、轉子和機殼，還包括進風口、 內風道、冷卻風道、出風口，永磁同步牽引電機為全封閉結構，且冷卻風道布置在機殼的四個角上，全封閉永磁同步牽引電機的冷卻結構包括由外部強迫風冷裝置和位于永磁同步牽引電機內封閉層內的內部循環風冷卻裝置組成的復合冷卻裝置。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機進一步的實施方式， 外部強迫風冷裝置包括進風口、內風道、冷卻風道、出風口，外部強迫風冷裝置由進風口導入外部的冷卻風在冷卻風道內冷卻永磁同步牽引電機，進風口和內風道布置在永磁同步牽引電機的一端，出風口布置在永磁同步牽引電機的相對另一端，內風道和冷卻風道處于封閉層外部的永磁同步牽引電機夾層中，內風道連接出風口和冷卻風道。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機進一步的實施方式， 機殼的外形為削角四邊形，外部強迫風冷裝置的冷卻風道包括布置在定子的削角四邊形內層與定子鐵心外圓所形成的四個角區，冷卻風道包括由機殼、定子鐵心、定子鐵心支撐筋組成的8個軸向區域，定子鐵心外圓上設置有散熱筋。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機進一步的實施方式， 內部循環風冷卻裝置設置于永磁同步牽引電機封閉層的內部，包括定子通風孔，定、轉子鐵心間的氣隙和轉子通風孔，通過設置在轉子上的葉輪，在轉子轉動時形成的內部空氣循環的裝置，定子通風孔為由定子鐵心外圓半孔和鐵心支撐筋上的槽組成的通風孔。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機進一步的實施方式， 設置在轉子上的葉輪位于永磁同步牽引電機封閉層的內部，葉輪布置在永磁同步牽引電機的一側，由安裝在轉子鐵心端壓板上的6 12片風葉組成。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機進一步的實施方式， 轉子通風孔位于永磁同步牽引電機的封閉層內，內部循環風冷卻裝置中的轉子通風孔為由轉子鐵心內圓上的半圓孔與轉軸支架形成的通風孔。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機的另一種實施方式， 轉子鐵心中設置有永磁體，永磁體的兩側留有磁極側通風孔。位于永磁同步牽引電機封閉層內的內部循環風冷卻裝置中的轉子通風孔進一步為位于轉子鐵心磁極側面的磁極側通風孔。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機的另一種實施方式， 轉子鐵心中設置有永磁體，永磁體的兩側留有磁極側通風孔。位于永磁同步牽引電機封閉層內的內部循環風冷卻裝置中的轉子通風孔進一步為由轉子鐵心內圓上的半圓孔與轉軸支架形成的通風孔和位于轉子鐵心磁極側面的磁極側通風孔。作為本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機進一步的實施方式， 在冷卻風道內定子鐵心外圓上布置有6 10個不同形狀的散熱筋。通過實施本技術一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機具體實施方式所描述的技術方案，永磁同步牽引電機的冷卻由外部的強迫風冷和內部的循環風共同完成，強迫風冷由外部的風源提供冷卻風，通過進風口導入電機中空層。永磁同步牽引電機采用全封閉結構，冷卻風在封閉層外的夾層中流動，電機內部受到的污染小、噪音小，使用周期長，維修成本較低。并在定子冷卻風道內進行熱交換，永磁同步牽引電機的封閉層內有空氣循環。利用四邊形和圓形成的四個角布置冷卻風道，使得電機結構緊湊，永磁同步牽引電機的冷卻和自身旋轉速度不關聯。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本技術具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機一種具體實施方式的橫截面結構示意圖；圖2是本技術具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機一種具體實施方式的縱截面結構示意圖；圖中，1-冷卻風道，2-散熱筋，3-定子通風孔，4-氣隙，5-磁極側通風孔，6_轉子內通風孔，7-定子鐵心，8-轉子鐵心，9-轉軸，10-永磁體，11-定子鐵心支撐筋，12-封閉層，13-端蓋，14-葉輪，15-進風口，16-內風道，17-機殼，18-出風口。具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種具有空氣冷卻結構的永磁同步牽引電機，包括定子、轉子和機殼（１７），其特征在于：還包括進風口（１５）、內風道（１６）、冷卻風道（１）、出風口（１８），永磁同步牽引電機為全封閉結構，且冷卻風道（１）布置在機殼（１７）的四個角上，全封閉永磁同步牽引電機的冷卻結構包括由外部強迫風冷裝置和位于永磁同步牽引電機封閉層（１２）內的內部循環風冷卻裝置組成的復合冷卻裝置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李華湘，李益豐，楊金霞，劉春秀，辛本雨，王健，陳致初，
申請(專利權)人：株洲南車時代電氣股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：43