一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机，包括进风口、内风道、冷却风道、出风口，冷却风道布置在机壳的四个角上，电机冷却由外部风冷装置和封闭层内部循环风冷却装置组成的复合冷却装置共同完成。外部风冷装置采用外部强迫通风经由电机一端的进风口导入电机夹层中的内风道，再进入冷却风道，然后从电机的另一端排出，电机的热量通过冷却风散发。内部循环风冷却装置是一种利用定子通风孔、气隙和转子通风孔及安装在转轴上的叶轮所组成的内部空气循环冷却装置，转子的热量通过内部空气循环传递到定子铁心和端盖。本实用新型专利技术描述的电机结构紧凑，适用于有独立通风冷却系统的铁路高速客运列车用全封闭永磁同步牵引电机。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有空气冷却结构的牵引电机，尤其是一种具有从牵引电机外部导入冷风直接对电机的定子铁心和端盖进行冷却的空气冷却结构的全封闭永磁同步牵引电机。
技术介绍
由于受到安装空间和重量的限制，牵引电机通常采用较高的电磁负荷。牵引电机运行时所产生的损耗较高，发热比较严重，直接影响电机的绝缘材料寿命和运行可靠性，因此在研制牵引电机时，必须改进电机的传统冷却方式，以提高其散热能力，延长绝缘寿命， 适应牵引系统中的要求，保证电机运行安全、可靠。永磁同步电机因功率密度大、综合运用效率高，近年来倍受关注，在牵引领域有些初步的应用，例如Siemens和Bombardier已经实现了永磁同步电机在动车和地铁列车上的牵引应用。通过研究和试验发现将现有的永磁同步电机直接应用于牵引领域中是不合适的，需要对其冷却装置做进一步改进，提高散热能力，保证运行安全。永磁同步牵引电机因为电机本身的特殊性——永磁体励磁，需要采取措施避免永磁体失磁和异物进入电机被永磁体吸附，影响电机运行。全封闭结构是永磁同步牵引电机应用的一种选择，其优良散热能力是必备的要求，保证永磁体工作在它的限定温度之下，同时采用外部通风系统对永磁同步牵弓I电机进行强迫冷却，加强电机的散热。目前牵引电动机的冷却方式主要有强迫风冷、自通风、自然冷却、充液冷却、热管冷却和水冷几种方式，其中在机车和动车应用中，强迫风冷应用最广泛。从交直传动系统中的脉(直)流牵弓I电机到交流传动系统中的异步牵弓I电机，外部通风系统(风机、空气过滤器等)利用风道直接将冷风吹进牵引电动机内部，冷却定子和转子的各个零部件，利用气流压差，将牵引电动机内部的热风排入周围环境中，此类开启式结构不适用永磁牵引电机。在低地板城市客车和电动汽车应用中，因使用环境恶劣，牵引电机采用全封闭结构，一般采用自然冷却、自通风和水冷等冷却方式，虽然水冷方式对于功率密度较高的牵引电机应用比较多，但在部分场所的应用受到限制，如在无轨电车中，不推荐使用水冷牵引电机；而自然冷却方式的冷却效果有限，采用这种冷却方式的牵引电机体积相对较大，功率等级偏低；自通风冷却方式在牵引电机低速时风量小、冷却效果差、高速时通风噪声大，采用这种冷却方式的牵引电机轴向长度较长、功率等级和转速受到限制、影响其应用。全封闭结构的牵引电机采用外强迫通风冷却可以规避上述问题，有效地屏蔽电磁噪声，降低通风噪声。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机，克服了全封闭永磁同步电机在牵引领域应用时因冷却效果造成牵引电机体积大，在牵引电机低速时风量小、冷却效果差、高速时通风噪声大，电机功率等级和转速受到限制的技术问题，提供了一种新型的，具备外部强迫通风冷却结构的高速、高功率密度或大功率永磁同步牵引电机。本技术具体提供了一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机的具体实施方式，一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机，包括定子、转子和机壳，还包括进风口、 内风道、冷却风道、出风口，永磁同步牵引电机为全封闭结构，且冷却风道布置在机壳的四个角上，全封闭永磁同步牵引电机的冷却结构包括由外部强迫风冷装置和位于永磁同步牵引电机内封闭层内的内部循环风冷却装置组成的复合冷却装置。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机进一步的实施方式， 外部强迫风冷装置包括进风口、内风道、冷却风道、出风口，外部强迫风冷装置由进风口导入外部的冷却风在冷却风道内冷却永磁同步牵引电机，进风口和内风道布置在永磁同步牵引电机的一端，出风口布置在永磁同步牵引电机的相对另一端，内风道和冷却风道处于封闭层外部的永磁同步牵引电机夹层中，内风道连接出风口和冷却风道。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机进一步的实施方式， 机壳的外形为削角四边形，外部强迫风冷装置的冷却风道包括布置在定子的削角四边形内层与定子铁心外圆所形成的四个角区，冷却风道包括由机壳、定子铁心、定子铁心支撑筋组成的8个轴向区域，定子铁心外圆上设置有散热筋。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机进一步的实施方式， 内部循环风冷却装置设置于永磁同步牵引电机封闭层的内部，包括定子通风孔，定、转子铁心间的气隙和转子通风孔，通过设置在转子上的叶轮，在转子转动时形成的内部空气循环的装置，定子通风孔为由定子铁心外圆半孔和铁心支撑筋上的槽组成的通风孔。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机进一步的实施方式， 设置在转子上的叶轮位于永磁同步牵引电机封闭层的内部，叶轮布置在永磁同步牵引电机的一侧，由安装在转子铁心端压板上的6 12片风叶组成。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机进一步的实施方式， 转子通风孔位于永磁同步牵引电机的封闭层内，内部循环风冷却装置中的转子通风孔为由转子铁心内圆上的半圆孔与转轴支架形成的通风孔。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机的另一种实施方式， 转子铁心中设置有永磁体，永磁体的两侧留有磁极侧通风孔。位于永磁同步牵引电机封闭层内的内部循环风冷却装置中的转子通风孔进一步为位于转子铁心磁极侧面的磁极侧通风孔。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机的另一种实施方式， 转子铁心中设置有永磁体，永磁体的两侧留有磁极侧通风孔。位于永磁同步牵引电机封闭层内的内部循环风冷却装置中的转子通风孔进一步为由转子铁心内圆上的半圆孔与转轴支架形成的通风孔和位于转子铁心磁极侧面的磁极侧通风孔。作为本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机进一步的实施方式， 在冷却风道内定子铁心外圆上布置有6 10个不同形状的散热筋。通过实施本技术一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机具体实施方式所描述的技术方案，永磁同步牵引电机的冷却由外部的强迫风冷和内部的循环风共同完成，强迫风冷由外部的风源提供冷却风，通过进风口导入电机中空层。永磁同步牵引电机采用全封闭结构，冷却风在封闭层外的夹层中流动，电机内部受到的污染小、噪音小，使用周期长，维修成本较低。并在定子冷却风道内进行热交换，永磁同步牵引电机的封闭层内有空气循环。利用四边形和圆形成的四个角布置冷却风道，使得电机结构紧凑，永磁同步牵引电机的冷却和自身旋转速度不关联。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机一种具体实施方式的横截面结构示意图；图2是本技术具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机一种具体实施方式的纵截面结构示意图；图中，1-冷却风道，2-散热筋，3-定子通风孔，4-气隙，5-磁极侧通风孔，6_转子内通风孔，7-定子铁心，8-转子铁心，9-转轴，10-永磁体，11-定子铁心支撑筋，12-封闭层，13-端盖，14-叶轮，15-进风口，16-内风道，17-机壳，18-出风口。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有空气冷却结构的永磁同步牵引电机，包括定子、转子和机壳（１７），其特征在于：还包括进风口（１５）、内风道（１６）、冷却风道（１）、出风口（１８），永磁同步牵引电机为全封闭结构，且冷却风道（１）布置在机壳（１７）的四个角上，全封闭永磁同步牵引电机的冷却结构包括由外部强迫风冷装置和位于永磁同步牵引电机封闭层（１２）内的内部循环风冷却装置组成的复合冷却装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李华湘，李益丰，杨金霞，刘春秀，辛本雨，王健，陈致初，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43