CN104242579A - 一种电动轮自卸车及其开启式无机座变频调速异步牵引电机 - Google Patents

Abstract

一种电动轮自卸车及其开启式无机座变频调速异步牵引电机，本发明公开了一种开启式无机座变频调速异步牵引电机，其安装方式为IMB5，配合止口与安装法兰在定子压圈一端面，通过螺栓与轮对减速器进行固定，使电机完全安装在轮毂中。冷却空气由独立风机提供，经过过滤、专用管道和定子压圈一外圆进风口进入电机，经定子铁芯双排轴向通风孔、气隙、转子铁芯双排轴向通风孔之后，从非传动端端盖端面排出。本方案特别适用于安装空间紧张，电机体积、重量要求严格，总体效率水平高，调速范围宽、起动转矩大；运行环境温度恶劣(-50℃～+50℃)，长期工作在矿山等级道路以及碎石泥土混合、表面凹凸不平、多尘泥泞的非等级道路，能承受垂向、纵向及横向大冲击振动的电动轮轮毂牵引电机。

Description

一种电动轮自卸车及其开启式无机座变频调速异步牵引电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电动轮自卸车及其开启式无机座变频调速异步牵引电机。

背景技术

在年开采量千万吨级以上大型露天矿山的运输设备中，电动轮自卸车已占用2/3的市场，承担着世界上40％的煤、90％的铁矿的开采运输量。电动轮是一个将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置，是电动轮自卸车的驱动系统。

目前，电动轮自卸车传动主要采用直流牵引电机传动，实践表明，直流牵引电机存在结构复杂、制造难度大、高速及高压大功率时换相困难、调速范围窄、起动转矩小、过载能力低、占用空间大、维护保养麻烦等缺点。国内的电动轮自卸车只有少数型号采用交流电传动系统，且都被GE、西门子等少数国外知名企业垄断且价格昂贵。近年来交流变频和大功率元器件技术发展迅速，特别是我国机车、动车和高铁在交流传动系统方面实现了国产化，技术发展日趋成熟，积累了丰富的应用经验。因此研发出适用于电动轮自卸车的国产交流变频异步牵引电机非常必要，不仅能克服直流牵引电机存在的缺点，而且具有价格便宜、制造周期短、体积小、质量轻、维护成本低、可靠性高等优点。

现有国内外电动轮自卸车用开启式变频调速异步牵引电机几乎都是带机座结构的，对于安装空间紧张，电机体积、重量控制严格的情况下，带机座结构牵引电机很难满足要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种开启式无机座变频调速异步牵引电机，克服直流牵引电机和开启式带机座变频调速异步牵引电机存在的缺陷。

本发明还提供了一种应用上述开启式无机座变频调速异步牵引电机的电动轮自卸车。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种开启式无机座变频调速异步牵引电机，包括定子组件、转子组件、传动端组件和非传动端组件；

所述传动端组件装配在所述转子组件上，再一起装配在所述定子组件上，所述非传动端组件装配在所述定子组件上；

所述定子组件中的定子铁芯为焊接结构，采用筋板将定子冲片、定子端板和两端的第一定子压圈、第二定子压圈在施压状态下焊接成一个整体；所述定子冲片沿轴向开设有通风孔。

优选的，所述转子组件中的转子铁芯为在叠压工装上将转子冲片和转子压圈在叠完后并在一定施压状态下制成，之后将转子铁芯热套在转轴上，再将导条打入转子铁芯并冲紧，加工好转子导条两端后用中频感应焊进行端环焊接；

所述转子冲片沿轴向开设有通风孔和减重孔。

优选的，该电机的出线电缆通过非轴伸端端盖端面的接线座引出。

优选的，该电机的安装方式为IMB5，其配合止口与安装法兰在定子压圈的端面，通过螺栓与轮对减速器进行固定，能够将电机全部安装在轮毂中。

优选的，所述定子绕组的端部用硬端箍固定，定子线圈采用硬绕组，其出槽口和斜边均采用膨胀材料；所述转子组件采用铜条转子结构，其两端采用铜合金端环或无氧铜端环加合金钢护环结构。

优选的，电机转轴、润滑脂、金属结构件、密封圈、接线座、速度传感器和电连接器均采用耐低温材料。

优选的，还包括独立风机；在定子压圈的外圆开设有进风口，在非传动端端盖的端面开设有出风口；

由所述独立风机提供的冷却空气，能够经过过滤、专用管道和电所述进风口进入电机，经所述定子铁芯的通风孔、气隙、所述转子铁芯的通风孔之后，从所述出风口排出。

优选的，所述定子组件的定子匝间绝缘采用FCR薄膜烧结线，对地绝缘采用聚酰亚胺云母结构；所述电机的前后轴承均采用绝缘轴承或者绝缘端盖结构。

优选的，所述定子线圈采用H级或C级绝缘体系；

所述电机的前后轴承和所述定子线圈均带测温元件；

前后轴承均带有不停机加油注油嘴，轴承采用非接触式迷宫式密封，轴承外盖上设有不带排油孔和排油管的储油室。

一种电动轮自卸车，包括牵引电机，所述牵引电机为上述的开启式无机座变频调速异步牵引电机。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的开启式无机座变频调速异步牵引电机，一方面，采用传动端组件和非传动端组件同定子组件和转子组件直接装配后，取消了传统的机座结构；另一方面，定子组件由全叠片定子铁芯和定子绕组构成，特别适用于安装空间紧张，电机体积、重量要求严格的轮毂牵引电机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的开启式无机座变频调速异步牵引电机的结构示意图。

其中，1为进风口；2为传动端轴承装配；3为传动端轴注油嘴；4为传动端端盖；5为传动端轴承测温传感器；6为转子组件；7为定子绕组；8为第一定子压圈；9为吊耳；10为定子铁芯；11为第二定子压圈；12为非传动端端盖；13为非传动端测温传感器；14为出风口；15为非传动端注油嘴；16为非传动端轴承装配；17为测速齿盘；18为测速传感器；19为筋板。

具体实施方式

本发明的核心在于公开了一种开启式无机座变频调速异步牵引电机，克服直流牵引电机和开启式带机座变频调速异步牵引电机存在的缺陷。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，该图1为本发明实施例提供的开启式无机座变频调速异步牵引电机的结构示意图。

本发明实施例提供的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其核心改进点在于，包括定子组件、转子组件6、传动端组件和非传动端组件；

其中，传动端组件装配在转子组件6上，再一起装配在定子组件上，非传动端组件装配在定子组件上；传动端组件和非传动端组件均与定子组件相对固定装配；

为了严格控制电机体积和重量，定子组件由全叠片定子铁芯和定子绕组7构成；定子组件中的定子铁芯10为焊接结构，采用筋板19将定子冲片、定子端板和两端的第一定子压圈8、第二定子压圈11在施压状态下焊接成一个整体，退完火后再进行加工，加工完后再将制作好的定子线圈进行嵌线、并头、引线绝缘包扎、烘潮，最后真空压力浸漆二次，至此定子组件就制造完成；进一步的，定子冲片沿轴向开设有通风孔(优选为两排)，用于散热。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的开启式无机座变频调速异步牵引电机，一方面，采用传动端组件和非传动端组件同定子组件和转子组件直接装配后，取消了传统的机座结构，是一个安全可靠的选择，也给整车的设计带来了更多的灵活性；另一方面，定子组件由全叠片定子铁芯和定子绕组构成，特别适用于安装空间紧张，电机体积、重量要求严格的轮毂牵引电机。

为了进一步优化上述的技术方案，转子组件6中的转子铁芯为在叠压工装上将转子冲片和转子压圈在叠完后并在一定施压状态下制成，之后将转子铁芯热套在转轴上，再将导条打入转子铁芯并冲紧，加工好转子导条两端后用中频感应焊进行端环焊接；如果带护环的，需对端环加工后再将加工好的护环热套在端环上，此时转子组件6制造完成；

其中，转子冲片沿轴向开设有通风孔和减重孔；作为优选，转子冲片开了三排孔，其中最上面一排孔用于减重，另外两排用于通风。

在本方案提供的具体实施例中，电机不带封闭的主接线盒，该电机的出线电缆通过非轴伸端端盖端面的接线座引出，这样一来能够进一步减小体积。

主轴伸与副轴伸均采用渐开线花键，主轴伸渐开线花键与减速器内花键相联。电机不带制动器时，副轴伸渐开线花键与测速齿盘相连；电机带制动器时，副轴伸渐开线花键与制动盘相连，制动盘自带测速盘。

作为优选，本电机的安装方式为IMB5，即其配合止口与安装法兰在定子压圈一端面，通过螺栓(在此具体为改为A个MX的螺栓，其中的数量A和直径X本领域技术人员能够根据实际结构确定)与轮对减速器进行固定，能够将电机全部安装在轮毂中。

为了适应大冲击振动工作环境，定子绕组7的端部用硬端箍固定，定子线圈采用硬绕组及定子绕组出槽口、斜边采用膨胀材料；转子组件6采用铜条转子结构，其两端采用铜合金端环或无氧铜端环加合金钢护环结构。

电机转轴、润滑脂、金属结构件、密封圈、接线座、速度传感器和电连接器均采用耐低温材料，能够适应-50℃的运行环境温度。

本发明实施例提供的开启式无机座变频调速异步牵引电机，还包括独立风机；在定子压圈一外圆均布开设有六个进风口1，在非传动端端盖12的端面开设有出风口14，其结构可以参照图1所示；

由独立风机提供的冷却空气，能够经过过滤、专用管道和电进风口1进入电机，经定子铁芯双排轴向通风孔、气隙、转子铁芯双排轴向通风孔之后，从非传动端端盖端面的出风口14排出。通过上述结构能够有效提高电机的散热能力及定子线圈受热均匀性。

为了适应变频器供电环境，定子组件的定子匝间绝缘采用FCR薄膜烧结线，对地绝缘采用聚酰亚胺云母结构，二次真空压力浸漆；为了防止轴电流引起的电腐蚀，电机的前后轴承(即传动端轴承和非传动端轴承，下同)均采用绝缘轴承或者绝缘端盖结构，其结构可以参照图1中的传动端轴承装配2和传传动端端盖4、非传动端端盖12和非传动端轴承装配16所示。

为了提高电机的安全性，定子线圈采用H级或C级绝缘体系；

电机的前后轴承和定子线圈均带测温元件；

前后轴承均带有不停机加油注油嘴，轴承采用非接触式迷宫式密封，轴承外盖上设有较大的储油室，不设排油孔和排油管，在电机维护时清理废油。

在本方案提供的具体实施例中，传动端组件包括传动端轴承装配2、传动端轴注油嘴3、传动端端盖4和传动端轴承测温传感器5；非传动端组件包括非传动端端盖12、非传动端测温传感器13、出风口14、非传动端注油嘴15和非传动端轴承装配16。

下面结合具体工艺，对本结构的制造和装配方式作进一步介绍：

定子铁芯10采用焊接结构，即用六块筋板19将定子铁芯10(定子冲片上开两排通风孔)、第一定子压圈8、第二定子压圈11在施压状态下焊接成一个整体，退完火后再进行加工，加工完后再将制作好的定子线圈进行嵌线、并头、引线绝缘包扎、烘潮，最后真空压力浸漆二次，定子组件就制造完成；在叠压工装上将转子冲片(两排通风孔、一排减重孔)、转子压圈在叠完后并在一定施压状态下制作完转子铁芯，将转子铁芯热套在转轴上，再将导条打入转子铁芯并冲紧，加工好转子导条两端后用中频感应焊进行端环焊接，如果带护环的，需对端环加工后再将加工好的护环热套在端环上，此时转子组件6制造完成；将传动端轴注油嘴3、传动端轴承测温传感器5装在传动端轴承装配2后装上转子组件6上，再一起装配在定子组件上，接着安装非传动端轴承装配16、非传动端端盖12、非传动端测温传感器13、测速齿盘17、测速传感器18和吊耳9，此时电机已装配完毕。

本发明实施例还提供了一种电动轮自卸车，包括牵引电机，其核心改进点在于，牵引电机为如上述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，包括传动端轴承装配、传动端轴注油嘴、传动端端盖、传动端轴承测温传感器、转子、定子、吊耳、非传动端端盖、非传动端测温传感器、非传动端注油嘴、非传动端轴承装配、测速齿盘、测速传感器等，按照相关工艺文件进行制造、装配；特别适用于安装空间紧张，电机体积、重量要求严格的轮毂牵引电机，具有调速范围宽、起动转矩大、运行环境温度恶劣、能承受大冲击振动、价格便宜、制造周期短、维护成本低、可靠性高等优点。本方案有效解决了电动轮自卸车用开启式变频调速异步牵引电机的关键技术，适用于电动轮交流传动。

综上所述，本发明实施例提供的电动轮自卸车用开启式无机座变频调速异步牵引电机，其安装方式为IMB5，配合止口与安装法兰在定子压圈一端面，通过改为A个MX的螺栓与轮对减速器进行固定，使电机完全安装在轮毂中。冷却空气由独立风机提供，经过过滤、专用管道和定子压圈一外圆6个均布进风口进入电机，经定子铁芯双排轴向通风孔、气隙、转子铁芯双排轴向通风孔之后，从非传动端端盖端面排出。电机不带封闭的主接线盒，出线电缆及测温元件通过非传动端端盖端面引出。主轴伸与副轴伸均采用渐开线花键，主轴伸渐开线花键与减速器内花键相联；副轴伸渐开线花键与制动盘相连，制动盘自带测速盘。特别适用于安装空间紧张，电机体积、重量要求严格，总体效率水平高，调速范围宽、起动转矩大；运行环境温度恶劣(-50℃～+50℃)，长期工作在矿山等级道路以及碎石泥土混合、表面凹凸不平、多尘泥泞的非等级道路，能承受垂向、纵向及横向大冲击振动的电动轮轮毂牵引电机。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，包括定子组件、转子组件(6)、传动端组件和非传动端组件；

所述传动端组件装配在所述转子组件(6)上，再一起装配在所述定子组件上，所述非传动端组件装配在所述定子组件上；

所述定子组件中的定子铁芯(10)为焊接结构，采用筋板(19)将定子冲片、定子端板和两端的第一定子压圈(8)、第二定子压圈(11)在施压状态下焊接成一个整体；所述定子冲片沿轴向开设有通风孔。

2.根据权利要求1所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述转子组件(6)中的转子铁芯为在叠压工装上将转子冲片和转子压圈在叠完后并在一定施压状态下制成，之后将转子铁芯热套在转轴上，再将导条打入转子铁芯并冲紧，加工好转子导条两端后用中频感应焊进行端环焊接；

所述转子冲片沿轴向开设有通风孔和减重孔。

3.根据权利要求1或2任意所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，该电机的出线电缆通过非轴伸端端盖端面的接线座引出。

4.根据权利要求3所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，该电机的安装方式为IMB5，其配合止口与安装法兰在定子压圈的端面，通过螺栓与轮对减速器进行固定，能够将电机全部安装在轮毂中。

5.根据权利要求4所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述定子绕组(7)的端部用硬端箍固定，定子线圈采用硬绕组，其出槽口和斜边均采用膨胀材料；所述转子组件(6)采用铜条转子结构，其两端采用铜合金端环或无氧铜端环加合金钢护环结构。

6.根据权利要求5所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，电机转轴、润滑脂、金属结构件、密封圈、接线座、速度传感器和电连接器均采用耐低温材料。

7.根据权利要求6所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，还包括独立风机；在定子压圈的外圆开设有进风口(1)，在非传动端端盖(12)的端面开设有出风口(14)；

由所述独立风机提供的冷却空气，能够经过过滤、专用管道和电所述进风口(1)进入电机，经所述定子铁芯的通风孔、气隙、所述转子铁芯的通风孔之后，从所述出风口(14)排出。

8.根据权利要求7所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述定子组件的定子匝间绝缘采用FCR薄膜烧结线，对地绝缘采用聚酰亚胺云母结构；所述电机的前后轴承均采用绝缘轴承或者绝缘端盖结构。

9.根据权利要求8所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述定子线圈采用H级或C级绝缘体系；

所述电机的前后轴承和所述定子线圈均带测温元件；

前后轴承均带有不停机加油注油嘴，轴承采用非接触式迷宫式密封，轴承外盖上设有不带排油孔和排油管的储油室。

10.一种电动轮自卸车，包括牵引电机，其特征在于，所述牵引电机为如权利要求1-9任意一项所述的开启式无机座变频调速异步牵引电机。