CN104333167A - 一种电动轮自卸车及其全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全封闭水冷机座变频调速异步牵引电机，安装方式为IMB5，配合止口与安装法兰在电机传动端端盖端面，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。电机采用水冷机座，定子铁芯外圆加工完、嵌完线、浸完漆后与机座热套过盈配合，外水套与内水套采用过盈配合，水冷机座根据设计需要来选择螺旋水道或折返水道。电机不带封闭主接线盒，出线电缆及测温元件通过非传动端端盖端面引出。本方案特别适用于安装空间紧张，电机体积要求严格，调速范围宽、起动转矩大；运行环境温度恶劣，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全封闭式水冷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全封闭式水冷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。

现有国内外集中动力驱动电动轮自卸车用变频调速异步牵引电机几乎都是开启式的，运行环境通常是多粉尘的，由此引起的定子线圈绝缘故障、轴承故障非常频繁，给维护和生产带来了极大的不便。

目前国内外电动轮车主要采用集中动力驱动，与其匹配的轮胎尺寸很大，导致整车尺寸很高、自重变大及轮胎采购完全依赖进口；如果采用动力分散驱动，则将使其轮胎尺将变小、整车高度降低、自重降低及实现轮胎国内采购，能够极大的提高其市场竞争力；但动力分散驱动却给整车风道布置带来了制约，很难实现一个较理想的方案。

因此，针对上述两种情况，如何克服它们的缺点，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种全封闭水冷机座变频调速异步牵引电机，克服集中动力驱动电机故障频繁，和动力分散驱动电机给整车风道布置带来制约的缺陷。

本发明还提供了一种应用上述全封闭水冷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：

一种全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，包括水冷机座以及安装在其内的定子组件、转子组件、传动端组件和非传动端组件；

所述水冷机座为全封闭结构，其内设置有第一填料函、第二填料函和第三填料函；电机的出线电缆经过第三填料函密封后从非轴伸端端盖端面的接线座引出，非轴伸端测温元件和定子测温元件经过第一填料函密封后从非轴伸端端盖端面引出，轴伸端测温元件经过第二填料函密封后从轴伸端端盖顶部引出。

优选的，所述定子组件中的定子铁芯与所述水冷机座热套过盈配合，所述水冷机座内的外水套与内水套采用过盈配合，所述水冷机座设置有螺旋水道或折返水道。

优选的，该电机的安装方式为IMB5，其配合止口与安装法兰在传动端端盖的端面，通过螺栓与轮对减速器进行固定。

优选的，所述转子组件中的转子冲片上开设有减重孔。

优选的，所述定子组件中的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。

优选的，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；轴伸端采用圆柱滚子轴承，非轴伸端采用深沟球轴承。

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，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，包括电机，所述电机为上述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的全封闭水冷机座变频调速异步牵引电机，采用水冷机座进行冷却，解决了整车风道布置具有制约性的问题，以便于采用动力分散驱动；同时，水冷机座为全封闭结构，能够隔绝运行环境中的粉尘，减少故障发生，具有维护成本低、可靠性高等优点，也给整车的设计带来了更多的灵活性。

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全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机的侧视结构示意图。

其中，1为非传动端注油嘴；2为传动端注油嘴；3为测速传感器；4为第一填料函；5为固定夹；6为保护套管；7为第二填料函；8为电连接器；9为第三填料函；10为接线座；11为进风口；11为出水口；13为转轴；14为圆柱滚子轴承；15为传动端轴承装配；16为传动端轴承测温元件；17为转子；18为定子组件；19为传动端端盖；20为水冷机座；21为深沟球轴承；22为非传动端轴承装配；23为非传动端轴承测温元件；24为非传动端端盖；25为测速齿盘；26为制动盘联轴器；27为制动盘；28为制动器；29为轴向挡板。

具体实施方式

本发明公开了一种全封闭水冷机座变频调速异步牵引电机，克服集中动力驱动电机故障频繁，和动力分散驱动电机给整车风道布置带来制约的缺陷。

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和图2，图1为本发明实施例提供的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机的俯视结构示意图；图2为本发明实施例提供的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机的侧视结构示意图。

本发明实施例提供的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，其核心改进点在于，包括水冷机座20以及安装在其内的定子组件18、转子组件17、传动端组件和非传动端组件；

其中，水冷机座20为全封闭结构，其内设置有第一填料函4、第二填料函7和第三填料函9；本电机不带封闭的主接线盒，其出线电缆经过第三填料函9密封后从非轴伸端端盖端面的接线座引出，非轴伸端测温元件和定子测温元件经过第一填料函4密封后从非轴伸端端盖端面引出，轴伸端测温元件经过第二填料函7密封后从轴伸端端盖顶部引出。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的全封闭水冷机座变频调速异步牵引电机，采用水冷机座进行冷却，解决了整车风道布置具有制约性的问题，以便于采用动力分散驱动；同时，水冷机座为全封闭结构，能够隔绝运行环境中的粉尘，减少故障发生，具有维护成本低、可靠性高等优点，也给整车的设计带来了更多的灵活性。

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。电机带测速齿盘25、制动器28和测速传感器3，副轴伸渐开线花键通过制动盘联轴器26与制动盘27相连，然后用轴向挡板29对其轴向定位。

为了提高电机的散热能力及定子线圈受热均匀性，定子组件18中的定子铁芯外圆加工完、嵌完线、浸完漆后与水冷机座20热套过盈配合；为了防止冷却水在水道里串水降低散热能力，该水冷机座20内的外水套与内水套采用过盈配合；水冷机座20根据设计需要来选择螺旋水道或折返水道。

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传动端端盖19的端面，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，将电机全部安装在轮毂中。

为了严格控制重量，转子组件17中的转子冲片上开设有减重孔，在此具体是沿轴向的三列。为了严格控制电机的体积，设计上减少斜边嵌线间隙、定子线圈直边伸出槽口长度、对地绝缘及匝间绝缘的总厚度；工艺上尽量缩短线圈和并头的轴向长度。

为了适应大冲击振动工作环境，定子组件18中的定子绕组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17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；轴伸端采用圆柱滚子轴承14，非轴伸端采用深沟球轴承21。

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。

为了适应变频器供电环境，定子组件18中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15和传传动端端盖19、非传动端端盖22和非传动端轴承装配24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；轴承装配通过多层阻断，有效防止灰尘和雨水进入轴承室内部，提高了轴承的可靠性。

在本方案提供的具体实施例中，传动端组件包括传动端注油嘴2、传动端轴承装配15、传动端轴承测温元件16和传动端端盖19；非传动端组件包括非传动端注油嘴1、非传动端轴承装配22、非传动端轴承测温元件23和非传动端端盖24。

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：

在叠压工装上将定子冲片、转子压圈叠完后在一定施压状态下将M根扣片打入到燕尾槽中并冲紧，然后两端将扣片与定子压圈焊牢，将定子铁芯外圆加工完后进行嵌线、并头、浸漆，便制造完带绕组定子铁芯18；机座采用焊接结构，退完火、耐水压试验合格后进行加工，便制造完水冷机座20；水冷机座20与带绕组定子铁芯18通过热套过盈配合制造完定子；在叠压工装上将转子冲片(三排减重孔)、转子压圈叠完后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13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17制造完成；将非传动端轴注油嘴2、非传动端端盖24、非传动端轴承测温传感器23装在非传动端轴承装配22后装在转子17上，再一起装配在定子上，接着装配传动端轴承装配15、传动端端盖19、传动端测温传感器16、测速齿盘25、测速传感器18、测速传感器3、制动盘联轴器26、制动盘27、制动器28、轴向挡板29，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，包括电机，其核心改进点在于，电机为上述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，包括传动端轴承装配、传动端注油嘴、传动端端盖、传动端轴承测温传感器、转子、定子、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、制动盘联轴器、制动盘、制动器、轴向挡板等，按照相关工艺文件进行制造、装配。本方案有效解决了电动轮自卸车用全封闭水冷机座变频调速异步牵引电机的关键技术，提高了定子线圈绝缘、轴承的可靠性，降低了维护成本，适用于电动轮交流传动；特别适用于安装空间紧张，电机体积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、制造周期短、维护成本低、可靠性高等优点。

综上所述，本发明实施例提供的电动轮自卸车用全封闭水冷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电机传动端端盖端面，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。电机采用水冷机座，定子铁芯外圆加工完、嵌完线、浸完漆后与机座热套过盈配合，外水套与内水套采用过盈配合，水冷机座根据设计需要来选择螺旋水道或折返水道。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。本方案特别适用于安装空间紧张，电机体积要求严格，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)

1.一种全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，其特征在于，包括水冷机座(20)以及安装在其内的定子组件(18)、转子组件(17)、传动端组件和非传动端组件；

所述水冷机座(20)为全封闭结构，其内设置有第一填料函(4)、第二填料函(7)和第三填料函(9)；电机的出线电缆经过第三填料函(9)密封后从非轴伸端端盖端面的接线座引出，非轴伸端测温元件和定子测温元件经过第一填料函(4)密封后从非轴伸端端盖端面引出，轴伸端测温元件经过第二填料函(7)密封后从轴伸端端盖顶部引出。

2.根据权利要求1所述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述定子组件(18)中的定子铁芯与所述水冷机座(20)热套过盈配合，所述水冷机座(20)内的外水套与内水套采用过盈配合，所述水冷机座(20)设置有螺旋水道或折返水道。

3.根据权利要求2所述的全封闭式水冷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传动端端盖(19)的端面，通过螺栓与轮对减速器进行固定。

4.根据权利要求3所述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述转子组件(17)中的转子冲片上开设有减重孔。

5.根据权利要求4所述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述定子组件(18)中的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。

6.根据权利要求5所述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述转子组件(17)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；轴伸端采用圆柱滚子轴承，非轴伸端采用深沟球轴承。

7.根据权利要求6所述的全封闭式水冷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。

8.根据权利要求7所述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机，其特征在于，所述定子组件(18)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所述的全封闭式水冷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，包括电机，其特征在于，所述电机为如权利要求1-9任意一项所述的全封闭式水冷座变频调速异步牵引电机。