CN106712367A - 高速列车全封闭式永磁牵引电动机 - Google Patents

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张桂成
刘荣强
任延生
姬春霞
孙德强
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刘永强
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Abstract

本发明涉及永磁牵引电机，具体为高速列车全封闭式永磁牵引电动机，解决现有的全封闭永磁电机冷却效果差，无法控制电机内部均匀温升的问题，方案：机座上开有轴向的通风孔；端盖上设有内风筒，内风筒与机座密封，端盖、内风筒、机座通风孔围成冷却风路；端盖上开有冷却进风孔，外侧开有冷却出风孔；转轴两端固定有位于端盖与机座之间的与端盖密封连接的密封盘，冷却出风孔与冷却进风孔之间的密封盘上固定有叶片；永磁体挡板压圈上固定有自循环扇叶。优点：1、三条风路各自独立对电机整体进行温度控制；2、均衡控制电机内部温升，避免电机温升过高或温升不均匀；3、为轴承设计独立冷却风路，避免热辐射和热传导导致轴承温度过高而失效。

Description

高速列车全封闭式永磁牵引电动机
技术领域
本发明涉及永磁牵引电机，具体为高速列车全封闭式永磁牵引电动机。
背景技术
永磁牵引电动机作为高速列车向高效节能方向发展的重要标志，一直是一种发展趋势。永磁电机由永磁体励磁，不需电流励磁，转子发热大为减少；电机损耗主要来源于定子绕组和定子铁心，使得永磁电机采用全封闭结构成为可能；同时为了防止灰尘、金属粉末、水分、酸碱等异物进入电机内部，吸附在永磁电机转子表面及破坏永磁体，永磁电机通常要求采用全封闭结构。
电机采用全封闭结构，可以提高其可靠性、减少维护工作量，降低噪声，但是由于电机内部的热量不能有效散出，电机很容易成为一个等温体。电机内部热量在各部位间相互传导、对流和辐射，使定子线圈端部、永磁体、轴承的温度升高。形成电机高热负荷，当电机冷却系统不能有效的带走电机内部产生的热量时，就会造成电机温升过高。
但是现有的永磁牵引电机由于多采用自带风扇冷却方式，即转轴上安装风扇将冷却风通过风罩孔吹向机座外表面的散热筋，然后通过散热筋将永磁电机产生的热量带走。此种冷却方式无法将永磁电机定子结构产生的热量充分带走，并且永磁电机内部全封闭，与定子接触的局部温升较慢，其余部分温升较快，导致电机内部温升不均匀。
因此，设计一种能够充分冷却，并且良好控制内部均匀温升的高速列车全封闭式永磁牵引电动机是十分有必要的。
发明内容
本发明解决现有的全封闭永磁电机冷却效果差，无法控制电机内部均匀温升的问题，提供一种高速列车全封闭式永磁牵引电动机。
本发明是通过以下技术方案实现的：高速列车全封闭式永磁牵引电动机，包括机座、端盖、轴承、转轴、永磁体挡板压圈；所述机座由冲片、压板、端板、拉板焊接而成，所述压板、冲片、端板上沿转轴中心对称开有多组沿转轴轴向设置的机座通风孔；所述端盖上设有环形的内风筒，所述内风筒与机座密封连接，所述端盖上沿转轴径向开有多个沿圆周分布的端盖通风孔，所述端盖、内风筒、机座通风孔合围成机座冷却风路；所述端盖上沿转轴轴向开有分布于轴承外缘的中心对称分布的轴承冷却进风孔，所述轴承冷却进风孔外侧（轴承冷却进风孔圆周的外侧）对应开有轴承冷却出风孔；所述转轴两端分别固定有位于端盖与机座之间的密封盘，所述密封盘外缘与端盖密封连接，所述轴承冷却出风孔位于密封盘与端盖密封连接范围内（密封盘与端盖形成环形迷宫形密封连接，轴承冷却出风孔位于密封环以内），所述轴承冷却进风孔、密封盘、端盖、轴承冷却出风孔合围成轴承独立冷却风道，所述轴承冷却出风孔与轴承冷却进风孔之间所对的密封盘上固定有叶片；所述永磁体挡板压圈上固定有自循环扇叶。端盖上设置环形内风筒，内风筒与机座内壁密封，端盖外壁与机座外壁密封，端盖外壁与内风筒合围成端盖风路，端盖风路与机座通风孔相对，冷却风由端盖通风孔进入端盖后，沿机座通风孔流动，对机座进行冷却，然后由另一侧端盖的通风孔流出。端盖上的开有分布于轴承外缘的轴承冷却进风孔和轴承冷却出风孔，密封盘上固定有叶片，轴承冷却进风孔、密封盘、端盖、轴承冷却出风孔合围成轴承独立冷却风道，加快热源对外部空气的热传导，端盖沿转轴轴向开有分布于轴承外缘的中心对称分布的风孔，靠近轴承室一圈为进风孔，远离轴承室一圈为出风孔，电机工作时，冷却风从进风孔进入端盖与风扇间的空腔，再从出风孔排出，带走轴承运行及定子热辐射和热传导过来的热量，对轴承进行冷却。永磁体挡板压圈上固定有自循环扇叶，转轴转动时，自循环扇叶扰动电机内部空气，形成内部空气循环，加快定子绕组端部温度场均衡，使得电机内部均匀温升。
所述端盖与密封盘外缘之间通过径向设置的迷宫密封槽密封连接。端盖与密封盘通过迷宫密封槽密封连接，隔离了来自轴承冷却风路中可能吸附在永磁转子上的微粒、灰尘等。所述密封盘内表面（朝向电机内部一侧面）设有散热筋。密封盘内表面的散热筋一方面增大吸热面积，改善定子端部散热情况；另一方面有效阻止定子绕组向轴承辐射热量，切断电机内部辐射热向轴承传导的路径，引导和加速内部热空气向有利于避免轴承温升的方向运动。
本发明具有以下优点：1、机座、轴承、内部三条风路，各自独立对电机整体进行冷却；2、均衡电机内部温升，避免电机温升过高或温升不均匀；3、为轴承设计独立冷却风路，避免热辐射和热传导导致轴承温度过高而失效。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为机座通风孔分布示意图；
图3为轴承冷却进风孔和轴承冷却出风孔分布示意图；
图4为密封盘结构示意图；
图中：1-机座，2-端盖，3-轴承，4-转轴，5-永磁体挡板压圈，6-内风筒，7-端盖通风孔，8-轴承冷却进风孔，9-轴承冷却出风孔，10-密封盘，11-叶片，12-自循环扇叶，13-散热筋，14-机座通风孔。
具体实施方式
高速列车全封闭式永磁牵引电动机，包括机座1、端盖2、轴承3、转轴4、永磁体挡板压圈5；所述机座1由冲片、压板、端板、拉板焊接而成，所述压板、冲片、端板上沿转轴4中心对称开有多组沿转轴4轴向设置的机座通风孔14；所述端盖2上设有环形的内风筒6，所述内风筒6与机座1密封连接，所述端盖2上沿转轴4径向开有多个沿圆周分布的端盖通风孔7，所述端盖2、内风筒6、机座通风孔14合围成机座冷却风路；所述端盖2上沿转轴4轴向开有分布于轴承3外缘的中心对称分布的轴承冷却进风孔8，所述轴承冷却进风孔8外侧对应开有轴承冷却出风孔9；所述转轴4两端分别固定有位于端盖2与机座1之间的密封盘10，所述密封盘10外缘与端盖2密封连接，所述轴承冷却出风孔9位于密封盘10与端盖2密封连接范围内，所述轴承冷却进风孔8、密封盘10、端盖2、轴承冷却出风孔9合围成轴承独立冷却风道，所述轴承冷却出风孔9与轴承冷却进风孔8之间所对的密封盘10上固定有叶片11；所述永磁体挡板压圈5上固定有自循环扇叶12。
具体实施时，所述端盖2与密封盘10外缘之间通过径向设置的迷宫密封槽密封连接。所述密封盘10内表面设有散热筋13。
电机工作时，一路冷却风由端盖通风孔7进入端盖2与内风筒6之间，经机座通风孔14后由另一侧端盖通风孔5排出，对机座1进行强迫通风冷却。另一路冷却风由端盖2上的轴承冷却进风孔8进入端盖2与密封盘10之间的密闭腔体，经叶片11扇动后由轴承冷却出风孔9排出，对轴承3进行冷却。永磁体挡板压圈5在转轴4转动过程中随之转动，固定于永磁体挡板压圈5上的自循环扇叶12扰动电机内部空气，形成内部空气循环，加快定子绕组端部温度场均衡，使得电机内部均匀温升。三条风路同时对电机进行冷却。密封盘10内表面的散热筋13一方面增大吸热面积，改善定子端部散热情况；另一方面有效阻止定子绕组向轴承3辐射热量，切断电机内部辐射热向轴承3传导的路径，引导和加速内部热空气向有利于避免轴承3温升的方向运动。

Claims (3)

1.一种高速列车全封闭式永磁牵引电动机，包括机座（1）、端盖（2）、轴承（3）、转轴（4）、永磁体挡板压圈（5）；所述机座（1）由冲片、压板、端板、拉板焊接而成，其特征在于：所述压板、冲片、端板上沿转轴（4）中心对称开有多组沿转轴（4）轴向设置的机座通风孔（14）；所述端盖（2）上设有环形的内风筒（6），所述内风筒（6）与机座（1）密封连接，所述端盖（2）上沿转轴（4）径向开有多个沿圆周分布的端盖通风孔（7），所述端盖（2）、内风筒（6）、机座通风孔（14）合围成机座冷却风路；所述端盖（2）上沿转轴（4）轴向开有分布于轴承（3）外缘的中心对称分布的轴承冷却进风孔（8），所述轴承冷却进风孔（8）外侧对应开有轴承冷却出风孔（9）；所述转轴（4）两端分别固定有位于端盖（2）与机座（1）之间的密封盘（10），所述密封盘（10）外缘与端盖（2）密封连接，所述轴承冷却出风孔（9）位于密封盘（10）与端盖（2）密封连接范围内，所述轴承冷却进风孔（8）、密封盘（10）、端盖（2）、轴承冷却出风孔（9）合围成轴承独立冷却风道，所述轴承冷却出风孔（9）与轴承冷却进风孔（8）之间所对的密封盘（10）上固定有叶片（11）；所述永磁体挡板压圈（5）上固定有自循环扇叶（12）。
2.根据权利要求1所述的高速列车全封闭式永磁牵引电动机，其特征在于：所述端盖（2）与密封盘（10）外缘之间通过径向设置的迷宫密封槽密封连接。
3.根据权利要求1或2所述的高速列车全封闭式永磁牵引电动机，其特征在于：所述密封盘（10）内表面设有散热筋（13）。
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