CN109687630A - 一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构 - Google Patents

一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及永磁电机密封技术，具体为一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构。解决了目前永磁电动机采用机壳冷却存在冷却效果差、所配套冷却系统结构复杂等技术问题。一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，包括机座、转子铁心、定子铁心、非传动端端盖、传动端端盖；非传动端端盖和传动端端盖的内侧均向电机内部延伸并分别与定子铁心两侧端板靠近内圆的位置处压紧对接；非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构与定子端板之间均固定有密封条，密封条与定子端板之间还设有环形的密封板，进而与密封条共同将转子铁心密封。本发明为转子密封结构，冷却风不会进入转子部分，防止冷却风中的异物吸附于转子表面，降低了机车电机使用永磁电机的技术风险。

Description

一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构
技术领域
本发明涉及永磁电机密封技术，具体为一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构。
背景技术
永磁同步电机具有效率高、能量密度高、过载能力强等优点，世界各国正在积极研制永磁同步电机牵引系统。现有的机车牵引系统采用异步牵引电动机，强迫通风冷却，异步电机电源关闭之后，磁场消失，强迫通风继续，可以将电机中灰尘等吹出。机车永磁同步电机如果采用风冷结构，可以使用机车现有的强迫通风冷却系统，只需要改动电机冷却风道的布局即可，改动小，技术风险低。但是由于永磁电机转子采用永磁体，即使切断电机三相输入电源，转子中磁场依然存在，冷却空气中存在少量的磁性物质会吸附于转子表面，导致电机出故障，存在一定的安全隐患。
现有技术的技术方案
机车主要采用异步电动机，永磁电动机还处于试验阶段，现有的永磁牵引电机一般采用机壳水冷方案，其主要特点：
（1）机壳采用铸造结构或者焊接结构，内置螺旋管式水路或者“回”字形冷却水道；
（2）机壳与定子铁心通过热套安装在一起，在永磁电机机壳上设置进、出水口，用于电机冷却；
（3）电机外部设置一套完善的水冷系统，该系统主要结构：冷却水泵、水箱、控制阀、冷却器以及冷却风扇等。
现有永磁电动机采用机壳水冷存在以下缺点：
（1）机壳采用铸造或者焊接结构，内置螺旋管式水路或者“回”字形冷却水道，工艺性较差；
（2）机壳与定子铁心热套在一起，在结合面上热传导不好，冷却效果较差；
（3）该系统需要一套完善的冷却系统，结构比较复杂，可靠性降低，并且存在漏液的缺陷；
（4）与现有机车系统兼容性差，现有机车存在一套完善的风冷系统，若采用水冷系统，在原有系统上改进太大。
发明内容
本发明为解决目前永磁电动机采用机壳冷却存在冷却效果差、所配套冷却系统结构复杂等技术问题，提供一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，包括机座、转子铁心、定子铁心、非传动端端盖、传动端端盖；非传动端端盖和传动端端盖的内侧均向电机内部延伸并分别与定子铁心两侧端板靠近内圆的位置处压紧对接；非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构的端面固定有密封条，密封条与定子端板之间固定设有环形的密封板；所述环形密封板外侧均布有若干齿形结构，齿形结构与定子齿槽相对应，并通过密封胶将齿形结构紧固在定子端板上，进而与密封条共同将转子铁心密封。
针对机车领域永磁同步电机，本发明提供一种定子强迫风冷、转子全密封的冷却结构，能够有效的冷却电机，并且防止转子受到冷却风中磁性灰尘的污染。也适用于轨道交通其他领域的永磁同步电机。
密封板用于密封定子槽口缝隙，防止冷却风进入转子；密封板外侧均布有若干齿形结构，与定子齿槽相对应，采用密封胶紧固在定子端板上，能够进一步实现对转子的密封；密封条和密封板共同实现对转子的密封。
进一步的，非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构的端面开有环形凹槽；所述密封条截面呈L型结构，L型结构的水平部分插入环形凹槽内，L型结构的竖直部分与密封板的环体相压紧对接。
L型结构的密封条配合环形凹槽，可以实现对密封条的有效固定的同时实现对转子的密封；L型密封条的竖直部分可以和密封板紧贴压实，增强密封效果。
进一步的，机座两端均沿径向向内延伸并与定子端板外圆之间通过密封胶密封连接，相当于给转子又增加了一道密封。
进一步的，非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构均采用轴向悬臂式环形密封环。
轴向悬臂式环形密封环有助于将更多的冷却风引向机座内部，增强冷却效果。
本发明永磁同步牵引电机采用强迫风冷，最大限度的兼容原机车电机的冷却系统，仅在冷却风道布局上做一定的调整即可。采用新型转子全密封结构，既满足永磁电机全封闭转子的要求，又保证冷却风仅对定子进行冷却，不会进入转子部分，防止冷却风中的磁性物质吸附于转子表面，保证电机的安全可靠运行。
本发明方案的实施，为机车永磁电机提供一种强迫风冷方案，与永磁电机机壳水冷方式相比，不需要复杂的水冷系统，结构简单可靠，并且可以与现有机车强迫风冷系统很好的兼容，降低了机车电机使用永磁电机的技术风险。
本发明方案为转子密封结构，冷却风不会进入转子部分，防止冷却风中的异物吸附于转子表面，消除安全隐患。
附图说明
图1永磁同步电机转子密封结构示意图。
图2永磁同步电机转子密封结构局部示意图。
图3密封板结构示意图。
1-非传动端端盖，2-密封条，3-密封板，4-定子铁心，5-转子铁心，6-密封胶，7-传动端端盖，8-机座，9-齿形结构。
具体实施方式
一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，包括机座、转子铁心、定子铁心、非传动端端盖、传动端端盖；非传动端端盖和传动端端盖的内侧均向电机内部延伸并分别与定子铁心两侧端板靠近内圆的位置处压紧对接；非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构的端面固定有密封条，密封条与定子端板之间固定设有环形的密封板；所述环形密封板外侧均布有若干齿形结构，齿形结构与定子齿槽相对应，并通过密封胶将齿形结构紧固在定子端板上，进而与密封条共同将转子铁心密封。
非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构的端面开有环形凹槽；所述密封条截面呈L型结构，L型结构的水平部分插入环形凹槽内，L型结构的竖直部分与密封板的环体相压紧对接。
机座两端均沿径向向内延伸并与定子端板外圆之间通过密封胶密封连接。
非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构均采用轴向悬臂式环形密封环。
非传动端端盖和传动端端盖均采用铸铝结构；非传动端端盖端面均布12个轴向通风口，剖面结构为“人”字型结构。
非传动端端盖的两侧设有加强筋，传动端端盖的两侧也设有加强筋。
密封板采用层压板绝缘材料；密封条采用硅橡胶材质。
以下结合附图进行说明：（1）本转子全密封冷却结构应用于机车永磁同步电机，其结构如图1所示，主要由非传动端端盖、密封条、密封板、定子铁心、传动端端盖等部分组成。
（2）本转子全密封冷却结构中非传动端端盖采用铸铝结构，便于轻量化设计；其端面均布12个轴向通风口，便于冷却空气流通；其剖面结构为“人”字型结构，设置有较长的轴向悬臂式环形密封环；两侧设置有加强筋，增强端盖强度。
（3）本转子全密封结构中传动端端盖采用铸铝结构，实现轻量化设计；其剖面结构中设置有较长的轴向悬臂式环形密封环；端盖两侧设置有加强筋，增强端盖强度。
（4）本转子密封结构中密封条为“L”型结构，如图2所示，采用硅橡胶材质，嵌入两端端盖伸出臂端面的环形凹槽中，结构简单可靠，密封性能好。
（5）转子密封结构中密封板采用层压板绝缘材料，用于密封定子槽口缝隙，防止冷却风进入转子；密封板外侧均布有若干齿形结构，与定子齿槽相对应，采用密封胶（两道密封胶，图2）紧固在定子端板上，并通过两端端盖悬臂式密封环牢牢压紧在定子槽口位置，进行密封，如图2、3所示。
本发明的技术关键点：
本发明所创新的转子全封闭强迫风冷结构，包含两端端盖轴向悬臂式密封环，密封条、密封板及密封胶密封方式，将电机转子部分密封，冷却风仅仅冷却定子部分而不会进入转子，防止冷却风中异物吸附于转子表面。
本发明的保护点：
1.创新型永磁电机转子全封闭强迫风冷结构，冷却定子铁心、定子绕组，转子全密封；
2.转子全密封设计，通过两端端盖悬臂式密封环压紧环形密封条及定子端板，实现转子密封；
3.端盖悬臂式密封环端部设计有环形凹槽结构，用于密封条固定；
4.密封条设计为具有弹性的“L”形结构，镶嵌在端盖悬臂式密封环端面凹槽内，保证密封良好、可靠；
5.密封板外侧均布齿形结构，便于使用密封胶将其粘结在铁心端面，提高结构可靠性；密封板采用绝缘层压板材质，用于密封定子槽口缝隙，防止冷却空气进入转子。

Claims (10)

1.一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，包括机座、转子铁心、定子铁心、非传动端端盖、传动端端盖；非传动端端盖和传动端端盖的内侧均向电机内部延伸并分别与定子铁心两侧端板靠近内圆的位置处压紧对接；其特征在于，非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构的端面固定有密封条，密封条与定子端板之间固定设有环形的密封板；所述环形密封板外侧均布有若干齿形结构，齿形结构与定子齿槽相对应，并通过密封胶将齿形结构紧固在定子端板上，进而与密封条共同将转子铁心密封。
2.如权利要求1所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构的端面开有环形凹槽；所述密封条截面呈L型结构，L型结构的水平部分插入环形凹槽内，L型结构的竖直部分与密封板的环体相压紧对接。
3.如权利要求2所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，机座两端均沿径向向内延伸并与定子端板外圆之间通过密封胶密封连接。
4.如权利要求1~3任一项所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，非传动端端盖和传动端端盖的延伸结构均采用轴向悬臂式环形密封环。
5.如权利要求4所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，非传动端端盖和传动端端盖均采用铸铝结构；非传动端端盖端面均布12个轴向通风口，剖面结构为“人”字型结构。
6.如权利要求4所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，非传动端端盖的两侧设有加强筋，传动端端盖的两侧也设有加强筋。
7.如权利要求5所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，非传动端端盖的两侧设有加强筋，传动端端盖的两侧也设有加强筋。
8.如权利要求1~3任一项所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，密封板采用层压板绝缘材料；密封条采用硅橡胶材质。
9.如权利要求4所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，密封板采用层压板绝缘材料；密封条采用硅橡胶材质。
10.如权利要求5所述的一种机车永磁同步牵引电机转子密封结构，其特征在于，密封板采用层压板绝缘材料；密封条采用硅橡胶材质。
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