CN110545012A - 一种全封闭自然冷却牵引电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全封闭自然冷却牵引电机,包括转轴和具有封闭内腔的电机外壳,转轴的两端分别通过轴承组件安装在电机外壳上,且转轴贯穿封闭内腔,电机外壳上安装有位于封闭内腔中的定子,定子上安装有线圈,转轴上安装有位于封闭内腔中的转子,电机外壳的外部设置有带封闭冷却腔的冷却器,封闭内腔和封闭冷却腔相互连通形成一环形散热通道,转轴上安装有随转轴转动时迫使环形散热通道内空气流动的内部风扇。本发明具有噪声小、内部洁净度好、使用寿命长等优点。

Description

一种全封闭自然冷却牵引电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域,具体涉及一种全封闭自然冷却牵引电机。
背景技术
轨道交通用永磁同步电机通常采用全封闭型结构,如果电机内部的热量不能有效散出,电机成为一个等温体,导致定子绕组、转子永磁体和轴承温度过高,会降低电机运行的可靠性。
图1为现有全封闭电机的结构示意图,全封闭电机运行时,外部空气从网板901进入电机内部。进入电机内部的冷却风,由于风扇902旋转作用,分为2条支路:一条沿风扇902叶片进入后端盖风道903;一条沿风扇902后部开孔9021,进入后端轴承904处,对后端轴承904进行冷却,冷却后端轴承904后的风与后端盖风道903处的风汇合。后端盖风道903与定子风道905、前端盖风道906相连,使冷却风重新回到电机外部。
该种结构的全封闭电机的前端轴承只能由通过与端盖之间热传递进行冷却,后端轴承的冷却只能通过风扇后部开孔而获得的小量风量,其散热效果差。且电机风扇在接近最外部处,高速旋转时的风扇噪声较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足,提供一种噪声小、内部洁净度好、使用寿命长的全封闭自然冷却牵引电机。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种全封闭自然冷却牵引电机,包括转轴和具有封闭内腔的电机外壳,所述转轴的两端分别通过轴承组件安装在电机外壳上,且转轴贯穿所述封闭内腔,所述电机外壳上安装有位于封闭内腔中的定子,所述定子上安装有线圈,所述转轴上安装有位于封闭内腔中的转子,所述电机外壳的外部设置有带封闭冷却腔的冷却器,所述封闭内腔和封闭冷却腔相互连通形成一环形散热通道,所述转轴上安装有随转轴转动时迫使环形散热通道内空气流动的内部风扇。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述电机外壳上设有一个以上第一通风孔和一个以上第二通风孔,所有第一通风孔位于定子轴向的一侧,所有第二通风孔位于定子轴向的另一侧,各第一通风孔和第二通风孔均连通封闭内腔和封闭冷却腔形成所述环形散热通道,所述内部风扇位于封闭内腔中定子轴向的任意一侧。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述线圈伸出至定子轴向两侧,且线圈伸出至定子轴向两侧的部分位于第一通风孔或第二通风孔的位置处。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述冷却器的外表面设有若干第一散热筋。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述冷却器包括外罩,所述外罩密封连接于电机外壳上并与电机外壳围成所述封闭冷却腔。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述定子设有一个以上连通定子轴向两侧的通风通道。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述电机外壳包括前端盖和后端盖,所述前端盖和后端盖分别连接于定子的两端,所述前端盖、后端盖和定子共同围成所述封闭内腔。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述前端盖和/或后端盖上设有若干第二散热筋。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述转子的轴向两端均设有用于搅动封闭内腔空气的叶片。
上述的全封闭自然冷却牵引电机,优选的,所述转轴的至少一端安装有用于对轴承组件进行冷却降温的外部风扇,所述外部风扇位于电机外壳外部。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明的全封闭自然冷却牵引电机,在电机外壳的外部设置有带封闭冷却腔的冷却器,封闭内腔和封闭冷却腔相互连通形成一环形散热通道,通过转轴上的内部风扇搅动封闭内腔中的空气并形成风压差,可使环形散热通道内的空气循环流动,从而将封闭内腔中的热量带到冷却器并通过冷却器向外散发热量进行散热,达到冷却降温效果。由于封闭内腔不与外部空气进行交流,可保证电机内部的洁净度;且内部风扇安装在封闭内腔中,能够大大降低电机噪声。
附图说明
图1为现有全封闭自然冷却电机的剖视结构示意图。
图2为本发明全封闭自然冷却电机的剖视结构示意图。
图例说明:
1、转轴;2、电机外壳;201、前端盖;202、后端盖;21、封闭内腔;22、第一通风孔;23、第二通风孔;3、定子;4、线圈;5、转子;6、冷却器;601、外罩;61、封闭冷却腔;62、第一散热筋;7、内部风扇;8、外部风扇。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2所示,本实施例的全封闭自然冷却牵引电机,包括转轴1和具有封闭内腔21的电机外壳2,转轴1的两端分别通过轴承组件安装在电机外壳2上,且转轴1贯穿封闭内腔21,电机外壳2上安装有位于封闭内腔21中的定子3,定子3上安装有线圈4,转轴1上安装有位于封闭内腔21中的转子5,电机外壳2的外部设置有带封闭冷却腔61的冷却器6,封闭内腔21和封闭冷却腔61相互连通形成一环形散热通道,转轴1上安装有随转轴1转动时迫使环形散热通道内空气流动的内部风扇7。
该全封闭自然冷却牵引电机在电机外壳2的外部设置有带封闭冷却腔61的冷却器6,封闭内腔21和封闭冷却腔61相互连通形成一环形散热通道,通过转轴1上的内部风扇7搅动封闭内腔21中的空气并形成风压差,可使环形散热通道内的空气循环流动,从而将封闭内腔21中的热量带到冷却器6并通过冷却器6向外散发热量进行散热,达到冷却降温效果。由于封闭内腔21不与外部空气进行交流,可保证电机内部的洁净度;且内部风扇7安装在封闭内腔21中,能够大大降低电机噪声;同时,环形散热通道内循环流动的空气还能对转轴1两端的轴承组件进行散热,能够降低轴承的温度,提高轴承的寿命。
本实施例中,电机外壳2上设有一个以上第一通风孔22和一个以上第二通风孔23,所有第一通风孔22位于定子3轴向的一侧,所有第二通风孔23位于定子3轴向的另一侧,各第一通风孔22均连通封闭内腔21和封闭冷却腔61,各第二通风孔23也均连通封闭内腔21和封闭冷却腔61,从而形成环形散热通道,内部风扇7位于封闭内腔21中定子3轴向的任意一侧。本实施例中内部风扇7和第一通风孔22位于定子3轴向的同一侧,在内部风扇7的作用下,空气按照以下路径流动形成循环气流:定子3轴向一侧(对应于内部风扇7的一侧)-第一通风孔22-封闭冷却腔61-第二通风孔23-定子3轴向另一侧(对应于第二通风孔23的一侧)-定子3和转子5之间的缝隙-定子3轴向一侧。采用上述的第一通风孔22和第二通风孔23连通封闭内腔21和封闭冷却腔61形成环形散热通道,使循环气流能够经过封闭内腔21的绝大部分空间,利于提高冷却降温效果,并且循环气流还通过定子3和转子5之间的缝隙,可很好的对定子3和转子5进行冷却降温。
上述第一通风孔22和第二通风孔23的类型包括但不限于规则的圆形孔、腰形孔、多边形孔、椭圆形孔和不规则的异形孔,或采用上述两种以上类型孔的组合。
本实施例中,线圈4伸出至定子3轴向两侧,且线圈4伸出定子3轴向一侧的部分位于第一通风孔22的位置处,线圈4伸出定子3轴向另一侧的部分位于第二通风孔23的位置处,这样循环气流直接吹向线圈4,能够提高冷却效果。
本实施例中,冷却器6的外表面设有若干第一散热筋62,能够提高散热效率。第一散热筋62的类型包括矩形筋、方形筋和不规则的异形筋等,或用上述两种以上类型的散热筋组合。
本实施例中,冷却器6包括外罩601,外罩601密封连接于电机外壳2上并与电机外壳2围成封闭冷却腔61。优选的,外罩601具有为一具有贯通通道的筒,贯通通道的两端均与电机外壳2密封连接形成封闭冷却腔61,其中,贯通通道的一端与第一通风孔22连通,贯通通道的另一端与第二通风孔23连通。可在冷却器6对应于转轴1轴向任意一端或者冷却器6对应于转轴1径向的外表面或者冷却器6对应于转轴1径向的内表面设置第一散热筋62,或者在前述任意两个以上位置处均设置第一散热筋62。
本实施例中,定子3设有一个以上连通定子3轴向两侧的通风通道。使循环气流能够通过通风通道,可提高对定子3的冷却降温效果,并且循环气流流动也更加顺畅,利于提高电机的整体散热效率。上述通风通道的数量及位置结合电机热设计、电磁设计以及结构设计综合考虑。
本实施例中,电机外壳2包括前端盖201和后端盖202,前端盖201和后端盖202分别连接于定子3的两端,前端盖201、后端盖202和定子3共同围成封闭内腔21。其中,转轴1的一端通过前端轴承组件安装在前端盖201的中心孔中,转轴1的另一端通过后端轴承组件安装在后端盖202的中心孔中。
在其他本实施例中,可在前端盖201和/或后端盖202上设有若干第二散热筋,有利于前端盖201和/或后端盖202通过热辐射与外部交换热量,可进一步提高散热效率。上述第二散热筋的类型可以为矩形筋、方形筋和不规则的异形筋等,或用上述两种以上类型散热筋的组合。
本实施例中,转子5的轴向两端均设有用于搅动封闭内腔21空气的叶片,能够加强对封闭内腔21内空气的搅动效果,从而提高散热效率。
本实施例中,转轴1的两端均安装有用于对轴承组件进行冷却降温的外部风扇8,外部风扇8位于电机外壳2外部,且各外部风扇8位于靠近对应端轴承组件的位置处。外部风扇8随转轴1一起转动,可搅动转轴1两端轴承组件处的空气,将转轴1两端轴承组件的热量带走,从而达到对轴承组件进行冷却的目的,解决电机两端轴承组件温度过高的问题,大大提高轴承的寿命;同时,还可带走电机外壳2轴向两端部的热量,降低电机外壳2轴向两端部的温度,进一步降低电机内部温度。在其他实施例中,也可仅在转轴1的一端外部设置风扇8。上述外部风扇8的叶片可以为矩形、方形和不规则的异形等形状,或者采用上述两种以上形状叶片的组合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全封闭自然冷却牵引电机,包括转轴(1)和具有封闭内腔(21)的电机外壳(2),所述转轴(1)的两端分别通过轴承组件安装在电机外壳(2)上,且转轴(1)贯穿所述封闭内腔(21),所述电机外壳(2)上安装有位于封闭内腔(21)中的定子(3),所述定子(3)上安装有线圈(4),所述转轴(1)上安装有位于封闭内腔(21)中的转子(5),其特征在于:所述电机外壳(2)的外部设置有带封闭冷却腔(61)的冷却器(6),所述封闭内腔(21)和封闭冷却腔(61)相互连通形成一环形散热通道,所述转轴(1)上安装有随转轴(1)转动时迫使环形散热通道内空气流动的内部风扇(7)。
2.根据权利要求1所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述电机外壳(2)上设有一个以上第一通风孔(22)和一个以上第二通风孔(23),所有第一通风孔(22)位于定子(3)轴向的一侧,所有第二通风孔(23)位于定子(3)轴向的另一侧,各第一通风孔(22)和第二通风孔(23)均连通封闭内腔(21)和封闭冷却腔(61)形成所述环形散热通道,所述内部风扇(7)位于封闭内腔(21)中定子(3)轴向的任意一侧。
3.根据权利要求2所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述线圈(4)伸出至定子(3)轴向两侧,且线圈(4)伸出至定子(3)轴向两侧的部分位于第一通风孔(22)或第二通风孔(23)的位置处。
4.根据权利要求1所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述冷却器(6)的外表面设有若干第一散热筋(62)。
5.根据权利要求1所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述冷却器(6)包括外罩(601),所述外罩(601)密封连接于电机外壳(2)上并与电机外壳(2)围成所述封闭冷却腔(61)。
6.根据权利要求1所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述定子(3)设有一个以上连通定子(3)轴向两侧的通风通道。
7.根据权利要求1所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述电机外壳(2)包括前端盖(201)和后端盖(202),所述前端盖(201)和后端盖(202)分别连接于定子(3)的两端,所述前端盖(201)、后端盖(202)和定子(3)共同围成所述封闭内腔(21)。
8.根据权利要求7所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述前端盖(201)和/或后端盖(202)上设有若干第二散热筋。
9.根据权利要求1所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述转子(5)的轴向两端均设有用于搅动封闭内腔(21)空气的叶片。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的全封闭自然冷却牵引电机,其特征在于:所述转轴(1)的至少一端安装有用于对轴承组件进行冷却降温的外部风扇(8),所述外部风扇(8)位于电机外壳(2)外部。
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