CN115580067A - 一种内电双源机车集成冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内电双源机车集成冷却系统，包括牵引变流器、牵引电机、主发电机、冷却水泵和换热风机，所述牵引变流器、牵引电机、主发电机和换热风机依次串联，本发明涉及轨道交通技术领域。该内电双源机车集成冷却系统，通过利用牵引变流器、牵引电机和主发电机的不同温度，将三者冷却系统集成，由同一套冷却系统冷却，共用风机，风机电机由风冷结构改为高效的水冷结构，电机水冷回路与变流器冷却回路共用水泵和管路等部件，减少部件数量，降低系统空间尺寸和重量，并且在使用时，当牵引变流器冷却温度不够时，可以随时切换状态以满足牵引变流器的使用需求。

Description

一种内电双源机车集成冷却系统
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体为一种内电双源机车集成冷却系统。
背景技术
在现有技术中，电力机车采用强迫通风方式对牵引电机进行冷却，通常是对应一个转向架上的几个牵引电机设置一个轴流风机进行强迫通风，为了增强冷却效果，也有对应每个牵引电机都设置一个轴流风机的方案，而针对主变流器和主变压器的冷却，则是将主变流器和主变压器的冷却回路接至一个复合冷却器，然后仍然是采用轴流风机对复合冷却器进行强迫通风，存在以下问题：
1.冷却系统冷却对象单一，仅冷却单个设备，如冷却牵引变流器或牵引电机或主发电机。
2.每个设备需单独配备冷却风机，能耗大，所需空间大。
3.风机电机采用风冷形式，效率低，尺寸大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种内电双源机车集成冷却系统，解决了上述提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种内电双源机车集成冷却系统，包括牵引变流器、牵引电机、主发电机、冷却水泵、换热器和换热风机，其特征在于：所述换热风机的风机电机内腔设置有水冷管道，且水冷管道通过连接结构与牵引变流器的水冷结构并联共用冷却水泵及管路形成水冷系统，所述牵引变流器、牵引电机、换热器、和换热风机串联，所述主发电机与牵引电机并联，所述连接结构包括与水冷管道一端通过三通阀连通的进水管和进气管，所述水冷管道的另一端也通过三通阀连通有出水管和出气管，所述进水管和出水管与冷却水泵及管路串联，所述进气管和出气管与换热风机及出风管路串联。
作为本发明进一步的方案：所述牵引变流器、牵引电机、换热器、主发电机和换热风机串联形成风冷系统。
作为本发明进一步的方案：所述进水管和出水管与水冷系统连通并均由电磁阀控制。
作为本发明进一步的方案：所述进气管和出气管与风冷系统连通并均由电磁阀控制。
作为本发明进一步的方案：所述水冷管道的表面分别连通有切换排气管道和切换排水管道且均由电磁阀控制。
作为本发明进一步的方案：所述换热风机将空气吸入，在换热器中与牵引变流器的热介质进行热交换，介质冷却降温后回到牵引变流器中参与下一个循环，空气吸热升温后再分别吹向牵引电机和主发电机。
取消原有的牵引风机和主发风机，将牵引变流器、牵引电机和主发电机等冷却设备集成由一个冷却系统冷却，牵引变流器和牵引电机及主发电机串联，牵引电机和主发电机并联，降低机车能耗、减少风机数量、降低系统尺寸和重量，冷却对象更多，冷却布局串联和并联交叉，优化风机电机结构，取消风机电机的冷却风扇，将风机电机的冷却形式由低效的风冷形式改为高效的水冷模式，提高冷却效率，减小电机尺寸，利用牵引变流器水冷回路的冷却液及冷却水泵为风机电机水冷提供冷却介质及动力，与牵引变流器冷却回路共用冷却水泵及管路，减少部件数量，降低系统空间尺寸和重量，利用牵引变流器、牵引电机和主发电机的不同温度，将三者冷却系统集成，由同一套冷却系统冷却，共用风机，该集成式冷却系统由水热交换器、换热风机、管路、骨架和风道等组成，主要用于牵引变流器、牵引电机和主发电机等部件冷却散热，牵引变流器水回路介质由集成式冷却系统自带的冷却水泵驱动在牵引变流器、管路和水热交换器中循环流动，介质在带出牵引变流器热量后，在所述的水热交换器中与交换器外侧的空气进行热量交换，实现牵引变流器的冷却降温，保证牵引变流器的正常运行，同时，充分利用加热升温后的空气与牵引电机和主发电机间的温差，将空气再吹向牵引电机和主发电机，实现牵引电机或主发电机的冷却降温，保证牵引电机或主发电机正常运行，并且在使用时，当牵引变流器冷却温度不够时，通过三通阀关闭风机电机处的进水管和出水管，然后打开切换排水管道，将冷却液排出后，打开进气管和出气管将风机电机与风冷系统串联，进行风冷，可以随时切换状态以满足牵引变流器的使用需求。
本发明与现有技术相比具备以下有益效果：通过利用牵引变流器、牵引电机和主发电机的不同温度，将三者冷却系统集成，由同一套冷却系统冷却，共用风机，风机电机由风冷结构改为高效的水冷结构，电机水冷回路与变流器冷却回路共用水泵和管路等部件，减少部件数量，降低系统空间尺寸和重量，并且在使用时，当牵引变流器冷却温度不够时，可以随时切换状态以满足牵引变流器的使用需求，并且风机电机为三相异步电机采用水冷形式，传热效率高，尺寸小。
附图说明
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明风机电机的结构示意图；
图3为本发明连接结构的结构示意图。
图中：1、牵引变流器；2、冷却水泵；3、风机电机；4、换热风机；5、牵引电机；6、主发电机；7、水冷管道；8、进水管；9、进气管；10、出水管；11、出气管；12、三通阀；13、切换排气管道；14、切换排水管道；15、换热器。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种内电双源机车集成冷却系统，包括牵引变流器1、牵引电机5、主发电机6、冷却水泵2、换热器15和换热风机4，其特征在于：换热风机4的风机电机3内腔设置有水冷管道7，且水冷管道7通过连接结构与牵引变流器1的水冷结构并联共用冷却水泵2及管路形成水冷系统，牵引变流器1、牵引电机5、换热器15、和换热风机4串联，主发电机6与牵引电机5并联，连接结构包括与水冷管道7一端通过三通阀12连通的进水管8和进气管9，水冷管道7的另一端也通过三通阀12连通有出水管10和出气管11，进水管8和出水管10与冷却水泵2及管路串联，利用牵引变流器1水冷回路的冷却液及冷却水泵2为风机电机3水冷提供冷却介质及动力，与牵引变流器1冷却回路共用冷却水泵2及管路，减少部件数量，降低系统空间尺寸和重量，进气管9和出气管11与换热风机4及出风管路串联，在使用时，当牵引变流器1冷却温度不够时，通过三通阀12关闭风机电机3处的进水管8和出水管10，然后打开切换排水管道14，将冷却液排出后，打开进气管9和出气管11将风机电机3与风冷系统串联，进行风冷，可以随时切换状态以满足牵引变流器1的使用需求。
牵引变流器1、牵引电机5、换热器15、主发电机6和换热风机4串联形成风冷系统。
进水管8和出水管10与水冷系统连通并均由电磁阀控制。
进气管9和出气管11与风冷系统连通并均由电磁阀控制。
水冷管道7的表面分别连通有切换排气管道13和切换排水管道14且均由电磁阀控制。
换热风机4将空气吸入，在换热器15中与牵引变流器1的热介质进行热交换，介质冷却降温后回到牵引变流器1中参与下一个循环，空气吸热升温后再分别吹向牵引电机5和主发电机6。
取消原有的牵引风机和主发风机，将牵引变流器1、牵引电机5和主发电机6等冷却设备集成由一个冷却系统冷却，牵引变流器1和牵引电机5及主发电机6串联，牵引电机5和主发电机6并联，降低机车能耗、减少风机数量、降低系统尺寸和重量，冷却对象更多，冷却布局串联和并联交叉，优化风机电机3结构，取消风机电机3的冷却风扇，将风机电机3的冷却形式由低效的风冷形式改为高效的水冷模式，提高冷却效率，减小电机尺寸，利用牵引变流器1水冷回路的冷却液及冷却水泵2为风机电机3水冷提供冷却介质及动力，与牵引变流器1冷却回路共用冷却水泵2及管路，减少部件数量，降低系统空间尺寸和重量，利用牵引变流器1、牵引电机5和主发电机6的不同温度，将三者冷却系统集成，由同一套冷却系统冷却，共用风机，该集成式冷却系统由水热交换器、换热风机4、管路、骨架和风道等组成，主要用于牵引变流器1、牵引电机5和主发电机6等部件冷却散热，牵引变流器1水回路介质由集成式冷却系统自带的冷却水泵2驱动在牵引变流器1、管路和水热交换器中循环流动，介质在带出牵引变流器1热量后，在的水热交换器中与交换器外侧的空气进行热量交换，实现牵引变流器1的冷却降温，保证牵引变流器1的正常运行，同时，充分利用加热升温后的空气与牵引电机5和主发电机6间的温差，将空气再吹向牵引电机5和主发电机6，实现牵引电机5或主发电机6的冷却降温，保证牵引电机5或主发电机6正常运行，并且在使用时，当牵引变流器1冷却温度不够时，通过三通阀12关闭风机电机3处的进水管8和出水管10，然后打开切换排水管道14，将冷却液排出后，打开进气管9和出气管11将风机电机3与风冷系统串联，进行风冷，可以随时切换状态以满足牵引变流器1的使用需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种内电双源机车集成冷却系统，包括牵引变流器(1)、牵引电机(5)、主发电机(6)、冷却水泵(2)、换热器(15)和换热风机(4)，其特征在于：所述换热风机(4)的风机电机(3)内腔设置有水冷管道(7)，且水冷管道(7)通过连接结构与牵引变流器(1)的水冷结构并联共用冷却水泵(2)及管路形成水冷系统，所述牵引变流器(1)、牵引电机(5)、换热器(15)、和换热风机(4)串联，所述主发电机(6)与牵引电机(5)并联，所述连接结构包括与水冷管道(7)一端通过三通阀(12)连通的进水管(8)和进气管(9)，所述水冷管道(7)的另一端也通过三通阀(12)连通有出水管(10)和出气管(11)，所述进水管(8)和出水管(10)与冷却水泵(2)及管路串联，所述进气管(9)和出气管(11)与换热风机(4)及出风管路串联。
2.根据权利要求1所述的一种内电双源机车集成冷却系统，其特征在于：所述牵引变流器(1)、牵引电机(5)、换热器(15)、主发电机(6)和换热风机(4)串联形成风冷系统。
3.根据权利要求1所述的一种内电双源机车集成冷却系统，其特征在于：所述进水管(8)和出水管(10)与水冷系统连通并均由电磁阀控制。
4.根据权利要求1所述的一种内电双源机车集成冷却系统，其特征在于：所述进气管(9)和出气管(11)与风冷系统连通并均由电磁阀控制。
5.根据权利要求1所述的一种内电双源机车集成冷却系统，其特征在于：所述水冷管道(7)的表面分别连通有切换排气管道(13)和切换排水管道(14)且均由电磁阀控制。
6.根据权利要求1所述的一种内电双源机车集成冷却系统，其特征在于：所述换热风机(4)将空气吸入，在换热器(15)中与牵引变流器(1)的热介质进行热交换，介质冷却降温后回到牵引变流器(1)中参与下一个循环，空气吸热升温后再分别吹向牵引电机(5)和主发电机(6)。
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