CN115912764A - 一种永磁电机和轨道机车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种永磁电机和轨道机车，该永磁电机包括机座、前端盖、后端盖、定子结构以及转子结构，所述前端盖、所述后端盖以及所述机座形成密闭空间，所述定子结构以及所述转子结构设于所述密闭空间，且所述机座具有进风口，还包括：第一冷却风路，一端连通所述进风口，另一端贯穿所述机座的内壁，用于对所述定子结构降温；第二冷却风路，一端连通所述进风口，另一端贯穿所述前端盖，用于对所述定子结构与所述转子结构的一端降温；第三冷却风路，一端连通所述进风口，另一端贯穿所述后端盖，用于对所述定子结构与所述转子结构的另一端降温。该永磁电机在降低轴承等部位温度的同时能确保两端轴承温度不出现梯度差。

Description

一种永磁电机和轨道机车

技术领域

本申请涉及轨道车辆术领域，更具体地说，涉及一种永磁电机。此外，本申请还涉及一种包括上述永磁电机的轨道机车。

背景技术

轨道车辆是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统，永磁电机作为轨道机车的主要部件，为了防止轨道机车车辆运行时车轮与钢轨摩擦产生的金属粉末、制动时闸瓦磨损产生的闸瓦灰进入电机和吸附在永磁电机转子表面，因此永磁电机要求采用全封闭结构。

现有技术(CN113541382A，公开日2021.10.22)公开了一种永磁电机及轨道机车，通过第一冷却风路对壳体和定子结构冷却降温，通过第二冷却风路对转子结构和壳体降温，以及通过第三冷却风路对转子结构和壳体降温，使得安装在转轴的轴承的热量辐射至转轴和/或壳体后，热量可被第一冷却风路、第二冷却风路和第三冷却风路带走，进而起到可对电机内部进行有效降温，并避免壳体降温不及时，导致转子结构、定子结构和轴承的温度升高最终导致电机功率被限制问题出现。

但是前端轴承辅助冷却风路引入的冷却风，经过定子铁心、前端端盖加热后再流入前通风间隙对前端轴承进行冷却，此时冷却风较径向进风口的温度通常上升20-40℃，降低了轴承温升余量，不利于电机功率密度发挥。同时后端轴承辅助冷却风路引入的冷却风，经过后端端盖加热后再流入，虽然冷却风温度上升不如前端，但同样降低了轴承温升余量，且两端轴承温度容易出现梯度差，不利于电机功率密度发挥。

综上所述，如何提供一种在降低轴承等部位温度的同时确保两端轴承温度不出现梯度差的永磁电机是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种永磁电机以及轨道机车。该永磁电机在降低轴承等部位温度的同时确保两端轴承温度不出现梯度差。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种永磁电机，包括机座、前端盖、后端盖、定子结构以及转子结构，前端盖、后端盖以及机座形成密闭空间，定子结构以及转子结构设于密闭空间，且机座具有进风口，包括：

第一冷却风路，一端连通进风口，另一端贯穿机座的内壁，用于对定子结构降温；

第二冷却风路，一端连通进风口，另一端贯穿前端盖，用于对定子结构与转子结构的一端降温；

第三冷却风路，一端连通进风口，另一端贯穿后端盖，用于对定子结构与转子结构的另一端降温。

优选地，第一冷却风路包括：

第一通道，设于机座，连通进风口；

第二通道，沿定子结构的轴向延伸，连通第一通道；

第三通道，设于前端盖，连通第二通道，且与外界连通。

优选地，第二冷却风路包括：

第四通道，设于机座，连通进风口；

第五通道，设于前端盖，连通第四通道；

第六通道，设于前端盖，且沿前端盖的长度方向延伸，连通第五通道；

第七通道，设于前端盖，连通第六通道；

第八通道，为前端盖与转子结构形成的间隙，连通第六通道；

第九通道，设于前端盖，连通第七通道，且与外界连通。

优选地，前端盖上还设有前引风罩，第六通道设于前引风罩上。

优选地，第二冷却风路还包括：

第十六通道，设于机座，且与第四通道间隔设置，连通进风口；

第十八通道，设于机座，且沿机座的长度方向延伸至前端盖，连通第十六通道；

第十七通道，设于前端盖，连通第十八通道，且连通第六通道。

优选地，第三冷却风路包括：

第十通道，设于机座，连通进风口；

第十一通道，设于后端盖，连通第十通道；

第十二通道，设于后端盖，且沿后端盖的长度方向延伸，连通第十一通道；

第十三通道，设于后端盖，连通第十二通道；

第十四通道，为后端盖与转子结构形成的间隙，连通第第十三通道；

第十五通道，设于后端盖，连通第十四通道，且与外界连通。

优选地，后端盖上还设有后引风罩，第十二通道设于后引风罩上。

优选地，还包括：

第四冷却风路，由机座、前端盖、转子结构的一端以及定子结构的一端围成；

风机，设于转子结构，用于驱动第四冷却风路内的空气循环。

优选地，还包括：

第五冷却风路，由机座、后端盖、转子结构的一端以及定子结构的一端围成；

风机，设于转子结构，用于驱动第五冷却风路内的空气循环。

一种轨道机车，包括上述的永磁电机。

相对于上述背景技术，本申请的第一冷却风路一端连通进风口，另一端贯穿机座的内壁，用于对定子结构降温；第二冷却风路一端连通进风口，另一端贯穿前端盖，用于对定子结构与转子结构的一端降温；第三冷却风路，一端连通进风口，另一端贯穿后端盖，用于对定子结构与转子结构的另一端降温。这样一来，该永磁电机在降低轴承等部位温度的同时能确保两端轴承温度不出现梯度差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供具体实施例一的结构示意图；

图2为本申请所提供具体实施例二的结构示意图；

图3为本申请所提供具体实施例三的结构示意图；

图4为本申请所提供具体实施例四的结构示意图。

图1-图4中，附图标记包括：

100为进风口、10为机座、11为第一通道、12为第二通道、13为第三通道、20为前端盖、21为第四通道、22为第五通道、23为第六通道、24为第七通道、25为第八通道、26为第九通道、27为第十六通道、28为第十八通道、29为第十七通道、30为后端盖、31为第十通道、32为第十一通道、33为第十二通道、34为第十三通道、35为第十四通道、36为第十五通道、37为第十九通道、40为定子铁心、41为定子绕组、50为转子铁心、51为转轴、52为轴承、60为风扇、61风扇叶片、70为凸台、80为前引风罩、90为后引风罩。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

一种永磁电机，包括机座10、前端盖20、后端盖30、定子结构以及转子结构，前端盖20、后端盖30以及机座10形成密闭空间，定子结构以及转子结构设于密闭空间，且机座10具有进风口100，还包括第一冷却风路、第二冷却风路以及第三冷却风路，第一冷却风路的一端连通进风口100，另一端贯穿机座10的内壁，用于对定子结构降温；第二冷却风路的一端连通进风口100，另一端贯穿前端盖20，用于对定子结构与转子结构的一端降温；第三冷却风路的一端连通进风口100，另一端贯穿后端盖30，用于对定子结构与转子结构的另一端降温。可参考附图，①表示第一冷却风路，②表示第二冷却风路，③表示第三冷却风路。

需要说明的是，本申请外部冷却风路结构由第一冷却风路、第二冷却风路及第三冷却风路结构组成，各冷却风路结构为并联关系，即均从进风口100引入环温冷却风；内部冷却风路结构由第四及第五冷却风路结构组成，同样为并联关系。

具体地，转子结构包括转轴51以及转子铁心50，定子结构包括定子铁心40以及定子绕组41。定子绕组41位于定子铁心40的两端，转轴51的两端是通过轴承52分别安装于前端盖20以及后端盖30上。前端盖20以及后端盖30上设有至少有两个凸台70，其中一个凸台70与定子结构接触密封，另一个凸台70与转子结构采用非接触式迷宫密封。

工作时，两端的轴承52发热时，可将热量辐射给两端的前端盖20以及后端盖30和/或转轴51，而通过第二冷却风路以及第三冷却风路对前端盖20以及后端盖30冷却降温，进而对轴承52起到了一定冷却降温作用。

在本申请的实施例中，第一冷却风路包括第一通道11、第二通道12以及第三通道13，第一通道11设于机座10，连通进风口100；第二通道12的成型方式可为三种，其一，第二通道12在定子结构上形成，其二，第二通道12为机座10与定子结构形成的间隙，其三，定子结构上开设槽体的同时，机座10与定子结构之间还形成有间隙，第二通道12则由定子结构上的槽体以及机座10与定子结构之间的间隙所形成。

第二通道12沿定子结构的轴向延伸，连通第一通道11；第三通道13设于前端盖20，连通第二通道12，且与外界连通。

请参看附图1与附图4，第一通道11可以是在机座10前端，也可以在后端。

具体地，来自外部的冷却风进入进风00，流经第一通道11、第二通道12，然后经由前端盖20的第三通道13排出。在冷却风流经过程中，冷却风将定子铁心40、定子绕组41产生的热量带走。

在本申请的实施例中，第二冷却风路包括第四通道21、第五通道22、第六通道23、第七通道24、第八通道25以及第九通道26。第四通道21设于机座10，连通进风口100；第五通道22设于前端盖20，连通第四通道21；第六通道23设于前端盖20，且沿前端盖20的长度方向延伸，连通第五通道22；第七通道24设于前端盖20，连通第六通道23；第八通道25为前端盖20与转子结构形成的间隙，连通第六通道23；第九通道26设于前端盖20，连通第七通道24，且与外界连通。

具体地，来自外部的冷却风进入进风口100，流经第四通道21、第五通道22、第六通道23、第七通道24、第八通道25，经由前端盖20第九通道26排出。在冷却风流经过程中，冷却风可将定子绕组41辐射至前端盖20的热量、转子结构产生的热量带走。

在本申请的实施例中，前端盖20上还设有前引风罩80，第六通道23设于前引风罩80上。

需要说明的是，第六通道23可以是前端盖20自身铸造形成，前端盖20材质可以是铸铁、铸钢、铸铝等，也可以是通过前引风罩80安装在前端盖20上形成。其中，前引风罩80与前端盖20的安装方式可以是螺栓连接、焊接、铆接等其他连接方式，进而有效保证第六通道23的连接刚性，避免前引风盖脱落影响空气无法通过第六通道23通过第七通道24进入前端盖20并对其冷却降温。

在本申请的实施例中，第二冷却风路还包括第十六通道27、第十七通道29以及第十八通道28。第十六通道27设于机座10，且与第四通道21间隔设置，连通进风口100；第十八通道28设于机座10，且沿机座10的长度方向延伸至前端盖20，连通第十六通道27；第十七通道29设于前端盖20，连通第十八通道28，且连通第六通道23。

在本申请的实施例中，第三冷却风路包括第十通道31、第十一通道32、第十二通道33、第十三通道34、第十四通道35以及第十五通道36。第十通道31设于机座10，连通进风口100第十一通道32，设于后端盖30，连通第十通道31；第十二通道33设于后端盖30，且沿后端盖30的长度方向延伸，连通第十一通道32；第十三通道34设于后端盖30，连通第十二通道33；第十四通道35为后端盖30与转子结构形成的间隙，连通第第十三通道34；第十五通道36设于后端盖30，连通第十四通道35，且与外界连通。

具体地，来自外部的冷却风进入进风口100，流经第十通道31、第十一通道32、第十二通道33、第十三通道34、第十四通道35，经由后端盖30的第十五通道36排出。在冷却风流经过程中，冷却风可将定子绕组41辐射至后端盖30的热量、转子结构产生的热量带走。

第三冷却风路还包括第十九通道37，第十九通道37设于后端盖30，且与第十一通道32间隔设置，连通进风口100，且连通第十二通道33。

在本申请的实施例中，后端盖30上还设有后引风罩90，第十二通道33设于后引风罩90上。

需要说明的是，第十二通道33可以是后端盖30自身铸造形成，后端盖30材质可以是铸铁、铸钢、铸铝等，也可以是通过后引风罩90安装在后端盖30上形成。其中，后引风罩90与后端盖30的安装方式可以是螺栓连接、焊接、铆接等其他连接方式，进而有效保证第十二通道33的连接刚性，避免后引风盖脱落影响空气无法通过第十二通道33通过第十三通道34进入后端盖30并对其冷却降温。

在本申请的实施例中，还包括第四冷却风路以及风机。第四冷却风路由机座10、前端盖20、转子结构的一端以及定子结构的一端围成；风机设于转子结构，用于驱动第四冷却风路内的空气循环。在附图中，④表示第四冷却风路。

需要说明的是，风扇叶片61将前端内部空腔中的气体在第四冷却风路结构中形成循环流动，将前端定子绕组41端部的热量带至定子结构，经第二通道12中的外部冷却风带走。

在本申请的实施例中，还包括第五冷却风路以及风机。第五冷却风路由机座10、后端盖30、转子结构的一端以及定子结构的一端围成；风机设于转子结构，用于驱动第五冷却风路内的空气循环。在附图中，⑤表示第五冷却风路。

风扇叶片61将后端内部空腔中的气体在第五冷却风路结构中形成循环流动，将后端定子绕组41端部的热量带至定子结构，经第二通道12中的外部冷却风带走。

进一步地，第四冷却风路以及第五冷却风路对转子结构冷却降温，能够将热能辐射至前端盖20以及后端盖30，而贯穿于前端盖20以及后端盖30的第二冷却风路、第三冷却风路在空气流过时，能够对前端盖20以及后端盖30冷却，进而提升了对转子结构的冷却效果。

其中，风扇60安装在转子铁心50上，随转子铁心50同步旋转。产生第四冷却风路以及第五冷却风路结构循环冷却风的风扇叶片61可以在风扇60内侧，也可以在转子铁心50端面，或者一端在风扇60内侧另一端在转子铁心50端面。

需要说明的是，本申请提出的永磁电机可以对定子结构、转子结构、前端盖20以及后端盖30等部位同步引入环温冷却风进行定向冷却，可以更好地控制轴承52内外圈温差，在降低轴承52等部位温度的同时确保两端轴承52温度不出现梯度差；同时引入的冷却风不随电机转速变化，更为适宜转速、负载变化复杂的牵引电机，同样适应于异步电机或电励磁同步电机。

一种轨道机车，包括上述的永磁电机。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种永磁电机，包括机座、前端盖、后端盖、定子结构以及转子结构，所述前端盖、所述后端盖以及所述机座形成密闭空间，所述定子结构以及所述转子结构设于所述密闭空间，且所述机座具有进风口，其特征在于，还包括：

第一冷却风路，一端连通所述进风口，另一端贯穿所述机座的内壁，用于对所述定子结构降温；

第二冷却风路，一端连通所述进风口，另一端贯穿所述前端盖，用于对所述定子结构与所述转子结构的一端降温；

第三冷却风路，一端连通所述进风口，另一端贯穿所述后端盖，用于对所述定子结构与所述转子结构的另一端降温。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述第一冷却风路包括：

第一通道，设于所述机座，连通所述进风口；

第二通道，沿所述定子结构的轴向延伸，连通所述第一通道；

第三通道，设于所述前端盖，连通所述第二通道，且与外界连通。

3.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述第二冷却风路包括：

第四通道，设于所述机座，连通所述进风口；

第五通道，设于所述前端盖，连通所述第四通道；

第六通道，设于所述前端盖，且沿所述前端盖的长度方向延伸，连通所述第五通道；

第七通道，设于所述前端盖，连通所述第六通道；

第八通道，为所述前端盖与所述转子结构形成的间隙，连通所述第六通道；

第九通道，设于所述前端盖，连通所述第七通道，且与外界连通。

4.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，所述前端盖上还设有前引风罩，所述第六通道设于所述前引风罩上。

5.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，第二冷却风路还包括：

第十六通道，设于所述机座，且与所述第四通道间隔设置，连通所述进风口；

第十八通道，设于所述机座，且沿所述机座的长度方向延伸至所述前端盖，连通所述第十六通道；

第十七通道，设于所述前端盖，连通所述第十八通道，且连通所述第六通道。

6.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述第三冷却风路包括：

第十通道，设于所述机座，连通所述进风口；

第十一通道，设于所述后端盖，连通所述第十通道；

第十二通道，设于所述后端盖，且沿所述后端盖的长度方向延伸，连通所述第十一通道；

第十三通道，设于所述后端盖，连通所述第十二通道；

第十四通道，为所述后端盖与所述转子结构形成的间隙，连通所述第第十三通道；

第十五通道，设于所述后端盖，连通所述第十四通道，且与外界连通。

7.根据权利要求6所述的永磁电机，其特征在于，所述后端盖上还设有后引风罩，所述第十二通道设于所述后引风罩上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的永磁电机，其特征在于，还包括：

第四冷却风路，由所述机座、所述前端盖、所述转子结构的一端以及所述定子结构的一端围成；

风机，设于所述转子结构，用于驱动所述第四冷却风路内的空气循环。

9.根据权利要求1-7任一项所述的永磁电机，其特征在于，还包括：

第五冷却风路，由所述机座、所述后端盖、所述转子结构的一端以及所述定子结构的一端围成；

风机，设于所述转子结构，用于驱动所述第五冷却风路内的空气循环。

10.一种轨道机车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的永磁电机。

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