CN207853719U - 一种45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，包括转子和定子，以及容纳转子和定子的机座，机座内壁设有内水套和外水套，内水套和外水套之间组成冷却水道；转子包括转轴，以及套接在转轴外部的转子铁芯，转子铁芯的外部周向均布设置有“V”形的磁钢槽，转子磁钢嵌入磁钢槽中；定子包括定子铁芯以及设置在定子铁芯上的绝缘槽，定子绕组采用双层叠绕的方式缠绕在定子铁芯的绝缘槽上；转轴的两端通过轴承安装在机座两端的端盖上。本发明根据车辆的空间尺寸和安装形式、冷却形式开发出有针对性结构的发电机，与该车辆配套，构成整车的两个既各自独立，又相互有关联的能量单元。

Description

一种45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机

技术领域

本发明涉及一种三相交流永磁同步发电机，更具体地说，涉及一种适用于 45吨混合动力矿卡车的永磁同步发电机。

背景技术

随着社会经济发展速度的不断加快，对各种资源的需求和消耗也不断增加, 矿产资源的开采量也逐年增加。而作为露天矿山运输的主力设备，矿用卡车的需求量也随着矿产资源开采规模的扩大而增加。

目前服役的各种矿用卡车均以燃油作为初始能源，驱动车辆运行。据统计在矿用卡车的年使用费用中，燃油消耗约占总费用的40％左右。这一方面增加了开采成本，另一方面巨大的尾气排放也造成矿区的空气污染，与当前建设绿色矿山的概念相违背。

近年来电动汽车技术发展逐步成熟，其具有无污染、噪声小、功效高、操作舒适、运行与维护成本低和经济效益好等诸多优点，已广泛应用于民用汽车领域，并逐步向其它领域过渡。

为满足纯电动汽车使用需要，须建设大量专用的充电站，而矿用卡车的使用工况和环境，使充电站的建设成为困难，且大大提高了运营成本。

综上，将电动汽车技术应用于矿用卡车领域将成为该领域未来发展的一个重要方向。综合考虑电动矿卡的运营成本和应用范围，使用混合动力是最佳解决方案。如何根据矿用卡车的运行特点，开发出有针对性的控制策略和与之匹配的发电机是该领域发展必须解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出一种45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，可配套用于45吨混合动力矿卡车。与车用柴油机相联，为动力电池组充电。

为了达到上述目的，本发明提供一种45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，包括转子和定子，以及容纳所述转子和所述定子的机座，所述机座内壁设有内水套，所述内水套外侧设有外水套，所述内水套和所述外水套之间组成冷却水道；所述冷却水道内部焊接有水道筋板；所述水道筋板共设12处，并在所述冷却水道内形成S型回转水路。

所述冷却水道的两端分别设有一个封水环，所述封水环与所述内水套和所述外水套焊接成一体，形成封闭的水道腔体，所述水道腔体的两侧各焊接一个用于加工螺纹孔以安装两侧的端盖的端环。

所述机座的外部焊接有将所述冷却水道与外界相通的进出水口。

所述转子包括转轴，以及套接在所述转轴外部的转子铁芯，所述转子铁芯的外部周向均布设置有“V”形的磁钢槽，转子磁钢嵌入所述磁钢槽中；所述转子磁钢表面镀有环氧树脂层；所述转子铁芯的两端设有用于压紧所述转子铁芯的转子端板。

所述定子包括定子铁芯以及设置在所述定子铁芯上的绝缘槽，定子绕组采用双层叠绕的方式缠绕在所述定子铁芯的绝缘槽上。

所述转轴的驱动端通过圆柱滚子轴承与连接在所述机座上的驱动端端盖相连；所述转轴非驱动端通过深沟球轴承与连接在所述机座上的非驱动端端盖相连。

所述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机的驱动端安装有过渡盘，所述转轴穿过所述过渡盘与发动机相连。

上述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，优选方式下，所述转轴开设有轴向的沟槽。

上述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，优选方式下，所述机座的两侧设有安装板，所述机座通过所述安装板与车架固定。

上述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，优选方式下，所述转轴非驱动端的深沟球轴承的外侧安装有旋转变压器。

上述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，优选方式下，所述机座外壁上设有接线盒，在所述接线盒的出线侧焊接有支撑板，所述支撑板上安装有固定夹。

上述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，优选方式下，电缆从所述接线盒引出后，通过所述固定夹固定。

本发明根据车辆的使用特点，采用混合动力驱动的方案，发挥动力电池组和柴油发动机组各方所长，且降低车辆的运营成本。根据车辆的空间尺寸和安装形式、冷却形式开发出有针对性结构的发电机，与该车辆配套。与传统的矿卡车不同，该车辆由一个小功率发动机带动的发电机与一个动力电池组一起，构成整车的两个既各自独立，又相互有关联的能量单元。电池既可以通过充电柜快速充电，也可以通过整车自身的发电机与回馈制动充电。动力电池电量充足且车辆在正常路况行驶时，由动力电池单独给牵引电机供电，驱动车辆。当车辆遇到上坡或泥泞路段，需要大功率输出时，发电机与电池同时向驱动电机供电。当车辆下坡时，驱动电机自动将下坡时的制动能量转换为电能，给动力电池充电。当动力电池能量不足时，智能管理系统通过自动检测，命令发动机驱动发电机工作，为动力电池充电，直至满足需要为止。

将电动汽车技术应用于矿用卡车可提高整车的节油特性，延长使用寿命，减少二氧化碳排放。混合动力矿卡车在空载上坡满载下坡的循环工况下电能回收率最高可达70％以上。下坡时的势能转化为车辆的动能，再转化为电能，储存于动力电池组，用于车辆的牵引。装车运行后的统计数据显示燃油消耗较燃油车辆降低50％～70％，对推动绿色矿山建设具有积极意义。

附图说明

图1为本发明中机座的内部结构图；

图2为本发明中冷却水道的内部结构示意图；

图3为本发明的内部结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明后侧端部的外形图；

图6为本发明的主视结构图；

图7是本发明的三维外形图。

图中，1、内水套，2、外水套，3、水道筋板，4、封水环，5、端环，6、进出水口，7、圆柱滚子轴承，8、驱动端端盖，9、转子端板，10、非驱动端端盖，11、深沟球轴承，12、旋转变压器，13、定子铁芯，14、转子铁芯，15、定子绕组，16、转子磁钢，17、转轴，18、固定夹，19、支撑板，20、接线盒， 21、安装板，22、沟槽。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1～图7所示，本发明一种45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，包括转子和定子，以及容纳所述转子和所述定子的机座，所述机座内壁设有内水套1所述内水套1外侧设有外水套2，所述内水套1和所述外水套2之间组成冷却水道。

所述冷却水道内部焊接有水道筋板3；所述水道筋板3共设12处，并在所述冷却水道内形成S型回转水路。

所述冷却水道的两端分别设有一个封水环4，所述封水环4与所述内水套1 和所述外水套2焊接成一体，形成封闭的水道腔体；水道腔体可承受1.5MP工作水压，所述水道腔体的两侧各焊接一个用于加工螺纹孔以安装两侧的端盖的端环5。如不焊接端环5，直接加工螺纹孔会造成水道腔体内的水泄露。

所述机座的外部焊接有将所述冷却水道与外接相通的进出水口6。

所述转子包括转轴17，以及套接在所述转轴17外部的转子铁芯14，所述转子铁芯14的外部周向均布设置有如图4中a处所示的“V”形的磁钢槽，转子磁钢16嵌入所述磁钢槽中；所述转子磁钢16表面镀有环氧树脂层；所述转子铁芯14的两端设有用于压紧所述转子铁芯14的转子端板9。

所述定子包括定子铁芯13以及设置在所述定子铁芯13上的绝缘槽，定子绕组15采用双层叠绕的方式缠绕在所述定子铁芯13的绝缘槽上。

所述转轴17的驱动端通过圆柱滚子轴承7与连接在所述机座上的驱动端端盖8相连；所述转轴17非驱动端通过深沟球轴承11与连接在所述机座上的非驱动端端盖10相连。

所述交流永磁同步发电机的驱动端安装有过度盘，所述转轴17穿过所述过度盘与发动机相连。为了减轻自重，降低转动惯量，转轴17开设有轴向的沟槽 22。

如图5、图6所示，所述机座的两侧设有安装板21，所述机座通过所述安装板21与车架固定。所述机座外壁上设有接线盒20，在所述接线盒20的出线侧焊接有支撑板19，所述支撑板19上安装有固定夹18。电缆从所述接线盒20 引出后，通过所述固定夹18固定。

如图3所示，在所述转轴17非驱动端的深沟球轴承11的外侧安装有用于检测电机转速和磁极位置的旋转变压器12。

如图1所示，该电机机座主要由内水套1、外水套2、水道筋板3、封水环 4、两侧端环5、进出水口6焊接加工而成，全部采用优质钢板。冷却水道采用如图2所示结构的S型回转水路，冷却水道需覆盖定子铁芯13的长度。采用此种结构的冷却水道可降低电机铁芯轴向温差，制造工艺简单。

如附图3、图4所示，电机定子铁芯13、转子铁芯14选用低损耗优质冷轧硅钢片，定子绕组15采用ReliawireQ(ZY/XY)BP-3/200RW杜邦绝缘漆包线，双层叠绕式。绝缘槽为双层0.2复合材料6650。绕组嵌线后经两次浸漆固化，VPI 真空压力浸漆和沉浸各一次。这样做不仅可以修复绕组嵌线时线圈绝缘层受到的微小损伤，也增强了绕组的机械强度，提高电机可靠性。为减小电机的齿槽转矩，电机定子采用斜槽结构。

如图4所示，转子磁钢16槽型采用图中a处所示的经优化的“V”型槽结构，改善气隙波形，磁钢嵌入槽内后经灌胶固化与转子铁芯合成一体。磁钢选用钕铁硼稀土永磁材质，表面镀环氧树脂。两侧转子端板9用于压紧转子铁芯。电机转轴17选用高强度锻制合金钢42CrMo，为减轻自重，降低转动惯量，转轴加工有轴向沟槽22。

该电机驱动端端盖8与非驱动端端盖10分别安装圆柱滚子轴承7和深沟球轴承11，非驱动端作为定位端，将轴承内外圈分别锁住，可承受轴向力。

电机圆柱轴伸通过过渡盘与发动机相联。电机通过机座两侧的安装板21与车架固定。安装板21上的安装孔可根据不同用户的要求作调整。非驱动端的深沟球轴承外侧安装有旋转变压器12，用于检测电机转速和磁极位置。

为避免从接线盒20引出的用户侧引接电缆由于悬空而在电机运行时发生振动，影响可靠性，在电机机壳外表面出线侧焊有支撑板19并安装有固线夹18。电机外形图如附图5、图6所示，电机三维外形图如附图7所示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，包括转子和定子，以及容纳所述转子和所述定子的机座，其特征在于，所述机座内壁设有内水套(1)，所述内水套(1)外侧设有外水套(2)，所述内水套(1)和所述外水套(2)之间组成冷却水道；所述冷却水道内部焊接有水道筋板(3)；所述水道筋板(3)共设12处，并在所述冷却水道内形成S型回转水路；

所述冷却水道的两端分别设有一个封水环(4)，所述封水环(4)与所述内水套(1)和所述外水套(2)焊接成一体，形成封闭的水道腔体，所述水道腔体的两侧各焊接一个用于加工螺纹孔以安装两侧的端盖的端环(5)；

所述机座的外部焊接有将所述冷却水道与外界相通的进出水口(6)；

所述转子包括转轴(17)，以及套接在所述转轴(17)外部的转子铁芯(14)，所述转子铁芯(14)的外部周向均布设置有“V”形的磁钢槽，转子磁钢(16)嵌入所述磁钢槽中；所述转子磁钢(16)表面镀有环氧树脂层；所述转子铁芯(14)的两端设有用于压紧所述转子铁芯(14)的转子端板(9)；

所述定子包括定子铁芯(13)以及设置在所述定子铁芯(13)上的绝缘槽，定子绕组(15)采用双层叠绕的方式缠绕在所述定子铁芯(13)的绝缘槽上；

所述转轴(17)的驱动端通过圆柱滚子轴承(7)与连接在所述机座上的驱动端端盖(8)相连；所述转轴(17)非驱动端通过深沟球轴承(11)与连接在所述机座上的非驱动端端盖(10)相连；

所述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机的驱动端安装有过渡盘，所述转轴(17)穿过所述过渡盘与发动机相连。

2.根据权利要求1所述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，其特征在于，所述转轴(17)开设有轴向的沟槽(22)。

3.根据权利要求1所述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，其特征在于，所述机座的两侧设有安装板(21)，所述机座通过所述安装板(21)与车架固定。

4.根据权利要求1所述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，其特征在于，所述转轴(17)非驱动端的深沟球轴承(11)的外侧安装有旋转变压器(12)。

5.根据权利要求1所述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，其特征在于，所述机座外壁上设有接线盒(20)，在所述接线盒(20)的出线侧焊接有支撑板(19)，所述支撑板(19)上安装有固定夹(18)。

6.根据权利要求5所述45吨混合动力矿卡车用永磁同步发电机，其特征在于，电缆从所述接线盒(20)引出后，通过所述固定夹(18)固定。