CN209948885U - 牵引电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种牵引电机，包括电机壳、定子、转子以及安装到所述转子的转轴的冷却风扇；所述电机壳的一端具有第一端盖，所述第一端盖的内侧的电机壳内设有风扇腔，所述冷却风扇位于所述风扇腔内，且所述电机壳上对应所述风扇腔的部分具有多个散热孔；所述冷却风扇包括风扇轮毂以及设置在所述风扇轮毂上的多个风扇叶片，且每一所述风扇叶片的朝向所述散热孔的一端的边缘为弧形边；所述弧形边的远离所述第一端盖的端点至所述转轴的距离大于所述弧形边的其他位置至所述转轴的距离。本实用新型实施例通过设置风扇叶片的弧形边，可降低风扇扇叶间的空气涡流强度，加大散热气流的流动缓冲空间，减少噪音污染，提高使用的舒适性。

Description

牵引电机

技术领域

本实用新型涉及电力电子设备领域，更具体地说，涉及一种牵引电机。

背景技术

牵引电机是一种用于在铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆(如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆)上产生牵引动力的电动机设备。其主要通过驱动车辆的一根或多根动轮轴，实现对车辆的牵引加速和制动。

随着科学技术的突飞猛进，社会经济的快速发展，对于牵引电机的应用和使用有了更高的要求，其使用的舒适性也成为其市场竞争的关键。因此，如何改善牵引电机产生的运行噪音成为了提高使用舒适性的设计要点。

目前，在采用空冷散热方式(以环境空气作为冷却介质进行循环散热降温)的牵引电机中，牵引电机的运行噪音主要来源于空冷散热时的气动噪音，但由于现有牵引电机需要对电机内部进行有效散热降温，保证空冷散热的散热效果，从而无法有效降低运行散热时产生的气动噪音，导致运行时产生较严重的噪音污染，进而会使人产生一种不满情绪，影响使用的舒适性。

实用新型内容

本实用新型实施例针对上述现有牵引电机无法有效降低气动噪音，运行时会产生较严重的噪音污染，使人产生一种不满情绪以及使用的舒适性较差的问题，提供一种新的牵引电机。

本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种牵引电机，包括电机壳、定子、转子以及安装到所述转子的转轴的冷却风扇；所述电机壳的一端具有第一端盖，所述第一端盖的内侧的所述电机壳内设有风扇腔，所述冷却风扇位于所述风扇腔内，且所述电机壳上对应所述风扇腔的部分具有多个散热孔；所述冷却风扇包括风扇轮毂以及设置在所述风扇轮毂上的多个风扇叶片，且每一所述风扇叶片的朝向所述散热孔的一端的边缘为弧形边；所述弧形边的远离所述第一端盖的端点至所述转轴的距离大于所述弧形边的其他位置至所述转轴的距离。

优选地，所述弧形边至所述转轴的距离由所述弧形边的远离所述第一端盖的一端至与所述第一端盖相邻的一端逐渐减小。

优选地，每一所述风扇叶片的背向所述散热孔的一端的边缘为直线边，且所述直线边至所述转轴的距离由所述直线边的远离所述第一端盖的一端至与所述第一端盖相邻的一端逐渐减小。

优选地，所述电机壳的另一端具有第二端盖，且所述第二端盖上具有端盖通风孔；所述转子铁芯上具有轴向设置的转子通风孔，所述风扇腔与所述转子的转子铁芯的朝向所述第一端盖的端部之间具有汇流腔；在所述冷却风扇旋转时，所述风扇叶片将外部空气从所述端盖通风孔吸入所述电机壳后，使至少一部分吸入的空气流经所述转子通风孔、汇流腔及风扇腔后从所述散热孔排出所述电机壳。

优选地，所述定子的定子铁芯上具有轴向设置的定子通风孔，所述风扇腔与所述定子铁芯的朝向所述第一端盖的端部之间具有中间腔，且所述中间腔通过所述定子的定子绕组间的间隙与所述汇流腔连通；在所述冷却风扇旋转时，所述风扇叶片将外部空气从所述端盖通风孔吸入所述电机壳后，使至少一部分吸入的空气流经所述定子通风孔、中间腔、汇流腔及风扇腔后从所述散热孔排出所述电机壳。

优选地，所述汇流腔内具有整流网，所述整流网上具有多个网孔。

优选地，所述整流网所在的平面垂直于所述转轴，且至少一部分来自所述中间腔的空气流经所述整流网的网孔后进入所述风扇腔。

优选地，所述定子通风孔的横截面为椭圆形。

本实用新型实施例的牵引电机具有以下有益效果：通过将风扇叶片朝向散热孔的一端的边缘设为弧形边，可有效缩减风扇叶片的叶尖位置搅拌散热气流的有效面积，降低多个风扇叶片间的空气涡流强度，从而削弱空气涡流所产生的气动噪音，提高使用的舒适性；并且，通过设置弧形边还可以有效增大风扇叶片的叶尖到散热孔的距离，从而增大冷却风扇的出风口与电机壳的散热孔之间的间隙，加大散热气流的流动缓冲空间，进而减弱散热气流对电机壳的散热孔位置的冲击，使散热气流的流动更加顺畅，避免冲击振动产生噪音，减少噪音污染。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的牵引电机剖面的结构示意图；

图2是本使用新型实施例提供的牵引电机剖面的局部结构示意图；

图3是本使用新型实施例提供的牵引电机局部轴视剖面的结构示意图；

图4是本使用新型实施例提供的定子的横截面的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的整流网的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型实施例提供的牵引电机的结构示意图，该牵引电机可应用于电力电子设备领域，特别是采用空冷散热方式的牵引电机中。结合图2所示，本实施例中的牵引电机包括电机壳1、定子2、转子3以及安装到转子3的转轴31的冷却风扇4，即冷却风扇4可在转子3旋转时由转轴31带动实现运转散热。另外地，电机壳1的一端具有第一端盖11，第一端盖11的内侧的电机壳1内(即第一端盖11与转子3的转子铁芯之间、第一端盖11与定子2的定子铁芯之间的位置)设有风扇腔，上述冷却风扇4(例如离心风扇)位于该风扇腔内，并通过冷却风扇4促使电机壳1内气流的循环流动，从而实现为电机壳1的内部器件(包括转子3和定子2)进行散热降温。

进一步地，电机壳1上对应风扇腔的部分(即电机壳1上与冷却风扇4的出风口相对的位置)具有多个散热孔12，且上述冷却风扇4包括风扇轮毂42以及设置在风扇轮毂42上的多个风扇叶片41。具体地，冷却风扇4可为离心风扇，且冷却风扇4以多个风扇叶片41的进风口朝向转子3的转子铁芯的方向设置。多个散热孔12可分别沿电机壳1的轴向的外周均匀设置，且多个散热孔12的轴向与冷却风扇4的出风口的轴向位于同一平面。从而可通过运转冷却风扇4，将电机壳1内部的散热气流经电机壳1上的散热孔12导出到电机壳1的外部，进而实现电机壳1内部的散热气流与外部空气进行高效的循环交替，保证对电机壳1的内部的散热降温效果。

特别地，冷却风扇4的每一风扇叶片41的朝向散热孔12的一端的边缘(即风扇叶片41的出风侧)为弧形边411，且弧形边411的远离第一端盖11的端点至转轴31的距离大于弧形边411的其他位置至转轴31的距离，即每一风扇叶片41的弧形边411都分别朝冷却风扇4的中心轴所在的方向凹嵌。由此，通过将风扇叶片41朝向散热孔12的一端的边缘设为弧形边411，可有效增大风扇叶片41的叶尖到散热孔12的距离，从而增大冷却风扇4的出风口与电机壳1的散热孔12之间的间隙，加大散热气流的流动缓冲空间，进而减弱经冷却风扇4加速导出的散热气流对电机壳1的散热孔12位置的冲击，使风扇腔内的散热气流的流动更加顺畅，避免散热气流冲击造成振动而产生噪音，从根源处减少噪音污染。

上述牵引电机通过将风扇叶片41朝向散热孔12的一端的边缘设为弧形边411，还可有效缩减风扇叶片41的叶尖位置搅拌散热气流的有效面积，从而降低多个风扇叶片41间的空气涡流强度，可使散热气流高效的沿设计的散热通道路线进行循环流动，并削弱空气涡流所产生的气动噪音，进一步减少噪音污染，提高牵引电机使用时的舒适性，使牵引电机更具市场竞争力。

优选地，每一风扇叶片41的弧形边411至转轴31的距离，可由弧形边411的远离第一端盖11的一端至与第一端盖11相邻的一端逐渐减小；即弧形边411为两个端部的切线方向之间的夹角大于或等于90°的标准弧形，从而可在保证风扇叶片41的端部结构强度的同时，进一步缩减风扇叶片41的叶尖位置搅拌散热气流的有效面积，降低风扇叶片41间的空气涡流强度，进而削弱气动噪音，此外，有利于降低加工难度，提高结构的合理性。

为保证牵引电机空冷结构设计的散热效果，每一风扇叶片41的背向散热孔12的一端的边缘可设为直线边，且使每一风扇叶片41上的直线边至转轴31的距离，由直线边的远离第一端盖11的一端至与第一端盖11相邻的一端逐渐减小。即每一风扇叶片41的直线边由远离冷却风扇4的中心轴的一端朝风扇轮毂42所在的方向向内倾斜；由此可加大风扇叶片41主体部分的表面积，增加冷却风扇4的导风流量，加速电机壳1内部的散热气流与外部的空气循环的流动效率，从而可避免因在风扇叶片41上设置的弧形边411而缩减了叶尖位置体积的影响，保证冷却风扇4运转时的散热降温效果。

在实际应用中，每一风扇叶片41的直线边面向冷却风扇4的中心轴的一端可倾斜延伸到冷却风扇4与转轴31连接部分的边缘位置，从而可在加大风扇叶片41主体部分的表面积的同时，提高冷却风扇4的整体结构强度，进而提高冷却风扇4运转时风扇叶片41的稳定性和可靠性。

电机壳1的另一端具有第二端盖13，且第二端盖13上具有用于外部空气循环进入电机壳1的内部的端盖通风孔。进一步地，结合图3、图4所示，转子3的转子铁芯上具有轴向设置的转子通风孔32，风扇腔与转子铁芯的朝向第一端盖11的端部之间具有汇流腔，且该汇流腔与风扇腔直接连通。

由此，可在冷却风扇4进行旋转散热时，风扇叶片41(风扇叶片41运转时形成气压差)将外部空气从端盖通风孔吸入电机壳1后，使至少一部分吸入的空气流经转子通风孔32、汇流腔及风扇腔后，在冷却风扇4作用下从散热孔12排出电机壳1。从而通过吸入外部空气形成散热气流，高效的将转子3上的热量转移分散，实现对转子3的降温。

相应地，定子2的定子铁芯上具有轴向设置的定子通风孔22，风扇腔与定子铁芯的朝向第一端盖11的端部之间具有中间腔，且中间腔通过定子2的定子绕组21间的间隙与汇流腔连通，从而可在散热气流由中间腔经定子绕组21间的间隙流向汇流腔时，对定子绕组21的端部进行有效的散热降温，提高对定子2的散热效果。

具体地，在冷却风扇4旋转时，风扇叶片41将外部空气从第二端盖13的端盖通风孔吸入电机壳1后，使至少一部分吸入的空气流经定子通风孔22、中间腔、汇流腔及风扇腔后，在冷却风扇4作用下从散热孔12排出电机壳1。由此配合上述流经转子通风孔32、汇流腔及风扇腔的散热气流，本实施例的牵引电机通过分别从两条并联设置的散热通道进行散热降温，可有效对牵引电机的内部进行散热降温，使牵引电机的温升能够控制在规定范围内，提高结构设计的实用性。

为进一步提高牵引电机的内部散热效果，定子2的定子通风孔22的截面可呈椭圆形设置，由此可有效提高散热通道的截面积，能够在增加散热气流流量的同时降低散热气流的流速，从而可防止散热气流高强度冲击冷却风扇4，减缓散热气流进入冷却风扇4的速度，提高散热气流循环流动的顺畅性，避免散热气流在散热腔内形成高强度涡流而致使冷却风扇4产生噪音，提高冷却风扇4的稳定性，防止产生。

并且，定子2通过设置定子通风孔22增加散热气流流量，可进一步提高对定子2的散热效果，降低风扇叶片41上设置弧形边411对冷却风扇4散热功能的影响，提高通过设置弧形边411进行降噪结构设计的可行性。在实际应用中，还可在定子2的定子通风孔22的侧壁上设置多个散热齿，通过设置多个散热齿增加定子通风孔22与散热气流的接触面积，可有效提高散热效果，降低定子2的温升。

当然，在实际应用中，可在保证转子3的结构强度和功能稳定性的同时增大转子通风孔32的截面积，提高对转子3的散热效果；并且，转子通风孔32和定子通风孔22的截面形状可根据实际需求进行调整，以在增加散热气流流量的同时能够保证牵引电机功能使用的稳定性。

结合图5所示，由于转子2的高强度旋转，会使经转子通风孔32流出进入汇流腔的散热气流形成较大强度的涡流，因此，上述牵引电机在汇流腔内设置有能够覆盖汇流腔的整个径向平面范围的整流网5，具体地，整流网5上具有多个网孔51，并通过整流网5上的多个网孔51，可将由转子通风孔32进入汇流腔的散热气流所形成的涡流进行疏通整流，减弱风扇腔区域内散热涡流的强度，从而提高散热气流进入冷却风扇4的稳定性，削弱冷却风扇4受散热气流影响所产生的噪音，从根源处减低噪音污染，进一步提高牵引电机使用的舒适性。

在实际应用中，整流网5可直接固定在定子2上，能够在避免整流网5窜动摩擦产生噪音的同时，分散转移定子2上的部分热量，然后由经整流网5整流的散热气流进行对整流网5进行散热降温，从而进一步提高对定子2的散热效果，提高结构设计的实用性。

具体地，整流网5所在的平面垂直于转轴31，且至少一部分来自中间腔的空气流经整流网5的网孔51后进入风扇腔。从而可对流经定子通风孔22的部分散热气流进行整流，进一步保证经汇流腔流入风扇腔的散热气流的流动稳定性，使散热气流的流动更加顺畅，削弱散热气流在循环流动时所产生的气动噪音，降低噪音污染。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种牵引电机，包括电机壳、定子、转子以及安装到所述转子的转轴的冷却风扇；所述电机壳的一端具有第一端盖，所述第一端盖的内侧的电机壳内设有风扇腔，所述冷却风扇位于所述风扇腔内，且所述电机壳上对应所述风扇腔的部分具有多个散热孔；其特征在于，所述冷却风扇包括风扇轮毂以及设置在所述风扇轮毂上的多个风扇叶片，且每一所述风扇叶片的朝向所述散热孔的一端的边缘为弧形边；所述弧形边的远离所述第一端盖的端点至所述转轴的距离大于所述弧形边的其他位置至所述转轴的距离。

2.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，所述弧形边至所述转轴的距离由所述弧形边的远离所述第一端盖的一端至与所述第一端盖相邻的一端逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，每一所述风扇叶片的背向所述散热孔的一端的边缘为直线边，且所述直线边至所述转轴的距离由所述直线边的远离所述第一端盖的一端至与所述第一端盖相邻的一端逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，所述电机壳的另一端具有第二端盖，且所述第二端盖上具有端盖通风孔；所述转子的转子铁芯上具有轴向设置的转子通风孔，所述风扇腔与所述转子铁芯的朝向所述第一端盖的端部之间具有汇流腔；在所述冷却风扇旋转时，所述风扇叶片将外部空气从所述端盖通风孔吸入所述电机壳后，使至少一部分吸入的空气流经所述转子通风孔、汇流腔及风扇腔后从所述散热孔排出所述电机壳。

5.根据权利要求4所述的牵引电机，其特征在于，所述定子的定子铁芯上具有轴向设置的定子通风孔，所述风扇腔与所述定子铁芯的朝向所述第一端盖的端部之间具有中间腔，且所述中间腔通过所述定子的定子绕组间的间隙与所述汇流腔连通；在所述冷却风扇旋转时，所述风扇叶片将外部空气从所述端盖通风孔吸入所述电机壳后，使至少一部分吸入的空气流经所述定子通风孔、中间腔、汇流腔及风扇腔后从所述散热孔排出所述电机壳。

6.根据权利要求5所述的牵引电机，其特征在于，所述汇流腔内具有整流网，所述整流网上具有多个网孔。

7.根据权利要求6所述的牵引电机，其特征在于，所述整流网所在的平面垂直于所述转轴，且至少一部分来自所述中间腔的空气流经所述整流网的网孔后进入所述风扇腔。

8.根据权利要求5所述的牵引电机，其特征在于，所述定子通风孔的横截面为椭圆形。

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