CN103166363A - 一种全封闭牵引电机的复合风冷结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全封闭牵引电机的复合风冷结构，包括转子、定子、第一端盖以及第二端盖，还包括外强迫风冷结构、内封闭循环风冷结构以及复合冷却风扇。在本发明所提供的全封闭牵引电机的复合风冷结构的基础上，既能够防止牵引电机尘土等微小颗粒的进入，又能够为全封闭牵引电机提供足够的冷却风量，在外强迫风冷却以及内封闭循环风冷却的复合风冷方式下，使全封闭牵引电机的冷却效果得到了明显的改善与提高。

Description

一种全封闭牵引电机的复合风冷结构

技术领域

本发明涉及电机冷却技术领域，尤其涉及一种全封闭牵引电机的复合风冷结构。

背景技术

电机冷却技术在我们日常的生产、生活中有着广泛应用，由于在电机负载运行过程中，绕组电阻损耗、铁心损耗都以发热的形式引起电机自身及其它安装部件的温度升高，电机温度超过允许的范围后，会对电机的性能、绝缘、运行的稳定性产生负面的影响。为了保证电机可靠运行，必须采取相应的散热措施，将电机各部分温度控制在允许的范围内。

以用于机车、地铁以及城市轨道交通车辆上的牵引电机为例，牵引电机的体积和重量受车辆的限制，而为了提高牵引电机的容量，设计时主要采取提高牵引电机的电磁负荷的方式，这就导致牵引电机运行时的发热速度较快、发热量较大，从而促使牵引电机的温度过高，影响牵引电机的性能、绝缘以及运行的稳定性，更严重时可能会造成牵引电机烧毁。为更大程度地减小发热对电机使用造成的影响，必须改进牵引电机的冷却系统，以提高其散热能力，使牵引电机各部份的温升控制在允许的范围内，确保牵引电机安全可靠的运行。

目前，我国机车、地铁、城市轨道交通车辆采用的牵引电机通常有两种，一种为开启式结构的牵引电机，采用外强迫风冷方式进行冷却，电机内部可以得到直接的风冷却，冷却效果较好，但由于地铁、城市轨道交通车辆用牵引电机的运行环境普遍比较恶劣，容易造成灰尘、微颗粒等进入牵引电机内部并堆积，严重影响其散热效果；另一种为全封闭式结构的牵引电机，采用车辆的走行风散热，或采用内封闭风冷，即在电机封闭层内设置一个风扇随转子一起旋转，利用风扇驱动空气的流动，空气将电机内部的热量以热传导的方式传导到电机内表面然后利用车辆走行风进行散热。采用封闭式牵引电机能有效的适应外部恶劣的运行环境，对内部零部件进行有效的保护，同时可以屏蔽部分电磁噪声，但封闭式牵引电机产生的热量只能通过牵引电机壳体的自然冷却或车辆走行风对电机壳体散热，冷却效果较差。

由此可见，如何通过改进现有牵引电机的冷却结构，使牵引电机既能够具有良好的冷却效果，又能有效预防尘土等微小颗粒进入电机内部，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，本发明的目的在于提供一种使牵引电机具有良好的冷却效果，又能有效避免牵引电机内部尘土等微小颗粒进入的风冷结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全封闭牵引电机的复合风冷结构，包括转子、定子、第一端盖、第二端盖，还包括外强迫风冷结构、内封闭循环风冷结构以及安装于所述转子上的复合冷却风扇。

所述外强迫风冷结构包括：

开设在所述第一端盖上的第一端盖进风口以及进风道；

开设在所述第二端盖上的第二端盖出风口以及出风道；

开设于所述定子上的定子第一通风道，所述进风道与所述出风道通过所述定子第一通风道相连通，

所述内封闭循环风冷结构包括：

由所述第一端盖、所述定子、所述转子以及所述复合冷却风扇围成的第一风腔；

至少由所述第二端盖、所述定子以及所述转子相围成的第二风腔；

开设于所述定子上且连通所述第一风腔与所述第二风腔的定子第二通风道；

开设于所述转子上且连通所述第一风腔与所述第二风腔的转子通风道；

所述转子与所述定子之间的间隙形成连通所述第一风腔与所述第二风腔的间隙通风道，

所述复合冷却风扇包括风扇壁、内离心叶片、外吸风叶片，所述内离心叶片由所述风扇壁向所述第一风腔内延伸设置，所述外吸风叶片由所述风扇壁向所述进风道内延伸设置，所述风扇壁端部与所述第一端盖之间具有能够保证所述复合冷却风扇随所述转子同轴转动的缝隙。

优选地，在上述的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，还包括轴承风冷结构，所述轴承风冷结构具体包括：

开设于所述第二端盖上的轴承风冷进风口以及轴承风冷出风口，所述轴承风冷进风口与所述轴承风冷出风口二者中至少有一个靠近牵引电机的转轴设置；

开设于所述第二端盖上，且连通所述轴承风冷进风口以及所述轴承风冷出风口的轴承风冷通风道；

安装于所述转子上的轴承冷却风扇，

所述轴承冷却风扇包括轴承冷却风扇壁以及由轴承冷却风扇壁向所述轴承冷却风道内延伸设置的轴承冷却叶片，

所述轴承冷却风扇壁、所述定子、所述转子以及所述第二端盖共同围成所述第二风腔，所述轴承冷却风扇壁的端部与所述第二端盖间具有能够保证所述轴承冷却风扇随所述转子同轴转动的缝隙。

优选地，在上述的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，所述轴承风冷进风口靠近所述转轴，所述轴承风冷出风口相对所述轴承风冷进风口远离所述转轴。

优选地，在上述的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，还包括呈辐射状布置在所述定子的外表面上散热筋。

优选地，在上述的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，所述散热筋在所述定子的外表面上均匀布置。

优选地，在上述的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，其特征在于，所述第一端盖为传动端端盖，所述第二端盖为非传动端端盖。

综上可知，与现有技术相比，本发明所提供的全封闭牵引电机的复合风冷结构，采用外强迫风冷却以及内封闭循环风冷却同时对电机进行复合风冷却，其冷却效果得到了明显提高，且能够有效防止尘土等微小颗粒进入牵引电机内部。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种全封闭牵引电机的复合风冷结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种全封闭牵引电机的复合风冷结构的风路示意图；

其中，图1—图2中：

1为转子、101为转子通风道、2为定子、201为定子第一通风道、202为定子第二通风道、3为第一端盖、301为第一端盖进风口、302为进风道、4为第二端盖、401为第二端盖出风口、402为出风道、403为轴承风冷进风口、404为轴承风冷出风口、405为轴承风冷通风道、5为复合冷却风扇、501为风扇壁、502为外吸风叶片、503为内离心叶片、6为第一风腔、7为第二风腔、8为间隙通风道、9为轴承冷却风扇、901为轴承冷却风扇壁、902为轴承冷却风扇叶片、10为轴承、11为转轴、12为散热筋。

具体实施方式

本发明提供了一种全封闭牵引电机的复合风冷结构，风冷效果较现有牵引电机的风冷效果有明显的提高，且可以防止尘土等微小颗粒进入牵引电机内部。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1以及图2，图1为本发明实施例提供的一种全封闭牵引电机的复合风冷结构的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种全封闭牵引电机的复合风冷结构的风路示意图。

本发明实施例提供的一种全封闭牵引电机的复合风冷结构，包括转子1、定子2、第一端盖3、第二端盖4，还包括外强迫风冷结构、内封闭循环风冷结构以及安装于所述转子1上的复合冷却风扇5。

所述外强迫风冷结构具体包括第一端盖进风口301、进风道302、第二端盖出风口401、出风道402以及定子第一通风道201。

其中，所述第一端盖进风口301以及进风道302开设在所述第一端盖3上；所述第二端盖出风口401以及出风道402开设在所述第二端盖4上；所述定子第一通风道201开设在所述定子2上，且所述进风道302与所述出风道402通过所述定子第一通风道201相连通。

所述内封闭循环风冷结构具体包括：第一风腔6、第二风腔7、定子第二通风道202、转子通风道101以及间隙通风道8。

其中，所述第一风腔6由所述第一端盖3、所述定子2、所述转子1以及所述复合冷却风扇5相围成；所述第二风腔7由所述第二端盖4、所述定子2以及所述转子1相围成；所述定子第二通风道202开设于所述定子2上且连通所述第一风腔6以及所述第二风腔7，同样，开设于转子1上的转子通风道101以及所述转子1与所述定子2之间的间隙形成的间隙通风道8也都与第一风腔6、第二风腔7相连通。

所述复合冷却风扇5包括风扇壁501、内离心叶片503、外吸风叶片502。

其中，所述内离心叶片503由所述风扇壁501向所述第一风腔6内延伸设置，所述外吸风叶片502由所述风扇壁501向所述进风道302内延伸设置，所述风扇壁501端部与所述第一端盖3之间具有能够保证所述复合冷却风扇5随所述转子1同轴转动的缝隙。

结合上述本发明提供的一种全封闭牵引电机的复合风冷结构，其工作原理如下：应用本发明提供的全封闭牵引电机的复合风冷结构，牵引电机在工作时，由于所述复合冷却风扇5安装于所述转子1上，因此所述复合冷却风扇5会随所述转子1同轴转动，并为所述外强迫风冷结构以及所述内封闭循环风冷结构中的冷却空气提供驱动力。

所述内离心叶片503随所述复合冷却风扇壁501转动，在所述第一风腔内产生离心负压，并使得所述内封闭循环风冷结构中的冷却空气在所述第一风腔6、第二风腔7、定子第二通风道202、转子通风道101以及间隙通风道8之间循环流动，循环冷却空气与牵引电机定子、转子进行热交换，并将牵引电机运转产生的热量通过热交换的方式传递到构成所述内封闭循环风冷结构的第一端盖3、第二端盖4、定子第二通风道202以及所述复合冷却风扇壁501上，实现内封闭循环风冷却。

经过内封闭循环风冷却后，围成所述内封闭循环风冷结构的第一端盖3、第二端盖4、定子2以及所述复合冷却风扇壁501的温度均有所升高，所述外吸风叶片502随复合冷却风扇壁501转动，在所述进风道302内产生吸风负压，将外部的空气通过所述第一端盖进风口301吸入所述进风道302内，流经所述定子第一通风道201、出风道402，并最终由第二端盖出风口401流出，在此过程中，在内封闭循环风冷却中吸收电机内部热量导致温度较高的第一端盖3、第二端盖4、定子2以及复合冷却风扇壁501与流经所述外强迫风冷结构中的冷却空气进行热交换，热量由流经外强迫风冷结构中的冷却空气带出牵引电机。

进而，牵引电机运行过程中损耗形成的内部热量便会在复合冷却风扇5提供的驱动力下，通过与冷却空气之间的热传递作用，由内向外，逐渐排散到牵引电机的外部，实现牵引电机的内封闭循环风冷却与外强迫风冷却的复合风冷却。由于在上述整个冷却过程中，内封闭循环风冷结构为电机内部提供封闭空间（实际应用中，为保证转子1的转动，风扇壁501靠近第一端盖3处处必然留有较小的缝隙，然而这些缝隙对所述内封闭循环风冷结构的封闭效果影响极为微小，可不作考虑），同时随转子1转动的外吸风叶片502为外强迫风冷提供足够的冷却风量，因此本发明实施例提供的这种全封闭牵引电机的复合风冷结构，即能够防止灰尘、微颗粒等进入牵引电机内部，保证牵引电机的使用可靠性，同时又使得牵引电机的整体冷却效果得到较大的改善，其冷却效果较现有牵引电机的冷却效果而言有了明显的提高。

此外，本发明实施例所提供的复合冷却风扇5，其内离心叶片503以及外吸风叶片502共用同一个风扇壁501，节省了冷却风扇的安装空间，使得整个牵引电机的结构更为简洁，同时也便于牵引电机的拆装修检。

在上述本发明实施例所提供的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，为了进一步地增强电机的冷却效果，除了外强迫风冷结构以及内封闭循环风冷结构之外，还可以包括轴承风冷结构，该结构具体包括轴承风冷进风口403、轴承风冷出风口404、轴承风冷通风道405以及安装于所述转子1上的轴承冷却风扇9。所述轴承冷却风扇9包括轴承冷却风扇壁901以及轴承冷却叶片902，所述轴承冷却叶片902由所述轴承冷却风扇壁901向所述轴承冷却风道405内延伸设置的。此时，就由所述轴承冷却风扇壁901、所述定子2、所述转子1以及所述第二端盖4共同围成所述第二风腔7，且所述轴承冷却风扇壁901的端部与所述第二端盖4间具有能够保证所述轴承冷却风扇9随所述转子1同轴转动的缝隙。所述轴承风冷进风口403、轴承风冷出风口404以及轴承风冷通风道405均设置在所述第二端盖4上，且三者相互连通，所述轴承风冷进风口403与所述轴承风冷出风口404二者中至少有一个靠近所述牵引电机的转轴11设置。

所述轴承风冷结构的工作原理如下：牵引电机在运行时，轴承冷却风扇9随所述转子1同轴转动，在轴承风冷通风道405内形成吸风负压，将外部空气通过轴承风冷进风口403吸入轴承风冷通风道405内，并从轴承冷却出风口404排出，空气在轴承风冷结构内流通的过程中，与轴承10、轴承冷却风扇壁901、第二端盖4之间进行热交换。如此，在轴承风冷结构中流通的冷却空气，不仅实现了对轴承10的风冷却，而且，作为辅助地，还会带走部分由电机内部传递到第二端盖4以及风扇壁901上的热量，从而进一步提高了牵引电机的整体冷却效果。

在本发明实施例所提供的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，还可以在所述定子2的外表面上设置散热筋15，从而增大牵引电机整体表面积，提高牵引电机的散热面积以及散热速度，优选地，可以将所述散热筋15在所述定子2的外表面上均匀排布设置，从而使牵引电机表面的散热更均匀，散热效果更显著。

在上述本发明实施例所提供的全封闭牵引电机的复合风冷结构中，可用第一端盖与第二端盖中的任意一个端盖作为牵引电机的输出端端盖，另一个作为牵引电机的非输出端端盖。当然，根据需要，当电机两端均可进行动力输出时，两端盖均作为输出端端盖。在此，结合较为常用牵引电机的结构特点，优选地，可以将所述第一端盖3作为为传动端端盖，所述第二端盖4为非传动端端盖。使得所述外强迫风冷结构以及所述内封闭循环风冷结构的设置更容易实现。

以上内容结合了实施例附图对本发明的具体实施例做出了详细说明。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种全封闭牵引电机的复合风冷结构，包括转子（1）、定子（2）、第一端盖（3）、第二端盖（4），其特征在于，还包括外强迫风冷结构、内封闭循环风冷结构以及安装于所述转子（1）上的复合冷却风扇（5），

所述外强迫风冷结构包括：

开设在所述第一端盖（3）上的第一端盖进风口（301）以及进风道（302）；

开设在所述第二端盖（4）上的第二端盖出风口（401）以及出风道（402）；

开设于所述定子（2）上的定子第一通风道（201），所述进风道（302）与所述出风道（402）通过所述定子第一通风道（201）相连通，

所述内封闭循环风冷结构包括：

由所述第一端盖（3）、所述定子（2）、所述转子（1）以及所述复合冷却风扇（5）围成的第一风腔（6）；

至少由所述第二端盖（4）、所述定子（2）以及所述转子（1）相围成的第二风腔（7）；

开设于所述定子（2）上且连通所述第一风腔（6）与所述第二风腔（7）的定子第二通风道（202）；

开设于所述转子（1）上且连通所述第一风腔（6）与所述第二风腔（7）的转子通风道（101）；

所述转子（1）与所述定子（2）之间的间隙形成连通所述第一风腔（6）与所述第二风腔（7）的间隙通风道（8），

所述复合冷却风扇（5）包括风扇壁（501）、内离心叶片（503）、外吸风叶片（502），所述内离心叶片（503）由所述风扇壁（501）向所述第一风腔（6）内延伸设置，所述外吸风叶片（502）由所述风扇壁（501）向所述进风道（302）内延伸设置，所述风扇壁（501）端部与所述第一端盖（3）之间具有能够保证所述复合冷却风扇（5）随所述转子（1）同轴转动的缝隙。

2.根据权利要求1所述的全封闭牵引电机的复合风冷结构，其特征在于，还包括轴承风冷结构，所述轴承风冷结构具体包括：

开设于所述第二端盖（4）上的轴承风冷进风口（403）以及轴承风冷出风口（404），所述轴承风冷进风口（403）与所述轴承风冷出风口（404）二者中至少有一个靠近所述全封闭牵引电机的复合风冷结构的转轴（11）设置；

开设于所述第二端盖（4）上，且连通所述轴承风冷进风口（403）以及所述轴承风冷出风口（404）的轴承风冷通风道（405）；

安装于所述转子（1）上的轴承冷却风扇（9），

所述轴承冷却风扇（9）包括轴承冷却风扇壁（901）以及由轴承冷却风扇壁（901）向所述轴承冷却风道（405）内延伸设置的轴承冷却叶片（902），

所述轴承冷却风扇壁（901）、所述定子（2）、所述转子（1）以及所述第二端盖（4）共同围成所述第二风腔（7），所述轴承冷却风扇壁（901）的端部与所述第二端盖（4）间具有能够保证所述轴承冷却风扇（9）随所述转子（1）同轴转动的缝隙。

3.根据权利要求2所述的全封闭牵引电机的复合风冷结构，其特征在于，所述轴承风冷进风口（403）靠近所述转轴（11），所述轴承风冷出风口（404）相对所述轴承风冷进风口（403）远离所述转轴（11）。

4.根据权利要求1所述的全封闭牵引电机的复合风冷结构，其特征在于，还包括呈辐射状布置在所述定子（2）的外表面上的散热筋（12）。

5.根据权利要求4所述的全封闭牵引电机的复合风冷结构，其特征在于，所述散热筋（12）在所述定子（2）的外表面上均匀布置。

6.根据权利要求1所述的全封闭牵引电机的复合风冷结构，其特征在于，所述第一端盖（3）为传动端端盖，所述第二端盖（4）为非传动端端盖。

7.根据权利要求1所述的全封闭牵引电机的复合风冷结构，其特征在于，所述第一端盖（3）为非传动端端盖，所述第二端盖（4）为传动端端盖。

8.根据权利要求1所述的全封闭牵引电机的复合风冷结构，其特征在于，所述第一端盖（3）以及第二端盖（4）均为传动端端盖。

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