CN101789649B - 带有混流风机进行内外风路循环的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车动力驱动***，具体为一种带有混流风机进行内外风路循环的电机。解决了现有电动汽车采用自通风电机时，存在可靠性低、低速散热效果不佳的问题；而采用全封闭电机时，存在体积大、散热困难、峰值功率和过载能力低的问题，包括机壳、端盖、内部冷却风路和转子，电机非传动端轴上设有混流强迫冷却风机，机壳的机座外壳上设有U型槽钢密闭罩于成对风孔上构成机壳内风道；机壳外设有风罩，风罩覆盖U型槽钢后焊接于两个法兰之间与机座外壳之间构成机壳外风道；机壳两个法兰和电机端盖对应于机壳外风道处均开设有风孔。本装置能很好的保护电机内部不受灰尘和雨水的侵袭，也能保证散热和较小的体积和重量要求。

Description

带有混流风机进行内外风路循环的电机
技术领域
本发明涉及电动汽车动力驱动***，尤其涉及电动汽车的牵引***，具体为一种带有混流风机进行内外风路循环的电机。
背景技术
电动汽车是近几年兴起的一种新能源绿色环保汽车，以电能为动力源，通过控制器和牵引电机组成的动力牵引***驱动汽车行驶。这种汽车和传统燃油汽车比较起来，具有零排放、无污染、节能、降耗、环保等优点。电动汽车核心是动力驱动***，包括控制器和牵引电机，电动汽车运行方式、运行环境、技术性能的特殊性决定了其对牵引电机有着特殊要求，电动汽车行驶中灰尘、雨水、风沙的侵袭要求采用高防护等级电机，城市中电动汽车的运行工况决定了电机经常频繁启停、间隙工作、转速低、扭矩大，此外设计时还要考虑城市上下班高峰期时间段内，电机的过载能力是否足够，过载情况下的可靠性要得到保证；电动汽车运行于城市的各个角落，既有高速运行，也有低速运行，要求电机具有宽的调速范围以适应电动汽车高低速运行要求。城市中电动汽车的特殊运行工况要求变频调速***的牵引电机具有调速范围宽、过载能力大、峰值功率高、转动惯量小、冷却散热***优良、体积小、重量轻、防护等级高等特点。
目前，试用在城市电动汽车调速***中的牵引电机主要包括两种，一种是自通风直流电机、自通风交流电机；另一种为全封闭电机。采用这两种电机都存在一定的缺陷。
当采用自通风电机时，存在的问题包括自通风电机防护等级低，电机内部直接和外部大气相通，灰尘、雨水、风沙均能够直接侵袭电机内部绕组、轴承等关键部件，造成电机使用故障率高、可靠性降低；由于自通风电机内部转轴上带有旋转风扇，城市电动汽车频繁起动、制动时，电机转速低、电流大，电机内部风扇转速低，冷却效果变差，因此低速散热问题是自通风电机难以解决的问题。
当采用全封闭电机时，其缺点在于为保障电机的可靠使用，不得不降低电机使用功率与扭矩，增大电机体积与重量，以至于全封闭电机体积大、重量重、散热效果差、峰值功率和过载能力低、散热困难。由于采用全密封结构后，电机内部热源产生的热量难以有效散发出去，电机绕组及轴承温度会很高，而过高的绕组和轴承温度影响着电机可靠使用，使电机使用寿命缩短，甚至在过载情况下烧毁绕组，全封闭电机内部热量不均匀，存在局部温度过高，影响着电机的使用。
发明内容
本发明为了解决现有城市电动汽车牵引电机当采用防护等级低的自通风电机时，存在可靠性低、低速散热效果不佳的问题；而采用全封闭电机时，存在体积大、重量重、散热困难、峰值功率和过载能力低等缺陷的问题，提供一种带有混流风机进行内外风路循环的电机。
本发明具体采用如下技术方案实现：包括机壳、端盖、内部冷却***和转子，机壳包括两个法兰和机座外壳，机座外壳表面沿轴向两端开有成对风孔，转子非传动端轴上设有内部离心式风扇，转子铁心内部开有转子通风道，电机非传动端连接有混流强迫冷却风机，机壳的机座外壳上设有U型槽钢，U型槽钢密闭罩于机座外壳表面沿轴向所开的成对风孔上构成机壳内风道；机壳外设有风罩，风罩覆盖U型槽钢后焊接于机壳的两个法兰之间与机座外壳之间构成机壳外风道；机壳两个法兰和电机端盖对应于机壳外风道处均开设有风孔。机座外壳外表面设有散热片。
内部离心式风扇、转子通风道、机座外壳表面上的成对风孔、机壳内风道组成内部冷却风路循环***(内部冷却***)；外部混流强迫冷却风机、机壳法兰和电机端盖上的风孔、机壳外风道、散热片组成外部冷却风路循环***(外部冷却***)。混流强迫冷却风机由独立电源供电。
电机采用双风路各自独立冷却***，电机内部离心式风扇形成的内部冷却***使电机内部温度均匀，克服了全封闭电机内部温度不均匀，局部温度过高的弊端，内部冷却***还有利于将电机内部热量带到机壳，加速内部热量传导到外部。电机外部独立强迫冷却风机形成的外部冷却***保证电机在任何转速下均具有优良的散热能力，解决了自通风电机在电机转速低时散热能力差的问题，更加适应电动汽车频繁启、停工况，使电动汽车在任何车速下都能够提供强劲冷却风量，有效解决车速低运行时电机发热严重的问题。混流强迫冷却风机的存在，大大提高了全封闭电机的散热能力，使电机功率与扭矩、过载能力、峰值功率相比普通全封闭电机更好，而体积与重量相比普通全封闭电机更小。
机座外壳外表面分布着散热片，散热片的作用是增大电机表面的散热面积，有利于电机热量散发，散热片还起着加强筋的作用，使电机机壳较薄时具有较高的整体强度，从而降低了整机重量。本装置结构有利于冷却风沿着整个电机通风道吹拂风道内的散热片，更好地带走电机表面的热量，从而有利于电机内部热量的散发。
与现有技术相比，本发明提供的带有混流风机进行内外风路循环的电机具有以下的有益效果，即：
1、本装置电机防护能力强、可靠性高、故障率低，完全满足电动汽车对运行环境的使用要求；
2、电机通风散热能力高效，可以做到大转矩、大功率、高启动转矩、高峰值功率和过载倍数满足电车峰值工况使用要求；
3、散热能力优异，比较起来本装置电机体积小、重量轻，可以满足电动汽车对低地板化、轻量化的要求。
附图说明
图1为本发明所述带有混流风机进行内外风路循环的电机的结构示意图；
图2为本发明所述的内部冷却风路的示意图；
图3为本发明所述的外部冷却风路的示意图；
图4为本发明所述电机的传动端出风口位置示意图；
图5为本发明所述电机的混流强迫冷却风机端的进风口位置示意图；
图6为图1的A-A剖视图。
图中：1-法兰，2-风罩，3-散热片，4-机座外壳，5-端盖，6-机壳外风道，7-混流强迫冷却风机，8-转子通风道，9-离心式风扇，10-定子，11-转子，12-机壳内风道，13-U型槽钢，14-成对风孔、15-风孔，a-出风口，b-进风口。
具体实施方式
带有混流风机进行内外风路循环的电机，包括机壳、端盖5、内部冷却***和转子11，机壳包括两个法兰1和机座外壳4，机座外壳4表面沿轴向两端开有成对风孔14，转子11非传动端轴上设有内部离心式风扇9，转子11铁心内部开有转子通风道8，电机非传动端连接有混流强迫冷却风机7，机壳的机座外壳4上设有U型槽钢13，U型槽钢13密闭罩于机座外壳4表面沿轴向所开的成对风孔14上构成机壳内风道12；机壳外设有风罩2，风罩2覆盖U型槽钢13后焊接于机壳的两个法兰1之间与机座外壳4之间构成机壳外风道6；机壳两个法兰1和电机端盖5对应于机壳外风道6处均开设有风孔15。机座外壳4外表面设有散热片3。
内部离心式风扇9、转子通风道8、机座外壳4表面上的成对风孔14、机壳内风道12组成内部冷却风路循环***(内部冷却***)；外部混流强迫冷却风机7、机壳法兰和电机端盖上的风孔15、机壳外风道6、散热片3组成外部冷却风路循环***(外部冷却***)。
如图1所示，机座外壳4和两端法兰1组焊成整体，电机两端端盖5安装固定在两端法兰1上，电机定子10则套在机座外壳4内筒内，风罩2与机座外壳4焊接在两端法兰1之间，混流强迫冷却风机7固定安装在电机非传动端，散热片3焊接在机座外壳4的外壁上。由混流强迫冷却风机7、机壳法兰和电机端盖上的风孔15、机壳外风道6、散热片3构成电机外部冷却***，混流强迫冷却风机7起的作用是直接将大气内的空气吹进机壳外风道6，冷却风沿着进风口a、机壳外风道6吹散热片3，经热交换后，被加热的冷却风从出风口b流进大气进行散热；散热片3的作用是增大电机机壳表面散热面积，有利于热量传导到风道冷却风内，散热片3同时还增强了机壳整体强度，使机壳可以采用薄壁圆筒，从而降低了整机重量。由内部离心式风扇9、转子通风道8、机座外壳4表面上的成对风孔14、机壳内风道12组成内部冷却***，且由于机壳内风道采用封闭结构，所以内部冷却***是独立的，和外界大气完全隔绝，能够有效隔绝外部灰尘、雨水、风沙等不良环境对电机内部部件的侵袭，保证电机具有高可靠性、低故障率、低维护性，解决了自通风电机应用在电车领域存在的防护性差问题。当电机转动时，内部离心式风扇9扇动内部空气流动，内部冷却风沿着内部离心式风扇9、转子通风道8、机座外壳4表面上的成对风孔14、机壳内风道12流动，使电机内部温度均匀，被加热的内部冷却风流动时促进了电机内部热量向外壳传导。
同时，本发明中所述的内、外冷却***结构，由机壳、风罩2、散热片3、法兰1等部件焊接组成，该结构也可铸造成形。
经过电动汽车试运行，电机样机经试验验证防护能力强、可靠性高、扭矩与功率大、体积小、重量轻、峰值与过载能力大，冷却散热能力优异。本发明，结构实现起来简单可行，工艺可操作性强，并且有效解决了传统自通风电机和全封闭电机存在的技术弊端。

Claims (1)

1.带有混流风机进行内外风路循环的电机，包括机壳、端盖(5)、内部冷却***和转子(11)，机壳包括两个法兰(1)和机座外壳(4)，机座外壳(4)表面沿轴向两端开有成对风孔(14)，转子(11)非传动端轴上设有内部离心式风扇(9)，转子(11)铁心内部开有转子通风道(8)，其特征在于：电机非传动端连接有混流强迫冷却风机(7)；机壳的机座外壳(4)上设有U型槽钢(13)，U型槽钢(13)密闭罩于机座外壳(4)表面沿轴向所开的成对风孔(14)上构成机壳内风道(12)，内部离心式风扇(9)、转子通风道(8)、机座外壳(4)表面上的成对风孔(14)、机壳内风道(12)组成内部冷却风路循环***；机壳外设有风罩(2)，风罩(2)覆盖U型槽钢(13)后焊接于机壳的两个法兰(1)之间与机座外壳(4)之间构成机壳外风道(6)；机壳两个法兰(1)和电机端盖(5)对应于机壳外风道(6)处均开设有风孔(15)，机座外壳(4)外表面设有散热片(3)，混流强迫冷却风机(7)、机壳法兰和电机端盖上的风孔(15)、机壳外风道(6)、散热片(3)组成外部冷却风路循环***。
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