CN103607073A

CN103607073A - 高效冷却散热的独立三风路结构电机

Info

Publication number: CN103607073A
Application number: CN201310622372.3A
Authority: CN
Inventors: 霍向飞; 马红军; 梁培志; 许勇; 罗林业; 李文科; 谢承
Original assignee: Yongji Xinshisu Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2013-11-30
Filing date: 2013-11-30
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2033-11-30
Also published as: CN103607073B

Abstract

本发明涉及电机，具体是一种高效冷却散热的独立三风路结构电机。本发明解决了现有电动车辆牵引电机冷却散热能力弱、输出功率低、输出扭矩小、过载能力弱、体积大、重量重、成本高的问题。高效冷却散热的独立三风路结构电机，包括机座、前端盖、后端盖、定子装配、转子装配；定子装配包括定子铁心、定子绕组；转子装配包括转轴、转子铁心；机座的内圆表面与定子铁心的外圆表面之间留有外层轴向气隙；定子铁心的内圆表面与转子铁心的外圆表面之间留有内层轴向气隙；转子铁心的端面贯通开设有轴向风道；机座的前部内腔安装有离心风扇；机座的后部外圆表面安装有风筒；风筒的内腔安装有轴流风机。本发明适用于电动车辆。

Description

高效冷却散热的独立三风路结构电机

技术领域

本发明涉及电机，具体是一种高效冷却散热的独立三风路结构电机。

背景技术

电动车辆的核心是动力驱动***，其动力驱动***包括控制器和牵引电机。电动车辆在运行方式、运行环境、技术性能等方面的特殊性要求其牵引电机具有输出功率高、输出扭矩大、过载能力强、转动惯量小、冷却散热能力强、体积小、重量轻、成本低等特点。当前，应用于电动车辆的牵引电机主要包括自通风电机和水冷电机。其中，自通风电机能够通过其内部离心风扇将电机内部热量直接散发出去，但自通风电机受其内部离心风扇的能力限制（离心风扇的风量小），普遍存在冷却散热能力弱、输出功率低、输出扭矩小、过载能力弱的问题。因此，自通风电机难以很好地满足电动车辆的应用要求。与自通风电机相比，水冷电机能够通过冷却水循环带走电机表面热量，其冷却散热能力较强，但水冷电机在应用于电动车辆时，需要在车辆上配备水箱、水泵、辅助循环装置等各种设备，导致其普遍存在体积大、重量重、成本高的问题。因此，水冷电机同样难以很好地满足电动车辆的应用要求。基于此，有必要发明一种能够满足电动车辆应用要求的全新电机，以解决现有电动车辆牵引电机冷却散热能力弱、输出功率低、输出扭矩小、过载能力弱、体积大、重量重、成本高的问题。

发明内容

本发明为了解决现有电动车辆牵引电机冷却散热能力弱、输出功率低、输出扭矩小、过载能力弱、体积大、重量重、成本高的问题，提供了一种高效冷却散热的独立三风路结构电机。

本发明是采用如下技术方案实现的：高效冷却散热的独立三风路结构电机，包括机座、前端盖、后端盖、定子装配、转子装配；定子装配包括定子铁心、定子绕组；转子装配包括转轴、转子铁心；前端盖固定安装于机座的前端面；后端盖固定安装于机座的后端面；定子绕组绕制于定子铁心上；转子铁心固定安装于转轴的中部；机座的内圆表面固定有轴向筋条，且机座的内圆表面通过轴向筋条与定子铁心的外圆表面固定；机座的内圆表面与定子铁心的外圆表面之间留有外层轴向气隙；定子铁心的内圆表面与转子铁心的外圆表面之间留有内层轴向气隙；转子铁心的端面贯通开设有轴向风道；机座的前部内腔安装有离心风扇，且离心风扇固定安装于转轴的前部；机座的前部表面贯通开设有定子径向出风孔和转子径向出风孔，且定子径向出风孔位于转子径向出风孔的后侧；机座的后部外圆表面安装有风筒；风筒的前端设有敞口，且风筒的前部内圆表面与机座的后部外圆表面套接固定；风筒的后端设有端壁，且风筒的端壁中央贯通开设有轴向安装通孔；风筒的内腔安装有轴流风机，且轴流风机的机壳支承固定于轴向安装通孔内；后端盖的端面外圈贯通开设有定子轴向过风孔；后端盖的端面内圈贯通开设有转子轴向过风孔；外层轴向气隙的前端、内层轴向气隙的前端均通过机座的前部内腔与定子径向出风孔连通；外层轴向气隙的后端、内层轴向气隙的后端均通过定子轴向过风孔与风筒的内腔连通；外层轴向气隙、定子径向出风孔、定子轴向过风孔共同构成第一定子风路结构；内层轴向气隙、定子径向出风孔、定子轴向过风孔共同构成第二定子风路结构；轴向风道的前端通过机座的前部内腔与转子径向出风孔连通；轴向风道的后端通过转子轴向过风孔与风筒的内腔连通；轴向风道、转子径向出风孔、转子轴向过风孔共同构成转子风路结构；第一定子风路结构、第二定子风路结构、转子风路结构共同构成相互独立且互不干涉的三风路结构。

工作时，轴流风机由独立电源进行供电。离心风扇由转轴带动进行工作。具体工作过程如下：启动轴流风机，轴流风机向前吹出冷却风，该冷却风分为三路：第一路冷却风依次流经定子轴向过风孔、外层轴向气隙进入机座的前部内腔，然后经定子径向出风孔排出。在流经外层轴向气隙的过程中，第一路冷却风与定子铁心和定子绕组进行热交换，由此将定子铁心和定子绕组产生的热量带走，实现对定子铁心和定子绕组的冷却。第二路冷却风依次流经定子轴向过风孔、内层轴向气隙进入机座的前部内腔，然后经定子径向出风孔排出。在流经内层轴向气隙的过程中，第二路冷却风与定子铁心和定子绕组进行热交换，由此将定子铁心和定子绕组产生的热量带走，实现对定子铁心和定子绕组的冷却。第三路冷却风依次流经转子轴向过风孔、轴向风道进入机座的前部内腔，然后经转子径向出风孔排出。在流经轴向风道的过程中，第三路冷却风与转子铁心进行热交换，由此将转子铁心产生的热量带走，实现对转子铁心的冷却。与此同时，离心风扇在转轴的带动下进行旋转。在离心风扇的旋转作用下，进入机座前部内腔的三路冷却风加速从定子径向出风孔和转子径向出风孔排出，由此有效提高了热交换速度，从而有效增强了冷却效果。基于上述过程，与现有电动车辆牵引电机相比，本发明所述的高效冷却散热的独立三风路结构电机具有如下优点：其一，与自通风电机相比，本发明所述的高效冷却散热的独立三风路结构电机一方面通过采用相互独立且互不干涉的三风路结构（即第一定子风路结构、第二定子风路结构、转子风路结构），实现了对定子铁心、定子绕组、转子铁心的快速冷却，另一方面将离心风扇与轴流风机进行结合使用，通过利用离心风扇风压大的特点和轴流风机风量大的特点，产生了足够大的冷却风量和冷却风压，由此有效增强了冷却散热能力和过载能力，有效提高了输出功率，有效增大了输出扭矩。其二，与水冷电机相比，本发明所述的高效冷却散热的独立三风路结构电机在应用于电动车辆时，无需配备水箱、水泵、辅助循环装置等各种设备，即可实现对定子铁心、定子绕组、转子铁心的快速冷却，由此有效减小了体积，有效减轻了重量，有效降低了成本。综上所述，本发明所述的高效冷却散热的独立三风路结构电机基于全新设计的冷却结构，有效解决了现有电动车辆牵引电机冷却散热能力弱、输出功率低、输出扭矩小、过载能力弱、体积大、重量重、成本高的问题，因此其完全能够电动车辆的应用要求。

本发明基于全新设计的冷却结构，有效解决了现有电动车辆牵引电机冷却散热能力弱、输出功率低、输出扭矩小、过载能力弱、体积大、重量重、成本高的问题，适用于电动车辆。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的外层轴向气隙的结构示意图。

图中：1-机座，2-前端盖，3-后端盖，4-定子铁心，5-定子绕组，6-转轴，7-转子铁心，8-轴向筋条，9-外层轴向气隙，10-内层轴向气隙，11-轴向风道，12-离心风扇，13-定子径向出风孔，14-转子径向出风孔，15-风筒，16-轴向安装通孔，17-轴流风机，18-定子轴向过风孔，19-转子轴向过风孔。

具体实施方式

高效冷却散热的独立三风路结构电机，包括机座1、前端盖2、后端盖3、定子装配、转子装配；定子装配包括定子铁心4、定子绕组5；转子装配包括转轴6、转子铁心7；前端盖2固定安装于机座1的前端面；后端盖3固定安装于机座1的后端面；定子绕组5绕制于定子铁心4上；转子铁心7固定安装于转轴6的中部；

机座1的内圆表面固定有轴向筋条8，且机座1的内圆表面通过轴向筋条8与定子铁心4的外圆表面固定；机座1的内圆表面与定子铁心4的外圆表面之间留有外层轴向气隙9；定子铁心4的内圆表面与转子铁心7的外圆表面之间留有内层轴向气隙10；转子铁心7的端面贯通开设有轴向风道11；机座1的前部内腔安装有离心风扇12，且离心风扇12固定安装于转轴6的前部；机座1的前部表面贯通开设有定子径向出风孔13和转子径向出风孔14，且定子径向出风孔13位于转子径向出风孔14的后侧；机座1的后部外圆表面安装有风筒15；风筒15的前端设有敞口，且风筒15的前部内圆表面与机座1的后部外圆表面套接固定；风筒15的后端设有端壁，且风筒15的端壁中央贯通开设有轴向安装通孔16；风筒15的内腔安装有轴流风机17，且轴流风机17的机壳支承固定于轴向安装通孔16内；后端盖3的端面外圈贯通开设有定子轴向过风孔18；后端盖3的端面内圈贯通开设有转子轴向过风孔19；外层轴向气隙9的前端、内层轴向气隙10的前端均通过机座1的前部内腔与定子径向出风孔13连通；外层轴向气隙9的后端、内层轴向气隙10的后端均通过定子轴向过风孔18与风筒15的内腔连通；外层轴向气隙9、定子径向出风孔13、定子轴向过风孔18共同构成第一定子风路结构；内层轴向气隙10、定子径向出风孔13、定子轴向过风孔18共同构成第二定子风路结构；轴向风道11的前端通过机座1的前部内腔与转子径向出风孔14连通；轴向风道11的后端通过转子轴向过风孔19与风筒15的内腔连通；轴向风道11、转子径向出风孔14、转子轴向过风孔19共同构成转子风路结构；第一定子风路结构、第二定子风路结构、转子风路结构共同构成相互独立且互不干涉的三风路结构。

具体实施时，所述轴向筋条8的数目为若干个，且各个轴向筋条8沿周向等距排列；所述轴向风道11的数目为若干个，且各个轴向风道11沿周向等距排列；所述定子径向出风孔13的数目为若干个，且各个定子径向出风孔13沿周向等距排列；所述转子径向出风孔14的数目为若干个，且各个转子径向出风孔14沿周向等距排列；所述定子轴向过风孔18的数目为若干个，且各个定子轴向过风孔18沿周向等距排列；所述转子轴向过风孔19的数目为若干个，且各个转子轴向过风孔19沿周向等距排列。

Claims

1.一种高效冷却散热的独立三风路结构电机，包括机座（1）、前端盖（2）、后端盖（3）、定子装配、转子装配；定子装配包括定子铁心（4）、定子绕组（5）；转子装配包括转轴（6）、转子铁心（7）；前端盖（2）固定安装于机座（1）的前端面；后端盖（3）固定安装于机座（1）的后端面；定子绕组（5）绕制于定子铁心（4）上；转子铁心（7）固定安装于转轴（6）的中部；

其特征在于：机座（1）的内圆表面固定有轴向筋条（8），且机座（1）的内圆表面通过轴向筋条（8）与定子铁心（4）的外圆表面固定；机座（1）的内圆表面与定子铁心（4）的外圆表面之间留有外层轴向气隙（9）；定子铁心（4）的内圆表面与转子铁心（7）的外圆表面之间留有内层轴向气隙（10）；转子铁心（7）的端面贯通开设有轴向风道（11）；机座（1）的前部内腔安装有离心风扇（12），且离心风扇（12）固定安装于转轴（6）的前部；机座（1）的前部表面贯通开设有定子径向出风孔（13）和转子径向出风孔（14），且定子径向出风孔（13）位于转子径向出风孔（14）的后侧；机座（1）的后部外圆表面安装有风筒（15）；风筒（15）的前端设有敞口，且风筒（15）的前部内圆表面与机座（1）的后部外圆表面套接固定；风筒（15）的后端设有端壁，且风筒（15）的端壁中央贯通开设有轴向安装通孔（16）；风筒（15）的内腔安装有轴流风机（17），且轴流风机（17）的机壳支承固定于轴向安装通孔（16）内；后端盖（3）的端面外圈贯通开设有定子轴向过风孔（18）；后端盖（3）的端面内圈贯通开设有转子轴向过风孔（19）；外层轴向气隙（9）的前端、内层轴向气隙（10）的前端均通过机座（1）的前部内腔与定子径向出风孔（13）连通；外层轴向气隙（9）的后端、内层轴向气隙（10）的后端均通过定子轴向过风孔（18）与风筒（15）的内腔连通；外层轴向气隙（9）、定子径向出风孔（13）、定子轴向过风孔（18）共同构成第一定子风路结构；内层轴向气隙（10）、定子径向出风孔（13）、定子轴向过风孔（18）共同构成第二定子风路结构；轴向风道（11）的前端通过机座（1）的前部内腔与转子径向出风孔（14）连通；轴向风道（11）的后端通过转子轴向过风孔（19）与风筒（15）的内腔连通；轴向风道（11）、转子径向出风孔（14）、转子轴向过风孔（19）共同构成转子风路结构；第一定子风路结构、第二定子风路结构、转子风路结构共同构成相互独立且互不干涉的三风路结构。

2.根据权利要求1所述的高效冷却散热的独立三风路结构电机，其特征在于：所述轴向筋条（8）的数目为若干个，且各个轴向筋条（8）沿周向等距排列；所述轴向风道（11）的数目为若干个，且各个轴向风道（11）沿周向等距排列；所述定子径向出风孔（13）的数目为若干个，且各个定子径向出风孔（13）沿周向等距排列；所述转子径向出风孔（14）的数目为若干个，且各个转子径向出风孔（14）沿周向等距排列；所述定子轴向过风孔（18）的数目为若干个，且各个定子轴向过风孔（18）沿周向等距排列；所述转子轴向过风孔（19）的数目为若干个，且各个转子轴向过风孔（19）沿周向等距排列。