一种大功率变流器用冷却风机的制作方法

1.本发明涉及冷却风机技术领域，具体为一种大功率变流器用冷却风机。


背景技术：

2.地铁、城轨、高铁等列车的大功率牵引变流器工作时，会散发出大量的热量，这时候需要使用冷却风机进行散热，冷却风机高速旋转，将大量的冷空气吹入变流器柜体内，对大功率变流器柜内部发热部件进行强迫冷却通风，将热量迅速带走吹向大气，进而达到冷却牵引变流器的目的。
3.随着轨道交通车辆技术不断进步，列车行驶速度越来越高，牵引电机所需的功率越来越大，同时对牵引变流器所需转换的电能量日趋增多，工作时散发的热量迅速增多，现有的冷却风机提供的风量已不能满足大功率变流器的散热要求，且受限于安装空间的问题，无法简单通过增大叶片等措施来满足需求。因此，亟需提供一种大功率变流器用冷却风机。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种大功率变流器用冷却风机。
5.本发明所要解决的技术问题为：如何在有限空间内，增大冷却风机散热风量，进而满足大功率牵引变流器柜体内的散热需求。
6.本发明可以通过以下技术方案实现：一种大功率变流器用冷却风机，包括蜗壳组装结构和叶轮，所述蜗壳组装结构设置有拱形的腔体，所述叶轮偏心设置在腔体内，所述蜗壳组装结构包括前侧板和后侧板，前侧板侧面开设有进风口，所述进风口处安装有进风道，后侧板一侧设置有电机，电机的输出端与叶轮固定连接，电机、进风道和叶轮处于同一轴线上。
7.本发明的进一步技术改进在于：所述叶轮由前轮盘、叶片、后轮盘和轮芯焊接组成，所述轮芯设置在后轮盘的中心位置，前轮盘与后轮盘之间设置多个叶片，多个叶片沿圆周方向均匀分布。
8.本发明的进一步技术改进在于：所述进风道设置成喇叭状，进风道的末端伸入叶轮中前轮盘的进风侧，前轮盘的进风侧设置为弧线形状，进风道末端也设置成弧线形状作为前轮盘进风侧的延伸结构。
9.本发明的进一步技术改进在于：所述电机的底部设置有电机支撑架，所述后侧板的侧面对称焊接固定有两个加强筋，所述电机支撑架通过螺栓与加强筋固定连接，电机固定在电机支撑架上。
10.本发明的进一步技术改进在于：所述进风道、蜗壳组装结构、叶轮、电机支撑架均采用铝合金板材。
11.本发明的进一步技术改进在于：所述电机的接电端设置电气连接器并通过电气连接器外接电源，所述电机具有可变极独立双绕组结构，在工作时根据轨道列车运行速度自
动切换高速状态或低速状态。
12.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
13.(1)本发明中，蜗壳组装结构的上半部分为螺线型腔体结构，这种结构使得气流在蜗壳腔体内流通更顺畅，减少了传统箱型蜗壳产生的气流冲击；
14.(2)通过进气道喇叭口设置和叶轮的进风侧的弧形延伸结构，从而保证气流可以几乎无冲击地进入叶轮，避免进气口冲击损失和进气涡流，同时在结构方面，使进风道与叶轮保持微小间隙，保证气流能够顺利且不会出现气流外溢损失，另一方面也保证了结构的紧凑性；
15.(3)进风道、蜗壳组装结构、叶轮、电机支撑架均采用优质铝合金板材，导热性和抗蚀性优良，加强筋的设置保证了在轻量化设计时兼顾风机结构可靠性；
16.(4)电机采用三相交流异步电动机，具有可变极独立双绕组结构，可以实现高低速切换，随着运行速度的降低，列车控制系统会使电机自动切换成低速状态运转，使得风机噪声下降，满足城市环境噪声要求。
附图说明
17.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
18.图1为本发明的整体结构主视示意图；
19.图2为本发明的图1中a向剖视结构示意图；
20.图3为本发明的整体结构后视示意图；
21.图4为本发明的蜗壳组装结构正面连接示意图；
22.图5为本发明的蜗壳组装结构背面连接示意图；
23.图6为本发明的叶轮结构立体示意图；
24.图7为本发明的电机支撑架的立体结构示意图。
25.图中：1、进风道；2、蜗壳组装结构；3、叶轮；4、电机；5、电机支撑架；6、电气连接器；21、前侧板；22、顶板；23、后侧板；24、加强筋；31、前轮盘；32、叶片；33、后轮盘；34、轮芯。
具体实施方式
26.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
27.请参阅图1-7所示，一种大功率变流器用冷却风机，包括进风道1、蜗壳组装结构2、叶轮3、电机4、电机支撑架5和电气连接器6，其中，蜗壳组装结构2设置为弧形顶部和方形底部相结合的腔体型结构，由前侧板21、顶板22、后侧板23和加强筋24焊接构成，前侧板21上开设有进风口，对应后侧板23上开设有电机轴让位孔，电机轴让位孔与进风口处于同一轴线上，且相对于蜗壳组装结构2的中心偏心设置，偏心距设置为30mm～40mm，两个加强筋24设置在后侧板23的外侧，保证蜗壳组装2的强度和刚度，蜗壳组装结构2利用有限元分析软件和振动冲击试验证明其具有足够的强度，使其在风机使用寿命期内不会发生裂纹、损坏、脱落等危险，同时也保证了风机振动小的优点；
28.蜗壳组装结构2的上半部分为螺线型腔体结构，这种结构，使得气流在蜗壳腔体内流通更顺畅，减少了传统箱型蜗壳产生的气流冲击；蜗壳组装结构2的下半部分为矩形腔体
结构，以适配变流器柜体安装接口要求，蜗壳组装结构2底部设置有出风口，用于冷却气流为变流器柜体内的元器件散热；
29.蜗壳组装结构2的腔体中设置有叶轮3，叶轮3具体为后向式离心叶轮，具有压力高、效率高的特点，且结构相对精简、成形工艺简单、制造成本低；叶轮3由前轮盘31、叶片32、后轮盘33和轮芯34焊接组成，
30.轮芯34设置在后轮盘33的中心位置，前轮盘31与后轮盘33之间设置有多个叶片32，多个叶片32沿圆周方向均匀分布，在本实施例中，叶片32的数量设置为7个，构成7个气流流通区域，流通面积从进口至出口逐渐增加，高速流通和旋转的气流得到充分扩压，保证了风机足够大的流量和压力；
31.蜗壳组装结构2的进风口位置安装有进风道1，进风道1设置成喇叭状，进风道1的末端伸入叶轮3中前轮盘31的进风侧，前轮盘31的进风侧设置为弧线形状，进风道1末端也设置成弧线形状作为前轮盘31进风侧的延伸结构，从而保证气流可以几乎无冲击地进入叶轮3，避免进口冲击损失和进气涡流，进风道1末端与前轮盘31的进风侧的径向间隙设置为2mm-4mm，这种微小间隙在不影响叶轮3转动的情况下，极大程度的较少风量泄漏损失和因泄漏产生的涡流，以此保证风机效率高和噪声低的特点，其次，后轮盘33与后侧板23之间的距离设置在20mm-25mm之间，从而实现风机整体结构紧凑。
32.蜗壳组装结构2的两个加强筋24之间设置有电机支撑架5，电机支撑架5与蜗壳组装结构2通过螺栓固定连接，电机支撑架5的顶部固定连接有电机4，电机4的接线方式采用电气连接器6来外接电源，通电快捷且安全性高，电机4的输出端伸出蜗壳组装结构2中后侧板23的电机轴让位孔中，且电机4的输出端套接进入叶轮3的轮芯34中，并通过键槽配合进行固定；
33.电机4为三相交流异步电动机，具有可变极独立双绕组结构，可以实现高低速(2/4极)切换。列车正线运行时电机4在2极高速状态下运转。当列车进出站时，随着运行速度的降低，列车控制系统会使电机4自动切换成4极低速状态运转，使得风机噪声下降，满足城市环境噪声要求；电机4的机座选用铸铝拉伸机座，前、后端盖选用铝合金材料，这样保证了电机4具有重量轻的特点；
34.需要说明的是，为保证风机具有重量轻可靠性高的特点，进风道1、蜗壳组装结构2、叶轮3、电机支撑架5均采用优质铝合金板材，导热性和抗蚀性优良；加强筋24的设置保证了在轻量化设计时兼顾风机结构可靠性。
35.在使用时，电机4通过电气连接器6接通电源，电机4的输出端带动叶轮转动，形成负压，从进风道1形成冷却气流进行到叶片32分隔的气流流通区域经出风口送出，对于出风口对接的变流器柜体进行散热，且电机4的运行功率与轨道列车的运行速度相关联，电机4根据运行速度自行切换运行功率。
36.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。