永磁牵引电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种永磁牵引电机。


背景技术：

2.在电机设计工作中，电机的温升问题一直是需要重点关注的地方，一旦电机内部温升过高，会大大减少电机绝缘的寿命，绝缘材料的破坏则意味着电机报废。对于永磁电机，一旦温升过高，则永磁体材料会发生不可逆的退磁现象，也意味着电机报废。
3.现有的一种永磁牵引电机中，冷却风在电机外侧进入，经定子轴向通风孔再流出电机，不能直接对转子进行冷却，冷却效果有限，尤其难以满足高功率密度电机的冷却需求。
4.因此，如何改善冷却效果，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种永磁牵引电机，其冷却效果较好。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种永磁牵引电机，包括转子和套设于所述转子外的定子，以构成电机主体；所述电机主体在轴向上的第一端固定设置第一压圈且第二端固定设置第二压圈，所述转子同轴连接有风扇，所述风扇在轴向上位于所述第一压圈和所述电机主体之间的第一轴向空间中，所述第二压圈和所述电机主体之间具有第二轴向空间；
8.所述定子的外周面设置冷却器，所述冷却器上沿轴向贯穿设置冷却器内风道和冷却器外风道；
9.所述第一压圈上设置入风口，所述第二压圈上设置出风口，所述入风口、所述冷却器外风道和所述出风口连通形成外冷却风路；
10.所述转子上轴向贯穿设置转子通风孔，所述转子通风孔的第一端通过第一内风道与所述冷却器内风道的第一端对接连通，所述转子通风孔的第二端通过第二内风道与所述冷却器内风道的第二端对接连通，以形成内冷却风路，所述风扇的驱动下，空气在所述内冷却风路中循环流动。
11.优选地，所述定子上轴向贯穿设置定子通风孔；在径向上，所述定子上的绕组设于所述定子通风孔的内侧；所述外冷却风路还包括所述入风口、所述定子通风孔和所述出风口连通形成的风道。
12.优选地，所述第一轴向空间中设置第一挡风圈，以在径向上，将所述第一轴向空间由内至外划分成第一内风腔和第一外风腔；
13.所述第二轴向空间中设置第二挡风圈，以在径向上，将所述第二轴向空间由内至外划分成第二内风腔和第二外风腔；
14.所述定子通风孔通过所述第一外风腔连通所述入风口且通过所述第二外风腔连通所述出风口。
15.优选地，所述第二轴向空间中设置第二挡风圈，以在径向上，将所述第二轴向空间由内至外划分成第二内风腔和第二外风腔；
16.所述第二内风道包括所述第二内风腔和设于所述第二压圈上的第二压圈风道，所述转子通风孔依次通过所述第二内风腔、所述第二压圈风道连通所述冷却器内风道。
17.优选地，所述绕组伸出于所述定子的第二端端面之外的部分位于所述第二内风腔中。
18.优选地，所述第一轴向空间中设置第一挡风圈，以在径向上，将所述第一轴向空间由内至外划分成第一内风腔和第一外风腔；
19.所述绕组伸出于所述定子的第一端端面之外的部分位于所述第一外风腔中。
20.优选地，所述第一挡风圈包括环形的挡风筒和环形的绝缘挡风罩，在径向上，所述挡风筒套设于所述绝缘挡风罩外侧；
21.所述挡风筒在轴向上的两端分别固定于所述定子的第一端端面和所述第一压圈，所述绝缘挡风罩在轴向上的两端分别固定于所述定子的第一端端面和所述挡风筒，所述定子的第一端端面、所述挡风筒和所述绝缘挡风罩之间形成第一绕组腔，以容纳所述绕组伸出于所述定子的第一端端面的部分，所述挡风筒上设置筒体外风道孔以连通所述第一绕组腔和所述入风口，且所述第一绕组腔仅通过所述筒体外风道孔与外界连通。
22.优选地，所述第一内风道包括所述第一内风腔和设于所述第一压圈上的第一压圈风道，所述挡风筒上位于所述绝缘挡风罩和所述第一压圈之间的部分贯穿设置筒体内风道孔，所述第一压圈风道的一端与所述冷却器内风道对接，另一端与所述挡风筒对接，并通过所述筒体内风道孔连通所述第一内风腔，所述转子通风孔连通所述第一内风腔。
23.优选地，多个所述筒体外风道孔沿周向均布于所述挡风筒上。
24.优选地，所述第一挡风圈包括环形的外挡风板和环形的内挡风板，所述第一压圈、所述外挡风板、所述内挡风板和所述定子的第一端端面沿轴向依次对接，所述绕组伸出于所述定子的第一端端面的部分设置在第一外风腔中。
25.本发明提供的永磁牵引电机，包括转子和套设于转子外的定子，以构成电机主体。电机主体在轴向上的第一端固定设置第一压圈且第二端固定设置第二压圈，转子同轴连接有风扇，风扇在轴向上位于第一压圈和电机主体之间的第一轴向空间中，第二压圈和电机主体之间具有第二轴向空间。定子的外周面设置冷却器，冷却器上沿轴向贯穿设置冷却器内风道和冷却器外风道。第一压圈上设置入风口，第二压圈上设置出风口，入风口、冷却器外风道和出风口连通形成外冷却风路。转子上轴向贯穿设置转子通风孔，转子通风孔的第一端通过第一内风道与冷却器内风道的第一端对接连通，转子通风孔的第二端通过第二内风道与冷却器内风道的第二端对接连通，以形成内冷却风路，风扇的驱动下，空气在内冷却风路中循环流动。
26.该永磁牵引电机中，电机主体外设置冷却器，可起到冷却降温作用，同时，电机上设置外冷却风路，以对电机整体进行冷却，同时，还增设内冷却风路，转子的热量可以随气流流入冷却器，通过冷却器冷却后，冷风流回转子上，能够直接、有效地对转子进行冷却，从而改善对电机的冷却效果，降低电机整体温升，提升散热效率，可以解决客运机车用永磁牵引电机温升高的问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1为本发明所提供永磁牵引电机具体实施例一的内冷却风路示意图；
29.图2为本发明所提供永磁牵引电机具体实施例一的外冷却风路示意图。
30.附图标记：
31.风扇1；
32.转子2，转子通风孔21；
33.定子3，定子通风孔31，绕组32；
34.冷却器4，冷却器内风道41，冷却器外风道42；
35.第一压圈5，入风口51，第一压圈风道52；
36.第二压圈6，出风口61，第二压圈风道62；
37.第二轴向空间7，第二挡风圈71；
38.第一轴向空间8，挡风筒81，绝缘挡风罩82，第一绕组腔83，筒体外风道孔84，筒体内风道孔85。
具体实施方式
39.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。
40.本发明的核心是提供一种永磁牵引电机，其冷却效果较好。
41.本发明所提供永磁牵引电机的具体实施例一，应用于客运机车，请参考图1和图2，包括转子2和套设于转子2外的定子3，以构成电机主体，转子2和相对于定子3转动。电机主体在轴向上的第一端固定设置第一压圈5且第二端固定设置第二压圈6。具体地，电机中，各部件的第一端和第二端分别为轴向上的两端，第一端为n端，即非传动端，第二端为d端，即非传动端。第一压圈5和电机主体之间具有第一轴向空间8，第二压圈6和电机主体之间具有第二轴向空间7。转子2同轴连接有风扇1，风扇1在轴向上位于第一轴向空间8中。
42.定子3的外周面设置冷却器4，冷却器4上沿轴向贯穿设置冷却器内风道41和冷却器外风道42。可选地，冷却器4为液冷装置，以直接冷却冷却器内风道41和冷却器外风道42中的气流。冷却器4可根据需要设置一个或者至少两个，具体可以沿着周向依次设置字定子3的外侧。
43.如图2所示，第一压圈5上设置入风口51，第二压圈6上设置出风口61，入风口51、冷却器外风道42和出风口61连通形成外冷却风路。具体地，电机外设置离心风机，通过离心风机使外冷却风路中的空气流动起来。
44.如图1所示，转子2上轴向贯穿设置转子通风孔21，转子通风孔21的第一端通过第一内风道与冷却器内风道41的第一端对接连通，转子通风孔21的第二端通过第二内风道与
冷却器内风道41的第二端对接连通，以形成内冷却风路，内冷却风路为封闭的风路。风扇1是内冷却风路的动力所在，决定了内冷却风路的风量大小，风扇1的驱动下，空气在内冷却风路中循环流动。另外，外冷却风路与内冷却风路为彼此不连通的风路。
45.本实施例中的永磁牵引电机，电机主体外设置冷却器4，可起到冷却降温作用，同时，电机上设置外冷却风路，以对电机整体进行冷却，同时，还增设内冷却风路，转子2的热量可以随气流流入冷却器4，通过冷却器4冷却后，冷风流回转子2上，能够直接、有效地对转子2进行冷却，从而改善对电机的冷却效果，降低电机整体温升，提升散热效率，可以解决客运机车用永磁牵引电机温升高的问题。
46.进一步地，如图2所示，定子3上轴向贯穿设置定子通风孔31。在径向上，定子3上的绕组32设于定子通风孔31的内侧。外冷却风路还包括入风口51、定子通风孔31和出风口61连通形成的风道。也就是说，定子通风孔31和冷却器外风道42并联在入风口51和出风口61之间。
47.本实施例中，通过直接在定子3上设置定子通风孔31，能够更加直接地对定子3进行冷却，进一步改善电机冷却效果。
48.进一步地，如图2所示，第一轴向空间8中设置第一挡风圈，以在径向上，将第一轴向空间8由内至外划分成第一内风腔和第一外风腔。第二轴向空间7中设置第二挡风圈71，以在径向上，将第二轴向空间7由内至外划分成第二内风腔和第二外风腔。其中，定子通风孔31通过第一外风腔连通入风口51且通过第二外风腔连通出风口61。
49.本实施例中，直接通过在第一轴向空间8和第二轴向空间7中，利用挡风圈划分空间，可以实现定子通风孔31与内冷却风路的隔离，便于装配。当然，在其他实施例中，定子通风孔31也可以通过柔性气管直接对接入风口51和出风口61。
50.进一步地，如图1所示，第二内风道包括第二内风腔和设于第二压圈6上的第二压圈风道62，转子通风孔21依次通过第二内风腔、第二压圈风道62连通冷却器内风道41。通过直接在第二压圈6上开设第二压圈风道62，便于加工。
51.具体地，转子通风孔21的第二端端口、第二内风腔、第二压圈风道62依次对接，再通过第二压圈风道62对接到冷却器内风道41的第二端端口，实现在第二端转子通风孔21和冷却器内风道41的对接连通。
52.当然，在其他实施例中，转子通风孔21和冷却器内风道41可通过柔性气管实现连通。
53.进一步地，如图1所示，绕组32伸出于定子3的第二端端面之外的部分位于第二内风腔中，使得绕组32的该伸出部分能够在内冷却风路中被有效冷却。
54.进一步地，如图2所示，绕组32伸出于定子3的第一端端面之外的部分位于第一外风腔中，使得该绕组32的该伸出部分能够在外冷却风路中被有效冷却。
55.进一步地，如图2所示，第一挡风圈包括环形的挡风筒81和环形的绝缘挡风罩82，在径向上，挡风筒81套设在绝缘挡风罩82外侧。
56.挡风筒81在轴向上的两端分别固定于定子3的第一端端面和第一压圈5，具体地，挡风筒81铸于第一压圈5上。绝缘挡风罩82在轴向上的两端分别固定于定子3的第一端端面和挡风筒81，具体地，绝缘挡风罩82与挡风筒81通过螺栓固定连接，且与定子3的n端槽口粘连。
57.定子3的第一端端面、挡风筒81和绝缘挡风罩82之间形成第一绕组腔83，具体地，通过挡风筒81的设置，使得第一外风腔被划分为第一绕组腔83和套设于第一绕组腔83的外侧环形腔这两个空间。第一绕组腔83容纳绕组32伸出于定子3的第一端端面的部分。
58.挡风筒81上设置筒体外风道孔84，以通过筒体外风道孔84连通第一绕组腔83和入风口51。具体地，入风口51的气流可经外侧环形腔进入定子通风孔31，也可以经外侧环形腔、筒体外风道孔84进入第一绕组腔83，第一绕组腔83中的热风可通过筒体外风道孔84、外侧环形腔流向冷却器外风道42和定子通风孔31，使得对绕组32处于第一绕组腔83中的部分能够被冷却。此外，由于挡风筒81可以受定子3的第一端端面、绝缘挡风罩82和第一压圈5三者的支撑，可以确保挡风筒81的连接强度。
59.另外，第一绕组腔83仅通过筒体外风道孔84与外界连通，使得绝缘挡风罩82可以对转子2起到遮挡作用，使外风路灰尘杂质等不会经第一绕组腔83进入转子2而影响电机电磁性能。
60.进一步地，如图2所示，第一内风道包括第一内风腔和设于第一压圈5上的第一压圈风道52。具体地，第一压圈风道52形成于第一压圈5铸设的筒体结构中。挡风筒81上位于绝缘挡风罩82和第一压圈5之间的部分贯穿设置筒体内风道孔85，第一压圈风道52的一端与冷却器内风道41对接，另一端与挡风筒81对接，并通过筒体内风道孔85连通第一内风腔，转子通风孔21连通第一内风腔。
61.通过直接在第一压圈5上开设第一压圈风道52，便于加工。具体地，转子通风孔21的第一端端口、第一内风腔、筒体内风道孔85、第一压圈风道52依次对接，再通过第一压圈风道52对接到冷却器内风道41的第一端端口，实现在第一端转子通风孔21和冷却器内风道41的对接连通。当然，在其他实施例中，转子通风孔21和冷却器内风道41可通过柔性气管实现连通。
62.进一步地，多个筒体外风道孔84沿周向均布于挡风筒81上，具体数量可以根据实际需要设置，从而保证对第一绕组腔83内的冷却效率。
63.本实施例提供的永磁牵引电机，工作原理如下：
64.外冷却风路：在离心风机的驱动下，入风口51进入的冷却介质一部分进入第一绕组腔83，流出后再流向冷却器外风道42和定子3上的定子通风孔31，还有一部分直接流向冷却器外风道42和定子3上的定子通风孔31，冷却器外风道42和定子3定子通风孔31流出的冷却介质经出风口61流出电机；
65.内冷却风路：在风扇1的驱动下，转子通风孔21中的冷却介质依次经第一内风腔、第一压圈风道52、冷却器内风道41、第二压圈风道62流至第二内风腔，再流回转子通风孔21中。
66.当然，在其他实施例中，第一挡风圈也可以进行其他设置。具体地，在实施例二中，第一挡风圈包括环形的外挡风板和环形的内挡风板，第一压圈5、外挡风板、内挡风板和定子3的第一端端面沿轴向依次对接，绕组32伸出于定子3的第一端端面的部分设置在第一外风腔中，此时，外挡风板与内挡风板的对接处、定子3的第一端端面之间形成环形的通道，外挡风板相对于定子3的第一端端面悬空设置，冷却风能够从悬空位置进入，与绕组32伸出于定子3的第一端端面的部分接触。
67.需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或
者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
68.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。
69.以上对本发明所提供的永磁牵引电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。