一种电机自通风冷却结构的制作方法

本发明涉及电机通风冷却，具体为一种电机自通风冷却结构。

背景技术：

1、自通风电机凭借重量小、结构布置简单等优势，已经成为当下城际、市域动车组及地铁牵引电机的主流方向；近年来，随着车辆向着轻质量、重载荷、高速化方向发展，对牵引电机的冷却及噪声性能提出了更严苛要求。

2、如图8、9所示，现有的自通风牵引电机通风冷却结构，是通过风扇旋转将外部风吸入电机内部，冷却风贯穿电机内部进行冷却降温，典型的自通风电机冷却原理为：风扇将自然风吸入电机内部，风量分别进入气隙、定子轭部风路、转子轭部风路，最后汇合吸入风扇风道，将热量从电机另一端的出风孔排出。

3、然而，现有的自通风电机冷却结构存在缺点较为明显，具体如下：1）气隙、定子轭部风路，转子轭部风路等支路的风量在风扇进风口汇合处形成许多涡流，涡流与风扇及周边零部件频繁碰撞形成气动噪声；在电机高转速时的气动噪声超标风险大，在负荷大的情况下噪声和温升的匹配设计难度大；2）电机频繁启动使得感应电动势在转子导条中产生大电流，转子发热严重，易发生断条故障；现有自通风电机，无法准确测量转子温度；3）合理的定子、转子风量分配是电机实现精准热管理的重要方法，当前仅靠流场仿真分析得出理论值，无法实测定、转子风量风压数据。

技术实现思路

1、本发明为了解决自通风电机由于风扇进风口处风路汇合产生涡流与周边碰撞形成的噪声高，转子温度无法测量，以及定子、转子风路的风量在电机内混合无法测量，进而无法得到实际的数据参数，只能依靠理论数据进行分析研究等一系列问题，提供一种电机自通风冷却结构。

2、本发明采用如下技术实现：一种电机自通风冷却结构，定子的前后两个端面分别固定安装有前端盖、后端盖；后端盖沿圆周均匀开有后端盖进风孔；定子内部设有轴向贯通的定子通风孔，转子内开设有轴向贯通的转子通风孔；转子的传动端安装有双层风扇，双层风扇位于前端盖内，双层风扇内设有互相独立通风的外层风道和内层风道；前端盖侧壁径向开设有前端盖出风孔ⅰ和前端盖出风孔ⅱ，前端盖出风孔ⅰ、双层风扇的外层风道、定子通风孔及后端盖进风孔共同构成定子通风风路，前端盖出风孔ⅱ、双层风扇的内层风道、转子通风孔及后端盖进风孔共同构成转子通风风路。

3、实施时，本发明所设计的一种电机自通风冷却结构，定子的前后两个端面分别固定安装有前端盖、后端盖；后端盖沿圆周均匀开有后端盖进风孔，后端盖进风孔沿轴向开设；

4、定子内部设有轴向贯通的定子通风孔，转子内开设有轴向贯通的转子通风孔，定子内表面与转子外表面之间留有轴向气隙，前端盖出风孔ⅰ、双层风扇的外层风道、轴向气隙及后端盖进风孔共同构成定子通风风路；

5、转子的传动端安装有双层风扇，双层风扇位于前端盖内，双层风扇内设有互相独立通风的外层风道和内层风道；双层风扇包括由内向外依次布置的大轮盘、夹盘、小轮盘，大轮盘安装在转子的传动端上，大轮盘的外沿与前端盖内侧壁采用迷宫密封，具体为，大轮盘的外沿处与前端盖出风孔ⅱ边缘间隙配合形成迷宫密封ⅰ，大轮盘和夹盘之间沿圆周均布设有若干内层叶片，夹盘的内沿与转子边缘转动密封，具体为，夹盘的内沿与转子前端间隙配合形成迷宫密封ⅲ，夹盘的外沿与前端盖内侧壁转动密封，大轮盘与夹盘及内层叶片构成内层风道，前端盖侧壁径向开设有前端盖出风孔ⅰ和前端盖出风孔ⅱ，前端盖出风孔ⅱ、双层风扇的内层风道、转子通风孔及后端盖进风孔共同构成转子通风风路，后端盖进风孔、转子通风孔、双层风扇的内层风道和前端盖出风孔ⅱ共同构成转子冷却风路；

6、同理，夹盘和小轮盘之间沿圆周均布设有若干外层叶片；小轮盘的外沿与前端盖内侧壁采用迷宫密封，具体为，小轮盘的外沿处与前端盖出风孔ⅰ边缘间隙配合形成迷宫密封ⅱ；双层风扇的大轮盘、夹盘、小轮盘均同步转动，通过双层风扇，将轴向运动的冷却空气转为径向并排出电机，外层叶片与内层叶片径向间隔错置，夹盘与小轮盘及外层叶片构成外层风道，前端盖出风孔ⅰ、双层风扇的外层风道、定子通风孔及后端盖进风孔共同构成定子通风风路，后端盖进风孔、定子通风孔和轴向气隙、双层风扇的外层风道和前端盖出风孔ⅰ共同构成定子冷却风路；

7、转子冷却风路和定子冷却风路单独工作，不会形成涡流噪声，最大限度减小噪声，实现了电机内部定子、转子的独立性。

8、使用时，双层风扇转动，冷却风由后端盖进风孔吸入，流经电机内部分为三路，分别经过定子通风孔、轴向气隙、转子通风孔，将电机定子、转子的热量裹挟带离，经过定子通风孔、轴向气隙的冷却风在定子前端混合，并进入双层风扇的外层风道，最后从前端盖出风孔ⅰ流出，实现定子的独立冷却；与此同时，裹挟转子热量的冷却风经过转子通风孔后进入双层风扇的内层风道，最后从前端盖出风孔ⅱ流出，实现转子的独立冷却；在前端盖出风孔ⅰ与前端盖出风孔ⅱ处可单独测量定子、转子的风量风压数据，得到准确的数据，为电机设计提供准确参考数据，在工作过程中，调整外层叶片与内层叶片的配比数量可实现合理的定子、转子风量分配。

9、与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

10、本发明设计的一种电机自通风冷却结构，针对自通风电机噪声主要以气动噪声为主，风扇是产生气动噪声的主要源头，通过对风扇的全新改造，合理化设计双层风扇结构设计，设计出的自通风冷却风路结构，采取双层扇叶单元，并将定子、转子的风路分开，两个风路单独工作，一方面不会形成涡流噪声，最大限度减小噪声，从而解决电机高转速噪声问题，另一方面，实现转子温度和风路风压可测量，为电机精确热管理提供技术支撑。

11、本发明可充分发挥出自通风电机高效能、可维护性等优点，有效解决了现有电机噪声高、无法测量转子温度和风压数据等问题，极大的提高了电机的环境友好性、可检测性和可靠性。

技术特征：

1.一种电机自通风冷却结构，包括定子（1）、转子（4），所述定子（1）的前后两个端面分别固定安装有前端盖（2）、后端盖（3）；其特征在于：所述后端盖（3）沿圆周均匀开有后端盖进风孔（10）；所述定子（1）内部设有轴向贯通的定子通风孔（6），所述转子（4）内开设有轴向贯通的转子通风孔（8）；所述转子（4）的传动端安装有双层风扇（5），所述双层风扇（5）位于前端盖（2）内，所述双层风扇（5）内设有互相独立通风的外层风道和内层风道；所述前端盖（2）侧壁径向开设有前端盖出风孔ⅰ（21）和前端盖出风孔ⅱ（22），所述前端盖出风孔ⅰ（21）、双层风扇（5）的外层风道、定子通风孔（6）及后端盖进风孔（10）共同构成定子通风风路，所述前端盖出风孔ⅱ（22）、双层风扇（5）的内层风道、转子通风孔（8）及后端盖进风孔（10）共同构成转子通风风路。

2.根据权利要求1所述的一种电机自通风冷却结构，其特征在于：所述双层风扇（5）包括由内向外依次布置的大轮盘（51）、夹盘（52）、小轮盘（53），所述大轮盘（51）安装在转子（4）的传动端上，所述大轮盘（51）的外沿与前端盖（2）内侧壁采用迷宫密封（9），所述大轮盘（51）和夹盘（52）之间沿圆周均布设有若干内层叶片（55），所述夹盘（52）的内沿与转子边缘转动密封，所述夹盘的外沿与前端盖（2）内侧壁转动密封，所述夹盘（52）和小轮盘（53）之间沿圆周均布设有若干外层叶片（54）；所述小轮盘（53）的外沿与前端盖（2）内侧壁采用迷宫密封（9），所述大轮盘（51）与夹盘（52）及内层叶片（55）构成内层风道，所述夹盘（52）与小轮盘（53）及外层叶片（54）构成外层风道。

3.根据权利要求2所述的一种电机自通风冷却结构，其特征在于：所述大轮盘（51）的外沿处与前端盖出风孔ⅱ（22）边缘间隙配合形成迷宫密封ⅰ（91），所述小轮盘（53）的外沿处与前端盖出风孔ⅰ（21）边缘间隙配合形成迷宫密封ⅱ（92）。

4.根据权利要求2所述的一种电机自通风冷却结构，其特征在于：所述夹盘（52）的内沿与转子（4）前端间隙配合形成迷宫密封ⅲ（93）。

5.根据权利要求2所述的一种电机自通风冷却结构，其特征在于：所述外层叶片（54）与内层叶片（55）径向间隔错置。

6.根据权利要求1所述的一种电机自通风冷却结构，其特征在于：所述定子（1）内表面与转子（4）外表面之间留有轴向气隙（7）。

7.根据权利要求6所述的一种电机自通风冷却结构，其特征在于：所述前端盖出风孔ⅰ（21）、双层风扇（5）的外层风道、轴向气隙（7）及后端盖进风孔（10）共同构成定子通风风路。

技术总结
本发明涉及电机通风冷却技术领域，公开了一种电机自通风冷却结构，定子的前后两个端面分别固定安装有前端盖、后端盖；后端盖沿圆周均匀开有后端盖进风孔；定子内部设有轴向贯通的定子通风孔，转子内开设有轴向贯通的转子通风孔；转子的传动端安装有双层风扇，双层风扇位于前端盖内，双层风扇内设有互相独立通风的外层风道和内层风道；前端盖侧壁径向开设有前端盖出风孔Ⅰ和前端盖出风孔Ⅱ，前端盖出风孔Ⅰ、双层风扇的外层风道、定子通风孔及后端盖进风孔共同构成定子通风风路，前端盖出风孔Ⅱ、双层风扇的内层风道、转子通风孔及后端盖进风孔共同构成转子通风风路。本发明极大的提高了电机的环境友好性、可检测性和可靠性。

技术研发人员：李世杰,赵宇坤,王津,薛秀慧
受保护的技术使用者：中车永济电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13