CN207853717U - 一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机 - Google Patents
一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，主要结构部件包括定子、转子、驱动端端盖(1)、非驱动端端盖(14)、转轴(2)、轴承(13)、机座(9)、接线盒(16)部件，本实用新型对牵引电机和减速器进行一体化同步设计。取消驱动端轴承并通过膜盘联轴节与减速器主动齿轮轴直接联接，减少中间传动环节，提升传动效率，缩短电机轴向尺寸。采用有针对性的内部机械结构和冷却风路，根据各部件发热情况合理分配冷却介质，提升功率密度。采用上述新型的城际列车用单轴承结构并联风路的交流异步电机，在保证性能的前提下，进一步增加功率密度，而且减少自身体积和重量。对车辆而言，在保证整车性能的前提下，减小车辆自重的同时提升车辆的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种三相交流异步电机，更具体地说，涉及一种适用于城际列车牵引的高功率密度且单轴承结构的交流异步电机。
背景技术
交流传动系统凭借着高效、可靠的调速特性已成为当前轨道交通车辆牵引传动系统领域的主流方式。在交流传动系统中，异步电机又是应用量最多的一种电机类型。传统的交流异步牵引电机皆为双轴承支撑结构。轴伸通过联轴器与减速器相联，电机与减速器相互独立。一体化程度低，占用空间大。传统的轨道交通牵引电机均为轴向空气冷却，功率密度已处于较高水平，但随着新制车辆对牵引速度和牵引重量要求的不断提升，对牵引电机的要求也要进一步提升。综上，如何在有限的空间内开发出高功率密度的电机并与车辆匹配，是该领域发展的必然方向。
发明内容
本发明目的是解决传统交流异步牵引电机的双轴承支撑结构一体化程度低，占用空间较大，冷却方式为轴向空气冷却，不能满足高功率密度运行等难题。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机主要结构部件包括定子、转子、驱动端端盖、非驱动端端盖、转轴、轴承、机座、接线盒部件，所述定子由固定在所述机座内壁上的定子铁芯及位于所述定子铁芯内部的定子线圈组成；
所述转子设置在所述定子铁芯内部，由套在所述转轴上的转子铁芯、设置在所述转子铁芯外部的转子导条和设置在所述转子铁芯两端且与所述转子导条连接的转子端环组成；其中，所述转轴一端通过轴承与非驱动端端盖相连，另一端伸出驱动端端盖；
所述非驱动端端盖外侧设置测速齿轮盘，在所述测速齿轮盘上部、所述机座和非驱动端端盖之间设置一个测速传感器安装盖，所述测速传感器安装盖上部安装所述测速传感器。
优选方式下，所述定子铁芯内壁设有容置所述定子线圈的开口槽，所述定子外部浸有C级浸渍漆。
优选方式下，所述机座上部设有吊耳，所述机座侧面设有支座。
优选方式下，所述转子铁芯两侧所述转子端环外缘套有高强度护环。
优选方式下，所述轴承为圆柱滚子轴承，且所述轴承为绝缘轴承。
优选方式下，所述轴承的密封采用非接触式迷宫密封。
优选方式下，所述转轴伸出所述驱动端端盖的一端通过膜盘联轴节与减速器的主动齿轮轴连接。
优选方式下，所述接线盒引线位置采用金属型电缆防水接头。
优选方式下，所述牵引电机内部的并联式冷却风道结构为：首先，冷却空气由非驱动端端盖上侧进风口进入电机后，分为三条并联风路；第一条风路：所述冷却空气冷却所述转子端环后，进入转子铁芯通风道之后经该通风道另一侧导出，冷却另一侧所述转子端环；第二条风路：所述冷却空气进入进风口冷却所述定子线圈端部后，进入所述转子铁芯间的气隙，冷却所述定子铁芯的内径和所述转子的外径后从另一侧所述气隙导出，再冷却另一侧所述定子线圈端部；第三条风路：冷却空气进入所述机座与所述定子铁芯外径间的通风道，冷却所述定子铁芯的外径；三条风路最终汇合并从所述驱动端端盖上部的出风口排入大气。
本发明摒弃电机与减速器两体式结构设计理念，对电机和减速器进行一体化同步设计。取消驱动端轴承并通过膜盘联轴节与减速器主动齿轮轴直接联接，减少中间传动环节，提升传动效率，缩短电机轴向尺寸。采用有针对性的内部机械结构和冷却风路，根据各部件发热情况合理分配冷却介质，提升功率密度。采用上述新型的城际列车用单轴承结构并联风路的交流异步电机，可在保证性能的前提下，进一步增加功率密度，而且减少自身体积和重量。对车辆而言，在保证整车性能的前提下，提升车辆的可靠性，减小车辆自重和空间。
附图说明
图1是一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机的纵剖视结构示意图。
图2是一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机侧视结构示意图。
图3是一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机电机并联风路结构示意图。
图4是一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机的三维立体结构示意图。
其中：1、驱动端端盖；2、转轴；3、转子铁芯；4、转子导条；5、转子端环；6、转子护环；7、定子线圈；8、定子铁芯；9、机壳；10、速度传感器； 11、速度传感器安装盖；12、测速齿轮；13、轴承；14、非驱动端端盖；15、金属型电缆防水接头；16、接线盒；17、机壳通风道；18、气隙；19、转子铁芯通风道；20、进风口；21、出风口；22、吊耳；23、支座。
具体实施方式
本发明的主要结构，如图1-2所示，包括定子、转子、驱动端端盖1、非驱动端端盖14、转轴2、轴承13、机座9、接线盒16部件，所述定子由固定在所述机座9内壁上的定子铁芯8及位于所述定子铁芯8内部的定子线圈7组成；
所述转子设置在所述定子铁芯8内部，由套在所述转轴2上的转子铁芯3、设置在所述转子铁芯3外部的转子导条4和设置在所述转子铁芯3两端且与所述转子导条4连接的转子端环5组成；所述转子铁芯3(转子鼠笼)采用电阻温度系数较小的专用铜合金的所述转子导条4和锻纯铜的所述转子端环5，使用中频感应焊机一次焊接成型。两侧端环外圆经过加工再套一个高强度护环6增强可靠性。
其中，所述转轴2一端通过轴承13与非驱动端端盖14相连，另一端伸出驱动端端盖1；所述定子铁芯8由高磁导低损耗冷轧硅钢片冲制的冲片叠压焊接而成，定子冲片经高精度冲床一次成型。铁芯为开口槽型，用于嵌入成型定子线圈7。设计中采用较高的电磁负荷参数，绕组绝缘采用耐电晕的200级绝缘结构。为提高绝缘性能，增强整体机械强度、绕组散热能力，定子绕组采用VPI 真空压力浸漆工艺，使用C级浸渍漆。
所述转轴2伸出所述非驱动端端盖14外侧设置测速齿轮盘12，在所述测速齿轮盘12上部用于产生与转速对应的脉冲信号、所述机座9和非驱动端端盖14 之间设置一个测速传感器安装盖11，所述测速传感器安装盖11上部安装所述测速传感器10。本发明的转速测量和转向确定均由速度传感器来完成，其信号用于对电机进行控制。
所述定子铁芯8内壁设有容置所述定子线圈7的开口槽，所述定子外部浸有C级浸渍漆。
所述机座9上部设有吊耳22(即鼻悬)，所述机座9侧面设有支座23使本发明能安装于转向架上。所述机座9采用焊接结构，既保证电机整体强度要求，还要参与电机的风路和安装结构。为了满足零下50度的使用环境，主钢板全部采用耐低温钢板Q345E。
所述转子铁芯3两侧所述转子端环5外缘套有高强度护环6，所述轴承13 为圆柱滚子轴承，且所述轴承13为绝缘轴承。所述轴承13的密封采用非接触式迷宫密封。本发明采用单轴承结构，常规的选择为一个位于非传动端的NU 型圆柱滚子轴承，该类电机轴承能够承受高转速、高负荷、高温升、强振动等苛刻运行条件。为避免逆变器产生的高次时间谐波及绕组中性点电位不为零而存在的共模电压引起的轴电流对轴承的电蚀，电机选用绝缘轴承。轴承的密封通过不接触的迷宫式油脂密封完成。可以防止灰尘侵入，保护润滑脂不受污染，并防止油脂窜入电机内部。NU型轴承内圈无挡边，轴承可以轴向窜动，配合迷宫式机械密封，限制最大轴向窜动量。为电机与减速器安装时提供足够窜动量，易于安装、拆卸。
所述转轴2伸出所述驱动端端盖1的一端通过膜盘联轴节与减速器的主动齿轮轴连接。所述转轴2用优质合金钢锻造，后经粗加工、调质、精加工和磨削加工而成。优质合金钢具有高强度又有好的抗冲击韧性，能够满足低温环境温度下使用的要求。所述转子铁芯3与所述转轴2采用过盈配合。
在传动端，取消电机轴承，轴伸通过与膜盘联轴节与减速器的主动齿轮轴相连。
所述接线盒16引线位置采用金属型电缆防水接头15，能够锁紧固定电缆，增加接线盒的防尘防水性，易于客户安装及拆卸。
如图3、图4所示，根据本发明内部发热分布，设计了针对该电机的并联式冷却风道，有利于更合理的换热。所述牵引电机内部的并联式冷却风道结构为：首先，冷却空气由非驱动端端盖14上侧进风口20进入电机后，分为三条并联风路；第一条风路：所述冷却空气冷却所述转子端环5后，进入转子铁芯通风道19之后经该通风道另一侧导出，冷却另一侧所述转子端环5；第二条风路：所述冷却空气进入进风口20冷却所述定子线圈7端部后，进入所述转子铁芯3 间的气隙18，冷却所述定子铁芯8的内径和所述转子的外径后从另一侧所述气隙18导出，再冷却另一侧所述定子线圈7端部；第三条风路：冷却空气进入所述机座9与所述定子铁芯8外径间的通风道17，冷却所述定子铁芯8的外径；三条风路最终汇合并从所述驱动端端盖1上部的出风口21排入大气。采用这种并联风路可根据各部分发热情况合理分配冷却风量，提升换热效果，适用于该结构的牵引类电机。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，主要结构部件包括定子、转子、驱动端端盖(1)、非驱动端端盖(14)、转轴(2)、轴承(13)、机座(9)、接线盒(16)部件，其特征在于，所述定子由固定在所述机座(9)内壁上的定子铁芯(8)及位于所述定子铁芯(8)内部的定子线圈(7)组成；
所述转子设置在所述定子铁芯(8)内部，由套在所述转轴(2)上的转子铁芯(3)、设置在所述转子铁芯(3)外部的转子导条(4)和设置在所述转子铁芯(3)两端且与所述转子导条(4)连接的转子端环(5)组成；其中，所述转轴(2)一端通过轴承(13)与非驱动端端盖(14)相连，另一端伸出驱动端端盖(1)；
所述转轴(2)伸出所述非驱动端端盖(14)外侧设置测速齿轮盘(12)，在所述测速齿轮盘(12)上部、所述机座(9)和非驱动端端盖(14)之间设置一个测速传感器安装盖(11)，所述测速传感器安装盖(11)上部安装所述测速传感器(10)。
2.根据权利要求1所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述定子铁芯(8)内壁设有容置所述定子线圈(7)的开口槽，所述定子外部浸有C级浸渍漆。
3.根据权利要求1所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述机座(9)上部设有吊耳(22)，所述机座(9)侧面设有支座(23)。
4.根据权利要求1所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述转子端环(5)外缘套有高强度护环(6)。
5.根据权利要求1所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述轴承(13)为圆柱滚子轴承，且所述轴承(13)为绝缘轴承。
6.根据权利要求5所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述轴承(13)的密封采用非接触式迷宫密封。
7.根据权利要求1所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述转轴(2)伸出所述驱动端端盖(1)的一端通过膜盘联轴节与减速器的主动齿轮轴连接。
8.根据权利要求1所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述接线盒(16)引线位置采用金属型电缆防水接头(15)。
9.根据权利要求1所述用于城际列车的单轴承交流异步牵引电机，其特征在于，所述牵引电机内部的并联式冷却风道结构为：首先，冷却空气由非驱动端端盖(14)上侧进风口(20)进入电机后，分为三条并联风路；第一条风路：所述冷却空气冷却所述转子端环(5)后，进入转子铁芯通风道(19)之后经该通风道另一侧导出，冷却另一侧所述转子端环(5)；第二条风路：所述冷却空气进入进风口(20)冷却所述定子线圈(7)端部后，进入所述转子铁芯(3)间的气隙(18)，冷却所述定子铁芯(8)的内径和所述转子的外径后从另一侧所述气隙(18)导出，再冷却另一侧所述定子线圈(7)端部；第三条风路：冷却空气进入所述机座(9)与所述定子铁芯(8)外径间的通风道(17)，冷却所述定子铁芯(8)的外径；三条风路最终汇合并从所述驱动端端盖(1)上部的出风口(21)排入大气。
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