采用軸流通風實現(xiàn)定子封閉與轉子開放通風方式的電動機的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及工業(yè)應用的和驅動鐵路車輛的全封閉自通風電動機。
【背景技術】
[0002]三相異步電動機的定子和轉子發(fā)熱約各占到一半，工業(yè)電機的定子發(fā)熱比轉子略高，用于鐵路車輛的牽引電動機由于工作負荷大，轉子轉差率大，轉子發(fā)熱量會達到總體發(fā)熱量的一半以上；
[0003]鐵路車輛行駛在兩根鋼軌上，標準軌距1435毫米，牽引電動機、聯(lián)軸節(jié)、齒輪箱組成的動力模塊就安置在這個固定的空間內，同時還需要給作業(yè)人員保留一定的日常維護保養(yǎng)空間；同時軌道交通工作在露天環(huán)境，經(jīng)受各種雨雪、灰塵、風沙侵蝕的考驗，所以軌道交通車輛對牽引電動機的總體要求是體積小、重量輕、功率密度高，抵御惡劣環(huán)境能力強。
[0004]三相異步電動機的通風冷卻方式通常分為開放式自通風、封閉式式自通風、開放式強迫通風:
[0005]1.對于現(xiàn)有的開放式自通風電動機:外部冷卻空氣直接流經(jīng)定子和轉子表面，帶走大部分熱量，冷卻效果好;缺點是定子線圈絕緣系統(tǒng)容易受到外界灰塵、濕氣、油污的侵蝕，根據(jù)國際電機協(xié)會的統(tǒng)計，由于定子絕緣故障造成電動機失效的幾率占到總體的三成以上，僅次于軸承故障引起的電動機失效，對于開放式電動機，發(fā)生定子絕緣故障的幾率會更尚;
[0006]當前地鐵行業(yè)普遍應用的是開放式自通風牽引電動機，根據(jù)實際使用情況的總結，在電動機投入運行10年以后，定子絕緣故障率會迅速升高，單條線路的牽引電動機月故障率可能達到2?3臺，而且主要發(fā)生在絕緣故障；
[0007]通常在開放式自通風牽引電動機的進風口需要安裝過濾除塵裝置，除去冷卻空氣中的大部分灰塵。過濾除塵裝置需要定期拆卸清洗，周期大約是3個月，耗費大量人工。
[0008]2.對于現(xiàn)有的封閉式自通風電動機，優(yōu)點是定子絕緣具有清潔的工作環(huán)境因而絕緣可靠性高;不足是定子與外殼直接接觸，熱傳導效率高，比較容易通過外殼散熱，而轉子封閉在殼體內，熱量很難散發(fā)出去，所以要提高封閉式電動機的功率和效率，轉子散熱是比較大的挑戰(zhàn)，同樣功率和效率的電機，封閉式電動機相對于開放式電動機會有更大的體積和重量，材料成本也會因此上升；
[0009]當前低地板有軌電車在國內迅速普及，有軌電車的牽引電機靠近路面，容易接觸雨水和灰塵，必須采用封閉式牽引電動機;為了增加轉向架上方乘客和通道的空間，需要牽引電機的體積足夠小;為了滿足更大的坡道通過性能和提高制動能量回收率，要求牽引電動機的功率足夠大，這些因素都對當前的牽引電動機設計工作提出巨大的挑戰(zhàn)。
[0010]3.對于現(xiàn)有的開放式強迫通風電動機，優(yōu)點是體積小，重量輕，功率密度高；不足是需要獨立的風機和風道，額外增加成本和空間要求；
[0011 ]當前高鐵動車和機車普遍應用的是開放式強迫通風牽引電動機，因為車輛對電機功率要求高，而現(xiàn)有開放式自通風電動機體積太大，轉向架的空間不能夠容納;開放式強迫通風牽引電動機需要獨立的風機和風道，布置在車廂下面，安裝工作很繁瑣，是整車廠非常頭疼的一項工作。
[0012]4.三相異步電動機的轉子發(fā)熱多，通常轉子工作溫度比定子工作溫度高50到100度，轉子熱量容易通過軸傳導給軸承，軸承工作溫度高會降低潤滑脂的性能進而減低軸承的壽命;軸承內圈受熱過度膨脹可能會使軸承的工作游隙消失，軸承卡死進而燒毀電動機。

【發(fā)明內容】

[0013]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種采用軸流通風實現(xiàn)定子封閉與轉子開放通風方式的電動機，作為開放式和封閉式電機的一個中間品種，除了防爆、潛水和船用等特種電動機外，能夠替代大部分常規(guī)的開放式和封閉式電動機，使電動機的成本低，體積小，工作溫度低，工作效率高，軸承和定子絕緣的可靠性也高；
[0014]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一發(fā)明技術方案如下:
[0015]電機的最外面是外殼、前端蓋、后端蓋緊固在一起形成一個腔體；
[0016]定子包括定子鐵心和定子繞組，定子繞組固定在定子鐵心內圓周均勻分布的槽內；定子的端部繞組布置在定子鐵心兩端;組成定子繞組的多個線圈之間的連接接頭安置在了左側端部繞組的側面;定子鐵心通過過盈配合固定在外殼的內圓周；
[0017]前軸承安裝在前端蓋的中心位置，左右有負責固定軸承的迷宮密封裝置；
[0018]后軸承安裝在后端蓋的中心位置，左右有負責固定軸承的迷宮密封裝置；
[0019]軸安置在前軸承和后軸承的中心孔內，依靠兩個軸承實現(xiàn)兩點支撐的自由旋轉能力；
[0020]轉子包括轉子鐵心和鼠籠繞組，鼠籠繞組固定在轉子鐵心外圓周均勻分布的槽內；鼠籠端環(huán)布置在轉子鐵心的兩側;轉子鐵心內孔套在軸的中間位置，依靠過盈配合能夠帶動軸旋轉，通過軸端輸出動力；
[0021]前端蓋的凸緣與速度傳感器齒盤形成迷宮密封，后軸流風扇的凸緣與后端蓋的凸緣形成迷宮密封，這兩處配合位置把定子繞組與風道分隔開，為達成轉子開放式通風冷卻，定子封閉式通風冷卻成為可能；
[0022]電機外殼的定子風道處于電機主體外側的寬度與高度最大尺寸的四個角，不占用電機圓周尺寸，為定子和轉子保留最大空間，具有更高的功率密度；
[0023]軸的中間最大直徑段的外圓周設置了螺旋槽，前軸流風扇和后軸流風扇布置在軸的螺旋段的兩側;兩個軸流風扇的風葉也是螺旋裝置并且與軸上的螺旋槽的螺旋方向相同；當轉子旋轉時，三個零件上的三組螺旋裝置產(chǎn)生風力的疊加，推動空氣在風道內流動；如果轉子轉向發(fā)生變化，風向也發(fā)生變化，但是不影響電機冷卻;這種軸流組合冷卻裝置不占用電機的軸向尺寸也不需要加大電機的徑向尺寸，使得電機的外形更加緊湊;根據(jù)冷卻風量和風壓的需要，以及簡化結構，可以單獨使用軸的螺旋段或者其與前、后軸流風扇中的任一組合；
[0024]定子冷卻風道與轉子冷卻風道相互串聯(lián)，共同由螺旋組合裝置提供風壓；
[0025]在前端蓋靠近前軸承處有進風口；后軸流風扇包裹了后端蓋的后軸承的安裝位置，客觀上能夠強化前、后軸承的冷卻，提高軸承的壽命；
[0026]速度傳感器齒盤放于此位置不額外占用電機軸向長度，有利于電機軸向尺寸緊湊;如果不需要速度傳感器，可以取消此零件，適當修改后軸流風扇的凸緣達成迷宮密封的效果。
[0027]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第二發(fā)明技術方案如下:
[0028]電機的最外面是外殼、前端蓋、后端蓋緊固在一起形成一個腔體；
[0029]定子包括定子鐵心和定子繞組，定子繞組固定在定子鐵心內圓周均勻分布的槽內；定子的端部繞組布置在定子鐵心兩端;組成定子繞組的多個線圈之間的連接接頭安置在了左側端部繞組的側面;定子鐵心通過過盈配合固定在外殼的內圓周；
[0030]前軸承安裝在前端蓋的中心位置，左右有負責固定軸承的迷宮密封裝置；
[0031 ]后軸承安裝在后端蓋的中心位置，左右有負責固定軸承的迷宮密封裝置；
[0032]軸安置在前軸承和后軸承的中心孔內，依靠兩個軸承實現(xiàn)兩點支撐的自由旋轉能力；
[0033]轉子包括轉子鐵心和鼠籠繞組，鼠籠繞組固定在轉子鐵心外圓周均勾分布的槽內；鼠籠端環(huán)布置在轉子鐵心的兩側;轉子鐵心內孔套在軸的中間位置，依靠過盈配合能夠帶動軸旋轉，通過軸端輸出動力；
[0034]前端蓋的凸緣與速度傳感器齒盤形成迷宮密封，后軸流風扇的凸緣與后端蓋的凸緣形成迷宮密封，這兩處配合位置把定子繞組與風道分隔開，為達成轉子開放式通風冷卻，定子封閉式通風冷卻成為可能；
[0035]電機外殼風道位于外殼的內圓周并且均勾分布，定子鐵心的外圓周也均勾開槽為空氣的流動留出通道;一方面定子鐵心直接與空氣接觸，冷卻效果好，另一方面這些槽隔離定子軛部與鑄鐵外殼，減低鐵損；
[0036]軸的中間最大直徑段的外圓周設置了螺旋槽，前軸流風扇和后軸流風扇布置在軸的螺旋段的兩側;兩個軸流風扇的風葉也是螺旋裝置并且與軸上的螺旋槽的螺旋方向相同；當轉子旋轉時，三個零件上的三組螺旋裝置產(chǎn)生風力的疊加，推動空氣在風道內流動；如果轉子轉向發(fā)生變化，風向也發(fā)生變化，但是不影響電機冷卻;這種軸流組合冷卻裝置不占用電機的軸向尺寸也不需要加大電機的徑向尺寸，使得電機的外形更加緊湊;根據(jù)冷卻風量和風壓的需要，以及簡化結構，可以單獨使用軸的螺旋段或者其與前、后軸流風扇中的任一組合；
[0037]定子冷卻風道與轉子冷卻風道相互串聯(lián)，共同由螺旋組合裝置提供風壓；
[0038]在前端蓋靠近前軸承處有進風口；后軸流風扇包裹了后端蓋的后軸承的安裝位置，客觀上能夠強化前、后軸承的冷卻，提高軸承的壽命；
[0039]速度傳感器齒盤放于此位置不額外占用電機軸向長度，有利于電機軸向尺寸緊湊;如果不需要速度傳感器，可以取消此零件，適當修改左軸流風扇的凸緣達成迷宮密封的效果。
[0040]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第三發(fā)明技術方案如下:
[0041]電機的最外面是外殼、前端蓋、后端蓋緊固在一起形成一個腔體；
[0042]定子包括定子鐵心和