本發(fā)明涉及機車直驅電動機，具體為機車直驅永磁牽引電動機。

背景技術：

現(xiàn)有機車牽引系統(tǒng)的主流采用交流傳動牽引系統(tǒng)，使用交流異步牽引電機驅動齒輪箱再驅動機車輪軸作為傳動系統(tǒng)。由于交流異步電機固有的力矩特性使之在最高額定轉速時才輸出最大轉矩，所以交流異步電機高效率只出現(xiàn)在很窄的速度范圍內，加上齒輪箱本身存在功率損耗，很難實現(xiàn)整個傳動系統(tǒng)高效率。另外齒輪箱的存在使傳動系統(tǒng)的噪音增大，系統(tǒng)維護工作量加大，且齒輪箱油對環(huán)境造成污染，所以科研工作者不斷追求傳動效率高、維護工作量小、環(huán)境損害更小的傳動系統(tǒng)。

隨著交流永磁同步電機技術不斷進步完善，其高功率密度、高啟動轉矩、在20～120%負載下存在高效率，在很寬的速度范圍內輸出恒定的最大轉矩，使得機車電傳動領域直接驅動成為可能，加上近幾年國內外軌道交通已在直驅領域做了很多基礎工作，并在地鐵、輕軌、動車等領域已有試驗樣車在線運行，直驅可靠性已得到驗證，已達到直接應用于機車領域的水平。

機車直接驅動省略了齒輪箱中間傳動環(huán)節(jié)，使機車驅動結構更緊湊，重量更輕，整車性能更高，加上永磁電機體積小、重量輕、高效率、高輸出轉矩、高功率密度、良好的動態(tài)性能、低速大扭矩高過載能力、以及良好的弱磁擴速能力滿足了機車較寬的恒功率速度范圍的要求，使得直驅永磁電機在機車驅動領域將會有廣闊的應用前景。

目前現(xiàn)有的直驅永磁牽引電機設計多用于地鐵、輕軌、動車等有軌機車上，有功率小、原電機齒輪箱傳動比小等特點，因此，不采用原來的強迫通風方式而采用水冷方式即可實現(xiàn)直驅方式。而機車牽引電機功率大、轉速低、齒輪箱傳動比大，采用前述方式實現(xiàn)直驅的可能性較小，必須采用與原電機相同的強迫通風方式才能使在機車上實現(xiàn)直驅方式牽引成為可能。而傳統(tǒng)的永磁電機為防止轉子表面吸附金屬粉末，一般采用整個電機全封閉結構，外部冷卻風吹機殼的冷卻方式，此種冷卻方法效果較差，并不能滿足實際需要。因此，設計一種既能采用強迫通風以提高電機電磁負荷又能解決永磁電機轉子表面吸附金屬粉末的直驅永磁牽引電機是十分有必要的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決現(xiàn)有直驅永磁牽引電機結構復雜、制造成本高、散熱效果差、雜物容易進入電機內部增加清潔維護工作量的問題，提供一種機車直驅永磁牽引電動機。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：直驅永磁牽引電機，包括定子、轉子、前端蓋、后端蓋、旋轉變壓器；

所述定子包括機座和定子繞組，所述機座為全疊片焊接結構，疊片一周均布有八個拉板，所述拉板將兩端定子壓圈與疊片焊接成為一個整體；相鄰的所述拉板之間焊接有外殼，所述疊片的外圓、所述拉板、所述外殼合圍成電機外部的多條強迫通風風道；所述定子繞組采用成型硬繞組；所述疊片的梳齒間間隔設置有槽楔，槽楔與兩側疊片的梳齒形成定子內通風道；

所述轉子包括空心轉軸、轉子沖片、轉子壓圈、擋圈、轉子緊固螺栓、永磁體、永磁體擋板和永磁體壓板；所述轉子沖片采用V型槽內置磁鋼結構，轉子沖片疊壓在空心轉軸上，靠兩側轉子壓圈和擋圈壓緊，轉子鐵芯兩側設置不銹鋼永磁體擋板和永磁體壓板，轉子緊固螺栓采用楔入式鎖緊墊圈鎖緊；所述空心轉軸采用高強度鍛鋼，兩端面開有與傳力盤連接的齒槽；

所述前端蓋和后端蓋為鑄鋁材質的前端蓋和后端蓋；所述前端蓋上設有出風口，所述后端蓋上設有與機座連通的進風口，所述前端蓋和后端蓋內部伸出一圈擋風板，所述擋風板端頭緊貼靠近轉子一側的槽楔端面，所述擋風板與靠近轉子一側的槽楔端面設有密封條。

疊片外圓、拉板、外殼合圍成強迫通風風道，疊片梳齒間設有槽楔，內側槽楔用于固定定子繞組，外側槽楔與內側槽楔間隔設置，與兩側的疊片的梳齒合圍形成內通風道。兩端端蓋內部伸出一圈擋風板，與內側槽楔端面通過密封條密封，從而使得定子與轉子之間完全封閉。強迫冷卻風由機座的進風口進入電機，分兩路對電機進行冷卻：一路經過定子繞組，由擋風板導流后通過疊片與槽楔圍成的內通風道到達非傳動端出風口；另一路經外殼與疊片外圓以及拉板合圍成的強迫通風風道到達非傳動端出風口，由于擋風板以及擋風板與內側槽楔端面密封，冷卻風不經過轉子鐵芯和定轉子之間的空氣隙，避免粉塵及磨損粉末進入轉子內部，增加維護工作量，同時避免齒輪箱油二次污染。定轉子之間密封，還可大大減少噪音源，降低整車噪音。轉子沖片兩端用轉子壓圈和擋圈壓緊后用緊固螺栓鎖緊，一端設有擋圈，滿足一定范圍的軸向位移。轉子鐵芯兩側設置不銹鋼永磁體擋板和永磁體壓板，緊固螺栓采用楔入式鎖緊墊圈鎖緊，壓緊永磁體防止高速逸出。高強度鍛鋼的空心轉軸、鑄鋁材質的前后端蓋，可大大減輕整機重量，空心轉軸套在傳動軸上，通過轉軸兩端的齒槽與傳力盤連接，傳力盤與機車輪對連接，傳輸動力。

所述疊片外圓對應強迫通風風道處開有齒槽。齒槽形結構可增大強迫通風風道的散熱面積，提高整機散熱能力，使整機溫升控制在一定限制下。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：1、空心轉軸及鑄鋁端蓋大大減輕了電機重量；2、空心轉軸結構通過傳力盤與車軸連接，無需齒輪箱傳動，結構簡單，節(jié)省空間，傳動損耗大大減小，傳動效率提高，減少了齒輪箱的維護工作量，避免齒輪箱油二次污染；3、定子獨立內外風道強迫通風冷卻，冷卻風不通過轉子鐵芯和定轉子氣隙，免除定期解體清掃電機內部的維護工作量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明總裝結構示意圖；

圖2為定子結構示意圖；

圖3為轉子結構示意圖；

圖4為風路結構示意圖；

圖5為機座結構示意圖；

圖6為圖5左視1/4剖視圖

圖7定子內風路結構示意圖；

圖8為空心轉軸結構示意圖；

圖9為圖7傳力盤連接齒槽結構放大圖；

圖10為前后端蓋內擋風板結構示意圖；

圖中：1-前端蓋，2-后端蓋，3-旋轉變壓器，4-定子繞組，5-疊片，6-拉板，7-定子壓圈，8-外殼，9-強迫通風風道，10-槽楔，11-定子內通風道，12-空心轉軸，13-轉子沖片，14-轉子壓圈，15-擋圈，16-轉子緊固螺栓，17-永磁體，18-永磁體擋板，19-永磁體壓板，20-擋風板，21-密封條。

具體實施方式

直驅永磁牽引電機，包括定子、轉子、前端蓋1、后端蓋2、旋轉變壓器3；

所述定子包括機座和定子繞組4，所述機座為全疊片焊接結構，疊片5一周均布有八個拉板6，所述拉板6將兩端定子壓圈7與疊片5焊接成為一個整體；相鄰的所述拉板6之間焊接有外殼8，所述疊片5的外圓、所述拉板6、所述外殼8合圍成電機外部的多條強迫通風風道9；所述定子繞組4采用成型硬繞組；所述疊片5的梳齒間間隔設置有槽楔10，槽楔10與兩側疊片5的梳齒形成定子內通風道11；

所述轉子包括空心轉軸12、轉子沖片13、轉子壓圈14、擋圈15、轉子緊固螺栓16、永磁體17、永磁體擋板18和永磁體壓板19；所述轉子沖片13采用V型槽內置磁鋼結構，轉子沖片13疊壓在空心轉軸12上，靠兩側轉子壓圈14和擋圈15壓緊，轉子鐵芯兩側設置不銹鋼永磁體擋板18和永磁體壓板19，轉子緊固螺栓16采用楔入式鎖緊墊圈鎖緊；所述空心轉軸12采用高強度鍛鋼，兩端面開有與傳力盤連接的齒槽；

所述前端蓋1和后端蓋2為鑄鋁材質的前端蓋和后端蓋；所述前端蓋1上設有出風口，所述后端蓋2上設有與機座連通的進風口，所述前端蓋1和后端蓋2內部伸出一圈擋風板20，所述擋風板20端頭緊貼靠近轉子一側的槽楔10端面，所述擋風板20與靠近轉子一側的槽楔10端面設有密封條21。

具體實施時，所述疊片5外圓對應強迫通風風道11處開有齒槽。

使用時，將機車輪對軸穿入空心轉軸12內，空心轉軸12兩端面的齒槽將空心轉軸12的轉矩通過傳力盤傳遞給機車輪對軸，空心轉軸12一端設有擋圈15，滿足一定范圍的軸向位移。強迫冷卻風由機座的進風口進入電機，分兩路對電機進行冷卻：一路經過定子繞組4，由擋風板20導流后通過疊片5與槽楔10圍成的定子內通風道11到達非傳動端出風口；另一路經外殼8與疊片5外圓以及拉板6合圍成的強迫通風風道9到達非傳動端出風口，由于擋風板20以及擋風板20與內側槽楔10端面密封，冷卻風不經過轉子鐵芯和定轉子之間的空氣隙，避免粉塵及磨損粉末進入轉子內部，增加維護工作量，同時避免齒輪箱油二次污染。定轉子之間密封，還可大大減少噪音源，降低整車噪音。