一种城轨车辆永磁直驱系统用水冷装置的制作方法

本实用新型涉及换热技术领域，尤其涉及一种城轨车辆永磁直驱系统用水冷装置。

背景技术：

与传统异步电机牵引系统相比，永磁直驱系统取消了传动齿轮箱，减少了机械传动消耗，减低了传动噪声，因此永磁直驱牵引系统开始在下一代城市轨道交通车辆上推广应用。但由于其功率密度较高，单位体积热损耗大，一般采用液体冷却方式来提升散热效率，保障系统的安全可靠运行。目前，已有的永磁直驱冷却系统一般是每个转向架配套一个水冷装置，结构不紧凑，所占城轨车辆空间总体积大、总重量重、总辅助功率消耗高。因此，有必要提供一种集成度高的水冷装置以解决上述问题。

技术实现要素：

基于此，为解决在现有技术所存在的不足，特提出了一种城轨车辆永磁直驱系统用水冷装置。

一种城轨车辆永磁直驱系统用水冷装置，所述水冷装置包括箱体框架，其特征在于，包括：所述箱体框架布设与所述第一转向架永磁直驱系统相连通的第一冷却支路以及与第二转向架永磁直驱系统相连通的第二冷却支路，其中，所述第一冷却支路与第二冷却支路呈轴对称形式布置于所述箱体框架内，且所述第一冷却支路/第二冷却支路能够分别吸入来自所述箱体框架两侧的低温空气，使得所述低温空气与自所述第一转向架永磁直驱系统/所述第二转向架永磁直驱系统流出的高温冷却液完成对流换热过程后吹向路轨的同时，将冷却后的冷却液流向所述第一转向架永磁直驱系统/所述第二转向架永磁直驱系统内部对其进行液冷换热。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一冷却支路包括：第一风冷支路结构以及第一液冷环路结构；其中，所述第一风冷支路结构能够吸入来自所述箱体框架某一侧的低温空气并使得所述低温空气完成与第一液冷环路结构中的高温冷却液之间的对流换热过程后吹向路轨；所述第一液冷环路结构与第一转向架永磁直驱系统的进/出液口相连通，用于将冷却后的低温冷却液流向所述第一永磁直驱系统内部对其进行液冷换热并排出高温冷却液；所述第二冷却支路包括：第二风冷支路结构以及第二液冷环路结构；其中，所述第二风冷支路结构能够吸入来自所述箱体框架另一侧的低温空气并使得所述低温空气完成与第二液冷环路结构中的高温冷却液之间的对流换热过程后吹向路轨；所述第二液冷环路结构与第二转向架永磁直驱系统的进/出液口相连通，用于将冷却后的低温冷却液流向所述第二永磁直驱系统内部对其进行液冷换热并排出高温冷却液。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一风冷支路结构包括第一空气进口过滤器、第一散热器、共用双轴伸离心风机组，其中所述第一空气进口过滤器与所述第一散热器的空气侧相对布置，所述第一空气进口过滤器能够过滤来自所述箱体框架外的低温空气；所述共用双轴伸离心风机组与所述第一散热器的空气侧相对布置，其能够吸入低温空气并将完成对流换热过程的空气吹向路轨；所述第一散热器的液体侧与所述第一液冷环路结构相连通。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一风冷支路结构还包括共用出风底板，所述双轴伸离心风机组通过所述共用出风底板将完成对流换热过程的空气吹向路轨。

可选的，在其中一个实施例中，所述第二风冷支路结构包括第二空气进口过滤器、第二散热器、以及所述共用双轴伸离心风机组，其中所述第二空气进口过滤器与所述第二散热器的空气侧相对布置，所述第二空气进口过滤器能够过滤来自所述箱体框架外的低温空气；所述共用双轴伸离心风机组与所述第二散热器的空气侧相对布置，其能够吸入低温空气并将完成对流换热过程的空气吹向路轨；所述第二散热器的液体侧与所述第二液冷环路结构相连通。

可选的，在其中一个实施例中，所述第一液冷环路结构包括共用输送管路、共用水泵、膨胀水箱以及第一散热器的液体侧；其中，所述共用输送管路分别与所述第一转向架永磁直驱系统的进液口、第一转向架永磁直驱系统出液口相连通；所述共用水泵通过所述共用输送管路与所述第一散热器的液体侧相连通，且所述共用水泵内部具有两条并联的液体支路，其中一液体支路与所述第一散热器的液体侧和所述第一永磁直驱系统的出液口相连通；所述膨胀水箱内部具有两条并联的排气支路和一条补水支路，其中一条排气支路通过共用输送管路与所述第一散热器的液体侧相连通，所述补水支路通过共用输送管路与所述水泵的进液口相连通；

所述第二液冷环路结构包括作为共用输送管路、共用水泵、共用膨胀水箱以及第二散热器的液体侧；其中，所述共用输送管路分别与所述第二转向架永磁直驱系统的进液口、第二转向架永磁直驱系统出液口相连通；所述共用水泵通过所述共用输送管路与所述第二散热器的液体侧相连通，且所述共用水泵内部的另一液体支路与所述第二散热器的液体侧和所述第二永磁直驱系统的出液口相连通；所述共用膨胀水箱内部的另一排气支路通过共用输送管路与所述第二散热器的液体侧相连通。

可选的，在其中一个实施例中，所述共用双轴伸离心风机组包括第一叶轮、第一集流器、双轴伸电机、第二叶轮以及第二集流器，其中，所述第一叶轮、第二叶轮呈轴对称的方式布置于所述双轴伸电机两端；所述第一集流器与第一叶轮相连接；所述第二集流器与第二叶轮相连接；以实现单台电机同时驱动两台叶轮。

可选的，在其中一个实施例中，所述水冷装置还包括设置于所述箱体框架上的配电控制箱，所述配电控制箱与城轨车辆的主电源和控制电源连通。

可选的，在其中一个实施例中，所述配电控制箱包括电连接器、保护元件、监测元件、高低速切换元件；其中，所述电连接器至少包括供电端电连接器、负载端电连接器、通讯电连接器中一种或者多种，所述保护元件包括断路器和热继电器；所述监测元件包括温度传感器、压力传感器和浮球液位开关；高低速切换元件包括接触器和时间继电器。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

本实用新型提供一种高效换热、重量轻、体积小、辅助功率消耗低的换热装置，其实现了利用一套水冷装置同时为城轨车辆前后转向架永磁直驱系统冷却，同时在水冷装置上集成了控制系统，在对水冷装置保护的同时，有效的降低了辅助功率损耗和噪声，完全能够满足城轨车辆轻量化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中所述水冷装置外部示意图；

图2为一个实施例中所述水冷装置内部结构示意图；

图3为一个实施例中所述共用双轴伸离心风机组结构示意图；

图4为一个实施例中所述配电控制箱结构示意图；

图5为一个实施例中所述配电控制箱电气原理示意图；

图中：1-1、第一空气进口过滤器，1-2、第二空气进口过滤器，2、第一散热器，3、第一排气支路，4、第二排气支路，5、箱体框架，6、第二散热器，7、配电控制箱，7-1、负载端电连接器，7-2、断路器，7-3、时间继电器，7-4、供电端电连接器，7-5、通讯电连接器，7-6、接触器，7-7、热继电器，8、永磁直驱系统出液口，9、永磁直驱系统进液口，10、共用水泵，11、共用双轴伸离心风机组，11-1、第一集流器，11-2、第一叶轮，11-3、双轴伸电机，11-4、第二叶轮，11-5、第二集流器，12、共用出风底板，13、补水支路，14、共用膨胀水箱，15、共用输送管路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在限制本实用新型。可以理解，本实用新型所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件，但其不是同一元件。

为了满足城轨车辆轻量化的需求，克服现有技术中的不足之处，在本实施例中，特提出了一种城轨车辆永磁直驱系统用水冷装置，如图1-3所示，所述水冷装置包括箱体框架5，其特征在于：箱体框架5内设置了第一风冷支路结构、第一液冷环路结构、第二风冷支路结构和第二液冷环路结构；其中，所述第一风冷支路结构与所述第二风冷支路结构呈轴对称布置于所述箱体框架5两侧，用于分别吸入来自所述箱体框架5两侧的低温空气，使得所述低温空气与所述液冷环路结构的高温冷却液完成对流换热过程后吹向路轨；所述第一液冷环路结构与第二液冷环路结构呈轴对称布置于所述箱体框架5内，并分别与所述第一转向架永磁直驱系统/所述第二转向架永磁直驱系统的进/出液口相连通，用于将冷却后的低温冷却液流向永磁直驱系统内部对其进行液冷换热并排出高温冷却液。所述水冷装置实现同时为所述第一转向架永磁直驱系统与所述第二转向架永磁直驱系统冷却的目的。由上述内容可知本实用新型提供一种高效换热、重量轻、体积小、辅助功率消耗低的换热装置，实现了用一套水冷装置同时为城轨车辆前后转向架永磁直驱系统(即文中所述第一转向架永磁直驱系统与所述第二转向架永磁直驱系统)冷却，同时在水冷装置上集成了控制系统即配电控制箱，在对水冷装置保护的同时，有效的降低了辅助功率损耗和噪声。

在一些具体的实施例中，所述第一冷却支路包括：第一风冷支路结构以及第一液冷环路结构；其中，所述第一风冷支路结构能够吸入来自所述箱体框架5某一侧的低温(外界环境温度)空气并使得所述低温空气完成与第一液冷环路结构中的高温冷却液之间的对流换热过程后吹向路轨；所述第一液冷环路结构与第一转向架永磁直驱系统的进/出液口相连通，用于将冷却后的低温冷却液流向所述第一永磁直驱系统内部对其进行液冷换热并排出高温冷却液；所述第二冷却支路包括：第二风冷支路结构以及第二液冷环路结构；其中，所述第二风冷支路结构能够吸入来自所述箱体框架另一侧的低温空气并使得所述低温空气完成与第二液冷环路结构中的高温冷却液之间的对流换热过程后吹向路轨；所述第二液冷环路结构与第二转向架永磁直驱系统的进/出液口相连通，用于将冷却后的低温冷却液流向所述第二永磁直驱系统内部对其进行液冷换热并排出高温冷却液。在一些更具体的实施例中，所述第一风冷支路结构包括第一空气进口过滤器1-1、第一散热器2、共用双轴伸离心风机组11，其中所述第一空气进口过滤器1与所述第一散热器2的空气侧相对布置，所述第一空气进口过滤器1能够过滤来自所述箱体框架5外的低温空气；所述共用双轴伸离心风机组11与所述第一散热器2的空气侧相对布置，其能够吸入低温空气并将完成对流换热过程的空气吹向路轨；所述第一散热器2的液体侧与所述第一液冷环路结构相连通。所述第二风冷支路结构包括第二空气进口过滤器1-2、第二散热器6、以及所述共用双轴伸离心风机组11(第一风冷支路结构与第二风冷支路结构共用同一双轴伸离心风机组)，其中所述第二空气进口过滤器1-2与所述第二散热器6的空气侧相对布置，所述第二空气进口过滤器1-2能够过滤来自所述箱体框架5外的低温空气；所述共用双轴伸离心风机组11与所述第二散热器6的空气侧相对布置，其能够吸入低温空气并将完成对流换热过程的空气吹向路轨；所述第二散热器6的液体侧与所述第二液冷环路结构相连通。在一些更具体的实施例中，所述第一风冷支路结构还包括共用出风底板12，所述双轴伸离心风机组11通过所述共用出风底板12将完成对流换热过程的空气吹向路轨。在一些更具体的实施例中，所述共用出风底板12采用格栅结构，用于防止人员触碰叶轮造成事故或防止异物进入磕碰叶轮。

在一些具体的实施例中，所述第一液冷环路结构包括共用输送管路15(第一液冷环路结构与第二液冷环路结构共用同一输送管路)、共用水泵10(第一液冷环路结构与第二液冷环路结构共用同一水泵)、共用膨胀水箱14(第一液冷环路结构与第二液冷环路结构共用同一膨胀水箱)以及第一散热器2的液体侧；其中，所述共用输送管路15分别与所述第一转向架永磁直驱系统的进液口9、第一转向架永磁直驱系统出液口8相连通；所述共用水泵10通过所述共用输送管路15与所述第一散热器2的液体侧相连通，且所述共用水泵10内部具有两条并联的液体支路，其中一液体支路与所述第一散热器的液体侧和所述第一永磁直驱系统的出液口相连通；所述共用膨胀水箱14内部具有两条并联的排气支路和一条补水支路13，其中一条排气支路3通过共用输送管路15与所述第一散热器2的液体侧相连通，所述补水支路13通过共用输送管路15与所述水泵10的进液口相连通；所述第二液冷环路结构包括共用输送管路15、共用水泵10、膨胀水箱14以及第二散热器6的液体侧；其中，所述共用输送管路15分别与所述第二转向架永磁直驱系统的进液口、第二转向架永磁直驱系统出液口相连通；所述共用水泵10通过所述共用输送管路15与所述第二散热器6的液体侧相连通，且所述共用水泵10内部的另一液体支路与所述第二散热器6的液体侧和所述第二永磁直驱系统的出液口相连通；所述膨胀水箱内部的另一排气支路通过共用输送管路与所述第二散热器的液体侧相连通。

在一些具体的实施例中，所述共用双轴伸离心风机组包括第一叶轮11-2、第一集流器11-1、双轴伸电机11-3、第二叶轮11-4以及第二集流器11-5，其中，所述第一叶轮11-2、第二叶轮11-4呈轴对称的方式布置于所述双轴伸电机11-3两端；所述第一集流器11-1与第一叶轮11-2相连接；所述第二集流器11-5与第二叶轮11-4相连接；以实现单台电机同时驱动两台叶轮的目的，很大程度上缩短了风机组的轴向尺寸，进而减小了水冷装置的轴向尺寸。

在一些具体的实施例中，所述水冷装置还包括设置于所述箱体框架5上的配电控制箱7，所述配电控制箱7与城轨车辆的主电源和控制电源连通。该配电控制箱7具有如下功能：1、能够进行过载、短路、缺相保护及水温、水压、水箱液位的实时监测；2、能够实现车辆在进出站时双轴伸离心风机组高低速的自动切换，从而控制水冷装置在站内的噪声，保证水冷装置的环境友好性；3、能够实现双轴伸离心风机组高低速切换与环境温度、电机发热功率的自适应，以降低车辆的辅助功率损耗。

在一些更具体的实施例中，如图4-图5，所述配电控制箱7包括控制器、供电端电连接器7-4、负载端电连接器7-1、通讯电连接器7-5、断路器7-2、热继电器7-7、接触器7-6、时间继电器7-3。所述电连接器至少包括供电端电连接器7-4、负载端电连接器7-1、通讯电连接器7-5中一种或者多种，所述三个电连接器采用快速插拔结构，便于检修维护；断路器7-2(图中元件q)和热继电器7-7(图中元件fr1-fr3)构成保护元件，以对所述水冷装置进行过载、短路、缺相保护；温度传感器(图t1/t2)、压力传感器(图p1)和浮球液位开关构成监测元件，对水温、水压、水箱液位的实时监测；接触器7-6和时间继电器7-3构成高低速切换元件，其中，所述接触器7-6(具体是指km1-km3)用于对双轴伸离心风机组11和水泵10的启停、电气互锁保护及双轴伸风机组的高低速切换；所述时间继电器7-3(具体是指kt1-kt2)用于双轴伸风机组高低速切换时在时间上的延迟，进而实现车辆在进出站时双轴伸离心风机组高低速的自动切换(风机低速继电器k2)，从而控制水冷装置在站内的噪声，保证水冷装置的环境友好性以及实现双轴伸离心风机组高低速切换与环境温度、电机发热功率的自适应，以降低车辆的辅助功率损耗。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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