具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种永磁电机，参见图1，图1为永磁电机的结构示意图，永磁电机包括壳体、定子结构和转子结构，定子结构和转子结构位于壳体内，定子结构包括定子铁心31和定子绕组32，转子结构包括转轴41和转子铁心42，转轴41通过轴承安装于壳体；

永磁电机还包括：外部冷却风路；

外部冷却风路包括进风口13、第一冷却风路、第二冷却风路和第三冷却风路；

所述进风口13开设于所述壳体，多条第一冷却风路的第一端与进风口13连通，第二端沿第一方向贯穿壳体的内壁和/或定子铁心；

第二冷却风路的第一端与进风口13连通，第二端沿第二方向过转轴41的第二端贯穿壳体的内壁；

第三冷却风路的第一端与至少一条第一冷却风路的第二端连通，第二端沿第三方向过转轴41的第一端贯穿壳体的内壁。

需要说明的是，由于转轴41通过轴承安装于壳体，因此，在转轴41的两侧安装的轴承在发热时，可将热量辐射给壳体和/或转轴，而通过第一冷却风路的第一端与进风口13连通，第一冷却风路的第二端沿第一方向贯穿壳体的内壁和/或定子铁心，使得通过进风口13进入的空气进入第一冷却风路，并沿着第一方向对壳体和定子结构进行冷却降温，进而对轴承起到了一定冷却降温作用；而通过第二冷却风路的第一端与进风口13连通，第二端沿第二方向贯穿壳体的内壁，使得从进风口13进入的空气进入第二冷却风路，并沿着第二方向对壳体内壁和转子结构进行冷却降温，进而对轴承起到了一定冷却降温作用。

由于第一冷却风路为多条，因此，通过第三冷却风路的第一端与第一冷却风路的第二端连通，第三冷却风路的第二端沿第三方向贯穿壳体的内壁和转子结构，使得从第一冷却风路排出的空气进入第三冷却风路，并沿着第三方向对壳体内壁和转子结构进行冷却降温，通过上述第一冷却风路、第二冷却风路和第三冷却风路对壳体进行冷却降温，并配合内部冷却风路，可对电机内部进行有效降温，进而避免壳体降温不及时，导致转子结构和定子结构的温度升高导致电机功率被限制问题出现。

在本申请中，永磁电机采用双轴承，但本申请的技术方案也可解决单轴承的永磁电机散热问题。

具体的，壳体包括：机座、第一端盖1和第二端盖2；

第一端盖1位于机座的第一端，第二端盖2位于机座的第二端，机座、第一端盖1和第二端盖2形成安装定子结构和转子结构的空间；

第一冷却风路包括设置在机座上的第一通道18和设置在第一端盖1的第二通道19，第一通道18和第二通道19相互连通，且第一通道18沿轴向延伸；

第三冷却风路包括设置在第一端盖1的第七通道24、第八通道25和第九通道26，第七通道24、第八通道25和第九通道26依次连通，且第七通道24沿径向延伸。

需要说明的是，通过在机座上设置第一通道18，以及在第一端盖1设置第二通道19，并将第一通道18和第二通道19相互连通，且将第一通道18设置为沿轴向延伸，使得空气从进风口13进入后，能够依次通过第一通道18和第二通道19，且由于第一通道18为轴向延伸型通道，因此，空气在经过第一通道18时，能够带走机座和第一端盖1上的热量，最终通过第二通道19排出，而通过在第一端盖1设置第七通道24、第八通道25和第九通道26，并将第七通道24、第八通道25和第九通道26依次连通，使得从第二通道19排出的部分空气能够依次第七通道24、第八通道25和第九通道26，因此，空气在经过第七通道24、第八通道25和第九通道26后，最终通过第九通道26排出，并带走第一端盖1和转轴41的热量。

具体的，第八通道25通过第一通风间隙14与第九通道26连通，第一通风间隙14为第一端盖1与转子结构所形成的间隙。

需要说明的是，通过第一端盖1与转子结构形成的第一通风间隙14，能够满足通风需求，进而在空气流经第一通风间隙14时，能够将此处的热量带走，进而起到对转子结构冷却的作用。

进一步，第七通道24由设置于第一端盖1上的引风盖5所形成。

需要说明的是，通过在第一端盖1上设置引风盖5，使得引风盖5与第一端盖1之间形成第七通道24，而引风盖5可通过螺栓连接、焊接、铆接方式固定于第一端盖1，进而有效保证第七通道24的连接刚性，避免引风盖5脱落影响空气无法通过第七通道24通过第八通道25进入第一端盖1并对其冷却降温。

进一步，第二冷却风路包括设置在第二端盖2的第三通道20、第四通道21、第五通道22和第六通道23，第三通道20、第四通道21、第五通道22和第六通道23依次连通，且第四通道21、第五通道22和第六通道23均沿径向延伸。

需要说明的是，通过在第二端盖2设置第三通道20、第四通道21、第五通道22和第六通道23，并将第三通道20、第四通道21、第五通道22和第六通道23依次连通，使得空气从进风口13进入口，能够依次通过第三通道20、第四通道21、第五通道22和第六通道23，因此，空气在经过第三通道20、第四通道21、第五通道22和第六通道23后，最终通过第六通道23排出，进而带走第二端盖2和转轴41的热量。

进一步，第五通道22通过第二通风间隙15与第六通道23连通，第二通风间隙15为第二端盖2与转子结构所形成的间隙。

需要说明的是，通过第二端盖2与转子结构形成的第二通风间隙15，能够满足通风需求，进而在空气流经第二通风间隙15时，能够将此处的热量带走，进而起到对转子结构冷却的作用。

进一步，第四通道21由设置于第二端盖2上的引风盖5所形成。

需要说明的是，过在第二端盖2上设置引风盖5，使得引风盖5与第二端盖2之间形成第四通道21，而引风盖5可通过螺栓连接、焊接、铆接方式固定于第二端盖2，进而有效保证第四通道21的连接刚性，且还能避免引风盖5脱落影响空气无法通过第五通道22进入第二端盖2并对其冷却降温。

具体的，进风口13开设于机座。

需要说明的是，进风口13可以开设于机座，也可以开设于第二端盖2或第一端盖1，本领域技术人员可根据需求进行选择，在本申请中，优选将进风口13开设于机座，但进风口13并不仅限于设置在机座。

进一步，永磁电机，还包括：内部冷却风路和风机6；

内部冷却风路位于壳体的内部，呈闭合环状穿过定子铁心31、定子绕组32和转子铁心42，内部冷却风路内的空气由风机6驱动循环。

需要说明的是，通过在壳体的内部设置内部冷却风路，由于内部冷却风路呈闭合环状穿过定子铁心31、定子绕组32和转子铁心42，内部冷却风路内的空气由风机6驱动循环，因此，在转子结构和定子绕组32工作时所产生的热量会辐射至内部冷却风路中的空气，而被辐射的空气升温后通过风机6的驱动会流动定子铁心31，并将热量辐射给壳体，而外部冷却风路中的空气可对壳体进行冷却降温，故而本申请能够起到对转轴和壳体降温，进而能够避免转子结构和定子结构中因温度过高导致电机功率被限制。

进一步，内部冷却风路包括依次连通的转子风道28、第一空腔16、定子风道27和第二空腔17，其中，第一空腔16由定子铁心31的第一端和转子铁心42的第一端与壳体的内壁所围成，第二空腔17由定子铁心31的第二端和转子铁心42的第二端与壳体的内壁所围成，转子通道28沿轴向贯穿转子铁心42，定子风道27沿轴向贯穿定子铁心31。

需要说明的是，通过定子结构的第一端和转子结构的第一端与壳体的内壁围成第一空腔16，以及通过定子结构的第二端和转子结构的第二端与壳体的内壁围成第二空腔17，并将沿轴向贯穿转子结构的转子风道28、第一空腔16、沿轴向贯穿定子结构的定子风道27和第二空腔17依次连通，使得空气在风机6的带动下，能够在转子风道28、第一空腔16、定子风道27和第二空腔17循环流动，空气进而对转子结构冷却降温，空气在流入定子风道27时，将空气的热能辐射至壳体，而设置于壳体内壁中的外部冷却风路在空气流过时，能够对壳体冷却，进而使得定子风道27中的空气温度降低后并再次流入转子风道28、第一空腔16和第二空腔27对转子结构进行再次降温，进而提升了对转子结构的冷却效果。

优选的，定子风道27的空气流道方向与第一冷却风路中的空气流动方向相反。

需要说明的是，第一冷却风路与定子轴向通风道27中的空气流动方向可以设置为相反，也可以设置相同。但将第一冷却风路与定子轴向通风道27中的空气流动方向设置为相反，可以使定子轴向通风道27中的空气降温更明显，因此，本申请优选第一冷却风路与定子轴向通风道27中的空气流动方向设置为相反。

本发明实施例还提供了一种轨道机车，包括永磁电机；

永磁电机包括壳体、定子结构和转子结构，定子结构和转子结构位于壳体内，定子结构包括定子铁心31和定子绕组32，转子结构包括转轴41和转子铁心42，转轴41通过轴承安装于壳体；

永磁电机还包括：外部冷却风路；

外部冷却风路包括进风口13、第二冷却风路、第三冷却风路和第一冷却风路；

多条第一冷却风路的第一端与进风口13连通，第二端沿第一方向贯穿壳体的内壁；

第二冷却风路的第一端与进风口13连通，第二端沿第二方向过转轴41的第二端贯穿壳体的内壁；

第三冷却风路的第一端与至少一条第一冷却风路的第二端连通，第二端沿第三方向过转轴41的第一端贯穿壳体的内壁。

需要说明的是，由于转轴41通过轴承安装于壳体，因此，在转轴41的两侧安装的轴承在发热时，可将热量辐射给壳体和/或转轴，而通过第一冷却风路的第一端与进风口13连通，第一冷却风路的第二端沿第一方向贯穿壳体的内壁，使得通过进风口13进入的空气进入第一冷却风路，并沿着第一方向对壳体的内壁进行冷却降温，进而对轴承起到了一定冷却降温作用；而通过第二冷却风路的第一端与进风口13连通，第二端沿第二方向贯穿壳体的内壁，使得从进风口13进入的空气进入第二冷却风路，并沿着第二方向对壳体内壁进行冷却降温，进而对轴承起到了一定冷却降温作用。

由于第一冷却风路为多条，因此，通过第三冷却风路的第一端与第一冷却风路的第二端连通，第三冷却风路的第二端沿第三方向贯穿壳体的内壁，使得从第一冷却风路排出的空气进入第三冷却风路，并沿着第三方向对壳体内壁进行冷却降温，通过上述第一冷却风路、第二冷却风路和第三冷却风路对壳体进行冷却降温，并配合内部冷却风路，可对电机内部进行有效降温，进而避免壳体降温不及时，导致转子结构和定子结构的温度升高导致电机功率被限制问题出现。

为了便于理解上述方案，结合图1，下面对本方案做进一步介绍。

一种永磁电机，包括定子结构、转子结构、前端盖(即第一端盖1)、后端盖(即第二端盖)、前轴承(即第一轴承7)、后轴承(即第二轴承8)、风扇(即风机6)、前引风盖(即引风盖5)、后引风盖(即引风盖5)，该转子结构位于该定子结构的内侧；定子结构包括定子铁心31和定子绕组32，定子铁心开有贯通的轴向通风道(即第一通道18和第一通道27)、定子铁心后部开有进风的径向进风口(即进风口13)，定子绕组嵌于定子铁心槽内；转子结构包括转子铁心42和转轴41，转子铁心开有贯通的轴向风道(即转子风道28)，转子铁心的前端面安装有风扇。

前端盖的后端面设有前端盖环形凸台A(即第一端盖环形凸台9)和前端盖环形凸台B(即第二端盖环形凸台10)，前端盖环形凸台B位于前端盖环形凸台A的内侧；前端盖环形凸台A与定子铁心前端面设有接触密封；前端盖环形凸台B与风扇设有迷宫密封；前端盖设有前端盖通风道A(即第二通道19)、前端盖通风道B(即第八通道25)、前端盖通风道C(即第九通道26)；前端盖与风扇之间留有前通风间隙(即第一通风间隙14)。前引风盖安装在前端盖上，与前端盖通风道A、前端盖通风道B共同组成前引风道。

后端盖的前端面设有后端盖环形凸台A(即第三端盖环形凸台11)和后端盖环形凸台B(即第四端盖环形凸台12)，后端盖环形凸台B位于后端盖环形凸台A的内侧；后端盖环形凸台A与定子铁心后端面设有接触密封；后端盖环形凸台B与转子铁心后端面设有迷宫密封；后端盖设有后端盖通风道A(即第三通道20)、后端盖通风道B(即第五通道22)、后端盖通风道C(即第六通道23)；后端盖与转子铁心后端面之间留有后通风间隙(即第二通风间隙15)。后引风盖安装在后端盖上，与后端盖通风道A、后端盖通风道B共同组成后引风道。

径向进风口、定子轴向风道A、前端盖通风道A组成第一冷却风路；后引风道、后端通风间隙、后端盖通风道C共同组成第二冷却风路；前引风道、前端通风间隙、前端盖通风道C共同组成第三冷却风路；转子轴向风道、前端内部空腔、定子轴向风道B、后端内部空腔组成第四冷却风路(即内部冷却风路)。具体冷却工作过程如下：

(1)来自外部风机的冷却风进入定子铁心的径向进风口，流经定子轴向风道A，然后经由前端盖通风道A排出。在冷却风流经过程中，冷却风将定子铁心、定子绕组产生的热量带走。

(2)部分进入定子铁心径向进风口的冷却风，流经后引风道、后通风间隙，经由后端盖通风道C排出。在冷却风流经过程中，冷却风可将定子绕组辐射至后端盖的热量、转子及后轴承产生的热量带走。

(3)部分流经前端盖通风道A的冷却风经由前引风道流入前通风间隙，经由前端盖通风道C排出。在冷却风流经过程中，冷却风可将定子绕组辐射至前端盖的热量、转子及前轴承产生的热量带走。

(4)风扇内部叶片将内部气体在第四冷却风路结构中形成循环流动，将定子绕组辐射至转子铁心及永磁体涡流损耗产生的部分热量带至定子铁心，经定子轴向风道A中的外部冷却风带走。

本发明具有以下优点：

1、可以对绕组端部、转子、轴承等部位进行定向通风冷却，降低了绕组端部、永磁体、轴承等部位温度，可以提升电机的功率密度、转矩密度。

2、引入的冷却风不随电机转速变化，更为适宜转速、负载变化复杂的牵引电机。

在本申请中，引风盖在端盖的安装方式，可以是螺栓连接、焊接、铆接等其他连接方式；

引风盖可以是在端盖的外侧、内侧、或者内外侧均有；

引风道可以是通过引风盖安装在端盖上形成，也可以是在端盖自身铸造形成(可以是铸铁、铸钢、铸铝)；引风道可以是1条，也可以是多条；可以是串联，也可以是并联。

端盖上的环形凸台形成方式，可以是端盖自身铸造形成、也可以是焊接、螺栓连接等其他连接形成。环形凸台的数量可以在2个以上。

端盖上的通风道周向排布的方式可以均匀或不均匀，周向数量可以取单数或者偶数。通风道的数量可以是在2个以上。从轴向断面处看，可以上下不对称。

径向进风口可以是在定子上，也可以在前端盖或者在后端盖上。

引风盖可以是包裹部分端盖风道，也可以是周向包裹所有端盖的风道。

冷却后通风间隙的风可以从后端盖排出，也可以部分或者全部汇入定子风道进行冷却。

前引风盖可以将定子风道的风部分或者全部汇入前通风间隙进行冷却。

该方案也可以在单轴承结构的电机上实现。

通风间隙可以是端盖与转子铁心直接形成，也可以通过安装密封件过渡形成。

可以只保留第一、第二及第三冷却风路结构。

产生第四风路结构循环冷却风的扇叶，可以在风扇内侧，可以在转子铁心前端面，也可以在转子铁心后端面。

产生第四风路结构循环冷却风的风扇，可以在转子铁心前端，也可以在转子铁心后端。

定子铁心上的轴向通风道周向排布的方式可以均匀或不均匀，周向数量可以取单数或者偶数。平行布置的通风道的数量可以是在2个以上。从轴向断面处看，可以上下不对称。

转子铁心上的轴向通风道周向排布的方式可以均匀或不均匀，周向数量可以取单数或者偶数。平行布置的通风道的数量可以是在2个以上。从轴向断面处看，可以上下不对称。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。