全封閉型牽引電動機的制作方法
【專利摘要】一種牽引電動機(100)，包括定子(10)、轉子鐵心(4)、鐵心按壓件(5)、冷卻風扇(30)、轉子(7)、框架(2)、支架(1)以及軸承部(50)，冷卻風扇(30)由主板(31)、多個葉片(32)和引導件(33)構成，其中，主板(31)將全封閉型牽引電動機(100)的內部與外部分隔，多個葉片(32)在冷卻風扇(30)的支架(1)側沿轉子(7)的旋轉方向設置，引導件(33)設置于葉片(32)的支架(1)一側，在支架(1)的將引導件(33)朝向支架(1)投影而得到的區(qū)域內設置有吸氣口(20)，引導件(33)形成為使從吸氣口(20)吸入的空氣引導至轉子軸(9)。
【專利說明】
全封閉型牽引電動機
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種對軌道車進行驅動的全密閉型牽引電動機?！颈尘凹夹g】
[0002]—般來說，從減少保養(yǎng)的方面考慮，用于對軌道車進行驅動的旋轉電機多采用全密閉型的牽引電動機(全封閉型牽引電動機)。上述全封閉型牽引電動機主要包括筒狀的框架、將框架的兩端堵塞的支架、被設于支架的軸承支承的轉子軸、設于轉子軸的轉子鐵心、 固接于框架的定子鐵心以及安裝于定子鐵心的定子線圈，并且構成為將電動機的內部氣體密閉。
[0003]在如上所述構成的全封閉型牽引電動機中，因將電動機內部密閉的結構，而無法將外部氣體引入電動機內以對其進行冷卻，因此，為了將電動機內的熱量向外部散發(fā)，需要采取使框架大型化來增大散熱面積等措施。為了消除上述大型化這樣的缺點，有人提出了一種使用冷卻風扇作為將電動機內與電動機外分隔的部件的全封閉型牽引電動機。根據(jù)上述牽引電動機，當轉子旋轉時，利用固定于轉子的冷卻風扇對電動機內的空氣(內部氣體) 進行攪拌，在轉子及定子鐵心處被加熱的內部氣體會通過冷卻風扇及框架等進行熱交換， 使得牽引電動機被有效地冷卻。
[0004]為了實現(xiàn)牽引電動機進一步的大容量化，需要更有效地對內部氣體進行冷卻。為此，需要采取使冷卻風扇產生的風量增加、或是將冷卻器安裝于牽引電動機等措施。但是， 在這樣的措施中，會產生如下新的技術問題:伴隨著風量的增加而使噪聲增大，伴隨著冷卻器的安裝而使牽引電動機大型化。
[0005]作為解決上述問題的手段，在下述專利文獻1所示的現(xiàn)有的牽引電動機中，在支架上形成有開口部，在上述支架的電動機內側形成有從開口部延伸至轉子軸旁邊的通風道。 此外，在冷卻風扇的主板的支架側面形成有多個葉片，因冷卻風扇旋轉，而將外部氣體從開口部引入。上述外部氣體作為用于對牽引電動機進行冷卻的冷卻風，按支架的通風道、轉子軸及葉片的順序流動，并經(jīng)由形成于框架的通風道向電動機外排出。藉此，能使牽引電動機整體的散熱效率提高，實現(xiàn)牽引電動機的小型化?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利特開2010 — 220417號公報(圖1)
【發(fā)明內容】
發(fā)明所要解決的技術問題
[0007]在現(xiàn)有技術中，用于將外部氣體導入到轉子軸附近的通風道形成在支架的電動機內側。即，在主板與支架之間存在突起物。因而，冷卻風扇的葉片部需要配置在比通風道更靠外徑側的位置。
[0008]但是，一般來說，冷卻風扇的葉片部越是位于外徑側，葉片外徑部的周向速度越是增加，藉此，葉片部以高速穿過風，而使冷卻風扇所產生的噪聲變大。因而，在這樣的上述現(xiàn)有技術的結構中，存在如下技術問題:若為了降低冷卻風扇的噪聲而使葉片外徑縮小，則葉片面積會減少，因此，無法維持所需風量。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術問題而作，其目的在于獲得一種全封閉型牽引電動機，其通過在抑制噪聲的同時確保所需冷卻風量，從而能實現(xiàn)散熱效率的提高。解決技術問題所采用的技術方案
[0010]為了解決上述技術問題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明的全封閉型牽引電動機包括:定子;轉子，該轉子具有配置于定子內周側的轉子鐵心和冷卻風扇;框架，該框架將所述定子和所述轉子包圍;支架，該支架與所述框架連接，并對轉子軸進行支承；以及軸承部，該軸承部設于所述支架，并對轉子軸進行支承，其特征是，所述冷卻風扇由主板、多個第一葉片、第一引導件構成，其中，所述主板的直徑隨著從所述鐵心按壓件朝向所述軸承部而擴大，以將全封閉型牽引電動機的內部與外部分隔，多個所述第一葉片在所述冷卻風扇的支架側沿轉子的旋轉方向設置，所述第一引導件在各所述第一葉片的支架側與所述主板平行地配置，在所述支架的將所述第一引導件朝向所述支架投影而得到的區(qū)域內設置有吸氣口，所述第一引導件形成為使從所述吸氣口吸入的空氣被引導至所述轉子軸。發(fā)明效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，由于在不減少葉片面積的情況下降低葉片的外徑部的周向速度，因此，起到能通過在抑制噪聲的同時確保所需冷卻風量來實現(xiàn)散熱效率的提高這樣的技術效果?！靖綀D說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施方式的全封閉型牽引電動機的縱剖視圖。圖2是圖1所示的冷卻風扇的立體剖視圖。圖3是表示圖1所示的冷卻風扇的變形例的圖。圖4是圖3所示的冷卻風扇的立體圖。圖5是圖3所示的冷卻風扇的立體剖視圖。【具體實施方式】
[0013]以下，基于附圖，對本發(fā)明的全封閉型牽引電動機的實施方式進行詳細說明。另夕卜，本發(fā)明并不限定于本實施方式。
[0014]實施方式圖1是本發(fā)明實施方式的全封閉型牽引電動機的縱剖視圖。圖2是圖1所示的冷卻風扇的立體剖視圖。
[0015]全封閉型牽引電動機(以下稱為“牽引電動機”)100構成為具有:定子10,該定子10 由定子鐵心3及定子線圈8構成;轉子7，該轉子7配置在定子10內；框架2，該框架2將定子10 及轉子7包圍；支架1，該支架1配置在框架2的驅動側60;以及芯51，該芯51設置在框架2的反驅動側61的軸中心部。
[0016]在支架1形成有與框架2的通風道22連通的通風道21和吸氣口 20。吸氣口 20沿周向設置。此外，吸氣口 20設置在將引導件33朝向支架1投影而得到的區(qū)域內。
[0017] 在框架2形成有位于定子鐵心3外周側的通風道22。通風道22以一端與支架1的通風道21連通的方式在框架2的周向上設置多個。在通風道22的另一端形成有排氣口 25,該排氣口 25將在支架1的通風道21和框架2的通風道22中流動而來的冷卻風向電動機外排出。 [0〇18] 轉子7是由轉子鐵心4、鐵心按壓件5、鐵心按壓件6、冷卻風扇30、轉子條(rotor bar)13、環(huán)狀的端環(huán)14一體連接而形成感應電動機的籠型轉子，其中，上述轉子鐵心4是將電磁鋼板層疊而成的，上述鐵心按壓件5將轉子鐵心4的驅動側60覆蓋，上述鐵心按壓件6將轉子鐵心4的反驅動側61覆蓋，上述冷卻風扇30安裝于鐵心按壓件5,上述轉動桿13埋入轉子鐵心4，上述端環(huán)14設置在轉動桿13的兩端。
[0019]在定子鐵心3的內周面與轉子鐵心4的外周面之間形成有一樣的空隙。支架1的中心部的軸承部50對以自由旋轉的方式支承轉子軸9的一端的軸承進行收納，并且包括迷宮結構。迷宮是指構成旋轉部和固定部間的邊界，能防止軸承潤滑用脂向電動機外漏出，并防止垃圾從電動機外進入軸承及電動機內的結構。芯51對以自由旋轉的方式支承轉子軸9的另一端的軸承進行收納，并且包括迷宮結構。利用上述結構，轉子7的旋轉力可經(jīng)由配置于驅動側60的未圖示的接頭及齒輪裝置而傳遞至車輪。
[0020]冷卻風扇30由主板31、多個葉片32(第一葉片)和引導件33(第一引導件)構成，主板31呈直徑隨著從鐵心按壓件5朝向支架1擴大的形狀，并配置成將牽引電動機100的內部與外部分隔。引導件33的具體情況在后面說明。
[0021]主板31的外周端31a配置在支架1的旁邊，在主板31與支架1之間設置有迷宮(微小間隙11)。藉此，抑制在冷卻風扇30與支架1之間流動的冷卻風進入電動機內。
[0022]在主板31上設置有供轉子軸9插入的通孔31b，在主板31的支架1 一側的面(在圖示例中為驅動側60的面)上形成有多個葉片32。葉片32沿轉子7的周向設置，并且配置在主板 31與引導件33之間。葉片32以從冷卻風扇30的中心朝向主板的外周端31a延伸的方式形成， 內徑側端部32b位于主板31的中心側，外徑側端部32a位于主板31的外周端31a側。[〇〇23]引導件33形成為例如無底的研缽狀，并在與吸氣口 20相對的位置處設置于葉片32 的另一端(驅動側60)。此外，引導件33以不妨礙從吸氣口 20引入的冷卻風的流動的方式與主板31平行地設置。圖示例的引導件33的從主板31側的周緣部(內周緣部33b)至支架1側的周緣部(外周緣部33a)為止的寬度e形成為比從內徑側端部32b至外徑側端部32a為止的寬度f大。[〇〇24]此外，引導件33的內周緣部33b位于主板31與轉子軸9的嵌合部附近，且引導件33 的外周緣部33a設置成位于支架1附近。通過將內周緣部33b設置于上述嵌合部附近，從而能將從吸氣口 20導入的外部氣體引導到主板31的通孔31b附近，并能提高主板31中的熱交換率。此外，通過將外周緣部33a設置于支架1的旁邊，從而能防止從吸氣口 20導入的外部氣體從外周緣部33a與支架1間的微小間隙12向通風道21逸散。[〇〇25]由引導件33帶來的效果如下所述。[〇〇26](1)從外部導入的冷卻風因在吸氣口 20處的風道的截面發(fā)生變化而發(fā)生紊亂。當上述紊亂的空氣進入主板31與引導件33間時，由于內徑側端部32b橫切上述紊亂的空氣，使風噪(日文:風切^音)放大而成為噪聲的主要原因。通過像圖示例這樣將引導件33設置在吸氣口 20的正面，從而從吸氣口 20導入的外部氣體在到達轉子軸9附近之前被整流。因而，由于整流后的空氣進入主板31與引導件33之間，從而能抑制在內徑側端部32b處的風噪，并能降低噪聲。
[0027](2)當從吸氣口 20導入的空氣經(jīng)過冷卻風扇時，由于葉片32橫切空氣，因此，會產生空氣漩渦。通過像圖示例這樣設置引導件33,從而能抑制空氣漩渦，并能降低因上述漩渦而產生的噪聲。[〇〇28](3)此外，由于引導件33夾設在葉片32與吸氣口 20之間，因此，由葉片32產生的噪聲被引導件33屏蔽，并能抑制從吸氣口 20向電動機外漏出的噪聲。此外，由于利用引導件33 在主板31所吸收的牽引電動機內部的熱量與低溫的外部氣體之間進行熱交換，因此，能使在主板處的熱交換效率提高，并能使牽引電動機100的冷卻效率提高。[〇〇29]另外，在圖示例的牽引電動機100中，吸氣口 20的截面(圖中d)、引導件33與支架1 間的風道截面(圖中a)、主板31與引導件33間的風道截面(圖中b)、主板31的沒有設置葉片 32的部位與支架1間的風道截面(圖中c)形成為相同的大小。通過如上所述構成，能使圖中 a、b、c的風道的截面變化變小，抑制從吸氣口 20導入的外部氣體的紊亂，并能抑制外部氣體經(jīng)過上述風道時的風噪。
[0030]以下，對動作進行說明。因冷卻風扇30旋轉，而從吸氣口 20引入外部氣體，從吸氣口 20引入的外部氣體如圖1的符號A所示的虛線這樣，按引導件33與支架1之間、轉子軸9附近、主板31與引導件33之間、主板31與支架1之間、通風道21、通風道22的順序流動，而從排氣口 25向電動機外排出。通過這樣，能使牽引電動機100的電動機內的熱量經(jīng)由主板31及框架2等排出到電動機外。其結果是，能有效地對牽引電動機100整體進行冷卻。[〇〇31]接著，對將冷卻風扇30變形后的例子進行說明。圖3是表示圖1所示的冷卻風扇的變形例的圖。圖4是圖3所示的冷卻風扇的立體圖。圖5是圖3所示的冷卻風扇的立體剖視圖。 [〇〇32]圖3所示的冷卻風扇30由主板31、葉片32、引導件33、葉片34(第二葉片)和引導件 35(第二引導件)構成。在主板31的定子線圈8—側的面(反驅動側61的面)上形成有多個葉片34。葉片34沿轉子7的周向設置多個，并且配置在主板31與引導件35之間。葉片34以從冷卻風扇30的中心朝向主板的外周端31a延伸的方式形成。[〇〇33]葉片34的內徑側端部34b位于端環(huán)14一側，外徑側端部34a位于主板31的外周端 31a—側。另外，較為理想的是，內徑側端部34b以使經(jīng)過轉子鐵心4的通風道23的內部氣體被有效地引導至主板31—側的方式設置在端環(huán)14旁邊。
[0034]引導件35形成為例如無底的研缽狀，且引導件35設置成定子10—側的周緣部(內周緣部35b)位于轉子7的端部旁邊，以使經(jīng)過定子鐵心3的內周面與轉子鐵心4的外周面間的間隙的空氣被引導至主板31的外周端31a，而主板31—側的周緣部(外周緣部35a)位于主板31的外周端31a旁邊。轉子7的端部例如位于端環(huán)14與線圈端8a之間。另外，內周緣部35b 的位置不限定于圖示例，但通過將內周緣部35b設置于轉子7的端部，從而能使經(jīng)過轉子7的通風道23后的內部氣體不在定子線圈周邊擴散，而有效地經(jīng)過主板31表面，以向定子的通風道24引導。因而，通過使內部氣體的循環(huán)效率增加，從而能使內部氣體的溫度下降，并使牽引電動機100的冷卻效率提高。
[0035]以下，對動作進行說明。因冷卻風扇30旋轉而對內部氣體進行攪拌，例如，使內部氣體如圖3的符號B所示的虛線這樣經(jīng)過定子鐵心3的通風道24及轉子鐵心4的通風道23而在電動機內循環(huán)。在轉子7及定子鐵心3等中被加熱的內部氣體從內周緣部35b—側被引入引導件35與主板31之間，并通過因從主板31中心部經(jīng)過外周部而實現(xiàn)的在主板31處的熱交換，來對內部氣體進行冷卻。
[0036]在現(xiàn)有技術中，用于將外部氣體導入到轉子軸附近的通風道形成在支架的電動機內側。即，在主板與支架之間存在突起物。因而，葉片的內徑側端部無法設置在比通風道更靠內徑側的位置。因而，為了確保所需風量，需要通過將葉片的外徑側端部配置于冷卻風扇的外周緣部旁邊，來增加葉片面積。但是，葉片的外徑側端部越是位于外徑側，葉片的外徑側的周向速度越是增加，而上述周向速度越高，則在冷卻風扇處產生的噪聲就越大。這樣， 在上述現(xiàn)有技術的結構中，存在無法在確保葉片面積的同時降低在冷卻風扇處產生的噪聲這樣的技術問題。
[0037]在本實施方式的牽引電動機100中，能在不減少葉片面積的情況下，縮小葉片32及引導件33的外徑。因而，能在維持所需冷卻風量的同時使葉片外周部的周向速度降低，能在不使牽引電動機1〇〇的冷卻效率降低的情況下實現(xiàn)低噪聲。此外，根據(jù)牽引電動機1〇〇,能使支架的形狀簡化，并能降低制造成本。[〇〇38]另外，在圖示例的主板31上設置有引導件35來作為一例，但主板31的結構不限定于圖示例，也可以省略引導件35。在這種情況下，雖然在主板31中流過的內部氣體的流量會降低，但與沒有葉片34的情況相比，能增加熱交換率。[〇〇39]此外，在圖示例的牽引電動機100中，在驅動側60的支架1設置有吸氣口 20，在驅動側60的冷卻風扇30中設置有葉片32、引導件33、葉片34及引導件35,但牽引電動機100的結構不限定于圖示例。例如，也可以構成為在框架2的反驅動側61的面上設置相當于吸氣口 20 的通孔，在鐵心按壓件6上設置與冷卻風扇30相同的冷卻風扇，還可以構成為在上述冷卻風扇的驅動側60的面上設置相當于葉片34及引導件35的機構。
[0040]此外，圖示例的引導件35的內周緣部35b的位置不限定于圖示例。例如，引導件35 也可以使內周緣部35b位于轉子7的端部旁邊，且形成為與線圈端8a的形狀相似的形狀。例如，當引導件35沿著線圈端8a平行地形成時，線圈端8a的熱量在引導件35處被吸收，從而能有效地對定子鐵心3及線圈端8a進行冷卻。
[0041]如以上所說明的，實施方式的牽引電動機100包括:定子10;轉子7,該轉子7具有配置于定子10內周側的轉子鐵心4和冷卻風扇30;框架2，該框架2將定子10和轉子7包圍；支架 1，該支架1與框架2連接，并對轉子軸9進行支承；以及軸承部50,該軸承部50設于支架1，并對轉子軸9進行支承;冷卻風扇30由主板31、多個葉片32(第一葉片)、引導件33(第一引導件)構成，其中，上述主板的直徑隨著從鐵心按壓件5朝向軸承部而擴大，以將全封閉型牽引電動機100的內部與外部分隔，上述多個葉片32(第一葉片)在冷卻風扇30的支架1側沿轉子 7的旋轉方向設置，上述引導件33(第一引導件)在葉片32的支架1側與主板31平行地配置； 在支架1的將引導件33朝向支架1投影而得到的區(qū)域內設置有吸氣口20;引導件33形成為使從吸氣口 20吸入的空氣被引導至轉子軸9。根據(jù)上述結構，能在不減少葉片面積的情況下， 使葉片32及引導件33的外徑縮小。因而，能在維持所需冷卻風量的同時使葉片外周部的周向速度降低，能在不使牽引電動機100的冷卻效率降低的情況下實現(xiàn)低噪聲。此外，在牽引電動機100中，能使支架1的形狀簡化，并能降低制造成本。
[0042]此外，由于引導件33形成為使經(jīng)過葉片32的空氣不會返回至吸氣口 20,因此，能防止從吸氣口 20導入的外部氣體從外周緣部33a與支架1間的微小間隙12向通風道21逸散。此夕卜，由于引導件33的內周緣部33b以使從吸氣口 20吸入的空氣被引導至轉子軸9的方式形成，因此，能將從吸氣口 20導入的外部氣體引導至主板31的通孔31b附近，并能提高主板31 中的熱交換率。
[0043]另外，本發(fā)明實施方式的全封閉型牽引電動機僅示出了本發(fā)明的內容的一例，也可以與其它的公知技術組合，在不脫離本申請的主旨的范圍內，也可以以省略一部分等的方式進行改變來構成，這點是自不待言的。工業(yè)上的可利用性
[0044]如上所述，本發(fā)明能適用于全封閉型牽引電動機，特別地，作為通過在抑制噪聲的同時確保所需冷卻風量來實現(xiàn)散熱效率提高的發(fā)明是有用的。(符號說明)
[0045]1 支架2框架 3定子鐵心 4轉子鐵心 5、6鐵心按壓件 7轉子 8定子線圈 8a線圈端 9轉子軸 10定子11、12微小間隙 13轉子條 14端環(huán) 20吸氣口21、22、23、24 通風道25排氣口30冷卻風扇31主板31a外周端31b通孔32葉片32a外徑側端部 32b內徑側端部 33引導件 33a外周緣部 33b內周緣部 34葉片34a外徑側端部 34b內徑側端部 35引導件35a外周緣部 35b內周緣部 50軸承部 51芯 60驅動側 61反驅動側100全封閉型牽引電動機。
【主權項】
1.一種全封閉型牽引電動機，包括:定子；轉子，該轉子具有配置于定子內周側的轉子鐵心和冷卻風扇；框架，該框架將所述定子和所述轉子包圍；支架，該支架與所述框架連接，并對轉子軸進行支承；以及 軸承部，該軸承部設于所述支架，并對轉子軸進行支承，其特征在于，所述冷卻風扇由主板、多個第一葉片、第一引導件構成，其中，所述主板的直徑隨著從 所述鐵心按壓件朝向所述軸承部而擴大，以將全封閉型牽引電動機的內部與外部分隔，多 個所述第一葉片在所述冷卻風扇的支架側沿轉子的旋轉方向設置，所述第一引導件在各所 述第一葉片的支架側與所述主板平行地配置，在所述支架的將所述第一引導件朝向所述支架投影而得到的區(qū)域內設置有吸氣口， 所述第一引導件形成為使從所述吸氣口吸入的空氣被引導至所述轉子軸。2.如權利要求1所述的全封閉型牽引電動機，其特征在于，所述第一引導件形成為使經(jīng)過所述第一葉片后的空氣不會返回至所述吸氣口。3.如權利要求1所述的全封閉型牽引電動機，其特征在于，所述第一引導件的內周緣部形成為使從所述吸氣口吸入的空氣被引導至所述轉子軸。4.如權利要求1所述的全封閉型牽引電動機，其特征在于，所述吸氣口的截面、所述第一引導件與所述支架之間的風道截面、所述主板與所述第 一引導件之間的風道截面以及所述主板的沒有設置所述第一葉片的部位與所述支架之間 的風道截面形成為相同大小。5.如權利要求1所述的全封閉型牽引電動機，其特征在于，在所述冷卻風扇的定子側沿所述轉子的旋轉方向設置有多個內部氣體循環(huán)用的第二 葉片。6.如權利要求5所述的全封閉型牽引電動機，其特征在于，在所述第二葉片的定子側設置有第二引導件，該第二引導件沿著所述定子的線圈端平 行地形成。7.如權利要求6所述的全封閉型牽引電動機，其特征在于，所述第二引導件形成為使所述第二引導件的內周緣部位于所述轉子的端部附近。
【文檔編號】H02K5/128GK105981269SQ201480074829
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年2月7日
【發(fā)明人】金子健太
【申請人】三菱電機株式會社