CN104995825A - 用于车辆和铁路车辆的电动机 - Google Patents
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Abstract
根据一个实施例,用于车辆的电动机包括:壳体,在其中容纳转子铁芯和定子铁芯,并且经由轴承支撑转子轴的两个轴向端部的每一个使得转子轴可旋转;空气入口端口,在径向上形成在轴承外侧的壳体的一部分上;以及风扇,设置在转子铁芯与轴承之间,并且与转子轴一起旋转以引导外部空气穿过空气入口端口,其中壳体的在所述轴向上位于所述风扇的叶轮外侧的一部分形成第一外壳和第二外壳,第一外壳和第二外壳构成排出所述外部空气的排出通道,第一外壳包括在所述径向上朝着外侧延伸的引导壁,并且第二外壳包括薄壁部分,薄壁部分在轴向上位于引导壁内侧以在薄壁部分与引导壁之间构成排出通道。
Description
相关专利申请的交叉引用
本申请基于2013年6月27日提交的日本专利申请第2013-135502号并且要求其优先权,该申请的全部内容通过引用的方式并入本申请中。
技术领域
本发明描述的实施例涉及一种用于车辆和铁路车辆的电动机。
背景技术
根据典型的铁路车辆,车辆的行驶(运动)是通过旋转力实现的,旋转力是从附接到设置在车体的底板下方的转向架的主电动机(以下简称为“电动机”)产生的,并且通过接头(耦接头)和齿轮机构(齿轮箱)传递到转向架的车轮。
现有技术中的这种类型的电动机主要由感应电动机构成,这种感应电动机包括设置有旋转铁芯的笼型转子、嵌入旋转铁芯中的多个转子条以及短路环,该短路环连接在转子轴的轴向上从旋转铁芯突出的各转子条的延伸部分并且与延伸部分结合成一个电气主体。
感应电动机通常具有所谓的全封闭结构,这种结构使包含转子条、构成定子的线圈和其他电气零件的电动机内部与外部空气分隔开。这种结构采用本领域中已知的这样一种用于电动机的冷却系统,这种冷却系统不是通过引入外部空气到电动机中而是通过外部空气的空气流动来实现冷却,由与转子轴一起转动的两个风扇来引起该流动,而不需要引入外部空气到全封闭结构的外壳内的电气配合和磁性配合的电动机部件。
例如,现有技术中的感应电动机包括两个风扇:一个风扇位于用于支撑旋转铁芯的铁芯支撑构件与用于以使得转子轴能够自由旋转的方式支撑转子轴的两端的一对轴承之一之间;并且另一个风扇位于铁芯支撑构件与另一个轴承之间。每个风扇包括在轴向上面向外部几乎径向设置在风扇表面的多个叶轮。每个风扇的外周缘与使电动机内部和外侧分开的外壳相对,在风扇的边缘与外壳之间存在极小间隙,迷宫式密封结构形成在该间隙中。根据如此构造的感应电动机,旋转区域和静止区域被分隔开,从而构成如上所述的所谓的全封闭结构,其中电动机的内部部件与外部空气分开。
每个外壳的一部分在轴向上盖在风扇上,并且因此在轴向上覆盖风扇。外壳的这部分形成在内部、完全密封的外壳、电动机的部分的上方的护罩,从而在护罩与密封的外壳之间形成冷却通道。空气入口端口形成在盖在风扇上的外壳的一部分上,该部分在电动机的驱动侧的轴承附近形成入口端口,进而允许外部空气在冷却通道内流过并且冷却轴承以及与轴承相邻的定子的一侧。这种空气入口端口通过形成在外壳内的空气通道与空气通道连通以冷却定子,该空气通道在轴向上延伸穿过定子的定子铁芯。
空气入口端口和空气出口端口进一步形成在外壳中,该外壳覆盖另一个轴承侧的风扇的轴向外侧部分。再者,外壳的一部分形成与电动机的密封壳体间隔开的护罩,从而在两者之间形成冷却通道/空气通道。入口端口和出口端口形成为位于另一个轴承附近的护罩的开口。
当如此构造的感应电动机的转子轴旋转时,风扇相应地旋转。因此,形成在风扇上的叶轮产生的吸力使外部空气穿过空气入口端口而被引入。然后,在一个轴承侧,经由空气入口端口引入的外部空气作为冷却空气顺序地流过外壳内的空气通道以及定子铁芯内的空气通道,然后穿过出口流出。在此过程期间,可以同时实现一个轴承的冷却、线圈经由定子铁芯的冷却以及转子条经由风扇、铁芯支撑构件和转子铁芯的冷却。
在另一个轴承侧,通过空气入口端口引入的外部空气作为冷却空气朝着空气出口端口流动,然后流出以便排出。在此过程期间,可以同时实现另一个轴承的冷却以及转子条经由风扇、铁芯支撑构件和转子铁芯的冷却。
通过使用风扇冷却各部件的结构在引入并利用外部空气作为冷却空气之后,经由空气通道或空气出口端口排出外部空气到外壳的外部,并且因此在此过程中产生噪声。当车辆速度增大时,电动机的转数增大,在这种情况下容易产生噪声。具体地讲,在轴向上与耦接头相反的一侧的另一个轴承侧的用于风扇的空气出口端口位于相应的风扇附近,即,叶轮通过排出端口直接暴露于外部环境。在这种情况下,叶轮旋转产生的风噪声以大体上扇形形状直接扩散的方式经由空气出口端口传到外面,换句话讲,沿着形成在叶轮视线边缘的锥形形状穿过排出开口。反之,从电动机的驱动侧穿过电动机并在电动机的非驱动侧排出的空气远离风扇。因此,当风扇高速旋转时,噪声的产生往往容易增大。
有几种方法被认为是减小从设置在另一个轴承侧(非驱动侧)的风扇产生的噪声的可行方案,例如,包括减小空气出口端口的开口面积的结构,以及将空气出口端口放置成远离叶轮以便减小噪声的扩散角度的结构。然而,根据这些方法,气流量受到限制并且因此减小,在这种情况下难以提供充足的冷却效果。
特别是,在将空气出口端口放置为远离叶轮的结构的情况下,例如,引导件形成为以这样一种方式突出的部分,这种方式为在电动机的轴向上从壳体延伸到外部的方式。在这种情况下,如果冷却空气的通道长度变得足够长,空气出口端口可以设置成远离叶轮。然而,根据这种结构,难以维持电动机和外壳的包层的大小为事先建立的电动机和外壳的大小,即,火车的转向架中的电动机和外壳可以装配到的约束空间。
一般而言,附接到转向架的电动机具有事先确定的严格的尺寸设计极限,即,由转向架内的可用空间决定,而与电动机的类型无关。
更具体地讲,电动机以这样一种情况附接到转向架上,该情况为转子轴的轴向由车辆的横向宽度方向决定的情况。根据这种结构,电动机设置在相对的车轮之间的空间中。在这种情况下,至少一个耦接头和齿轮箱也设置在车轮与电动机之间。因此,在车轮之间的有限空间中至少需要将电动机、耦接头和齿轮箱放置成彼此靠近,对电动机在轴向上的大小有严格限制。此外,电动机附接在转向架的横梁与车辆前后方向上的轮轴之间。因此,对电动机在径向和宽度方向上的大小也有严格限制。
因此,需要在上述严格限制的范围内设计电动机。特别是,电动机的大小是影响电动机的输出和性能的重要因素,因此,需要根据充足的经验和各种各样的技巧来设计电动机。换句话讲,设计这种电动机必不可少的是在利用能确保最大输出和性能的技术的同时,利用用于改进电动机的结构的技巧,以及在不超过限制的大小的其他技术。
然而,当引导件如同在以上讨论的结构中从壳体延伸时,电动机的大小将由于延伸的量而增加。在这种情况下,难以在使电动机的大小在预定的大小限制或约束内的同时,延伸排出端口远离风扇叶轮以减小噪声。
附图说明
图1图示了根据第一实施例的铁路车辆。
图2是设置在图1所示的车体底板下方的转向架的俯视图。
图3是沿着图2的线B-B截取的剖视图。
图4是图2所示的电动机的垂直剖视图。
图5是从与驱动侧相反的那侧观察的图4所示的电动机的部分侧视图。
图6是示出了图4所示的电动机的排气通道周围的放大区域的放大剖视图。
图7是从与驱动侧相反的那侧观察的图6所示的空气入口端口和排气通道的侧视图。
图8示意性地示出了图6所示的排气通道的入口端口的横截面区域与排气通道的出口端口的横截面区域之间的关系。
图9是根据第二实施例的电动机的部分剖视图,示出了排气通道周围的放大横截面。
图10是从与驱动侧相反的那侧观察的图9所示的空气入口端口和排气通道的侧视图。
图11是根据第三实施例的电动机的部分剖视图,示出了排气通道周围的放大横截面。
图12是从与驱动侧相反的那侧观察的图11所示的空气入口端口和排气通道的侧视图。
图13是根据第四实施例的电动机的部分剖视图,示出了排气通道周围的放大横截面。
图14是从与驱动侧相反的那侧观察的图13所示的空气入口端口和排气通道的侧视图。
图15是示出了从与驱动侧相反的那侧观察的第四实施例的修改实例的侧视图,示出了设置有肋的排气通道。
图16是根据第五实施例的电动机的部分剖视图,示出了排气通道周围的放大横截面。
图17是从与驱动侧相反的那侧观察的图16所示的空气入口端口和排气通道的侧视图。
图18是根据第六实施例的电动机的部分剖视图,示出了在与驱动侧相反的那侧的放大横截面。
具体实施方式
一般来讲,根据一个实施例,实施例的各个实例所实现的一个目的是提供一种电动机,该电动机能够减小噪声,同时能够在不降低电动机的输出性能的情况下将电动机的大小限制在事先确定的大小限制范围内。
根据一个实施例,铁路电动机具有驱动侧,电动机的驱动轴从驱动侧延伸,并且在铁路电动机与驱动侧相反的那侧的电动机罩包括入口和出口,其中出口被构造成在远离电动机的滑架的方向上将排气以及与风扇叶轮相关的噪声引导到远离风扇叶轮的位置。在一个方面,这通过以下方式提供:形成电动机的侧面外壳以包括内壁和护罩,使得排气通道形成在护罩与外壳体的内壁之间;并且形成具有向内渐狭的排气开口的排气口。在这方面,通道可以具有弧形形状,并且入口通道可以为与其相邻,也是弧形形状。入口和排气口的横截面可以设置成大致相等,不管通道从入口到出口侧的渐狭。在另一方面,壳体的外壁或护罩以及排气通道开口沿着壳体的同一侧不向外延伸超过壳体的其他部件。另外,风扇与通道朝向外部的开口之间的视线远离火车车厢以引导风扇噪声远离车厢。
根据另一个实施例,一种用于车辆的电动机包括:转子轴,围绕轴线旋转;转子铁芯,固定在所述转子轴上;定子铁芯,在径向上设置在所述转子铁芯外侧;壳体,在其中容纳转子铁芯和定子铁芯,并且经由轴承支撑所述转子轴的两个轴向端部的每一个使得所述转子轴可旋转;空气入口端口,在径向上形成在所述轴承外侧的所述壳体的一部分上;以及风扇,设置在所述转子铁芯与所述轴承之间,并且与所述转子轴一起旋转以引导外部空气穿过所述空气入口端口,其中所述壳体的在所述轴向上位于所述风扇的叶轮外侧的一部分形成第一外壳和第二外壳,所述第一外壳和所述第二外壳构成排出所述外部空气的排出通道,所述第一外壳包括在所述径向上朝着外侧延伸的引导壁,并且所述第二外壳包括薄壁部分,所述薄壁部分的壁厚小于所述第二外壳的其他区域的壁厚,并且薄壁部分在轴向上位于所述引导壁内侧以构成在所述薄壁部分与所述引导壁之间的排出通道。
根据实施例的铁路车辆包括:电动机;以及车体,所述电动机在这样一种情况下附接到所述车体上,所述情况为所述电动机经由转向架保持在所述车体底板下方的情况。
以下参照附图描述示例性实施例。
实施例1
<第一实施例>
<铁路车辆的结构>
如图1所示,根据此实施例的铁路车辆1包括车体2以及经由转向架3设置在车体2的底板下方的电动机(用于车辆的电动机)4。
例如,用于车辆的电源转换器附接在车体2的底板下方。用于车辆的电源转换器将经过受电弓6(pantograph)的来自电线5的直流功率或从电源(未示出)供应的直流功率转换成交流功率,并且将交流功率供应到设置在车体2上的电动机4以及各种类型的未示出的电子设备(例如,空调)。
根据此实施例,连接车体2前后的方向被称为“前后方向L1”,车体2的宽度方向被称为“左右方向L2”,车体2的高度方向被称为“上下方向L3”。
转向架3通过插设在底板与转向架3之间的减振装置7(例如,空气弹簧)附接在车体2的底板下方。左右车轮8支撑在每个转向架3上以骑在导轨上。电动机4附接到这样的位置,该位置为位于每个车轮8附近的位置。
现在具体说明这种结构。如图2和图3所示,转向架3具有转向架梁3b,该转向架梁在平面图中具有大体上H型形状并且包含在图2的左右方向L2上延伸的横梁部分3a。如上所述的减振装置7设置在横梁部分3a上方,在左右方向L2上每个减振装置7之间留有间隙。转向架梁3b附接在车体2的底板下方,两个减振装置7插设在转向架梁3b与底板之间。
转向架梁3b的形状、减振装置7的数量、安装位置和其他情况不限于在此实施例中的相应情况。
两个轮轴10(均连接左右车轮8)设置在转向架梁3b上,横梁部分3a在前后方向L1上插设在两个轮轴10之间。轮轴10经由设置在转向架梁3b内的轴承箱3c(参见图1)附接。电动机4以这样一种情况固定在横梁部分3a上,该情况为以便位于横梁部分3a与两个轮轴10的每个轮轴之间的情况。更具体地讲,附接到电动机4的壳体40(随后将参照图4进行描述)上作为一个主体的上附接臂11a和下附接臂11b经由未示出的紧固构件(例如螺栓)固定于形成在横梁部分3a侧的附接座上。根据此结构,两个电动机4的每个固定成以便位于轮轴10与横梁部分3a之间以及轮轴10的左右车轮8之间。
在这种情况下,每个电动机4固定成使得转子轴31(随后描述)与轮轴10平行地延伸(即,设置在左右方向L2上)。每个电动机4的转子轴31经由耦接头(接头)12与从齿轮箱(齿轮单元)13突出的驱动轴13a连接上。齿轮箱13内有与轮轴10机械地连接上的至少一个齿轮13b(如图2的虚线框所示)以及与齿轮13b啮合并且与驱动轴13a机械地连接上的小齿轮13c(如图2的虚线框所示)。
根据此结构,电动机4通过供应的交流电功率而旋转,并且经由齿轮箱13将由此产生的旋转力传递到轮轴10和车轮8以允许行驶(铁路车辆1的运动)。
尽管附图示出了以下实例:两个电动机4在左右方向L2上彼此偏置并且以各自的转子轴31在相反方向上突出的这样一种情况进行固定,但是实施例不限于此实例。
(电动机的结构)
现在说明电动机的细节。
如图4所示,每个电动机4是用于车辆驱动的主电动机,由完全封闭式电动机构成,该电动机包括定子20、具有围绕轴O旋转的转子轴31的转子30以及壳体40,该壳体覆盖定子20和转子30的周围,并且至少容纳壳体40内的定子20的定子线圈22和转子30的转子条35。
根据此实施例,与轴O垂直的方向被称为径向,而沿着围绕轴O的周围的方向被称为周向。转子轴31设置成与轮轴10(图2)平行,因此转子轴31的轴向在左右方向L2上延伸。在轴向之中,转子轴31与耦接头12连接上的一侧被称为驱动侧,而与这一侧相反的一侧被称为驱动侧的相反侧。
(定子)
定子20包括定子铁芯21和定子线圈22。
定子铁芯21具有通过在径向上在转子30的转子铁芯32外侧层压多个铁芯层而形成的环形形状。在这种情况下,定子铁芯21在左右方向L2上的两侧夹在一对环形铁芯支撑构件23之间。定子铁芯21经由一对铁芯支撑构件23由壳体40支撑。
用于连接一对铁芯支撑构件23的连接板24以这样一种方式附接到定子铁芯21的外周面上,该方式为在径向方向上从外侧覆盖定子铁芯21的方式。连接板24可以形成为用于覆盖定子铁芯21的整个周围的单环形构件,或者可以设置成在周向上彼此间隔开的分立零件以覆盖定子铁芯21的一部分。
在左右方向L2上延伸的多个凹槽(未示出)形成在定子铁芯21的内周侧上,同时在周向上彼此间隔开。定子线圈22嵌入这些多个凹槽中。在这种情况下,每个定子线圈22的线圈末端22a以这样一种方式突出,该方式为在左右方向L2上从定子铁芯21延伸到其任一侧的方式。
在左右方向L2上延伸穿过定子铁芯21的空气通道R1形成在定子铁芯21的外周侧。与空气通道R1连通的连通孔23a以这样一种方式形成在相应的铁芯支撑构件23中,该方式为延伸穿过铁芯支撑构件23的方式。
(转子)
转子30是设置在定子20内侧(即,在径向上在定子20包层内)的内转子,并且被构造成围绕轴O旋转。转子30包括在左右方向L2上延伸的转子轴31以及固定在转子轴31上的转子铁芯32。
转子轴31从驱动侧插入到壳体40的内部并且延伸穿过内部,并且由壳体40的两个外壳41A、41B的轴承33A、33B支撑。位于驱动侧的相反侧的转子轴31的一端由轴承33A支撑,而位于驱动侧的另一端由轴承33B支撑。如上所述,转子轴31的另一端(延伸到图4的右侧)经由耦接头12与齿轮箱13的驱动轴13a连接上。
尽管附图示出了包含转子轴31的实例,该转子轴包括半径沿着轴向变化的多级轴,但是实施例不限于此实例。
转子铁芯32是环形,并且在这样一个位置固定在转子轴31上,该位置为在径向上位于定子铁芯21内的位置。在这种情况下,预定的环形空气间隔(间隙)固定在转子铁芯32的外周面与定子铁芯21的内周面之间的整个周围。转子铁芯32以这样一种情况固定在转子轴31上,该情况为在左右方向L2上从两侧夹在一对环形转子铁芯支撑构件34之间的情况。
在左右方向L2上延伸的多个凹槽(未示出)在周向上彼此间隔开的同时形成在转子铁芯32的外周侧上。一个或多个转子条35嵌入多个凹槽的每个中。在这种情况下,每个转子条35的条末端35a在左右方向L2上从转子铁芯32延伸到其侧面。各转子条35的条末端35a通过环形短路环36结合成一个主体(即,电气互连)。根据此结构,转子30充当构成感应电动机的笼型转子。
(壳体)
如上所述的壳体40包括:一对环形轴承壳41A和41B,在径向上围绕一对轴承33A和33B设置;以及一对连接壳42A和42B,具有圆柱形形状以在径向上从外侧包围转子轴31并且连接在轴承壳41A和41B与铁芯支撑构件23之间。壳体40具有大致圆柱形形状,其左右端被轴承壳41A和41B以及连接壳42A和42B封闭,并且该壳体通过轴承33A和33B支撑转子轴31使得转子轴31能够自由旋转。
轴承壳41A和41B与连接壳42A和42B之间以及连接壳42A和42B与铁芯支撑构件23之间通过紧固构件(例如,螺栓)进行连接。然而,这些连接不限于此实例中示出的类型,而是可以通过啮合固定、焊接或其他方法来实现。
在此实例中设置成与连接壳42A和42B不同的部件的轴承壳41A和41B可以与连接壳42A和42B一体形成。
位于驱动侧的相反侧的轴承壳41A与转子轴31之间以及位于驱动侧的轴承壳41B与转子轴31之间的每个空间具有迷宫型结构,以确保这些空间的密封性。
盖47和48分别附接到在左右方向L2上位于轴承33A和33B外侧的这对轴承壳41A和41B的一部分上。
位于驱动侧的相反侧的盖47是盘型形状,并且通过例如螺栓的紧固构件以这样一种方式固定在轴承壳41A上,该方式为在左右方向L2上从外侧覆盖轴承33A的方式。根据这种结构,转子轴31的一端封闭在壳体40内部。
另一方面,位于驱动侧的盖48是环形形状,并且通过例如螺栓的紧固构件以这样一种方式固定在轴承壳41B上,该方式为在径向上从外侧包围转子轴31的方式。
根据图4所示的实例,这对轴承33A和33B是滚动轴承,每个滚动轴承具有固定在转子轴31上的内环以及固定在轴承壳41A或41B上的外环,例如球的滚动元件设置在两个环之间。
轴承33A和33B不限于滚动轴承,而是可以是任何类型的轴承,只要轴承可以支撑转子轴31。此外,可以根据施加的载荷的方向来适当地选择径向轴承、推力轴承或其他轴承。
每个连接壳42A和42B具有形成分隔壁50的部分,分隔壁50在左右方向L2上朝着内侧延伸并且用于(结合风扇60)部分地包围部件,例如其内的定子线圈22和转子条35,并且形成在封闭的定子线圈22和转子条35外部的通风道,以允许与风扇60配合来冷却定子线圈和转子条(本文中随后进行描述)。
位于驱动侧的连接壳42B具有与形成在定子铁芯21中的上述空气通道R1连通的空气通道R2。空气通道R2位于连接壳42B内侧(转子轴31侧)并且位于分隔壁50外侧。另一方面,位于驱动侧的相反侧的连接壳42A具有位于连接壳42A与铁芯支撑构件23之间的连接部分中的空气出口端口51。空气出口端口51与形成在铁芯支撑构件23中的连通孔23a连通,并且开放到壳体外侧。
因此,形成在连接壳42B中的空气通道R2和空气出口端口51经由形成在定子铁芯21中的空气通道R1以及形成在铁芯支撑构件23中的连通孔23a彼此连通。
此外,如上所述的上附接臂11a和下附接臂11b(参见图2和图3)以这样一种方式附接到定子20上,该方式为分别从定子20的上侧和下侧或覆盖定子的外部环形构件24突出,并且向壳体40外侧延伸以便固定在转向架3的横梁部分3a上的方式。
(壳体的空气入口端口)
空气入口端口55和56在位于外壳41A、41B中的轴承33A和33B的位置的径向外侧的区域中形成在壳体40中。
位于驱动侧的空气入口端口55以这样一种方式形成,该方式为延伸穿过轴承壳41B的方式,使得外壳41B的外部壁提供形成空气流动通道R2的外壁的护罩。在这种情况下,例如,空气入口端口55在从侧面观察时具有圆形形状,并且在沿着壳体40的侧面的周向上间歇地设置,并且彼此间隔开。空气入口端口55不限于附图所示的类型。空气入口端口55的形状、数量或其他情况可以以合适的方式变化。
另一方面,位于驱动侧的相反侧的空气入口端口56位于轴承33A下方的区域中,并且被构造成以便延伸穿过轴承壳41A和连接壳42A,并且在周向上以圆弧形延伸,如图4和图5所示。
(风扇)
如图4所示,两个风扇60位于如上所述构造的壳体40内,并且这两个风扇的一个和另一个分别位于转子铁芯32与轴承33A之间以及转子铁芯32与轴承33B之间。风扇60与转子轴31一起旋转,以通过空气入口端口55和56引入外侧空气A。
每个风扇60包括圆柱形主板60a和叶轮60b,该圆柱形主板在左右方向L2上向外从主板60a的内周缘扩展到外周缘,并且叶轮设置在主板60a的外表面(面对轴承壳41A或41B的表面)上,从而构成大致圆形截头锥形状的外部一般外形。
每个风扇60的叶轮60b在径向上位于入口端口55和56的外侧,并且围绕轴O径向地设置。
位于驱动侧的风扇60通过风扇60的内周缘与转子轴31之间的接合附接到转子轴31上,并且还维持在风扇60与转子铁芯支撑构件34之间接触(紧密接触)的情况下。另一方面,位于驱动侧的相反侧的风扇60在风扇60与转子铁芯支撑构件34之间接触的情况下,通过风扇60的内周缘与转子铁芯支撑构件34之间的接合附接到转子铁芯支撑构件34上。根据这种结构,每个风扇60在转子铁芯32与轴承33A或33B之间的空间中与转子轴31一起旋转。
风扇60的位置不限于此实例中所示的位置。
每个风扇60的主板60a的外周缘(最远的径向伸长)设置成与连接壳42A或42B的分隔壁50的内周端部相对,主板60a的边缘与分隔壁50的端部之间具有间隙。主板60a的外周缘和分隔壁50的内周端部彼此配合,构成用于密封两个部件之间的间隙的迷宫式密封。
根据此结构,定子线圈22和转子条35以这样一种情况容纳在由分隔壁50和风扇60的主板60a包围的内空间R3内,该情况为与风扇60引入的外部空气A分开的情况。换句话讲,形成了完全封闭的空气冷却结构。
因此,风扇60引入的外部空间A可以在外部空气A不进入转子和定子部件所维持的内空间R3中的情况下用于冷却电动机4。
由位于驱动侧的风扇60引入的外部空气A流入形成在连接壳42B中的空气通道R2内,并且通过用于排出的空气出口端口51流出。在此过程期间,可以实现冷却。随后将说明此机构的细节。
(驱动侧的相反侧的外侧空气排出结构)
现在说明排出由位于驱动侧的相反侧的风扇60引入的外部空气A。
如图6所示,位于驱动侧的相反侧的形成护罩或引导壁65a的壳42A的第一部分65与壳42A的第二部分66共同形成排出通道70,该区域对应于在左右方向L2上位于风扇60的叶轮60b外侧(在轴向上的外侧)的连接壳42A的下部(轨道侧),,在外壳部分65和66之间形成排出外部空气A的排出通道70。
形成护罩或引导壁65a的第一部分65与轴承壳41A连接上,使得引导壁65a向下延伸(在径向上朝着外侧),如图6和图7所示。第一部分65可以可替代地是与壳42A分开的元件,或者轴承壳41A的整体延伸部。
引导壁65a位于这样一个位置,该位置是使得引导壁65a的根部在左右方向L2上基本上处于风扇60的叶轮60b外侧的位置。引导壁65a从此根部延伸穿过,并且向下且轴向向外弯曲,由此引导壁65a的端部在上下方向L3上几乎垂直于轴31方向延伸(沿着与轴O垂直的平面)。
如图6所示,第二部分66与铁芯支撑构件23连接上,并且具有在左右方向L2上设置在第一部分65的引导壁65a内侧(在轴向上内侧)的薄壁部分66a,并且结合引导壁65a在薄壁部分66a与引导壁65a之间的空间中形成排出通道70。
薄壁部分66a在面对引导壁65a的区域中具有比壳42A的第二部分66的剩余部分更薄的壁厚,更薄的部分与分隔壁50的外表面侧上的凹口对应。薄壁部分66a在径向上从风扇60的叶轮60b外侧的位置延伸到引导壁65a端部的下方的位置并与叶轮间隔开。
根据所示的实例,薄壁部分66a的壁厚T1大约是第二部分66的其余部分壁厚T2的一半。另一方面,引导壁65a的厚度T3与薄壁部分66a的壁厚T1基本上相同。因此,引导壁65a与薄壁部分66a的厚度的总和与第二部分66的其他区域的厚度基本上相同。薄壁部分66a和引导壁65a的厚度不限于在此实例中建立的厚度,而是可以以合适的方式变化。
引导壁65a设置成更靠近第二部分66薄壁部分66a的量。因此,与现有技术的情形相比,有效地抑制了引导壁65a在左右方向L2上在壳体40侧向外延伸越过其他元件(例如,轴承盖47)的延伸。因此,引导壁65a的端部以及在左右方向L2上从外侧覆盖位于驱动侧的相反侧的轴承33A的盖47的位置基本上位于同一平面上。
引导壁65a和薄壁部分66a两者都被构造成在周向上以圆弧形状延伸,类似于空气入口端口56。因此,形成在引导壁65a与薄壁部分66a之间的排出通道70也在周向上形成为圆弧形状,如图5和图7所示。
如图6所示,引导壁65a和薄壁部分66a被设置成在从排出通道70的入口端口70a到出口端口70b的方向上彼此靠近,使得排出通道70朝着出口端口70b变窄。因此,引导壁65a和薄壁部分66a之间的空间在出口端口70b处比在排出通道70的入口端口70a处要窄。换句话讲,通过比较在入口端口70a处的引导壁65a和薄壁部分66a之间的最短距离G1与在出口端口70b处的引导壁65a和薄壁部分66a之间的最短距离G2,使得在出口端口70b处的最短距离G2小于入口端口70a处的最短距离G1。
在上下文中的最小的距离指的是在与排出通道70内流动的外部空气A的流线垂直的平面上的引导壁65a和薄壁部分66a之间的最小距离。
根据包括上述构造的排出通道70的结构,由位于驱动侧的相反侧的风扇60引入的外部空气A从入口端口70a流动穿过排出通道70内部,并且通过出口端口70b流出以便排出。在此过程期间,可以实现冷却。随后将描述此机构的细节。
<操作与优点>
现在说明具有上述结构的电动机4的操作。
在铁路车辆1的操作期间,来自用于车辆的功率转换器的交流电被供应到定子线圈22。因此,在定子线圈22中产生旋转磁场,并且由此在设置在旋转磁场内的转子30的转子条35上感应电流。通过电流与旋转磁场之间的相互作用,产生了扭矩,并且扭矩使转子30围绕轴O旋转。此旋转力经由耦接头12传递到齿轮箱13,并且从齿轮箱13进一步传递到轮轴10和车轮8。因此,车轮8被驱动以允许铁路车辆1行驶。
当转子30的转子轴31旋转时,一对风扇60根据转子轴31的旋转而旋转。因此,可以通过空气入口55和56引入外部空气A,如图4所示。
风扇60的叶轮60b的旋转力导致由位于驱动侧的风扇60引入的外部空气A沿着壳体的径向在空气通道内流动,并且空气因此流入形成在连接壳42B中的空气通道R2。然后,外部空气A继续流过形成在定子铁芯21中的空气通道R1,并且通过出口端口51流出用于排出。
外部空气A在从引入到排出的时间段期间可以用于冷却轴承33B、转子30和定子20。
更具体地讲,通过使用引入的外部空气A,可以首先冷却风扇60本身,然后冷却轴承33B。主要从转子条35产生的转子30的热量通过转子铁芯支撑构件34传递到风扇60的主体,因此可以通过用流过风扇60的空气冷却风扇60来冷却整个转子30。因此,可以首先冷却转子30和轴承33B。
然后,流过定子铁芯21内的空气通道R1的外部空气A可以冷却定子铁芯21。从定子线圈22产生的热量传递到定子铁芯21。因此,通过冷却定子铁芯21可以冷却整个定子20。
因此,通过使用由位于驱动侧的风扇60引入的外部空气A可以冷却轴承33B、转子30和定子20。
另一方面,风扇60的叶轮60b的旋转力使位于驱动侧的相反侧的风扇60引入的外部空气A在径向方向上流动,如图6和图7所示,并且因此流入形成在第一外壳65的引导壁65a与第二外壳66的薄壁部分66a之间的排出通道70的入口端口70a中。然后,外部空气A流过排出通道70,在侧视图中观察时通过出口端口70b径向地流出。
在从引入到排出的时间段期间,外部空气A可以用于冷却轴承33A和转子30,类似于驱动侧的冷却。
从上述可以明白,通过使用由这对风扇60引入并循环的外部空气A可以冷却这对轴承33A和33B、转子30和定子20。在这种情况下,甚至当电动机4具有全封闭结构时,也可以在不增加电动机4的温度下达到满足设计值的电动机4的输出和性能。此外,可以避免轴承33A和33B中的温度增加,以及避免需要润滑油来润滑这些轴承33A和33B。在这种情况下,可以延长轴承33A和33B的寿命,并且转子轴31可以在稳定状态下旋转地被支撑。因此,在更长的寿命内可以容易地维持电动机的输出。
如图6所示,形成排出通道70的第一外壳65包括向下延伸的护罩或引导壁65a。因此,外部空气A可以由护罩引导壁65a引导在向下方向上排出。此外,排出通道70可以伸长在薄壁部分66a上方延伸的引导壁65a的长度,因此排出通道70的出口端口70b的位置可以背离叶轮60b移动。
因此,由排出通道70形成的导管使与外部空气A的排出相关的扩散角度(排出角度)D更小,因此可以降低由排出到外侧的空气产生的叶轮60b的风噪声。这种效果有助于降噪。
另外,因为第二外壳66的薄壁部分66a在左右方向L2上设置在第一外壳65的引导壁65a内侧并且与引导壁65a相对以便在薄壁部分66a与引导壁65a之间的空间中形成排出通道70,从而引导壁65a可以在左右方向L2上向内移薄壁部分66a的壁厚的减少量,同时确保出口端口70b的足够的横截面积(与外部空气A的流线垂直的表面)以维持排出通道70的恒定横截面。
因此,可以避免引导壁65a在左右方向L2上从壳体40的其他相邻部分突出到外侧,同时维持优选的冷却效率并且实现降噪。因此,可以避免增大电动机4的一般大小,否则需要确保排出通道70的适当大小。
更具体地讲,电动机4与齿轮箱13和耦接头12一起设置在左右车轮8之间,如图2所示。在这种情况下,可用于装配电动机4的轴向尺寸或空间S1受到严格限制,并且由转向架、轮轴和车轮部件的大小来决定。此外,电动机4设置在转向架3的轮轴10与横梁部分3a之间,如图2和图3所示。在这种情况下,可以装配电动机4的径向大小或空间S2也具有严格的限制,类似于对轴向尺寸S1的限制。
根据此实施例,减小或消除了引导壁65a从壳体40的侧壁的突出。因此,电动机4的大小可以限制在与图6所示的大小对应的轴向尺寸S1的范围内。
此外,构成引导通道70的引导壁65a和薄壁部分66a在从入口端口70a到出口端口70b的方向上彼此靠近。在这种情况下,可以使得出口端口70b比入口端口70a更窄。因此,可以有效地减小扩散角度D,因此可以容易实现减小由流出的空气流引起的噪声。
引导壁65a在周向上以圆弧形状延伸。根据此结构,位于出口端口70b侧的引导壁65a的端部显然比位于入口端口70a侧的引导壁65a的根部从轴O延伸更长的径向距离。在这种情况下,引导壁65a在周向上的端部的长度W2自然比引导壁65a在周向上的根部的长度W1更长,如图7所示。因此,即使当出口端口70b在左右方向L2上的长度减小长度W1和W2之间的差异量时,也可以使得在入口端口70a处的开口面积和在出口端口70b处的开口面积基本上彼此相等,因为引导壁65a与薄壁部分66a之间的间隙在入口端口70a处比在出口端口70b处更大。
在本文中参照图8的示意性图示来说明这一点。当排出通道70的入口端口70a和出口端口70b分别位于距离轴O的半径Ra和半径Rb处时,出口端口70b在周向上的长度比入口端口70a在周向上的长度变得更长。因此,当出口端口70b在轴向上的长度D2比入口端口70a在轴向方向上的长度D1短入口端口70a和出口端口70b在周向上的长度之间的差值时,入口端口70a的横截面积Sa和出口端口70b的横截面积Sb可以相等。
因此,当排出通道70的出口端口70b如图6所示在左右方向L2上变窄时,在不降低外部空气A的排出量的情况下(不降低冷却效率)可以仅减小风噪声的扩散角度D,当排出端口的横截面在排出方向上变窄时就会发生外部空气的排出量降低。
根据如上所述的实施例,可以使输出和性能稳定,并在将电动机4的大小限制在与可用于在火车上安装的有限空间对应的轴向尺寸S1的范围内的同时降噪和充分冷却。因此,电动机4变成能够提供最大输出量和性能、同时满足有限大小,例如有助于改善铁路车辆1的行驶性能的理想电动机。
<第一实施例的修改实例>
如上所述的第一实施例是在轴承33A下方的壳体40的区域中在驱动侧的相反侧设置空气入口端口56和排出通道70的实例。然而,实施例不限于此实例。例如,空气入口端口56和排出通道70可以位于轴承33A上方(车体2侧),或者在轴承33A的右侧或左侧。这些部件56和70的安装位置因此不限于任何特定的位置,而是可以以合适的方式变化。然而,考虑到利于防止灰尘、水分等容易进入壳体40中,更优选的是将空气入口端口56和排出通道70的位置放置在壳体40(轨道侧)的下部。
空气入口端口56和排出通道70的数量不限于一个。例如,多个空气入口端口56和排出通道70可以在周向上彼此间隔开的同时设置在这样的位置,该位置为沿着与驱动侧相反的壳体侧的周围间歇地设置的位置。
根据第一实施例,位于驱动侧的相反侧的空气入口端口56形成为连续延伸穿过轴承壳41A和连接壳42A的开口。然而,空气入口端口56不限于此实例。例如,空气入口端口56可以形成为仅延伸穿过连接壳42A的端口。在这种情况下,不阻挡空气入口端口56的释放部分(切口)例如形成在轴承壳41A中,以便不封闭空气入口端口56的入口侧。
实例2
<第二实施例>
以下描述第二实施例。
此实施例与第一实施例的不同之处在于,第一外壳65的引导壁65a经由肋与第二外壳66的薄壁部分66a连接上。
类似于第一实施例中的相应的构成元件的第二实施例中的零件以相同的附图标记给出,并且省略这些零件的相同说明。
<电动机的结构>
如图9和图10所示,在此实施例中的电动机80具有设置在第一外壳65的引导壁65a与第二外壳66的薄壁部分66a之间以连接引导壁65a和薄壁部分66a的多个肋81。
多个肋81是在径向上延伸并且围绕轴O以弧形周向地间隔开的垂直肋。根据附图所示的实例,设置了三个肋81,同时这三个肋在周向上彼此间隔开。肋81的数量不限于此数量,并且可以是一个、两个或四个或更多个。
<操作与优点>
根据此实施例中的电动机80,可以提供与第一实施例类似的操作和优点。此外,通过经由多个肋81将引导壁65a和薄壁部分66a之间连接成一个主体可以增加引导壁65a和薄壁部分66a的刚度。因此,例如,可以有效地防止引导壁65a和薄壁部分66a的不规则变形,例如,引导壁和薄壁部分的翘曲和挠曲。这种优点由于引导壁65a和薄壁部分66a在周向上变成更长而变得更加明显。
因此,排出通道70的形状可以长时间维持稳定状态,因此可以在稳定状态下实现降噪。此外,径向地设置多个肋81,在此构造中,外部空气A在排出通道70内流动之后径向地排出的流不容易被阻挡。因此,避免了空气量的减少,因此不容易降低冷却效率。
<第二实施例的修改实例>
根据如上所述的第二实施例,径向地设置多个肋81。然而,肋81的布置不限于此实例。只要肋81不阻挡外部空气A流过排出通道70,肋81的形状和位置可以以适当的方式变化。
实例3
<第三实施例>
以下描述第三实施例。
此实施例与第一实施例的不同之处在于,第一外壳65的引导壁65a和第二外壳66的薄壁部分66a比第一实施例的引导壁和薄壁部分进一步向下延伸。
类似于第一实施例中的相应的构成元件的第三实施例中的零件以相同的附图标记给出,并且省略这些零件的相同说明。
<电动机的结构>
根据此实施例中的电动机90,如图11和图12所示,与图6相比,第一外壳65的引导壁65a和第二外壳66的薄壁部分66a在上下方向L3上以相同的长度进一步向下延伸。在图11所示的实例的情况中,壁部件65a和66a延伸到这样一种程度,该程度为引导壁65a的端部在左右方向L2上与定子线圈22的外部相邻的程度。
<操作与优点>
根据此实施例中的电动机90,可以提供与第一实施例类似的操作和优点。此外,排出通道70变得比第一实施例中的排出通道70更长,使得出口端口70b的位置可以位于更远离风扇60的叶轮60b。在这种情况下,风噪声的扩散角度D可以得到进一步减小,并且变成接近零。因此,从叶轮60b产生的直接风噪声可以减小到接近零,因此进一步提高噪声的减小。
根据此实施例,肋81可以设置在引导壁65a与薄壁部分66a之间以经由肋81将这些部件65a和66a结合成一个主体,类似于第二实施例。
实例4
<第四实施例>
以下描述第四实施例。
此实施例与第三实施例的不同之处在于,第一外壳65的引导壁65a和第二外壳66的薄壁部分66a延伸到达壳体40在径向上的最外面的区域。
类似于第三实施例中的相应的构成元件的第四实施例中的零件以相同的附图标记给出,并且省略这些零件的相同说明。
<电动机100的结构>
根据此实施例中的电动机100,如图13和图14所示,第二外壳66的薄壁部分66a在向下方向上进一步延伸并且在径向方向上到达壳体40的最外面的区域。另一方面,第一外壳65的引导壁65a以类似方式在与薄壁部分66a平行的向下方向上进一步延伸,并且在这样一种情况下在径向上到达壳体40的最外面的区域,该情况为在左右方向L2上从外侧覆盖薄壁部分66a的情况。
根据此实施例,引导壁65a的端部被构造成在前后方向L1上笔直地延伸。因此,在附图所示的实例的情况中,在周向上位于两侧的引导壁65a的端部的区域不面对薄壁部分66a,因此仅由引导壁65a引导这个区域中的外部空气A。然而,实施例不限于此实例。例如,相对的壁部分可以从第二外壳66向下突出,使得相对的壁部分可以面对位于周向的两侧的引导壁65a的端部的区域。
<操作与优点>
根据此实施例中的电动机100,可以提供与第三实施例类似的操作和优点。此外,排出通道70变得比第三实施例中的排出通道70更长。在这种情况下,出口端口70b的位置可以位于更远离风扇60的叶轮60b,因此,风噪声的扩散角度D可以减小到接近零。此外,可以在垂直方向上大体向下引导外部空气A的排出方向。鉴于这些点,可以进一步改善降噪,从而允许电动机100的状态变成接近理想的低噪声状态。
类似于上述实施例,甚至在此实施例中,与入口端口70a相比,可以维持排出通道70的出口端口70b大体上相同的横截面积。具体地讲,引导壁65a和薄壁部分66a在径向上延伸到壳体40的最外侧区域,在此情况下,引导壁65a和薄壁部分66a各自的长度在周向上变得更大。因此,即使当引导壁65a和薄壁部分66a在左右方向L2上彼此靠近引导壁65a和薄壁部分66a的延伸的长度,也可以维持与入口端口70a的横截面积大体上相等的出口端口70b的横截面积,如上所述。
<第四实施例的修改实例>
根据如上所述的第四实施例,如图15所示,多个肋101设置在引导壁65a和薄壁部分66a之间以连接两个部件65a和66a。多个肋101是在径向上延伸的垂直肋并且围绕轴O径向地设置,类似于第二实施例。在附图所示的情况中,对三个肋101提供了在周向上的干预空间。肋101不限于此实例。将要设置的肋101的数量可以是一个、两个或四个或更多个。
当设置多个肋101时,可以提供与第二实施例类似的操作和优点。具体地讲,对于引导壁65a和薄壁部分66a在径向上延伸到达壳体40的最外侧的区域的根据此实施例的结构,更优选地是提供多个肋101以防止排出通道70翘曲或变形。
实施例5
<第五实施例>
以下描述第五实施例。
此实施例与第四实施例的不同之处在于,开放孔形成在引导壁65a中作为排出外部空气A的开口。
类似于第四实施例中的相应的构成元件的第五实施例中的零件以相同的附图标记给出,并且省略这些零件的相同说明。
<电动机110的结构>
根据此实施例的电动机110,如图16所示,多个开放孔(补充孔)111形成在第一外壳65的引导壁65a中,作为流入排出通道70中的外部空气在到达出口端口70b之前排出到外部的开口。
<操作与优点>
根据此实施例中的电动机110,可以提供与第四实施例类似的操作和优点。此外,外部空气A可以在到达排出通道70的末端之前通过开放孔111排出。在这种情况下,改善了外部空气A的排出,因此可以增大气流的量。因此,在维持低噪声状态的同时可以进一步提高冷却效果。
优选的是,例如,如图17所示,尽量避免了将各个开放孔111定位在径向上,以便不中断径向流动的外部空气A的流动。此外,当提供了连接引导壁65a和薄壁部分66a的肋112和113时,还优选的是开放孔111设置不与肋112和113重叠的位置。
附图示出了实例,该实例包括在靠近空气入口端口56的位置处在周向上彼此间隔开的四个肋112以及三个肋113,这三个肋在径向上比肋112更长,在径向上设置在肋112的外侧的区域中并且在周向上彼此间隔开。然而,肋112和113不限于此实例。
因此,优选的是,在考虑外部空气A的流向以及肋112和113的位置的同时确定开放孔111的形成位置和设置方向。具体地讲,优选的是,开放孔111形成在排出的外部空气A接近于零的扩散角度D的位置的径向外侧(根据以下因素确定,例如,风扇60的叶轮60b的形状和大小)。根据此结构,可以防止叶轮60b的风噪声通过开放孔111渗漏到外侧。
实施例6
<第六实施例>
以下描述第六实施例。
此实施例与第一实施例的不同之处在于,形成在驱动侧的相反侧的空气入口端口56的位置位于不同的位置。
类似于第一实施例中的相应的构成元件的第六实施例中的零件以相同的附图标记给出,并且省略这些零件的相同说明。
<电动机的结构>
根据此实施例中的电动机120,如图18所示,排出通道70形成为位于轴承33A下方(铁路侧),而空气入口端口56形成为位于轴承33A上方(车体2侧)。换句话讲,空气入口端口56和排出通道70设置在轴承33A的相反侧。
<操作与优点>
根据此实施例中的电动机120,可以提供与第一实施例类似的操作和优点。此外,风扇60可以通过以下方式高效地冷却:在随着风扇60的旋转引入的外部空气A朝着排出通道70流动的时间段内,在风扇60的主板60a的整个外表面上接收外部空气A。与冷却同步地,也可以高效地冷却轴承33A的整个区域。因此,可以进一步高效地冷却轴承33A和转子30。
<第六实施例的修改实例>
如上所述的第六实施例示出了在轴承33A上方设置空气入口端口56并且在轴承33A下方设置排出通道70的实例。然而,实施例不限于此实例。只要空气入口端口56和排出通道70设置在轴承33A的相反侧,空气入口端口56和排出通道70可以位于任何位置。
例如,允许这样一种结构:在轴向尺寸S1所限定的区域中形成空气入口端口56,在具有少量裕度的区域中形成排出通道70,该裕度允许用于轴向(极限)尺寸S1的更大区域(S1加上一些额外的区域)。在这种情况下,转向架3内的空间可以更有效地用作安装空间,从而允许设计具有更高的输出的电动机。
例如,位于电动机背面但是偏离车轮8的外部直径的图2和图3所示的区域Z可以提供用作电动机的部件的空间。也就是说,区域Z对应于具有用于极限尺寸的裕度的上述内容(S1加上一些余量)。因此,排出通道70可以以这样一种方式形成,该方式为出口端口70b位于区域Z中,用于有效地利用该区域的方式。
虽然描述了某些实施例,但是这些实施例仅仅通过实例的方式来呈现,并且并非旨在限制本发明的范围。实际上,本文所述的新型实施例可以以多种其他形式实施;此外,在不脱离本发明的精神的情况下可以对本文所述的实施例在形式上进行多种省略、替换和变化。所附的权利要求书及其等效形式旨在覆盖落入本发明的范围和精神内的这种形式或修改。
例如,电动机不限于各个实施例中讨论的全封闭式电动机,而是可以是具有包含叶轮60b的风扇60的开放式电动机。此外,在各个实施例中讨论了具有无框结构的电动机,但是电动机可以是设置有框架的电动机。
根据本文所述的各个实施例,排出通道70设置在与驱动侧相反的壳体40的一侧。然而,排出通道70可以设置在与另一侧对应的驱动侧,或者既设置在驱动侧又设置在驱动侧的相反侧。
具体地讲,与感应电动机相比具有更大的容许温升的永磁式同步电动机包括在定子铁芯21中没有空气通道R1的类型并且直接排出流过连接壳42B的空气通道R2的外部空气A到外侧。在这种情况下,更合适的是将排出通道70设置在驱动侧。
因此,电动机不限于感应电动机,但是可以是包括永磁式电动机的其他各种类型的电动机。
Claims (12)
1.一种用于车辆的电动机,包括:
转子轴,围绕轴线旋转并且具有相对的轴向端部;
转子铁芯,固定在所述转子轴上;
定子铁芯,径向地设置在所述转子铁芯外侧;
壳体,在其中容纳所述转子铁芯和所述定子铁芯,并且经由轴承支撑所述转子轴的相对的轴向端部使得所述转子轴可旋转;
空气入口端口,形成在所述壳体的与所述轴承径向地间隔开的一部分上;以及
风扇,设置在所述转子铁芯与所述轴承之间,并且与所述转子轴一起旋转以引导外部空气进入所述空气入口端口中,
其中,
所述壳体的在所述轴向上位于所述风扇的叶轮外侧的一部分形成第一外壳和第二外壳,所述第一外壳和所述第二外壳构成排出所述外部空气的排出通道,
所述第一外壳包括在所述径向上延伸的引导壁,并且
所述第二外壳包括薄壁部分,所述薄壁部分的壁厚小于所述第二外壳的相邻部分的壁厚,所述薄壁部分在轴向上与所述引导壁间隔开,以在所述薄壁部分与所述引导壁之间构成所述排出通道。
2.根据权利要求1所述的电动机,进一步包括:设置在所述引导壁与所述薄壁部分之间以连接所述引导壁和所述薄壁部分的肋。
3.根据权利要求2所述的电动机,其中所述肋从所述轴线径向地延伸。
4.根据权利要求1所述的电动机,其中所述引导壁和所述薄壁部分的每个以这样一种方式在周向上设置,该方式为所述排出通道形成在所述周向上并且在所述周向上延伸以形成所述排出通道的入口端口和出口端口的方式,并且
所述引导壁和所述薄壁部分在从所述排出通道的所述入口端口到所述出口端口的方向上互相接近。
5.根据权利要求1所述的电动机,其中,
所述薄壁部分在所述径向上延伸到所述壳体的最外侧的区域,并且
所述引导壁在所述径向上延伸到所述壳体的最外侧的区域并且在所述轴向上覆在所述薄壁部分上。
6.一种车辆电动机,具有位于壳体的一部分内的封闭电动机以及形成在所述壳体的至少一部分内并且延伸经过所述壳体的封闭所述电动机的部分的至少一个空气流动通道,所述电动机包括在形成所述壳体的至少一部分的相对的第一外壳和第二外壳所支撑的轴承之间延伸的驱动轴,该车辆电动机包括:
入口通道,延伸穿过所述外壳;
护罩,从所述外壳的至少一个延伸并且与所述外壳的额外部分配合以形成延伸穿过所述外壳的排出通道,所述外壳的额外部分具有与所述护罩相对的暴露于所述排出通道的厚度减小区域;以及
空气通道,在所述壳体内从所述入口通道延伸到所述排出通道。
7.根据权利要求6所述的车辆电动机,进一步包括至少部分地设置在所述空气通道内的风扇。
8.根据权利要求7所述的车辆电动机,其中所述排出通道具有与所述空气通道流体连通的入口端口以及位于所述入口端口远端的出口端口。
9.根据权利要求8所述的车辆电动机,其中所述风扇上包括可旋转主体和至少一个叶轮,所述叶轮可定位成在所述风扇旋转期间移动经过所述排出通道的入口端口。
10.根据权利要求9所述的车辆电动机,其中所述排出通道在所述出口端口处垂直于所述驱动轴的轴线延伸。
11.一种铁路车辆,具有车辆电动机,所述车辆电动机具有位于壳体的一部分内的封闭电动机以及形成在所述壳体的至少一部分内并且延伸经过所述壳体的封闭所述电动机的部分的至少一个空气流动通道,所述电动机包括在形成所述壳体的至少一部分的相对的外壳所支撑的轴承之间延伸的驱动轴,所述铁路车辆包括:
入口通道,延伸穿过所述外壳;
护罩,从所述外壳延伸并且与所述外壳的额外部分配合以形成延伸穿过所述外壳的排出通道,所述外壳的额外部分具有与所述护罩相对的暴露于所述排出通道的厚度减小区域;
空气通道,在所述壳体内从所述入口通道延伸到所述排出通道;以及
车体,附接到所述车体的所述车辆电动机经由转向架保持在所述车体的底板下方。
12.根据权利要求11所述的铁路车辆,其中所述排出通道背离所述车体的底板延伸。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107492978A (zh) * | 2017-10-20 | 2017-12-19 | 中车永济电机有限公司 | 轻轨、地铁牵引电机 |
CN113937945A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-14 | 中车株洲电机有限公司 | 一种对轴承冷却的永磁电机及电力机车 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6071778B2 (ja) * | 2013-06-27 | 2017-02-01 | 株式会社東芝 | 車両用電動機及び鉄道車両 |
JP2016213990A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 株式会社東芝 | ロータおよび回転機械 |
CN108781024B (zh) * | 2016-03-22 | 2020-07-28 | 三菱电机株式会社 | 车辆用主电动机 |
US10855145B2 (en) | 2016-05-11 | 2020-12-01 | Bombardier Transportation Gmbh | Track-bound vehicle electric machine |
JP6333916B2 (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-30 | ファナック株式会社 | 異物の侵入を抑制する電動機 |
JP2018074893A (ja) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 日本電産株式会社 | ロータ組立体 |
US11218056B2 (en) * | 2017-03-07 | 2022-01-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Main electric-motor for vehicle |
KR102690871B1 (ko) * | 2018-09-18 | 2024-08-02 | 엘지이노텍 주식회사 | 모터 |
KR102656561B1 (ko) | 2018-10-01 | 2024-04-12 | 엘지이노텍 주식회사 | 모터 |
US12062970B2 (en) | 2020-02-21 | 2024-08-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric motor |
US11973396B2 (en) * | 2021-03-31 | 2024-04-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric transmission for an electric lawnmower |
EP4220915A1 (en) * | 2022-01-27 | 2023-08-02 | ALSTOM Holdings | Air-outlet-hood for self-ventilated traction motors for rolling stock |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003143809A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Toshiba Transport Eng Inc | 車両用全閉外扇形電動機 |
CN1862921A (zh) * | 2005-05-09 | 2006-11-15 | 株式会社东芝 | 旋转电机 |
CN102356534A (zh) * | 2009-03-17 | 2012-02-15 | 株式会社东芝 | 车辆用全闭型主电动机 |
US20120212086A1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-08-23 | Takashi Nagayama | Electric motor |
CN103023215A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 株式会社东芝 | 电动马达 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0545493Y2 (zh) * | 1987-11-10 | 1993-11-19 | ||
JP3752770B2 (ja) * | 1997-03-21 | 2006-03-08 | 株式会社デンソー | ランデルコア型回転電機 |
JP2003278687A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-02 | Nippon Densan Corp | 送風機 |
US6891290B2 (en) * | 2002-11-25 | 2005-05-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fully enclosed type motor with outer fans |
JP4772298B2 (ja) * | 2004-07-07 | 2011-09-14 | 株式会社東芝 | 車両駆動用全閉型電動機 |
JP2006180684A (ja) | 2004-11-25 | 2006-07-06 | Toshiba Corp | 車両駆動用全閉形電動機 |
JP4423271B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2010-03-03 | 三菱電機株式会社 | 電動機 |
JP4846065B1 (ja) * | 2010-08-04 | 2011-12-28 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
JP5597481B2 (ja) * | 2010-08-24 | 2014-10-01 | 株式会社東芝 | 全閉型主電動機 |
US9391483B2 (en) * | 2010-10-06 | 2016-07-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary electric machine, bearing attaching and detaching jig, and bearing replacement method |
JP5801127B2 (ja) * | 2011-07-20 | 2015-10-28 | 株式会社東芝 | 全閉型電動機 |
JP6009830B2 (ja) * | 2012-06-15 | 2016-10-19 | 株式会社東芝 | 全閉形電動機 |
US9966814B2 (en) * | 2012-10-05 | 2018-05-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor having a fan cover that is latched to a foot plate, pump, and method for manufacturing the motor |
JP5963885B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2016-08-03 | 三菱電機株式会社 | 電動機、ポンプ、および電動機の製造方法 |
CN105027398A (zh) * | 2013-03-06 | 2015-11-04 | 三菱电机株式会社 | 旋转电机 |
JP6071778B2 (ja) * | 2013-06-27 | 2017-02-01 | 株式会社東芝 | 車両用電動機及び鉄道車両 |
-
2013
- 2013-06-27 JP JP2013135502A patent/JP6071778B2/ja active Active
-
2014
- 2014-01-21 CN CN201480009054.2A patent/CN104995825B/zh active Active
- 2014-01-21 WO PCT/JP2014/000271 patent/WO2014207966A1/en active Application Filing
- 2014-01-21 EP EP14817310.7A patent/EP3014745B1/en active Active
- 2014-02-14 US US14/181,464 patent/US9450473B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003143809A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Toshiba Transport Eng Inc | 車両用全閉外扇形電動機 |
CN1862921A (zh) * | 2005-05-09 | 2006-11-15 | 株式会社东芝 | 旋转电机 |
CN102356534A (zh) * | 2009-03-17 | 2012-02-15 | 株式会社东芝 | 车辆用全闭型主电动机 |
US20120212086A1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-08-23 | Takashi Nagayama | Electric motor |
CN103023215A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 株式会社东芝 | 电动马达 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107492978A (zh) * | 2017-10-20 | 2017-12-19 | 中车永济电机有限公司 | 轻轨、地铁牵引电机 |
CN113937945A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-14 | 中车株洲电机有限公司 | 一种对轴承冷却的永磁电机及电力机车 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3014745A4 (en) | 2017-02-15 |
CN104995825B (zh) | 2017-10-20 |
JP2015012669A (ja) | 2015-01-19 |
US9450473B2 (en) | 2016-09-20 |
WO2014207966A1 (en) | 2014-12-31 |
EP3014745B1 (en) | 2020-02-19 |
US20150000549A1 (en) | 2015-01-01 |
JP6071778B2 (ja) | 2017-02-01 |
EP3014745A1 (en) | 2016-05-04 |
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