CN105981269B - 全封闭型牵引电动机 - Google Patents

Abstract

一种牵引电动机(100)，包括定子(10)、转子铁心(4)、铁心按压件(5)、冷却风扇(30)、转子(7)、框架(2)、支架(1)以及轴承部(50)，冷却风扇(30)由主板(31)、多个叶片(32)和引导件(33)构成，其中，主板(31)将全封闭型牵引电动机(100)的内部与外部分隔，多个叶片(32)在冷却风扇(30)的支架(1)侧沿转子(7)的旋转方向设置，引导件(33)设置于叶片(32)的支架(1)一侧，在支架(1)的将引导件(33)朝向支架(1)投影而得到的区域内设置有吸气口(20)，引导件(33)形成为使从吸气口(20)吸入的空气引导至转子轴(9)。

Description

全封闭型牵引电动机

技术领域

本发明涉及一种对轨道车进行驱动的全密闭型牵引电动机。

背景技术

一般来说，从减少保养的方面考虑，用于对轨道车进行驱动的旋转电机多采用全密闭型的牵引电动机(全封闭型牵引电动机)。上述全封闭型牵引电动机主要包括筒状的框架、将框架的两端堵塞的支架、被设于支架的轴承支承的转子轴、设于转子轴的转子铁心、固接于框架的定子铁心以及安装于定子铁心的定子线圈，并且构成为将电动机的内部气体密闭。

在如上所述构成的全封闭型牵引电动机中，因将电动机内部密闭的结构，而无法将外部气体引入电动机内以对其进行冷却，因此，为了将电动机内的热量向外部散发，需要采取使框架大型化来增大散热面积等措施。为了消除上述大型化这样的缺点，有人提出了一种使用冷却风扇作为将电动机内与电动机外分隔的部件的全封闭型牵引电动机。根据上述牵引电动机，当转子旋转时，利用固定于转子的冷却风扇对电动机内的空气(内部气体)进行搅拌，在转子及定子铁心处被加热的内部气体会通过冷却风扇及框架等进行热交换，使得牵引电动机被有效地冷却。

为了实现牵引电动机进一步的大容量化，需要更有效地对内部气体进行冷却。为此，需要采取使冷却风扇产生的风量增加、或是将冷却器安装于牵引电动机等措施。但是，在这样的措施中，会产生如下新的技术问题：伴随着风量的增加而使噪声增大，伴随着冷却器的安装而使牵引电动机大型化。

作为解决上述问题的手段，在下述专利文献1所示的现有的牵引电动机中，在支架上形成有开口部，在上述支架的电动机内侧形成有从开口部延伸至转子轴旁边的通风道。此外，在冷却风扇的主板的支架侧面形成有多个叶片，因冷却风扇旋转，而将外部气体从开口部引入。上述外部气体作为用于对牵引电动机进行冷却的冷却风，按支架的通风道、转子轴及叶片的顺序流动，并经由形成于框架的通风道向电动机外排出。藉此，能使牵引电动机整体的散热效率提高，实现牵引电动机的小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010－220417号公报(图1)

发明内容

发明所要解决的技术问题

在现有技术中，用于将外部气体导入到转子轴附近的通风道形成在支架的电动机内侧。即，在主板与支架之间存在突起物。因而，冷却风扇的叶片部需要配置在比通风道更靠外径侧的位置。

但是，一般来说，冷却风扇的叶片部越是位于外径侧，叶片外径部的周向速度越是增加，藉此，叶片部以高速穿过风，而使冷却风扇所产生的噪声变大。因而，在这样的上述现有技术的结构中，存在如下技术问题：若为了降低冷却风扇的噪声而使叶片外径缩小，则叶片面积会减少，因此，无法维持所需风量。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于获得一种全封闭型牵引电动机，其通过在抑制噪声的同时确保所需冷却风量，从而能实现散热效率的提高。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，实现目的，本发明的全封闭型牵引电动机包括：定子；转子，该转子具有配置于定子内周侧的转子铁心和冷却风扇；框架，该框架将所述定子和所述转子包围；支架，该支架与所述框架连接，并对转子轴进行支承；以及轴承部，该轴承部设于所述支架，并对转子轴进行支承，其特征是，所述冷却风扇由主板、多个第一叶片、第一引导件构成，其中，所述主板的直径随着从所述铁心按压件朝向所述轴承部而扩大，以将全封闭型牵引电动机的内部与外部分隔，多个所述第一叶片在所述冷却风扇的支架侧沿转子的旋转方向设置，所述第一引导件在各所述第一叶片的支架侧与所述主板平行地配置，在所述支架的将所述第一引导件朝向所述支架投影而得到的区域内设置有吸气口，所述第一引导件形成为使从所述吸气口吸入的空气被引导至所述转子轴。

发明效果

根据本发明，由于在不减少叶片面积的情况下降低叶片的外径部的周向速度，因此，起到能通过在抑制噪声的同时确保所需冷却风量来实现散热效率的提高这样的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施方式的全封闭型牵引电动机的纵剖视图。

图2是图1所示的冷却风扇的立体剖视图。

图3是表示图1所示的冷却风扇的变形例的图。

图4是图3所示的冷却风扇的立体图。

图5是图3所示的冷却风扇的立体剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的全封闭型牵引电动机的实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式

图1是本发明实施方式的全封闭型牵引电动机的纵剖视图。图2是图1所示的冷却风扇的立体剖视图。

全封闭型牵引电动机(以下称为“牵引电动机”)100构成为具有：定子10，该定子10由定子铁心3及定子线圈8构成；转子7，该转子7配置在定子10内；框架2，该框架2将定子10及转子7包围；支架1，该支架1配置在框架2的驱动侧60；以及芯51，该芯51设置在框架2的反驱动侧61的轴中心部。

在支架1形成有与框架2的通风道22连通的通风道21和吸气口20。吸气口20沿周向设置。此外，吸气口20设置在将引导件33朝向支架1投影而得到的区域内。

在框架2形成有位于定子铁心3外周侧的通风道22。通风道22以一端与支架1的通风道21连通的方式在框架2的周向上设置多个。在通风道22的另一端形成有排气口25，该排气口25将在支架1的通风道21和框架2的通风道22中流动而来的冷却风向电动机外排出。

转子7是由转子铁心4、铁心按压件5、铁心按压件6、冷却风扇30、转子条(rotorbar)13、环状的端环14一体连接而形成感应电动机的笼型转子，其中，上述转子铁心4是将电磁钢板层叠而成的，上述铁心按压件5将转子铁心4的驱动侧60覆盖，上述铁心按压件6将转子铁心4的反驱动侧61覆盖，上述冷却风扇30安装于铁心按压件5，上述转动杆13埋入转子铁心4，上述端环14设置在转动杆13的两端。

在定子铁心3的内周面与转子铁心4的外周面之间形成有一样的空隙。支架1的中心部的轴承部50对以自由旋转的方式支承转子轴9的一端的轴承进行收纳，并且包括迷宫结构。迷宫是指构成旋转部和固定部间的边界，能防止轴承润滑用脂向电动机外漏出，并防止垃圾从电动机外进入轴承及电动机内的结构。芯51对以自由旋转的方式支承转子轴9的另一端的轴承进行收纳，并且包括迷宫结构。利用上述结构，转子7的旋转力可经由配置于驱动侧60的未图示的接头及齿轮装置而传递至车轮。

冷却风扇30由主板31、多个叶片32(第一叶片)和引导件33(第一引导件)构成，主板31呈直径随着从铁心按压件5朝向支架1扩大的形状，并配置成将牵引电动机100的内部与外部分隔。引导件33的具体情况在后面说明。

主板31的外周端31a配置在支架1的旁边，在主板31与支架1之间设置有迷宫(微小间隙11)。藉此，抑制在冷却风扇30与支架1之间流动的冷却风进入电动机内。

在主板31上设置有供转子轴9插入的通孔31b，在主板31的支架1一侧的面(在图示例中为驱动侧60的面)上形成有多个叶片32。叶片32沿转子7的周向设置，并且配置在主板31与引导件33之间。叶片32以从冷却风扇30的中心朝向主板的外周端31a延伸的方式形成，内径侧端部32b位于主板31的中心侧，外径侧端部32a位于主板31的外周端31a侧。

引导件33形成为例如无底的研钵状，并在与吸气口20相对的位置处设置于叶片32的另一端(驱动侧60)。此外，引导件33以不妨碍从吸气口20引入的冷却风的流动的方式与主板31平行地设置。图示例的引导件33的从主板31侧的周缘部(内周缘部33b)至支架1侧的周缘部(外周缘部33a)为止的宽度e形成为比从内径侧端部32b至外径侧端部32a为止的宽度f大。

此外，引导件33的内周缘部33b位于主板31与转子轴9的嵌合部附近，且引导件33的外周缘部33a设置成位于支架1附近。通过将内周缘部33b设置于上述嵌合部附近，从而能将从吸气口20导入的外部气体引导到主板31的通孔31b附近，并能提高主板31中的热交换率。此外，通过将外周缘部33a设置于支架1的旁边，从而能防止从吸气口20导入的外部气体从外周缘部33a与支架1间的微小间隙12向通风道21逸散。

由引导件33带来的效果如下所述。

(1)从外部导入的冷却风因在吸气口20处的风道的截面发生变化而发生紊乱。当上述紊乱的空气进入主板31与引导件33间时，由于内径侧端部32b横切上述紊乱的空气，使风噪(日文：風切り音)放大而成为噪声的主要原因。通过像图示例这样将引导件33设置在吸气口20的正面，从而从吸气口20导入的外部气体在到达转子轴9附近之前被整流。因而，由于整流后的空气进入主板31与引导件33之间，从而能抑制在内径侧端部32b处的风噪，并能降低噪声。

(2)当从吸气口20导入的空气经过冷却风扇时，由于叶片32横切空气，因此，会产生空气漩涡。通过像图示例这样设置引导件33，从而能抑制空气漩涡，并能降低因上述漩涡而产生的噪声。

(3)此外，由于引导件33夹设在叶片32与吸气口20之间，因此，由叶片32产生的噪声被引导件33屏蔽，并能抑制从吸气口20向电动机外漏出的噪声。此外，由于利用引导件33在主板31所吸收的牵引电动机内部的热量与低温的外部气体之间进行热交换，因此，能使在主板处的热交换效率提高，并能使牵引电动机100的冷却效率提高。

另外，在图示例的牵引电动机100中，吸气口20的截面(图中d)、引导件33与支架1间的风道截面(图中a)、主板31与引导件33间的风道截面(图中b)、主板31的没有设置叶片32的部位与支架1间的风道截面(图中c)形成为相同的大小。通过如上所述构成，能使图中a、b、c的风道的截面变化变小，抑制从吸气口20导入的外部气体的紊乱，并能抑制外部气体经过上述风道时的风噪。

以下，对动作进行说明。因冷却风扇30旋转，而从吸气口20引入外部气体，从吸气口20引入的外部气体如图1的符号A所示的虚线这样，按引导件33与支架1之间、转子轴9附近、主板31与引导件33之间、主板31与支架1之间、通风道21、通风道22的顺序流动，而从排气口25向电动机外排出。通过这样，能使牵引电动机100的电动机内的热量经由主板31及框架2等排出到电动机外。其结果是，能有效地对牵引电动机100整体进行冷却。

接着，对将冷却风扇30变形后的例子进行说明。图3是表示图1所示的冷却风扇的变形例的图。图4是图3所示的冷却风扇的立体图。图5是图3所示的冷却风扇的立体剖视图。

图3所示的冷却风扇30由主板31、叶片32、引导件33、叶片34(第二叶片)和引导件35(第二引导件)构成。在主板31的定子线圈8一侧的面(反驱动侧61的面)上形成有多个叶片34。叶片34沿转子7的周向设置多个，并且配置在主板31与引导件35之间。叶片34以从冷却风扇30的中心朝向主板的外周端31a延伸的方式形成。

叶片34的内径侧端部34b位于端环14一侧，外径侧端部34a位于主板31的外周端31a一侧。另外，较为理想的是，内径侧端部34b以使经过转子铁心4的通风道23的内部气体被有效地引导至主板31一侧的方式设置在端环14旁边。

引导件35形成为例如无底的研钵状，且引导件35设置成定子10一侧的周缘部(内周缘部35b)位于转子7的端部旁边，以使经过定子铁心3的内周面与转子铁心4的外周面间的间隙的空气被引导至主板31的外周端31a，而主板31一侧的周缘部(外周缘部35a)位于主板31的外周端31a旁边。转子7的端部例如位于端环14与线圈端8a之间。另外，内周缘部35b的位置不限定于图示例，但通过将内周缘部35b设置于转子7的端部，从而能使经过转子7的通风道23后的内部气体不在定子线圈周边扩散，而有效地经过主板31表面，以向定子的通风道24引导。因而，通过使内部气体的循环效率增加，从而能使内部气体的温度下降，并使牵引电动机100的冷却效率提高。

以下，对动作进行说明。因冷却风扇30旋转而对内部气体进行搅拌，例如，使内部气体如图3的符号B所示的虚线这样经过定子铁心3的通风道24及转子铁心4的通风道23而在电动机内循环。在转子7及定子铁心3等中被加热的内部气体从内周缘部35b一侧被引入引导件35与主板31之间，并通过因从主板31中心部经过外周部而实现的在主板31处的热交换，来对内部气体进行冷却。

在现有技术中，用于将外部气体导入到转子轴附近的通风道形成在支架的电动机内侧。即，在主板与支架之间存在突起物。因而，叶片的内径侧端部无法设置在比通风道更靠内径侧的位置。因而，为了确保所需风量，需要通过将叶片的外径侧端部配置于冷却风扇的外周缘部旁边，来增加叶片面积。但是，叶片的外径侧端部越是位于外径侧，叶片的外径侧的周向速度越是增加，而上述周向速度越高，则在冷却风扇处产生的噪声就越大。这样，在上述现有技术的结构中，存在无法在确保叶片面积的同时降低在冷却风扇处产生的噪声这样的技术问题。

在本实施方式的牵引电动机100中，能在不减少叶片面积的情况下，缩小叶片32及引导件33的外径。因而，能在维持所需冷却风量的同时使叶片外周部的周向速度降低，能在不使牵引电动机100的冷却效率降低的情况下实现低噪声。此外，根据牵引电动机100，能使支架的形状简化，并能降低制造成本。

另外，在图示例的主板31上设置有引导件35来作为一例，但主板31的结构不限定于图示例，也可以省略引导件35。在这种情况下，虽然在主板31中流过的内部气体的流量会降低，但与没有叶片34的情况相比，能增加热交换率。

此外，在图示例的牵引电动机100中，在驱动侧60的支架1设置有吸气口20，在驱动侧60的冷却风扇30中设置有叶片32、引导件33、叶片34及引导件35，但牵引电动机100的结构不限定于图示例。例如，也可以构成为在框架2的反驱动侧61的面上设置相当于吸气口20的通孔，在铁心按压件6上设置与冷却风扇30相同的冷却风扇，还可以构成为在上述冷却风扇的驱动侧60的面上设置相当于叶片34及引导件35的机构。

此外，图示例的引导件35的内周缘部35b的位置不限定于图示例。例如，引导件35也可以使内周缘部35b位于转子7的端部旁边，且形成为与线圈端8a的形状相似的形状。例如，当引导件35沿着线圈端8a平行地形成时，线圈端8a的热量在引导件35处被吸收，从而能有效地对定子铁心3及线圈端8a进行冷却。

如以上所说明的，实施方式的牵引电动机100包括：定子10；转子7，该转子7具有配置于定子10内周侧的转子铁心4和冷却风扇30；框架2，该框架2将定子10和转子7包围；支架1，该支架1与框架2连接，并对转子轴9进行支承；以及轴承部50，该轴承部50设于支架1，并对转子轴9进行支承；冷却风扇30由主板31、多个叶片32(第一叶片)、引导件33(第一引导件)构成，其中，上述主板的直径随着从铁心按压件5朝向轴承部而扩大，以将全封闭型牵引电动机100的内部与外部分隔，上述多个叶片32(第一叶片)在冷却风扇30的支架1侧沿转子7的旋转方向设置，上述引导件33(第一引导件)在叶片32的支架1侧与主板31平行地配置；在支架1的将引导件33朝向支架1投影而得到的区域内设置有吸气口20；引导件33形成为使从吸气口20吸入的空气被引导至转子轴9。根据上述结构，能在不减少叶片面积的情况下，使叶片32及引导件33的外径缩小。因而，能在维持所需冷却风量的同时使叶片外周部的周向速度降低，能在不使牵引电动机100的冷却效率降低的情况下实现低噪声。此外，在牵引电动机100中，能使支架1的形状简化，并能降低制造成本。

此外，由于引导件33形成为使经过叶片32的空气不会返回至吸气口20，因此，能防止从吸气口20导入的外部气体从外周缘部33a与支架1间的微小间隙12向通风道21逸散。此外，由于引导件33的内周缘部33b以使从吸气口20吸入的空气被引导至转子轴9的方式形成，因此，能将从吸气口20导入的外部气体引导至主板31的通孔31b附近，并能提高主板31中的热交换率。

另外，本发明实施方式的全封闭型牵引电动机仅示出了本发明的内容的一例，也可以与其它的公知技术组合，在不脱离本申请的主旨的范围内，也可以以省略一部分等的方式进行改变来构成，这点是自不待言的。

工业上的可利用性

如上所述，本发明能适用于全封闭型牵引电动机，特别地，作为通过在抑制噪声的同时确保所需冷却风量来实现散热效率提高的发明是有用的。

(符号说明)

1 支架

2 框架

3 定子铁心

4 转子铁心

5、6 铁心按压件

7 转子

8 定子线圈

8a 线圈端

9 转子轴

10 定子

11、12 微小间隙

13 转子条

14 端环

20 吸气口

21、22、23、24 通风道

25 排气口

30 冷却风扇

31 主板

31a 外周端

31b 通孔

32 叶片

32a 外径侧端部

32b 内径侧端部

33 引导件

33a 外周缘部

33b 内周缘部

34 叶片

34a 外径侧端部

34b 内径侧端部

35 引导件

35a 外周缘部

35b 内周缘部

50 轴承部

51 芯

60 驱动侧

61 反驱动侧

100 全封闭型牵引电动机。

Claims (7)

1.一种全封闭型牵引电动机，包括：

定子；

转子，该转子具有配置于所述定子内周侧的转子铁心、冷却风扇和将所述转子铁心的两端覆盖的铁心按压件；

框架，该框架将所述定子和所述转子包围；

支架，该支架与所述框架连接，并对转子轴进行支承；以及

轴承部，该轴承部设于所述支架，并对转子轴进行支承，

其特征在于，

所述冷却风扇由主板、多个第一叶片、第一引导件构成，其中，所述主板的直径随着从所述铁心按压件朝向所述轴承部而扩大，以将全封闭型牵引电动机的内部与外部分隔，多个所述第一叶片在所述冷却风扇的支架侧沿所述转子的旋转方向设置，所述第一引导件在各所述第一叶片的所述支架一侧与所述主板平行地配置，

在所述支架的将所述第一引导件朝向所述支架投影而得到的区域内设置有吸气口，

所述第一引导件形成为使从所述吸气口吸入的空气被引导至所述转子轴。

2.如权利要求1所述的全封闭型牵引电动机，其特征在于，

所述第一引导件形成为使经过所述第一叶片后的空气不会返回至所述吸气口。

3.如权利要求1所述的全封闭型牵引电动机，其特征在于，

所述第一引导件的内周缘部形成为使从所述吸气口吸入的空气被引导至所述转子轴。

4.如权利要求1所述的全封闭型牵引电动机，其特征在于，

所述吸气口的截面、所述第一引导件与所述支架之间的风道截面、所述主板与所述第一引导件之间的风道截面以及所述主板的没有设置所述第一叶片的部位与所述支架之间的风道截面形成为相同大小。

5.如权利要求1所述的全封闭型牵引电动机，其特征在于，

在所述冷却风扇的定子侧沿所述转子的旋转方向设置有多个内部气体循环用的第二叶片。

6.如权利要求5所述的全封闭型牵引电动机，其特征在于，

在所述第二叶片的定子侧设置有第二引导件，该第二引导件沿着所述定子的线圈端平行地形成。

7.如权利要求6所述的全封闭型牵引电动机，其特征在于，

所述第二引导件形成为使所述第二引导件的内周缘部位于所述转子的端部附近。