CN108781024A

CN108781024A - 车辆用主电动机

Info

Publication number: CN108781024A
Application number: CN201680083423.1A
Authority: CN
Inventors: 金子健太
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: CN108781024B; WO2017163306A1; US20190027999A1; US11387711B2; JPWO2017163306A1; DE112016006641T5; JP6391884B2

Abstract

在形成于框体(10)的面对车体的面的吸气口(15)设有吸气口罩(20)，吸气口罩(20)具有供空气沿与车辆的行进方向正交的方向流入的开口部(21)，形成从开口部(21)直至吸气口(15)的风洞(22)。吸气口罩(20)具有：引导板(24)，与面对车体的外周面(23)之间留有空气流路，堵塞开口部(21)与吸气口(15)之间；排出口(25)，形成于外周面(23)，将由引导板(24)引导的空气中含有的异物排出；排出口罩(26)，将排出口(25)和吸气口(15)隔开，留有从开口部(21)向排出口(25)的空气流路地将排出口(25)覆盖；以及一对筒状构件(27)，一端分别与形成于排出口罩(26)的两个孔连接，另一端在行进方向上相对，截面积随着从一端朝向另一端而减小。

Description

车辆用主电动机

技术领域

本发明涉及一种从为了冷却而从外部吸入的空气中将异物分离的车辆用主电动机。

背景技术

驱动电气轨道车辆的主电动机装备于台车内部有限的空间。在具有能驱动电气轨道车辆的能量密度的主电动机中，采用以下这种开放型主电动机，该开放型主电动机将从外部取入的冷却风向发热的定子导体和转子导体供给以进行冷却。在开放型主电动机中，采用以下自通风方式：利用安装于转子的、与转子的旋转一同旋转的冷却风扇，将冷却风导入主电动机内部。

在自通风方式的开放型主电动机的框体中，形成有用于将冷却风吸入框体内部的吸气口和将冷却风从框体的内部排出的排气口。为了防止尘埃、雨、雪等异物进入主电动机内部，在吸气口安装具有过滤器的吸气罩。使冷却风扇旋转，利用吸入主电动机的框体内部的冷却风对转子和定子进行冷却，为了将与转子和定子进行了热交换的冷却风从排气口排出，需要有效地将冷却风吸入框体的内部。由于在吸气口安装了具有过滤器的吸气罩，因此，为了能长时间有效地将冷却风吸入框体的内部，需要定期对过滤器进行清扫。

专利文献1所公开的车辆用旋转电机包括利用离心力和惯性力将尘埃和空气分离的通风过滤器。在上述车辆用旋转电机中，含有由通风过滤器分离的尘埃的污损空气穿过污损空气旁通管，被输送至设置有平时处于关闭的盖体的集尘室，使尘埃堆积于集尘室。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开昭63－028244号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1所公开的车辆用旋转电机中，不需要设置过滤器，因此，提高了维护性。然而，在专利文献1所公开的车辆用旋转电机中，由于冷却风扇的旋转会使电动机内部形成负压，从而会使堆积于集尘室的尘埃向旁通管逆流，存在流入电动机内部的可能性。

本发明鉴于上述实际情况而作，其目的在于抑制从空气中分离的异物发生逆流而进入车辆用主电动机的内部。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明的车辆用主电动机包括驱动车辆的电动机、风扇、将电动机和风扇收容于内部的框体以及吸气口罩。风扇安装于电动机的转轴，随着转轴的旋转而旋转。在框体的与车辆的车体面对的面的、与转轴平行的方向上的两端部中，在与风扇面对的端部形成有将内部的空气排出的排出口，在两端部中的另一方的端部形成有将空气吸入内部的吸气口。吸气口罩具有供空气沿与车辆的行进方向正交的方向流入的开口部，形成从开口部直至吸气口的风洞，具有引导板、排出口、排出口罩以及一对筒状构件。在风洞的内部，在与行进方向平行的吸气口罩的外周面中的、与车体面对的部分和引导板之间留有空气流路地，引导板将开口部与吸气口之间堵塞，从而将从开口部流入的空气引导至外周面中的与车体面对的部分。排出口形成于外周面，将从开口部流入、由引导板引导的空气中含有的异物排出。排出口罩将排出口和吸气口隔开，留有从开口部向排出口的空气流路地将排出口覆盖。一对筒状构件的一端分别与形成于排出口罩的两个孔连接，另一端在行进方向上相对，截面积随着从一端朝向另一端而减小。

发明效果

根据本发明，通过设置排出口罩和一对筒状构件，上述排出口罩将吸气口和排出口隔开，留有从开口部向排出口的空气流路地将排出口覆盖，上述一对筒状构件的一端分别与形成于排出口罩的两个孔连接，截面积随着从一端朝向另一端而减小，且上述一对筒状构件在车辆的行进方向上相对，从而能抑制从空气中分离的异物发生逆流而进入车辆用主电动机的内部。

附图说明

图1是本发明实施方式一的车辆用主电动机的剖视图。

图2是表示装设有实施方式一的车辆用主电动机的车辆的示例的图。

图3是实施方式一的车辆用主电动机的俯视图。

图4是实施方式一的车辆用主电动机的立体图。

图5是实施方式一的吸气口罩的立体图。

图6是实施方式一的吸气口罩的剖视图。

图7是表示实施方式一的车辆用主电动机中的空气和异物的流动的图。

图8是表示实施方式一的吸气口罩中的空气和异物的流动的图。

图9是本发明实施方式二的车辆用主电动机的剖视图。

图10是实施方式二的吸气口罩和排出部的立体图。

图11是实施方式二的吸气口罩和排出部的侧视图。

图12是表示实施方式二的吸气口罩和排出部中的空气和异物的流动的图。

图13是表示实施方式二的排出部中的空气和异物的流动的图。

图14是本发明实施方式三的车辆用主电动机的剖视图。

图15是实施方式三的吸气口罩和排出部的立体图。

图16是本发明实施方式四的吸气口罩和排出部的立体图。

图17是实施方式四的吸气口罩和排出部的侧视图。

图18是表示实施方式四的吸气口罩和排出部中的空气和异物的流动的图。

图19是本发明实施方式五的车辆用主电动机的剖视图。

图20是本发明实施方式六的车辆用主电动机的剖视图。

图21是实施方式六的吸气口罩的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在图中，对于相同或等同的部分标注相同的符号。

(实施方式一)

图1是表示本发明实施方式一的车辆用主电动机的剖视图。图2是表示装设有实施方式一的车辆用主电动机的车辆的示例的图。图3是实施方式一的车辆用主电动机的俯视图。图3是图1中的A-A线处的剖视图。图4是实施方式一的车辆用主电动机的立体图。车辆用主电动机(以下，称作主电动机)1装设于车辆，例如轨道车辆。在图1～图4的示例中，将垂直方向作为Z轴方向，将车辆的行进方向作为Y轴方向，将车辆的宽度方向或者轨道车辆的枕木方向作为X轴方向。车辆向Y轴正方向或Y轴负方向前进。

在主电动机1的框体10的内部收容有：具有线圈2的定子3；与定子3相对的转子4；转轴5，上述转轴5设置成沿X轴方向将转子4的中央贯通，并且将转子4的旋转向主电动机1的外部传递；风扇6，上述风扇6以与转子4一起旋转的方式安装于转轴5；以及对转轴5进行支承的球轴承7和滚子轴承8。在球轴承7和滚子轴承8各自的旁边设置有以转轴5为中心轴的环状的润滑脂箱9。润滑脂箱9可以是任意形状。框体10由以下构件构成：框架11，上述框架11将转轴5的周围围住；轴承支架12，上述轴承支架12将转轴6支承成能自由旋转；以及轴承盖13，在上述轴承盖13的内部形成有润滑脂箱9。

主电动机1装设于台车41。图2是从车体侧观察到的装设于台车41的主电动机1的图。动力从主电动机1的转轴5，经由接头45和齿轮44而被传递至车轴42，从而使车轮43旋转。

在框体10的面对车体的面的、与转轴5平行的方向上的两端部中，在与风扇6相对的端部，形成有将框体10的内部的空气排出的排气口14，在上述两端部中的另一方的端部，形成有将空气吸入框体10的内部的吸气口15。在吸气口15设置有吸气口罩20，上述吸气口罩20具有供空气沿与Y轴正交的方向流入的开口部21，并且形成从开口部21朝向吸气口15的风洞22。在本实施方式一中，开口部21位于比吸气口15靠排气口14侧的位置，供空气从排气口14侧沿与X轴平行的方向流入开口部21。开口部21的形状并不限定为上述示例，例如开口面可以从与X轴正交的位置朝吸入口15侧倾斜，开口面也可以朝向排气口14的相反侧。

图5是实施方式一的吸气口罩的立体图。在图5中，省略了吸气口罩20的一部分的记载。图6是实施方式一的吸气口罩的剖视图。图6是图1中的B-B线处的剖视图。吸气口罩20包括引导板24，在风洞22的内部，在与Y轴方向平行的吸气口罩20的外周面23中面对车体的部分和引导板24之间留有空气流路地，将开口部21与吸气口15之间堵塞，从而将从开口部21流入的空气引导至外周面23中面对车体的部分。在外周面23形成有排出口25，上述排出口25将由引导板24引导至外周面23侧的空气中含有的尘埃、雨、雪等异物排出。吸气口罩20还具有：排出口罩26，上述排出口罩26将排出口25和吸气口15隔开，留有从开口部21向排出口25的空气流路地将排出口25覆盖；以及一对筒状构件27，上述一对筒状构件27的一端分别与形成于排出口罩26的两个孔连接，另一端在Y轴方向上相对，截面积随着从一端朝向另一端变小。

图7是表示实施方式一的车辆用主电动机中的空气和异物的流动的图。通过风扇6的旋转，框体10的内部的空气从排气口14排出，框体10的内部的压力降低，如斜线的箭头所示，含有异物的空气从开口部21流入风洞22。通过引导板24，从开口部21流入的空气被引导至外周面23中面对车体的部分。由于框体10的内部的压力降低，因此，引导至外周面23侧的空气从吸气口15流入框体10。另一方面，如黑色的箭头所示，利用离心力和惯性力，质量比空气大的异物沿外周面23移动，从排出口25被排出。从吸入口15流入的空气穿过定子3与转子4之间，与定子3和转子4进行热交换。与定子3和转子4进行了热交换的空气从排气口14向框体10的外部排出。

图8是表示实施方式一的吸气口罩中的空气和异物的流动的图。使用图8，对防止经过分离的异物的逆流的结构进行说明。在图8中，省略外周面23的记载，用虚线表示排出口罩26。经过分离的异物被引导向排出口25。即使在因风扇6的旋转而使框体10的内部压力降低了的情况下，通过设置将排出口25和吸气口15隔开的排出口罩26，也能防止经过分离的异物被向吸气口15引导。此外，通过设置一端与形成于排出口罩26的孔连接，另一端在Y轴方向上相对的一对筒状构件27，能使异物绕筒状构件27旋转，并利用重力从排出口25排出。另一方面，从开口部21流入并被引导至排出口25附近的空气穿过筒状构件27，从吸气口15流入框体10。筒状构件27是截面积随着从与排出口罩26连接的一端朝另一端而减小的形状，从而能抑制异物流入筒状构件27，因此，能防止异物向吸气口15逆流。

在实施方式一中，外周面23由与Z轴正交的面、与X轴正交的面及以Y轴为中心轴的圆筒的一部分构成。此外，引导板24的一部分是主表面从与X轴正交的位置向吸气口15侧倾斜的板状构件。外周面23和引导板24的形状并不限定为上述示例，可以是能利用离心力和惯性力将异物和空气分离的任意形状。在实施方式一中，排出口25形成于外周面23中与垂直方向正交的面，并利用重力将异物排出。形成排出口25的部位并不限定为上述示例，可以是外周面23中与垂直方向相交的面。在实施方式一中，筒状构件27的形状是截面积随着从与排出口罩26连接的一端朝另一端而减小的圆筒形状。筒状构件27的形状并不限定为上述示例，可以是截面积随着从与排出口罩26连接的一端朝另一端而减小的任意的筒状形状。

如以上说明所述，根据本发明实施方式一的主电动机1，通过设置排出口罩26和一对筒状构件27，上述一对筒状构件27的一端与排出口罩26连接，另一端在车辆的行进方向上相对，截面积随着从一端朝另一端而减小，从而能防止经过分离的异物逆流而流入框体10的内部。

(实施方式二)

图9是表示本发明实施方式二的车辆用主电动机的剖视图。实施方式二的主电动机1除了包括实施方式一的主电动机1的结构以外，还包括一端与排出口25连接的排出部28。排出部28是筒状，在排出部28的另一端形成有将从排出口25流入的异物排出的外侧排出口29。排出部28的截面积随着从排出口25朝向外侧排出口29而减小。

图10是实施方式二的吸气口罩和排出部的立体图。在图10中，省略了吸气口罩20的一部分的记载。图11是实施方式二的吸气口罩和排出部的侧视图。排出部28的X轴方向的宽度是恒定的，排出部28的与X轴正交的截面的形状是看作三角形的形状。由于排出部28的与X轴正交的截面的形状是看作三角形的形状，因此，排出部28的截面积随着从排出口25朝向外侧排出口29而减小。排出部28的形状并不限定为上述示例，排出部28的与X轴正交的截面的形状也可以是梯形。

图12是表示实施方式二的吸气口罩和排出部中的空气和异物的流动的图。图13是表示实施方式二的排出部中的空气和异物的流动的图。在图13中，用虚线的箭头表示从外部流入排出部28的含有异物的空气。在图13的示例中，含有异物的空气从外部朝Z轴正方向流入排出部28。排出部28的截面积随着从外侧排出口29朝向排出口25增大，因此，从外部流入排出部28的含有异物的空气的风速随着靠近排出口25而降低。因此，即使在风扇6旋转而使框体10的内部的压力降低，使得空气从外部流入排出部28的情况下，也能抑制流入排出部28的空气穿过排出口25而到达吸气口15。此外，能降低从外部流入排出部28的空气的风速，从而能有效地使异物从外侧排出口29排出。

如以上说明所述，根据本发明的实施方式二的主电动机1，通过设置一端与排出口25连接，截面积随着从排出口25朝另一端的外侧排出口29而减小的排出部28，从而能抑制从外部流入的含有异物的空气穿过排出口25而到达吸气口15，能有效地排出异物。

(实施方式三)

图14是本发明实施方式三的车辆用主电动机的剖视图。图15是实施方式三的吸气口罩和排出部的立体图。实施方式三的主电动机1的侧视图与图11相同。实施方式三的主电动机1包括形状与实施方式二中的形状不同的排出部28。在实施方式三中，排出部28的、与X轴正交的截面的形状和与Y轴正交的截面的形状是看作三角形的形状，与实施方式二相同，排出部28的截面积随着从排出口25朝向外侧排出口29而减小。因此，与实施方式二相同，即使在风扇6旋转而使框体10的内部的压力降低，空气从外部流入排出部28的情况下，也能抑制流入排出部28的空气穿过排出口25而到达吸气口15。此外，能降低从外部流入排出部28的空气的风速，从而能有效地使异物从外侧排出口29排出。排出部28的形状并不限定为上述示例，排出部28的、与X轴正交的截面的形状和与Y轴正交的截面的形状也可以是梯形。

如以上说明所述，根据本发明的实施方式三的主电动机1，通过设置一端与排出口25连接，截面积随着从排出口25朝另一端的外侧排出口29而减小的排出部28，从而能抑制从外部流入的含有异物的空气穿过排出口25而到达吸气口15，能有效地排出异物。

(实施方式四)

图16是本发明实施方式四的吸气口罩和排出部的立体图。图17是实施方式四的吸气口罩和排出部的侧视图。实施方式四的主电动机1的剖视图与图9相同。实施方式三的主电动机1包括形状与实施方式二、三中的形状不同的排出部28。在实施方式四中，排出部28形成有两个外侧排出口29。排出部28的X轴方向的宽度恒定，排出部28的与X轴正交的截面的形状是看作沿Y轴方向并排的两个三角形的形状，与实施方式二、三相同，排出部28的截面积随着从排出口25朝向外侧排出口29而减小。

图18是表示实施方式四的吸气口罩和排出部中的空气和异物的流动的图。与实施方式二相同，经过分离的异物分别从两个外侧排出口29排出。

由于排出部28的截面积随着从排出口25朝向外侧排出口29而减小，因此，与实施方式二、三相同，即使在风扇6旋转而使框体10的内部的压力降低，空气从外部流入排出部28的情况下，也能抑制流入排出部28的空气穿过排出口25而到达吸气口15。此外，能降低从外部流入排出部28的空气的风速，从而能有效地使异物从外侧排出口29排出。

如以上说明所述，根据本发明实施方式四的主电动机1，通过设置一端与排出口25连接，截面积随着从排出口25朝另一端的外侧排出口29而减小的排出部28，从而能抑制从外部流入的含有异物的空气穿过排出口25而到达吸气口15，能有效地排出异物。

(实施方式五)

图19是本发明实施方式五的车辆用主电动机的剖视图。实施方式五的主电动机1除了包括实施方式一的主电动机1的结构以外，还包括回流板30，上述回流板30是从引导板24沿与开口部21中的空气的流入方向相反的方向延伸的板状构件。由于包括回流板30，因此能防止质量比空气大的异物中的、质量为一定值以上的异物从开口部21流入风洞22。

如以上说明所述，根据本发明的实施方式五的主电动机1，通过设置回流板30，从而能抑制异物从开口部21流入风洞22。

(实施方式六)

图20是本发明实施方式六的车辆用主电动机的剖视图。图21是实施方式六的吸气口罩的立体图。实施方式六的主电动机1除了包括实施方式一的主电动机1的结构以外，在开口部21还包括板状构件即打孔板31，上述打孔板31的与Y轴正交的截面形状为波浪形，形成有多个贯通方向为X轴方向的贯通孔32。由于具有打孔板31，从而能抑制截面积比贯通孔32大的异物流入开口部21。

如以上说明所述，根据本发明实施方式六的主电动机1，通过设置打孔板31，从而能抑制截面积比贯通孔32大的异物流入开口部21。

本发明并不限定于上述实施方式。也可以是将上述实施方式中的多个方式任意组合而成的结构。例如，可以将回流板30设置于实施方式二～四中的任一个主电动机1，也可以将打孔板31设置于实施方式二～五中的任一个主电动机1。

本发明在不脱离本发明的广义精神和范围的基础上，能够提出各种实施方式和变形。此外，上述实施方式用于对本发明进行说明，而并非对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围不是由实施方式表示的，而是由权利要求书来表示的。此外，在权利要求书及与其等同的发明的意义范围内所实施的各种变形也视为包含在本发明的范围内。

符号说明

1 车辆用主电动机、

2 线圈、

3 定子、

4 转子、

5 转轴、

6 风扇、

7 球轴承、

8 滚子轴承、

9 润滑脂箱、

10 框体、

11 框架、

12 轴承支架、

13 轴承盖、

14 排气口、

15 吸气口、

20 吸气口罩、

21 开口部、

22 风洞、

23 外周面、

24 引导板、

25 排出口、

26 排出口罩、

27 筒状构件、

28 排出部、

29 外侧排出口、

30 回流板、

31 打孔板、

32 贯通孔、

41 台车、

42 车轴、

43 车轮、

44 齿轮、

45 接头。

Claims

1.一种车辆用主电动机，其特征在于，包括：

电动机，所述电动机驱动车辆；

风扇，所述风扇安装于所述电动机的转轴，随着所述转轴的旋转而旋转；

框体，所述框体将所述电动机和所述风扇收容于内部，在与所述车辆的车体面对的面的、与所述转轴平行的方向上的两端部中，在与所述风扇面对的端部形成有将所述内部的空气排出的排气口，在所述两端部中的另一方的端部形成有将空气吸入所述内部的吸气口；以及

吸气口罩，所述吸气口罩具有供空气沿与所述车辆的行进方向正交的方向流入的开口部，并且形成从所述开口部直至所述吸气口的风洞，

所述吸气口罩具有：

引导板，在所述风洞的内部，在与所述行进方向平行的所述吸气口罩的外周面中的、与所述车体面对的部分和所述引导板之间留有空气流路地，所述引导板将所述开口部与所述吸气口之间堵塞，从而将从所述开口部流入的空气引导至所述外周面中的、与所述车体面对的部分；

排出口，所述排出口将从所述开口部流入、由所述引导板引导的空气中含有的异物排出，并且形成于所述外周面；

排出口罩，所述排出口罩将所述排出口和所述吸气口隔开，留有从所述开口部向所述排出口的空气流路地将所述排出口覆盖；以及

一对筒状构件，所述一对筒状构件的一端分别与形成于所述排出口罩的两个孔连接，另一端在所述行进方向上相对，截面积随着从所述一端朝向所述另一端而减小。

2.如权利要求1所述的车辆用主电动机，其特征在于，

在位于比所述吸气口靠近所述排气口一侧位置的所述开口部，空气从所述排气口一侧沿与所述转轴平行的方向流入，

所述引导板的一部分是主表面从与所述转轴正交的位置向所述吸气口一侧倾斜的板状构件，利用所述板状构件，将从所述开口部流入的空气向所述外周面中的、与所述车体面对的部分引导。

3.如权利要求1或2所述的车辆用主电动机，其特征在于，

还包括筒状的排出部，所述排出部的一端与所述排出口连接，另一端形成有将从所述排出口流入的所述异物排出的外侧排出口，

所述排出部的截面积随着从所述排出口朝向所述外侧排出口而减小。

4.如权利要求3所述的车辆用主电动机，其特征在于，

所述排出部的与所述转轴平行的方向上的宽度是恒定的，所述排出部的与所述转轴正交的截面的形状是看作三角形的形状。

5.如权利要求3所述的车辆用主电动机，其特征在于，

所述排出部的与所述转轴正交的截面的形状和与所述行进方向正交的截面的形状是看作三角形的形状。

6.如权利要求3所述的车辆用主电动机，其特征在于，

在所述排出部的另一端形成有两个所述外侧排出口，

所述排出部的与所述转轴平行的方向上的宽度是恒定的，所述排出部的与所述转轴正交的截面的形状是看作沿所述行进方向并排的两个三角形的形状。

7.如权利要求1～6中任一项所述的车辆用主电动机，其特征在于，

还包括形成为板状构件的回流板，所述回流板从所述引导板向与所述开口部中的所述空气的流入方向相反的方向延伸。

8.如权利要求1～7中任一项所述的车辆用主电动机，其特征在于，

在所述开口部还包括形成为板状构件的打孔板，所述打孔板的与所述行进方向正交的截面的形状为波浪形，并且形成有多个贯通方向与所述转轴平行的贯通孔。