专利名称：车辆用全闭型主电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及对铁道车辆进行驱动的车辆用全闭型主电动机。
背景技术：
一般在铁道车辆(以下称为“车辆”)中，对在车体下配置的台车装载主电动机(以下称为“电动机”)，将该电动机的转矩经由连接器(联轴器)和齿轮装置向车轮传递而使车辆行驶。现有这种电动机的构造如图14所示。图14的现有电动机具有作为固定部件的圆筒状的框架1，在该框架1的一端侧安装轴承托架2，在框架1的另一端侧的中央部安装外壳3，利用在该轴承托架2和外壳3各自的中心部上设置的轴承4、5可旋转地支承转子轴 6的两端部。在转子轴6轴向的中心部分上固定转子铁心7，在该转子铁心7的外周侧形成的多个槽中埋入转子条8，各个转子条8的两端部从转子铁心7突出，将该突出部分通过环状的端环9、9 一体连接而形成感应电动机的笼型转子。在转子铁心7上设置在轴向上贯通的多个通风路7a，通过具有同样的通风路的铁心压板10、10将转子铁心7固定。在框架1的内周部安装圆筒状的定子铁心11，在该定子铁心11的内周侧形成的多个槽中收纳定子线圈12。该定子线圈12的线圈端部，成为从定子铁心11的两侧突出的形式。在定子铁心11的内周面与转子铁心7的外周面之间，形成有均勻的空隙13。转子轴6的驱动轴部6a向机外突出。在该突出的驱动轴部6a部分上安装用于和驱动用齿轮装置结合的连接器(联轴器)。在转子轴6的机内部分上安装有通风扇14。该通风扇14具有从旋转轴中央放射状配置的多个叶片14a。在框架1上的与该通风扇14的外周部相对的部分上沿圆周方向设置有多个排气口 la。在框架1的反驱动侧的上方设置进气口 lb，以覆盖该进气口 Ib的方式安装通风口过滤器15，在通风口过滤器15的外部空气取入口部上安装有用于捕捉尘埃的过滤器15a。图14所示的电动机全体，将在框架1上设置的安装臂部(未图示)利用螺栓被紧固于台车框，经由与转子轴驱动轴部6a连接的连接器将电动机的转矩从驱动装置向车轮传递而使车辆行驶。在该电动机运转时，由于定子线圈12和转子条8发热，需要使外部空气在电动机内流动来进行冷却。通过该冷却能够抑制电动机的温度上升。该冷却作用如下所述。运转时，通风扇14与转子轴6—起旋转，将机内的空气从排气口 Ia向机外排出， 同时从进气口 Ib向机内吸引外部空气。被吸引到机内的外部空气，在经由通风口过滤器15 从进气口 Ib流入机内后，通过转子铁心的通风路7a或转子铁心7的外周与定子铁心11的内周之间的空隙13向通风扇14侧流动，利用通风扇14的旋转从排气口 Ia向机外排出。这样使外部空气在机内流动进行冷却，从而避免转子条8、定子线圈12和轴承4、5 以及对其进行润滑的润滑脂的温度上升超过容许限度。但是，在电车等的地板下的台车所搭载电动机的周围外部空气中，存在大量的在车辆行驶时卷起的尘埃，存在取入的外部空气被严重污染的环境。因此，在图14所示现有
4例的电动机中，取入机内的外部空气，经过通风口过滤器15的过滤器1 捕捉尘埃而实现洁净化，但是随着持续运转而逐渐地在过滤器15a中形成堵塞，会导致机内的通风量减少， 因此需要以较短的间隔定期地对过滤器进行清洁保养。另外通过过滤器1 的尘埃会在电动机内附着堆积，存在清洁该尘埃费时费力的技术课题。为了解决这个问题，近年来开发了全闭外扇型电动机。参照图10和图11对该全闭外扇型电动机的一实施方式的构造进行说明。图10为全闭外扇型电动机的剖视图，图11为表示图10的定子铁心211的B-B部的断面的1/4图。 另外，与图14相同的零件名附加同一附图标记而省略说明。如图10所示，现有的全闭外扇型电动机在定子铁心211的两侧安装铁心压板 211a、211a。在两侧的铁心压板211a之间，将多个连接板211b在定子铁心211的整个外周的一部分上安装(参照图11)。在定子铁心211的外周侧构成有多个通风路211c。在转子轴6上安装有转子铁心7，以及在扇主板2Hc的两面上具有从旋转轴放射状安装的叶片 214a和214b的通风扇214。在将支承转子轴6的轴承4设置于中心部的轴承托架202的侧面部上圆周状地构成有多个外部空气进气口 202a。轴承托架202经由连接托架203安装在铁心压板211a上。 并且，在定子铁心211的另一端的铁心压板21 Ia上安装有固定托架204，在其中心部分上经由外壳3配置轴承5，支承转子轴6。在连接托架203上构成有与定子铁心211的通风路211c相通的通风路203a。通过扇214的叶片214a，冷却风从在轴承托架202的侧面部上圆周状设置的多个外部空气进气口 20 流入，从位于另一端的固定托架204的通风路20 对外部空气开放。并且在连接托架203上也配置有与外部热交换器20相通的通风路20北，构成通过通风扇214的叶片214b发生的电动机内的空气，不与外部空气接触而经由位于另一端的固定托架204上的通风路204b再次进入电动机的机内的通风流路。在这种通风路径构成中， 在与通风扇214的外周部对应的连接托架203的内周部上在与通风扇214的扇主板2Hc 之间构成有微小间隙LO (所谓迷宫式密封)，因此构成为经由通风扇214的叶片21 发生的通风空气，不会与经由通风扇214的叶片214b发生的通风空气混合的构造，即能够将电动机内冷却风与电动机外冷却风区分使用。另外，在以下的全闭型电动机的说明中，机内表示通过该微小间隙而区隔的内部，而机外表示外部。这样构成的电动机的冷却方法如下所述。通过扇214的叶片21 从进气口 20 进入的冷却风，通过连接托架203的通风路203a，经过通风路211c从固定托架204的通风路20 向外部空气排出。由此，线圈12的发热经由定子铁心211进行冷却。另一方面，存在通过扇214的叶片214b使电动机机内的空气通过连接托架203的通风路203b，经由热交换器20从固定托架204的通风路204b回到电动机内部的冷却风，利用热交换器20与通过扇214的扇主板214C从进气口 202A进入的外部空气之间的热交换作用，对该循环风进行冷却，经过冷却的冷却风经过通风路7A和空隙13，直接或经由转子铁心7对转子条8进行冷却。并且，进入机内的空气，再次从扇214的叶片214B排出，在机内循环。机内的循环风，除了转子条8以外也对线圈12或轴承4、5和润滑脂等进行冷却。 这样在各通风路中流过在机内、机外分离的冷却风，从而能够高效地对电动机进行冷却，并且定子线圈12或转子条8不会接触外部空气被污染，因此能够提供电动机内部不受污染而无需内部清洁的全闭型电动机(例如参照专利文献1)。接着对铁道车辆运用中的制约性课题进行说明。图12和图13表示铁道车辆用电动机在台车内装载的通常状态，图12为从上方看的俯视图，图13为从侧视方向看图12的断面CC部的侧视剖视图。电动机301经由上部安装机头302和下部安装脚30 被安装在位于台车303的梁304上的安装座305上。电动机301的驱动轴306经由连接器306a与齿轮装置的齿轮轴308直接联结。在齿轮轴308和车轴309上分别安装啮合齿轮(未图示)，电动机的转矩向车轴309传递。在齿轮的箱体307中填充有润滑剂。向车轴309传递的转矩，使车轴309上安装的车轮310、310旋转。由此，成为在台车303上附着的车体313能够在轨道311上能够滚转的动作方式。车轴309在台车303上经由轴承312、312可旋转地安装。另外，图13的电动机301以剖视图表示了其内部。在这种台车构成中，Ls为车轮310、310间的间隙尺寸，需要在从该尺寸Ls除去了齿轮箱体307和连接器306A的宽度尺寸后得到的尺寸Ld的范围内配置电动机301。即电动机301具有非常严格的尺寸限制。电动机301的输出功率，由定子铁心外径D和定子铁心长度L(与转子长度也相等)决定。定子铁心外径D如图10和图13所示。定子铁心长度L如图10所示。定子铁心长度L加算其它构成部件而得到Ld，因此铁心以外的其它构成部件对于电动机构成也具有重要影响。现有技术文献专利文献1 日本特开2004-194498号公报
发明内容
发明要解决的课题现有的全闭型电动机，与常规电动机相比添加了热交换器20，并且具有用于机内循环风流动的热交换扇214的叶片214B，因此构造复杂而导致成本上升。并且在用于铁道车辆时存在如上所述的对电动机尺寸的制约条件，因此需要使导致电动机的长度尺寸不增大。因此，本发明目的在于提供能够确保电动机所需的冷却性能，并且能够减小电动机的长度尺寸的车辆用全闭型主电动机。用于解决课题的方法为了实现上述目的，本发明的车辆用全闭型主电动机，具备定子铁心和在该定子铁心的内周侧配置的转子铁心；在上述定子铁心的一端部经由第一托架的外周部和轴承托架配设的第一轴承；在上述定子铁心的另一端部经由第二托架和外壳配设的第二轴承；被安装了上述转子铁心并且通过上述第一、第二轴承被可旋转地支承的转子轴；在上述定子铁心的外周部构成的第一通风路；具有从旋转轴起沿上述轴承托架的内周方向放射状配设的多个叶片，被直接地或经由第一铁心压板地密接安装在上述转子铁心上的第一通风扇； 将外部空气从在上述轴承托架上设置的第一进气口导入至靠近转子轴的部分的第二通风路，在上述第一通风扇的扇主板的端部与上述第一托架的内周部的端部间设置微小间隙而将转子侧与定子侧分隔，能够将机内与机外分离，通过上述第一通风扇从上述第一进气口流入的冷却风从上述第二通风路起经由上述通风扇的外周部、上述第一托架内的通风部和上述第一通风路向电动机外排出。发明效果根据本发明，可以提供能够确保电动机所需的冷却性能，并且能够减小电动机的长度尺寸的车辆用全闭型主电动机。
图1为本发明实施例1的车辆用全闭型主电动机的剖视图。图2为本发明实施例2的车辆用全闭型主电动机的剖视图。图3为本发明实施例3的车辆用全闭型主电动机的剖视图。图4为本发明实施例4的车辆用全闭型主电动机的剖视图。图5为表示本发明的车辆用全闭型主电动机的通风路的一变形例的剖视图。图6为表示本发明的车辆用全闭型主电动机的通风路的一变形例的剖视图。图7为表示本发明的车辆用全闭型主电动机的通风路的一变形例的剖视图。图8为表示本发明的车辆用全闭型主电动机的通风路的一变形例的剖视图。图9为表示本发明的车辆用全闭型主电动机的通风路的一变形例的剖视图。图10为现有的全闭型电动机的剖视图。图11为图10的B-B剖视图。图12为铁道车辆的车辆地板下的台车的俯视图。图13为图12的C-C剖视14为现有的开放型主电动机的剖视图。
具体实施例方式以下参照附图对本发明实施例进行说明。实施例1图1为本发明实施例1的车辆用全闭型主电动机的剖视图。在定子铁心211的两侧安装有铁心压板211a、211a。在两侧的铁心压板211a之间，将多个连接板211b安装在定子铁心211的整个外周的一部分上。通过对多个连接板 211b进行组合，在定子铁心211的外周侧构成有多个通风路211c。在转子轴6上安装有转子铁心407和通风扇414。多个叶片21 以适当的间隔从旋转轴放射状地安装配置在通风扇414的扇主板2Hc的单面的周向上。扇主板2Hc的机内侧延伸到端环9的内周侧附近，是与转子铁心407和铁心压板10密接的构造。在将支承转子轴6的轴承4设置于中心部的轴承托架402上呈圆周状构成有多个外部空气进气口 402a，该多个外部空气进气口 40 以从外部绕至转子轴6附近的方式配置。轴承托架402经由连接托架203的外周部安装在铁心压板211a上。在连接托架203 上构成与定子铁心211的通风路211c的相通的通风路203a，能够流动由通风扇414的叶片 21 发生的冷却风。与通风扇414的外周部对应的连接托架203的内周部的端部，成为在与通风扇414的扇主板2Hc的端部之间形成微小间隙Ll (所谓迷宫式密封)的构造。因此构成为不会使通风扇414的叶片21 侧的冷却风进入机内。并且，在定子铁心211的另一端的铁心压板211a上安装有固定托架204。在固定托架204的中心部分上安装有通过轴承5支承转子轴6的外壳3。在固定托架204上也设有与通风路211c配合的通风路20 而对外部空气开放， 成为经过通风路211c的冷却风从通风路20 向电动机外部排出的构造。并且在电动机的轴向上与通风扇414相反的位置即反驱动侧设有通风扇415。在通风扇415的扇主板415C的单侧具有叶片415a，扇主板415C的机内侧是与转子铁心407和铁心压板10密接的构造。从叶片41 排出的风，通过位于固定托架204部的通风路2(Mc 向电动机外部排出。通过叶片41 发生的风，通过位于固定托架204和外壳3的进气口 204b,3b将外部空气导入。与通风扇415的外周部对应的固定托架204的内周部的端部，也在与通风扇415的扇主板415C的端部之间形成微小间隙L2(所谓迷宫式密封)，因此能够避免通风扇415的叶片41 侧的冷却风进入机内。在这样构成的电动机中，利用通风扇414的叶片21 的作用如图1的箭头所示， 外部空气从进气口 40 进入，通过转子轴6附近，从通风扇414的外周部流到通风路203a、 211c，对定子铁心211进行冷却，从而吸收线圈12发生的热。这里，将在转子轴6附近形成的通风路作为第一通风路，并且将由通风路211c形成的通风路作为第二通风路。同时在转子条8或端环9发生的热，经由转子铁心407、转子铁心压板10，向延伸至端环9的内周侧附近的通风扇414的扇主板214C传递，对通过叶片21 发生的冷却风散热，因此也能够冷却转子。通风扇415的作用也与通风扇414同样，虽然不能够对定子铁心211进行冷却，但是如图1的箭头所示流过冷却风而能够冷却转子(转子条8、端环9)。并且，也能够通过由叶片214a、41fe发生的风对轴承4、5及其润滑剂进行冷却。这样构成的电动机，效果也在于能够以微小间隙Li、L2将机内与外部空气分离而不会污染机内，并且能够抑制电动机的发热。并且，由于没有叶片214b，因此对铁道车辆而言成为制约条件的图13的长度方向的尺寸Ld变短。因此，可以提供能够满足冷却效果并且能够增大铁心尺寸L而实现高性能化的理想的电动机。并且，在没有设置铁心压板10的构成情况下，使扇414与转子铁心407密接，使扇 415与转子铁心密接。并且，对于使从进气口 40 流入的冷却风，在通风扇414与轴承4之间的转子轴6附近通过的构造，也可以构成为使冷却风直接与转子轴6接触。实施例2图2为本发明实施例2的车辆用全闭型主电动机的剖视图。该实施例2与图1所示实施例1的区别是，在通风扇414的扇主板2Hc的叶片21 侧设置散热板214d，在通风扇415的扇主板415c的叶片41 侧设置散热板415d。附加散热板21 而能够将转子 (转子条8、端环9)的热更加有效地向外部扩散。该散热板214d可以在彼此相邻的叶片 214a之间设置多个，也可以是在彼此相邻的叶片21 之间或设置散热板214d或不设置散热板214d。即对散热板214d的个数、形状、位置没有限定。并且，在通风扇415的机外侧也设有散热板415d，其效果基本上与散热板214d是同样的。该散热板415也不限定个数、形状、位置，而可以根据需要安装。实施例3
图3为本发明实施例3的车辆用全闭型主电动机的剖视图。该实施例3与图1所示实施例1区别在于，取消反驱动轴侧的通风扇415。在仅利用驱动轴侧的通风扇414的而足够冷却的情况下，则无需在反驱动轴侧设置通风扇。并且如实施例2所示，也可以在扇主板214C上安装散热板214d。实施例4图4为本发明实施例4的车辆用全闭型主电动机的反驱动侧的剖视图。该实施例 4与图1所示实施例1区别在于，取代通风路2(Mc、进气口 204b、3b，在外壳403的下部设置通风路204d而在上部设置进气口 204e，在进气口 2(Me的上部的固定托架204与下部的外壳403重叠的部分的内侧设置分隔板205。利用该分隔板205的作用，如图4中的箭头所示流动冷却风而能够经由外壳403 对轴承5进行冷却，从而大幅度改善轴承5的冷却性能。并且，对通风扇415的根基部、转子轴6进行冷却，因此也具有冷却转子(转子条8、端环9)的效果。<其它实施例>图1的通风路211C为孔，而孔的形状不限。并且为了提高冷却性能也可以在孔内构成散热片等。并且，可以如图5所示设置由定子铁心211、连接板211b和罩416构成的空洞417，用该部分取代通风路211c。还可以如图6所示用连接板211b构成空洞作为通风路 417a。在图1或其它变形例中，以输出更大的无框架构造进行了说明，但是也可以由有框架的构造构成。并且，可以采用将驱动侧与反驱动侧交换的构成。图7至图9表示具有框架418的构造例。图7示出在定子铁心211内设有通风路 417b。如图8所示，也可以在定子铁心211与框架418间构成通风路417c。并且可以如图 9所示在定子铁心211的外侧设置通风路417d。通风路211c或与其相当的通风路可以不是在电动机外周部全周设置，而是部分地或者在周期性的位置上构成。也可以对大小、形状等各种要素进行组合来构成。并且本发明可以不仅由本说明书记述的方式构成，也可以组合各个实施例来构成。在以上的说明中，以转子上没有通风路的方式进行了说明，但是也可以在转子铁心、压板上构成通风路。并且也可以是没有通风路机能的方式。如上所述采用本发明，能够高效地对发热体即定子线圈、转子条、端环进行冷却， 从而抑制轴承、润滑脂的温度上升，全闭型的优点在于能够实现无需清洁过滤器、实现维护时能够大幅省力的无需内部清洁的方式，并且能够提供超越现有技术的高性能的电动机， 从而获得理想的全闭外扇型电动机。并且，本发明不限于上述实施例，在实施阶段能够在不脱离其要旨的范围内对构成要素进行变形而具体化。并且，可以对上述实施例公开的多个构成要素进行适宜组合而形成各种发明。例如，也可以从实施例所示的全构成要素取消若干构成要素。并且，也可以对多个实施例的构成要素进行适宜的组合。产业上的可利用性本发明主要适用于铁道车辆用的电动机。符号说明11,211 定子铁心；12 定子线圈；7、407 转子铁心；8 转子条；9 端环；6 转子轴；7a 风孔；13 空隙；2,202,402 轴承托架；3、3B 外壳；1,418 框架；15 通风口过滤器；15a 过滤器；203 连接托架；204 固定托架；4、5 轴承；14、214、414、415 通风扇； 14a、214a、214b、415A 叶片；214c、415c 扇主板；20 热交换器；203a,211c,204a 通风路； 203b、204d 通风路；204b、3b、204e 进气口 ；205 分隔板；417、417a、417b、417c、417d 通风路
权利要求
1.一种车辆用全闭型主电动机，其特征在于，具备 定子铁心；转子铁心，配置在该定子铁心的内周侧；第一轴承，经由第一托架的外周部和轴承托架配设在上述定子铁心的一端部； 第二轴承，经由第二托架和外壳配设在上述定子铁心的另一端部； 转子轴，被安装了上述转子铁心，并且通过上述第一、第二轴承被可旋转地支承； 第一通风路，构成在上述定子铁心的外周部；第一通风扇，具有从旋转轴起沿上述轴承托架的内周方向放射状配设的多个叶片，被直接地或经由第一铁心压板地密接安装在上述转子铁心上；以及第二通风路，将外部空气从在上述轴承托架上设置的第一进气口导入至靠近转子轴的部分，在上述第一通风扇的扇主板的端部与上述第一托架的内周部的端部之间设置微小间隙来分隔转子侧与定子侧，能够分离机内和机外，通过上述第一通风扇从上述第一进气口流入的冷却风从上述第二通风路起经由上述通风扇的外周部、上述第一托架内的通风部和上述第一通风路向电动机外排出。
2.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于，还具备第二通风扇，直接地或经由第二铁心压板地密接安装在上述转子铁心的另一端部；以及第二进气口和第三通风路，被设置在上述第二托架部上，在上述第二通风扇的扇主板的端部和上述第二托架的内周部的端部之间设置微小间隙来分隔转子侧与定子侧，能够分离机内和机外，通过上述第二通风扇从上述第二进气口流入的冷却风能够经由上述第二通风扇的外周部从上述第三通风路向电动机外排出。
3.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于， 上述多个叶片分散安装在上述第一通风扇的扇主板的周向上， 在相邻的上述叶片之间的上述扇主板上安装冷却用散热片。
4.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于，上述第二通风路构成为，从上述第一进气口流入的冷却风能够在上述第一通风扇和上述第一轴承之间的上述转子轴部周边流动。
5.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于，还具备 第二通风扇，直接地或经由第二铁心压板地密接安装在上述转子铁心的另一端部； 第三进气口，设置在上述外壳的上部或下部；第四通风路，设置在上述外壳的在上下方向上与上述第三进气口相反的位置上；以及分隔板，安装在上述第三进气口的周向外侧的上述第一托架或上述外壳上， 在上述第二通风扇的主板的端部和上述第二托架的内周部的端部之间设置微小间隙来分隔转子侧与定子侧，能够分离机内和机外，通过上述第二通风扇从上述第三进气口流入的冷却风能够经由上述第二轴承的周边部从上述第四通风路向电动机外排出。
6.根据权利要求1所述车辆用全闭型主电动机，其特征在于，由在上述定子铁心的整个外周的一部分上安装的多个连接板形成上述第一通风路。
7.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于，在上述定子铁心的外周部设置电动机框架，将在上述定子铁心的外周部沿轴向设置的多个孔作为上述第一通风路。
8.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于，在上述定子铁心的外周部设置电动机框架，将在上述定子铁心的外周部沿轴向设置的多个孔作为上述第一通风路。
9.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于，在上述定子铁心的外周部设置沿轴向具有凹凸的电动机框架，将上述电动机框架的凸部与上述定子铁心外周部之间的空间作为上述第一通风路。
10.根据权利要求1所述的车辆用全闭型主电动机，其特征在于，在上述定子铁心的外周部设置电动机框架，在上述电动机框架的外侧形成上述第一通风路。
全文摘要
车辆用全闭型主电动机构成为包括定子铁心(211)与在该定子铁心的内周侧配置的转子铁心(407)、在定子铁心(211)的一端部配设的第一轴承(4)、在定子铁心(211)的另一端部配设的第二轴承(5)、安装了转子铁心(407)并且由上述第一轴承(4)和第二轴承(5)可旋转地支承的转子轴(6)、在定子铁心(211)的外周部构成的第一通风路(211c)、具有多个叶片(214a)而在转子铁心(407)上密接安装的通风扇(414)、将外部空气从在轴承托架(402)上设置的进气口(402a)导入至转子轴(6)附近部分的第二通风路。经由通风扇(414)从进气口(402a)流入的冷却风，从第二通风路(203a)经由通风扇(414)的外周部和上述第一通风路(211c)向电动机外排出。
文档编号H02K9/06GK102356534SQ20108001224
公开日2012年2月15日 申请日期2010年3月10日 优先权日2009年3月17日
发明者永山孝, 白石茂智 申请人:株式会社东芝