用于载具的电动机和相关载具、尤其是铁路载具的制作方法

用于载具的电动机和相关载具、尤其是铁路载具
【技术领域】
1.本发明涉及用于载具、尤其是用于铁路载具的电动机(moteur
ꢀé
lectrique)，该电动机的类型为其包括：
[0002]-具有纵轴的定子，并且在定子的外围，
[0003]-电动机冷却装置，其包括主体，主体包括多个气道，每个气道被定向为基本平行于纵轴，每个气道限定两个气道口，包括进气口和出气口。
[0004]
本发明尤其适用于功率大于100kw的电动机，并且尤其适用于铁路轨道载具的电动机。


背景技术：

[0005]
诸如铁路载具之类的载具的电动机展现出载具运动所必需的高功率，通常大于100kw。
[0006]
在其运行期间，由于功率较高，这些电动机会产生热量。为了确保铁路载具的运行安全性，需要驱散由每个电动机产生的热量并防止电动机达到临界温度。
[0007]
为此，已知使用包括设置在定子外围的冷却装置的电动机。这样的冷却装置尤其包括多个气道，其适于使空气循环并从而冷却电动机。冷却装置——并且更特别地气道——使得能够冷却电动机并因此改善电动机的安全性。
[0008]
然而，这样的电动机并不完全令人满意，因为空气流动在冷却装置的入口和出口处带有强湍流。这样的湍流流动会产生噪声并限制能够在气道中循环的空气流量，从而限制了冷却装置的冷却性能。


技术实现要素：

[0009]
本发明的目的在于提出一种电动机，其冷却性能得到改善，并且针对给定的功率产生较小的噪声。
[0010]
为此，本发明的主题是上述类型的用于载具的电动机，其特征在于，冷却装置包括一个或两个调节环，用于调节在气道中循环的气流，每个调节环被安置在所有的进气口或出气口对面，每个调节环限定气流通道截面，该通道截面沿纵轴从调节环与主体联结的联结端向所述调节环的自由端增大。
[0011]
根据本发明的其他有利方面，该电动机包括单独考虑或根据技术上可能的任何组合来考虑的以下特征中的一个或多个：
[0012]-该调节环或调节环中的一个是第一调节环，第一调节环包括径向内部节段和径向外部节段，径向内部节段和径向外部节段各自包括分别内部光滑和外部光滑的自由端、以及分别内部具有波纹和外部具有波纹的联结端，每个具有波纹的联结端是与主体联结的联结端，径向内部节段的内部具有波纹的联结端和径向外部节段的外部具有波纹的联结端部分地贴合(
é
pouser)每个气道的口；
[0013]-该调节环或调节环中的一个是第二调节环，第二调节环是包括穿孔自由端和穿
孔联结端的穿孔环，穿孔联结端是与主体联结的联结端，第二调节环的孔设置在每个气道的口对面并从穿孔联结端向穿孔自由端变大，并且其中，孔限定了气流通道截面；
[0014]-第二调节环包括支座以及多个壁，支座以及多个壁在穿孔联结端与穿孔自由端之间延伸，每个壁沿相对于纵轴的径向方向从支座突出并沿纵向方向延伸，每个壁在两个相邻的气道口之间延伸，该多个壁限定了孔；
[0015]-沿与支座的外表面相切的平面测量的每个壁的宽度沿纵向方向从穿孔自由端向穿孔联结端增大，优选地，每个壁从支座突出的高度大于沿相对于纵轴的径向方向量取的气道的高度；
[0016]-气道设置在具有纵轴的节圆柱面(cylindre primitif)上，并且其中气道沿整个主体具有恒定截面；
[0017]-主体包括至少4个、优选地至少12个气道；
[0018]-沿纵轴的主体长度与每个调节环长度之比在5至40之间；以及
[0019]-电动机包括风扇，其适于使空气移动通过冷却装置，特别地，风扇固定在电动机轴上。
[0020]
本发明还涉及用于载具的电动机(moteur)。
【附图说明】
[0021]
通过阅读以下描述将更好地理解本发明，该描述仅作为非限制性示例给出并且是参考附图进行的，其中：
[0022]
图1是根据本发明的用于载具的电动机的透视图，
[0023]
图2是图1的电动机的第一细节的透视图，其中可以看到第一调节环，以及
[0024]
图3是图1的电动机的第二细节的透视图，其中可以看到第二调节环。
【具体实施方式】
[0025]
图1部分地示出了包括电动机12的载具10。
[0026]
载具10优选地是电力推进载具，更优选地是电力推进的铁路载具。作为变型，该载具是配备有电动机的载具，其由非电力系统提供动力，如热发生器或燃料电池。
[0027]
图1至图3所示的电动机12限定了中央纵轴x-x'，包括具有纵轴x-x'的冷却装置14和具有纵轴x-x'的定子16。冷却装置14环绕定子16。
[0028]
下文将参照该中央轴使用表述“轴向”、“径向”、“周向”。
[0029]
电动机12设有具有纵轴x-x'并在定子16内部延伸的转子18。
[0030]
电动机12有利地包括覆盖冷却装置的未示出的机壳。电动机12有利地包括风扇19。
[0031]
冷却装置14包括主体20以及用于调节气流的一个或两个调节环22。在图1至图3所示的实施例中，冷却装置14包括第一调节环24和第二调节环26。
[0032]
主体20包括框架28和多个气道30。主体20包括至少4个、优选地至少12个气道30。
[0033]
主体20沿纵轴x-x'延伸，并且限定上游端32和下游端34，上游端32和下游端34优选地垂直于纵轴x-x'延伸。术语“上游”和“下游”是根据气道30中的空气流动方向限定的。
[0034]
沿纵轴x-x'的主体20的长度与每个调节环22的长度之比在5至40之间。
[0035]
框架28绕定子16固定。框架28有利地贴合定子16的外廓。框架28优选为圆柱形。框架28固定到每个气道30。
[0036]
框架28优选地与气道30一体形成。在所示实施例中，框架28支撑在每个气道30的外表面上。作为变型，气道30在框架28中延伸，框架28的厚度于是大于气道30的高度。
[0037]
每个气道30被定向为基本平行于纵轴x-x'。每个气道30有利地设置在节圆柱面35上，节圆柱面35的纵轴与纵轴x-x'重叠，节圆柱面35例如由框架28限定。
[0038]
每个气道30限定了从主体20的上游端32向主体20的下游端34的空气循环方向。无论风扇19相对于主体20的相对位置如何，该限定都是有效的；风扇可以被选择和安置成在气道30中在由纵轴x-x'限定的任一方向上驱动空气。
[0039]
每个气道30限定了两个气道口36。每个气道30特别地限定了进气口38和出气口40。每个气道30的进气口38例如在主体20的上游端32上延伸。每个气道30的出气口40例如在主体20的下游端34上延伸。
[0040]
每个气道30限定了气道截面，其优选地沿整个主体20恒定。在图1至图3所示的实施例中，每个气道30是圆柱形的，尤其具有圆形截面，并且每个气道口36是圆形的。
[0041]
用于调节气流的每个调节环22安置在所有的进气口38或出气口40对面。换言之，相应的环22安置在所有的进气口38对面，或者安置在所有的出气口40对面。
[0042]
每个环22优选地具有与纵轴x-x'重叠的纵轴，并且包括调节环22与主体20联结的联结端42以及自由端44，环22沿纵轴x-x'在联结端42与自由端44之间延伸。
[0043]
每个环22限定沿纵轴x-x'从调节环22与主体20联结的联结端42向调节环22的自由端44增大的气流通道截面。有利地，该通道截面的面积从联结端42向自由端44连续增大。于是，安置在所有的进气口38对面的调节环22具有在空气流动方向上缩小的气流通道截面，并且安置在所有的出气口40对面的调节环22具有在空气流动方向上增加的气流通道截面。
[0044]
根据第一变型，环22或每个环是与主体20不同并且适于固定到主体20或与主体20连成一体的环。特别地，根据该第一变型，联结端42适于固定在主体20上，例如固定在主体20的上游端32或下游端34上。
[0045]
根据第二变型，环22与主体20一体形成。特别地，在该第二变型中，联结端42与主体20合为一体。调节环22于是为主体20的延续并且例如在上游端32或下游端34对面延伸。调节环22与主体20的区别在于气道截面在调节环22中沿纵轴x-x'变化。根据该第二变型，主体20与调节环22之间的接合沿纵轴x-x'设置在气道截面开始扩大的纵向位置处。
[0046]
第一调节环24是根据前述变型中的任一个的调节环22。
[0047]
第一调节环24包括径向内部节段46和径向外部节段48，径向内部节段46和径向外部节段48在其之间限定了气流通道截面。径向内部节段46和径向外部节段48二者轴向对齐。
[0048]
径向内部节段46包括内部光滑的自由端50和内部具有波纹的联结端52。内部光滑的自由端50例如是圆形或具有圆形截面的圆柱形。径向内部节段46的形状例如从内部光滑的自由端50向内部具有波纹的联结端52逐渐演变，波纹的幅度例如向内部具有波纹的联结端52的方向增加。波纹绕纵轴x-x'周向延伸。
[0049]
内部具有波纹的联结端52绕纵轴x-x'沿周向限定了一系列波谷和波峰，所述波谷
和波峰是参照到纵轴x-x'的距离，该系列例如是规则的并且是绕纵轴x-x'的角度的函数。
[0050]
内部具有波纹的联结端52例如部分地贴合每个气道的气道口36。内部具有波纹的联结端52的波谷在气道口36对面延伸，并且内部具有波纹的联结端52的波峰在气道口36之间延伸。内部具有波纹的联结端52例如部分地贴合进气口38或出气口40。
[0051]
径向外部节段48包括外部光滑的自由端54和外部具有波纹的联结端56。外部光滑的自由端54例如是圆形或具有圆形截面的圆柱形。径向外部节段48的形状例如从外部光滑的自由端54向外部具有波纹的联结端56逐渐演变，波纹的幅度例如向外部具有波纹的联结端56的方向增加。波纹绕纵轴x-x'周向延伸。
[0052]
外部具有波纹的联结端56绕纵轴x-x'沿周向限定了一系列波谷和波峰，所述波谷和波峰是参照到纵轴x-x'的距离，该系列例如是规则的并且是绕纵轴x-x'的角度的函数。
[0053]
外部具有波纹的联结端56例如部分地贴合每个气道的气道口36。外部具有波纹的联结端56的波谷在气道口36之间延伸，并且外部具有波纹的联结端56的波峰在气道口36对面延伸。外部具有波纹的联结端56例如部分地贴合进气口38或出气口40。
[0054]
径向外部节段48的波纹和径向内部节段46的波纹于是相位相反。径向外部节段48的波谷径向地面对径向内部节段46的波峰，并且径向外部节段48的波峰径向地面对径向内部节段46的波谷。
[0055]
内部光滑的自由端50和外部光滑的自由端54一起形成如前所述的自由端44。
[0056]
内部具有波纹的联结端52和外部具有波纹的联结端56一起形成如前所述的联结端42。
[0057]
在图1至图3所示的实施例中，第一调节环24是适于固定到主体20或与主体20连成一体的环22。作为变型，第一调节环24是与主体20一体形成的调节环22。
[0058]
在图1至图3所示的实施例中，第一调节环24被安置在所有的进气口38对面。作为未示出的变型，第一调节环24被安置在所有的出气口40对面。
[0059]
第二调节环26是根据前述变型中的任一个的环22。
[0060]
第二调节环26是包括支座58和多个壁60的穿孔环。第二调节环26包括穿孔联结端62和穿孔自由端64，支座58以及多个壁60在穿孔联结端62与穿孔自由端64之间延伸。
[0061]
支座58限定了与纵轴x-x'重叠的纵轴。支座58在框架28延续中延伸。如图3中可以看到的，支座58优选地是圆柱形的。
[0062]
多个壁60在支座58的外表面上延伸。每个壁60沿相对于纵轴x-x'的径向方向从支座58突出。优选地，每个壁60突出的高度大于沿相对于纵轴x-x'的径向方向量取的气道30的高度。每个壁60沿纵向方向x-x'延伸。沿与支座58的外表面相切的平面测量每个壁的宽度l
p
。每个壁的宽度l
p
沿纵向方向x-x'从穿孔自由端64向穿孔联结端62增大。每个壁的宽度l
p
于是在穿孔自由端64比在穿孔联结端62更小。
[0063]
每个壁60在两个相邻的气道口36之间延伸。多个壁60例如在所有的进气口38之间或所有的出气口40之间延伸。
[0064]
多个壁60限定了多个孔66，多个孔66在每个壁60之间延伸。
[0065]
孔66限定了气道36的延续中的气道截面。
[0066]
每个孔66沿纵向方向x-x'在穿孔联结端62与穿孔自由端64之间延伸。孔66被设置在每个气道口36对面。多个孔66例如被设置在所有的进气口38或所有的出气口40对面。
[0067]
沿与支座58的外表面相切的平面测量每个孔66的宽度la。每个孔66的宽度la沿纵向方向x-x'从穿孔联结端62向穿孔自由端64增大。
[0068]
在图1至图3所示的实施例中，第二调节环26是与主体20一体形成的环22。
[0069]
在图1至图3所示的实施例中，第二调节环26被安置在所有的出气口40对面。作为未示出的变型，第二调节环26被安置在所有的进气口38对面。
[0070]
转子18包括电动机轴68，电动机轴68有利地沿着纵轴x-x'延伸。
[0071]
风扇19有利地适于由电动机轴68驱动旋转。
[0072]
风扇19适于使空气沿空气循环方向移动通过冷却装置14。
[0073]
风扇19例如固定到转子18并且由电动机轴68整体驱动。电动机12于是是自通风电动机。作为变型，风扇19与转子18分开且独立地驱动。
[0074]
风扇19例如是轴流式风扇。
[0075]
根据特定变型(未示出)，风扇19是径流式风扇。风扇19于是包括壳体，该壳体限定了能将气流导向气道30的导流板或通道。该壳体于是例如连接到调节环22或机壳。
[0076]
机壳有利地在冷却装置14沿纵轴x-x'的整个长度上覆盖冷却装置14。机壳的内部例如为大致圆柱形并且覆盖整个冷却装置。机壳形成例如限定从风扇19向调节环22的气道截面的管道。
[0077]
机壳例如覆盖第二调节环22。机壳例如在壁60上延伸并且与壁60一起限定了孔66。
[0078]
接下来将描述上述用于载具的电动机12的运行。
[0079]
当电动机12被馈送电能并运行时，转子18相对于定子16和与定子16连成一体的元件(如冷却装置14或机壳)旋转。
[0080]
转子驱动风扇19旋转，风扇19的形状使电动机12周围的空气移向冷却装置。特别地，风扇使空气沿空气循环方向移动通过冷却装置14。
[0081]
在空气进入冷却装置14时，空气流过调节环22。特别地，在图1至图3所示的示例中，空气流过第一调节环24。由于气道截面从调节环22的自由端44向调节环22的联结端42逐渐减小，因此沿着调节环22的空气流动基本上是层流的或者无论如何比没有调节环22的情况的湍流更小。
[0082]
由于联结端42处的气道截面比自由端44处的气道截面更接近进气口38的截面，于是限制了进入气道30的气流的湍流。
[0083]
当空气离开气道30时，空气通过调节环22。特别地，在图1至图3所示的示例中，空气流过第二调节环26。由于通道截面从联结端42向调节环22的自由端44逐渐增加，因此沿着调节环22的空气流动于是基本上是层流的或者在离开气道30时湍流更小。特别地，由于联结端42处的气道截面比自由端44处的气道截面更接近出气口40的截面，于是限制了离开气道30的气流的湍流。
[0084]
优选地由风扇19产生的压差来使气流移动，空气于是在冷却装置14中的整个路径中从电动机12捕获热能，并随后在周围空气中驱散该能量。
[0085]
电动机12包括一个或两个调节环22，每个调节环22限定气道截面，所述气道截面沿纵轴x-x'从调节环的联结端42向调节环22的自由端44增大，这样的电动机12最小化了与主体20中的进气相关联的湍流。这尤其有利之处在于，其调节环22最小化湍流的电动机12
具有改善的性能并且产生的噪声降低。
[0086]
第一内环24和第二内环26的使用确保了根据每个调节环22的位置来最佳地调节空气。
[0087]
环22或环22之一是与主体20不同的环的特征的尤其有利之处在于，这使得能够例如在现有电动机上安装调节环。
[0088]
在调节环22或调节环22之一与主体20一体形成的情况下，调节环22或调节环22之一可以直接与主体20一起模制，这尤其有利之处在于，这使得能够例如限制生产冷却装置14和组装操作的复杂性。
[0089]
气道30在节圆柱面上的设置和具有恒定截面的气道30的使用使得简化了冷却装置14的制造。
[0090]
包括至少4个、优选地至少12个气道的主体20的尤其有利之处在于，它使得在冷却装置14中循环的空气能够良好分布。
[0091]
每个调节环22的长度与主体20的长度之比确保了主体20与在主体20中循环的空气之间的充分热传递，同时限制了主体20的入口和出口处的湍流。
[0092]
包括风扇19的电动机12还使得能够控制循环通过冷却装置14的气流并改善冷却装置14以及因此的电动机12的冷却性能。