[發明專利]用于車輛和鐵路車輛的電動機

有效

• 申請號: 201480009054.2
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN104995825B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 永山孝;大沼亞樹
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02K5/20
• 分類號: H02K5/20;H02K9/06
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 李琳,許向彤

相關專利申請的交叉引用

本申請基于2013年6月27日提交的日本專利申請第2013-135502號并且要求其優先權，該申請的全部內容通過引用的方式并入本申請中。

技術領域

本發明描述的實施例涉及一種用于車輛和鐵路車輛的電動機。

背景技術

根據典型的鐵路車輛，車輛的行駛(運動)是通過旋轉力實現的，旋轉力是從附接到設置在車體的底板下方的轉向架的主電動機(以下簡稱為“電動機”)產生的，并且通過接頭(耦接頭)和齒輪機構(齒輪箱)傳遞到轉向架的車輪。

現有技術中的這種類型的電動機主要由感應電動機構成，這種感應電動機包括設置有旋轉鐵芯的籠型轉子、嵌入旋轉鐵芯中的多個轉子條以及短路環，該短路環連接在轉子軸的軸向上從旋轉鐵芯突出的各轉子條的延伸部分并且與延伸部分結合成一個電氣主體。

感應電動機通常具有所謂的全封閉結構，這種結構使包含轉子條、構成定子的線圈和其他電氣零件的電動機內部與外部空氣分隔開。這種結構采用本領域中已知的這樣一種用于電動機的冷卻系統，這種冷卻系統不是通過引入外部空氣到電動機中而是通過外部空氣的空氣流動來實現冷卻，由與轉子軸一起轉動的兩個風扇來引起該流動，而不需要引入外部空氣到全封閉結構的外殼內的電氣配合和磁性配合的電動機部件。

例如，現有技術中的感應電動機包括兩個風扇：一個風扇位于用于支撐旋轉鐵芯的鐵芯支撐構件與用于以使得轉子軸能夠自由旋轉的方式支撐轉子軸的兩端的一對軸承之一之間；并且另一個風扇位于鐵芯支撐構件與另一個軸承之間。每個風扇包括在軸向上面向外部幾乎徑向設置在風扇表面的多個葉輪。每個風扇的外周緣與使電動機內部和外側分開的外殼相對，在風扇的邊緣與外殼之間存在極小間隙，迷宮式密封結構形成在該間隙中。根據如此構造的感應電動機，旋轉區域和靜止區域被分隔開，從而構成如上所述的所謂的全封閉結構，其中電動機的內部部件與外部空氣分開。

每個外殼的一部分在軸向上蓋在風扇上，并且因此在軸向上覆蓋風扇。外殼的這部分形成在內部、完全密封的外殼、電動機的部分的上方的護罩，從而在護罩與密封的外殼之間形成冷卻通道。空氣入口端口形成在蓋在風扇上的外殼的一部分上，該部分在電動機的驅動側的軸承附近形成入口端口，進而允許外部空氣在冷卻通道內流過并且冷卻軸承以及與軸承相鄰的定子的一側。這種空氣入口端口通過形成在外殼內的空氣通道與空氣通道連通以冷卻定子，該空氣通道在軸向上延伸穿過定子的定子鐵芯。

空氣入口端口和空氣出口端口進一步形成在外殼中，該外殼覆蓋另一個軸承側的風扇的軸向外側部分。再者，外殼的一部分形成與電動機的密封殼體間隔開的護罩，從而在兩者之間形成冷卻通道/空氣通道。入口端口和出口端口形成為位于另一個軸承附近的護罩的開口。

當如此構造的感應電動機的轉子軸旋轉時，風扇相應地旋轉。因此，形成在風扇上的葉輪產生的吸力使外部空氣穿過空氣入口端口而被引入。然后，在一個軸承側，經由空氣入口端口引入的外部空氣作為冷卻空氣順序地流過外殼內的空氣通道以及定子鐵芯內的空氣通道，然后穿過出口流出。在此過程期間，可以同時實現一個軸承的冷卻、線圈經由定子鐵芯的冷卻以及轉子條經由風扇、鐵芯支撐構件和轉子鐵芯的冷卻。

在另一個軸承側，通過空氣入口端口引入的外部空氣作為冷卻空氣朝著空氣出口端口流動，然后流出以便排出。在此過程期間，可以同時實現另一個軸承的冷卻以及轉子條經由風扇、鐵芯支撐構件和轉子鐵芯的冷卻。

通過使用風扇冷卻各部件的結構在引入并利用外部空氣作為冷卻空氣之后，經由空氣通道或空氣出口端口排出外部空氣到外殼的外部，并且因此在此過程中產生噪聲。當車輛速度增大時，電動機的轉數增大，在這種情況下容易產生噪聲。具體地講，在軸向上與耦接頭相反的一側的另一個軸承側的用于風扇的空氣出口端口位于相應的風扇附近，即，葉輪通過排出端口直接暴露于外部環境。在這種情況下，葉輪旋轉產生的風噪聲以大體上扇形形狀直接擴散的方式經由空氣出口端口傳到外面，換句話講，沿著形成在葉輪視線邊緣的錐形形狀穿過排出開口。反之，從電動機的驅動側穿過電動機并在電動機的非驅動側排出的空氣遠離風扇。因此，當風扇高速旋轉時，噪聲的產生往往容易增大。

有幾種方法被認為是減小從設置在另一個軸承側(非驅動側)的風扇產生的噪聲的可行方案，例如，包括減小空氣出口端口的開口面積的結構，以及將空氣出口端口放置成遠離葉輪以便減小噪聲的擴散角度的結構。然而，根據這些方法，氣流量受到限制并且因此減小，在這種情況下難以提供充足的冷卻效果。