專利名稱：全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于車輛驅(qū)動用電動機(jī)等的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)。
背景技術(shù)：
一般在鐵路車輛中，在配置于車身下的臺車上裝載車輛驅(qū)動用電動機(jī)，通過齒輪裝置將該電動機(jī)的轉(zhuǎn)動力傳遞給車輪、使車輛行駛?，F(xiàn)有這種電動機(jī)成圖15所示構(gòu)造。
圖15所示的現(xiàn)有車輛驅(qū)動用電動機(jī)，具有作為固定側(cè)構(gòu)件的圓筒狀構(gòu)架1，在該構(gòu)架1的一側(cè)安裝著支架2，在構(gòu)架1的另一側(cè)的中央部安裝著殼體3，由分別裝于該支架2與殼體3的中心部的軸承4、5可自由轉(zhuǎn)動地支承著轉(zhuǎn)子軸6的兩端部。
在轉(zhuǎn)子軸6的軸向中央部分固定轉(zhuǎn)子鐵心7，在形成于該轉(zhuǎn)子鐵心7的外周面的各個(gè)溝槽中埋入轉(zhuǎn)子桿8，各轉(zhuǎn)子桿8的兩端部從轉(zhuǎn)子鐵心7伸出，以端環(huán)201一體連接該伸出部分、形成感應(yīng)式電動機(jī)的籠形轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子鐵心7上，設(shè)軸向貫穿的多個(gè)通風(fēng)孔7a，由也開有通風(fēng)孔的鐵心壓件202從兩側(cè)固定。
在構(gòu)架1的內(nèi)周部，安裝著圓筒狀的定子鐵心10，在形成于該定子鐵心10的內(nèi)周面的多個(gè)溝槽中收納著定子線圈11。該定子線圈11的線圈端部，成從定子鐵心10兩側(cè)伸出的形式。
在定子鐵心的內(nèi)周面與轉(zhuǎn)子鐵心7的外周面間，形成一樣的空隙200。轉(zhuǎn)子軸6的驅(qū)動側(cè)端6a突出于機(jī)外。在該突出的驅(qū)動側(cè)端6a的部分，安裝著用于和驅(qū)動用齒輪裝置相結(jié)合的接頭(聯(lián)軸節(jié))。
在轉(zhuǎn)子軸6的機(jī)內(nèi)部分固定著通風(fēng)扇9。該通風(fēng)扇9具有從中央成放射狀配置的多個(gè)葉片9a。在構(gòu)架1上的對著該通風(fēng)扇9的外周部的部分，沿圓周方向設(shè)多個(gè)排氣口1a。
在構(gòu)架1的反驅(qū)動側(cè)的上方設(shè)入氣口1b，覆蓋著該入氣口1b設(shè)通風(fēng)過濾器12，在通風(fēng)過濾器12的外氣取入口部，在整個(gè)入口面上安裝用于捕獲塵埃的過濾器12a。
圖15所示的電動機(jī)整體，將設(shè)在構(gòu)架1的安裝臂部以螺釘擰緊固定于臺車框上，通過連接于轉(zhuǎn)子軸端部6a的聯(lián)軸節(jié)，從齒輪裝置將電動機(jī)的轉(zhuǎn)動力傳遞到車輪，使車輛行駛。
在該電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于電動機(jī)的定子線圈11與轉(zhuǎn)子桿8發(fā)熱，使外氣流通電動機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷卻，以限制電動機(jī)的溫度上升。這種冷卻作用如下所述。
在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由轉(zhuǎn)子軸6使通風(fēng)扇9轉(zhuǎn)動，從排氣口1a將機(jī)內(nèi)空氣排出到機(jī)外，隨之，從入氣口1b將外氣吸入機(jī)內(nèi)。吸入機(jī)內(nèi)的外氣，經(jīng)通風(fēng)過濾器12從入氣口1b流入機(jī)內(nèi)之后，通過轉(zhuǎn)子鐵心7的通風(fēng)孔7a，再通過轉(zhuǎn)子鐵心7的外周與定子鐵心10的內(nèi)周間的空隙部，流過通風(fēng)扇9側(cè)，由通風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動從排氣口1a排出到機(jī)外。
這樣，借使外氣流通過機(jī)內(nèi)，冷卻轉(zhuǎn)子桿8、定子線圈11、軸承4、5，以及機(jī)內(nèi)各部，使轉(zhuǎn)子桿8、定子線圈11、軸承4、5以及潤滑它們的潤滑脂的溫度上升不超過容許溫度。
但是，在搭載于電車等的底板下臺車上的車輛驅(qū)動用電動機(jī)周圍的外氣中，存在著大量車輛行駛時(shí)卷起的塵埃，所取入外氣存在于嚴(yán)重污染了的環(huán)境中。因此，在圖15所示的現(xiàn)有例的車輛驅(qū)動用電動機(jī)中，取入電動機(jī)機(jī)內(nèi)的外氣，試圖由通風(fēng)過濾器12的過濾器12a捕捉塵埃，以求清凈化，但由于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，過濾器12a相繼產(chǎn)生堵塞，機(jī)內(nèi)通風(fēng)量逐漸減少。因此，必須對過濾器進(jìn)行短間隔的定期清掃維護(hù)，因而有著花費(fèi)過多勞力的問題。
為了解決該問題，近年來進(jìn)行了全封閉外扇冷卻型車輛驅(qū)動用電動機(jī)的開發(fā)。下邊參照圖16說明這種全封閉外扇冷卻型電動機(jī)。
在圖16中，在有底圓筒形構(gòu)架13的驅(qū)動側(cè)端部設(shè)支架14，在反驅(qū)動側(cè)的中央部設(shè)殼體3。在構(gòu)架13的內(nèi)周部設(shè)定子鐵心10。
由分別安裝于支架14與殼體3的軸承4、5可自由轉(zhuǎn)動地支承轉(zhuǎn)子軸6。在該轉(zhuǎn)子軸6的軸向中央部，設(shè)轉(zhuǎn)子鐵心7。轉(zhuǎn)子軸6的驅(qū)動側(cè)端部伸出到機(jī)外，在該伸出部分上安裝通風(fēng)扇15。
在構(gòu)架13的外周面，設(shè)多個(gè)沿軸向延伸形狀的冷卻孔16，形成通風(fēng)路17。通風(fēng)路17，也構(gòu)成于支架14，驅(qū)動側(cè)向著通風(fēng)扇15的外周側(cè)開口。另外，反驅(qū)動側(cè)對外氣敞開的電動機(jī)驅(qū)動側(cè)的通風(fēng)扇15的入氣口15a形成了外氣吸入口。
該圖16所示的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，由于在電動機(jī)內(nèi)部成了與外部完全隔斷的全封閉型，其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，主要由設(shè)于支架13的外周面的多個(gè)冷卻孔16排出。在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由通風(fēng)扇15的轉(zhuǎn)動，使外氣在構(gòu)架13外周部的冷卻孔16經(jīng)由通風(fēng)路17軸向流通，從該冷卻孔16內(nèi)的壁面將傳至鐵心10、構(gòu)架13的定子線圈11的發(fā)熱量排出到外氣。
這種全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，由于外氣不在機(jī)內(nèi)流通，不會由混入外氣的塵埃污損機(jī)內(nèi)，另外由于以外氣冷卻機(jī)外部分，因而有著不需用除去外氣中的塵埃的過濾器的優(yōu)點(diǎn)。
但是，在這種一般的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)中，定子線圈11的發(fā)熱傳至鐵心10、構(gòu)架13可由冷卻孔16排出到外氣，然而，轉(zhuǎn)子桿8的發(fā)熱卻滯留于機(jī)內(nèi)，成了轉(zhuǎn)子發(fā)熱、所謂局部發(fā)熱產(chǎn)生的原因。對此的對策是，作為一例如圖17所示，開發(fā)了具有冷卻風(fēng)扇9的全封閉外扇冷卻型發(fā)電機(jī)。
圖17的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，是在圖16的冷卻功能的基礎(chǔ)上，使用現(xiàn)有的冷卻風(fēng)扇9使機(jī)內(nèi)空氣循環(huán)，在中途以成散熱器的熱交換機(jī)18將在機(jī)內(nèi)變熱的空氣的熱量排出到外氣進(jìn)行冷卻。在熱交換機(jī)18中，設(shè)置了多個(gè)排熱葉片18a，以提高排熱效率。
由此，在轉(zhuǎn)子桿8產(chǎn)生的熱也可不滯留于機(jī)內(nèi)，而可排熱到外氣。
作為與圖15相關(guān)的全封閉式電動機(jī)的例子，在機(jī)內(nèi)設(shè)風(fēng)扇、將在機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的熱強(qiáng)制排出到機(jī)外的裝置已為公知(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
作為與圖16相關(guān)的全封閉式電動機(jī)的例子，在機(jī)外設(shè)風(fēng)扇，將在機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的熱強(qiáng)制排出到機(jī)外的裝置也為公知。(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2002-78282(P1～P2、圖1)。
專利文獻(xiàn)2日本特開昭57-77889號公報(bào)(P1～P3、圖1)。
但是，在圖15-圖17與專利文獻(xiàn)1、2中所示的全封閉式電動機(jī)中，有下述的技術(shù)課題，作為車輛用電動機(jī)有待改善。
第一，轉(zhuǎn)子桿8的發(fā)熱的冷卻，與由定子鐵心10的傳熱對定子線圈11的冷卻相比，由于成了通過熱傳導(dǎo)惡化了的空氣的間接傳熱進(jìn)行冷卻，而有著冷卻性能變壞的缺點(diǎn)。
因此，轉(zhuǎn)子的發(fā)熱成了直接地通過轉(zhuǎn)子鐵心7與轉(zhuǎn)子軸6、間接地通過機(jī)內(nèi)變熱的空氣使軸承4.5升溫的原因。而軸承4、5與潤滑它們的潤滑脂的容許溫度與轉(zhuǎn)子桿8和定子線圈11相比較低，其容許溫度要低約一半。
因此，由于不能設(shè)計(jì)成使轉(zhuǎn)子桿8發(fā)熱到達(dá)容許限度，因而不得不進(jìn)行考慮軸承4、5和潤滑脂的容許溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)果，不得不使用比現(xiàn)有電動機(jī)輸出低的電動機(jī)。
另外，由于潤滑脂的溫度也變高，其壽命降低，有著達(dá)不到希望以全封閉式減少維護(hù)的目的的缺點(diǎn)。
第二，如表示鐵路車輛用的驅(qū)動電動機(jī)的圖18、圖19所示，稱為臺車的鐵道車輛，構(gòu)成為安裝于行駛的轉(zhuǎn)輪裝置中。驅(qū)動電動機(jī)301借助安裝于該電動機(jī)的安裝臂302固定在臺車303的梁304上構(gòu)成的安裝座305上。
在圖18的驅(qū)動電動機(jī)301的轉(zhuǎn)子軸306上，安裝著聯(lián)軸節(jié)306a，并與齒輪裝置307相連接。齒輪裝置的動力軸成了連接聯(lián)軸節(jié)306a的軸308，而從動軸成了車軸309。在車軸309的兩端部安裝著車輪310、310，該車輪310、310在軌道311、311滾動行駛。
車軸309在其兩端部安裝著軸承312、312，安裝于臺車303，可自由轉(zhuǎn)動地支承著車軸309。在臺車303上，搭載著車身313，由電動機(jī)301通電轉(zhuǎn)動，由轉(zhuǎn)子軸306、聯(lián)軸節(jié)306a、齒輪裝置307、車軸309、車輪310傳遞轉(zhuǎn)動力，車身313運(yùn)動。
這里，電動機(jī)的軸向尺寸L由圖18中的車輪的內(nèi)寬Ls所限制，不能超過所需的尺寸，即圖17中的轉(zhuǎn)軸方向的尺寸L受到限制，不能超出所需尺寸，這是車輛特有的制約。
因此，必須將電動機(jī)設(shè)計(jì)成使轉(zhuǎn)軸方向的尺寸盡量小，要安裝二葉占用大空間的風(fēng)扇是很不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于解決上述的課題，提供可在減少清掃塵埃的全封閉式電動機(jī)內(nèi)抑制機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子桿發(fā)熱并可抑制向軸承部傳熱、不降低軸承與潤滑脂的使用壽命、作為鐵路車輛用驅(qū)動電動機(jī)的理想的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)具有定子鐵心，配設(shè)于該定子鐵心內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心，通過支架配設(shè)于前述定子鐵心一端部的第一軸承，與前述支架一起通過以固定構(gòu)件連接的殼體配設(shè)于前述定子鐵心另一端部的第二軸承，安裝著前述轉(zhuǎn)子鐵心、并可自由轉(zhuǎn)動地支承于前述第一、第二軸承上的轉(zhuǎn)子軸，構(gòu)成于前述定子鐵心外周部的通風(fēng)路，外部熱交換機(jī)，以及配裝于前述轉(zhuǎn)子軸上的軸承與鐵心間、在前述支架側(cè)成放射狀設(shè)置第一葉片、并在鐵心側(cè)成放射狀設(shè)置第二葉片的通風(fēng)扇；其特征在于，從前述第一葉片內(nèi)側(cè)部的前述支架上開設(shè)的開口部將外氣取入前述通風(fēng)路內(nèi)形成冷卻風(fēng)，并將該冷卻風(fēng)導(dǎo)致形成于前述定子鐵心外周部的冷卻孔排出到外部；從前述第二葉片排出的機(jī)內(nèi)空氣經(jīng)由前述外部熱交換機(jī)再度回到機(jī)內(nèi)。
如依本發(fā)明，即可由不加大電動機(jī)軸向尺寸的一個(gè)通風(fēng)扇，借助外氣進(jìn)行冷卻和進(jìn)行機(jī)內(nèi)循環(huán)冷卻；可抑制機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子桿發(fā)熱，又可抑制向軸承部的傳熱；或提供不降低軸承與潤滑脂的使用壽命、作為鐵路車輛用驅(qū)動電動機(jī)的理想的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)。


圖1是從側(cè)面方向觀察本發(fā)明一實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的斷面圖。
圖2是從正面方向觀察圖1實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖3是從側(cè)面方向看本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的斷面圖。
圖4是圖3的V1-V1斷面圖。
圖5是從側(cè)面方向看本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的斷面圖。
圖6是從側(cè)面方向看本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的斷面圖。
圖7是從側(cè)面方向看本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的斷面圖。
圖8表示了本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，(a)為從側(cè)面方向看的斷面圖，(b)為(a)的V2-V2斷面圖。
圖9是表示本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)、并詳細(xì)表示通風(fēng)孔的形式的圖。
圖10是表示本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，并表示支架的回轉(zhuǎn)體與固定體的分界的圖。
圖11是表示本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，并表示冷時(shí)的支架的回轉(zhuǎn)體與固定體的分界的圖。
圖12是表示本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)、并表示熱時(shí)的支架的回轉(zhuǎn)體與固定體的分界的圖。
圖13是表示本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，并說明定子鐵心的冷卻孔的其他例的圖。
圖14是表示本發(fā)明其他實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，并說明定子鐵心的冷卻孔的其他例的圖。
圖15是從側(cè)面方向看現(xiàn)有車輛驅(qū)動用電動機(jī)的斷面圖。
圖16是從側(cè)面方向看現(xiàn)有全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的一例的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖17是從側(cè)面方向看現(xiàn)有全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的一例的部分?jǐn)嗝鎴D。
圖18是說明在配設(shè)于臺車內(nèi)的鐵路車輛用驅(qū)動裝置中電動機(jī)的尺寸限制的圖。
圖19是說明在配設(shè)于臺車內(nèi)的鐵路車輛用驅(qū)動裝置中電動機(jī)的動力傳遞方法的圖。
具體實(shí)施例方式
下邊參照

本發(fā)明的實(shí)施形式。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施形式的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的圖，在定子鐵心10的兩側(cè)安裝著鐵心壓件10a、10a，在定子鐵心的外周上安裝著多個(gè)連結(jié)板10b，該連結(jié)板10b安裝于壓件10a、10a間的全周的一部分上，在定子鐵心10外周側(cè)構(gòu)成多個(gè)冷卻孔16。
在轉(zhuǎn)子軸6上安裝著在電動機(jī)內(nèi)通風(fēng)的通風(fēng)扇109。而且在本實(shí)施形式中，對比了圖16、圖17上在軸承外即機(jī)外安裝通風(fēng)扇、另外在圖17上并裝機(jī)內(nèi)通風(fēng)扇的情況。
在通風(fēng)扇109的一方側(cè)，從轉(zhuǎn)軸成放射狀安裝著葉片109a，構(gòu)成了支承軸承4的支架20，并成圓周狀開出多個(gè)外氣入氣口20a。
支架20，通過連結(jié)支架21安裝于鐵心壓件10a上，在連結(jié)支架21上，構(gòu)成了通向定子鐵心10的冷卻孔16的通風(fēng)孔17。而在另一端，在固定支架22的中心部分，安裝著殼體3，并安裝于另一端鐵心壓件10a上。在固定支架22上，還開有與冷卻孔16相吻合的通風(fēng)孔17a，向外氣敞開。
由電動機(jī)的轉(zhuǎn)動使通風(fēng)扇109轉(zhuǎn)動時(shí)，由葉片109a的排出作用變冷的空氣，從a部分按箭頭方向流入，經(jīng)通風(fēng)孔17→冷卻孔16→通風(fēng)孔17a→外氣b流動。
由此，定子鐵心11的發(fā)熱，通過鐵心10從冷卻孔16的內(nèi)周面向外部散熱，進(jìn)行冷卻。
另一方面，在與通風(fēng)扇109的葉片109a相反一側(cè)，設(shè)多個(gè)放射狀葉片109b。在本實(shí)施形式中，環(huán)狀側(cè)板109c構(gòu)成和安裝著葉片109b的風(fēng)扇主板109b相反一側(cè)。
在葉片109b的外周側(cè)相對面上，配設(shè)著蓋板21a，覆蓋了通風(fēng)扇109b的全周；其局部開口，形成開口21b。
從該開口21b，配設(shè)著構(gòu)成于連結(jié)支架21的通風(fēng)孔17b，經(jīng)由在電動機(jī)外部構(gòu)成的熱交換機(jī)(散熱器)23，通過設(shè)于固定支架22上的通風(fēng)孔17b進(jìn)入機(jī)內(nèi)，再通過通風(fēng)孔7a或定子鐵心10與轉(zhuǎn)子鐵心7間的空隙200，回到通風(fēng)扇109的葉片109b。
由于熱交換機(jī)23上安裝多個(gè)散熱葉片23a，從葉片109b排出的變熱了的空氣被冷卻，當(dāng)再回到機(jī)內(nèi)時(shí)成了冷卻空氣，可冷卻機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子桿8。
以虛線箭頭表示了機(jī)內(nèi)循環(huán)空氣。符號203為螺釘。
圖2示出了從圖1的軸向看的情況，局部剖，并示出了冷卻孔16與機(jī)內(nèi)循環(huán)流路。
如依這樣構(gòu)成的本實(shí)施形式，與圖17的機(jī)內(nèi)冷卻之不同點(diǎn)在于，由于在通風(fēng)扇109兩側(cè)設(shè)葉片109a與葉片109b，可通過風(fēng)扇主板109d使機(jī)內(nèi)熱與外氣進(jìn)行熱交換。即，本實(shí)施形式的電動機(jī)，可產(chǎn)生與熱交換機(jī)增至二個(gè)的情況相同的效果。
由于通風(fēng)扇以高速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，一般采用鋁制，傳熱性能良好的鋁制通風(fēng)扇可兼有情況良好的熱交換機(jī)功能。
再有，通風(fēng)扇側(cè)的軸承4，比之于圖16、圖17由于離開了轉(zhuǎn)子鐵心7，而且暴露于冷的外氣中，還產(chǎn)生了延伸軸承4使用的潤滑脂的壽命的效果。
另一端的軸承5，由于暴露于由通風(fēng)扇109與熱交換機(jī)23冷卻循環(huán)流入機(jī)內(nèi)的最冷狀態(tài)的空氣中，對使用于該軸承5的潤滑脂也有延長壽命的效果。
并且，由于減少風(fēng)扇數(shù)，可減小電動機(jī)的軸向尺寸L，作為鐵路車輛用全封閉外扇冷卻型電動機(jī)是比較理想的。
其次參照圖3～圖14說明本發(fā)明其他實(shí)施形式，對與圖1、圖2相同部分給予相同的符號。
圖3所示實(shí)施形式，是將圖1的熱交換機(jī)23不設(shè)于機(jī)外、而構(gòu)成于定子鐵心10內(nèi)。冷卻性能比圖1情況下要低，但可減少機(jī)外的構(gòu)成部分，這對于尺寸限制比較多的鐵路車輛用電動機(jī)是比較有利的。
圖4所示實(shí)施形式，示出了圖3的V1-V1斷面，并示出了外氣冷卻孔16與機(jī)內(nèi)循環(huán)冷卻孔16a的一例。
圖5所示的實(shí)施形式，為提高圖1構(gòu)造中的軸承5的冷卻性能，在殼體3的內(nèi)部，沿全周設(shè)空間3a，利用空氣的隔熱作用，使得機(jī)內(nèi)的熱難以傳至軸承5和其潤滑用潤滑脂。另外，空間部3a連通外氣，引入冷外氣，可進(jìn)一步提高冷卻性能。
再者，在連通外氣的孔3b與3b間，構(gòu)成了多個(gè)肋3c，也可發(fā)揮支承轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度構(gòu)件與促進(jìn)散熱的風(fēng)扇的作用。
圖6所示的實(shí)施形式，是圖5的變型例之一，它是將構(gòu)成于殼體3的部分的空間3a以螺釘安裝上圓板狀蓋3d構(gòu)成。由于做成這種形式，可成為比圖5的工作性能更好的構(gòu)造。
圖7所示實(shí)施形式，是使圖6的圓柱狀蓋3d以迷宮3e(微小間隙)與回轉(zhuǎn)部相對，可將空間部3a做得更大些。
圖8(a)所示實(shí)施形式，是在圖7所示的構(gòu)成中，加速外氣的流通，在轉(zhuǎn)子軸6的空間部3a內(nèi)的部分安裝風(fēng)扇3f，在通過空間部3a的轉(zhuǎn)子軸6內(nèi)構(gòu)成又通外氣的通風(fēng)孔3g。符號304所示也是迷宮結(jié)構(gòu)。如這樣構(gòu)成，轉(zhuǎn)子軸6轉(zhuǎn)動時(shí)，風(fēng)扇3f轉(zhuǎn)動，外氣按箭頭方向流動，可進(jìn)一步增強(qiáng)軸承5與潤滑脂的冷卻性能。
圖8(b)所示的實(shí)施形式，示出了通風(fēng)孔3g的徑向孔的狀態(tài)，在本圖中，在三處等分開口。
圖9所示形式，與在圖8(a)變型例中同樣加速流入外氣，構(gòu)成了由安裝于轉(zhuǎn)子軸6等的風(fēng)扇3h與固定支架22及殼體3圍合成的部分，并設(shè)置了入氣孔3i與排出孔3j。如這樣構(gòu)成，轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)動，風(fēng)扇3h就轉(zhuǎn)動，冷外氣按箭頭方向流動，可防止由殼體3內(nèi)的軸承5與潤滑脂受機(jī)內(nèi)升溫產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)與熱輻射，產(chǎn)生冷卻效果。而且入氣孔3i、排氣孔3j配設(shè)于固定支架22上，但是，只要能維持殼體3等功能，設(shè)于何處都可以。
圖10所示實(shí)施形式，示出了圖1的通風(fēng)扇109和連結(jié)支架21的回轉(zhuǎn)體與固定體的分界，通常構(gòu)成為要保證微小間隙。通風(fēng)扇109的葉片109a使外氣通風(fēng)W1來冷卻定子鐵心10。另一方面，葉片109b使機(jī)內(nèi)空氣通風(fēng)至熱交換機(jī)23、冷卻機(jī)內(nèi)空氣、使返回的循環(huán)風(fēng)W2排出到機(jī)內(nèi)。這些風(fēng)W1、W2分別相互獨(dú)立，必須防止混入。
通常，該微小間隙G，為使其能存在，應(yīng)使獨(dú)立的風(fēng)不進(jìn)入相互的通風(fēng)孔。但是，在通風(fēng)扇109上如使用傳熱性好的鋁材料，在與通常由鐵制作的連結(jié)支架21間即發(fā)生如下的現(xiàn)象。即，制作時(shí)設(shè)計(jì)的微小間隙G，隨著電動機(jī)溫度上升，通風(fēng)風(fēng)扇109與連結(jié)支架21也升溫，但由于材質(zhì)不同，熱膨脹量不同，通風(fēng)扇109的外徑rF，比連結(jié)支架21的內(nèi)徑rB的變化更大并產(chǎn)生膨脹。
其結(jié)果，微小間隙G比設(shè)計(jì)時(shí)變小，再進(jìn)一步升溫有產(chǎn)生接觸的問題。為了防止產(chǎn)生該現(xiàn)象，必須按最高溫升時(shí)的熱膨脹量設(shè)計(jì)微小間隙G，即必須設(shè)計(jì)成冷卻時(shí)反過來微小間隙G比通常設(shè)計(jì)的要大。其結(jié)果，相互獨(dú)立的風(fēng)W1、W2有因該微小間隙G擴(kuò)大而相互混合的可能性。
圖11與圖12所示實(shí)施形式，提供了防止上述微小間隙G擴(kuò)大的構(gòu)造。即，圖11所示的實(shí)施形式示出了設(shè)計(jì)時(shí)的多段微小間隙G的構(gòu)成，B與設(shè)計(jì)間隙相吻合、設(shè)定得小些，反過來A設(shè)定得大些。電動機(jī)發(fā)熱變大、通風(fēng)風(fēng)扇109與連結(jié)支架21產(chǎn)生了最大溫度時(shí)的熱膨脹差ΔR，該狀態(tài)示于圖12。
圖11的B變寬、成A那樣大；而反過來圖11的A成B那樣小，即使在電動機(jī)冷卻狀態(tài)下，或即使被加熱到最大狀態(tài)，微小間隙G仍可保證一定的壁，使風(fēng)W1、W2相互不會混合流入。
圖13與圖14所示的實(shí)施形式，示出了定子鐵心10的冷卻孔16的變型例，圖13的左側(cè)呈方形。
圖13的右側(cè)，一部分對外氣開口。在圖14的左部，在冷卻孔16中有突起16c，圖14的右部，以連結(jié)板10b、定子鐵心10和蓋10c構(gòu)成冷卻孔16，定子鐵心10上有突起16d。這樣，只要是流過冷卻定子鐵心10的冷卻風(fēng)，冷卻孔是什么形狀都可以。
本發(fā)明的實(shí)施形式，以圖1為代表的沒有構(gòu)架的無構(gòu)架構(gòu)造進(jìn)行了說明，但也可以圖16或圖17的帶構(gòu)架的電動機(jī)構(gòu)成。
上述的電動機(jī)，是用于感應(yīng)電動機(jī)的例子，但對同步電機(jī)等其他的所有構(gòu)成的回轉(zhuǎn)電機(jī)也可適用。
對于通風(fēng)機(jī)109的葉片109a、109b都是均分配置，也可以是不均分；葉片109a、109b也可以是分別是不同的片數(shù)，或一片一片不同直徑組合構(gòu)成。一般，由于不等間距、不同片數(shù)、摩擦音壓下降，成了低噪音。
如上所述，如依本發(fā)明，由于使用不加大電動機(jī)軸向尺寸的一個(gè)通風(fēng)扇，可進(jìn)行外氣冷卻與機(jī)內(nèi)循環(huán)冷卻，可抑制機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子桿發(fā)熱，且可抑制向軸承部的傳熱，不會降低軸承與潤滑脂的使用壽命，可提供作為鐵路車輛用驅(qū)動電動機(jī)的理想的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，這種電動機(jī)具有定子鐵心，配設(shè)于該定子鐵心內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心，通過支架配設(shè)于前述定子鐵心一端部的第一軸承，與前述支架一起通過以固定構(gòu)件連接的殼體配設(shè)于前述定子鐵心另一端部的第二軸承，安裝著前述轉(zhuǎn)子鐵心、并可自由轉(zhuǎn)動地支承于前述第一、第二軸承上的轉(zhuǎn)子軸，構(gòu)成于前述定子鐵心外周部的通風(fēng)路，外部熱交換機(jī)，以及配裝于前述轉(zhuǎn)子軸上的軸承與鐵心間、在前述支架側(cè)成放射狀設(shè)置第一葉片、并在鐵心側(cè)成放射狀設(shè)置第二葉片的通風(fēng)扇；其特征在于，從前述第一葉片內(nèi)側(cè)部的前述支架上開設(shè)的開口部將外氣取入前述通風(fēng)路內(nèi)形成冷卻風(fēng)，并將該冷卻風(fēng)導(dǎo)入形成于前述定子鐵心外周部的冷卻孔排出到外部；從前述第二葉片排出的機(jī)內(nèi)空氣經(jīng)由前述外部熱交換機(jī)再度回到機(jī)內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，前述熱交換機(jī)構(gòu)成于前述定子鐵心。
3.按權(quán)利要求1或2所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，在前述殼體的軸承周圍設(shè)置通連外氣的空間。
4.按權(quán)利要求1所述全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，由蓋狀并可拆下地設(shè)置在前述殼體上的不同于前述殼體的構(gòu)件，在前述殼體的軸承周圍構(gòu)成空間。
5.按權(quán)利要求4所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，前述構(gòu)件的中心側(cè)與回轉(zhuǎn)體構(gòu)件構(gòu)成迷宮結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求5所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，在前述構(gòu)件與殼體間的回轉(zhuǎn)構(gòu)件上構(gòu)成風(fēng)扇，至少在該風(fēng)扇的回轉(zhuǎn)軸側(cè)的轉(zhuǎn)子軸上開設(shè)通連外氣的孔。
7.按權(quán)利要求1或2所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，在至少包含轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)構(gòu)件上，設(shè)置軸承側(cè)有葉片的風(fēng)扇，構(gòu)成由該風(fēng)扇的主板、和至少支架或構(gòu)架等以及殼體圍合成的部分，在比該葉片直徑小的部分設(shè)入氣孔，而在比葉片直徑大的部分設(shè)排出孔，可將外氣導(dǎo)入和排出該圍起的部分。
8.按權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，在前述通風(fēng)扇的主板與相對的固定構(gòu)件間設(shè)置曲折形迷宮，在該迷宮處，使外徑通風(fēng)扇構(gòu)件的直徑與對著的內(nèi)徑固定構(gòu)件的直徑間的間隙比內(nèi)徑通風(fēng)扇構(gòu)件的直徑與對著的外徑固定構(gòu)件的直徑間的間隙要大。
9.按權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，在設(shè)于前述定子鐵心外周部的冷卻孔中，在外氣排出前對外氣局部開口。
10.按權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，在設(shè)于前述定子鐵心部的冷卻孔內(nèi)設(shè)突起。
11.按權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，設(shè)于前述定子鐵心部的冷卻孔，至少由連板與蓋等構(gòu)成。
12.按權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，所述全封閉外扇冷卻型電動機(jī)具有構(gòu)架。
13.按權(quán)利要求1～12中任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，前述通風(fēng)扇的葉片間距為不等間距。
14.按權(quán)利要求1～3、6或7中的任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，前述通風(fēng)扇由葉片直徑各不相同的葉片組合構(gòu)成。
15.按權(quán)利要求1～14中任一項(xiàng)所述的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)，其特征在于，前述通風(fēng)扇由鋁制或鋁以外的比鐵的熱傳導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成。
全文摘要
為抑制機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子桿發(fā)熱、抑制向軸承的傳熱，不降低軸承及其潤滑脂壽命，提供作為鐵路車輛用驅(qū)動電動機(jī)較為理想的全封閉外扇冷卻型電動機(jī)。全封閉外扇冷卻型電動機(jī)的通風(fēng)扇(9)，在支架(2)側(cè)成放射狀設(shè)葉片(109a)，并在鐵心側(cè)成放射狀設(shè)葉片(109b)。從葉片(109a)內(nèi)側(cè)部的支架(2)上開口的開口部將外氣取入通風(fēng)路內(nèi)形成冷卻風(fēng)，將該冷卻風(fēng)導(dǎo)入形成于定子鐵心(10)的外周部的冷卻孔，排放到外部；從葉片(109b)排出的機(jī)內(nèi)空氣經(jīng)由外部熱交換機(jī)(18)再度回到機(jī)內(nèi)。
文檔編號H02K9/00GK1503433SQ200310118350
公開日2004年6月9日 申請日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月25日
發(fā)明者永山孝, 喜多村稔, 白石茂智, 松浦忠, 智, 稔 申請人:株式會社東芝