TW563287B - Ventilation device and rail traction electric motor equipped with such a device - Google Patents

Description

563287 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1) 本發明係關於一種通風裝置及配備有此裝置之軌道牽 引電動機。 在軌道牽引領域中，電動機一般係在火車頭或車廂本 體下方的承輪樑處設一電動機，由於電動機耗費相當可觀 的電力’其需要冷卻以散去一邰分能量，而已知者是利用 周圍大氣來進行。然而，軌道牽引電動機通常一方面被可 能落在軌道上的廢物污染，另一方面則被不佳天氣狀況形 成的雨或污泥所污染，一般是將過濾器或柵置於冷卻空氣 入口來保護電動機免受環境污染。亦爲已知者是使從低污 染區（例如火車內部空間或靠近火車頂處電動機冷卻空氣 通過一長段中斷。這些措施導致冷卻空氣路徑上有明顯壓 力降，因而減低效率並弄髒馬達。 法國F R - A - 2，6 4 5，8 1 7號專利案揭示軌 道牽引電動機之通風，其利用一風扇輸送之空氣，一部分 空氣利用離心力釋入面對一分離件之孔口。最重的粒子在 離心力作用下被移除，因而未進入電動機內部，然而，離 心效率主要取決入口風扇旋轉速度，該速度與電動機運轉 速度有關，此速度取決於電動機使用狀況，電動機尋常可 能在低速下運轉，特別是電車或電公車式都市軌道車輛， 。此外，經由周圍孔口排出之空氣對冷卻並無作用，而且 直接排列外界的空氣氣流部分會發出聲響。 本發明解決這些缺點，其利用的通風裝置，其中風扇 輸送的空氣全部用來冷卻電動機，同時，弄髒或污染的風 險降至最低。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 二飞- " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —— 訂------ 線- 563287 A7 ____ B7 五、發明說明（2) 請謹記此，本發明關於軌道牽引電動機之通風裝置， 包括設在一空氣進氣室內且將空氣送往電動機之能在一方 向或雙方向旋轉的離心式風扇，其特徵在於風扇輸送的空 氣分成朝向至少容納電動機轉子之限制空間之內氣流以及 朝向電動機定子冷卻管之外氣流。 藉由本發明，進氣風扇輸送的空氣流用來冷卻電動機 的轉子和定子，最易被重粒子污染的空氣部分在離心力作 用下被導引向外，亦即朝向定子冷卻管，而較無污染的部 分（即構成內氣流者）可被導向限制空間內部，毫無弄髒 電動機內部之風險。 依據本發明之優點（但非限制觀點），裝置倂有以下 特徵的一或多項： 風扇送入冷卻管之進給噴嘴，將噴嘴內部空間與限制 空間隔開的隔間被至少一通氣孔口穿透，允許第一氣流循 環。可提供數孔口讓噴嘴內部空間與該限制空間連通，這 些孔口大致上均勻地繞電動機中心軸線分布。可想而知這 些孔口亦可徑向地形成在第二氣流噴嘴界定的路徑內側。 藉由本發明之此一觀點，朝向限制空間的冷空氣第一空氣 將朝向定子冷卻管的氣流''阻斷〃，阻斷處在離最髒空氣 最遠的噴嘴內面，最重空氣係指含有較重粒子而最重之空 氣。 至少有一出口孔口讓第一空氣流離開限制空間，此出 口孔口可設在一條定子冷卻管的管嘴附近，此時最好設一 肋來將離開此孔口的氣流和離開此管的氣流隔開。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 563287 A7 B7 五、發明說明（3) (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 一桌一風扇從內氣流在限制空間產生或協助空氣流。 第二風扇使限制空間內的空氣活動增加，因而提升此空間 內的元件冷卻效率。 限制空間容納轉子，定子的一中央內部元件，與定子 或電動機有關的至少一繞組，電動機中心軸部分，以及可 能一第二風扇’上述所有元件因而被第一氣流冷卻。 本發明亦關於一種配備上述通風裝置的軌道牽引電動 機，此種電動機運作十分令人滿意，包括在受污染的環境 下，它特別有效的冷卻裝置可想而知可用於依據本發明的 高功率電動機並可做成尺寸非常小。 在依據本發明原理的配備一通風裝置之軌道牽引電動 機二實施例例子詳細說明並參照所附圖式下將可更了解本 發明及其他優點，其中： 圖1係本發明軌道牽引電動機第一實施例縱向剖面圖 〇 圖2類似圖1 ，係本發明軌道牽引電動機第二實施例 縱向部面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元件對照表 1 電動機 2 中心軸 2 a 端 3 軸承 4 軸承 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 563287 A7 B7 五、發明說明（4) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 轉子 8 定子 8 a 內部 9 繞組 1 1 端板 1 2 凸緣 1 6 螺絲 1 7 噴嘴 1 8 進氣孔 2 〇 外殼部 2 1 內殻部 2 2 柵 2 4 風扇 2 5 扇葉 2 6 孔口 2 7 管 2 8 第二風丨 2 9 扇葉 3 〇 出氣孔 3 1 管 3 2 出氣孑L 3 3 肋 R 半徑 R 2 1 最大內徑 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 563287

I A7 B7 五、發明說明（5) e 間隙 F 1 氣流 F 2 氣流 F 3 氣流 F 4 氣流 F 5 氣流 ； F 6 箭頭 F 7 箭頭 E 限制空間 3 4 出氣孔 V 內部空間 C 進氣室 F 8 氣流 圖1中的電動機1包括由軸承3，4支撐的一支中心 軸2以及裝設在軸上之轉子5。 軸2之縱長軸線X - X >爲轉子5旋轉軸線。 中心在軸線X - X上的一定子8係徑向繞設在轉子 5周圍’且設有-繞組9 ’轉子5與定子8之間的間隙爲 e 。 -端板1 1支撐軸承3且與凸緣"連接，凸緣爲定 子8 —體部分。 此外，凸緣1 2藉由螺絲；l 6連入—噴噙丄7，噴嘴 i 7形成—進氣孔1 8供電動機丄冷卻空氣流經，噴嘴 1 7亦支撐軸承4 ° irlIK-------fi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . -線 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消、 費 合 社 印 製 563287 A7 B7 五、發明說明（6) 噴嘴1 7有一外殼部2 0和一內殼部2 1以及在二殻 部之間的內部空間V，進氣孔1 8係在外殼部2 0上，軸 承4則固設在外殻部2 1。進氣孔1 8內設一柵2 2而可 攔住可能經由進氣孔1 8進入噴嘴1 7之垃圾，例如紙_ 葉子。 軸2的一端安裝一風扇2 4，其扇葉爲2 5，風扇 2 4係設在噴嘴1 7內位於柵2 2與內殼部2 1之間的進 氣室C內。 在元件1 1，1 2和2 1給定形狀及安置後，其形_ 一限制空間E來容納轉子5，軸2 —部分，定子8內等， 其與軸線X - X —之距離小於大約等於外殼部2 1與繞，姐 9最大內徑R 2 !之內徑R小。因此空撋E保護元件5， 8a ’ 9免受外界環境污染，尤其是灰塵。 依據本發明，經由進氣孔1 8進入噴嘴1 7之氣流p ^ 由風扇2 4輸送朝向空間E內部且朝向定子8，分別由氣 流F 2和F 3表示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (往明先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 內热流F 2通過噴嘴1 7內威部2 1之孔2 6，孔ρ 2 6係繞軸線X 一 X -分布。進入空間e的氣流F 2分成兩 股氣流F 4和F 5，氣流F 4通過轉子5內平行於軸線X〜 X /設置之管2 7，此舉能有效地將轉子5冷卻。氣流p 通過轉子5與定子8之間的間隙e並拂過定子。 空間E內部空氣之循環係由裝在軸2上且在空間E内 的一第二風扇來協助，其扇葉2 9的動作攪動孔口 2 6來 的空氣並朝向凸緣1 2內的數個出氣孔3 〇。箭號F 6， 本紙張尺度義巾關家標準（CNS)A4規格⑵〇 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563287 A7 B7 五、發明說明（7) F 7指示在下游部和空間E出口之冷卻氣流’此氣流爲氣流 F 4和F 5結合之結果。 氣流F 3方面係朝向在部分8 a徑向外側的定子8內之 管3 1 ，這些管3 1可均勻地繞軸線x 一 X >分布或在某 局部區域，尤其是定子爲多邊外形時。舉例言之’當定子 8爲八邊形而中心部分爲圓形時，管3 1係在定子的截面 的四個外部。氣流F 3將定子8冷卻，且在靠近出氣孔3 0 的凸緣1 2中各管3 1下游的一出氣孔3 4浮出（見F 8 ) 〇 各出氣孔3 2附近設一肋來使氣流F 8轉向，因而防止 1 在出氣孔3 0附近產生回壓。 . 由於第二氣流F 3流經的路徑係由噴嘴1 7與管3 1界 定，該路徑在第一氣流F 2路徑的徑向外側，其帶有較重且 由風扇1 7離心之雜質，但此並不會特別麻煩，因爲管 3 1與空間E界定的電動機內部空間隔開，也因爲它們的 截面夠大而能供其流動。此外，管3 1基本上是直的，意 指氣流F 3的流動不受阻礙，且雜質鮮少會沉澱在管3 1內 〇 與之相對者，氣流F 2很乾淨，因爲孔口 2 6係徑向位 於半徑R區內側亦即第二氣流路徑內側。此外，孔口 2 6 幾乎垂直於噴嘴1 7相關區內的氣流F 3，氣流F 3構成主 氣流，其方式使得雜質較易流經氣流F 3的路徑。 由是’循環流經空間E的空氣相當乾淨且不會弄髒電 動機1旋轉元件或是聚積在間隙e或繞組9內，即使流經 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I --------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 563287 經濟部智慧財產局員X.消費合阼：ώ印製 A7 B7 五、發明說明（8) 空間E的氣流F 4〜F 6的路徑相當扭曲。 在圖2所示的本發明第二實施例中，其與第一實施例 相似的有相同的標號。本實施例與前實施例不同處在於內 氣流的出氣孔3 0在角度上偏離管3 1。由是，外流（如 F 8所不）出現的出氣孔3 2安排成氣流F 7和F 8彼此不 會干擾。如圖2所示，可在一出氣孔3 0直徑相對處設一 出氣孔3 2。 本實施例考量的是所得的冷卻效果非常好，因爲所有 的氣流F 1被用來冷卻電動機1。因此風扇的直徑與習用 裝置相比很小，風扇發出的噪音也因而降低。 雜質被離心力推向空間E外面，柵2 2可有大網目尺 寸，此降低壓力降，而且不需習用一些電動機安裝的過濾 元件進行定期維修。 本發明可用於非特定型式之電動機1 ，其可爲特定風 扇2 4的同步或非同步馬達，其可在單方向或雙方向繞軸 線X - X /轉動，馬達架體可爲緊迫裝在實心物的一疊薄 板’也許外部有散熱片。 依據本發明未示出的一替代形式，凸緣1 2可爲數片 ’特別是要讓轉子8更易安裝。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -TT- 丨.！ ！·-------f--------訂---------線.# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 明示！ri-f ί ;:· 甏纪#實f €rf經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563287 A8 B8 C8 _D8 六、申請專利範圍 附件—： 第89123240號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年10月17日修正 1 · 一種通風裝置，用於軌道牽引電動機（1 )，此 通風裝置包括能在一方向或雙方向轉動且置於一進氣室（ c )內而將空氣送至電動機之離心風扇（2 4 )，其特徵 在於：由該風扇輸送的氣流（F i )分成一內氣流（F 2 ) 和一外氣流（F 3 )，內氣流朝向至少容納電動機轉子（5 )之一限制空間（E )內部，而外氣流朝向限制空間（E )外部且朝向電動機定子（8 )之冷卻管（3 1 )。 2 ·如申請專利範圍第1項通風裝置，其中該風扇（ 2 4 )送入該等管（3 1 )的一進給噴嘴（1 7 )，將該 噴嘴內部空間與該限制空間（E )隔開的一間隔物（2 1 )被至少一通氣孔口（ 2 6 )穿透，允許第一氣流（F 2 ) 循環。 3 ·如申請專利範圍第2項之通風裝置，其中包括數 孔口（ 2 6 )讓噴嘴（1 7 )內部空間（V )與限制空間 C E )連通’孔口（ 2 6 )係大致上均勻地繞電動機（工 )中七、軸線（X - X )分布。 4 ·如申請專利範圍第2項之通風裝置，其中孔□( 2 6 )係徑向形成於噴嘴（丨7 )爲第二氣流（F 3 )形成 的路徑內側。 5 ·如申請專利範圍第1項之通風裝置，其中包括至 少一出氣孔（3 0 )讓第一氣流（F 2 )離開限制空間（E 本&張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX297公釐） '、、* - (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

   563287 8 8 8 8 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 )° 6 .如申請專利範圍第5項之通風裝置，其中該出氣 孔（3 0 )係在定子（8 ) —冷卻管（3 1 )的管嘴（ 3 2 )附近。 7 .如申請專利範圍第6項之通風裝置，其中包括一 肋（3 3 )來將離開孔口（ 3 0 )與離開該管（3 1 )之 氣流（F7，Fs)分開。 8 .如申請專利範圍第1項之通風裝鼠_，其_中包括一 第二風扇（2 8 )以在該限制空間（Ε )內從內氣流（F 2 )產生或協助一空氣流（F 4，F 5，F 6 )。 9 .如申請專利範圍第1項之通風裝置，其中該限制 空間（Ε )容納轉子（5 )，定子（8 )的一內徑部（ 8a)，與定子或轉子有關的至少一繞組（9 )，電動機 (1 )中心軸（2 )的一部分，以及可能一第二風扇（ 2 8)。 1 0 . —種配備如申請專利範圍第1至9項中任一項 的通風裝置（1 1 一 33 ，E，C)之軌道牽引電動機（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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