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JP2001190046A - 換気装置およびそのような装置を備えた軌道牽引電動機 - Google Patents

換気装置およびそのような装置を備えた軌道牽引電動機

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Publication number
JP2001190046A
JP2001190046A JP2000338594A JP2000338594A JP2001190046A JP 2001190046 A JP2001190046 A JP 2001190046A JP 2000338594 A JP2000338594 A JP 2000338594A JP 2000338594 A JP2000338594 A JP 2000338594A JP 2001190046 A JP2001190046 A JP 2001190046A
Authority
JP
Japan
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motor
space
flow
fan
stator
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000338594A
Other languages
English (en)
Inventor
Ludovic Morel
リユドビツク・モレル
Jean-Luc Raguideau
ジヤン−リユツク・ラギドー
Bruno Raguin
ブリユノ・ラガン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom SA
Original Assignee
Alstom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom SA filed Critical Alstom SA
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F04D25/082—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation the unit having provision for cooling the motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機を汚損するおそれが小さく、得られる
冷却が特に効果的である、換気装置およびそのような装
置を備えた軌道牽引電動機を提供する。 【解決手段】 この装置は、一方向または両方向に回転
可能であり、空気吸入室Ｃ内に配置され、前記電動機１
の方へ空気を送出する遠心ファン２４を備える。ファン
２４によって送出される空気流Ｆ１が、少なくとも電動
機１の回転子５を含んでいる閉込め空間Ｅの内部の方へ
向けられる内側の流れＦ２と、電動機１の固定子８を冷
却するためにダクト３１の方へ向けられる外側の流れＦ
３とに分割される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、換気装置およびそ
のような装置を装備した鉄道用主電動機等の軌道牽引電
動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】軌道牽引の分野において、一般に、電動
機は機関車または客車の車体下のボギーに組み込まれ
る。電動機は多量の電力を消費し得るので、この電力の
いくらかを放散するためにそれを冷却する必要があり、
これを実施するために大気を利用するのが知られている
慣例である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし一般に、軌道牽
引電動機の四囲が、一方では軌道上に置かれていること
がある雑芥によって、他方では都合の悪い気象状態から
生ずる雨または泥によって汚染される。上記理由によっ
て、電動機はフィルタまたは塵除けスクリーン（グレー
ティング）を冷却空気取入れ口に配置することによって
その環境から護られるのが知られている慣例である。ま
た電動機冷却空気は、１本の導管（トランキング）を通
して列車の内部客室または機関車の屋根近くの領域のよ
うな汚染の少ない領域から吸い込まれるのが知られてい
る慣例である。これらの量が冷却空気が流れる経路に沿
って大きな圧力降下を生じ、これはその効果を低下させ
て、電動機の汚損につながることがある。
【０００４】文献ＦＲ−Ａ−２，６４５，８１７にはフ
ァンによって送出される空気を使用する軌道牽引電動機
の換気を開示されており、この空気のいくらかは遠心力
を作用することによって隔離板要素が面する開口に排出
される。最も重い粒子が遠心力によって取り除かれるの
で、電動機の内部の方には送られない。しかし、遠心力
の効力が吸入口のファンの回転速度に本質的に依存し、
この速度は電動機の回転速度に関連している。この速度
は電動機の使用条件に依存し、通常、電動機は低速運転
することが、特に路面電車またはトロリーバス型の市街
地軌道車両の場合に可能である。さらに、周辺の開口を
通して放出される空気が冷却においていかなる役割も果
たしておらず、空気流の一部が大気中に直接放出される
ことによって音響放出が発生することがある。
【０００５】ファンによって送出されたすべての空気が
電動機を冷却するのに利用され、かつ汚損または汚染の
おそれ（リスク）が最小限に抑えられる換気装置を提案
することによって克服すべく、本発明がより詳細に説明
しているのは、上記の各欠点である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これを念頭に置いて、本
発明は、一方向または両方向に回転可能であり、空気吸
入室内に配置されて、電動機の方へ空気を送出する遠心
ファンを備えた、軌道牽引電動機を換気するための装置
であって、ファンによって送出される空気流は、少なく
とも電動機の回転子を含んでいる閉込め空間の内部に向
けられる内側流と、電動機の固定子を冷却するためにダ
クトに向けられる外側流とに分割されることを特徴とす
る装置に関する。
【０００７】本発明によれば、吸入口のファンによって
送出される空気流は電動機の回転子と固定子の両方を冷
却するのに使用されて、比較的重い粒子で最も汚染され
ていそうな空気の部分は、遠心力によって外側へ、すな
わち固定子を冷却するためにダクトの方へ向けられ、内
側の流れを構成する汚染は、少ない部分が、電動機の内
側を汚損するという大きなおそれなしに閉込め空間の内
部の方へ向けられ得る。
【０００８】本発明の有利であるが強制的ではない態様
によって、本装置は次の特徴の１つまたは複数を取り入
れている。 ・ファンは前記ダクトの供給ノズル中に送出を行い、こ
のノズルの内部容積（ボリューム）を閉込め空間から分
離する仕切りには、前記第１の流れを循環させる少なく
とも１つの連絡開口があけられる。ノズルの内部容積と
該空間の間の連絡用のいくつかの開口を設けることが可
能であり、これらの開口は電動機の中心軸（センタシャ
フト）の周りにほぼ均一に配分される。このまたはこれ
らの開口は第２の流れ用のノズルによって画定される経
路の内側に径方向に形成されると考えることも可能であ
る。本発明のこの態様によって、該空間の方へ向けられ
る冷却空気の第１の流れは固定子冷却用のダクトの方へ
向けられる流れから取り出されて、最も汚染された空
気、すなわち比較的重い粒子を最も多く含んだ空気が最
も遠く離れているノズルの内面でこの取り出しは起き
る。 ・第１の空気流が該空間を出るための少なくとも１つの
排気口がある。この排気口は固定子冷却用のダクトの入
口（マウス）近くに形成されることがある。この場合
に、この排気口を出る空気流とこのダクトを出る空気流
を分離するリブが設けられることが有利である。 ・第２のファンが空気流を閉込め空間内で内側の流れか
ら発生させるかまたは補助（アシスト）する。この第２
のファンは閉込め空間内の空気の動きを増加し、これに
よってこの空間に含まれる部品の冷却の効き目を改善す
る。 ・閉込め空間は、回転子、固定子の内側中央部分、この
固定子またはこの電動機に結合された少なくとも１つの
巻線、電動機の中心軸の一部、そして場合によっては、
第２のファンを含む。したがって、前述の部品のすべて
が第１の空気流によって冷却される。
【０００９】本発明はまた、上記で規定したような換気
装置を装備した軌道牽引電動機に関する。そのような電
動機は、汚染された環境の中で非常に申し分なく動作
し、その特に効果的な冷却は、本発明による高性能電動
機が比較的小型に作られると思われる。
【００１０】単に例示による、かつ添付図面を参照す
る、本発明の原理による換気装置を装備した軌道牽引電
動機の２つの実施形態に関する続く説明に照らして、本
発明はより良く理解されて、その他の利点がより明らか
に現れるだろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に示される電動機１が、ベア
リング３および４によって支持され、かつ回転子５が取
り付けられる中心軸２を備える。
【００１２】回転子５の回転軸である軸２の長手軸がＸ
−Ｘ’で示される。
【００１３】軸Ｘ−Ｘ’を中心とする固定子８が回転子
５の周りに径方向に配置されて、巻線９を装備する。回
転子５と固定子８の間の隙間はｅで示される。
【００１４】端板１１がベアリング３を支持し、固定子
８の一体化部分であるフランジ１２に接続される。
【００１５】さらにフランジ１２は、ねじ１６によって
電動機１を冷却する空気のための吸入口（オリフィス）
１８を画定するノズル１７に接続し、ベアリング４を支
持する。
【００１６】ノズル１７は、それらの間にノズル１７の
内部容積Ｖを画定する外部ケーシング部２０と内部ケー
シング部２１とを備え、開口１８は部品２０に形成さ
れ、ベアリング４は部品２１に固定される。スクリーン
２２が開口１８に設けられて、開口１８を通してノズル
１７に入りがちな紙や木の葉のようなごみを妨げること
を可能にする。
【００１７】そのラジアル羽根が２５として示されるフ
ァン２４は、スクリーン２２と内部部品２１の間のノズ
ル１７に形成された空気吸入室Ｃ内で軸２の一端２ａに
取り付けられる。
【００１８】部品１１、１２、および２１の形状と配置
が与えられると、これらは、部品２１と巻線９の最大内
径Ｒ２１にほぼ対応する半径Ｒより短い距離だけ軸Ｘ−
Ｘ’から離れている、回転子５、軸２の一部、および固
定子８の一体化部分８ａに対して閉込め空間Ｅを形成す
る。したがって、空間Ｅは部品５、８ａ、および９が大
気、特に埃から護られることを可能にする。
【００１９】本発明によれば、開口１８を通してノズル
１７に入る空気流Ｆ１が、ファン２４によって空間Ｅの
内部の方と固定子８の方の両方へ、それぞれ空気流Ｆ２
およびＦ３によって示されるように送出される。
【００２０】内側の空気流Ｆ２はノズル１７の部品２１
に形成された開口２６を通過し、これらの開口は軸Ｘ−
Ｘ’の周りに配分される。空間Ｅに入る空気流Ｆ２は２
つの空気流Ｆ４およびＦ５に分割される。空気流Ｆ４は
軸Ｘ−Ｘ’に平行に回転子５内に設けられるダクト２７
に沿って流れて、これによって回転子５は効果的に冷却
され得る。空気流Ｆ５は回転子５と固定子８の間の隙間
ｅを通過し、固定子をなめるように流れる。
【００２１】空間Ｅ内の空気の循環が、空間Ｅ内で軸２
に取り付けられた第２のファン２８によって補助され
て、この羽根２９が開口２６からの空気をフランジ１２
に形成されたいくつかの排気口３０の方へ攪拌する動き
を生ずる。矢印Ｆ６およびＦ７が下流部分における、そ
して空間Ｅからの排気口における冷却空気流を示すのに
使用されて、この流れは空気流Ｆ４およびＦ５の合流の
結果である。
【００２２】空気流Ｆ３が、その役割として、部品８ａ
の外側に径方向に固定子８内に作られたダクト３１の方
へ向けられる。これらのダクト３１は軸Ｘ−Ｘ’の周り
に均一に配分されるか、または、特に固定子が多角形の
外形を有する場合に、特定の領域に配置されることがあ
る。例えば、固定子８の中央部分が円形であるのに対し
て、固定子８が八角形の外形を有する場合に、ダクト３
１は固定子断面の４つの外側の領域に形成される。空気
流Ｆ３は固定子８が冷却されることを可能とし、開口３
０の近くでフランジ１２内の各ダクト３１の下流端に設
けられる排気口３４を通してＦ８に出てくる。
【００２３】各開口３２の近くに、流れＦ８の向きを変
えることによって、近くの開口３０における背圧の発生
を防ぐリブ３３がある。
【００２４】第２の空気流Ｆ３は、ノズル１７とダクト
３１によって画定され、かつ第１の流れＦ２がたどる経
路の径方向の外側にある経路をたどるので、それは、比
較的重くてファン２４によって遠心力を作用される不純
物をより多く含んでいるが、ダクト３１は空間Ｅによっ
て画定された電動機の内部容積から分離されており、か
つそれらの断面がその流れを可能にするほど十分に大き
いので、これは特に問題にはならない。さらにダクト３
１は本質的には直線であり、これは、流れＦ３はその流
れが阻まれず、かつ不純物はダクト３１内に堆積される
傾向はほとんどないということを意味する。
【００２５】対して、開口２６は半径Ｒの領域の内側
に、すなわち第２の空気流の経路内に径方向に位置する
ので、空気流Ｆ２は比較的清浄（クリーン）である。さ
らに、開口２６はノズル１７の関連領域において空気流
Ｆ３にほぼ垂直であり、不純物が流れＦ３の経路をたど
りやすいようにして流れＦ３は主な流れを構成する。
【００２６】したがって、空間Ｅを循環する空気は比較
的清浄であり、空間Ｅを通る空気流Ｆ４〜Ｆ６の経路が
比較的曲がりくねっているとしても、電動機１の回転部
品を汚損したり隙間ｅまたは巻線９中に堆積するおそれ
はない。
【００２７】本発明の第２の実施形態では、図２に示さ
れるように、第１の実施形態の部品に類似の部品が同一
の参照符号を持つ。この実施形態は、内部空気流用の排
気口３０はダクト３１から角張って屈曲されるという点
で前のものと異なる。したがって、外側の流れが出てく
る排気口３２は、矢印Ｆ８によって示されるように、流
れＦ７およびＦ８が互いにぶつからないように配置され
る。図２に示されるように、開口３２は開口３０の正反
対にあることがある。
【００２８】どのような実施形態が検討されようとも、
すべての流れＦ１が電動機１を冷却するのに使用される
ので、非常に質の良い冷却が得られる。したがって、フ
ァン２４の直径は従来技術の装置に較べて小さくなり
得、したがってこのファンによって生ずるノイズの対応
する減少が可能となる。
【００２９】不純物が遠心力を作用されて空間Ｅの外側
に向けられるという事実から、スクリーン２２が比較的
大きな網サイズを有することが可能であり、これは生ず
る圧力降下を減らし、従来技術のいくつかの電動機に適
合するスクリーンのように濾過部品の定期的メインテナ
ンスを実施する必要がなくなる。
【００３０】本発明は、電動機１の厳密なタイプ（同期
電動機、または非同期電動機）、ファン２４の厳密なタ
イプ（軸Ｘ−Ｘ’の周り一方向だけに回転する、または
両方向に回転する）、および電動機フレームのタイプ
（特に、硬い周囲部に圧力ばめ（圧入）されたシートの
組から作られる、ことによると外部フィンを有する）に
関係なしに適用できる。
【００３１】本発明の代替の形態（示されていない）に
よって、特に固定子８が容易に取り付けられるように、
フランジ１２はいくつかの部材で作られることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による軌道牽引電動機
の長手方向断面を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による軌道牽引電動機
の場合における図１に類似の断面を示す図である。
【符号の説明】
１ 軌道牽引電動機 ２ 中心軸 ５ 回転子 ８ 固定子 ８ａ 内側径方向部分 ９ 巻線 １７ ノズル １８、２６、３０、３４ 開口 ２０、２１ ケーシング部 ２４、２８ ファン ３１ ダクト ３２ ダクトの入口 ３３ リブ Ｃ 空気吸入室 Ｅ 閉込め空間 Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８ 空
気流 Ｖ 内部容積
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブリユノ・ラガン フランス国、25720・ブール、シユマン・ ドウ・ラ・コート・ブランシユ、11

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方向または両方向に回転可能であり、
    空気吸入室（Ｃ）に配置され、電動機の方へ空気を送出
    する遠心ファン（２４）を備えた、軌道牽引電動機
    （１）を換気するための装置であって、前記ファンによ
    って送出される空気流（Ｆ１）は、少なくとも前記電動
    機の回転子（５）を含んでいる閉込め空間（Ｅ）の内部
    の方へ向けられる内側の流れ（Ｆ２）と、前記電動機の
    固定子（８）を冷却するためにダクト（３１）の方へ前
    記閉込め空間（Ｅ）の外側に向けられる外側の流れ（Ｆ
    ３）とに分割されることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記ファン（２４）が前記ダクト（３
    １）の供給ノズル（１７）中に送出を行い、前記ノズル
    の内部容積を前記空間（Ｅ）から分離する仕切り（２
    １）には、前記第１の流れ（Ｆ２）を循環させる少なく
    とも１つの連絡開口（２６）があけられることを特徴と
    する請求項１に記載の換気装置。
  3. 【請求項３】 前記ノズル（１７）の内部容積（Ｖ）と
    前記空間（Ｅ）の間を連絡するいくつかの開口（２６）
    を備え、前記開口は、前記電動機（１）の中心軸（Ｘ−
    Ｘ’）の周りにほぼ均一に配分されることを特徴とする
    請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記１つまたは複数の開口（２６）が、
    前記第２の流れ（Ｆ ３）用のノズル（１７）によって画
    定される経路の内側に径方向に形成されることを特徴と
    する請求項２または３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の空気流（Ｆ２）が前記空間
    （Ｅ）を出るための少なくとも１つの排気口（３０）を
    備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項
    に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記排気口（３０）が、前記固定子
    （８）を冷却するためにダクト（３１）の入口（３２）
    近くに形成されることを特徴とする請求項５に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 前記排気口（３０）および前記ダクト
    （３１）を出る空気流（Ｆ７、Ｆ８）を分離するリブ
    （３３）を備えることを特徴とする請求項６に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 前記空間（Ｅ）内で前記内側の流れ（Ｆ
    ２）から空気流（Ｆ ４、Ｆ５、Ｆ６）を発生するかまた
    は補助するように設計された第２のファン（２８）を備
    えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に
    記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記閉込め空間（Ｅ）が、前記回転子
    （５）、前記固定子（８）の内側径方向部分（８ａ）、
    前記固定子または前記回転子に結合された少なくとも１
    つの巻線（９）、前記電動機（１）の中心軸（２）の一
    部、そして場合によっては、第２のファン（２８）を含
    むことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記
    載の装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか一項に記載
    の換気装置（１１〜３３、Ｅ、Ｃ）を装備した軌道牽引
    電動機（１）。
JP2000338594A 1999-11-09 2000-11-07 換気装置およびそのような装置を備えた軌道牽引電動機 Pending JP2001190046A (ja)

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FR9914309 1999-11-09
FR9914309A FR2800931B1 (fr) 1999-11-09 1999-11-09 Dispositif de ventilation et moteur electrique de traction ferroviaire equipe d'un tel dispositif

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AT (1) ATE381805T1 (ja)
AU (1) AU764381B2 (ja)
BR (1) BR0005310B1 (ja)
CA (1) CA2325722C (ja)
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DK (1) DK1100184T3 (ja)
FR (1) FR2800931B1 (ja)
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