[发明专利]用于控制器集成电机的设备

说明书

技术领域

本发明涉及控制器集成电机，它包括主要用来驱动车辆的电机和与电机集成在一起以控制电机的控制器。

背景技术

车辆的牵引电机在车辆运动时在其每个部分中都会升温。温度的升高是由定子和转子绕组中的铜耗、定子中的铁耗、以及其它机械损耗导致的。牵引电机通常使用以下的方法来对其自身进行冷却。设置一吹风机，它吸入外界空气，以强迫将气流排入到电机内。在电机中设置一风扇，它旋转以将冷气流循环通过电机。但是，这种牵引电机构造成其内部和外部是相通的(开放型牵引电机)。因此，灰尘会进入到电机中，从而需要定期维护。因此近年来，已经研制了具有外部风扇的完全封闭型牵引电机，它具有封闭的牵引电机主体，并将气流排入到主体的外周表面上以进行冷却。但是具有外部风扇的完全封闭型牵引电机的冷却效率比开放型牵引电机低。因此，开放型牵引电机需要增加其尺寸以提供大功率。

牵引电机安装在车辆主体之下的转向架下的一个窄空间内。这防止了牵引电机的尺寸的增加。另外，希望牵引电机能够更小和更轻。另外，已经提出未来的具有控制器的牵引电机包括变换器(或类似物)和集成有控制器的牵引电机(以下这种牵引电机称之为“控制器集成电机”)(日本专利申请公开No.2004-312960)。通常，牵引电机和控制器是分开设置的。例如，牵引电机位于转向架下面。另一方面，控制器位于车辆的地板下面。这种集成具有以下几个优点。

控制器和牵引电机通过电缆连接在一起。因此，将控制器和牵引电机靠近彼此来安装能够减少导线的长度和数量。这样有助于降低成本和提高可靠性。使用永磁体同步电机作为牵引电机需要为每个牵引电机提供一个控制器。在该情况中，控制器控制着相应的牵引电机。另外，控制器具有减小的尺寸。因此，控制器集成电机与单独设置的牵引电机和控制器相比能够降低总成本。在由控制器所占据的地板的下方的空间也变得自由。这使得能够有效使用自由的地板下方空间。因此，该控制器集成电机具有各种优点。

但是，需要进一步减小以将控制器和牵引电机容纳在转向架中。而且，由于控制器和牵引电机两者都发热，所以需要进行充分冷却以防止可能出现的过热。即使在牵引电机与控制器分开的情况下，具有外部风扇的完全封闭型牵引电机在冷却能力方面也有限。因此，同时冷却控制器需要有效率的冷却。因此，对于控制器集成电机，已经提出了各种冷却方法。这些冷却方法大多数基于空气冷却方案。对于汽车而言，已经将控制器集成电机投入到实际使用中。

图17为剖视图，显示出普通的控制器集成电机。该电机操作用来使轴1转动。轴1的转动使得外部风扇4转动。外部风扇4的转动具有风扇作用以沿着径向方向排出冷却空气流30。排出的冷却空气流30围绕着控制器13流动。该冷却空气流30改善了控制器13表面的导热性。因此冷却了控制器13。

但是，在上面普通的控制器集成电机中的冷却结构具有以下要解决的问题。

在该电机中，外部风扇4和控制器13沿着轴向方向并排安装。这增加了电机沿着轴向方向的长度。一般来说，电机的轴向方向与铁路车辆的宽度方向一致。铁路车辆在宽度方向上较窄，从而限制了其中能够安装电机的空间。因此，该电机降低了能够选择在机动车中的电机安装位置的自由度。

另外，来自外部风扇4的气流大部分用来冷却控制器13。这使得电机主体进入接近自然空气冷却的状态。这种配置使得在电机产生较少热量时只能通过自然对流来实现冷却。但是，电机的增大容量会妨碍只是通过自然对流来实现冷却。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设在车辆中的并且能够减小轴的轴向宽度以及提高电机主体和控制器的冷却效率的控制器集成电机。

控制器集成电机包括电机主体和与电机主体集成在一起以控制电机主体的控制器，电机主体包括定子铁心、转动以在电机主体上施加驱动力的轴、保持定子铁心和轴的框架、以及外部风扇，该外部风扇围绕着轴设置，从而电机主体朝着轴的旋转中心向内凹入，外部风扇排出冷却气流以冷却电机主体，控制器设在框架的外周附近，电机主体如此形成，从而来自外部风扇的冷却气流沿着框架的外周表面在轴的轴向方向上流动。

本发明的其它目的和优点将在下面的说明中给出，并且部分地从该说明书中是显而易见的，或者可以通过本发明的实践认知。本发明的这些目的和优点将通过下面具体指出的手段及其组合来获得。

附图说明

结合在说明书中并且构成本说明书的一部分的附图显示了本发明的实施方案，与上述发明概述和以下对实施方案的详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的第一实施方案的控制器集成电机的垂直剖面图；