特開 2022-50357 冷却装置を備える鉄道用電気モータ及びそれに関連する鉄道車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022050357

(43)【公開日】2022-03-30

(54)【発明の名称】冷却装置を備える鉄道用電気モータ及びそれに関連する鉄道車両

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/02 20060101AFI20220323BHJP

【ＦＩ】

H02K9/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021151041

(22)【出願日】2021-09-16

(31)【優先権主張番号】2009420

(32)【優先日】2020-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(71)【出願人】

【識別番号】313011906

【氏名又は名称】アルストム トランスポート テクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】マティアス・ファカム・テチャクオウエ

(72)【発明者】

【氏名】モハメド－ライド・ソウ

(72)【発明者】

【氏名】ミシェル・シュレ

(72)【発明者】

【氏名】ピエール－ニコラ・マルノー

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609BB01

5H609BB18

5H609PP02

5H609PP05

5H609PP06

5H609PP07

5H609PP10

5H609QQ02

5H609QQ08

5H609QQ12

5H609QQ23

(57)【要約】

【課題】本発明は、冷却がより効率的なモータに関する。
【解決手段】回転子（３２）、固定子（３４）、冷却装置（３６）及びフレーム（３０）を備える電気モータ（２２）において、回転子（３２）が、回転子（３２）の回転軸（Ｒ）に対して全体に平行に延在している少なくとも１つの管状貫通穴（９０）を備え、冷却装置（３６）が、少なくとも１つの管状貫通穴（９０）に挿入された少なくとも１つの中実円筒（９２）であって、回転子（３２）の一方の端部（３２Ａ）からもう一方の端部（３２Ｂ）まで冷却要素（６０，６２）の２つの固定壁（６４，６６）の間に挟まれて延在している中実円筒を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子（３２）、固定子（３４）、冷却装置（３６）、及びフレーム（３０）を具備する電気モータ（２２）であって、
前記フレーム（３０）が、前記回転子（３２）、前記固定子（３４）、及び前記冷却装置（３６）を収容する内部空間（Ｅ１）を形成しており、前記フレーム（３０）が、前記内部空間（Ｅ１）と前記フレーム（３０）の外部空間（Ｅ２）とを連通させている少なくとも１つの冷却穴（５０，５２）を備えており、前記回転子（３２）が、前記回転子（３２）の回転軸（Ｒ）に沿って相対する２つの端部（３２Ａ，３２Ｂ）を備えており、
前記冷却装置（３６）が、前記回転子（３２）の前記端部（３２Ａ，３２Ｂ）それぞれに配置された少なくとも１つの冷却要素（６０，６２）であって、前記回転子（３２）と一体で回転する前記回転子（３２）に対する固定壁（６４，６６）をそれぞれ備える冷却要素と、前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）に沿って前記固定壁（６４，６６）から前記冷却要素（６０，６２）の自由端（７０，７２）に至るまで延在している冷却壁（７４，７６）とを備えており、前記冷却壁（７４，７６）が、前記冷却壁（７４，７６）によって少なくとも部分的に囲まれている内部容積（７９）の境界を形成していると共に、冷却穴（５０，５２）と対向する内面（７４Ａ，７６Ａ）であって、冷却穴（５０，５２）を通り抜ける空気流と接することができる内面と、前記内面（７４Ａ，７６Ａ）の反対側で前記固定子（３４）と対向する外面（７４Ｂ，７６Ｂ）とを備えており、前記内面及び前記外面が、前記固定壁（６４，６６）から前記自由端（７０，７２）に至るまで延在している、前記電気モータにおいて、
前記回転子（３２）が、前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）に対して全体に平行に延在している少なくとも１つの管状貫通穴（９０）を備えており、及び前記冷却装置（３６）が、少なくとも１つの管状貫通穴（９０）に挿入された少なくとも１つの中実円筒（９２）であって、前記回転子（３２）の一方の端部（３２Ａ）から他方の端部（３２Ｂ）に至るまで前記冷却要素（６０，６２）の２つの前記固定壁（６４，６６）の間に挟まれて延在している中実円筒を備えていることを特徴とする電気モータ（２２）。

【請求項2】

前記中実円筒（９２）それぞれが、２４０Ｗｍ^－１Ｋ^－１超の熱伝導率を有する材料で製作される、請求項１に記載の電気モータ（２２）。

【請求項3】

前記回転子（３２）が前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）に対して全体に平行に延在している少なくとも複数の管状貫通穴（９０）を備え、前記冷却装置（３６）が、いずれか１つの管状貫通穴（９０）に挿入された少なくとも１つの中空円筒（９４）であって、前記回転子（３２）の一方の端部（３２Ａ）からもう一方の端部（３２Ｂ）まで前記冷却要素（６０，６２）の２つの前記固定壁（６４，６６）の間に挟まれて延在している中空円筒を備える、請求項１又は２に記載の電気モータ（２２）。

【請求項4】

前記回転子（３２）の前記管状貫通穴（９０）それぞれが、中実（９２）又は中空（９４）であるそれぞれの円筒によって塞がれる、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気モータ（２２）。

【請求項5】

前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）に沿って前記回転子（３２）の両側からシャフト（５４）を囲い込む少なくとも２つの軸受（５６，５７）を備え、前記軸受（５６，５７）それぞれが、前記冷却壁（７４，７６）それぞれの内部容積（７９）内に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気モータ（２２）。

【請求項6】

前記フレーム（３０）が、前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）に対して全体に垂直に延在している相対する２つの側方外壁（４０，４２）と、前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）の周りに延在している少なくとも１つの長手方向外周壁（４４）と、前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）に対して全体に垂直に延在している相対する２つの側方内壁（４６，４８）と、前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）の周りに延在している少なくとも１つの長手方向内周壁（４９）とを備え、前記側方外壁（４０，４２）及び前記長手方向外周壁（４４）が、前記側方内壁（４６，４８）及び前記長手方向内周壁（４９）と共に少なくとも１つの冷却流路（５３）を形成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気モータ（２２）。

【請求項7】

前記冷却要素（６２）のうち少なくとも１つが、前記フレーム（３０）のそれぞれの前記側方外壁（４２）に対向して配置された自由端（７３）と、それぞれの前記側方内壁（４８）に対向する自由端（７２）とを備え、前記側方内壁（４８）に対向する前記自由端（７２）と前記側方外壁（４２）に対向する前記自由端（７３）とが、少なくとも１つの冷却流路（７５）をその間に形成する、請求項６に記載の電気モータ（２２）。

【請求項8】

前記側方内壁（４８）に対向する前記自由端（７２）と前記側方外壁（４２）に対向する前記自由端（７３）とが、薄板（７５Ａ）で隔てられた複数の冷却流路（７５）をその間に形成する、請求項７に記載の電気モータ（２２）。

【請求項9】

前記回転子（３２）の前記回転軸（Ｒ）に沿って前記回転子（３２）と反対側に小さな底辺が来るように、また前記回転子（３２）側に大きな底辺が来るように、前記薄板（７５Ａ）に斜角が付けられる、請求項８に記載の電気モータ（２２）。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載の電気モータ（２２）を少なくとも１つ備える鉄道車両（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置を備える電気モータ、及びその電気モータを装備した鉄道車両に関する。

【背景技術】

【0002】

電気モータ、とりわけ鉄道車両用電気モータの分野では、モータの回転子及び／又は固定子を冷却するために、モータ外部の空気など、外部の流体をモータ内に循環させる冷却装置を使用することが知られている。

【0003】

特にＥＰ３５９９７０７により、冷却装置を備える電気モータが知られている。冷却装置は、各々が回転子の両端それぞれに配置されて各々が低温壁を形成する２つの冷却要素を備えており、モータのフレームは各々の冷却要素のために少なくともそれぞれ１つの冷却口を備える。

【0004】

しかし、このような装置は完全な満足を与えるものではない。実際、回転子の締付けプレートにねじ留めされた低温壁では、回転子の中心から熱量を抽出することは難しい。回転子と低温壁との間の熱交換は、基本的に回転子に対する低温壁の固定プレートによって行われる。その後、その熱量は対流によって壁から周囲の環境中に排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＥＰ３５９９７０７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的の１つは、冷却がより効率的なモータを提案することによって上述の難点を改善することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

そこで、本発明は、回転子、固定子、冷却装置及びフレームを備える電気モータであって、
フレームは、回転子、固定子及び冷却装置を収容する内部空間を形成し、フレームは、その内部空間とフレームの外部空間とを連通させている少なくとも１つの冷却穴を備え、回転子は、回転子の回転軸に沿って相対する２つの端部を備え、
冷却装置は、回転子の各々の端部に配置された少なくとも１つの冷却要素であって、回転子と一体で回転する回転子への固定壁を備える冷却要素と、回転子の回転軸に沿って固定壁から冷却要素の自由端まで延在している冷却壁とを備え、冷却壁は、少なくとも部分的に冷却壁がその周りを囲む内部容積の境界をなすと共に、唯一又はいずれか１つの冷却穴と対向する内面であって、冷却穴を通り抜ける空気流と接することができる内面と、その内面の反対側で固定子と対向する外面とを備え、内面及び外面は固定壁から自由端まで延在している、電気モータにおいて、
回転子が、回転子の回転軸に対して全体に平行に延在している少なくとも１つの管状貫通穴を備えること、及び冷却装置が、いずれか１つの管状貫通穴に挿入された少なくとも１つの中実円筒であって、回転子の一方の端部からもう一方の端部まで冷却要素の２つの固定壁の間に挟まれて延在している中実円筒を備えることを特徴とする、電気モータを提案する。

【0008】

本発明の装置により、熱量は回転子の全長にわたって排出される。熱量は伝導によって排出される。

【0009】

具体的な実施形態によれば、本発明は、以下の特徴の１つ又は複数を単独又は技術的に企図可能なあらゆる組合せで有する。
－ 各々の中実円筒は、２４０Ｗｍ^－１Ｋ^－１超の熱伝導率を有する材料で製作される。
－ 回転子は、回転子の回転軸に対して全体に平行に延在している複数の管状貫通穴を備え、冷却装置が、いずれか１つの管状貫通穴に挿入された少なくとも１つの中空円筒であって、回転子の一方の端部からもう一方の端部まで冷却要素の２つの固定壁の間に挟まれて延在している中空円筒を備える。
－ 回転子の各々の管状貫通穴は、中実又は中空であるそれぞれの円筒によって塞がれる。
－ モータは、回転子の回転軸に沿って回転子の両側からシャフトを囲い込む少なくとも２つの軸受を備え、各々の軸受はそれぞれの冷却壁の内部容積内に配置される。
－ フレームは、回転子の回転軸に対して全体に垂直に延在している相対する２つの側方外壁と、回転子の回転軸の周りに延在している少なくとも１つの長手方向外周壁と、回転子の回転軸に対して全体に垂直に延在している相対する２つの側方内壁と、回転子の回転軸の周りに延在している少なくとも１つの長手方向内周壁とを備え、そこで、側方外壁及び長手方向外周壁が、側方内壁及び長手方向内周壁と共に少なくとも１つの冷却流路を形成する。
－ 冷却要素のうち少なくとも１つは、フレームのそれぞれの側方外壁に対向して配置された自由端と、それぞれの側方内壁に対向する自由端とを備え、側方内壁に対向する自由端と側方外壁に対向する自由端とは、少なくとも１つの冷却流路をその間に形成する。
－ 側方内壁に対向する自由端と側方外壁に対向する自由端とは、薄板で隔てられた複数の冷却流路をその間に形成する。
－ 回転子の回転軸に沿って回転子と反対側に小さな底辺が来るように、また回転子側に大きな底辺が来るように、薄板に斜角が付けられる。

【0010】

本発明は、上に説明したような電気モータを少なくとも１つ備える鉄道車両もまたその対象とする。

【0011】

本発明については、添付の図面を参照しながら、もっぱら例として示す以下の説明を読むことによってよりよく理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態による電気モータを各々が装備した２つの台車を備える鉄道車両の部分概略図である。

【図2】図１の電気モータの一部分の第１の面による断面図であって、モータは固定子、回転子及び冷却装置を備え、第１の面が、モータの回転子の回転軸と平行な第１の方向Ｘ－Ｘ′と第１の方向Ｘ－Ｘ′に対して垂直な第２の方向Ｙ－Ｙ′とによって定義される、断面図である。

【図3】図１の電気モータの冷却装置の斜視図である。

【図4】図１の電気モータの回転子の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１には、複数の電車、とりわけ図１に見られるような少なくとも２つの電車１２、１４を備える鉄道車両１０が示されている。

【0014】

図１で、電車１２は制御動力車であり、電車１４は付随車である。

【0015】

電車１２は、第１の専用台車１６と、電車１２及び電車１４を同時に保持する第２の台車１８とによって保持される。

【0016】

図１の例では、各々の台車１６，１８は、２つの車軸２０と、台車１６，１８の車軸２０の一方又は両方を駆動することのできる電気モータ２２とを備える。

【0017】

変形では、すべての台車が動力化されるわけではなく、電気モータ２２を備えるのは、鉄道車両１０の台車１６，１８の一部だけである。

【0018】

図２では、簡単のため、電気モータ２２の半分だけを示しているが、もう半分は図示されている半分と方向Ｘ－Ｘ′に関してほぼ対称形をなす。

【0019】

電気モータ２２は、公称回転数が毎分３０００回転超、例えば毎分３５００回転から毎分４５００回転に到達するものとなるように構成される。

【0020】

公称回転数とは、鉄道車両１０が２つの駅の間を巡航速度で運行するときの通常の走行回転数をいう。

【0021】

電気モータ２２は、モータ２２の内部空間Ｅ１を形成するフレーム３０又はケーシングと、内部空間Ｅ１内に収められた回転子３２、固定子３４及び冷却装置３６とを備える。

【0022】

フレーム３０は、回転子３２の回転軸Ｒに相当する方向Ｘ－Ｘ′に対して全体に垂直に延在している２つの対向する側方外壁４０，４２と、軸Ｒの周りに延在している長手方向外周壁４４とを備える。

【0023】

フレーム３０は、方向Ｘ－Ｘ′に対して全体に垂直に延在している２つの相対する側方内壁４６，４８と、軸Ｒの周りに延在している長手方向内周壁４９とを備える。

【0024】

フレーム３０は、例えば、円筒形、平行六面体又はその他技術的に企図可能なあらゆる形状を有する。

【0025】

側方外壁４０，４２及び長手方向外壁４４は内部空間Ｅ１を形成する。

【0026】

各々の側方外壁４０，４２は、内部空間Ｅ１をフレーム３０の外部空間Ｅ２と接続する少なくとも１つの、好ましくは複数の冷却穴５０，５２を備える。

【0027】

とりわけ、電気モータ２２の回転シャフト５４の突出部と反対側の側方外壁４２は、回転子３２の回転軸Ｒに対して全体に垂直であり、穴５２は、全体に円板形の表面に分散して配置される。

【0028】

回転シャフト５４の突出部と反対側の側方外壁４２は、この先で詳しく説明するように、モータ２２内への空気の入口側である。

【0029】

とりわけ、回転シャフト５４がフレーム３０の外に突き出る側の側方外壁４０は、シャフト５４の周りに円錐台形をなす部分を含み、その側方外壁４０は、円錐台形部分の両側で回転子３２の回転軸Ｒに対して全体に垂直をなす。

【0030】

穴５０は、側方外壁４０の円錐台形部分に分散して配置されることが好ましい。

【0031】

回転シャフト５４がフレーム３０の外に突き出る側の側方外壁４０は、この先で詳しく説明するように、モータ２２からの空気の出口側である。

【0032】

各々の冷却穴５０，５２の直径は、例えば５ｍｍから１０ｍｍの間である。

【0033】

側方外壁４０，４２及び長手方向外壁４４は、側方内壁４６，４８及び長手方向内壁４９と共に少なくとも１つの冷却流路５３を形成する。

【0034】

有利には、側方外壁４０，４２及び長手方向外壁４４は、側方内壁４６，４８及び長手方向内壁４９と共に径方向の隔壁によって隔てられた複数の冷却流路５３を形成する。

【0035】

回転子３２は、回転シャフト５４と一体で回転するように取り付けられ、固定子３４に対しては回転軸Ｒの周りに回転可能に取り付けられる。

【0036】

回転子３２は、回転子３２の回転軸Ｒに沿って相対する２つの端部３２Ａ，３２Ｂを形成する。

【0037】

固定子３４は、フレーム３０内で回転軸Ｒと平行に回転子３２を取り囲み、回転子３２と同軸をなす。

【0038】

固定子３４は、回転子３２を取り囲むコイル５５を備える。

【0039】

コイル５５は、各々が回転子３２の相対する端部３２Ａ，３２Ｂの一方を取り囲む２つのヘッド５５Ａ，５５Ｂを備え、回転子３２の回転軸Ｒに沿って回転子３２の端部３２Ａ，３２Ｂの先まで延在している。

【0040】

モータ２２は、回転子３２の回転軸Ｒに沿って回転子３２の両側でシャフト５４を取り囲む少なくとも２つの軸受５６，５７を備える。

【0041】

回転子３２及び固定子３４は、従来どおり、電気エネルギーを機械エネルギーに変換することができ、その機械エネルギーを回転子３２のシャフト５４によって供給することで車軸２０を駆動する。

【0042】

回転シャフト５４は、フレーム３０の一方の側から突き出る。

【0043】

冷却装置３６は、回転子３２の端部３２Ａ，３２Ｂの一方に配置された少なくとも１つの冷却要素６０，６２を備える。

【0044】

有利には、図２に示すように、冷却装置は、各々が回転子３２の端部３２Ａ，３２Ｂのそれぞれに配置された２つの冷却要素６０，６２を備える。

【0045】

各々の冷却要素６０，６２は、回転子３２に対する固定壁６４，６６であって、とりわけ回転子３２の対応する端部３２Ａ，３２Ｂに対する固定壁６４，６６を備える。

【0046】

各々の固定壁６４，６６は、回転子３２と一体で回転し、回転軸Ｒに対して径方向に延在している。

【0047】

各々の固定壁６４，６６は、回転子３２に対して径方向に面一となる径方向端部６８，６９を、回転子３２の回転軸Ｒに対して前記径方向に備える。径方向端部６８，６９は、固定子３４に対向して、かつ固定子３４に近接して、すなわち、例えば径方向に沿って測って５ｍｍ未満、好ましくは３ｍｍ未満、例えば１．５ｍｍから３ｍｍの距離となるように配置される。各々の冷却要素６０，６２は、回転子３２の回転軸Ｒに沿って回転子３２の反対側に位置する自由端７０，７２をさらに備える。

【0048】

好ましくは、各々の固定壁６４，６６は、溶接、ろう付け、焼きばめなどによって気密性が得られるように回転子３２と組み立てられる。

【0049】

各々の冷却要素６０，６２は、回転子３２の回転軸Ｒに沿って固定壁６４，６６から冷却要素の自由端７０，７２まで延在している冷却壁７４，７６をさらに備える。

【0050】

各々の自由端７０，７２は、フレーム３０の側方内壁４６，４８の１つと対向して配置される。

【0051】

また、回転シャフト５４の突出部と反対側の冷却要素６２は、フレーム３０の側方外壁４２と対向して配置された自由端７３を有する。

【0052】

回転シャフト５４の突出部と反対側の冷却要素６２の側方内壁４８と対向する自由端７２と、側方外壁４２と対向する自由端７３とは、少なくとも１つの冷却流路７５、有利には薄板７５Ａで隔てられた複数の冷却流路７５をその間に形成する。

【0053】

薄板７５Ａには、有利には、回転子の回転軸Ｒに沿って回転子と反対側に小さな底辺が来るように、また回転子３２側に大きな底辺が来るように、斜角が付けられる。

【0054】

薄板７５Ａは、冷却要素６０，６２が回転することで、コイル５５の周りの内部空間Ｅ１内の空気の移動を可能にする。

【0055】

各々の側方内壁４６，４８は、回転子３２の回転軸Ｒに沿って延びて軸受５６，５７を取り囲む、有利には円筒形の、内部部位７７，７８を具備する。内部部位は、回転子３２の回転軸Ｒに対して全体に平行に軸受５６，５７を取り囲む。

【0056】

各々の冷却壁７４，７６は、内部容積７９を形成し、部分的にそれを取り囲む。各々の冷却壁は、内部容積７９を部分的に取り囲み、全体に回転子３２の回転軸Ｒにセンタリングされた状態でそれを形成する。

【0057】

「内部容積７９を形成する」とは、冷却壁７４，７６がそれ自体、閉じられており、例えば円錐台形又は円筒形をなすことをいう。

【0058】

各々の冷却壁７４，７６は、冷却穴５０，５２と対向する、特にそれぞれがその一部をなす冷却要素と連係する各々の冷却穴５０，５２と対向する内面７４Ａ，７６Ａを備える。各々の冷却壁７４，７６は、それぞれがその一部をなす冷却要素と連係する各々の冷却穴５０，５２を通過する空気流と接するのに適する。

【0059】

各々の冷却壁７４，７６は、内面７４Ａ，７６Ａと反対側の外面７４Ｂ，７６Ｂであって、固定子３４と対向する外面をさらに備える。

【0060】

内面７４Ａ，７６Ａ及び外面７４Ｂ，７６Ｂは、固定壁６４，６６から自由端７０，７２まで延在している。

【0061】

各々の冷却壁７４，７６は、内部空間Ｅ１を、冷却穴５０，５２と空気力学的に連結された外部空気取入れのためのそれぞれの一次空間８０Ａ，８２Ａと、それぞれの二次空間８０Ｂ，８２Ｂとに分割する。

【0062】

各々の一次空間８０Ａ，８２Ａに含まれる空気は、対応する内面７４Ａ，７６Ａと接し、さらに、フレーム３０の側方外壁４０，４２及び長手方向外壁４４ならびに側方内壁４６，４８及び長手方向内壁４９によって形成される唯一又は各々の冷却流路５３と接する。

【0063】

各々の二次空間８０Ｂ，８２Ｂに含まれる空気は、対応する外面７４Ｂ，７６Ｂ及び回転子３４と接する。

【0064】

つまり、各々の冷却壁７４，７６は、一次空間８０Ａ，８２Ａ内の空気を二次空間８０Ｂ，８２Ｂ内の空気から全体に隔離する。

【0065】

モータ２２は、回転子３２が回転するとき、対応する側方外壁４２の唯一又は各々の穴５２からシャフト５４の突出部と反対側の内部空間Ｅ１に、とりわけ対応する一次空間８２Ａに入り込んだ空気が、唯一又は各々の冷却流路７５へ、次いで側方外壁４０，４２及び長手方向外壁４４によって、フレーム３０の側方内壁４６，４８及び長手方向内壁４９と共に形成される唯一又は各々の冷却流路５３へと導かれ、モータシャフト５４がフレーム３０の外に突き出る側から、対応する側方外壁４０の唯一又は各々の穴５０を通して再び外に出るように構成される。

【0066】

内面７４Ａ，７６Ａ及び外面７４Ｂ，７６Ｂは、全体に平滑で突起要素がなく、有利には全体に平滑で突起物のない線織面である。

【0067】

線織面とは、面内のどの点であっても、そこを通る母線と呼ばれる直線が面内に含まれる面のことをいう。

【0068】

平滑で突起要素のない面とは、凸凹も不連続もない面をいう。

【0069】

冷却壁７４，７６と同様、内面７４Ａ，７６Ａ及び外面７４Ｂ，７６Ｂは、回転子３２の回転軸Ｒに沿って延在している円錐台形又は円筒形をなすことが有利である。

【0070】

有利には、図２に示すように、各々の冷却壁７４，７６は、したがってその各々の内面７４Ａ，７６Ａ及び各々の外面７４Ｂ，７６Ｂは、小さな底面が回転子３２側に来て、大きな底面が回転子の回転軸Ｒに沿って回転子と反対側に来る円錐台形である。そのため、各々の冷却壁７４，７６は、回転子の回転軸Ｒに対して傾斜しており、回転子の回転軸との間に２０°から７０°の間、好ましくは２５°から５５°の間の角度をなす。

【0071】

有利には、冷却壁７４，７６は、熱伝導性の材料、好ましくは金属で製作される。

【0072】

「熱伝導性の材料」とは、熱伝導率が２４０Ｗｍ^－１Ｋ^－１超のものをいう。

【0073】

とりわけ、冷却壁７４，７６は、アルミニウムで製作される。

【0074】

また、回転子３２には、少なくとも１つの管状貫通穴９０が空けられる。

【0075】

回転子３２の管状貫通穴９０は、全体に回転子３２の回転軸Ｒと心合せされ、好ましくは、回転子３２の一方の端部３２Ａからもう一方の端部３２Ｂまで一定の直径をなす。

【0076】

好ましくは、回転子３２には、回転子３２の軸Ｒから同じ径方向距離に配置された複数の管状貫通穴９０が空けられる。

【0077】

例えば、回転子３２には、２から２０の穴９０、好ましくは６から１６の穴９０、とりわけ１０の穴９０が空けられる。

【0078】

冷却装置３６は、回転子３２のいずれか１つの管状貫通穴９０に挿入された少なくとも１つの中実円筒９２であって、回転子３２の一方の端部３２Ａからもう一方の端部３２Ｂまで延在している中実円筒を備える。

【0079】

好ましくは、冷却装置３６は、回転子３２の複数の管状貫通穴９０に挿入された複数の中実円筒９２であって、回転子３２の一方の端部３２Ａからもう一方の端部３２Ｂまで延在している中実円筒を備える。

【0080】

各々の中実円筒９２は、冷却要素６０，６２の２つの固定壁６４，６６の間に挟まれる。

【0081】

冷却要素６０，６２及び各々の中実円筒９２は、溶接、ろう付け、焼きばめなどによって気密となるように組み立てられる。

【0082】

各々の中実円筒９２は、穴９０の内径とほぼ同じ外径を有する。中実円筒９２と、それがはまる穴９０との間にはごくわずかな遊びが存在することは理解されるところであり、その遊びは特に０．０２ｍｍから０．０８ｍｍの間である。

【0083】

例えば、中実円筒９２の外径は、１５ｍｍから３０ｍｍの間である。

【0084】

各々の中実円筒９２の直径は、熱膨張を考慮に入れて事前に計算される。

【0085】

各々の中実円筒９２は、熱伝導性の材料で製作される。例えば、各々の中実円筒９２は、金属、とりわけアルミニウム、もしくは銅、又はそれら２つの合金で製作される。

【0086】

このような構成により、回転する回転子３２から放出される熱量は、各々の中実円筒９２から冷却要素６０，６２の固定壁６４，６６の方へ概ね伝導によって循環する。

【0087】

各々の中実円筒９２は、回転子３２の全長にわたって熱量を取り出すことができる。

【0088】

有利には、冷却装置３６は、そのほか少なくとも１つの中空円筒９４を備える。

【0089】

好ましくは、冷却装置３６は、回転子３２の管状貫通穴９０に挿入された複数の中空円筒９４であって、回転子３２の一方の端部３２Ａからもう一方の端部３２Ｂまで延在している中空円筒を備える。

【0090】

各々の中空円筒９４は、冷却要素６０，６２の２つの固定壁６４，６６の間に挟まれる。

【0091】

冷却要素６０，６２及び各々の中空円筒９４は、溶接、ろう付け、焼きばめなどによって気密となるように組み立てられる。

【0092】

各々の中空円筒９４は、穴９０の内径をやや下回る外径を有する。中空円筒９４と、それがはまる穴９０との間にはごくわずかな遊びが存在することは理解されるところであり、その遊びは特に０．０２ｍｍから０．０８ｍｍの間である。

【0093】

例えば、中空円筒９４の外径は、１５ｍｍから３０ｍｍの間である。

【0094】

各々の中空円筒９４の直径は、熱膨張を考慮に入れて事前に計算される。

【0095】

各々の中空円筒９４は、熱伝導性の材料で製作される。例えば、各々の中空円筒９４は、金属、とりわけアルミニウム、もしくは銅、又はそれら２つの合金で製作される。

【0096】

このような構成により、回転する回転子３２から放出される熱量は、各々の中空円筒９４から冷却要素６０，６２の固定壁６４，６６の方へ概ね伝導によって循環する。

【0097】

各々の中空円筒９４は、回転子３２の全長にわたって熱量を取り出すことができ、中実円筒９２よりも軽量である。

【0098】

好ましくは、各々の管状貫通穴９０は、中実９２又は中空９４の円筒によって塞がれる。

【0099】

さらに好ましくは、各々の中実円筒９２は、回転子３２の軸Ｒの周りを中空円筒９４と交番する。

【0100】

有利には、各々の軸受５６，５７は、冷却穴５０，５２に空気力学的に連結された外部空気取入れのためのそれぞれの一次空間８０Ａ，８２Ａ内に配置される。それにより、モータ２２のフレーム３０内にもたらされる熱量を制限し、軸受５６，５７を保護することができる。

【0101】

モータ２２の動作、とりわけモータ２２の冷却の動作について、図２を参照しながら以下に説明する。

【0102】

鉄道車両１０が移動中で、電気モータ２２が動作中のとき、各々のモータ２２の回転子３２は、台車１６，１８の車軸２０を動かすために回転する。すると、各々の電気モータ２２では、回転子３２及び固定子３４が熱を発生させ、その熱が過大なときには、軸受５６，５７を摩耗させることなどにより、電気モータ２２の性能に影響を及ぼす可能性がある。

【0103】

しかし、回転子３２と一体の冷却装置３６があることで、固定子３２の熱量は、回転子３２から唯一又は各々の管９２，９４へ、さらに各々の管９２，９４から冷却要素６０，６２へと伝導によって排出される。

【0104】

また、回転子３２が回転すると、内部空間Ｅ１内の空気は冷却され、それにより、回転子３２及び固定子３４は、対流によって冷却される。

【0105】

より詳細には、冷却要素６０，６２が回転し、したがって冷却壁７４，７６が回転すると、それによって空気の循環が起こる。空気の循環は、シャフト５４がフレーム５０から突き出る側と反対側の冷却穴５２を通して、外部空間Ｅ２から内部空間Ｅ１へ、特に一次空間８２Ａへ、次いで、内部空間Ｅ１、特に一次空間８２Ａから冷却要素７６によって形成される冷却流路７５へ、次いで、側方外壁４０，４２及び長手方向外壁４４によってフレーム３０の側方内壁４６，４８及び長手方向内壁４９と共に形成される唯一又は各々の冷却流路５３へ、次いで、シャフト５４がフレーム３０の外に突き出る側の冷却穴５０へ、次いで冷却穴５０から外部空間Ｅ２へと行われる。

【0106】

したがって、２つの冷却壁７４，７６及び唯一又は各々の管９２，９４は、モータ２２の両方の側で熱量を排出することができる均一なアセンブリをなす。

【0107】

これにより、閉鎖型モータであるモータ２２内部の熱の抽出及び排出は改善する。

【0108】

この機能を果たすのは、駆動モータの回転部位の内部に配置された熱伝導性の円筒である。

【0109】

冷却装置３６は熱量を抽出し、それを、内部空間Ｅ１と外部空間Ｅ２とを隔てる２つの冷却壁７４，７６に伝導によって伝達することができる。続いて、熱量は外部空間Ｅ２へ、好ましくはモータ２２を貫いて通り抜ける空気流により、対流によって排出される。

【0110】

こうして、回転子３２及び固定子３４の温度上昇は、電気モータ２２の最適な動作が可能な温度範囲に保たれる。

【0111】

さらに、本発明は、構造的に単純であり、実施のためのコストがかさまないという利点を有する。実際、冷却装置３６の構造は、比較的単純である。

【0112】

上述のように企図される実施形態及び変形形態は、互いに組み合わせることで本発明の他の実施形態をもたらすことができる。

【符号の説明】

【0113】

１０ 鉄道車両
１２ 電車、制御動力車
１４ 電車、付随車
１６ 台車
１８ 台車
２０ 車軸
２２ 電気モータ
３０ フレーム
３２ 回転子
３２Ａ 端部
３２Ｂ 端部
３４ 固定子
３６ 冷却装置
４０ 側方外壁
４２ 側方外壁
４４ 長手方向外周壁
４６ 側方内壁
４８ 側方内壁
４９ 長手方向内周壁
５０ 冷却穴
５２ 冷却穴
５３ 冷却流路
５４ 回転シャフト
５５ コイル
５５Ａ ヘッド
５５Ｂ ヘッド
５６ 軸受
５７ 軸受
６０ 冷却要素
６２ 冷却要素
６４ 固定壁
６６ 固定壁
６８ 径方向端部
６９ 径方向端部
７０ 自由端
７２ 自由端
７３ 自由端
７４ 冷却壁
７４Ａ 内面
７４Ｂ 外面
７５ 冷却流路
７５Ａ 薄板
７６Ａ 内面
７６Ｂ 外面
７６ 冷却壁
７７ 内部部位
７８ 内部部位
７９ 内部容積
８０Ａ 一次空間
８０Ｂ 二次空間
８２Ａ 一次空間
８２Ｂ 二次空間
９０ 管状貫通穴
９２ 中実円筒
９４ 中空円筒
Ｅ１ 内部空間
Ｅ２ 外部空間
Ｒ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】