JP3048052B1 - 車両駆動用電動機 - Google Patents

車両駆動用電動機

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JP3048052B1 JP11135237A JP13523799A JP3048052B1 JP 3048052 B1 JP3048052 B1 JP 3048052B1 JP 11135237 A JP11135237 A JP 11135237A JP 13523799 A JP13523799 A JP 13523799A JP 3048052 B1 JP3048052 B1 JP 3048052B1
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Abstract

【要約】 【課題】 枠体内に吸入した冷却風と共に侵入した雨水
や塵埃を枠体から排出する。 【解決手段】 通風ファン26を第1のカバー12側に
配置して、枠体14の第1のカバー12側に通風ファン
27の羽根27bより回転軸22側に吸気口12aを配
置し、回転子25を挟んで回転軸22の第2のカバー1
3側に枠体14内の空気を各排気口11a,13aから
排出させる補助ファン28を直結したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両を駆動
する車両駆動用電動機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、例えば特開平8−237908
号公報に記載された従来の車両駆動用電動機の要部を示
す断面図である。図3において、回転軸1と一体化され
た回転子2が固定子3と所定の隙間4を空けて対向する
ように、回転軸1が軸受5a,5bを介して枠体6で回
転自在に支持されている。固定子3に三相交流を入力す
ると回転磁束が発生して回転子導体2aに電流が誘起さ
れる。これにより、回転子2が回転してトルクが発生す
る。このとき、回転子2及び固定子3で損失が発生して
温度が上昇する。回転子2と共に通風ファン7が回転す
ることにより、吸気口8のフィルタ9を通して冷却風が
枠体6内に取り込まれる。冷却風は回転子2の通風穴2
b及び固定子3と回転子2との間の隙間4を流通して、
回転子2及び固定子3を冷却する。そして、高温となっ
た冷却風は通風ファン7の主板7a,羽根b及びガイ
ドリング7cに誘導されて冷却風排気口10から排出さ
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の車両駆動用電動
機は以上のように構成されているので、通風ファン7に
より枠体6内に吸入された冷却風で回転子2及び固定子
3が冷却され、高温になった冷却風が通風ファン7で冷
却風排気口10へ誘導されるため、枠体6内に冷却風を
効率よく流通させるのが困難であるという問題点があっ
た。また、吸気口8に配置されたフィルタ9により雨水
や塵埃が枠体6内に侵入するのを防止しているので、所
定の期間毎にフィルタ9の清掃を実施する必要があるた
め、保守が面倒であるという問題点があった。この発明
は以上のような問題点を解消するためになされたもの
で、枠体内の冷却風を効率よく流通させることができる
車両駆動用電動機を提供することを目的とするものであ
る。また、枠体内に吸入した冷却風と共に侵入した雨水
や塵埃を枠体から排出するようにした車両駆動用電動機
を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる車両駆
動用電動機は、円筒状の筒体の各端部を第1のカバー及
び第2のカバーで閉塞して枠体を構成し、回転軸と一体
化された回転子を固定子と対向させて枠体内に配置し、
回転軸を軸受を介して枠体で回転自在に支持し、回転軸
に直結された通風ファンにより枠体の吸気口から外気の
冷却風を吸入して、回転軸の軸方向に形成された回転子
の通風穴及び固定子と回転子との間の隙間に通風して冷
却し、固定子及び回転子を挟んで吸気口とは反対側の枠
体に設けられた冷却風排気口から排出するようにした車
両駆動用電動機において、通風ファンを第1のカバー側
に配置して、枠体の第1のカバー側で通風ファンの羽根
より回転軸側に吸気口を配置し、回転子を挟んで回転軸
の第2のカバー側に枠体内の空気を冷却風排気口から排
出させる補助ファンを直結し、冷却風排気口を枠体の周
面に開口した第1の排気口と、枠体の軸方向に開口した
第2の排気口とで構成し、通気穴を通過して補助ファン
から排出される空気が第2の排気口を通過するように構
成したものである。
【0005】また、枠体の通風ファンの外周より外側に
吸気口の開口面積より小さい開口面積の塵埃排出口を設
け、通風ファンにより枠体内の周方向に環流される冷却
風を塵埃排出口側に誘導する通風案内板を枠体の第1の
カバー側の塵埃排出口の近傍に設けたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】実施の形態1. 図1は実施の形態1の要部を示す断面図及び図2は図1
のII−II線から見た平面図である。図1及び図2に
おいて、11は円筒状の筒体で、後述の第2のカバー1
3側の周面に開口した複数個の第1の排気口11aが設
けられている。12は筒体11の一端側を閉塞した第1
のカバーで、後述の回転軸22側に複数個の吸気口12
aと、後述の通風ファン27の外周より外側に吸気口1
2aの開口面積より小さい開口面積の塵埃排出口12b
とが設けられている。13は筒体11の他端側を閉塞し
た第2のカバーで、後述の回転軸22の軸方向に開口し
た複数個の第2の排気口13aが設けられている。な
お、筒体11及び各カバー12,13で枠体14が構成
されている。さらに、第1の排気口11aと第2の排気
口13aとで冷却風排気口15が構成されている。16
は枠体14に固着された固定子で、固定子鉄心17及び
固定子巻線18で構成されている。
【0007】19は軸受で、第1のカバー12に取り付
けられている。20は軸受で、軸受箱21を介して第2
のカバー13に取り付けられている。22は回転軸で、
各軸受19,20を介して枠体14で回転自在に支持さ
れている。23は回転軸22に固着された回転子鉄心
で、回転軸22の軸方向に所定の断面積を有する通風穴
23aが形成されている。24は回転子導体である。な
お、回転子鉄心23及び回転子導体24で回転子25が
構成されている。そして、回転子25は固定子16と所
定の隙間26を空けて対向するように配置されている。
27は回転子25の第1のカバー12側で回転軸22に
直結された通風ファンで、吸気口12aから外気を枠体
14内に吸入する。なお、通風ファン27は回転軸22
に直結された外周が円形状の主板27aと、第1のカバ
ー12との間が可能な限り極小となる隙間、例えば2m
m程度の隙間を空けて主板27aに固着された羽根27
bとで構成されている。
【0008】28は回転子25の第2のカバー13側で
回転軸22に直結された補助ファンで、枠体14内の高
温になった冷却風を各排気口11a,13aから排出さ
せる。29は枠体14内の塵埃排出口12bの近傍に設
けられた通風案内板で、枠体14内を周方向に環流して
いる冷却風を塵埃排出口12bに誘導する。
【0009】次に動作について説明する。図1及び図2
において、例えば三相誘導電動機の場合、固定子16の
固定子巻線18に三相交流電力が入力されると、回転磁
束が発生して、回転子25の回転子導体24に電流が誘
起されて回転子25にトルクが発生する。このとき、固
定子16及び回転子25で損失が発生して温度が上昇す
る。
【0010】一方、回転子25と共に通風ファン27が
回転して吸気口12aから外気の空気が冷却風として枠
体14内に取り込まれる。通風ファン27により吸入さ
れた冷却風は主板27a,羽根27b及び第1のカバー
12の内面が共同して、通風ファン27の外周から枠体
14内へ遠心力で放出される。このとき、冷却風と共に
取り込まれた質量の大きい雨水や塵埃が、通風ファン2
7より外側に設けられた塵埃排出口12bから一部の冷
却風と共に枠体14の外部へ排出される。実験によれ
ば、吸気口12aから枠体14内に吸入された全風量の
約10%を塵埃排出口12bから排出することにより、
固定子16及び回転子25の温度上昇を規定の範囲に納
めて、雨水や塵埃の除去効率を向上させることができる
という結果が得られた。
【0011】塵埃を分離して除去された冷却風は第1の
カバー12側の枠体14内を回転軸22を中心にして環
流しながら、回転子25の通風穴23a及び固定子16
と回転子25との隙間26を通って枠体14の第2のカ
バー13側に通風される。さらに、回転子25を挟んで
通風ファン27の反対側に配置された補助ファン28
が、熱交換により高温になった枠体14内の冷却風を各
排気口11a,13aから排出するので、補助ファン2
8側が負圧になる。このため、通風ファン27により吸
入された冷却風が通風穴23a及び隙間26を容易に流
通するので、固定子16及び回転子25の冷却効率を向
上させることができる。一方、通風ファン27により枠
体14内に吸入された冷却風が第1のカバー12側の枠
体14の内周面に沿って環流するとき、通風案内板29
により塵埃排出口12b側に誘導される。そして、冷却
風に残留している質量の大きい雨水や塵埃が塵埃排出口
12bから枠体14の外部へ排出される。
【0012】また、固定子巻線18への三相交流電力の
供給が遮断されて回転子25が停止すると、補助ファン
28側の枠体14内に残留している高温の冷却風が、枠
体14の上下に配置された第1の排気口11aのトンネ
ル効果により排出されるので、固定子16及び回転子2
5の温度を速やかに下げることができる。さらに、通風
ファン27側の枠体14内に残留している高温の冷却風
は、塵埃排出口12bを水平方向の回転軸22に対して
ほぼ直上に配置することにより、吸気口12aとのトン
ネル効果で速やかに枠体14内から排出することができ
る。ここで、車両駆動用電動機が三相誘導電動機で、例
えば一実施例として出力が200KWとしたとき、第1
の排気口11aから排気される冷却風の温度は約100
K(温度上昇値:ケルビン)であり、第2の排気口13
aから排気される冷却風の温度は約60Kである。
【0013】この場合、通風穴23aの総断面積が7,
390mm2 に対して、固定子16と回転子25との隙
間26の総断面積が3,790mm2 となり、通風穴2
3aが隙間26の約2倍の断面積である。また、通風穴
23aに対応した総表面積が185,500mm2 に対
して、隙間26に対応した総表面積が398,300m
2 となり、隙間26に対応した総表面積が通風穴23
aに対応した総表面積の約2倍である。このように、通
風穴23aの断面積が大きいので、風量が多くなり通風
穴23aを通過した冷却風の温度上昇が抑えられる。一
方、隙間26に対応した表面積が通風穴23aに対応し
た表面積の約2倍となっているので、熱交換量が多くな
り隙間26を通過した冷却風の温度上昇が高くなる。従
って、通風穴23aを通過した温度上昇値の低い冷却風
が第2の排気口13aから多量に排出されるように第2
の排気口13aの配置を決めると、隙間26を通過した
温度上昇の高い冷却風をエアカーテン効果により遮断し
て、軸受20の温度上昇を抑制することができる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、通風ファンを第1のカ
バー側に配置して、枠体の第1のカバー側で通風ファン
の羽根より回転軸側に吸気口を配置し、回転子を挟んで
回転軸の第2のカバー側に枠体内の空気を冷却風排気口
から排出させる補助ファ ンを直結し、冷却風排気口を枠
体の周面に開口した第1の排気口と、枠体の軸方向に開
口した第2の排気口とで構成し、通風穴を通過して補助
ファンから排出される空気が第2の排気口を通過するよ
うに構成されているので、補助ファン側の枠体内が負圧
になり、回転子の通風穴及び固定子と回転子との間の隙
間を冷却風が流通しやすくなるため、冷却効率を向上さ
せることができ、かつ、冷却風の排出を容易にすること
ができ、さらに、温度上昇の低い多量の冷却風が固定子
と回転子との間の隙間を通過した温度上昇の高い冷却風
をエアカーテン効果により遮断するので、第2のカバー
側の軸受の温度上昇を抑制することができる。
【0015】また、本発明によれば、枠体の通風ファン
の外周より外側に吸気口の開口面積より小さい開口面積
の塵埃排出口を設け、通風ファンにより枠体内の周方向
に環流される冷却風を塵埃排出口側に誘導する通風案内
板を枠体の第1のカバー側の塵埃排出口の近傍に設けた
ので、吸気口から吸入した冷却風の一部を塵埃排出口か
ら排出することにより、質量の大きい雨水や塵埃を遠心
力により冷却風と共に排出することができ、かつ、枠体
内を周方向に環流する冷却風を塵埃排出口側に誘導し、
冷却風に混入した雨水や塵埃を効率よく排出することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の要部を示す断面図
である。
【図2】 図1のIIーII線から見た平面図である。
【図3】 従来の車両駆動用電動機の要部を示す断面図
である。
【符号の説明】
11 筒体、11a 第1の排気口、12 第1のカバ
ー、12a 吸気口、12b 塵埃排出口、13 第2
のカバー、13a 第2の排気口、14 枠体、15
冷却風排気口、16 固定子、19,20 軸受、22
回転軸、23a 通風穴、25 回転子、26 隙
間、27 通風ファン、28 補助ファン、29 通風
案内板。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状の筒体の各端部を第1のカバー及
    び第2のカバーで閉塞して枠体を構成し、回転軸と一体
    化された回転子を固定子と対向させて上記枠体内に配置
    し、上記回転軸を軸受を介して上記枠体で回転自在に支
    持し、上記回転軸に直結された通風ファンにより上記枠
    体の吸気口から外気の冷却風を吸入して、上記回転軸の
    軸方向に形成された上記回転子の通風穴及び上記固定子
    と上記回転子との間の隙間に通風して冷却し、上記固定
    子及び上記回転子を挟んで上記吸気口とは反対側の上記
    枠体に設けられた冷却風排気口から排出するようにした
    車両駆動用電動機において、上記通風ファンを上記第1
    のカバー側に配置して、上記枠体の上記第1のカバー側
    で上記通風ファンの羽根より上記回転軸側に上記吸気口
    を配置し、上記回転子を挟んで上記回転軸の上記第2の
    カバー側に上記枠体内の空気を上記冷却風排気口から排
    出させる補助ファンを直結し、上記冷却風排気口を枠体
    の周面に開口した第1の排気口と、上記枠体の軸方向に
    開口した第2の排気口とで構成し、上記通風穴を通過し
    て上記補助ファンから排出される空気が上記第2の排気
    口を通過するように構成されていることを特徴とする車
    両駆動用電動機。
  2. 【請求項2】 枠体の通風ファンの外周より外側に吸気
    口の開口面積より小さい開口面積の塵埃排出口を設け、
    上記通風ファンにより上記枠体内の周方向に環流される
    冷却風を上記塵埃排出口側に誘導する通風案内板を上記
    枠体の第1のカバー側の上記塵埃排出口の近傍に設けた
    ことを特徴とする請求項に記載の車両駆動用電動機。
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