JP3838929B2 - 車両駆動用電動機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両駆動用電動機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車両は、車両床下に台車を配置している。台車には、車両用駆動用電動機が配置されている。車両用駆動用電動機が駆動することにより、歯車装置を介して車輪に車両用駆動用電動機の回転力が伝達し車両を走行させる。
従来の車両駆動用電動機について図を参照し詳細に説明する。図6は、従来の車両駆動用電動機の断面図である。
従来の車両駆動用電動機は、フレーム1,ブラケット2,ハウジング3,軸受け4,軸受け5,ロータシャフト6,ロータ鉄心7,ロータバ−8,エンドリング9,ステータ鉄心10,ステータコイル11,送風ファン12,検出板13,速度センサー14,入気口15,排出口16,通風ろ過器17により構成されている。
このように構成された車両駆動用電動機において、円筒状のフレーム1の一端に、ブラケット2が接続されている。また円筒状のフレーム1の他端には、ハウジング3が接続されている。軸受け4は、ブラケット2の中心部と係合する。軸受け5は、ハウジング3の中心部と係合する。ロータシャフトの両端部は、軸受け4及び軸受け5と係合している。ロータシャフト6は、自在に回転できる。ロータ鉄心7は、ロータシャフト6の長手中央部分に接続されている。ロータ鉄心7の内周面には、多数の溝が設けられている。ロータバー8は、ロータ鉄心7の内周面に設けられた多数の溝と係合する。ロータバー8の両端は、エンドリング9と係合している。またフレーム1の内周面には、ステータ鉄心10が係合している。このステータ鉄心の内周面には、多数の溝が形成されている。ステータコイル11は、ステータ鉄心10の内周面に形成された溝と係合する。このステータコイル11のコイルエンド部は、ステータ鉄心10の両側に張り出している。ロータ鉄心7の外周面とステータ鉄心10の内周面は、接触をせず、一定の距離を保つように空隙が形成されている。ロータシャフトの駆動側端6aは枠外に突出し、この部分に歯車装置(図示しない)と係合するための継手が接続されている。ロータシャフト6の駆動側に通風ファン12が固定されている。検出板13は、ロータシャフトの反駆動側端6bの外周部に係合している。速度センサー14は、検出板13と一定の間隔を持ってフレーム1と係合されている。フレーム1の上部には、入気口15が設けられている。ブラケット2には、複数の排気口16が設けられている。通風ろ過器17は、フレーム1の入気口と係合する。
【0003】
このように構成された車両駆動用電動機において、車両駆動用電動機駆動時には、ステータコイル11及びロータバー8が発熱するため、外気を車両駆動用電動機内に流入させ、ステータコイル11及びロータバー8を冷却し温度上昇を防いでいる。
このように構成された車両駆動用電動機において、送風ファン12は、ロータシャフト6と係合する。7枚のファン羽根12aは、送風ファン12に係合する。
このように構成された車両駆動用電動機において、外気は、通風ろ過器17から流入し、入気口15を通る。その後ロータ鉄心7とロータバー8の間やステータコイル11とロータバー8の間などを通る。ロータ鉄心7とロータバー8の間などを通った空気は、通風ファン12により排気口16を通り車両駆動用電動機外に吐き出される。
このように構成された車両駆動用電動機において、外気が車両駆動用電動機内に流入する際に、通風ろ過機17を最初に通る。外気は、通風ろ過機17のフィルター17aにより埃や塵といった異物が排除される。そのため、車両駆動用電動機内には、埃や塵などの異物の混入を防ぐことが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フィルター17aにより、外気から塵や埃などの異物を除去するため、フィルター17aは頻繁に取り替え、メンテナンスをしなければいけない。また、フィルター17aを取り替えずに長時間使用した場合、フィルター17aに目詰まりが生じ冷却効率の低下が生じる。冷却効率が低下すると、車両駆動用電動機内の温度が上昇しやすくなるため、機器の破損や機器寿命の低下などがおこる。
また、フィルター17aの目詰まりの防止のために、フィルター17aの目を粗いものに変えるという方法も考えられる。しかし、フィルター17aの目を粗くした場合、車両駆動用電動機内に塵や埃などの異物が混入した外気が流入してしまう。埃や塵などの異物が混入した外気が車両駆動用電動機内に流入した場合、ロータ鉄心7とロータバー8の間の空間に埃や塵などの異物が溜まり通風量の減少や放熱性の低下などがおこる。そのため、フィルター17aの目を粗くするという方法においても、車両駆動用電動機をこまめにメンテナンスしなければならない。そのため、車両駆動用電動機では、メンテナンス周期の延長が切実に求められている。
【0005】
そこで本発明の目的は、通風ろ過器を用いることなく、電動機内の汚損を防いで保守の省力化を図ることができる車両駆動用電動機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両駆動用電動機は、円筒状のフレームと、このフレームの軸方向の中央部の内周面に設けられたステータ鉄心と、このステータ鉄心の内周部に設けられた複数の軸方向の第1の溝群と、この第1の溝群と係合するステータコイルと、前記フレームの両端部のうち一端と係合する第1のブラケットと、前記フレームの両端部のうち他端と係合する第2のブラケットと、前記第1のブラケットと前記第2のブラケットと係合する軸受けと、この軸受けにより回転自在に支持されるロータシャフトと、このロータシャフトの軸方向中央部に設置されたロータ鉄心と、このロータ鉄心の外周面に設けられた複数の軸方向の第2の溝群と、この第2の溝群と係合するロータバーと、を備える車両駆動用電動機において、入気側に配置された前記第1のブラケットと係合し、略円状で径が大きくなるに従い一様に軸方向中心に向かって沿った形状のカバーと、このカバーと前記第1のブラケットに囲まれた空間である外気進入風道と、前記カバーの中心に設けられた外気取り入れ口と、前記外気進入風道と車両駆動用電動機内とを連通し、前記第1のブラケットに設けられた複数の入気口と、前記カバーの外周部に設けられた塵埃排出口と、前記外気進入風道内に前記ロータシャフトを中心に放射状に配置された複数の整風板と、前記第2のブラケットに設けられ、空気を排出する排出口と、前記排出口と前記ロータ鉄心の間に設けられた主ファンとを有し、塵埃を含んだ空気は前記塵埃排出口から機外へ排出されることを特徴とする。
【0007】
本発明の車両駆動用電動機は、円筒状の固定子と、この固定子と一定の隙間をもって配置された回転子と、前記固定子の両端と係合するブラケットと、前記ブラケットに係合し前記回転子を回転自在に支持する軸受けとを備える車両駆動用電動機において、前記一方のブラケットと係合する略円形状のカバーと、前記カバーと前記一方のブラケットの空隙である外気取り入れ口と、前記カバーの外周上に設けられた塵埃排出口と、前記外気取り入れ口から流入する外気を取り入れるために前記一方のブラケットに設けられた複数の入気口と、外気を排出するために前記他方のブラケットに設けられた排出口と、前記回転子と係合し前記排出口側の機内に設けられた主ファンと、前記回転子と係合し前記入気口側の機外に設けられた補助ファンとを備え、前記複数の入気口は、前記補助ファンの羽根の先端部よりも外周側に設けられることを特徴とする。本発明の車両駆動用電動機は、円筒状のフレームと、このフレームの軸方向の中央部の内周面に設けられたステータ鉄心と、このステータ鉄心の内周部に設けられた複数の軸方向の第1の溝群と、この第1の溝群と係合するステータコイルと、前記フレームの両端部のうち一端と係合する第1のブラケットと、前記フレームの両端部のうち他端と係合する第2のブラケットと、前記第1のブラケットと前記第2のブラケットと係合する軸受けと、この軸受けにより回転自在に支持されるロータシャフトと、このロータシャフトの軸方向中央部に設置されたロータ鉄心と、このロータ鉄心の外周面に設けられた複数の軸方向の第2の溝群と、この第2の溝群と係合するロータバーと、を備える車両駆動用電動機において、入気側に配置された前記第1のブラケットと係合するカバーと、このカバーと前記第1のブラケットに囲まれた空間である外気進入風道と、前記カバーの中心に設けられた開放部である外気取り入れ口と、前記外気進入風道と車両駆動用電動機内とを連通する前記第1のブラケットに設けられた複数の入気口と前記カバーに設けられた塵埃排出口と、前記外気進入風道内に設けられた補助ファンと、前記第2のブラケットに設けられ、空気を排出する排出口と、前記排出口と前記ロータ鉄心の間に設けられた主ファンとを備え、前記複数の入気口は、前記補助ファンの羽根の先端部よりも外周側に設けられることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明に基づく第1の実施形態の車両駆動用電動機について、図を参照し詳細に説明する。図1は、第1の実施形態の車両駆動用電動機の断面図である。図2は、第1の実施形態の車両駆動用電動機の正面図である。なお、図6と構造上同一のものには、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第1の実施形態の車両駆動用電動機は、フレーム1,ブラケット2,軸受け4,軸受け5,ロータシャフト6,ロータ鉄心7,ロータバー8,エンドリング9,ステータ鉄心10,ステータコイル11,送風ファン12,検出板13,速度センサー14,入気口15,排気口16,ブラケット18,整風板19,カバー20,外気進入風道20a,外気取り入れ口21,塵埃排出口22により構成されている。
このように構成された車両駆動用電動機において、ブラケット18の外周部とカバー20の外周部が接続されている。ブラケット18には、複数の整風板19が等間隔で放射状に配置されている。カバー18の中心部分には、入気口15が設けられている。カバー20の端部には、塵埃排出口22が設けられている。カバー20とのブラケット18に囲まれ、外気の進入する空間のことを外気進入風道20aとする。
【0009】
このように構成された車両駆動用電動機において、ブラケット18の外径部分には、複数の穴があけられている。ブラケット18の外径部分にあけられている複数の穴は、入気口15として使用される。カバー20の中心部は、穴があけてあり、カバー20は、略円状の鉄板であるが、径が大きくなるに従って一様に軸長手方向、中心に向かって沿っている形状になっている。
このように構成された車両駆動用電動機において、車両駆動用電動機駆動時には、送風ファン12も回転する。送風ファン12は、回転し車両駆動用電動機内の空気を排気口16から排出すると同時に外気取り入れ口21から外気を機内に吸引する。外気取り入れ口21から吸引された外気は、外気取り入れ口21から、カバー20とブラケット18と整風板19によって囲まれた空間を流れる。カバー20,ブラケット18,整風板19によって囲まれた空間から流れてきた外気のうち、質量の重い塵や埃などの異物とわずかな空気は、遠心作用によりカバー20の端部に設けられた塵埃排出口22より、車両駆動用電動機外に排出される。カバー20,ブラケット18,整風板19によって囲まれた空間から流れてきた外気のうち大部分の空気は、向きを反転して入気口15へと流入する。入気口15から流入してきた塵や埃などの異物が取り除かれた空気は、ロータ鉄心7とロータバー8の間の空間や、ロータバー8とステータ鉄心10の間の空間を流れる。
【0010】
空気が、ロータ鉄心7とロータバー8の間の空間や、ロータバー8とステータ鉄心10の間の空間を流れることにより、熱の発生しやすいロータバー8やステータコイル11が冷却される。
このように構成された車両駆動用電動機において、車両駆動用電動機内には、塵や埃のない空気が流れる。そのため、車両駆動用電動機内が汚れづらくなっている。車両駆動用電動機内が汚れづらくなっているため、メンテンス期間の延長を図ることができる。
このように構成された車両駆動用電動機において、冷却風は、送風ファン12の内径側を沿って排出されるため、ロータ鉄心7やロータバー8を冷却し高温となった空気が軸受け5付近に当たることがない。軸受け5付近にロータ鉄心7やロータバー8を冷却し高温となった空気が当たらないため、結果として軸受け5の温度上昇を防止することが出来る。
このように構成された車両駆動用電動機において、従来のフィルター17を使用していた車両駆動用電動機も、フィルター17を取りはずし、本実施形態のカバー20を取り付けブラケットの入気口15の位置だけを直すことにより、本実施形態の車両駆動用電動機に改造することができる。本実施形態の車両駆動用電動機を用いれば、従来の車両駆動用電動機を改造し、従来の車両駆動用電動機についても、メンテナンス期間の延長を実現することができる。
【0011】
(第2の実施の形態)
本発明に基づく第2の実施の形態の車両駆動用電動機について、図を参照して詳細に説明する。図3は、本発明に基づく第2の実施形態の車両駆動用電動機の断面図である。図4は、本発明に基づく第2の実施形態の正面図である。図1に記載のものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本実施形態の車両駆動用電動機は、フレーム1,ブラケット2,軸受け4,軸受け5,ロータシャフト6,ロータ鉄心7,ロータバー8,エンドリング9,ステータ鉄心10,ステータコイル11,主ファンである送風ファン12,検出板13,速度センサー14,入気口15,排気口16,ブラケット18,カバー20,外気進入風道20a,外気取り入れ口21,塵埃排出口22,補助ファンである加速ファン23,ファン羽根24により構成されている。
このように構成された車両駆動用電動機において、送風ファン12はロータシャフト6としまりばめを用いて結合されている。ロータシャフト6と結合している送風ファン12は、軸受け4を支えている。加速ファン23は、ブラケット18とカバー20の間のロータシャフト6と係合する。5枚のファン羽根24は、ブラケット23のカバー側に係合する。
【0012】
このように構成された車両駆動用電動機において、加速ファン23の風量は、送風ファン12の略半分となっている。また、加速ファン23の羽根の枚数と送風ファン12の羽根の枚数は、異なったものにしてあり、更に加速ファン23と送風ファン12の羽根の枚数は、互いに割り切れない枚数になっている。
このように構成された車両駆動用電動機において、送風ファン12とともに、加速ファン23が同時に駆動する。加速ファン23がない場合、送風ファン12が主ファンとして駆動すると、フレーム1,ブラケット2,ブラケット18に囲まれた空間には、負圧が生じる。しかし本実施形態の車両駆動用電動機では、加速ファン23が補助ファンとして駆動するため、入気口15と排気口16の圧力差は軽減される。
このように構成された車両駆動用電動機において、ロータシャフトが回転すると、送風ファン12と加速ファン18が回転する。外気は、外気取り入れ口21から流入する。外気は、カバー20がカーブ形状になっているため急旋回するが、外気に含まれる塵や埃などといった異物は、旋回できず塵埃排出口から機外へ排出される。異物の取り除かれた外気は、入気口15から流入し、ロータ鉄心7とロータバー8の間の空間や、ローターバー8とステータコイル11の間の空間を流れ、送風ファン12地点まで到達する。外気は、送風ファン12により排出口16から機外へ排出される。
【0013】
このように構成された車両駆動用電動機において、送風ファンの羽根12aの先端部が、排出口16と対面した配置になっているため、従来の車両駆動用電動機より、排出力が高い。外気の排出能力が高いため、車両駆動用電動機内に熱がこもることがないといった利点がある。
このように構成された車両駆動用電動機において、冷却風は、送風ファン12の内径側を沿って排出されるため、ロータ鉄心7やロータバー8を冷却し高温となった空気が軸受け5付近に当たることがない。軸受け5付近にロータ鉄心7やロータバー8を冷却し高温となった空気が当たらないため、結果として軸受け5の温度上昇を防止することが出来る。
このように構成された車両駆動用電動機において、加速ファン23がブラケット18の外側(ロータシャフト長手方向駆動端側)に設置されている。加速ファン23がブラケット18の外側に設置されているため、ファン羽根24の大きさを自由に変えることが出来る。ファン羽根24の大きさを自由に変えることができるため、大量の熱が発生する電動機でも充分に冷却することが出来る。また、熱が少量しか発生しない比較的小さな車両駆動用電動機においても、ファン羽根を小さくすることにより消音化を実現できる。
【0014】
このように構成された車両駆動用電動機において、加速ファン12が軸受け4も支持しているため、従来の車両駆動用電動機において、必要であった軸側の軸受け抑えがいらなくなった。軸側の軸受け押さえを使用しなくても良いので、本実施形態の車両駆動用電動機は、部品点数を減らすことが出来る。
このように構成された車両駆動用電動機において、送風ファン12と加速ファン23の羽根枚数が、互いに割り切れない値になっているため、ファンを回転したときに発生する音のピーク周波数が異なる。送風ファン12から発生する音のピーク周波数と、加速ファン23から発生する音のピーク周波数がそれぞれ異なるために、結果として人間には音が小さく聞こえるといったメリットがある。
このように構成された車両駆動用電動機において、車両駆動用電動機内には、塵や埃のない空気が流れる。そのため、車両駆動用電動機内が汚れづらくなっている。車両駆動用電動機内が汚れづらくなっているため、本実施形態の車両駆動用電動機では、メンテンス期間の延長を図ることができる。
本実施形態では、加速ファン23の羽根枚数を5枚とし送風ファン12の羽根枚数を7枚としたが、本発明では、主ファンと補助ファンの羽根枚数が互いに割り切れない値になっていれば良いので、5枚と7枚の組み合わせのみに限定はしない。
【0015】
(第3の実施形態)
本発明に基づく第3の実施形態の車両駆動用電動機について、図を参照し詳細に説明する。図5は、本発明に基づく第3の実施形態の車両駆動用電動機の断面図である。図1に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付し説明を省略する。
本発明に基づく第3の実施形態の車両駆動用電動機は、フレーム1,ブラケット2,ハウジング3,軸受け4,軸受け5,ロータシャフト6,ロータ鉄心7,ロータバー8,エンドリング9,ステータ鉄心10,ステータコイル11,主ファンである送風ファン12,検出板13,速度センサー14,入気口15,排気口16,ブラケット18,カバー20,外気進入風道20a,外気取り入れ口21,塵埃排出口22,補助ファンである加速ファン23,ファン羽根24,張り出し部25により構成されている。
このように構成された車両駆動用電動機において、フレーム1とハウジング3が係合している。フレーム1とカバー23が係合している。
このように構成された車両駆動用電動機において、フレーム1には二つの塵埃はき出し口22が180度間隔で設けられている。また、フレーム1の反駆動端側端部には、円周状の張り出し部25が形成されている。この円周状の張り出し部25によりフレーム1とカバー23は係合している。ブラケット2には、複数の排気口16等間隔に配置されている。カバーの内径部には、多数の打ち抜き穴からなる外気取り入れ口21が設けられている。
【0016】
このように構成された車両駆動用電動機において、複数の排気口16と複数の外気取り入れ口21を有しているため、材料の削減をはかることができる。また、複数の排気口16と複数の外気取り入れ口21を設けているため、車両駆動用電動機の吸気性能と排気性能の向上をはかることが出来る。
本発明の車両駆動用電動機では、材料については限定しない。また本発明の車両駆動用電動機では、ブラケットとフレームが一体化されているものでもよい。
【0017】
【発明の効果】
通風ろ過機を用いることなく、電動機内の汚損を防いで保守の省力化を図ることができる車両駆動用電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく第1の実施形態の車両駆動用電動機の断面図である。
【図2】本発明に基づく第1の実施形態の車両駆動用電動機の正面図である。
【図3】本発明に基づく第2の実施形態の車両駆動用電動機の断面図である。
【図4】本発明に基づく第2の実施形態の車両駆動用電動機の正面図である。
【図5】本発明に基づく第3の実施形態の車両駆動用電動機の断面図である。
【図6】従来の車両駆動用電動機の断面図である。
【符号の説明】
1―フレーム
2−ブラケット
3−ハウジング
4−軸受け
5−軸受け
6−ロータシャフト
7−ロータ鉄心
8−ロータバー
9−エンドリング
10−ステータ鉄心
11−ステータコイル
12−送風ファン
13−検出板
14−速度センサー
15−入気口
16−排気口
17−通風ろ過器
17a―フィルター
18−ブラケット
19−整風板
20−カバー
20a−外気進入風道
21−外気取り入れ口
22−塵埃排出口
23−加速ファン
24−ファン羽根
25−張り出し部
Claims (5)
- 円筒状のフレームと、
このフレームの軸方向の中央部の内周面に設けられたステータ鉄心と、
このステータ鉄心の内周部に設けられた複数の軸方向の第1の溝群と、
この第1の溝群と係合するステータコイルと、
前記フレームの両端部のうち一端と係合する第1のブラケットと、
前記フレームの両端部のうち他端と係合する第2のブラケットと、
前記第1のブラケットと前記第2のブラケットと係合する軸受けと、
この軸受けにより回転自在に支持されるロータシャフトと、
このロータシャフトの軸方向中央部に設置されたロータ鉄心と、
このロータ鉄心の外周面に設けられた複数の軸方向の第2の溝群と、
この第2の溝群と係合するロータバーと、
を備える車両駆動用電動機において、
入気側に配置された前記第1のブラケットと係合し、略円状で径が大きくなるに従い一様に軸方向中心に向かって沿った形状のカバーと、
このカバーと前記第1のブラケットに囲まれた空間である外気進入風道と、
前記カバーの中心に設けられた外気取り入れ口と、
前記外気進入風道と車両駆動用電動機内とを連通し、前記第1のブラケットに設けられた複数の入気口と
前記カバーの外周部に設けられた塵埃排出口と、
前記外気進入風道内に前記ロータシャフトを中心に放射状に配置された複数の整風板と、
前記第2のブラケットに設けられ、空気を排出する排出口と、
前記排出口と前記ロータ鉄心の間に設けられた主ファンとを有し、
塵埃を含んだ空気は前記塵埃排出口から機外へ排出されることを特徴とする車両駆動用電動機。 - 円筒状の固定子と
この固定子と一定の隙間をもって配置された回転子と、
前記固定子の両端と係合するブラケットと、
前記ブラケットに係合し前記回転子を回転自在に支持する軸受けと
を備える車両駆動用電動機において、
前記一方のブラケットと係合する略円形状のカバーと、
前記カバーと前記一方のブラケットの空隙である外気取り入れ口と、
前記カバーの外周上に設けられた塵埃排出口と、
前記外気取り入れ口から流入する外気を取り入れるために前記一方のブラケットに設けられた複数の入気口と
外気を排出するために前記他方のブラケットに設けられた排出口と
前記回転子と係合し前記排出口側の機内に設けられた主ファンと、
前記回転子と係合し前記入気口側の機外に設けられた補助ファンとを備え、
前記複数の入気口は、前記補助ファンの羽根の先端部よりも外周側に設けられることを特徴とする車両駆動用電動機。 - 円筒状のフレームと、
このフレームの軸方向の中央部の内周面に設けられたステータ鉄心と、
このステータ鉄心の内周部に設けられた複数の軸方向の第1の溝群と、
この第1の溝群と係合するステータコイルと、
前記フレームの両端部のうち一端と係合する第1のブラケットと、
前記フレームの両端部のうち他端と係合する第2のブラケットと、
前記第1のブラケットと前記第2のブラケットと係合する軸受けと、
この軸受けにより回転自在に支持されるロータシャフトと、
このロータシャフトの軸方向中央部に設置されたロータ鉄心と、
このロータ鉄心の外周面に設けられた複数の軸方向の第2の溝群と、
この第2の溝群と係合するロータバーと、
を備える車両駆動用電動機において、
入気側に配置された前記第1のブラケットと係合するカバーと、
このカバーと前記第1のブラケットに囲まれた空間である外気進入風道と、
前記カバーの中心に設けられた開放部である外気取り入れ口と、
前記外気進入風道と車両駆動用電動機内とを連通する前記第1のブラケットに
設けられた複数の入気口と
前記カバーに設けられた塵埃排出口と、
前記外気進入風道内に設けられた補助ファンと、
前記第2のブラケットに設けられ、空気を排出する排出口と、
前記排出口と前記ロータ鉄心の間に設けられた主ファンとを備え、
前記複数の入気口は、前記補助ファンの羽根の先端部よりも外周側に設けられることを特徴とする車両駆動用電動機。 - 前記請求項2及び請求項3記載の車両駆動用電動機において、
前記主ファンの通風能力が前記補助ファンの通風能力よりも大きいことを
特徴とする車両駆動用電動機。 - 前記請求項2及び請求項3記載の車両駆動用電動機において、
前記主ファンの羽根の枚数と前記補助ファンの羽根の枚数が互いに割り切れない値になっていることを、
特徴とする車両駆動用電動機。
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