JP3930294B2

JP3930294B2 - Fully enclosed outer fan motor for vehicles

Info

Publication number: JP3930294B2
Application number: JP2001339727A
Authority: JP
Inventors: 石茂智白; 路俊一川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-05
Also published as: JP2003143800A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気車において主電動機として用いられる車両用全閉外扇形電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用主電動機は車両の床下に、台車枠に取り付けられた形で配置される。この種の主電動機はダストや雨水等の多い厳しい環境条件のもとで運転されるので、全閉外扇形電動機が用いられる。図７は、この種の主電動機の配置状況を示すものである。
【０００３】
図７において、両端部に車輪２１ａ，２１ｂを固定した車軸２２が車両の台車枠２３に回転可能に取り付けられている。車輪２１ａ，２１ｂはレール２４ａ，２４ｂの上を回転走行する。車軸２２の近くに主電動機２５が配置されている。主電動機２５は台車枠２３に取付ボルト２６によって取り付けられている。主電動機２５の出力軸は継手２７および減速歯車２８を介して車軸２２に連結されている。主電動機２５は全閉外扇形電動機として構成された誘導電動機からなっている。
【０００４】
図８は、この種の全閉外扇形主電動機を示すものである。図８の主電動機では、両端面側のベアリングブラケット１ａ，１ｂおよびフレーム２によってハウジングが構成されている。ベアリングブラケット１ａ，１ｂを貫通し、軸受２ａ，２ｂを介して軸３が回転自在に設けられている。ベアリングブラケット１ａに鉄心押え１４ａ，１４ｂを介してステータ鉄心４が固定され、ステータ鉄心４と所定の磁気空隙を介して対向するようにロータ鉄心５が軸３上に取り付けられている。ロータ鉄心５は鉄心押え６ａ，６ｂによって軸方向に固定されている。ステータ鉄心４にはステータコイル７が巻装され、ロータ鉄心５にはエンドリング８を有するロータバー９が設けられている。
【０００５】
この電動機は軸受２ｂ側が軸３の駆動側であり、軸受２ａ側が非駆動側である。軸３の非駆動側はベアリングブラケット１ａからわずかに外部に突出しており、その突出部に外扇１０が取り付けられている。外扇１０を含んでステータ鉄心４の外周部に風道１１を形成するためにベアリングブラケット１ａの外周側に付加的にフレーム１２が配設されている。外扇１０の電動機端面側には通風を妨げない程度の入風ガード１３が配置され、ステータ鉄心４の駆動側端面部に風道１１の終点として排気口１５が形成されている。
【０００６】
図８に示す電動機においては、外扇１０により非駆動側の電動機端面部で入風ガード１３を通して冷却風が取り入れられ、ここから導入された冷却風は当初放射方向へと進み、電動機端面外周部で放射方向から軸方向へと方向変換し、電動機外周面に軸方向に沿って形成された風道１１に導かれ、電動機の冷却作用を行う。ステータ鉄心４上に形成された風道１１に導かれた冷却風は、矢印Ｐで示す通流の過程でステータ鉄心４の周辺の熱を奪い、主電動機の温度上昇を抑える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
外扇１０は、風道１１に冷却風を送るという本来の機能を達成するばかりでなく、他面では好ましくない騒音を発生する。すなわち、この騒音は車内の乗客に不快感を与えることになるのである。この騒音を低いレベルに抑えるためにまず考えられるのは外扇の径を小さくすることであるが、外扇の径を小さくすることは同時に冷却風量の低下を招くことに直結する。冷却風量が低下するとそれだけ冷却性能が低下して温度上昇が高くなり、主電動機の小型化を阻害する要因となる。
【０００８】
したがって本発明は、冷却性能を大して低下させることなく、騒音、特に車内乗客に対する騒音を低減し得る車両用全閉外扇形電動機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、電動機回転軸に取り付けられた外扇により電動機の一方の端面部から導入された冷却風が電動機端面外周部で放射方向から軸方向へと方向変換し、電動機外周面に軸方向に沿って形成された風道に導かれるようにした車両用全閉外扇形電動機において、前記外扇に対向するように、前記電動機の一方の端面部に形成された入気室と、前記入気室の外部下方に配設され、入気室外部下方からの冷却風を上向きに入気室内部へ入気させる第１の入気口と、前記入気室の側方を外部と画成する入気ネットに多数の網目として形成され、入気室外部側方からの冷却風を電動機軸方向へ向けて入気室内部へ向けて入気させる第２の入気口と、前記入気室の前記外扇に対向する位置に小径の複数個の孔部として形成され、前記第１の入気口及び前記第２の入気口から入気室内部へ入気された冷却風を前記風道へ導く第３の入気口と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は第１の参考例を示すものである。この電動機の基本構造は図８に示した電動機と同一である。この参考例の特徴は、電動機の反駆動側端面部に、車内客席から最も遠い下部すなわち地面対向側のみに入気口１６ａを有する入気カバー１６を設けたことにある。これにより、冷却風量を大して犠牲にすることなく、車内客席から見た外扇１０の騒音を低減することができる。
【００１５】
図２は第２の参考例を示すものである。この参考例の特徴は、入気口１６ａから取り込まれた冷却風を電動機全周にわたってできるだけ均等に分布させて流すための流量調整板１７を入気口１６ａの近くに設けたことにある。こうすることにより入気口１６ａから取り込まれた冷却風を電動機全周にわたってより均等に分布させて流すことができ、冷却効率の低下を防止することができる。
【００１６】
図３は第３の参考例を示すものである。この参考例の特徴は、電動機の反駆動側端面部に、端面に入気口１６ｂを有する入気カバー１６を設け、かつ、入気カバー１６内に、冷却風に対してあまり大きな抵抗体とならない程度の、外部に伝播する音のエネルギーを抑える仕切り板１８を配設したことにある。入気カバー１６の底面部には塵挨や水滴を排出するための排出口１６ａを形成している。これにより、冷却風量を大して犠牲にすることなく、車内客席から見た外扇１０の騒音を低減することができる。
【００１７】
図４は第４の参考例を示すものである。この参考例の特徴は、図８に示した電動機構造を基本とし、その排気口１５を、車内客席に近く、車内客席の方を向いた電動機上半部では閉鎖カバー１９により閉鎖し、それ以外の下半部を中心とした部分のみから排気されるようにしたことにある。こうすることにより、主電動機上部すなわち車内客席から最も近い電動機部分からの騒音伝搬を大幅に阻止することができる。
【００１８】
図５および図６は、本発明の実施の形態を示すものである。この実施の形態の特徴は、図８に示した電動機構造を基本とし、エンドプレート２０を用いて電動機端面に入気室２０ｄを構成し、この入気室２０ｄに、下方から上向きに入気する第１の入気口２０ａを通って入気する冷却風と、端面軸方向から入気ネット２０ｅに形成された第２の入気口２０ｂ（多数の網目）を介して入気する冷却風とを導入し、ここからさらに外扇１０の軸端部に対向する小径の複数個の孔部として形成された第３の入気口２０ｃを通って機内風道に冷却風を導く。この構成により、風量を増大させ、かつ、騒音を抑制することができ、電動機の小型軽量化および低騒音化を図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、冷却性能を大して低下させることなく、騒音、特に車内乗客に対する騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例を示す縦断面図。
【図２】本発明の第２の参考例を示す縦断面図。
【図３】本発明の第３の参考例を示す縦断面図。
【図４】本発明の第４の参考例を示す縦断面図。
【図５】本発明の実施の形態を示す要部の縦断面図。
【図６】図５の実施の形態をＡ−Ａ線から見た図。
【図７】台車に装備された車両用主電動機の状態を示す平面図。
【図８】従来の全閉外扇形電動機を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂベアリングブラケット
２フレーム
２ａ，２ｂ軸受
３軸
４ステータ鉄心
５ロータ鉄心
６ａ，６ｂ鉄心押え
６エンドリング
７ステータコイル
８エンドリング
９ロータバー
１０外扇
１１風道
１２フレーム
１３入風ガード
１４ａ，１４ｂ鉄心押え
１５排気口
１６入気カバー
１６ａ入気口
１６ｂ排出口
１７流量調整板
１８仕切り板
１９閉鎖カバー
２０エンドプレート
２０ａ第１の入気口
２０ｂ第２の入気口
２０ｃ第３の入気口
２０ｄ入気室
２０ｅ入気ネット
２１ａ，２１ｂ車輪
２２車軸
２３台車枠
２４ａ，２４ｂレール
２５主電動機
２６取付ボルト
２７継手
２８減速歯車[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fully enclosed outer fan motor for a vehicle used as a main motor in an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
The vehicular main motor is disposed below the floor of the vehicle and attached to the bogie frame. Since this type of main motor is operated under severe environmental conditions such as dust and rainwater, a totally-enclosed fan motor is used. FIG. 7 shows the arrangement of this type of main motor.
[0003]
In FIG. 7, an axle 22 having wheels 21a and 21b fixed to both ends is rotatably attached to a bogie frame 23 of the vehicle. The wheels 21a and 21b run on the rails 24a and 24b. A main motor 25 is disposed near the axle 22. The main motor 25 is attached to the bogie frame 23 by mounting bolts 26. The output shaft of the main motor 25 is connected to the axle 22 via a joint 27 and a reduction gear 28. The main motor 25 is an induction motor configured as a fully-enclosed outer fan motor.
[0004]
FIG. 8 shows this kind of a fully-enclosed external fan main motor. In the main motor of FIG. 8, the housing is constituted by the bearing brackets 1 a and 1 b and the frame 2 on both end surfaces. A shaft 3 is rotatably provided through the bearing brackets 1a and 1b via the bearings 2a and 2b. A stator iron core 4 is fixed to the bearing bracket 1a via iron core retainers 14a and 14b, and a rotor iron core 5 is mounted on the shaft 3 so as to face the stator iron core 4 via a predetermined magnetic gap. The rotor iron core 5 is fixed in the axial direction by iron core pressers 6a and 6b. A stator coil 7 is wound around the stator core 4, and a rotor bar 9 having an end ring 8 is provided on the rotor core 5.
[0005]
In this electric motor, the bearing 2b side is the driving side of the shaft 3, and the bearing 2a side is the non-driving side. The non-driving side of the shaft 3 slightly protrudes outward from the bearing bracket 1a, and an outer fan 10 is attached to the protruding portion. A frame 12 is additionally disposed on the outer peripheral side of the bearing bracket 1 a in order to form the air passage 11 in the outer peripheral portion of the stator core 4 including the outer fan 10. An air inlet guard 13 is disposed on the end face side of the outer fan 10 so as not to interfere with ventilation, and an exhaust port 15 is formed as an end point of the air passage 11 on the driving end face portion of the stator core 4.
[0006]
In the motor shown in FIG. 8, cooling air is taken in through the wind guard 13 at the non-driving side motor end surface by the outer fan 10, and the cooling air introduced from here first proceeds in the radial direction, and the motor end surface outer peripheral portion Then, the direction is changed from the radial direction to the axial direction and guided to the air passage 11 formed along the axial direction on the outer peripheral surface of the motor to cool the motor. The cooling air guided to the air passage 11 formed on the stator iron core 4 takes away the heat around the stator iron core 4 in the flow process indicated by the arrow P, and suppresses the temperature rise of the main motor.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The external fan 10 not only achieves the original function of sending cooling air to the air passage 11, but also generates noise that is undesirable in other aspects. In other words, this noise causes discomfort to passengers in the vehicle. In order to suppress this noise to a low level, it is first considered to reduce the diameter of the outer fan. However, reducing the diameter of the outer fan directly leads to a decrease in the amount of cooling air. As the cooling air flow decreases, the cooling performance decreases and the temperature rises higher, which becomes a factor that hinders downsizing of the main motor.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fully-enclosed external fan motor for a vehicle that can reduce noise, particularly noise for passengers in a vehicle, without greatly reducing the cooling performance.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention is directed to the cooling air introduced from one end surface of the motor by the outer fan attached to the motor rotating shaft in the direction from the radial direction to the axial direction at the outer peripheral portion of the motor end surface. In a fully enclosed outer fan motor for a vehicle that is converted and guided to an air passage formed along the axial direction on the outer peripheral surface of the motor, formed on one end surface portion of the motor so as to face the outer fan. An inlet chamber, a first inlet that is disposed below the inlet chamber and allows cooling air from outside the inlet chamber to enter the inlet chamber upward, and the inlet chamber Is formed as a large number of meshes in the inlet net that defines the side of the inlet and the outside, and the cooling air from the outer side of the inlet chamber enters the inlet chamber in the direction of the motor shaft. A plurality of small-diameter holes at positions facing the inlet and the outer fan of the inlet chamber It is to form, to a cooling air intake air into the internal inlet air chamber from said first inlets and second inlets equipped with a third inlet air outlet leading to the air way It is characterized by.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a first reference example . The basic structure of this electric motor is the same as that shown in FIG. The feature of this reference example is that an inlet cover 16 having an inlet 16a is provided only on the lower end farthest from the passenger seat in the vehicle, that is, on the side facing the ground, on the end surface portion on the non-driving side of the electric motor. Thereby, the noise of the external fan 10 seen from the passenger seat in the vehicle can be reduced without sacrificing a large amount of cooling air.
[0015]
FIG. 2 shows a second reference example . A feature of this reference example is that a flow rate adjusting plate 17 is provided in the vicinity of the inlet port 16a for flowing the cooling air taken in from the inlet port 16a as evenly as possible over the entire circumference of the motor. By doing so, the cooling air taken in from the air inlet 16a can be distributed more uniformly over the entire circumference of the electric motor, and a reduction in cooling efficiency can be prevented.
[0016]
FIG. 3 shows a third reference example . The feature of this reference example is that an inlet cover 16 having an inlet 16b on the end surface is provided at the end surface portion on the non-driving side of the electric motor, and a resistor that is too large for the cooling air is provided in the inlet cover 16. In other words, the partition plate 18 that suppresses the energy of the sound that propagates to the outside is provided. A discharge port 16 a for discharging dust and water droplets is formed on the bottom surface of the air intake cover 16. Thereby, the noise of the external fan 10 seen from the passenger seat in the vehicle can be reduced without sacrificing a large amount of cooling air.
[0017]
FIG. 4 shows a fourth reference example . The feature of this reference example is based on the electric motor structure shown in FIG. 8, and its exhaust port 15 is closed by the closing cover 19 in the upper half of the electric motor that is close to the passenger seat in the vehicle and faces the passenger seat in the vehicle, and otherwise. This is because the air is exhausted only from the part centered on the lower half of the. By doing so, noise propagation from the upper part of the main motor, that is, the motor part closest to the passenger seat in the vehicle can be largely prevented.
[0018]
5 and 6 show an embodiment of the present invention . The feature of this embodiment is based on the structure of the motor shown in FIG. 8, and an end plate 20 is used to form an inlet chamber 20d on the end face of the motor, and the inlet chamber 20d enters the inlet chamber 20d from below. Cooling air that enters through the first air inlet 20a, and cooling air that enters from the end surface axis direction through the second air inlet 20b (multiple meshes) formed in the inlet net 20e, From here, the cooling air is further guided to the in-machine air passage through the third inlet 20c formed as a plurality of small-diameter holes facing the shaft end of the outer fan 10. With this configuration, the air volume can be increased, noise can be suppressed, and the motor can be reduced in size, weight, and noise.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, noise, particularly noise for passengers in a vehicle, can be reduced without greatly reducing the cooling performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first reference example of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a second reference example of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a third reference example of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a fourth reference example of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention.
6 is a diagram of the embodiment of FIG. 5 as seen from line AA.
FIG. 7 is a plan view showing a state of the vehicular main motor mounted on the carriage.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a conventional fully-enclosed external fan motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Bearing bracket 2 Frame 2a, 2b Bearing 3 Axis 4 Stator iron core 5 Rotor iron core 6a, 6b Iron core retainer 6 End ring 7 Stator coil 8 End ring 9 Rotor bar 10 Outer fan 11 Air passage 12 Frame 13 Inlet guard 14a, 14b Iron core retainer 15 Exhaust port 16 Inlet cover 16a Inlet port 16b Exhaust port 17 Flow rate adjusting plate 18 Partition plate 19 Closing cover 20 End plate
20a First inlet
20b Second inlet
20c 3rd inlet 20d Inlet chamber 20e Inlet net 21a, 21b Wheel 22 Axle 23 Bogie frame 24a, 24b Rail 25 Main motor 26 Mounting bolt 27 Joint 28 Reduction gear

Claims

電動機回転軸に取り付けられた外扇により電動機の一方の端面部から導入された冷却風が電動機端面外周部で放射方向から軸方向へと方向変換し、電動機外周面に軸方向に沿って形成された風道に導かれるようにした車両用全閉外扇形電動機において、
前記外扇に対向するように、前記電動機の一方の端面部に形成された入気室と、
前記入気室の外部下方に配設され、入気室外部下方からの冷却風を上向きに入気室内部へ入気させる第１の入気口と、
前記入気室の側方を外部と画成する入気ネットに多数の網目として形成され、入気室外部側方からの冷却風を電動機軸方向へ向けて入気室内部へ向けて入気させる第２の入気口と、
前記入気室の前記外扇に対向する位置に小径の複数個の孔部として形成され、前記第１の入気口及び前記第２の入気口から入気室内部へ入気された冷却風を前記風道へ導く第３の入気口と、
を備えたことを特徴とする車両用全閉外扇形電動機。Cooling air introduced from one end surface of the motor by the outer fan attached to the motor rotating shaft changes direction from the radial direction to the axial direction at the outer peripheral portion of the motor end, and is formed along the axial direction on the outer peripheral surface of the motor. In a fully-enclosed external fan motor for a vehicle that is guided by a wind path,
An inlet chamber formed on one end surface of the electric motor so as to face the outer fan;
A first inlet that is disposed outside the inlet chamber and allows the cooling air from the outside of the inlet chamber to enter the inlet chamber upward;
A large number of meshes are formed in an inlet net that defines the side of the inlet chamber from the outside. A second inlet to let
Cooling that is formed as a plurality of small-diameter holes at positions facing the outer fan of the inlet chamber, and is introduced into the inlet chamber from the first inlet port and the second inlet port A third inlet for guiding the wind to the wind path;
A fully-enclosed external fan motor for a vehicle, comprising: