JPH04255447A - 車両用誘導電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば鉄道車両を駆動
する車両用誘導電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両を駆動する電動機としては、従来よ
り直流式が使用されてきたが、近年の制御方式の進歩に
より交流式に移行しつつある。

【０００３】このような交流式の誘導電動機の構造を図
７および図８に示し、符号１がフレームで、このフレー
ム１の内周にステータ２が取り付けられている。このス
テータ２は、ステータ鉄心３の内周面に複数の溝３ａ　
…を形成し、これら溝３ａ　…にステータコイル４を収
納してなる。

【０００４】フレーム１の両端部にはブラケット５，６
を介してベアリング７，８が取り付けられ、こられベア
リング７，８を介してシャフト９が回転自在に支持され
ている。そしてベアリング７，８内に潤滑用のグリース
がそれぞれ充填されている。

【０００５】シャフト９にはロータ１０が取り付けられ
、このロータ１０はロータ鉄心１１の外周面にロータバ
ー１２を埋め込み、このロータバー１２の両端部にエン
ドリング１３を接続してなる。

【０００６】このように構成された電動機は、図８に示
すように、車両の台車枠１５に支持部１６ａ　，１６ｂ
　を介してボルト締めにより取り付けられている。そし
てシャフト９の軸端９ａ　がカップリング１８内に収納
された歯車機構のピニオン１９に結合されている。

【０００７】シャフト９の回転力は、ピニオン１９と噛
合するギアー２０を介して車両の車軸２１に伝達され、
これにより車輪２２が回転し、車両がレール２３の上を
走行するようになっている。

【０００８】さらにこのような電動機において、シャフ
ト９には通風ファン２６が取り付けられ、またフレーム
１の周面に外気取入口２７および排気口２８が形成され
ている。

【０００９】電動機の運転時には、シャフト９と一体に
通風ファン２６が回転し、この回転により外気取入口２
７からフレーム１内に外気が流入し、この外気がフレー
ム１内の一端側から他端側に順次流通し、排気口２８…
から排出される。そしてこのように流通する外気により
発熱部、すなわちステータ鉄心３、ステータコイル４、
ロータ鉄心１１等が冷却される。

【００１０】外気取入口２７にはストレーナ２９が設け
られ、このストレーナ２９によりフレーム１内に流入す
る外気中の塵埃や水分等が捕捉され、その外気によるフ
レーム１内の汚損が極力少なくなるように図られている
。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような車両用の電
動機においては、高速回転化、小形軽量化、メンテンナ
ンスフリー（保守の軽減、保守回帰の延長）、低騒音化
が強く望まれており、直流式から交流式に移行しつつあ
る大きな理由の一つもこれらの実現を期待しているから
である。

【００１２】しかしながら、図７および図８に示すよう
な従来の誘導電動機においては次のような問題があり、
その期待に充分に応えることが困難となっているのが実
情である。

【００１３】（１）ベアリング７，８の潤滑はグリース
で行われるため、ｄｍＮ値に限界があり、回転数を大幅
に増大しようとすると、構造が大型となり、小形軽量化
の実現が困難となる。

【００１４】（２）ベアリング７，８の潤滑用のグリー
スは、使用に伴って劣化するので、定期的に分解して新
しいグリースと交換する必要があるが、回転数を増大さ
せると、それだけグリースの劣化が早まり、その交換時
期（分解時期）が短くなり、保守回帰を延ばすことがで
きなくなる。

【００１５】（３）フレーム１内にはストレーナ２９を
通して外気が流入するとはいえ、そのストレーナ２９で
完全に塵埃や水分等を除去することが困難であるから、
フレーム１内はその外気により徐々に汚損し、保守回帰
を延ばそうとすると、その汚損により発熱部に対する冷
却効果が低下してしまう。

【００１６】（４）シャフト９と一体に回転する通風フ
ァン２６は、その回転に伴い大きな騒音を発し、シャフ
ト９の回転数を増大しようとすると、その騒音が益々大
きくなり、低騒音化の妨げとなる。このような種々の点
で高速回転化、小形軽量化、メンテンナンスフリー、低
騒音化の実現が困難となっている。

【００１７】本発明はこのような点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、高速回転化、小形軽
量化、メンテンナンスフリー、低騒音化を確実に実現す
ることができる車両用誘導電動機を提供することにある
。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような目的
を達成するために、フレーム内にステータおよびロータ
を備えるとともに、そのロータのシャフトがベアリング
で回転自在に支持された誘導電動機において、前記フレ
ームを密閉構造に構成し、前記ステータ、ロータおよび
ベアリングが介在するオイル循環経路を設け、このオイ
ル循環経路の途中に、オイルを圧送して循環させるオイ
ル圧送手段およびオイルを冷却する冷却手段を設けるよ
うにしたものである。

【００１９】

【作用】オイル圧送手段の作動でオイル循環経路にオイ
ルが順次循環流通し、このようなオイルの循環に伴って
ステータおよびロータにオイルが接触してその冷却が図
られ、またオイルがベアリグ内に流通してその潤滑が図
られる。そして温度が上昇したオイルは冷却手段を流通
する際に冷却される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１ないし
図６を参照して説明する。なお図７および図８に示す構
成と対応する部分には同一符号を付してその説明を省略
する。

【００２１】ステータ鉄心３の両端面から突出したステ
ータコイル４のコイルエンド部４ａ，４ａ　は、全体的
に被覆材３０，３０により覆われ、これら被覆材３０，
３０の内部に樹脂等が充填され、この樹脂等により被覆
材３０，３０がコイルエンド部４ａ　，４ａ　に一体的
に接着されている。

【００２２】コイルエンド部４ａ　，４ａ　の先端側の
端部と、フレーム１の両端側の端壁面との間には、環状
に形成された仕切材３１，３１が設けられ、これにより
ステータ鉄心３の両側に、フレーム１の内周面と仕切材
３１，３１および被覆材３０，３０とで囲まれる環状で
液密的な第１の冷却室３２ａ　，３２ｂ　が構成されて
いる。

【００２３】ベアリング７，８はベアリングケース３３
，３３を介してフレーム１に支持されている。そしてベ
アリングケース３３，３３の内面には環状に形成された
仕切材３４，３４が設けられ、これら仕切材３４，３４
の外周側の空間により第２の冷却室３５が構成されてい
る。

【００２４】フレーム１の一端側端面の外面にはポンプ
室３６が、さらにその外面に駆動室３７がそれぞれ設け
られ、ポンプ室３６の内底部は図３に示すように、隔壁
３８を介して第１のオイル室３９と第２のオイル室４０
とに仕切られ、これらオイル室３９，４０内に冷却剤を
兼ねるオイルが収容されている。さらにこれらオイル室
３９，４０内にオイル圧送手段としてそれぞれポンプ４
１，４２が設けられている。

【００２５】これらポンプ４１，４２はそれぞれ駆動軸
４１ａ　，４２ａを有し、これら駆動軸４１ａ　，４２
ａ　がそれぞれ前記駆動室３７内に突出し、これらの突
出端部にプーリ４３，４４が取り付けられている。

【００２６】シャフト９の右側端部はポンプ室３６を貫
通して駆動室３７内に突出し、この突出端部にプーリ４
７が取り付けられている。そしてこのシャフト９のプー
リ４７と前記ポンプ４１，４２のプーリ４３，４４との
間に無端状の駆動ベルト４８が掛け渡されている。

【００２７】フレーム１の上方外部には、オイル冷却手
段として第１および第２のラジエター５０，５１が設け
られている。これらラジエター５０，５１は、図４に示
すように、流入室５２と流出室５３とを複数の冷却パイ
プ５４…で接続して連通させ、かつ冷却パイプ５４…の
外周に多数の冷却フィン５５…を設けてなる。

【００２８】ベアリング７，８の支持部分には、オイル
の流通路が形成されており、すなわち図５に示すように
、ベアリングケース３３，３３にベアリング７，８の内
部に連通する流入孔５８，５８と流出孔５９，５９とが
それぞれ形成されている。そして各流出孔５９，５９が
第２の冷却室３５内に開放して連通し、さらにこの第２
の冷却室３５内が戻し口６０を通して第２のオイル室４
０内に連通している。

【００２９】第１のオイル室３９内に収納された第１の
ポンプ４１からは、図６（Ａ）に示すようにに送油管６
３が延出し、この送油管６３がフレーム１の内側の第１
の冷却室３２ａ　，３２ｂ　に分岐して接続し、また第
１のラジエター５０における流入室５２および流出室５
３から排油管６４，６５がそれぞれ延出し、一方の排油
管６４がフレーム１の内側の第１の冷却室３２ａ　，３
２ｂ　に分岐して接続し、他方の排油管６５がポンプ室
３６に接続している。

【００３０】第２のオイル室４０内に収納された第２の
ポンプ４２からは、図６（Ｂ）に示すように送油管６６
が延出し、この送油管６６が第２のラジエター５１にお
ける流入室５２に接続している。そして第２のラジエタ
ー５１における流出室５３からは送油管６７が延出し、
この送油管６７が三股の枝管６７ａ　，６７ｂ　，６７
ｃに分岐してフレーム１内の第２の冷却室３５、および
ベアリングケース３３，３３の流入孔５８，５８にそれ
ぞれ接続している。

【００３１】なお、電動機の外殻を構成するフレーム１
等の部材は、アルミ合金で形成されているとともに、そ
の外表面には多数の冷却フィン６８…が一体的に突設さ
れている。

【００３２】このように構成された電動機においては、
シャフト９が回転すると、この回転力が駆動ベルト４８
を介して第１および第２のポンプ４１，４２に伝わり、
これらポンプ４１，４２が回転する。

【００３３】第１のポンプ４１の回転により、図６（Ａ
）に示すように第１のオイル室３９内のオイルが送油管
６３を通してフレーム１の内側の第１の冷却室３２ａ　
，３２ｂ　内に順次送られて充満する。そしてこのオイ
ルによりステータ鉄心３およびステータコイル４の熱が
吸収される。

【００３４】こののち冷却室３２ａ　，３２ｂ　内のオ
イルが排油管６４から第１のラジエター５０内に送られ
、このラジエター５０内を流通する間にオイルの熱が冷
却フィン５５…を介して放出され、これによりオイルの
温度が低下し、このオイルが排油管６５を通して第１の
オイル室３９内に返送される。

【００３５】このようにしてオイルが順次循環し、この
ようなオイルの循環によりステータ鉄心３およびステー
タコイル４が冷却される。そしてラジエター５０におけ
る冷却フィン５５…には車両の走行に伴う冷風が常時接
触するから、このラジエター５０内を流通するオイルの
熱が有効に吸収されて温度低下が確実に図られる。

【００３６】一方、第２のポンプ４２の回転により、図
６（Ｂ）に示すように第２のオイル室４０内のオイルが
送油管６６を通して第２のラジエター５１内に送られ、
このラジエター５１によりオイルが冷却され、この冷却
されたオイルが送油管６７の枝管６７ａ　，６７ｂ　，
６７ｃ　を通してフレーム１内の第２の冷却室３５内お
よびベアリングケース３３，３３の流入孔５８，５８内
に供給される。

【００３７】第２の冷却室３５内に供給されたオイルは
その底部に溜まる。そしてこの冷却室３５の底部に溜ま
ったオイル中にロータ鉄心１１が浸される状態となるが
、ここでロータ鉄心１１は回転しており、このためその
回転力でオイルが跳ね上げられてロータ鉄心１１の各部
に拡散して接触し、このようなオイルの接触によりロー
タ鉄心１１が冷却される。

【００３８】ベアリングケース３３，３３の流入孔５８
，５８内に供給されたオイルは、ベアリング７，８の内
部を流通して流出孔５９，５９から第２の冷却室３５内
に流出する。このようにベアリング７，８の内部にオイ
ルが順次流通することにより、ベアリング７，８の潤滑
が図られる。

【００３９】第２の冷却室３５の底部に溜まったオイル
は戻し口６０からオーバフローして第２のオイル室４０
内に戻り、このオイル室４０からポンプ４２の回転によ
りラジエター５１に送られて冷却され、同様に循環する
。

【００４０】このように、フレーム１を密閉構造に構成
し、このフレーム１内の各発熱部にオイルを循環させて
冷却するようにしたから、外気の取り入れにより冷却す
る場合と異なりフレーム１内の汚損がなく、長期間に亘
って分解による清掃が不要となる。さらに通風ファンが
不要となるから、高速回転でも騒音を大幅に低減するこ
とができる。

【００４１】またベアリング７，８にオイルを常時供給
してその潤滑を図る構造であるから、グリースによる場
合に比べ、大幅な高速回転化が可能で、結果的に小形軽
量化を図れ、さらにグリースの場合と異なりその劣化に
よる交換が不要であるから、長期間に亘って分解の必要
がなくなる。

【００４２】なお、前記実施例おいては、オイルを循環
させる各ポンプをシャフトで連動して駆動するようにし
たが、このような構成に限らず、各ポンプを別個の小形
モータ等で駆動するようにしてもよい。このような場合
においては、車両が停止中でもポンプの作動で冷却作用
が継続して冷却効率が向上し、したがって例えば停車駅
の多い通勤用車両等に対して好適する。またベアリング
内へはごく少量ずつオイルを供給すればよいから、その
送油管に調整弁等を設けてオイルの供給量を規制するよ
うに構成することも可能である。

【００４３】さらに前記実施例においては、ステータ鉄
心およびステータコイルを冷却するオイル循環経路と、
ロータ鉄心を冷却しかつベアリングの潤滑を図るオイル
循環経路との二系統に別けたが、これを一つの循環経路
として構成しても、或いはそれぞれ個々の循環経路に別
けて構成するようにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フレ
ームを密閉構造に構成し、このフレーム内のステータお
よびロータにオイルを循環させて冷却し、かつベアリン
グ内にオイルを流通させるようにしたから、電動機の高
速回転化、小形軽量化、メンテンナンスフリー、低騒音
化を確実に実現することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による車両用誘電電動機の断
面図。

【図２】本発明の一実施例による車両用誘電電動機の側
面図

【図３】図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】本発明の一実施例による車両用誘電電動機にお
けるベアリングの支持部分の断面図。

【図５】本発明の一実施例による車両用誘電電動機にお
けるラジオエターの断面図。

【図６】本発明の一実施例による車両用誘電電動機にお
けるオイル循環経路を模式的に示す説明図。

【図７】従来の車両用誘導電動機の断面図。

【図８】従来の車両用誘導電動機の側面図。

【符号の説明】

１…フレーム ２…ステータ １０…ロータ ４１，４２…ポンプ（オイル圧送手段）５０，５１…ラ
ジエター（冷却手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　フレーム内にステータおよびロータを
   備えるとともに、そのロータのシャフトがベアリングで
   回転自在に支持された誘導電動機において、前記フレー
   ムを密閉構造に構成し、前記ステータ、ロータおよびベ
   アリングが介在するオイル循環経路を設け、このオイル
   循環経路の途中に、オイルを圧送して循環させるオイル
   圧送手段およびオイルを冷却する冷却手段を設けたこと
   を特徴とする車両用誘導電動機。