WO2017163306A1 - 車両用主電動機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicular main motor that separates foreign matter from air taken in from outside for cooling.
- the main electric motor that drives the electric railway vehicle is installed in a limited space inside the carriage.
- a main motor having an energy density capable of driving an electric railway vehicle an open type main motor that cools by supplying cooling air taken from the outside to a stator conductor and a rotor conductor that generate heat is used.
- a self-ventilation method is adopted in which cooling air is introduced into the main motor by a cooling fan attached to the rotor and rotating with the rotation of the rotor.
- an intake port for taking cooling air into the case and an exhaust port for discharging cooling air from the inside of the case are formed.
- an air intake cover having a filter is attached to the air intake.
- To rotate the cooling fan to cool the rotor and stator with the cooling air sucked into the main motor housing, and to discharge the cooling air heat exchanged with the rotor and stator from the exhaust port Needs to efficiently incorporate cooling air into the housing. Since an intake cover provided with a filter is attached to the intake port, it is necessary to periodically clean the filter in order to efficiently introduce cooling air into the housing for a long period of time.
- the vehicular rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1 includes a ventilation filter that separates dust and air using centrifugal force and inertial force.
- the polluted air containing dust separated by the ventilation filter passes through the polluted air bypass and is sent to a dust collecting chamber provided with a lid that is normally closed. Dust accumulates.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent foreign matter separated from air from flowing back into the main motor for a vehicle.
- a vehicular main motor of the present invention includes an electric motor that drives the vehicle, a fan, a casing that houses the electric motor and the fan, and an air inlet cover.
- a fan is attached to the rotating shaft of an electric motor, and rotates with rotation of a rotating shaft.
- a discharge port for discharging the internal air is formed at the end facing the fan in both ends in the direction parallel to the rotation axis of the surface of the housing facing the vehicle body, and at the other end of the both ends.
- An intake port is formed for taking air into the interior.
- the air intake cover has an opening through which air flows in a direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle, forms a wind tunnel from the opening to the air intake, and includes a guide plate, an exhaust outlet, an exhaust outlet cover, and a pair of cylinders. Having a shaped member.
- the guide plate closes the space between the opening and the air inlet, leaving an air flow path between the outer peripheral surface of the air inlet cover parallel to the traveling direction and the portion facing the vehicle body.
- the discharge port is formed on the outer peripheral surface, flows in from the opening, and discharges foreign matters contained in the air guided by the guide plate.
- the discharge port cover separates the discharge port from the intake port and covers the discharge port while leaving a flow path of air from the opening to the discharge port.
- One end of each of the pair of cylindrical members is connected to each of the two holes formed in the discharge port cover, the other ends face each other in the traveling direction, and the cross-sectional area decreases from one end to the other end.
- the exhaust port cover that covers the exhaust port leaving the air flow path from the opening to the exhaust port with the intake port and the exhaust port separated, and each of the two holes formed in the exhaust port cover One end is connected to the other end, and the cross-sectional area decreases from one end to the other end.
- FIG. 1 is a plan view of a vehicular main motor according to Embodiment 1.
- FIG. 1 is a perspective view of a vehicle main motor according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a perspective view of an air inlet cover according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the air inlet cover according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a diagram showing the flow of air and foreign matter in the vehicular main motor according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a diagram showing the flow of air and foreign matter in the air inlet cover according to Embodiment 1.
- FIG. 6 is a perspective view of an air inlet cover and a discharge unit according to Embodiment 2. It is a side view of the inlet cover and discharge part which concern on Embodiment 2.
- FIG. It is a figure which shows the flow of the air and a foreign material in the inlet cover and discharge part which concern on Embodiment 2.
- FIG. It is a figure which shows the flow of the air and the foreign material in the discharge part which concerns on Embodiment 2.
- FIG. It is sectional drawing of the main motor for vehicles which concerns on Embodiment 3 of this invention. It is a perspective view of the inlet cover and discharge part which concern on Embodiment 3.
- FIG. 3 It is a perspective view of the inlet cover and discharge part which concern on Embodiment 3.
- FIG. 10 is a perspective view of an intake port cover according to Embodiment 6.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a vehicle main motor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a vehicle equipped with the vehicular main motor according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a plan view of the vehicular main motor according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
- FIG. 4 is a perspective view of the vehicular main motor according to the first embodiment.
- a vehicular main motor (hereinafter referred to as a main motor) 1 is mounted on a vehicle, for example, a railway vehicle. In the example of FIGS.
- the vertical direction is the Z-axis direction
- the traveling direction of the vehicle is the Y-axis direction
- the width direction of the vehicle and in the case of a railway vehicle, the sleeper direction is the X-axis direction.
- the vehicle travels in the positive Y-axis direction or negative Y-axis direction.
- a stator 3 having a coil 2, a rotor 4 facing the stator 3, and a center of the rotor 4 are provided so as to penetrate in the X-axis direction.
- the rotating shaft 5 that transmits the rotation of the motor 1 to the outside of the main motor 1, the fan 6 attached to the rotating shaft 5 so as to rotate together with the rotor 4, and the ball bearing 7 and the roller bearing 8 that support the rotating shaft 5 are housed.
- an annular grease pocket 9 having the rotation shaft 5 as a central axis is provided.
- the shape of the grease pocket 9 is arbitrary.
- the housing 10 includes a frame 11 that surrounds the rotating shaft 5, a bearing bracket 12 that rotatably supports the rotating shaft 6, and a bearing cap 13 in which a grease pocket 9 is formed.
- FIG. 2 is a view of the main motor 1 mounted on the carriage 41 as viewed from the vehicle body side. Power is transmitted from the rotating shaft 5 of the main motor 1 to the axle 42 via the joint 45 and the gear 44, and the wheel 43 rotates.
- An exhaust port 14 for exhausting air inside the housing 10 is formed at both ends of the housing 10 facing the vehicle body in a direction parallel to the rotation axis 5 and facing the fan 6.
- An intake port 15 for taking air into the housing 10 is formed at the other end.
- the intake port 15 is provided with an intake port cover 20 that has an opening 21 through which air flows in a direction orthogonal to the Y-axis and forms a wind tunnel 22 from the opening 21 toward the intake port 15.
- the opening 21 is located closer to the exhaust port 14 than the intake port 15, and air flows from the exhaust port 14 into the opening 21 in a direction parallel to the X axis.
- the shape of the opening 21 is not limited to the above example.
- the opening surface may be inclined toward the intake port 15 from a position orthogonal to the X axis, or the opening surface faces the opposite side of the exhaust port 14. It may be.
- FIG. 5 is a perspective view of the air inlet cover according to the first embodiment. In FIG. 5, a part of the inlet cover 20 is not shown.
- 6 is a cross-sectional view of the air inlet cover according to Embodiment 1.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
- the air inlet cover 20 has an air flow path between a portion facing the vehicle body in the outer peripheral surface 23 of the air inlet cover 20 parallel to the Y-axis direction inside the wind tunnel 22, and the opening 21 and the air inlet. 15 is provided with a guide plate 24 that guides air flowing in from the opening 21 to a portion of the outer peripheral surface 23 that faces the vehicle body.
- the outer peripheral surface 23 is formed with a discharge port 25 for discharging foreign matters such as dust, rain, and snow contained in the air guided to the outer peripheral surface 23 side by the guide plate 24.
- the air inlet cover 20 further separates the air outlet 25 and the air inlet 15, leaves an air flow path from the opening 21 to the air outlet 25, covers the air outlet 25, and the air outlet cover 26.
- One end is connected to each of the two holes formed in each other, the other end faces in the Y-axis direction, and a pair of cylindrical members 27 whose cross-sectional area decreases from one end to the other end are provided.
- FIG. 7 is a diagram showing the flow of air and foreign matter in the vehicular main motor according to the first embodiment.
- a foreign substance having a mass larger than that of air moves along the outer peripheral surface 23 and is discharged from the discharge port 25 as indicated by the black arrow by centrifugal force and inertial force.
- the air flowing from the intake port 15 passes between the stator 3 and the rotor 4 and exchanges heat with the stator 3 and the rotor 4.
- the air that has exchanged heat with the stator 3 and the rotor 4 is discharged from the exhaust port 14 to the outside of the housing 10.
- FIG. 8 is a diagram showing the flow of air and foreign matter in the air inlet cover according to the first embodiment.
- a configuration for preventing the backflow of the separated foreign matter will be described with reference to FIG.
- the outer peripheral surface 23 is not shown, and the discharge port cover 26 is indicated by a dotted line.
- the separated foreign matter is guided to the discharge port 25. Even when the pressure inside the housing 10 is reduced by the rotation of the fan 6, by providing the discharge port cover 26 that separates the discharge port 25 and the intake port 15, the separated foreign matter is directed toward the intake port 15. It is possible to prevent being guided to.
- the foreign matter rotates around the cylindrical member 27 and is caused by gravity. It is discharged from the discharge port 25.
- the air that flows in from the opening 21 and is guided to the vicinity of the discharge port 25 flows into the housing 10 from the intake port 15 through the cylindrical member 27. Since the cylindrical member 27 has a shape in which the cross-sectional area becomes smaller from one end connected to the discharge port cover 26 toward the other end, it is possible to suppress foreign matter from flowing into the cylindrical member 27. It is possible to prevent foreign matters from flowing back toward the intake port 15.
- the outer peripheral surface 23 includes a surface orthogonal to the Z axis, a surface orthogonal to the X axis, and a part of a cylinder having the Y axis as a central axis.
- a part of the guide plate 24 is a plate-like member whose main surface is inclined toward the intake port 15 from a position orthogonal to the X axis.
- the shape of the outer peripheral surface 23 and the guide plate 24 is not limited to the above example, and is an arbitrary shape that can separate foreign matter and air by centrifugal force and inertial force.
- the discharge port 25 is formed on the surface of the outer peripheral surface 23 that is orthogonal to the vertical direction, and discharges foreign matter by gravity.
- the location where the discharge port 25 is formed is not limited to the above-described example, and may be formed on a surface of the outer peripheral surface 23 that intersects the vertical direction.
- the shape of the cylindrical member 27 is a cylindrical shape whose cross-sectional area decreases from one end connected to the discharge port cover 26 toward the other end.
- the shape of the cylindrical member 27 is not limited to the above example, and is an arbitrary cylindrical shape whose cross-sectional area decreases from one end connected to the discharge port cover 26 toward the other end.
- one end is connected to the exhaust port cover 26 and the exhaust port cover 26, the other end faces in the traveling direction of the vehicle, and the other ends from the one end.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the vehicle main motor according to Embodiment 2 of the present invention.
- the main motor 1 according to the second embodiment further includes a discharge unit 28 having one end connected to the discharge port 25 in addition to the configuration of the main motor 1 according to the first embodiment.
- the discharge portion 28 has a cylindrical shape, and an outer discharge port 29 for discharging foreign matter flowing in from the discharge port 25 is formed at the other end of the discharge portion 28.
- the cross-sectional area of the discharge part 28 decreases as it goes from the discharge port 25 to the outer discharge port 29.
- FIG. 10 is a perspective view of the air inlet cover and the discharge part according to the second embodiment.
- a part of the inlet cover 20 is not shown.
- FIG. 11 is a side view of the air inlet cover and the discharge part according to the second embodiment.
- the width of the discharge portion 28 in the X-axis direction is constant, and the shape of the cross section perpendicular to the X-axis of the discharge portion 28 is a shape that can be regarded as a triangle.
- the cross-sectional area of the discharge portion 28 decreases from the discharge port 25 toward the outer discharge port 29.
- the shape of the discharge part 28 is not limited to the above example, and the shape of the cross section orthogonal to the X axis of the discharge part 28 may be a trapezoid.
- FIG. 12 is a diagram illustrating the flow of air and foreign matter in the air inlet cover and the discharge unit according to the second embodiment.
- FIG. 13 is a diagram illustrating the flow of air and foreign matter in the discharge unit according to the second embodiment.
- the air containing the foreign substance which flows into the discharge part 28 from the outside is shown by a dotted arrow.
- air containing foreign matter flows into the discharge portion 28 from the outside in the positive direction of the Z axis.
- the cross-sectional area of the discharge portion 28 increases from the outer discharge port 29 toward the discharge port 25, the wind speed of the air containing foreign matter flowing into the discharge portion 28 from the outside decreases as the discharge port 25 is approached.
- the discharge is such that one end is connected to the discharge port 25 and the cross-sectional area decreases from the discharge port 25 toward the outer discharge port 29 at the other end.
- FIG. 14 is a cross-sectional view of the vehicle main motor according to Embodiment 3 of the present invention.
- FIG. 15 is a perspective view of the air inlet cover and the discharge part according to the third embodiment.
- a side view of the main motor 1 according to the third embodiment is the same as FIG.
- the main motor 1 according to the third embodiment includes a discharge unit 28 having a shape different from that of the second embodiment.
- the shape of the cross section perpendicular to the X axis and the shape of the cross section perpendicular to the Y axis of the discharge portion 28 is a shape that can be regarded as a triangle.
- the cross-sectional area of the discharge part 28 decreases toward the outlet 29.
- the discharge part 28 is not limited to the above example, and the shape of the cross section perpendicular to the X axis and the cross section perpendicular to the Y axis of the discharge part 28 may be trapezoidal.
- the discharge is such that one end is connected to the discharge port 25 and the cross-sectional area decreases from the discharge port 25 toward the outer discharge port 29 at the other end.
- FIG. 16 is a perspective view of an air inlet cover and a discharge part according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 17 is a side view of the air inlet cover and the discharge part according to the fourth embodiment.
- a cross-sectional view of the main motor 1 according to the fourth embodiment is the same as FIG.
- the main motor 1 according to the third embodiment includes a discharge unit 28 having a shape different from that of the second and third embodiments.
- the discharge portion 28 is formed with two outer discharge ports 29.
- the width of the discharge portion 28 in the X-axis direction is constant, and the shape of the cross section perpendicular to the X-axis of the discharge portion 28 is a shape that can be regarded as two triangles arranged in the Y-axis direction. 3, the cross-sectional area of the discharge portion 28 decreases from the discharge port 25 toward the outer discharge port 29.
- FIG. 18 is a diagram illustrating the flow of air and foreign matter in the air inlet cover and the discharge unit according to the fourth embodiment. As in the second embodiment, the separated foreign matter is discharged from each of the two outer discharge ports 29.
- the fan 6 rotates and the pressure inside the housing 10 decreases, as in the second and third embodiments. Even when air flows into the discharge unit 28 from the outside, it is possible to suppress the air flowing into the discharge unit 28 from reaching the intake port 15 through the discharge port 25. Moreover, it is possible to efficiently discharge foreign matter from the outer discharge port 29 by reducing the wind speed of the air flowing into the discharge unit 28 from the outside.
- one end is connected to the discharge port 25, and the cross-sectional area decreases from the discharge port 25 toward the outer discharge port 29 at the other end.
- the portion 28 it is possible to suppress air including foreign matter flowing from the outside from reaching the intake port 15 through the discharge port 25, and efficiently discharge foreign matter.
- FIG. 19 is a cross-sectional view of the vehicle main motor according to Embodiment 5 of the present invention.
- the main motor 1 according to the fifth embodiment is a return plate that is a plate-like member extending from the guide plate 24 in the direction opposite to the air inflow direction in the opening 21. 30 is further provided. By providing the return plate 30, it is possible to prevent foreign matter having a mass greater than a certain value from flowing into the wind tunnel 22 from the opening 21 among foreign matters having a mass larger than that of air.
- the return plate 30 As described above, according to the main motor 1 according to the fifth embodiment of the present invention, by providing the return plate 30, it is possible to prevent foreign matter from flowing into the wind tunnel 22 from the opening 21.
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a vehicle main motor according to Embodiment 6 of the present invention.
- FIG. 21 is a perspective view of the air inlet cover according to the sixth embodiment.
- the shape of the cross section perpendicular to the Y axis is a waveform in the opening 21, and the penetration direction is the X axis direction
- a punch plate 31 that is a plate-like member in which a plurality of through holes 32 are formed.
- the punch plate 31 As described above, according to the main motor 1 according to Embodiment 6 of the present invention, by providing the punch plate 31, it is possible to suppress the foreign matter having a cross-sectional area larger than the through hole 32 from flowing into the opening 21. Is possible.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment. You may comprise by what combined several forms arbitrarily among the above-mentioned embodiment.
- the return plate 30 may be provided in the main motor 1 according to any of Embodiments 2 to 4
- the punch plate 31 may be provided in the main motor 1 according to any of Embodiments 2 to 5. .
- 1 Main motor for vehicle 2 coils, 3 stators, 4 rotors, 5 rotating shafts, 6 fans, 7 ball bearings, 8 roller bearings, 9 grease pockets, 10 housings, 11 frames, 12 bearing brackets, 13 bearing caps , 14 exhaust port, 15 intake port, 20 intake port cover, 21 opening, 22 wind tunnel, 23 outer peripheral surface, 24 guide plate, 25 discharge port, 26 discharge port cover, 27 cylindrical member, 28 discharge unit, 29 outer discharge Exit, 30 return plate, 31 punch plate, 32 through hole, 41 bogie, 42 axle, 43 wheels, 44 gears, 45 joints.
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Abstract
筐体(10)の車体に向き合う面に形成される吸気口(15)には、車両の進行方向に直交する方向に空気が流入する開口部(21)を有し、開口部(21)から吸気口(15)までの風洞(22)を形成する吸気口カバー(20)が設けられる。吸気口カバー(20)は、車体に向き合う外周面(23)との間に空気の流路を残し、開口部(21)と吸気口(15)との間を塞ぐガイドプレート(24)、外周面(23)に形成され、ガイドプレート(24)によって誘導された空気に含まれる異物を排出する排出口(25)、排出口(25)と吸気口(15)とを隔て、開口部(21)から排出口(25)への空気の流路を残して排出口(25)を覆う排出口カバー(26)、および排出口カバー(26)に形成される2つの孔のそれぞれに一端が接続され、進行方向において他端が対向し、一端から他端に向かうにつれて断面積が減少する一対の筒状部材(27)を有する。
Description
この発明は、冷却のために外部から取り入れた空気から異物を分離する車両用主電動機に関する。
電気鉄道車両を駆動する主電動機は、台車内部の限られたスペースに艤装される。電気鉄道車両の駆動が可能なエネルギー密度を有する主電動機には、外部から取り入れた冷却風を、発熱する固定子導体および回転子導体に供給して冷却する開放形主電動機が用いられる。開放形主電動機においては、回転子に取り付けられ、回転子の回転とともに回転する冷却ファンによって、冷却風を主電動機内部に導入する自己通風方式が採用されている。
自己通風方式の開放形主電動機の筐体には、冷却風を筐体の内部に取り入れるための吸気口および筐体の内部から冷却風を排出する排気口が形成される。吸気口には、主電動機内部への塵埃、雨、雪などの異物の進入を防ぐため、フィルタを備えた吸気カバーが取り付けられる。冷却ファンを回転させて、主電動機の筐体内部に吸入される冷却風で回転子および固定子を冷却し、回転子および固定子と熱交換を行った冷却風を排気口から排出するためには、筐体の内部に冷却風を効率よく取り入れる必要がある。吸気口にはフィルタを備えた吸気カバーが取り付けられているため、長期間に亘って筐体の内部に冷却風を効率よく取り入れるためには、定期的にフィルタの清掃を行う必要がある。
特許文献1に開示される車両用回転電機は、遠心力と慣性力を利用して塵埃と空気を分離する通風濾過器を備える。該車両用回転電機においては、通風濾過器で分離された塵埃を含む汚損空気は、汚損空気バイパスを通って、平時は閉塞する蓋が設けられている集塵室に送られ、集塵室に塵埃が堆積する。
特許文献1に開示される車両用回転電機においては、フィルタを設ける必要がないため、メンテナンス性が向上する。しかしながら、特許文献1に開示される車両用回転電機においては、冷却ファンの回転によって電動機内部が負圧になるために、集塵室に堆積している塵埃がバイパスを逆流して、電動機内部に流入する可能性がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、空気から分離された異物が逆流して車両用主電動機の内部に進入することを抑制することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の車両用主電動機は、車両を駆動する電動機、ファン、電動機およびファンを内部に収容する筐体、および吸気口カバーを備える。ファンは、電動機の回転軸に取り付けられ、回転軸の回転に伴って回転する。筐体の車両の車体に向き合う面の回転軸に平行な方向の両端部の内、ファンに向き合う端部に内部の空気を排出する排出口が形成され、両端部の内、他方の端部に空気を内部に取り入れる吸気口が形成される。吸気口カバーは、車両の進行方向に直交する方向に空気が流入する開口部を有し、開口部から吸気口までの風洞を形成し、ガイドプレート、排出口、排出口カバー、および一対の筒状部材を有する。ガイドプレートは、風洞の内部において、進行方向に平行な吸気口カバーの外周面の内、車体に向き合う部分との間に空気の流路を残して、開口部と吸気口との間を塞ぐことで、開口部から流入する空気を、外周面の内、車体に向き合う部分に誘導する。排出口は外周面に形成され、開口部から流入し、ガイドプレートによって誘導された空気に含まれる異物を排出する。排出口カバーは、排出口と吸気口とを隔て、開口部から排出口への空気の流路を残して排出口を覆う。一対の筒状部材は、排出口カバーに形成される2つの孔のそれぞれに一端が接続され、進行方向において他端が対向し、一端から他端に向かうにつれて断面積が減少する。
本発明によれば、吸気口と排出口とを隔て、開口部から排出口への空気の流路を残して排出口を覆う排気口カバー、および排気口カバーに形成される2つの孔のそれぞれに一端が接続され、一端から他端に向かうにつれて断面積が減少する、車両の進行方向において対向する一対の筒状部材を設けることで、空気から分離された異物が逆流して車両用主電動機の内部に進入することを抑制することが可能である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両用主電動機の断面図である。図2は、実施の形態1に係る車両用主電動機を搭載した車両の例を示す図である。図3は、実施の形態1に係る車両用主電動機の平面図である。図3は、図1におけるA-A線での断面図である。図4は、実施の形態1に係る車両用主電動機の斜視図である。車両用主電動機(以下、主電動機という)1は、車両、例えば鉄道車両に搭載される。図1から図4の例では、鉛直方向をZ軸方向とし、車両の進行方向をY軸方向とし、車両の幅方向、鉄道車両であれば枕木方向をX軸方向とする。車両はY軸正方向またはY軸負方向に進む。
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両用主電動機の断面図である。図2は、実施の形態1に係る車両用主電動機を搭載した車両の例を示す図である。図3は、実施の形態1に係る車両用主電動機の平面図である。図3は、図1におけるA-A線での断面図である。図4は、実施の形態1に係る車両用主電動機の斜視図である。車両用主電動機(以下、主電動機という)1は、車両、例えば鉄道車両に搭載される。図1から図4の例では、鉛直方向をZ軸方向とし、車両の進行方向をY軸方向とし、車両の幅方向、鉄道車両であれば枕木方向をX軸方向とする。車両はY軸正方向またはY軸負方向に進む。
主電動機1の筐体10の内部には、コイル2を有する固定子3、固定子3に対向する回転子4、回転子4の中央をX軸方向に貫通するように設けられ、回転子4の回転を主電動機1の外部に伝える回転軸5、回転子4とともに回転するように回転軸5に取り付けられるファン6、ならびに、回転軸5を支える玉軸受7およびころ軸受8が収容される。玉軸受7およびころ軸受8のそれぞれの近傍に回転軸5を中心軸とする環状のグリースポケット9が設けられている。グリースポケット9の形状は任意である。筐体10は、回転軸5の周りを取り囲むフレーム11、回転軸6を回転自在に支持するベアリングブラケット12、およびグリースポケット9が内部に形成されるベアリングキャップ13で構成される。
主電動機1は、台車41に搭載される。図2は、台車41に搭載された主電動機1を車体側から見た図である。主電動機1の回転軸5から継手45および歯車44を介して車軸42に動力が伝達され、車輪43が回転する。
筐体10の車体に向き合う面の回転軸5に平行な方向の両端部の内、ファン6に向き合う端部に筐体10の内部の空気を排出する排気口14が形成され、該両端部の内、他方の端部に空気を筐体10の内部に取り入れる吸気口15が形成される。吸気口15には、Y軸に直交する方向に空気が流入する開口部21を有し、開口部21から吸気口15へ向かう風洞22を形成する吸気口カバー20が設けられる。実施の形態1では、開口部21は吸気口15より排気口14の側に位置し、排気口14の側から開口部21にX軸に平行な方向に空気が流入する。開口部21の形状は上述の例に限られず、例えば、開口面がX軸に直交する位置から吸気口15の側に傾いていてもよいし、開口面が排気口14の反対の側に向いていてもよい。
図5は、実施の形態1に係る吸気口カバーの斜視図である。図5においては、吸気口カバー20の一部の記載を省略した。図6は、実施の形態1に係る吸気口カバーの断面図である。図6は、図1におけるB-B線での断面図である。吸気口カバー20は、風洞22の内部において、Y軸方向に平行な吸気口カバー20の外周面23の内、車体に向き合う部分との間に空気の流路を残し、開口部21と吸気口15との間を塞ぐことで、開口部21から流入する空気を、外周面23の内、車体に向き合う部分に誘導するガイドプレート24を備える。外周面23には、ガイドプレート24によって外周面23の側に誘導された空気に含まれる、塵埃、雨、雪などの異物を排出する排出口25が形成される。吸気口カバー20はさらに、排出口25と吸気口15とを隔て、開口部21から排出口25への空気の流路を残して排出口25を覆う排出口カバー26、および、排出口カバー26に形成される2つの孔のそれぞれに一端が接続され、Y軸方向において他端が対向し、一端から他端に向かうにつれて断面積が減少する一対の筒状部材27を有する。
図7は、実施の形態1に係る車両用主電動機における空気および異物の流れを示す図である。ファン6の回転によって、排気口14から筐体10の内部の空気が排出され、筐体10の内部の圧力が減少すると、斜線の矢印で示されるように、異物を含む空気が開口部21から風洞22に流入する。ガイドプレート24によって、開口部21から流入した空気は外周面23の内、車体に向き合う部分に誘導される。筐体10の内部の圧力が減少しているため、外周面23の側に誘導された空気は、吸気口15から筐体10に流入する。一方、空気より質量が大きい異物は遠心力および慣性力によって、黒色の矢印で示されるように、外周面23に沿って移動し、排出口25から排出される。吸気口15から流入した空気は固定子3および回転子4の間を通り、固定子3および回転子4と熱交換を行う。固定子3および回転子4と熱交換を行った空気は排気口14から筐体10の外部に排出される。
図8は、実施の形態1に係る吸気口カバーにおける空気および異物の流れを示す図である。図8を用いて、分離された異物の逆流を防ぐ構成について説明する。図8においては、外周面23の記載を省略し、排出口カバー26を点線で記載した。分離された異物は、排出口25へ誘導される。ファン6の回転によって筐体10の内部の圧力が減少した場合であっても、排出口25と吸気口15とを隔てる排出口カバー26を設けることで、分離された異物が吸気口15の方へ誘導されることを防ぐことが可能である。さらに排出口カバー26に形成された孔に一端が接続され、他端がY軸方向に対向する一対の筒状部材27を設けることで、異物は筒状部材27の周りを回転し、重力によって排出口25から排出される。一方、開口部21から流入し排出口25付近まで誘導された空気は、筒状部材27を通って、吸気口15から筐体10に流入する。筒状部材27を、排出口カバー26に接続される一端から他端に向かうにつれて断面積が小さくなる形状とすることで、異物が筒状部材27に流入することを抑制することができるため、異物が吸気口15の方へ逆流することを防ぐことが可能である。
実施の形態1では、外周面23は、Z軸に直交する面、X軸に直交する面、およびY軸を中心軸とする円筒の一部で構成される。またガイドプレート24の一部は、主面がX軸に直交する位置から吸気口15の側に傾いた板状部材である。外周面23およびガイドプレート24の形状は、上述の例に限られず、遠心力および慣性力によって異物と空気を分離することができる任意の形状である。実施の形態1では、排出口25は、外周面23の内、鉛直方向に直交な面に形成され、重力によって異物を排出する。排出口25を形成する箇所は上述の例に限られず、外周面23の内、鉛直方向に交差する面に形成されてもよい。実施の形態1では、筒状部材27の形状は、排出口カバー26に接続される一端から他端に向かうにつれて断面積が小さくなる円筒形状である。筒状部材27の形状は、上述の例に限られず、排出口カバー26に接続される一端から他端に向かうにつれて断面積が小さくなる任意の筒状の形状である。
以上説明したとおり、本発明の実施の形態1に係る主電動機1によれば、排気口カバー26および排気口カバー26に一端が接続され、車両の進行方向において他端が対向し、一端から他端に向かうにつれて断面積が減少する一対の筒状部材27を設けることで、分離された異物が逆流して筐体10の内部に流入することを抑制することが可能である。
(実施の形態2)
図9は、本発明の実施の形態2に係る車両用主電動機の断面図である。実施の形態2に係る主電動機1は、実施の形態1に係る主電動機1の構成に加え、一端が排出口25に接続される排出部28をさらに備える。排出部28は筒状であり、排出部28の他端には、排出口25から流入する異物を排出する外側排出口29が形成される。排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少する。
図9は、本発明の実施の形態2に係る車両用主電動機の断面図である。実施の形態2に係る主電動機1は、実施の形態1に係る主電動機1の構成に加え、一端が排出口25に接続される排出部28をさらに備える。排出部28は筒状であり、排出部28の他端には、排出口25から流入する異物を排出する外側排出口29が形成される。排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少する。
図10は、実施の形態2に係る吸気口カバーおよび排出部の斜視図である。図10においては、吸気口カバー20の一部の記載を省略した。図11は、実施の形態2に係る吸気口カバーおよび排出部の側面図である。排出部28のX軸方向の幅は一定であり、排出部28のX軸に直交する断面の形状は三角形とみなせる形状である。排出部28のX軸に直交する断面の形状を三角形とみなせる形状とすることで、排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少する。排出部28の形状は上述の例に限られず、排出部28のX軸に直交する断面の形状は台形であってもよい。
図12は、実施の形態2に係る吸気口カバーおよび排出部における空気および異物の流れを示す図である。図13は、実施の形態2に係る排出部における空気および異物の流れを示す図である。図13において、外部から排出部28に流入する異物を含む空気を点線の矢印で示す。図13の例では、Z軸正方向に向かって、外部から排出部28に異物を含む空気が流入する。外側排出口29から排出口25に向かうにつれて、排出部28の断面積が増加するため、外部から排出部28に流入する異物を含む空気の風速は、排出口25に近づくにつれて減少する。そのため、ファン6が回転して筐体10の内部の圧力が減少し、外部から排出部28に空気が流入した場合であっても、排出部28に流入する空気が排出口25を通って、吸気口15へ到達することを抑制することが可能である。また外部から排出部28に流入する空気の風速を低下させることで、異物を効率よく外側排出口29から排出することが可能である。
以上説明したとおり、本発明の実施の形態2に係る主電動機1によれば、一端が排出口25に接続され、排出口25から他端の外側排出口29に向かうにつれて断面積が減少する排出部28を設けることで、外部から流入する異物を含む空気が排出口25を通って、吸気口15に到達することを抑制し、異物を効率よく排出することが可能である。
(実施の形態3)
図14は、本発明の実施の形態3に係る車両用主電動機の断面図である。図15は、実施の形態3に係る吸気口カバーおよび排出部の斜視図である。実施の形態3に係る主電動機1の側面図は図11と同様である。実施の形態3に係る主電動機1は、実施の形態2と異なる形状の排出部28を備える。実施の形態3においては、排出部28のX軸に直交する断面の形状およびY軸に直交する断面の形状は三角形とみなせる形状であり、実施の形態2と同様に、排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少する。このため、実施の形態2と同様に、ファン6が回転して筐体10の内部の圧力が減少し、外部から排出部28に空気が流入した場合であっても、排出部28に流入する空気が排出口25を通って、吸気口15へ到達することを抑制することが可能である。また外部から排出部28に流入する空気の風速を低下させることで、異物を効率よく外側排出口29から排出することが可能である。排出部28の形状は上述の例に限られず、排出部28のX軸に直交する断面の形状およびY軸に直交する断面の形状は台形であってもよい。
図14は、本発明の実施の形態3に係る車両用主電動機の断面図である。図15は、実施の形態3に係る吸気口カバーおよび排出部の斜視図である。実施の形態3に係る主電動機1の側面図は図11と同様である。実施の形態3に係る主電動機1は、実施の形態2と異なる形状の排出部28を備える。実施の形態3においては、排出部28のX軸に直交する断面の形状およびY軸に直交する断面の形状は三角形とみなせる形状であり、実施の形態2と同様に、排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少する。このため、実施の形態2と同様に、ファン6が回転して筐体10の内部の圧力が減少し、外部から排出部28に空気が流入した場合であっても、排出部28に流入する空気が排出口25を通って、吸気口15へ到達することを抑制することが可能である。また外部から排出部28に流入する空気の風速を低下させることで、異物を効率よく外側排出口29から排出することが可能である。排出部28の形状は上述の例に限られず、排出部28のX軸に直交する断面の形状およびY軸に直交する断面の形状は台形であってもよい。
以上説明したとおり、本発明の実施の形態3に係る主電動機1によれば、一端が排出口25に接続され、排出口25から他端の外側排出口29に向かうにつれて断面積が減少する排出部28を設けることで、外部から流入する異物を含む空気が排出口25を通って、吸気口15に到達することを抑制し、異物を効率よく排出することが可能である。
(実施の形態4)
図16は、本発明の実施の形態4に係る吸気口カバーおよび排出部の斜視図である。図17は、実施の形態4に係る吸気口カバーおよび排出部の側面図である。実施の形態4に係る主電動機1の断面図は、図9と同様である。実施の形態3に係る主電動機1は、実施の形態2,3と異なる形状の排出部28を備える。実施の形態4においては、排出部28には、2つの外側排出口29が形成される。排出部28のX軸方向の幅は一定であって、排出部28のX軸に直交する断面の形状は、Y軸方向に並べられた2つの三角形とみなせる形状であり、実施の形態2,3と同様に、排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少する。
図16は、本発明の実施の形態4に係る吸気口カバーおよび排出部の斜視図である。図17は、実施の形態4に係る吸気口カバーおよび排出部の側面図である。実施の形態4に係る主電動機1の断面図は、図9と同様である。実施の形態3に係る主電動機1は、実施の形態2,3と異なる形状の排出部28を備える。実施の形態4においては、排出部28には、2つの外側排出口29が形成される。排出部28のX軸方向の幅は一定であって、排出部28のX軸に直交する断面の形状は、Y軸方向に並べられた2つの三角形とみなせる形状であり、実施の形態2,3と同様に、排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少する。
図18は、実施の形態4に係る吸気口カバーおよび排出部における空気および異物の流れを示す図である。実施の形態2と同様に、分離された異物は、2つの外側排出口29のそれぞれから排出される。
排出口25から外側排出口29に向かうにつれて、排出部28の断面積は減少するため、実施の形態2,3と同様に、ファン6が回転して筐体10の内部の圧力が減少し、外部から排出部28に空気が流入した場合であっても、排出部28に流入する空気が排出口25を通って、吸気口15へ到達することを抑制することが可能である。また外部から排出部28に流入する空気の風速を低下させることで、異物を効率よく外側排出口29から排出することが可能である。
以上説明したとおり、本発明の実施の形態4に係る主電動機1によれば、一端が排出口25に接続され、排出口25から他端の外側排出口29に向かうにつれて断面積が減少する排出部28を設けることで、外部から流入する異物を含む空気が排出口25を通って、吸気口15に到達することを抑制し、異物を効率よく排出することが可能である。
(実施の形態5)
図19は、本発明の実施の形態5に係る車両用主電動機の断面図である。実施の形態5に係る主電動機1は、実施の形態1に係る主電動機1の構成に加えて、ガイドプレート24から開口部21における空気の流入方向と逆方向に延びる板状部材であるリターンプレート30をさらに備える。リターンプレート30を備えることで、空気より質量が大きい異物の内、質量が一定値以上ある異物が開口部21から風洞22に流入することを防ぐことが可能である。
図19は、本発明の実施の形態5に係る車両用主電動機の断面図である。実施の形態5に係る主電動機1は、実施の形態1に係る主電動機1の構成に加えて、ガイドプレート24から開口部21における空気の流入方向と逆方向に延びる板状部材であるリターンプレート30をさらに備える。リターンプレート30を備えることで、空気より質量が大きい異物の内、質量が一定値以上ある異物が開口部21から風洞22に流入することを防ぐことが可能である。
以上説明したとおり、本発明の実施の形態5に係る主電動機1によれば、リターンプレート30を設けることで、異物が開口部21から風洞22に流入することを抑制することが可能である。
(実施の形態6)
図20は、本発明の実施の形態6に係る車両用主電動機の断面図である。図21は、実施の形態6に係る吸気口カバーの斜視図である。実施の形態6に係る主電動機1は、実施の形態1に係る主電動機1の構成に加えて、開口部21に、Y軸に直交する断面の形状が波形であり、貫通方向がX軸方向である複数の貫通孔32が形成される板状部材であるパンチプレート31をさらに備える。パンチプレート31を備えることで、貫通孔32より断面積が大きい異物が開口部21に流入することを抑制することが可能である。
図20は、本発明の実施の形態6に係る車両用主電動機の断面図である。図21は、実施の形態6に係る吸気口カバーの斜視図である。実施の形態6に係る主電動機1は、実施の形態1に係る主電動機1の構成に加えて、開口部21に、Y軸に直交する断面の形状が波形であり、貫通方向がX軸方向である複数の貫通孔32が形成される板状部材であるパンチプレート31をさらに備える。パンチプレート31を備えることで、貫通孔32より断面積が大きい異物が開口部21に流入することを抑制することが可能である。
以上説明したとおり、本発明の実施の形態6に係る主電動機1によれば、パンチプレート31を設けることで、貫通孔32より断面積が大きい異物が開口部21に流入することを抑制することが可能である。
本発明は、上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態のうち複数の形態を任意に組み合わせたもので構成してもよい。例えば、リターンプレート30を実施の形態2から4のいずれかに係る主電動機1に設けてもよいし、パンチプレート31を実施の形態2から5のいずれかに係る主電動機1に設けてもよい。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
1 車両用主電動機、2 コイル、3 固定子、4 回転子、5 回転軸、6 ファン、7 玉軸受、8 ころ軸受、9 グリースポケット、10 筐体、11 フレーム、12 ベアリングブラケット、13 ベアリングキャップ、14 排気口、15 吸気口、20 吸気口カバー、21 開口部、22 風洞、23 外周面、24 ガイドプレート、25 排出口、26 排出口カバー、27 筒状部材、28 排出部、29 外側排出口、30 リターンプレート、31 パンチプレート、32 貫通孔、41 台車、42 車軸、43 車輪、44 歯車、45 継手。
Claims (8)
- 車両を駆動する電動機と、
前記電動機の回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って回転するファンと、
前記電動機および前記ファンを内部に収容し、前記車両の車体に向き合う面の前記回転軸に平行な方向の両端部の内、前記ファンに向き合う端部に前記内部の空気を排出する排気口が形成され、前記両端部の内、他方の端部に空気を前記内部に取り入れる吸気口が形成される筐体と、
前記車両の進行方向に直交する方向に空気が流入する開口部を有し、前記開口部から前記吸気口までの風洞を形成する吸気口カバーと、
を備え、
前記吸気口カバーは、
前記風洞の内部において、前記進行方向に平行な前記吸気口カバーの外周面の内、前記車体に向き合う部分との間に空気の流路を残して、前記開口部と前記吸気口との間を塞ぐことで、前記開口部から流入する空気を、前記外周面の内、前記車体に向きあう部分に誘導するガイドプレートと、
前記開口部から流入し、前記ガイドプレートによって誘導された空気に含まれる異物を排出する、前記外周面に形成される排出口と、
前記排出口と前記吸気口とを隔て、前記開口部から前記排出口への空気の流路を残して前記排出口を覆う排出口カバーと、
前記排出口カバーに形成される2つの孔のそれぞれに一端が接続され、前記進行方向において他端が対向し、前記一端から前記他端に向かうにつれて断面積が減少する一対の筒状部材と、
を有する、
車両用主電動機。 - 前記吸気口より前記排気口の側に位置する前記開口部に、前記排気口の側から前記回転軸に平行な方向に空気が流入し、
前記ガイドプレートの一部は、主面が前記回転軸に直交する位置から前記吸気口の側に傾いた板状部材であり、該板状部材によって、前記開口部から流入する空気が前記外周面の内、前記車体に向き合う部分に誘導される、
請求項1に記載の車両用主電動機。 - 一端が前記排出口に接続され、前記排出口から流入する前記異物を排出する外側排出口が他端に形成される筒状の排出部をさらに備え、
前記排出口から前記外側排出口に向かうにつれて前記排出部の断面積は減少する、
請求項1または2に記載の車両用主電動機。 - 前記排出部の前記回転軸に平行な方向の幅は一定であり、前記排出部の前記回転軸に直交する断面の形状は三角形とみなせる形状である請求項3に記載の車両用主電動機。
- 前記排出部の前記回転軸に直交する断面の形状および前記進行方向に直交する断面の形状は三角形とみなせる形状である請求項3に記載の車両用主電動機。
- 前記排出部の他端に2つの前記外側排出口が形成され、
前記排出部の前記回転軸に平行な方向の幅は一定であり、前記排出部の前記回転軸に直交する断面の形状は、前記進行方向に並べられた2つの三角形とみなせる形状である請求項3に記載の車両用主電動機。 - 前記ガイドプレートから前記開口部における前記空気が流入する方向と逆方向に延びる板状部材であるリターンプレートをさらに備える請求項1から6のいずれか1項に記載の車両用主電動機。
- 前記開口部に、前記進行方向に直交する断面の形状が波形であり、貫通方向が前記回転軸に平行である複数の貫通孔が形成される板状部材であるパンチプレートをさらに備える請求項1から7のいずれか1項に記載の車両用主電動機。
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