JP2002199658A - 車両用全閉形主電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転子軸の温度上昇を抑え、小形・軽量化と定
格の増加を図ることのできる車両用全閉形主電動機を得
ること。 【解決手段】回転子軸３に内扇７が挿着され、この内扇
７から外筒枠６ａの通気口８Ｃを経て通気管11Ａに送り
込まれた冷却空気を前記通気管11Ａの外周の冷却フィン
12Ａで冷却する冷却器10Ａが前記外筒枠６ａの筒部の外
周に固定され前記回転子軸３の片端に可撓継手24Ａが設
けられる車両用全閉形主電動機において、前記可撓継手
24Ａの外周に冷却フィン24ａを突設した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、内扇付の車
両用全閉形主電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、車両の台車に搭載された従来の
車両用全閉形主電動機の一例を示す平面図、図９は図８
のＢ−Ｂ断面拡大図、図10は図９のＣ−Ｃ断面拡大図
で、内扇付のかご形誘導電動機である。

【０００３】図８及び図９において、台車26の両側
（注；図８では、紙面の後方に片側のみを示す）には、
車軸20ａが貫設され、台車26の中央部には、梁18が架設
されている。

【０００４】このうち、車軸20ａの両側には、車輪20が
圧入され、左側の車輪20の内側には、減速機25が車軸20
ａに組み込まれている。この減速機25の大径の平歯車25
ｂは、車軸20ａに圧入されている。

【０００５】車輪20の下端には、レール21が図９におい
て一点鎖線が示され、上方には車体23が示されている。
車軸20ａと梁18の間には、本発明の対象となる車両用全
閉形主電動機４が、図８においては減速機25の右側に搭
載されている。

【０００６】この車両用全閉形主電動機４の出力軸端に
は、可撓継手24Ａの片側が圧入され、この可撓継手24Ａ
の他側の軸は、減速機25の外箱を軸受を介して貫通し、
この軸には小径の平歯車25ａが圧入され、この平歯車25
ａは大径の平歯車25ｂと噛み合っている。

【０００７】車両用全閉形主電動機４には、上部の片側
に上部取付座16の基端が溶接され、この上部取付座16の
下方の位置に対して下部取付座17が溶接されている。こ
のうち、上部取付座16は、台車26の梁18の上端に対して
図９で示すキー18ａを介して載置され、ボルト19で固定
されている。一方、下側の下部取付座17は、台車の梁18
の下部側面にボルト19で固定されている。

【０００８】なお、上部取付座16には、吊り下げ用のフ
ック穴16ａが示され、車両用全閉形主電動機４の他側に
は、一対の取付座４ａの基端が溶接され、この取付座４
ａの先端は、車軸20ａに固定されている。

【０００９】図９及び図10において、軟鋼板から断面略
Ｕ字状に形成されて車両用全閉形主電動機４の主枠６を
構成する外筒枠６ａの開口側となる図10において左端に
は、図示しない左側面図では円板状の側枠６ｂの外周に
形成された嵌合部が圧入され、複数のボルトで固定さ
れ、この側枠６ｂと外筒枠６ａとで主枠６を構成してい
る。

【００１０】このうち、外筒枠６ａの上端の図10におい
て左右には、図示しない平面図では長方形の通気口８
Ａ，８Ｂが、図９においては右側上方に形成されてい
る。これらの通気口８Ａ，８Ｂには、図10においては下
端が開口し冷却器10Ｃの出入口となる軟鋼板製の逆Ｕ字
状の接続部10ｂの下端が挿入され溶接されている。

【００１１】左右の接続部10ｂの対向側には、鋼管から
製作された３本の通気管11Ｂの両端が貫通し、接続部10
ｂに溶接されている。これらの通気管11Ｂは、薄板の軟
鋼板から図８に示すように矢印状に製作され等間隔に立
設された複数枚の冷却フィン12Ａを貫通している。各冷
却フィン12Ａは、貫通部が通気管11Ｂに溶接され、下端
は、外筒枠６ａの上面に溶接されている。

【００１２】外筒枠６ａの右端の中央部には、軸受板９
が内側からあらかじめ挿入され、ボルトで固定されてい
る。この軸受板９の内周には、玉軸受５Ｂが外側から圧
入されている。同様に、側枠６ｂの中央部にも、ころ軸
受５Ａが左側から圧入されている。

【００１３】これらのころ軸受５Ａと玉軸受５Ｂは、回
転軸３にあらかじめ圧入されている。このうち、左側の
ころ軸受５Ａは、側枠６ｂの中央部に内側が嵌合した軸
受押え15Ａで左側から外輪が固定され、右側の玉軸受５
Ｂは、軸受板９の内周に左側が嵌合した軸受押え15Ｂで
固定されている。

【００１４】回転軸３には、回転子鉄心13が挿入され、
この回転子鉄心13は、回転軸３の両側から挿入された鉄
心押え13ａで両側が固定されている。回転子鉄心13に
は、８条の通風穴13ｂが図９に示すように45°間隔に形
成されている。

【００１５】左側の鉄心押え13ａの更に左側には、回転
軸３の左側から内扇７が圧入され、回転軸に固定されて
いる。回転子鉄心13の外周に形成された図示しないスロ
ットには、ロータバー14がそれぞれ挿入され、これらの
ロータバー14の両端は、環状のエンドリング14ａで接続
されている。

【００１６】一方、外筒枠６ａの内周の中央部には、固
定子鉄心２が圧入され、この固定子鉄心２の内周の軸方
向に形成されたスロットには、固定子コイル１が挿入さ
れ、これらの固定子コイル１の両端のコイルエンド部
は、固定子鉄心２の両側から突き出ている。

【００１７】このように構成され台車に搭載される車両
用全閉形主電動機においては、この車両用全閉形主電動
機を台車に組み込むときには、図11に示すように、台車
の上方から徐々に下ろして、上部取付座16を台車の梁18
の上端にキー18ａを介して載せ、上部取付座16と下部取
付座17をボルト19で梁18に固定する。

【００１８】また、定期点検のために、車両用全閉形主
電動機を点検する場合には、まず、台車を車体から切り
離した後、ボルト19を緩めフック穴16ａを利用して、図
11の一点鎖線で示すように上方に吊り上げる。

【００１９】なお、この車両用全閉形主電動機は、図８
及び図９の実線で示す取付状態においては、左側の梁18
と右側の車軸20ａの間となり、軸方向は、図８に示すよ
うに両側の車輪20と減速機25の間となり、上方には車体
23の下端が対置し、下側はレール21や枕木と対置した、
限られた狭い空間に組み込まれる。

【００２０】電車の走行時には、回転軸３の回転によっ
て内扇７も回転し、この内扇７によって、冷却空気が図
10の矢印Ａ11に示すように外筒枠６ａの通気口８Ａから
冷却器10Ｂの接続部10ｂに流入し、この接続部10ｂから
通気管11Ｂの内部を矢印Ａ12に示すように貫流して、右
側の接続部10ｂに流出する。

【００２１】この冷却空気は、右側の接続部10ｂから矢
印Ａ13に示すように、通気口８Ｂを経て外筒枠６ａの内
部に流入する。すると、この冷却空気の一部は、矢印Ａ
14に示すように、固定子鉄心２の内周と回転子鉄心13の
外周の間に形成された空隙を経て、内扇７に吸入され
る。

【００２２】また、外筒枠６ａの内部に流入した冷却空
気の他の一部は、矢印Ａ15に示すように、回転子鉄心13
に形成された通風穴13ｂを左に貫流して、同じく、内扇
７に吸入され、以下Ａ11−Ａ12−Ａ13−Ａ14−Ａ15と環
流する。

【００２３】この環流する冷却風によって、固定子鉄心
２及び固定子コイル１と、回転子鉄心13及びロータバー
14は規定の値以下に冷却され、エポキシ樹脂で絶縁され
た固定子コイル１とロータバー14は、固定子鉄心２及び
固定子鉄心13との間の絶縁特性が長期に亘って維持され
ている。

【００２４】ところで、このような車両に組み込まれる
車両用全閉形主電動機においては、一編成当りの搭載数
を減らすことが電車の低価格化のために要求される。そ
のため、１台当りの出力の増加が要請され、前述したよ
うに限られた空間に設置される関係で、小形化が要求さ
れ、さらに、列車の高速化のために軽量化が要求され、
保守・点検の省力化も要求される。

【００２５】そのため、種々の冷却構造が採用され、こ
のうち、別に設けた逆風機からダクトを介して車両用主
電動機の内部に冷却空気を導く外部送風機形と、図８〜
図10で示した内扇付の全閉形主電動機が採用されてい
る。

【００２６】このうち、前者は、車体にダクトを配設す
る関係でコストが上るだけでなく、通風濾過器の保守・
点検も必要となるので、保守点検の頻度を減らすために
も、フィルタの交換が不要な後者の内扇付が要求されて
きている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された車両用全閉形主電動機においては、固定子鉄
心２と固定子コイル１は、固定子鉄心２の外周から外筒
枠６ａを介して冷却フィン12Ａへ伝達される熱で効果的
に冷却されるが、回転子鉄心13とロータバー14は、矢印
Ａ14，Ａ15で示す冷却風によってのみしか冷却されない
ので、固定子側と比べて冷却効果が低下する。

【００２８】例えば、発明者らが測定した結果では、ロ
ータバー14の温度と固定子コイル１の温度の差は、夏季
の走行中において、最大約40℃で、ロータバー14が最も
高温であった。

【００２９】したがって、この車両用全閉形主電動機の
定格出力は、ロータバー14の温度上昇値によって上限が
決まるので、この車両用全閉形主電動機の小形化及び軽
量化と定格の増加を図るうえでの障害となる。そこで、
本発明の目的は、回転子軸の温度上昇を抑え、小形・軽
量化と定格の増加を図ることのできる車両用全閉形主電
動機を得ることである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回転子軸に内扇が挿着され、この内扇から
外筒枠の通気口を経て通気管に送り込まれた冷却空気を
通気管の外周の冷却フィンで冷却する冷却器が外筒枠の
筒部の外周に固定され回転軸の片端に可撓継手が設けら
れる車両用全閉形主電動機において、可撓継手の外周に
冷却フィンを突設したことを特徴とする。このような手
段によって、本発明においては、可撓継手の外周の冷却
フィンによって回転子軸の温度上昇を抑制する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用全閉形主電
動機の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、
本発明の車両用全閉形主電動機の第１の実施形態を示す
図で、従来の技術で示した図10に対応する図である。図
２は、図１の左側面縮小図で、同じく図９に対応する図
である。

【００３２】図１及び図２において、従来の技術で示し
た図９及び図10と異なるところは、冷却器の構成で、他
は図９及び図10と同一である。したがって、図９及び図
10と同一要素には、同一符号して説明を省略する。

【００３３】図１及び図２において、側枠６ｂには、内
扇７の上端に対向する位置に対して通気口８Ｃが形成さ
れている。側枠６ｂの外側には、図２においては略凸字
状の風胴10ａが固定され、この風胴10ａの図１において
上部の右側に通風管11Ａの左端のフランジ部が当接さ
れ、ボルトで固定されている。したがって、風胴10ａ
は、通気口８Ｃと通気管11Ａを結ぶ通風路となってい
る。

【００３４】風胴10ａの外側には、中央部に対して長い
帯板状の冷却フィン10ｃが放射状に配置され溶接されて
いる。これらの冷却フィン10ｃの両側には、短い冷却フ
ィン10ｄが対称的に配置され溶接されている。通気口８
Ｃの内側には、案内風胴22が固定されている。

【００３５】通風管11Ａには、従来の技術で示した図10
と同様に、冷却フィン12Ａが等間隔に挿入され、通風管
11Ａに溶接されている。接続部10ｂは、外筒枠６ａにフ
ランジを介して固定されている。この結果、風胴10ａ及
び冷却フィン10ｃ，10ｄと通風管11Ａ並びに冷却フィン
12，接続部10ｂで、冷却空気の冷却器10Ａを構成してい
る。

【００３６】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、従来の技術で示した図10と同様に、冷却
空気が内扇７によって図１の矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ
４，Ａ５で示すように環流し、回転子と固定子で加熱さ
れた冷却空気は、冷却器10Ａの風胴10ａと通気管11Ａを
貫流する過程において冷却される。

【００３７】しかも、この冷却空気は、従来の技術で示
した図10と同様に外筒枠６ａの外周の冷却フィン12Ａだ
けでなく、風胴10ａに突設された冷却フィン10ｃ，10ｄ
によって更に冷却されるので、内部の鉄心や巻線の温度
を下げることができ、巻線の通電容量を上げることがで
きるので、小形・軽量化を図ることができる。

【００３８】したがって、矢印Ａ３で示すように外筒枠
６ａの内部に流入する冷却空気の温度を下げることがで
き、矢印Ａ４，Ａ５で示すように、図１において右から
左に貫流する冷却空気の温度を下げることができるの
で、固定子側と比べて高温となる回転子側の温度を下げ
ることができ、ロータバーと回転子鉄心との間の絶縁樹
脂の耐電圧特性の低下を長期に亘って防ぐことができ
る。

【００３９】さらに、風胴10ａは、側枠６ｂの外側に突
設されるが、可撓継手24Ａの片側のフランジ部から突き
出ていないので、組込作業や保守・点検時の作業性の低
下も防ぐことができる。

【００４０】次に、図３は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第２の実施形態を示す縦断面図で、図１に対応す
る図である。図３において、図１と異なるところは、風
胴10ａの内面側に対して、複数枚の冷却フィン10ｅを放
射状に配置して溶接で固定されていることである。

【００４１】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、風胴10ａの内部を矢印Ａ１に示すように
通過して通気管11Ａに送り込まれる冷却空気を、冷却フ
ィン10ｅによって更に冷却することができるので、主枠
６の内部に矢印Ａ３に示すように流入する冷却空気の温
度を更に低下させることができ、固定子コイルやロータ
バーの温度を更に下げることができ、電動機の外形を更
に小形化することができる。

【００４２】また、図４は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第３の実施例を示す図で、図１及び図３で示した
可撓継手24Ａに対応する図である。図４に示した可撓継
手24Ｂにおいて、図１及び図３で示した可撓継手24Ａと
異なるところは、継手の両側の大径部の外周に対して、
台形状の冷却フィン24ａを等間隔に配置して溶接したこ
とである。

【００４３】このように冷却フィン24ａが可撓継手の外
周に突設された車両用全閉形主電動機においては、通気
口８Ｃから矢印Ａ１で示すように風胴10ａの内部に流入
した冷却空気によって加熱された風胴10ａを、回転する
可撓継手24Ｂによって放射状に吹き付ける冷却空気によ
って冷却することができ、回転子軸３の温度も下げるこ
とができるので、内部の固定子コイルやロータバーの温
度を更に下げることができ、外形を更に小形化すること
ができる。

【００４４】次に、図５は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第４の実施形態を示す側面図で、第１の実施形態
で示した図２に対応する図である。図５において図２と
異なるところは、風胴の構成である。

【００４５】すなわち、図５に示した風胴10ｆは、図２
に示した風胴10ａが略凸字状で、側枠６ｂの上部片側に
取り付けられているのに対し、この実施形態では側枠の
全面に亘って環状に形成され、冷却フィンも 360°の全
域に配置されている。

【００４６】すなわち、この風胴10ｆは、略鍵穴状に形
成され、外面側には、図２で示した３枚の冷却フィン10
ｃの他に、13枚の短い冷却フィン10ｄが放射状且つ等間
隔に配置され溶接されている。

【００４７】このように風胴10ｆが形成された車両用全
閉形主電動機においては、図１及び図３の矢印Ａ１に示
すようにこの風胴10ｆに流入した冷却空気を、風胴10ｆ
の外面の全面に突設された冷却フィンによって冷却した
後、通風管11Ａに送り込むことができるので、主枠６の
内部に貫流させる冷却空気の温度を更に低下させること
ができる。

【００４８】次に、図６は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第５の実施形態を示す縦断面図で、従来の技術で
示した図10の車両用全閉形主電動機と類似しており、異
なるところは、冷却器の冷却フィンの取付を傾斜させて
あることで、他は、図10と同一である。

【００４９】すなわち、図６で示した冷却フィン12Ｂ
は、図６及びこの図６の部分平面図を示す図７に示すよ
うに、図６においては回転軸３と平行な方向に（注；図
６で右側に）上部が僅かに傾斜しており、さらに、図７
に示すように、回転軸３と直交方向（すなわち、車両の
走行方向）の線に対して僅かに傾斜している冷却器10Ｃ
となっている。

【００５０】このように冷却器が構成された車両用全閉
形主電動機においては、車両の走行に伴って冷却フィン
12Ｂの片面を流れる空気は、走行方向に対して僅かに傾
斜した冷却フィン12Ｂによって、冷却フィン12Ｂの表面
に対して流速が低下することなく流れるので、冷却フィ
ン12Ｂの放熱効果を上げることができる。

【００５１】すなわち、図10で示した従来の冷却器10Ｃ
では、隣接する冷却フィン12Ａの間の中央部で流速が最
大で、冷却フィン12Ａの表面においては流速が大幅に低
下するのに対して、本実施形態の冷却器10Ｃでは、前述
した冷却フィン12Ｂの片面の流速の低下を防ぐことがで
きる。

【００５２】なお、図６及び図７において、冷却フィン
12Ｂの二つの傾斜方向のうち、図６で示した、上部を回
転軸の軸心と平行な方向の傾斜は省いて、車軸に対して
垂直とし、図６で示す走行方向に対する僅かな傾斜だけ
としてもよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、回転子軸に内扇が挿着
され、この内扇から外筒枠の通気口を経て通気管に送り
込まれた冷却空気を通気管の外周の冷却フィンで冷却す
る冷却器が外筒枠の筒部の外周に固定され回転軸の片端
に可撓継手が設けられる車両用全閉形主電動機におい
て、可撓継手の外周に冷却フィンを突設することで、可
撓継手の外周の冷却フィンによって回転子軸の温度上昇
を抑えたので、小形・軽量化と定格の増加を図ることの
できる車両用全閉形主電動機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用全閉形主電動機の第１の実施形
態を示す縦断面図。

【図２】図１の左側面縮小図。

【図３】本発明の車両用全閉形主電動機の第２の実施形
態を示す縦断面図。

【図４】本発明の車両用全閉形主電動機の第３の実施形
態を示す部分詳細図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は
（ａ）の右側面図。

【図５】本発明の車両用全閉形主電動機の第４の実施形
態を示す側面図。

【図６】本発明の車両用全閉形主電動機の第５の実施形
態を示す縦断面図。

【図７】図６の部分平面図。

【図８】従来の車両用全閉形主電動機が台車に搭載され
た状態を示す平面図。

【図９】図８のＢ−Ｂ断面拡大図。

【図１０】図８のＣ−Ｃ断面拡大図。

【図１１】従来の車両用全閉形主電動機の作用を示す説
明図。

【符号の説明】

１…固定子コイル、２…固定子鉄心、３…回転子軸、４
…案内ダクト、５Ａ…ころ軸受、５Ｂ…玉軸受、６…主
枠、６ａ…外筒枠、６ｂ…側枠、７…内扇、８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ…通気口、９…軸受板、10Ａ，10Ｂ，10Ｃ…冷
却器、10ａ，１０ｂ…風胴、11Ａ，11Ｂ，11Ｃ…通気
管、12Ａ，12Ｂ…冷却フィン、13…回転子鉄心、14…ロ
ータバー、15Ａ，15Ｂ…軸受押え、16…上部取付座、17
…下部取付座、18…梁、19…ボルト、20…車輪、21…レ
ール、22…案内風胴、23…車体、24…可撓継手、25…減
速機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 良直 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 5H609 BB02 BB12 BB19 PP01 PP02 PP05 PP06 PP07 QQ02 QQ09 QQ13 QQ14 QQ23 RR03 RR05 RR07 RR10 RR11 RR16 RR23 RR32 RR35 RR37 RR42 RR43 RR52 RR63 RR67 RR68 RR70

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子軸に内扇が挿着され、この内扇か
   ら外筒枠の通気口を経て通気管に送り込まれた冷却空気
   を前記通気管の外周の冷却フィンで冷却する冷却器が前
   記外筒枠の筒部の外周に固定され前記回転子軸の片端に
   可撓継手が設けられる車両用全閉形主電動機において、
   前記可撓継手の外周に冷却フィンを突設したことを特徴
   とする車両用全閉形主電動機。