JP2002535562A - 電動駆動装置 - Google Patents

電動駆動装置

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JP2002535562A
JP2002535562A JP2000596275A JP2000596275A JP2002535562A JP 2002535562 A JP2002535562 A JP 2002535562A JP 2000596275 A JP2000596275 A JP 2000596275A JP 2000596275 A JP2000596275 A JP 2000596275A JP 2002535562 A JP2002535562 A JP 2002535562A
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ディーナー、カール‐フリードリッヒ
コンラーツ、ヘルマン‐ヨーゼフ
ホップフ、ヴェルナー
リーネルト、ヴォルフガング
ピティウス、エッケハルト
ザイツ、ペーター
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Abstract

(57)【要約】 自己冷却形電動機（１）において冷却作用を改善する。このために電動機軸（３）とファンロータ（２）との間に電磁回転数制限・調整装置が設けられている。その場合、電動機回転数に依存して電磁滑りクラッチ（６、１０）を介して駆動されるファンロータが、電動機ハウジングないしは電動機軸受シールド（５）に自由に回転可能に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、電動機で駆動される少なくとも１つのファンロータを備え、電動機
軸と自由に回転可能に支持されたファンロータとの間に、電動機回転数に依存す
る電磁滑りクラッチが配置されている電動駆動装置に関する。
【０００２】 三相電鉄主電動機のような鉄道車両および装軌車両用の電動機は、電動機トル
ク従って電動機重量並びに構造形状を小さくするために、ますます大きな回転数
で運転される。ヨーロッパ特許第０８２６２６６号明細書において、電動機を冷
却するために、電動機軸上に自由に回転可能に支持されたファンロータが設けら
れている。電動機軸とファンロータとの間に、冷却空気搬送を必要な冷却空気量
に制限する電磁式回転数制限・調整装置が形成されている。その場合、滑りクラ
ッチの連動作用が、電動機軸の回転数増大に伴ってほとんど無効になるまで低下
し、電動機回転数が低下する際には再び完全連動作用まで増大するように、予め
定められた電動機回転数からファンロータ回転数が電動機回転数に対して減少さ
れる。
【０００３】 ドイツ特許出願第１９８０１３１０．８号明細書に、この種の電動駆動装置が
記載されている。その滑りクラッチは、電動機軸が永久磁石を支持し、ファンロ
ータのハブ内周面にセグメント状に凹みが形成され、またはファンロータが永久
磁石を備え、電動機軸がその外周面にセグメント状の凹みを有し、それによって
、セグメント化されたファンロータが電動機軸の永久磁石と共働して、ないしは
セグメント化された電動機軸がファンロータの永久磁石と共働して、電動機回転
数に依存して回転数制限・調整装置が働くようにする。この滑りクラッチは磁気
抵抗原理に基づいて作動する。
【０００４】 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の電動駆動装置を、自己冷却、つまり電動
機で駆動される少なくとも１つのファンロータによる電動機冷却について改善す
ることにある。
【０００５】 この課題は本発明に基づいて請求項１の特徴部分に記載の手段によって解決さ
れる。これによって、電動機の低速回転時には冷却空気量を十分に利用でき、高
速回転時には被搬送冷却空気量が、増大する回転数にもはや比例しないで増大す
ることが達成される。ファンロータが本発明に基づいて電動機ハウジングないし
は軸受シールドに支持され、従って電動機軸に支持されないことによって、電動
機軸とファンロータとの相対回転が小さい時あるいはほぼ零であるとき、常に十
分大きなファンロータ軸受回転数が生ずる。これによって、良好な運転特性およ
びファンロータ軸受装置の良好な軸受潤滑が達成される。電動機軸上における従
来公知のファンロータ軸受装置の場合、回転する軸受外輪および遠心力によって
、潤滑材が外輪に向けて押し付けられ、大きな軸受摩擦を生ずる。しかし本発明
の場合、電動機ハウジングないしは電動機軸受シールドに配置された、ファンロ
ータの軸受装置の外輪は静止している。これは軸受の摩擦を減少させる。ファン
ロータが電動機の回転子から機械的に切り離されていることによって、例えば回
転子のアンバランスによってひき起こされる軸受負荷が減少する。
【０００６】 本発明の実施態様において、電動機軸あるいはファンロータにある永久磁石と
共に電磁滑りクラッチを形成する、ファンロータあるいは電動機軸にある導電性
部分は、銅ブッシュのような導電材料製ブッシュから構成されている。これによ
って、導磁性ファンロータハブ内に置かれる簡単に形成すべき導電性ブッシュは
、補助かご形巻線が不要である。簡単に製造可能なブッシュが銅から構成される
と好ましい。
【０００７】 本発明の他の実施態様において、ファンロータあるいはそのハブはアルミニウ
ムのような非磁性材料から成り、その場合、補助ブッシュは省かれる。他方では
、ファンロータはプラスチックで作られ、そのプラスチック製ハブに、導電性ブ
ッシュ（例えば銅ブッシュ）が嵌め込まれる。この実施態様の場合、軽量化がで
き、これは高速回転駆動装置にとって重要である。
【０００８】 本発明の他の実施態様は、短い軸線方向構造長さの駆動装置に対して、電磁滑
りクラッチの部分（磁石とかご）が電動機軸に対して同軸的ではなく、（円板回
転子原理で）半径方向に配置されていることによって特徴づけられる。
【０００９】 本発明に基づいて、電磁滑りクラッチは、磁石の中央およびかごの中央が軸線
方向にずらされているように形成され、これによって、ファンロータ軸受装置に
作用しふらつき運動を阻止する軸線方向分力が発生する。この場合、ファンロー
タ軸受装置は、電動機ハウジングないしは電動機軸受シールドとファンロータと
の間における軸受（例えば２列軸受あるいは軸受ユニット）だけで実施できる。
【００１０】 本発明は更に請求項８に基づく実施態様を含み、電磁滑りクラッチが磁気抵抗
原理に基づいて動作し、滑りクラッチ部品はかご形巻線あるいは銅ブッシュなし
でも実施できる。
【００１１】 滑りクラッチの電磁部品の形成において、更に、永久磁石対は、例えば電動機
軸の横孔ないしはンロータの孔に嵌め込まれる１つあるいは複数の棒磁石によっ
て置き換えられる。その場合、磁石に作用する合成遠心力は避けられ、棒磁石を
簡単に取り付けて固定することができる。
【００１２】 本発明の他の実施態様は他の従属請求項に記載されている。
【００１３】 以下において図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。図１には
、特に高速運転される三相電鉄主電動機に適用される本発明に基づく電動駆動装
置の一部が断面図で示されている。
【００１４】 図１には、公知の電動機１における電動機ハウジング５のうちの電動機軸受シ
ールドと電動機ハウジングカバー１５、並びに電動機軸３、電動機軸軸受１３、
電動機軸軸受カバー１４および羽根１６付きのファンロータ２が示されている。
図示の実施例において、ファンロータ２はそのハブ７を介して、電動機軸３に対
して同軸的に、電動機ハウジング５ないしは電動機軸受シールドに、自由に回転
可能に支持されている。２つの軸受４、４′から成る図示した実施例のファンロ
ータ２の軸受装置は、その固定外輪が、電動機ハウジング５ないしは電動機軸受
シールドの軸受受け８内に置かれている。その場合、ファンロータ２のハブ７の
スリーブ状成形部９は、ファンロータ軸受４、４′の回転内輪に支持されている
。ファンロータ２の軸受装置は、例えば図示されているように２つの軸受４、４
′から構成されているか、あるいは２列軸受ないしは軸受列４、４′付き軸受ユ
ニットから構成されている。この軸受装置はまた、公知の軸線方向固定装置（図
示せず）に付設されている。
【００１５】 自由に回転可能に支持されたファンロータ２と電動機軸３との間に、冷却空気
送風機用の電磁式回転数制限・調整装置が設けられている。電磁滑りクラッチと
して設計されたこの装置は、電動機回転数の増加に伴って、特に所定の回転数範
囲から、滑りクラッチを介してファンロータの駆動作用を減少させるように作用
する。他方ではこの滑りクラッチは、電動機回転数が所定の回転数範囲以下に低
下した場合、クラッチによるファンロータの駆動作用を再度増加させるように作
用する。この電磁滑りクラッチの予め設定できる空隙１１で分離された部品６、
１０は、磁石６およびかご１０によって形成されている。
【００１６】 図示した実施例において、電動機軸３は永久磁石６を支持し、ファンロータ２
つまりそのハブ７は１つあるいは複数の短絡巻線あるいはかご形巻線１０を装備
している。この実施例において、かご１０は、例えばプラスチック製ファンロー
タ２のハブ７に嵌め込まれる銅ブッシュから構成されている。１２はファンロー
タハブ７と電動機軸３との間の隙間である。
【００１７】 図示されていない実施例に基づいて、永久磁石をファンロータに配置し、かご
の電気部品１０を電動機軸に配置することもできる。滑りクラッチの励磁は、永
久磁石を介しておよび電動機軸３ないしはンロータ２の回転に基づいて行われる
。ファンロータを連動するために必要なトルクは、かご形回転子付きの非同期機
と同じ原理でかご１０に電圧を誘導することによって生ずる。この装置は特に、
（場合によっては反動トルクを無視して）予め定められた回転数の際に、空力回
路の圧力降下に打ち勝つために正に十分である最大トルクが得られるように設計
されている。この回転数は一般には電動機最大回転数の５０〜７５％である。い
ま電動機回転数がこの値を超えると、クラッチのトルク・滑り特性曲線に基づい
て、ファンロータにおいて低い回転数が生じ、これによって冷却空気量、消費エ
ネルギおよびファンの騒音が低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく電動駆動装置の一部断面図。
【符号の説明】
１ 電動機 ２ ファンロータ ３ 電動機軸 ４ 軸受 ５ 電動機ハウジング ６ 永久磁石 ７ ファンロータハブ ８ 軸受受け ９ スリーブ状成形部 １０ ブッシュ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｅ ３Ｈ０４５ Ｎ ５Ｈ６０７ Ｐ ５Ｈ６０９ 29/28 29/28 Ｎ 29/42 29/42 Ｍ Ｆ１６Ｄ 7/02 Ｆ１６Ｄ 7/02 Ｃ Ｈ０２Ｋ 7/11 Ｈ０２Ｋ 7/11 7/14 7/14 Ａ 9/06 9/06 Ｇ (72)発明者 コンラーツ、ヘルマン‐ヨーゼフ ドイツ連邦共和国 デー‐91126 シュヴ ァーバッハ タンホイザーシュトラーセ ７ (72)発明者 ホップフ、ヴェルナー ドイツ連邦共和国 デー‐90522 オベラ スバッハ ファルンシュトラーセ 18 (72)発明者 リーネルト、ヴォルフガング ドイツ連邦共和国 デー‐90449 ニュル ンベルク レドニッツシュトラーセ 48 (72)発明者 ピティウス、エッケハルト ドイツ連邦共和国 デー‐91154 ロート ノルトリング 20 (72)発明者 ザイツ、ペーター ドイツ連邦共和国 デー‐91224 ポンメ ルスブルン エッシェンバッハ 410 Ｆターム(参考） 3H021 AA01 AA08 BA06 BA11 CA09 DA08 3H022 AA02 BA01 BA03 BA04 BA06 BA07 CA01 CA07 CA09 CA11 CA19 CA48 CA51 CA54 CA56 DA03 DA09 DA20 3H033 AA02 AA11 BB02 BB06 BB11 CC01 CC03 CC05 CC06 CC07 DD01 DD26 DD29 DD30 EE03 EE14 EE15 3H034 AA02 AA11 BB02 BB06 BB11 CC01 CC03 CC05 CC06 CC07 DD01 DD24 DD28 DD30 EE03 EE14 EE15 3H035 AA03 AA04 AA06 3H045 AA06 AA09 AA12 AA26 AA31 BA12 BA19 BA31 CA06 CA23 DA10 5H607 AA12 BB01 BB07 BB14 CC03 DD03 EE04 EE26 FF04 5H609 BB03 BB12 BB18 PP02 QQ02 QQ12 RR04 RR16 RR27 RR42 RR73 SS21 SS22

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動機（１）で駆動される少なくとも１つのファンロータ（
    ２）を備え、 電動機軸（３）と自由に回転可能に支持されたファンロータ（２）との間に、
    電動機回転数に依存する電磁滑りクラッチが配置され、 電動機軸（３）とファンロータ（２）との間に、冷却空気搬送を必要な冷却空
    気量に制限する電磁式回転数制限・調整装置が設けられ、 滑りクラッチの連動作用が、電動機軸の回転数増大に伴ってほとんど無効にな
    るまで低下し、電動機回転数が低下する際には再び完全連動作用まで増大するよ
    うに、予め定められた電動機回転数からファンロータ回転数が電動機回転数に対
    して減少され、 ファンロータ（２）が軸受（４、４′）を介して電動機ハウジング（５）に自
    由に回転可能に支持され、 電動機軸（３）が永久磁石（６）を支持し、ファンロータ（２）のハブ（７）
    が導電性部分を有しているか、あるいは、ファンロータが永久磁石を、電動機軸
    が導電性部分を備えている電動駆動装置。
  2. 【請求項２】 ファンロータ（２）が電動機ハウジング（５）の電動機軸受
    シールドに支持されていることを特徴とする請求項１記載の電動駆動装置。
  3. 【請求項３】 ファンロータ（２）の軸受（４、４′）の軸受外輪が、電動
    機ハウジング（５）あるいは電動機軸受シールドの軸受受け（８）に置かれ、フ
    ァンロータハブ（７）のリング状成形部が、ファンロータ軸受（４、４′）の回
    転軸受内輪に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電動駆動装
    置。
  4. 【請求項４】 電動機軸（３）あるいはファンロータ（２）にある永久磁石
    （６）と共に電磁滑りクラッチを形成する、ファンロータあるいは電動機軸にあ
    る導電性部分が、銅ブッシュのような導電材料製ブッシュ（１０）から構成され
    ていることを特徴とする請求項１記載の電動駆動装置。
  5. 【請求項５】 永久磁石（６）及び／又はブッシュ（１０）が、ファンロー
    タ（２）のハブ（７）あるいは電動機軸（３）に環状にあるいは断片的に配置さ
    れていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の電動駆動装置。
  6. 【請求項６】 ファンロータ（２）がアルミニウムのような非磁性材料から
    成るハブ（７）を有するか、又はファンロータがプラスチックから成り、ファン
    ロータハブ（７）に導電材料製ブッシュ（１０）が嵌め込まれていることを特徴
    とする請求項１乃至５の１つに記載の電動駆動装置。
  7. 【請求項７】 電磁滑りクラッチ（６、１０）の一部が、電動機軸（３）に
    対して同軸的にあるいは半径方向に配置されていることを特徴とする請求項１乃
    至６の１つに記載の電動駆動装置。
  8. 【請求項８】 電動機軸が永久磁石を支持し、ファンロータのハブ内周面に
    セグメント状に凹みが形成され、またはファンロータが永久磁石を備え、電動機
    軸がその外周面にセグメント状の凹みを有し、それによって、セグメント化され
    たファンロータが電動機軸の永久磁石と共働して、ないしはセグメント化された
    電動機軸がファンロータの永久磁石と共働して、電動機回転数に依存して回転数
    制限・調整装置が働くようにすることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載
    の電動駆動装置。
  9. 【請求項９】 滑りクラッチの一方の部分である永久磁石の中央が、滑りク
    ラッチの他方の部分であるかごの中央に対して軸線方向にずらされていることを
    特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の電動駆動装置。
  10. 【請求項１０】 電動機ハウジングあるいは電動機軸受シールドにおけるフ
    ァンロータの軸受装置が単一の軸受から構成されていることを特徴とする請求項
    ９記載の電動駆動装置。
  11. 【請求項１１】 滑りクラッチの一方の部分が、電動機軸の孔あるいはファ
    ンロータの孔に差し込まれた１つあるいは複数の棒磁石から構成されていること
    を特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の電動駆動装置。
  12. 【請求項１２】 鉄道車両および装軌車両用の全閉形あるいは開放形電動機
    （１）に対する吸込み式あるいは押込み式通風のための少なくとも１つのファン
    ロータ（２）が、少なくとも電動機シールド（５）に自由に回転可能に支持され
    、形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の電動駆動装
    置。
  13. 【請求項１３】 電磁滑りクラッチ（６、１０）の一方の部分が、予め定め
    られた電動機回転数において、電動機軸（３）とファンロータ（２）との間で、
    空力回路の圧力降下に打ち勝つために十分な最大トルクないしは最大連動作用が
    得られるように、設計されていることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記
    載の電動駆動装置。
  14. 【請求項１４】 高速回転運転される三相電鉄主電動機用として設けられて
    いることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の電動駆動装置。
JP2000596275A 1999-01-27 2000-01-14 電動駆動装置 Pending JP2002535562A (ja)

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