JP2006025521A - Full closure motor for driving vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道等の車両を駆動するための車両駆動用全閉型電動機に関する。 The present invention relates to a vehicle drive fully-closed electric motor for driving a vehicle such as a railway.
一般に、鉄道車両等では、車体の下に配置された台車に車両駆動用電動機を装荷し、この電動機の回転力を歯車装置を介して車輪に伝達して車両を走行させるようにしている。従来、この種の車両駆動用電動機は図8に示した構造となっている。 In general, in a railway vehicle or the like, a vehicle driving motor is loaded on a carriage disposed under the vehicle body, and the rotational force of the motor is transmitted to wheels via a gear device so that the vehicle travels. Conventionally, this type of vehicle driving motor has the structure shown in FIG.
この図に示した従来の車両駆動用電動機は、固定側部材である円筒状のフレーム101を有し、このフレーム101の一側にブラケット102を取り付け、フレーム101の他側の中央部にハウジング103を取り付け、このブラケット102とハウジング103それぞれの中心部に設けた軸受104、105各々によってロータシャフト106の両端部各々を回転自在に支持している。
The conventional vehicle driving motor shown in this figure has a
そして、ロータシャフト106の軸方向の中央部分にロータ鉄心107を固定し、このロータ鉄心107の外周部に形成された多数の溝各々の中にロータバー108を埋め込み、各々のロータバー108の両端部をロータ鉄心107より張出させ、その張出部分をエンドリングで一体に接続して誘導電動機のかご形ロータを形成している。また、ロータ鉄心107には、軸方向に貫通した複数個の通風穴107aを設けている。
Then, the
フレーム101の内周部には、円筒状のステータ鉄心110を取り付け、このステータ鉄心110の内周面に形成された多数の溝の中にステータコイル111を収納している。このステータコイル111のコイルエンド部は、ステータ鉄心110の両側に張出した形となっている。
A
ステータ鉄心110の内周面とロータ鉄心107の外周面との間には、一様な空隙を形成してある。ロータシャフト106の駆動側端106aは機外に突出させてある。この突出した駆動側端106aの部分には、駆動用歯車装置と結合するための継手(カップリング)を取り付ける。ロータシャフト106の機内部分には通風ファン109を固定してある。この通風ファン109は中央より放射状に配置された複数の羽根109aを有している。ブラケット102におけるこの通風ファン109の外周部に対向する部分には、複数の排気口102aが円周方向に沿って設けてある。
A uniform gap is formed between the inner peripheral surface of the
フレーム101の反駆動側の上方に入気口101aを設け、この入気口101aを覆うように通風ろ過器112を取り付け、通風ろ過器112の外気取入口部には、塵埃を捕捉するためのフィルター112aを取り付けてある。
An
図8に示した電動機全体は、フレーム101に設けられた取付腕部を台車枠にボルトで締結固定し、ロータシャフト端部106aに接続した継手を介して、電動機の回転力を歯車装置から車輪に伝達して車両を走行させる。
In the entire motor shown in FIG. 8, the mounting arm portion provided on the
この電動機の運転時には、電動機のステータコイル111とロータバー108が発熱するため、外気を電動機内に流通させて冷却し、電動機の温度上昇を抑制する。この冷却作用は次の通りである。
During the operation of the electric motor, the
運転時、通風ファン109がロータシャフト106によって回転し、機内の空気を排気口102aより機外に排出し、これに伴って入気口101aより外気が機内に吸引される。機内に吸引される外気は、通風ろ過器112を経て入気口101aより機内に流入した後、ロータ鉄心107の通風穴107aを通り、またロータ鉄心107の外周とステータ鉄心110の内周との間の空隙部を通って通風ファン109側に流通し、通風ファン109の回転により排気口102aより機外に排出される。
During operation, the
このように機内に外気を流通させることにより、ロータバー108、ステータコイル111及び機内の各部を冷却し、ロータバー108、ステータコイル111の温度上昇が許容温度を超えないようにしている。
By circulating the outside air in the machine in this way, the
しかしながら、電車等の床下台車に搭載される車両駆動用電動機の周囲の外気には、車両走行時に巻き上げられる塵埃が多量に存在し、取り入れる外気はひどく汚損された環境にある。そのため、図8に示した従来例の車両駆動用電動機では、機内に取り入れる外気に対して、通風ろ過器112のフィルター112aによって塵埃を捕捉して清浄化を図っているが、運転を続けることにより、次第にフィルター112aに目詰まりが生じ、機内の通風量が減少してしまう。このため、短い間隔の定期的なフィルターの清掃保守を必要とし、多大な労力を費やさねばならない技術的課題があった。
However, in the outside air around the vehicle driving motor mounted on an underfloor carriage such as a train, there is a large amount of dust that is wound up when the vehicle travels, and the outside air to be taken in is in a severely polluted environment. Therefore, in the conventional vehicle drive motor shown in FIG. 8, the outside air taken into the machine is captured and cleaned by the
この問題を解決するために、近年では、全閉外扇冷却型の車両駆動用電動機の開発が進められている。この全閉外扇冷却型電動機の構造が図9に示してある。これについて説明すると、有底円筒形のフレーム201の駆動側端部にブラケット202を設け、反駆動側の中央部にハウジング203を設けてある。フレーム201の内周部には、ステータ鉄心204を設けてある。
In order to solve this problem, in recent years, development of a fully-enclosed external fan cooling type vehicle drive motor has been underway. The structure of this fully-enclosed external fan cooling type motor is shown in FIG. This will be described. A
ブラケット202とハウジング203とのそれぞれに取り付けられた軸受205、206によってロータシャフト207を回転自在に支持している。このロータシャフト207の軸方向中央部には、ロータ鉄心208を設けてある。ロータシャフト207の反駆動側端部は機外に張出しており、この張出部分には通風ファン209を取付けてある。
A
フレーム201の外周面には、軸方向に延びた形状の冷却フィン201aを多数設け、この冷却フィン201aを覆う形でカバー210を被せることにより、カバー210の内側とフレーム201の外側とに囲まれた軸方向に延びる空間を形成し、この空間を通風路211としている。
The outer peripheral surface of the
通風路211の駆動側は外部に開放され、その反駆動側は通風ファン209の外周側に向けて開口している。電動機の反駆動側端部にはカバー212を取り付けてあり、このカバー212の中心部には、通風ファン209のために外気取入口212aを形成してある。
The drive side of the
この図9に示した全閉外扇冷却型電動機は、電動機内部が外部と遮断された全閉型となっているので、その内部で発生した熱は、主に、フレーム201の外周面に多数設けられた冷却フィン201aから放出される。そして、運転時には、通風ファン209の回転により外気をフレーム201の外周部の通風路211に送り込んで軸方向に流通させることにより、この通風路211内に配置された多数の冷却フィン201aから機内の熱を外気に放出させる。
The fully-enclosed fan-cooled electric motor shown in FIG. 9 is a fully-enclosed type in which the inside of the motor is shut off from the outside, so that a large amount of heat generated inside is provided mainly on the outer peripheral surface of the
この全閉外扇冷却型電動機は、外気を機内に流通させないため外気に混入している塵埃で機内が汚損されることがなく、さらに機外部分を外気で冷却するので外気の塵埃を除去するフィルターも不要になる利点がある。 This fully-enclosed external fan cooling type electric motor does not circulate the outside air into the machine, so the inside of the machine is not polluted with the dust mixed in the outside air, and the outside part is cooled by the outside air, so the filter removes dust from the outside air There is also an advantage that becomes unnecessary.
しかしながら、図9に示した開発途上の全閉外扇冷却型電動機では、フィルターが不要のため保守の省力化が可能になるが、次に述べる技術的課題があり、改善が望まれていた。 However, the fully-enclosed external fan cooling motor shown in FIG. 9 does not require a filter and can save labor for maintenance. However, there is a technical problem described below, and improvement has been desired.
第一には、機内の発熱部の冷却がフレーム201を介した冷却フィン201aにより間接的に行われるために放熱性が低い。そのため、図8に示した従来例の電動機のような冷却性能を得るためには、通風ファン209による通風量を増大させて冷却フィン201aの冷却性能を増大させる必要がある。
First, since the cooling of the heat generating part in the machine is indirectly performed by the
ところが、通風量を増大させるためには、通風ファン209を大型化、大径化する必要があり、そのため運転時の通風ファン209の騒音が大きくなる。近年、車両の乗り心地や周辺環境への影響を改善するため駆動用電動機の低騒音化が望まれているので、通風ファンの大型化による騒音の増大は望ましくなく、低騒音化への改善が望まれていた。
However, in order to increase the amount of ventilation, it is necessary to increase the size and diameter of the
第二には、軸受205、206の温度上昇の増大の問題がある。軸受205、206はそれに充填している潤滑グリースにより潤滑を行っているため、軸受205、206の温度が上昇すると潤滑グリースの劣化が促進され、早期のグリース交換が必要となる。全閉外扇冷却型電動機では、機内を外気が流通しないので、ロータの熱が軸受に伝達し易く、軸受の温度上昇は従来型より大きくなる。
Second, there is a problem of an increase in temperature rise of the
さらに、駆動側のブラケット202は冷却外気の排風側に位置しているために排風温度により加熱され、その上、軸受205に冷却風が当たらないため、駆動側の軸受205の温度が大幅に上昇する。車両駆動用電動機では、グリースの更新周期を延ばして保守の省力化を図ることが進められている中で、軸受の温度上昇度合いが増大することによって潤滑グリースの劣化が早まり、早期にグリース交換が必要になるという技術的問題があり、その改善が望まれていた。
Further, since the driving
第三として、冷却性能の低下による大型化と質量の増大の問題がある。全閉外扇冷却型電動機の場合には、電動機内部の熱をフレーム外周面の冷却フィン201aで外気に放出するため冷却効率が図8の従来例の電動機よりも低下する。そのためステータコイル213やロータバー214の温度上昇が許容値を越えてしまい、温度上昇を抑えるためには、ステータコイル213、ロータバー214のサイズを大きくし、発熱を少なくする必要がある。そのため電動機の体格が容量(出力)に比べて大型化し、質量が増大する。
Thirdly, there is a problem of an increase in size and an increase in mass due to a decrease in cooling performance. In the case of a fully-enclosed external fan cooling type electric motor, the heat inside the electric motor is released to the outside air by the
さらに流通する冷却風の下流側は、流通外気の温度上昇に伴って冷却性能が低下するため、内部のステータコイル213、ロータバー214の排風側に位置する部分の温度上昇が他の部分よりも大きくなり、ローカルヒートの状態になる。そこで、ローカルヒート部の温度上昇を許容値内に抑えるためには、電動機の体格をさらに大型化しなければならなくなる。電車等では、台車内の限られたスペースに駆動電動機を搭載するため、駆動電動機の体格が大きくなると搭載困難となる場合がある。反対に、スペース内に搭載できる体格にした場合は、電動機の容量が不足して所期の性能を得られないことになってしまう。そのため、ローカルヒートを無くし、放熱性能が良い車両駆動用全閉型電動機の実現が望まれていた。
Further, since the cooling performance of the downstream side of the circulating cooling air decreases as the temperature of the circulating outside air rises, the temperature rise in the portion located on the exhaust air side of the
本発明は、従来提案されている車両駆動用全閉型電動機にあって、機内の汚損を無くすと同時に冷却用の通風ファンの騒音を低減し、軸受部分の温度上昇を低減することにより潤滑グリースの交換周期を長くし、さらに冷却性能の向上とローカルヒートを無くすことにより小型軽量化又は容量(出力)増大が図れる車両駆動用全閉型電動機を提供することを目的とする。 The present invention relates to a conventionally proposed fully-closed electric motor for driving a vehicle, which eliminates internal fouling and at the same time reduces the noise of a cooling fan and reduces the temperature rise of a bearing portion, thereby lubricating grease. It is an object of the present invention to provide a fully-closed electric motor for driving a vehicle that can be reduced in size and weight or increased in capacity (output) by extending the replacement period of the motor, further improving cooling performance and eliminating local heat.
上記目的を達成するために、本発明の車両駆動用全閉型電動機は、ステータフレームの内周側にステータ鉄心を取り付け、当該ステータ鉄心の内周側にロータ鉄心を配置し、当該ロータ鉄心の中心部にロータシャフトを結合し、前記ステータフレームの長手方向の両端部に軸受を支持するブラケットを取り付け、前記各軸受によって前記ロータシャフトを回転自在に支持するように構成した車両駆動用全閉型電動機において、駆動側の前記軸受よりも機内側の位置において前記ロータシャフトに第1の通風ファンを取り付け、反駆動側の前記軸受よりも機内側の位置において前記ロータシャフトに第2の通風ファンを取り付け、前記第1及び第2の通風ファンの外周部と前記各ブラケットの機内側に張出した部分の内周部との間に円周状の微小間隙を形成し、前記第1及び第2の通風ファンの機外側壁面にそれぞれ複数枚の羽根を放射状に設け、前記各ブラケットにおける前記各通風ファンの羽根よりも内径側位置に複数個の外気の入気口をそれぞれ設け、前記各ブラケットにおける前記各通風ファンの羽根の外周部よりも外径側位置に複数個の外気の排気口を設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a fully-closed motor for driving a vehicle according to the present invention has a stator core attached to the inner peripheral side of a stator frame, a rotor core arranged on the inner peripheral side of the stator core, A fully-closed type for driving a vehicle, in which a rotor shaft is coupled to a central portion, brackets that support bearings are attached to both ends in the longitudinal direction of the stator frame, and the rotor shaft is rotatably supported by the bearings. In the electric motor, a first ventilation fan is attached to the rotor shaft at a position on the inner side of the bearing on the driving side, and a second ventilation fan is mounted on the rotor shaft at a position on the inner side of the bearing on the non-driving side. Mounting, a circumferential fine gap between the outer peripheral portion of the first and second ventilation fans and the inner peripheral portion of the bracket projecting to the inside of the machine A gap is formed, and a plurality of blades are radially provided on the outer wall surfaces of the first and second ventilation fans, respectively, and a plurality of outside air is disposed at positions on the inner diameter side of the blades of the ventilation fans in the brackets. Each of the air inlets is provided, and a plurality of outside air exhaust ports are provided at positions on the outer diameter side of the outer peripheral portion of the blade of each ventilation fan in each bracket.
本発明の車両駆動用全閉型電動機によれば、両端部に設けた第1及び第2の通風ファンの回転によって冷却用外気を電動機両端部側面に流通して冷却すると共に、電動機外周部は走行風によって冷却されるため、冷却性が向上すると共にローカルヒートが無くなる。また、機内空気の熱及びロータ鉄心の熱が第1及び第2の通風ファンの羽根により流通する外気に積極的に放出されるので、ロータ及び機内各部の冷却性がさらに向上する。したがって、電動機の小型軽量化又は容量の増大化を図ることができる。また、軸受を支持するブラケット表面に外気が流通することによりブラケットの冷却性が向上し、軸受外輪部の温度上昇が抑制されると同時にロータ鉄心よりロータシャフトを介して軸受に伝わる熱は第1及び第2の通風ファンによって外気に放出されるため、軸受内輪部の温度上昇が抑制される。したがって、潤滑グリースの劣化寿命を延ばすと共に電動機の保守のための分解手入れ周期を延ばすことができる。さらに、通風ファンを両側に分散したことにより、従来の通風ファンよりも小型、小径化が可能となり、運転時の騒音を低減して電動機の低騒音化を図ることができる。 According to the vehicle drive fully-closed electric motor of the present invention, the cooling outside air is circulated and cooled on both sides of the motor by the rotation of the first and second ventilation fans provided at both ends, and the outer periphery of the motor is Since it is cooled by the traveling wind, the cooling performance is improved and local heat is eliminated. Further, since the heat of the in-machine air and the heat of the rotor core are positively released to the outside air circulated by the blades of the first and second ventilation fans, the cooling performance of the rotor and each part of the in-machine is further improved. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the electric motor or increase the capacity. Further, the outside air flows to the surface of the bracket that supports the bearing, so that the cooling performance of the bracket is improved, the temperature rise of the bearing outer ring portion is suppressed, and at the same time, the heat transmitted from the rotor core to the bearing through the rotor shaft is the first. And since it discharge | releases to external air by the 2nd ventilation fan, the temperature rise of a bearing inner ring | wheel part is suppressed. Therefore, it is possible to extend the deterioration life of the lubricating grease and extend the disassembly maintenance period for the maintenance of the electric motor. Furthermore, by distributing the ventilation fans on both sides, it is possible to reduce the size and the diameter of the conventional ventilation fan, and it is possible to reduce noise during operation by reducing noise during operation.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施形態の車両駆動用全閉型電動機の正面図、図2は図1のA−O線断面図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a fully-closed motor for driving a vehicle according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-O in FIG.
図2において、1は円筒状のステータフレームで、その内周側に円筒状のステータ鉄心2が同心状に固定されている。ステータ鉄心2の内周部には、複数のステータコイル3が収納されている。
In FIG. 2, 1 is a cylindrical stator frame, and a cylindrical stator core 2 is concentrically fixed to the inner peripheral side thereof. A plurality of
ステータフレーム1の駆動側端部には、第1の外周ブラケット4が取り付けられている。その内周側には、軸受5を内蔵した第1の内周ブラケット6がボルト7にて締結されている。
A first outer
また、ステータフレーム1の反駆動側端部には、第2の外周ブラケット8が取り付けられている。その内周側には、軸受9を内蔵した第2の内周ブラケット10がボルト11にて締結されている。
A second outer
ステータ鉄心2の内径側にはロータ鉄心12が配置されている。ロータ鉄心12の中心部にはロータシャフト13が取り付けられ、その両端部は軸受5、9によって回転自在に支持されている。ロータシャフト13の駆動側端部13aは機外に張出し、この部分に駆動歯車装置を接続するための継手が取り付けられる。
A
ロータ鉄心12の外周部には、複数のロータバー14が収納され、ロータ鉄心12の内周部には、軸方向に貫通する通風穴12aが複数個設けられている。
A plurality of rotor bars 14 are accommodated in the outer peripheral portion of the
駆動側の軸受5を内蔵した第1の内周ブラケット6の機内側に隣接した位置においてロータシャフト13上に第1の通風ファン15が取り付けられている。また、反駆動側の軸受9を内蔵した第2の内周ブラケット10の機内側に隣接した位置においてロータシャフト13上に第2の通風ファン16が取り付けられている。
A
第1の通風ファン15の主板の外周部と第1の外周ブラケット4の機内側の張出部の内周部とで円周状の微小間隙部を形成している。この円周状の微小間隙部は互いに凹凸形状として二段構造に形成してある。
A circumferential minute gap is formed by the outer peripheral portion of the main plate of the
同様に第2の通風ファン16の主板の外周部と第2の外周ブラケット8の機内側の張出部の内周部とで円周状の微小間隙部を形成している。
Similarly, a circumferential minute gap portion is formed by the outer peripheral portion of the main plate of the
第1の通風ファン15の機外側の壁面には複数枚の送風用の羽根15aが放射状に設けられており、機内側壁面には複数枚の送風用の羽根15bが放射状に設けられている。また、第2の通風ファン16の機外側壁面には複数枚の送風用の羽根16aが放射状に設けられている。なお、羽根15aの枚数と羽根16aの枚数は異なっていると共に互いに割り切れない値に設定してある。
A plurality of
第1の内周ブラケット6の壁面には複数個の外気の入気口6aが設けられている。また、第1の外周ブラケット4の壁面には複数個の外気の排気口4aが設けられている。さらに、第1の外周ブラケット4の外壁には多数の放熱フィン4bが放射状に設けられ、第1の外周ブラケット4の内壁には多数の吸熱フィン4cが放射状に設けられている。
The wall surface of the first inner
第2の内周ブラケット10の壁面にも複数個の外気の入気口10aが設けられている。また、第2の外周ブラケット8の壁面には複数個の外気の排気口8aが設けられている。さらに、第2の外周ブラケット8の外壁には多数の放熱フィン8bが放射状に設けられ、第2の外周ブラケット8の内壁には多数の吸熱フィン8cが放射状に設けられている。
A plurality of
ステータフレーム1の外周面には、多数の冷却フィン1aがステータフレーム1の長手方向と直交する方向(車両進行方向と同一方向)に設けられている。
On the outer peripheral surface of the
第1の通風ファン15の外径d2はロータ鉄心12の外径Dより大きく、かつ第1の外周ブラケット4と第1の内周ブラケット6の取付部である組み込み嵌合部の径d1より小さくしてある。
The outer diameter d2 of the
また、第2の通風ファン16の外径d3はロータ鉄心12の外径Dよりも小さく、かつ第2の外周ブラケット8と第2の内周ブラケット10の取付部である組み込み嵌合部の径d4より大きくしてある。
Further, the outer diameter d3 of the
図1に示すように、電動機全体は、ステータフレーム1の外部に設けたフレームアーム1b、1cをボルトで台車枠に固定して、車両の床下に配置された台車に装荷してある。
As shown in FIG. 1, the entire electric motor is loaded on a carriage disposed under the floor of the vehicle, with
次に、第1の実施形態の車両駆動用全閉型電動機の動作及び効果について以下に説明する。 Next, the operation and effects of the vehicle drive fully-closed electric motor according to the first embodiment will be described below.
運転時には、電動機はステータコイル3及びロータバー14が発熱し、この熱が電動機内各部に伝達し、温度上昇する。ステータフレーム1に伝わった熱は外周部に設けた多数の冷却フィン1aより外気に放出される。冷却フィン1aは車両の進行方向に沿って配列してあるので、走行風が冷却フィン1aの間を流通し、効果的に冷却される。
During operation, the
さらに、電動機の両端部に設けた第1の通風ファン15と第2の通風ファン16の回転により、外気が入気口6a、10aより流入した後、排気口4a、8aより外周側に吹き上げられ、外周ブラケット4、8の各々の機外側壁面に沿って流通する。同時に第1の通風ファン15の羽根15bの回転により、機内空気(内気)は機内空間を循環流通する。
Further, the rotation of the
第1の通風ファン15及び第2の通風ファン16は、伝熱性を有するロータ鉄心おさえ及びロータシャフト13を介してロータ鉄心12の側面に密着して取り付けてあることにより、ロータ鉄心12の熱が通風ファン15、16に良く伝わると共に、機内各部に発生している熱が、循環する内気を介して通風ファン15、16に良く伝達される。
The
第1の通風ファン15と第2の通風ファン16の機外側壁面は、羽根15a、16aの回転によって冷却外気が強制的に流通するため、機内で発生して通風ファン15、16に伝達した熱は外気に放出される。多数設けた羽根15a、16aは、この場合、冷却フィン(放熱フィン)の作用を果たし、通風ファン15、16に伝わった熱を効率良く外気に放出するため、冷却性が大幅に向上する。
Since the outside air wall of the
さらに、循環内気の熱は、第1、第2の外周ブラケット4、8の内壁面に設けた多数の吸熱フィン4c、8cにより効率良く外周ブラケット4、8に伝達した後、外壁に多数設けてある放熱フィン4b、8bより、通風ファン15、16によって吹き上げられた流通冷却外気に放出されるので、さらに冷却性が向上する。
Further, the heat of the circulating internal air is efficiently transferred to the outer
このように、電動機の冷却は、外周部及び両側面部の広い範囲で行うので、冷却性能が向上すると同時に全体が均等に冷却されるため、ローカルヒートが無く、従来間接的な冷却しかできなかったロータの冷却性も向上し、従来よりも電動機の小型軽量化又は容量増大を図ることができる。 As described above, since the motor is cooled in a wide range of the outer peripheral portion and both side portions, since the cooling performance is improved and the whole is uniformly cooled, there is no local heat and conventionally only indirect cooling is possible. The cooling performance of the rotor is also improved, and the motor can be made smaller and lighter or the capacity can be increased than before.
また、第1、第2の内周ブラケット6、10は入気口6a、10aを流通する外気により冷却され、内蔵した軸受5、9部分の温度が低下する。さらに、ロータシャフト13より軸受部5、9に伝達される熱は、通風ファン15、16が放熱体の働きすることから、この部分で伝熱が阻止され、軸受5、9の温度を低下させる。
The first and second inner
このように、両側の軸受5、9の温度が低下することにより、潤滑グリースの寿命が延び、保守のための分解手入れ周期を延長することができるため、保守の省力化を図ることができる。
As described above, the temperature of the
また、通風ファンを両端側に分散配置したことにより、一つの通風ファンの送風能力は、従来の一つの集中型に比べて半減しても良く、通風ファンを小型化、小径化できるため、運転時の通風ファンの騒音低下が図れ、さらに両通風ファンの羽根枚数を異なる値に設定してあることから、両通風ファンの発生騒音周波数が異なり、騒音の増大現象も生じることはない。 In addition, by distributing the ventilation fans at both ends, the ventilation capacity of one ventilation fan may be halved compared to one conventional centralized fan, and the ventilation fan can be downsized and reduced in diameter. The noise of the ventilation fans can be reduced at the same time, and the number of blades of both ventilation fans is set to a different value, so that the noise frequency generated by both ventilation fans is different and no noise increase phenomenon occurs.
また、電動機の保守時の分解の際は、通風ファン15、16の外径と外周ブラケット4、8と内周ブラケット6、10の嵌合部径の関係をd4<d3<D<d2<d1としてあるので、締付ボルト7、11を外すだけで、ステータよりロータを軸受部と同時に駆動側に抜き出すことができるので、軸受部の分解組立と電動機の分解組立を容易に行うことができ、保守作業の省力化を図ることができる。
When disassembling the motor during maintenance, the relationship between the outer diameter of the
次に、本発明の第2の実施形態の車両駆動用全閉型電動機について、図3に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態においては、それ以前に説明した実施形態と同一又は類似の部分には同一の符号を付してあり、重複する説明は一部省略してある。 Next, a vehicle drive fully-closed electric motor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following embodiments, the same or similar parts as those of the previously described embodiments are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are partially omitted.
本実施形態では、ステータフレーム1は長手方向に短く構成され、第1の外周ブラケット4及び第2の外周ブラケット8の外周部が延長されて、各々ステータフレーム1の側面に取り付けられている。
In the present embodiment, the
さらに第1の外周ブラケット4と第2の外周ブラケット8は、アルミニウム合金等の熱伝導性に優れた材料で形成され、各々の外周ブラケット4、8の外壁には多数の放熱フィン4b、4d、8b、8dが設けられ、内壁には多数の吸熱フィン4c、8cが設けられている。
Further, the first outer
併せて、第1の通風ファン15と第2の通風ファン16もアルミニウム合金等の熱伝導性に優れた材料で形成され、第2の通風ファン16の機内側壁面には、第1の通風ファン15と同様に複数の送風用の羽根16bが設けられている。
In addition, the
この第2の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機では、ロータの熱が通風ファン15、16に良く伝達されると同時に内気の熱が通風ファン15、16と外周ブラケット4、8に良く伝わり、さらに外気冷却風に効率良く放出されるので、電動機の冷却性能が一層向上する。
In the vehicle drive fully-closed electric motor according to the second embodiment, the heat of the rotor is well transmitted to the
また、本実施形態では、外周ブラケット4、8と通風ファン15、16を同様の材質として熱膨張係数を近いものとしてあり、温度上昇によって熱膨張した場合でも外周ブラケット4、8と通風ファン15、16によって形成された円周状の微小間隙部の寸法は変化することがなく、そのため、当初の微小間隙部の寸法を小さめに設定することができ、防塵防水性能を向上することができる。
Further, in this embodiment, the outer
また、外周ブラケット4、8と通風ファン15、16をアルミニウム合金等の軽量の材料で形成することで、電動機の質量を軽減する効果も生じる。なお、電動機全体としての台車への取り付けは、ステータフレーム1に設けたフレームアーム1bを使用するため、外周ブラケット4、8をアルミニウム合金等で形成しても強度面の問題は生じない。
Moreover, the effect which reduces the mass of an electric motor also arises by forming the
次に、本発明の第3の実施形態の車両駆動用全閉型電動機について、図4に基づいて説明する。 Next, a vehicle drive fully-closed electric motor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
ステータフレーム1の駆動側の一部に内気出口1cを設け、反駆動側の一部に内気入口1dが設けられている。電動機の機外部分に冷却器17が取り付けられ、冷却器17は、長手方向に延びた冷却風道17aを有し、その一端部をステータフレームの内気出口1cを介して駆動側の機内空間に連通させ、他端部を内気入口1dを介して反駆動側の機内空間に連通させている。
An
冷却風道17aの内壁面には、長手方向に沿って多数の吸熱フィン17bが設けられ、外壁面には長手方向と直交する方向に多数の放熱フィン17cが設けられている。
A large number of heat-absorbing
第1の通風ファン15の内壁には送風用の15bが放射状に設けられ、第2の通風ファン16の内壁には円周方向に沿って延びる吸熱フィン16cが多数設けられている。その他の構造は第1の実施形態と同様である。
15b for ventilation is provided radially on the inner wall of the
本実施形態の車両駆動用全閉型電動機では、運転時の第1の通風ファン15の内壁側の羽根15bのファン作用により、内気は内気出口1cより冷却器17の冷却風道17aに入って流通した後、内気入口1dより反駆動側の機内空間に流入し、第2の通風ファン16の機内側壁面に沿って流通して通風穴12aを通り、第1の通風ファン15の羽根15bの内径側に戻る経路で循環流通する。
In the vehicle drive fully-closed electric motor of this embodiment, the inside air enters the cooling
冷却風道17aを内気が流通する際に、内気の熱は多数の吸熱フィン17bに伝達され、次いで多数の放熱フィン17cより外気走行風に放出され、流通する内気は冷却される。
When the inside air flows through the cooling
冷却された内気は機内に流入して機内各部を冷却する。また、第2の通風ファン16の内壁部に設けた多数の放熱フィン16cにより、流通する内気の熱は通風ファン16に伝わり、外壁側を流通する外気に放出されるので、内気の温度はさらに低下する。
The cooled inside air flows into the machine and cools each part of the machine. Further, the heat of the circulating air is transmitted to the
なお、第2の通風ファン16の内壁に設けた吸熱フィン16cは円周方向に延びる形で設けてあるので、回転時にファン作用は生じないことから内気の循環流通を妨げることはない。
In addition, since the
このように、本実施の形態の車両駆動用全閉型電動機では、第1の実施形態で説明した作用効果の他に、冷却器17による内気の冷却を行うことができるため、電動機の冷却性をさらに向上させ、さらなる電動機の小形軽量化又は容量増大を図ることができる。 As described above, in the fully-closed electric motor for driving the vehicle according to the present embodiment, the inside air can be cooled by the cooler 17 in addition to the effects described in the first embodiment. Can be further improved, and further reduction in size and weight of the electric motor or increase in capacity can be achieved.
次いで、本発明の第4の実施形態の車両駆動用全閉型電動機について、図5、図6に基づいて説明する。 Next, a vehicle drive fully-closed electric motor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態では、駆動側の第1の外周ブラケット4の一部に内気出口4aを設け、反駆動側の第2の外周ブラケット8に内気入口8aと外気出口8bを設け、電動機の機外の上部に電動機の長手方向に延びた内気風道17dと外気風道17eを有した冷却器17を取り付けてある。
In this embodiment, the
内気風道17dは外気風道17eの周囲に形成され、内気風道17dの一端は、第1の外周ブラケット4に設けてある内気出口4aを介して機内空間に連通し、内気風道17dの他端は第2の外周ブラケット8に設けてある内気入口8aを介して機内空間に連通してある。
The inside
外気風道17eの一端は第2の外周ブラケット8に設けてある外気出口8bを介して第2の通風ファン16の機外側羽根が位置する外周空間部に連通し、外気風道17eの他端は駆動側の機外空間大気部に開放状態としてある。
One end of the
内気風道17dの内壁面には多数の吸熱フィン17f、17gが長手方向に沿って配列して設けられ、外気風道17eの内壁面には多数の放熱フィン17hが長手方向に沿って設けられ、内気風道17dの外壁面には多数の放熱フィン17cが長手方向と直交する方向に配列して設けられている。
A large number of heat-absorbing
この第4の実施形態の車両駆動用全閉型電動機では、運転時に内気が冷却器17の内気風道17dと機内空間を循環流通し、機内各部の冷却を行う。内気が内気風道17dを流通する際に、内気の熱は多数の吸熱フィン17f、17gによって効率良く冷却器17に伝達された後、多数の放熱フィン17cにより外気の走行風に放出されると同時に、外気風道17e内の多数の放熱フィン17hにより、第2の通風ファン16によって送風される外気に放出されるため、内気の冷却はより一層向上し、機内各部の冷却性がさらに向上し、電動機の小型軽量化又は容量増大を図ることができる。
In the vehicle drive fully-closed electric motor according to the fourth embodiment, during operation, the inside air circulates and circulates through the inside
次いで、本発明の第5の実施形態について図7に基づいて説明する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
外周ブラケット8の機内側にプレート18をボルト19にて固定し、プレート18の内周部と通風ファン16の外周部の間には円周状の微小間隙(寸法a部)が形成されている。
A
プレート18と通風ファン16はアルミニウム合金等の熱伝導性に優れた材料で形成され、外周ブラケット8は鋼材より成っている。
The
常温時はプレート18の内径嵌合部(径=d5)は外周ブラケット8と密着状態となり、外径嵌合部(径=d6)は第2の外周ブラケット8の内側に形成された凹部8eの内面に対し円周状の隙間20を形成している。隙間20の径方向の大きさbは、運転時の温度上昇、特に外周ブラケット8とプレート18の熱膨張の差によりプレート18の外径寸法が増大した際に凹部8eの内面と密着する寸法に設定されている。
At normal temperature, the inner diameter fitting portion (diameter = d5) of the
この構造の電動機においては、通風ファン16はアルミニウム合金等の熱伝導性に優れた材料により形成されているので、機内の熱がよく通風ファン16に伝わって外気に放出され、一層冷却効果が向上する。
In the electric motor having this structure, the
通風ファン16は温度上昇によって熱膨張するが、アルミニウム合金等の材料の場合は鋼材より熱膨張係数が大きいため外径寸法の熱膨張による増大が大きくなる。一方、プレート18も通風ファン16と同様の材料より成るため、温度上昇時には通風ファン16と同等の熱膨張により内径寸法が増大する。
The
そのため、円周状の微小間隙の径方向寸法aは、常温時も温度上昇時は変化することがないので、寸法aを小さく設定することができ、防塵、防水機能を低下させることがなくなる。 For this reason, the radial dimension a of the circumferential minute gap does not change even at room temperature and when the temperature rises. Therefore, the dimension a can be set small, and the dustproof and waterproof functions are not deteriorated.
なお、プレート18の外周ブラケット8との取り付けは、常温時と温度上昇時とにおいて、内径嵌合部部(径=d5)と外径嵌合部(径=d6)とで位置決めされるため、冷熱変化を繰り返してもプレート18の取り付け位置は狂うことがない。
In addition, since the attachment with the
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は図示した誘導発電機に限定されるものではなく、例えば永久磁石を用いた同期電動機や他の方式の電動機においても同様の構成により本発明の効果を得ることができるものである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, this invention is not limited to the induction generator shown in figure, For example, it is the same also in the synchronous motor using a permanent magnet, and the electric motor of another system. The effect of the present invention can be obtained by the configuration.
なお、本発明は、ロータバーに代えて永久磁石をロータ鉄心に設けた電動機に適用すると特に有効である。すなわち、永久磁石は発熱しないため、本発明の構造にて所望の冷却性能がより得られ易くなるからである。 The present invention is particularly effective when applied to an electric motor in which a permanent magnet is provided on the rotor core instead of the rotor bar. That is, since the permanent magnet does not generate heat, the structure of the present invention makes it easier to obtain a desired cooling performance.
1 ステータフレーム
2 ステータ鉄心
4 第1の外周ブラケット
4a 排気口
4b 放熱フィン(熱交換用のフィン)
4c 吸熱フィン(熱交換用のフィン)
5 駆動側の軸受
6 第1の内周ブラケット
6a 入気口
8 第2の外周ブラケット
8a 排気口
8b 放熱フィン(熱交換用のフィン)
8c 吸熱フィン(熱交換用のフィン)
9 反駆動側の軸受
10 第2の内周ブラケット
10a 入気口
12 ロータ鉄心
12a 通風穴
13 ロータシャフト
15 第1の通風ファン
16 第2の通風ファン
15a 羽根
15b 羽根
16a 羽根
16b 羽根
16c 吸熱フィン(熱交換用のフィン)
17 冷却器
17a 冷却風道
17b 吸熱フィン(熱交換用のフィン)
17c 放熱フィン(熱交換用のフィン)
17d 内気風道
17e 外気風道
18 プレート
DESCRIPTION OF
4c Endothermic fin (heat exchange fin)
5 Drive
8c Endothermic fin (heat exchange fin)
9 Bearing on the
17
17c Radiation fin (heat exchange fin)
17d Inside
Claims (9)
The ventilation fan is formed of a material having excellent thermal conductivity such as an aluminum alloy, a plate that forms a circumferential minute gap facing the outer peripheral surface of the ventilation fan is attached to the bracket, and the material of the plate is 9. The vehicle drive fully-closed electric motor according to claim 1, having a thermal expansion coefficient equivalent to or close to that of the material of the ventilation fan.
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