JP2006101658A - 車両用全密閉形電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】 大容量であっても効率良く冷却できると共に全体の温度を均一化することができ、車両停止時でも温度上昇を抑制することができる車両用全密閉形電動機を提供する。
【解決手段】 ステータフレーム3の内周にステータ鉄心4を設け、ステータフレームの一方の端部に軸受8を内蔵したブラケット6、他方の端部に軸受9を内蔵したハウジング7を設け、各軸受によってロータシャフト10の両端部を支持し、ロータシャフトにロータ鉄心11とファン14を設け、ステータフレームの周壁の両端部に通気口15、16を設け、ステータフレームの外側に各通気口に連通した接続風道18と、その内部を通る空気の熱を放熱させる放熱フィン19を有する冷却ユニット17を設け、冷却ユニットは、ステータ鉄心の側からステータフレームの径方向外側に突出する冷却フィン25を有し、冷却フィンと放熱フィンがステータフレームの軸方向に交互に配置されたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外気を機内に入らないようにした全密閉構造を有し、鉄道等の車両を駆動する車両用全密閉形電動機に関する。

例えば図２８に示すような電車等の鉄道車両１０１では、図２９、図３０に示すように、車体１０２の下に配置された台車１０３に電動機１を装荷し、この電動機１の回転力を歯車装置２を介して車輪１０４に伝達して走行させるようにしている。

この種の電動機としては、機内のロータシャフトに固定された通風ファンの回転によって外気を機内に流通させて冷却を行う開放形自己通風冷却方式のものが知られている。

この開放形自己通風方式では、冷却外気に混入する塵埃によって機内が汚損されるのを防ぐため、入気口部に通風濾過器を設け、その内部のフィルターによって流入外気の塵埃を捕捉するようにしており、フィルターの目詰まりによる流入外気の減少によって電動機の温度上昇が増大するのを防ぐため、比較的短期の周期でフィルターの清掃を実施している。

しかしながら、フィルターで塵埃を完全に捕捉するのは困難であり、機内に侵入した塵埃は機内内部に付着して次第に堆積し、これによって絶縁性能の低下や冷却効果の低下をきたすため、定期的に電動機を分解して内部の塵埃除去のための清掃を行う必要がある。

このようなフィルターの保守の省力化と電動機の分解清掃の周期延長による保守の省力化を図る目的で、車両用全密閉形電動機の採用が検討されている。

従来の車両用全密閉形電動機の構造を図３１乃至図３３に基づいて説明する。図３１は従来の車両用全密閉形電動機の上部の軸方向断面図、図３２は図３１のＪ−Ｊ線断面図、図３３は図３１の電動機を車両に搭載した状態の平面図である。この電動機の構造は、有底円筒状のステータフレーム３の内周部に円筒状のステータ鉄心４が設けられ、このステータ鉄心４は内周側に多数の溝を有し、その内部にステータコイル５が取り付けられている。

ステータフレーム１３両端部には、軸受け８、９を内蔵したブラケット６、ハウジング７が取り付けられ、軸受け８、９によってロータシャフト１０の両端部が支持されている。

ロータシャフト１０の長手方向の略中央部にはロータ鉄心１１が取り付けられ、ロータ鉄心１１は外周部に多数の溝を有し、その中心にロータバー１２が取り付けられている。ロータバー１２の両端部はエンドリング（短絡環）で一体的に結束され、全体として誘導電動機のカゴ形回転子を形成している。

ロータ鉄心１１の内周側には、複数のロータ通風穴１３が円周上に設けられている。また、ロータシャフト１０の機内側の部分には、内気を循環させるためのファン１４が取り付けられている。

ステータフレーム３の周壁の軸方向両端部には通気口１５、１６が設けられ、これらの通気口１５、１６を相互に連通するようにステータフレーム３の外側に取り付けられた接続風道１８と、その外側に取り付けられた複数の放熱フィン１９とを有する冷却ユニット１７がステータフレーム３の外側にボルトによって取り付けられている。放熱フィン１９はステータフレーム３の周壁の径方向に突出するとともに該周壁の周方向に延びるように形成されている。

図３２、図３３に示すように、この電動機は、ステータフレーム３の外側に設けられたアーム２０がボルト２１によって台車枠１０３に固定され、機外に突出したロータシャフト１０の端部が継手２２を介して歯車装置２の小歯車２３に接続されている。この小歯車２３は車軸１０５に固定された大歯車２４に噛合しており、電動機の回転力が歯車装置２を介して車軸１０５に伝達され、さらに車軸１０５の両端に固定された車輪１０４に伝達されるようになっている。

運転時のファン１４の回転によって機内の内気は通気口１５より冷却ユニット１７の入気通路１８ａに流入し、さらに通風路１８ｂを通って排気通路１８ｃに流入した後、通気口１６から機内に流入する。機内に流入した内気はロータ鉄心１１の通風穴１３を通ってファン１４の内径側に戻る。このように、運転時には、内気は冷却ユニット１７内と機内とを循環流通する。

運転時には、ステータ鉄心４、ロータバー５、及び前記エンドリングが発熱し、これによって機内各部の温度が上昇する。これによって加熱された内気が冷却ユニット１７の通風路１８ｂ内を流通する際に放熱フィン１９により冷却され、冷却された内気が機内を流通することにより機内各部が冷却され、ステータ鉄心４、ロータバー５の温度が規定値以上になるのを防いでいる。

放熱フィン１９は、車両の進行方向と平行に形成されているので、走行風が各放熱フィン１９間を流通し、これによって放熱フィン１９による放熱が促進され、通風路１８ｂ内を流通する内気の冷却性が向上する。

このような構造によれば、外気を機内に流通させることなく電動機の冷却を行うことができるので、通風濾過器及びフィルターは不要になり、機内の汚損も皆無となるので、電動機の分解周期を延ばすことができ、保守の省力化を図ることができる。

しかしながら、このような構造の車両用全密閉形電動機においては、以下に述べるような三点の課題がある。

第１の課題は、例えば２００ＫＷ程度の大容量の電動機は、９０ＫＷ程度のものに比較して単位体積当たりの発生熱量が大きいことから温度上昇が問題となる。さらに、機種によっては、電動機の温度が全体にわたって不均一であり、部分的に温度が高くなる場合もある。

第２の課題は、ロータシャフトの機内側の一端に内気循環用のファンを設け、機内空気を循環流通させて冷却を行う電動機では、駅に停止時にロータシャフトの回転も停止するため、内気ファンからの空気循環が無く、電動機全体の温度が一時的に上昇する点である。

第３の課題は、冷却ユニットを構成する放熱フィンの材料は、例えばアルミニウム等の薄板で、被取付物に対して溶接により片持ち状態で接合された取付構造であるため、機械的剛性が高くない場合もある。

上記課題を解決するために、第１の発明は、筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、前記冷却ユニットは、前記ステータ鉄心の側から前記ステータフレームの径方向外側に突出すると共に前記ステータフレームの周方向に延びるように形成され前記ステータ鉄心の熱を放熱させる冷却フィンを有し、前記放熱フィンは前記ステータフレームの径方向に突出すると共に前記ステータフレームの周方向に延びるように形成され、前記冷却フィンと前記放熱フィンが前記ステータフレームの軸方向に交互に配置されたことを特徴としている。

第２の発明は、筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、前記放熱フィンの先端部を直接又は熱伝導性が良好な介在物を介して前記ステータ鉄心に接触させたことを特徴としている。

第３の発明は、筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、前記ステータフレームの周壁における前記ステータ鉄心に対向する部位に開口部を設け、前記ステータ鉄心は、多数の熱伝導性が良好な板材を厚み方向に重ねることにより形成されると共に一部の前記板材に前記開口部を介して前記ステータフレームの外側に突出する凸片を形成し、前記放熱フィンは前記ステータフレームの径方向に突出すると共に前記ステータフレームの周方向に延びるように形成され、前記凸片と前記放熱フィンが前記ステータフレームの軸方向に交互に配置されたことを特徴としている。

第４の発明は、筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、前記接続風道内に空気の流通方向と平行に延びる吸熱フィンを設けたことを特徴としている。

本発明の車両用全密閉形電動機は、大容量であっても効率良く冷却できると共に全体の温度を均一化することができ、車両停止時でも温度上昇を抑制することができ、冷却ユニットの機械的剛性を向上して小型軽量化を図ることができる。

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の実施形態の上部の軸方向断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、本実施形態において、上記従来例と同一の部分には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略してある。

本実施形態では、冷却ユニット１７は、ステータ鉄心４の側からステータフレーム３のの径方向外側に突出すると共にステータフレーム３の周方向に延びる複数の冷却フィン２５を有しており、この冷却フィン２５と放熱フィン１９がステータフレーム３の軸方向に交互に配置されている。この冷却フィン２５は、ステータフレーム３を介して伝わるステータ鉄心４の熱を放熱させるためのものである。

このような構成によれば、運転時には、ファン１４によって内気が冷却ユニット１７内を循環して放熱フィン１９で放熱するとともに、ステータ鉄心４の熱が冷却フィン２５に熱伝導して外部に放熱するため、冷却性能が向上する。

また、運転停止後においてもステータ鉄心４の熱が冷却フィン２５に熱伝導し続けて外部に放熱するため、電動機内の温度上昇を抑えることができる。

本実施形態の効果を確認するため、試作機に対して温度上昇試験を行った。この試験は、各運転回転数の定格回転数について行い、電源はインバータ電源を用い、電車の走行時の効果を模擬するために模擬走行風（２ｍ／ｓ）を電動機の周囲に流した。

試験結果を図３に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

この現象は、ステータ鉄心４の熱が冷却フィン２５に熱伝導することで放熱性が良くなり、冷却性能が向上することによるものである。

したがって、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制により小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、本実施形態は有効であるといえる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図４は本発明の第２の実施形態の上部の軸方向断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。

本実施形態では、放熱フィン１９をステータフレーム３の周壁におけるステータ鉄心４に対向する部位の外面に当接するまで延長するとともに、放熱フィン１９の先端をステータフレーム３の周壁外面にろう付け等により固定している。

このような構成によれば、放熱フィン１９は、冷却ユニット１７内を流れる内気の熱を外部に放熱するとともに、ステータ鉄心４の熱がステータフレーム３を介して放熱フィン１９に熱伝導するため、この熱も外部に放熱する。したがって、冷却性能が向上する。

さらに、放熱フィン１９が、接続風道１８の周壁外面とステータフレーム３の周壁外面とに固定されて両端が支持された状態となっているため、機械的な剛性が高い。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図６に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制、冷却ユニットの放熱フィンの機械的剛性のアップにより小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図７は本発明の第３の実施形態の上部の軸方向断面図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図である。

本実施形態では、ステータフレーム３の周壁におけるステータ鉄心４に対向する部位に開口部３ａを設けてあり、ステータ鉄心４にこの開口部内に入り込む凸部４ａを形成してその先端面を冷却ユニット１７の放熱フィン１９の先端に密着させている。なお、放熱フィン１９の先端はステータ鉄心４の外周面にろう付け等により固定されている。

このような構成によれば、ステータ鉄心４から放熱フィン１９への熱伝導性が良好となるため、冷却性能が向上する。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図９に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制、冷却ユニットの放熱フィンの機械的剛性のアップにより小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図１０は本発明の第４の実施形態の上部の軸方向断面図、図１１は図１０のＤ−Ｄ線断面図である。

本実施形態では、ステータフレーム３の周壁におけるステータ鉄心４に対向する部位に開口部３ａを設けてあり、ステータ鉄心４にこの開口部内に入り込む凸部４ａを形成している。そして、その先端面を、熱伝導性が良好な断面円弧状の板状のつなぎ部材２６を介して冷却ユニット１７の放熱フィン１９の先端に密着させている。なお、放熱フィン１９の先端はつなぎ部材２６の外面にろう付け等により固定されている。

このような構成によれば、ステータ鉄心４から放熱フィン１９への熱伝導性が良好となるため、冷却性能が向上する。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図１２に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制、冷却ユニットの放熱フィンの機械的剛性のアップにより小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

次に、本発明の第５の実施形態を説明する。図１３は本発明の第５の実施形態の上部の軸方向断面図、図１４は図１３のＥ−Ｅ線断面図である。

本実施形態では、ステータフレーム３の周壁におけるステータ鉄心４に対向する部位に開口部３ａを設けている。そして、ステータ鉄心４は、多数の熱伝導性が良好な鉄板を厚み方向に重ねることにより形成されているが、その鉄板のうちの一部に径方向外側に突出する扇形の凸片４ｂを設けている。この凸片４ｂは開口部３ａを介してステータフレーム３の外側に突出し、冷却ユニット１７の放熱フィン１９の間に入り込むとともに、ステータフレーム３の軸方向に凸片４ｂと放熱フィン１９が交互に配置された状態となっている。

このような構成によれば、凸片４ｂが冷却フィンとして機能し、ステータ鉄心４の放熱性が良好となるため、冷却性能が向上する。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図１５に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制により小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

次に、本発明の第６の実施形態を説明する。図１６は本発明の第６の実施形態の上部の軸方向断面図、図１７は図１６のＦ−Ｆ線断面図である。

本実施形態では、ステータフレーム３の周壁に、小型の補助冷却ユニット２７を、台車１０３内における配置可能スペースに突出するように設けている。

この冷却ユニット２７は冷却ユニット１７と同様の構造を有するものであり、ステータフレーム３の周壁の軸方向両端部に設けられた通気口（図示せず）を相互に連通する接続風道２８と、その外周部に取り付けられた複数枚の放熱フィン２９とを備え、内気が接続風道２８内を流通する際に放熱フィン２９を介して外気に放熱し、冷却されるようになっている。

このような構成によれば、第１の実施形態よりも放熱面積が大きくなるため、冷却性能がさらに向上する。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図１８に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制により小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

次に、本発明の第７の実施形態を説明する。図１９は本発明の第７の実施形態の上部の軸方向断面図、図２０は図１９のＧ−Ｇ線断面図である。

本実施形態では、ステータフレーム３の周壁におけるステータ鉄心４の両端部に対向する部位にステータフレーム３の径方向外側に向けて突出すると共に周方向に延びるように形成された複数枚の放熱フィン３０を設けている。そして、これらの放熱フィン３０は、ステータ鉄心４の軸方向長さをＬとすると、ステータ鉄心４の両端面から１／４Ｌの範囲内に配置されている。

このようにした理由は、ステータ鉄心４の両端面から１／４Ｌの範囲内の温度が特に高く、この部分を集中的に放熱させることで、効率良く冷却することができるのと、その間の部分に放熱フィンを設けないことで、部品点数及び製造コストを削減することができるからである。なお、第５の実施形態で説明した凸片４ｂを同じ範囲内に配置した場合も同様の効果を得ることができる。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図２１に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制により小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

次に、本発明の第８の実施形態を説明する。図２２は本発明の第８の実施形態の上部の軸方向断面図、図２３は図２２のＨ−Ｈ線断面図である。

本実施形態では、接続風道１８の外面の上下に接続風道１８の長手方向のほぼ全長にわたって延びる複数の放熱フィン３１、３４を設け、接続風道１８の内面の上下に接続風道１８の長手方向の全長にわたって延びる複数の吸熱フィン３２、３３を設けている。

このような構成によれば、接続風道１８内を流通する内気の熱が吸熱フィン３２、３３に伝導し、放熱フィン３１、３４を介して外気に放熱される。また、接続風道１８内を流れる内気は吸熱フィン３２、３３によって流通方向に案内されるので、内気がスムーズに流通するようになる。したがって、冷却性能が向上する。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図２４に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制により小型軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

次に、本発明の第９の実施形態を説明する。図２５は本発明の第９の実施形態の上部の軸方向断面図、図２６は図２５のＩ−Ｉ線断面図である。

本実施形態では、接続風道１８の外面の上部に接続風道１８の長手方向に延びる複数の放熱フィン３５を設け、接続風道１８の外面の下部に幅方向に延びる複数の放熱フィン３６を設けている。そして、接続風道１８の内面における内気の導入側に内気の流通方向に延びる複数の吸熱フィン３７、３８を設けている。

このような構成によれば、接続風道１８内を流通する内気の熱が吸熱フィン３７、３８に伝導し、放熱フィン３１、３４を介して外気に放熱される。また、接続風道１８内を流れる内気は吸熱フィン３７、３８によって流通方向に案内されるので、内気がスムーズに流通するようになる。そして、放熱フィン３６は接続風道１８の幅方向、すなわち走行風の方向と平行に形成されているので、全ての放熱フィン３６に走行風が均等に接し、効率良く放熱することができる。したがって、冷却性能が向上する。

また、本実施形態では、吸熱フィン３７、３８を内気の温度が高い内気導入側にのみ設けていることで、吸熱フィン３７、３８の長さが短く、製造コストが安価であるという利点を有する。

本実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を図２７に示す。縦軸に温度上昇比率を示し、横軸に各測定点を示している。この結果から、従来品に比較して、全体的に見て冷却性能が向上していることが判る。

本実施形態は、電動機全体の温度の均一化、車両停止時の温度上昇の抑制により小型・軽量化を図ることができるという効果を奏することから、有効であるといえる。

以上、具体例をあげて本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。

本発明の第１の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 第１の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 第２の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図７のＣ−Ｃ線断面図である。 第３の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第４の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図１０のＤ−Ｄ線断面図である。 第４の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第５の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図１３のＥ−Ｅ線断面図である。 第５の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第６の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図１６のＦ−Ｆ線断面図である。 第６の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第７の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図１９のＧ−Ｇ線断面図である。 第７の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第８の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図２２のＨ−Ｈ線断面図である。 第８の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 本発明の第９の実施形態の上部の軸方向断面図である。 図２５のＩ−Ｉ線断面図である。 第９の実施形態の効果を確認するための温度上昇試験の結果を示すグラフである。 車両用全密閉形電動機を搭載した鉄道車両の一例の側面図である。 図２８の要部拡大図である。 図２８の要部平面図である。 従来の車両用全密閉形電動機の上部の軸方向断面図である。 図３１のＪ−Ｊ線断面図である。 図３１の車両用全密閉形電動機が車両の台車に搭載された状態の平面図である。

符号の説明

３ ステータフレーム
３ａ 開口部
４ ステータ鉄心
４ａ 凸部
４ｂ 凸片
６ ブラケット
７ ハウジング
８ 軸受
９ 軸受
１０ ロータシャフト
１１ ロータ鉄心
１４ ファン
１５ 通気口
１６ 通気口
１７ 冷却ユニット
１８ 接続風道
１９ 放熱フィン
２５ 冷却フィン
３１ 放熱フィン
３２ 吸熱フィン
３３ 吸熱フィン
３４ 放熱フィン
３５ 放熱フィン
３６ 放熱フィン
３７ 吸熱フィン
３８ 吸熱フィン

Claims (9)

1. 筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、
   前記冷却ユニットは、前記ステータ鉄心の側から前記ステータフレームの径方向外側に突出すると共に前記ステータフレームの周方向に延びるように形成され前記ステータ鉄心の熱を放熱させる冷却フィンを有し、前記放熱フィンは前記ステータフレームの径方向に突出すると共に前記ステータフレームの周方向に延びるように形成され、前記冷却フィンと前記放熱フィンが前記ステータフレームの軸方向に交互に配置されたことを特徴とする車両用全密閉形電動機。
2. 筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、
   前記放熱フィンの先端部を直接又は熱伝導性が良好な介在物を介して前記ステータ鉄心に接触させたことを特徴とする車両用全密閉形電動機。
3. 前記ステータフレームの周壁における前記ステータ鉄心に対向する部位に開口部を設け、前記ステータ鉄心に前記開口部に入り込む凸部を形成すると共にこの凸部に前記放熱フィンの先端部を固定したことを特徴とする請求項２記載の車両用全密閉形電動機。
4. 前記ステータフレームの周壁における前記ステータ鉄心に対向する部位に開口部を設け、前記ステータ鉄心における前記開口部に対向する部位に熱伝導性が良好な断面円弧状のつなぎ部材を密着させ、このつなぎ部材に前記放熱フィンの先端部を固定したことを特徴とする請求項２記載の車両用全密閉形電動機。
5. 筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、
   前記ステータフレームの周壁における前記ステータ鉄心に対向する部位に開口部を設け、前記ステータ鉄心は、多数の熱伝導性が良好な板材を厚み方向に重ねることにより形成されると共に一部の前記板材に前記開口部を介して前記ステータフレームの外側に突出する凸片を形成し、前記放熱フィンは前記ステータフレームの径方向に突出すると共に前記ステータフレームの周方向に延びるように形成され、前記凸片と前記放熱フィンが前記ステータフレームの軸方向に交互に配置されたことを特徴とする車両用全密閉形電動機。
6. 前記ステータフレームが車両の台車に取り付けられると共に前記ステータフレームの周壁から前記台車内の空きスペースに向けて突出する補助冷却ユニットを有しており、この補助冷却ユニットは、前記ステータフレーム内の空気を循環させて外気と熱交換させるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の車両用全密閉形電動機。
7. 前記ステータ鉄心の軸方向長さをＬとしたとき、前記冷却フィン又は前記凸片を前記ステータ鉄心の軸方向両端面から軸方向にそれぞれ１／４Ｌの範囲内に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項５記載の車両用全密閉形電動機。
8. 筒状のステータフレームの内周にステータ鉄心を設け、前記ステータフレームの一方の端部に軸受を内蔵したブラケットを設け、前記ステータフレームの他方の端部に軸受を内蔵したハウジングを設け、前記ブラケット及び前記ハウジングの軸受によってロータシャフトの両端部を支持し、当該ロータシャフトの長手方向の略中央部にロータ鉄心を設け、前記ロータシャフトの一方の端部にファンを設け、前記ステータフレームの周壁の軸方向両端部にそれぞれ通気口を設け、前記周壁の外側に冷却ユニットを設け、この冷却ユニットは、前記各通気口を相互に連通する接続風道と、この接続風道の外側に設けられ前記接続風道内の空気の熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有しており、前記ファンの回転により前記ステータフレーム内の空気を前記冷却ユニット内に循環流通させて冷却するようにした車両用全密閉形電動機であって、
   前記接続風道内に空気の流通方向と平行に延びる吸熱フィンを設けたことを特徴とする車両用全密閉形電動機。
9. 前記吸熱フィンを前記接続風道内における空気の導入側のみに設けたことを特徴とする請求項８記載の車両用全密閉形電動機。
   

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