JP2006271081A - 全閉外扇形電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受グリースの温度上昇を抑え、保守作業の省力化を図った全閉外扇形電動機を提供する。
【解決手段】 通風ファン１６の先端部と第１ブラケット８との間に微小隙間１８が形成され、仕切部材１９の先端部と第２ブラケット１１との間に微小隙間２１が形成され、ベアリングブラケット９における羽根１６ｂよりも内周側の部位に開口部９ａが設けられ、この開口部から通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が第１ブラケットの通風路８ａ及びステータ鉄心１の外周側の通風路１ａを通って再び外部に排出され、さらに第２ブラケット１１に開口部１１ｂが設けられ、この開口部１１ｂから通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風がロータ鉄心３の通風路３ａ、１ブラケットの通風路、及びステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出されるように構成されたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道車両を駆動する全閉外扇形電動機に関する。

一般に鉄道車両（以下、「車両」と呼ぶ）では、車体の下に配置された台車に主電動機（以下、「電動機」と呼ぶ）を装荷して、この電動機の回転力を継手（カップリング）と歯車装置を介して車輪に伝達して車両を走行させている。従来のこの種の電動機の構造は例えば図１９のようになっている。

図１９に示した従来の電動機は、固定部材である円筒状のフレーム１０１を有し、このフレーム１０１の一端側にベアリングブラケット１０２を取付け、フレーム１０１の他端側の中央部にハウジング１０３を取付け、このベアリングブラケット１０２とハウジング１０３それぞれの中心部に設けた軸受１０４、１０５によってロータシャフト１０６の両端部を回転自在に支持している。

ロータシャフト１０６の軸方向の中心部分にはロータ鉄心１０７を固定し、このロータ鉄心１０７の外周側に形成された多数の溝の中にロータバー１０８を埋め込み、夫々のロータバー１０８の両端部はロータ鉄心１０７より突出させ、その突出部分をリング状のエンドリング１０９、１０９で一体に接続して誘導電動機のかご型ロータを形成している。ロータ鉄心１０７は、軸方向に貫通した複数個の通風路１０７ａを設けてあり、同様の通風路１１０ａを有する鉄心押え１１０、１１０により固定されている。

フレーム１０１の内周部には、円筒状のステータ鉄心１１１を取付け、このステータ鉄心１１１の内周側に形成された多数の溝の中にステータコイル１１２を収納している。このステータコイル１１２のコイルエンド部は、ステータ鉄心１１１の両側に突出した形となっている。

ステータ鉄心１１１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１１３を形成してある。ロータシャフト１０６の駆動軸部１０６ａは機外に突出させてあり、この突出した駆動軸部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。また、ロータシャフト１０６の機内部分には通風ファン１１４を取り付けてある。この通風ファン１１４は、中央より放射状に配置された複数の羽根１１４ａを有している。

フレーム１０１におけるこの通風ファン１１４の先端部に対向する部分には複数の排気口１０１ａが円周方向に沿って設けてある。そして、フレーム１０１の反駆動側の上方に入気口１０１ｂを設けてあり、この入気口１０１ｂを覆うように通風ロ過器１１５を取り付け、通風ロ過器１１５の外気取入口部には、塵埃を捕捉するためのフィルター１１５ａを取り付けてある。

図１９に示した電動機全体は、フレーム１０１に設けられた取付け腕部（図示せず）を台車枠にボルトで締結固定し、ロータシャフト１０６の駆動軸部１０６ａに接続した継手を介して電動機の回転力を駆動装置から車輪に伝達して車両を走行させる。

この電動機の運転時には、ステータコイル１１２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てしている。この冷却で電動機の温度上昇が抑制される。この冷却作用は次の通りである。

運転時、通風ファン１１４がロータシャフト１０６と共に回転し、機内の空気を排気口１０１ａより機外に排出し、これに伴って入気口１０１ｂより外気が機内に吸引される。機内に吸引される外気は、通風ロ過器１１５を経て入気口１０１ｂより機内に流入した後、ロータ鉄心１０７の通風路１０７ａや、ロータ鉄心１０７の外周とステータ鉄心１１１の内周との間の空隙１１３を通って通風ファン１１４側に流通し、通風ファン１１４の回転により排気口１０１ａより機外に排出される。

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１１２は冷却される。これにより、ロータバー１０８、ステータコイル１１２、軸受１０４、１０５及びそれを潤滑するグリースの温度上昇が許容温度を超えないようにしている。

しかしながら、電車などの床下台車に搭載される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、取入れる外気はひどく汚損された環境である。そのため、図１９に示した従来例の電動機では、機内に取入れる外気は、通風ロ過器１１５のフィルター１１５ａ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１１５ａに目詰まりが生じ、機内の通風量が減少してしまうので、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という技術的な課題があった。

この問題を解決するために、近年では全閉外扇形の電動機の開発が進められている。この全閉外扇形電動機の一例の構造を図２０に示してあり、これについて説明する。

有底円筒型のフレーム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。

ブラケット２０２とハウジング２０３とのそれぞれに取付けられた軸受２０５、２０６によってロータシャフト２０７を回転自在に支持しており、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の駆動側端部２０７ａは機外に突出しており、この突出部分に通風ファン２０９と継手（カップリング）が取り付けられている。フレーム２０１の外周面には、軸方向に延びた形状の冷却路２０１ａが多数設けられている。ブラケット２０２には通風路２０２ａが設けられ、駆動側は通風ファン２０９の先端部に向けて開口している。また反駆動側は外気に開放されている。電動機の駆動側の通風ファン２０９の入気口２０９ａは外気取入口を形成している。

この全閉外扇形電動機は、軸受部の部分に外気が侵入しないように鈎形に形成された微小隙間２１０を設けてあり、電動機内部は外部と遮断された全閉形となっている。

そして運転時には、通風ファン２０９の回転により外気をブラケット２０２の通風路２０２ａを経由してフレーム２０１の外周部の通風路２０１ａ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２０１ａ内の壁面から、ステータ鉄心２０４、フレーム２０１を伝熱したロータバー２１１やステータコイル２１２の熱を外気に放出させる。

この全閉外扇形電動機は、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れることが無く、更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。

しかしこの一般的な全閉外扇形電動機においては、ステータコイル２１２の発熱は鉄心２０８、フレーム２０１を伝熱させて通風路２０１ａから外気に放出させることが出来るが、次のような課題があり、理想的な全閉外扇形電動機を実現させる上で大きな障害になっていた。

第一に、ロータバー２１１の発熱が機内に篭り、ロータのみが発熱するいわゆるローカルヒートが発生する原因になっていた。

第二に、ステータコイル２１２の発熱やロータバー２１１の発熱が軸受２０５、２０６の温度を上昇させ、電動機の中で最も熱的に許容温度が低い軸受２０５、２０６を潤滑するグリースの温度上昇を招く原因になっていた。軸受グリースを高温に曝すと潤滑寿命が短くなり、結果的に電動機の保守回帰延長が出来なくなっていた。

この対策のため、従来の全閉外扇形電動機は、ロータの発熱を抑え、軸受グリースの許容温度を確保する設計を余儀なくされ、結果的に通常より大きなロータとなり、高出力で小型軽量の電動機の設計をする上で大きな障害になっていた。

上記課題を解決するために、第１の発明は、ステ−タ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置され、軸方向に貫通した通風路が設けられたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端側に通風路を有する第１ブラケット及びベアリングブラケットを介して設けられた第１軸受と、前記ステータ鉄心の他端側に第２ブラケット及びハウジングを介して設けられた第２軸受と、前記ロータ鉄心が取付けられ、且つ前記第１及び第２軸受で回転自在に支承されたロータシャフトと、前記ステータ鉄心の外周側に形成され、前記第１ブラケットの通風路と連通した通風路と、前記ロータシャフトにおける前記第１軸受と前記ロータ鉄心との間の部位に取り付けられ、外面に羽根が設けられた通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記第２軸受と前記ロータ鉄心との間に取り付けられた仕切部材とを備え、前記通風ファンの先端部と前記第１ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記仕切部材の先端部と前記第２ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記ベアリングブラケットにおける前記羽根よりも内周側の部位に開口部が設けられ、この開口部から前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記第１ブラケットの通風路及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出され、さらに前記第２ブラケットに開口部が設けられ、この開口部から前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記ロータ鉄心の通風路、前記第１ブラケットの通風路、及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出されるように構成されたことを特徴とする全閉外扇形電動機である。

また、第２の発明は、ステ−タ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置され、軸方向に貫通した通風路が設けられたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端側に通風路を有する第１ブラケット及びベアリングブラケットを介して設けられた第１軸受と、前記ステータ鉄心の他端側に第２ブラケット及びハウジングを介して設けられた第２軸受と、前記ロータ鉄心が取付けられ、且つ前記第１及び第２軸受で回転自在に支承されたロータシャフトと、前記ステータ鉄心の外周側に形成され、前記第１ブラケットの通風路と連通した通風路と、前記ロータシャフトにおける前記第１軸受と前記ロータ鉄心との間の部位に取り付けられ、外面に羽根が設けられた通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記第２軸受と前記ロータ鉄心との間に取り付けられた仕切部材とを備え、前記通風ファンの先端部と前記第１ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記仕切部材の先端部と前記第２ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記第２ブラケットに開口部が設けられ、この開口部から前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記ロータ鉄心の通風路、前記第１ブラケットの通風路、及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出されるように構成されたことを特徴とする全閉外扇形電動機である。

また、第３の発明は、ステ−タ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置され、軸方向に貫通した通風路が設けられたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端側に通風路を有する第１ブラケット及びベアリングブラケットを介して設けられた第１軸受と、前記ステータ鉄心の他端側に第２ブラケット及びハウジングを介して設けられた第２軸受と、前記ロータ鉄心が取付けられ、且つ前記第１及び第２軸受で回転自在に支承されたロータシャフトと、前記ステータ鉄心の外周側に形成され、前記第１ブラケットの通風路と連通した通風路と、前記ロータシャフトにおける前記第１軸受よりも機外側の部位に取り付けられ、内外両面に羽根が設けられた通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記ロータ鉄心と前記第１軸受との間の部位に取り付けられ、前記ロータ鉄心の通風路内の空気を前記第１軸受の側に吸い出すロータ鉄心専用通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記第２軸受と前記ロータ鉄心との間に取り付けられた仕切部材とを備え、前記ロータ鉄心専用通風ファンの先端部と前記ベアリングブラケット又は前記第１ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記仕切部材の先端部と前記第２ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記ベアリングブラケットにおける前記通風ファン内面側の羽根よりも内周側の部位に開口部が設けられ、前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記第１ブラケットの通風路及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出され、さらに前記第２ブラケットに開口部が設けられ、この開口部から前記ロータ鉄心専用通風ファン及び前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記ロータ鉄心の通風路、前記ベアリングブラケットの開口部、前記第１ブラケットの通風路、及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出されるように構成されたことを特徴とする全閉外扇形電動機である。

本発明の全閉外扇形電動機によれば、ステ−タコイル、ロータバー等の発熱体を効果的に冷却でき、その結果軸受グリースの温度上昇を抑えることが出来るので、軸受潤滑寿命が大幅に延びる。併せて電動機内部の汚損が無いものになるので、保守の省力化が可能な理想的な電動機を提供できる。

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の実施形態の軸方向断面図である。

図１に示すように、この全閉外扇形電動機は、円筒状のステ−タ鉄心１を備えている。ステータ鉄心１の内周部には多数の溝が設けられ、これらの溝にはステータコイル２が収納されている。これらステータコイル２のコイルエンド部はステータ鉄心１の両側に突出した状態となっている。

ステ−タ鉄心１の内周側には円筒状のロータ鉄心３が同軸状に配置されている。このロータ鉄心３の外周部には多数の溝が設けられ、これらの溝にはロータバー４が埋め込まれており、その両端部はロータ鉄心３の両側に突出している。また、ロータ鉄心３におけるロータバー４よりも内周側の部位には、軸方向に貫通した通風路３ａが複数個設けられている。

ステータ鉄心１の両側には、通風路５ａを有する鉄心押さえ５が取り付けられている。これらの間には、複数の繋ぎ板６が、ステータ鉄心１の全周の一部に存在するように設けられており、ステータ鉄心１の外周側には、通風路５ａに連通した多数の通風路１ａが形成されている。

ステータ鉄心１の一端側には、第１ブラケット８及びベアリングブラケット９を介して第１軸受１０が設けられている。第１ブラケット８は、一端部が鉄心押さえ５に取り付けられ、他端部がベアリングブラケット９に取り付けられ、その内部には通風路５ａに連通した通風路８ａを有している。ベアリングブラケット９には複数の開口部９ａが円周状に設けられている。

ステータ鉄心１の他端側には、第２ブラケット１１及びハウジング１２を介して第２軸受１３が設けられている。第２ブラケット１１の外周部には通風路１１ａが設けられており、この通風路１１ａはステータ鉄心１の外周側の通風路１ａと連通している。また、第２ブラケット１１の内周側端部には複数個の開口部１１ｂが設けられている。

ロータ鉄心３はロータシャフト１４上に取り付けられ、ロータシャフト１４は第１及び第２軸受１０、１３により回転自在に支承されている。ロータ鉄心３の両側においてロータシャフト１４上に鉄心押さえ１５が取り付けられており、これらの鉄心押さえ１５には、ロータ鉄心３の通風路３ａに連通する通風路１５ａが設けられている。

ロータシャフト１４における第１軸受１０と一方の鉄心押さえ１５との間の部位には通風ファン１６が嵌着されており、この通風ファン１６には鉄心押さえ１５の通風路１５ａに連通する通風路１６ａが設けられている。また、通風ファン１６における第１ブラケット８側の外面には放射状の羽根１６ｂが設けられている。

通風ファン１６とベアリングブラケット９とにより通風路１７が形成され、この通風路１７は、第１ブラケット８の通風路８ａ及び通風ファン１６の通風路１６ａと連通している。通風ファン１６の先端部とこれに対向する第１ブラケット８の部位とは、所謂ラビリンス状の微小隙間１８を存して組み合わされており、通風路１７を通る冷却風が電動機内部側に流入しないようになっている。

また、ロータシャフト１４における第２軸受１３と他方の鉄心押さえ１５との間の部位には仕切板１９が嵌着されており、この仕切板１９には鉄心押さえ１５の通風路１５ａに連通する通風路１９ａが設けられている。

仕切板１９と第２ブラケット１１とハウジング１２とにより通風路２０が形成され、この通風路２０は、仕切板１９の通風路１９ａと連通している。仕切板１９の先端部とこれに対向する第２ブラケット１１の部位とは、所謂ラビリンス状の微小隙間２１を存して組み合わされており、通風路２０を通る冷却風が電動機内部側に流入しないようになっている。

この電動機を駆動すると、通風ファン１６が回転し、羽根１６ｂの吐き出し作用により冷えた外気がベアリングブラケット９の開口部９ａの部分から矢印のように流入し、この外気は、通風路８ａ、通風路５ａ、通風路１ａ、通風路５ａ、通風路１１ａへと順に流れ、外部に排出される。これによりステ−タコイル２の発熱はステ−タ鉄心１を介して通風路１ａの内周面から外部に放熱され、ステ−タコイル２の冷却が進む。
更に、通風ファン１６の回転により、第２ブラケット１１の開口部１１ｂの部分からも冷えた外気が流入し、この外気は、通風路２０、通風路１９ａ、通風路１５ａ、通風路３ａ、通風路１５ａ、通風路１６ａ、通風路１７、通風路８ａ、通風路５ａ、通風路１ａ、通風路５ａ、通風路１１ａへと順に流れ、外部へ排出される。これによりロータバー４の発熱はロータ鉄心３を介して通風路３ａから外部に放熱され、ロータバー４の冷却が進む。また軸受１０、１３のグリースは、開口部９ａ、１１ｂから流入した直後の外気である冷たい冷却風で冷却されるため、昇温が抑制される。（冷却風が流れて電動機が冷却される様子を図２に太い矢印で示す。白い矢印は冷えた冷却風、黒の矢印は温まった冷却風を示す）。

このように構成することにより、発熱体であるステ−タコイル２の冷却以外に、ロータバー４の冷却も積極的に行うことができる。また、併せて軸受１０、１３周りの冷却もでき、軸受グリースの温度上昇を抑えることができるので、軸受潤滑寿命が大幅に延びる。さらに、微小間隙１８、２１により電動機内部側への外気の流入が阻止されるため、電動機内部の汚損が無い。したがって、全閉形を維持して保守の省力化が可能となると共に、効率よい冷却が可能になり、小型高出力化を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図３は第２の実施形態の軸方向断面図である。なお、以下の各実施形態において、第１の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、重複する説明は省略してある。

本実施形態では、外部から供給される圧搾空気をロータ鉄心３の通風路３ａの部分に吹き付けて塵埃を吹き飛ばすために、気吹きパイプ２２、２３を設けている。気吹きパイプ２２は第２ブラケット１１の内周側端部において外方に向けて突出するように取り付けられている。一方、気吹きパイプ２３は、ハウジング１２の外周側端部に内方に向けて突出するように取り付けられており、二つの気吹きパイプ２２、２３は相互に連通している。

通風路３ａ内面に塵埃が付着した場合、電動機外部に通じる気吹きパイプ２２、２３から電動機内部に向けて圧搾空気を放出すれば、電動機を分解せず清掃できるものである。すなわち、気吹きパイプ２２にホース２４を接続し、このホース２４にコンプレッサ（図示せず）から圧搾空気を供給する。吹き飛ばされた塵埃は、ベアリングブラケット９に開いた開口部９ａが排出口になり、容易に外部に排出される構造になっている。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図４は第３の実施形態の軸方向断面図である。

本実施形態では、通風路３ａに塵埃が溜まらないように、通風路３ａ内の空気を吸い出すロータ鉄心専用通風ファン２５を通風ファン１６上に形成している。通風路３ａは回転するロータ鉄心３に形成されているため、通風ファン１６の負圧による吸込み力よりも通風路３ａの回転による遠心力が大きくなると、通風路３ａ内面の外周側の部分に塵埃が付着して堆積し易くなる。この塵埃の堆積を少なくするには吸込み圧力を増やす必要がある。

通風ファン１６は径が大きくて吸込み負圧は大きいが、吸込み風のほとんどがベアリングブラケット９にある開口部９ａから入るため、通風路３ａからの吸込み風量は小さい。本実施形態では、通風ファン１６に加え、ロータ鉄心専用通風ファン２５を追加して吸込み負圧を高めており、このロータ鉄心専用通風ファン２５は通風路３ａ専用であるため、塵埃の吐出しの効果は更に大きくなっている。なお、このロータ鉄心専用通風ファン２５に代えて、通風ファン１６におけるロータ鉄心３側の部位に羽根を設けて通風路３ａに対する吸い込み圧力を高めるようにしてもよい。

次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図５は第４の実施形態の軸方向断面図である。

本実施形態は、第３の実施形態の構造からベアリングブラケット９の開口部９ａを省いたもので、第２ブラケット１１の開口部１１ｂのみから外気を取り入れるようになっている。この場合、第３の実施形態と比較して、ロータ鉄心３の冷却性の点では劣るものの、ベアリングブラケット９に開口部９ａを設けないことで製造が容易になり、製造コストが低減するという利点が有る。

次に、本発明の第５の実施形態を説明する。図６は第５の実施形態の軸方向断面図である。

本実施形態では、第３の実施形態の通風ファン１６とベアリングブラケット９の位置を入れ替えたような構造となっている。通風ファン１６はベアリングブラケット９に対して機外側となる位置においてロータシャフト１４に固定されていて、先端部の内外両面に羽根１６ｂ、１６ｄが形成されている。

ロータ鉄心専用通風ファン２５は通風ファン１６とは別体となっており、ベアリングブラケット９と鉄心押さえ１５の間の位置においてロータシャフト１４上に固定されている。通風路３ａ内の冷却風はロータ鉄心専用通風ファン２５によって吸引され、ベアリングブラケット９に設けられた開口部９ａを介して通風ファン１６側に吐出される。そして、通風ファン１６は、この冷却風を羽根１６ｄによってステータ鉄心１に向けて送風すると共に、外気を羽根１６ｂによってステータ鉄心１に向けて送風する。

ロータ鉄心専用通風ファン２５の先端部とこれに対向するベアリングブラケット９の部位とは、所謂ラビリンス状の微小隙間２６を存して組み合わされており、ベアリングブラケット９の開口部９ａに流入しようとする空気が電動機内部側に流入しないようになっている。なお、この微小隙間２６はロータ鉄心専用通風ファン２５と第１ブラケット８の間に形成するようにしてもよい。

このような構造によれば、冷却風をステータ鉄心１側に積極的に供給することができるので、ステータ鉄心１の冷却性が向上する。また、ロータ鉄心３の通風路３ａを通る冷却風を二つの通風ファン１６、２５によって吸引するため、通風路３ａを通る冷却風量を多くすることができ、ロータ鉄心３の冷却性も向上することができる。さらに、電動機外部に溜まった塵埃を水で洗い流す際に、開口部９ａから水が内部に侵入するのを冷却ファン１６によって防ぐことができるため、軸受部１０のグリースの性能低下を防ぐことができる。

次に、本発明の第６の実施形態を説明する。図７は第６の実施形態の軸方向断面図である。

本実施形態は、ロータに永久磁石を使用した永久磁石モータに適用した例を示している。永久磁石モータは、ロータバーの代わりに永久磁石２７をロータ鉄心３に備えたものである。なお、本実施形態では、誘導電動機に本発明を適用をした場合を例に挙げて説明しているが、磁石を使わない同期電動機に本発明を適用することも可能である。

次に、本発明の第７の実施形態を説明する。図８は第７の実施形態の軸方向断面図である。

本実施形態では、ベアリングブラケット９の開口部９ａを、仕切り板２８により、外周側の分割分開口部９ａａと内周側の分割開口部９ａｂとに仕切っている。このようにすることで、ロータ鉄心専用通風ファン２５により開口部１１ｂから入った外気は分割開口部９ａｂから排出される。一方、分割開口部９ａａから入った外気は通風路８ａ及び通風路１ａを通って通風路１１ａから外部に排出される。
本実施形態では、ロータ鉄心３で加熱された冷却風がステータ鉄心１側に流れないため、ステータ鉄心１の冷却性が向上するという利点が有る。

次に、本発明の第８の実施形態を説明する。図９は第８の実施形態の軸方向断面図である。

本実施形態は第７の実施形態の変形例で、通風ファン１６にロータ鉄心専用通風ファン２５を設けておらず、仕切板１９に羽根１９ｂを設けた点が第７の実施形態と異なる点である。このような構造では、ステータ側は同様の通風経路であるが、ロータ側は分割開口部９ａｂが入気口となり、開口部１１ｂが排気口となる。すなわち、分割開口部９ａｂから流入した外気がロータ鉄心３の通風路３ａを第１軸受１０側から第２軸受１３側に向かって流れて第２ブラケット１１の開口部１１ｂから外部へ排出される。これにより、ステータ側に流れる冷却風がロータ側の冷却風によって加熱されにくくなるため、ステータ側の冷却性が向上するという利点が有る。

なお、上記の各実施形態では、機内と機外を分ける部分にラビリンス状の微小隙間を設けた場合について説明したが、この微小隙間にフェルト等から成るシール材を挿入し、通風ファンや仕切部材の回転に伴ってこのシール材が摺動する構造にしても構わない。このようにすると、機外側から機内側へ空気が侵入するのをより確実に防ぐことができる。

また微小隙間は屈曲させずに簡単な突合せ構造にしても構わない。図１０は、そのような微小隙間にシール材を設けた第９の実施形態の軸方向断面図であり、図１１はその要部拡大図である。微小隙間１８、２１に設けたフェルト等のシール材２９、３０は第１、第２ブラケット８、１１に取り付けられ、回転する通風ファン１６、仕切板１９に対して摺動するようになっている。

また、図１２に示すように、シール材２９（３０）と、通風ファン１６（仕切板１９）との間に微小隙間１８（２１）の幅ｔよりも小さい幅ｔ’の隙間３１を設けることもできる。この場合、例えばラビリンス状等に形成される隙間１８（２１）の幅ｔが０．５ｍｍ程度必要であるのに対し、この隙間３１の幅ｔ’は０．１ｍｍ以下にすることができるため、機内側への空気の侵入をより確実に阻止することができる。

また上記の各実施形態では、ステータの構造は、繋ぎ板で鉄心押えを繋げてステータ鉄心を支持するフレームレス構造の場合について説明したが、ステータ鉄心の外側にステータ鉄心を支持する筒状のフレームを有する構造としてもよい。図１３は、そのようなフレームを備えた第１０の実施形態の軸方向断面図であり、ステータ鉄心１の外側において、ステータ鉄心１を支持する筒状のフレーム３２を締結部材３３により第１ブラケット８に取り付けている。

また、通風ファン及び仕切部材は、ロータ鉄心を両側から押さえる鉄心押えと一体的に構成してもよい。なお、本明細書では、分割した構造で図示しており、詳細な説明を省いている。

また、ロータ鉄心専用通風ファンや通風ファンに、風を発生させる羽根とは別に表面に凹凸構造を設けてフィンを構成してもよい。フィンはファンや仕切部材に伝達する熱を放熱する効果があるため冷却効果は更に高まる。図１４は、そのようなフィンを設けた第１１の実施形態の軸方向断面図であり、図１５は図１４のＡ方向矢視図である。この例では、通風ファン１６における風を発生させる羽根１６ｂよりも内周側の部位と、仕切板１９とに放射状の放熱フィン１６ｅ、１９ｃを設けている。

また、ステ−タ鉄心の外周側の通風路構造は、ステ−タ鉄心に開いた穴では無く、ステ−タ鉄心の外側をカバーで覆って、このカバーとステータ鉄心の外周部の間に通風路を形成したものでも構わない。図１６は、そのようなカバーを備えた第１２の実施形態の軸方向断面図であり、図１７はその要部拡大断面図である。ステータ鉄心１の外側に取り付けられたカバー３４及び繋ぎ板６とステータ鉄心１との間に通風路１ａが形成されている。図１８は他の例であり、繋ぎ板６はステータ鉄心１の外周部に密着しており、カバー３４とステータ鉄心１の間にのみ通風路１ａが形成されている。

また、上記の各実施形態では、第１ブラケットとベアリングブラケットを別々の部材で構成した場合について説明したが、これらは一体的に形成してもよい。

さらに、本明細書で説明した各実施形態をそれぞれ単独で使用する構成とするだけでなく、複数の実施形態を適宜組み合わせた構成としててもよい。

本発明の第１の実施形態の軸方向断面図である。 第１の実施形態の作用の説明図である。 本発明の第２の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第３の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第４の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第５の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第６の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第７の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第８の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第９の実施形態の軸方向断面図である。 図１０の要部拡大図である。 第９の実施形態の変形例の要部拡大図である。 本発明の第１０の実施形態の軸方向断面図である。 本発明の第１１の実施形態の軸方向断面図である。 図１４のＡ方向矢視図である。 本発明の第１２の実施形態の軸方向断面図である。 図１６の要部拡大断面図である。 第１２の実施形態の変形例の要部拡大図である。 従来の車両駆動用電動機の軸方向断面図である。 従来の車両駆動用電動機の軸方向断面図である。

符号の説明

１ ステータ鉄心
１ａ 通風路
３ ロータ鉄心
３ａ 通風路
８ 第１ブラケット
８ａ 通風路
９ ベアリングブラケット
９ａ 開口部
９ａａ 分割開口部
９ａｂ 分割開口部
１０ 第１軸受
１１ 第２ブラケット
１１ｂ 開口部
１２ ハウジング
１３ 第２軸受
１４ ロータシャフト
１６ 通風ファン
１６ｂ 羽根
１６ｄ 羽根
１６ｅ フィン
１８ 微小隙間
１９ 仕切板（仕切部材）
１９ｂ 羽根
１９ｃ フィン
２１ 微小隙間
２２ 気吹きパイプ
２３ 気吹きパイプ
２５ ロータ鉄心専用通風ファン
２６ 微小隙間
２９ シール材
３０ シール材
３２ 筒状のフレーム
３４ カバー

Claims (15)

1. ステ−タ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置され、軸方向に貫通した通風路が設けられたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端側に通風路を有する第１ブラケット及びベアリングブラケットを介して設けられた第１軸受と、前記ステータ鉄心の他端側に第２ブラケット及びハウジングを介して設けられた第２軸受と、前記ロータ鉄心が取付けられ、且つ前記第１及び第２軸受で回転自在に支承されたロータシャフトと、前記ステータ鉄心の外周側に形成され、前記第１ブラケットの通風路と連通した通風路と、前記ロータシャフトにおける前記第１軸受と前記ロータ鉄心との間の部位に取り付けられ、外面に羽根が設けられた通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記第２軸受と前記ロータ鉄心との間に取り付けられた仕切部材とを備え、前記通風ファンの先端部と前記第１ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記仕切部材の先端部と前記第２ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記ベアリングブラケットにおける前記羽根よりも内周側の部位に開口部が設けられ、この開口部から前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記第１ブラケットの通風路及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出され、さらに前記第２ブラケットに開口部が設けられ、この開口部から前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記ロータ鉄心の通風路、前記第１ブラケットの通風路、及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出されるように構成されたことを特徴とする全閉外扇形電動機。
2. ステ−タ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置され、軸方向に貫通した通風路が設けられたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端側に通風路を有する第１ブラケット及びベアリングブラケットを介して設けられた第１軸受と、前記ステータ鉄心の他端側に第２ブラケット及びハウジングを介して設けられた第２軸受と、前記ロータ鉄心が取付けられ、且つ前記第１及び第２軸受で回転自在に支承されたロータシャフトと、前記ステータ鉄心の外周側に形成され、前記第１ブラケットの通風路と連通した通風路と、前記ロータシャフトにおける前記第１軸受と前記ロータ鉄心との間の部位に取り付けられ、外面に羽根が設けられた通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記第２軸受と前記ロータ鉄心との間に取り付けられた仕切部材とを備え、前記通風ファンの先端部と前記第１ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記仕切部材の先端部と前記第２ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記第２ブラケットに開口部が設けられ、この開口部から前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記ロータ鉄心の通風路、前記第１ブラケットの通風路、及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出されるように構成されたことを特徴とする全閉外扇形電動機。
3. ステ−タ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置され、軸方向に貫通した通風路が設けられたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端側に通風路を有する第１ブラケット及びベアリングブラケットを介して設けられた第１軸受と、前記ステータ鉄心の他端側に第２ブラケット及びハウジングを介して設けられた第２軸受と、前記ロータ鉄心が取付けられ、且つ前記第１及び第２軸受で回転自在に支承されたロータシャフトと、前記ステータ鉄心の外周側に形成され、前記第１ブラケットの通風路と連通した通風路と、前記ロータシャフトにおける前記第１軸受よりも機外側の部位に取り付けられ、内外両面に羽根が設けられた通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記ロータ鉄心と前記第１軸受との間の部位に取り付けられ、前記ロータ鉄心の通風路内の空気を前記第１軸受の側に吸い出すロータ鉄心専用通風ファンと、前記ロータシャフトにおける前記第２軸受と前記ロータ鉄心との間に取り付けられた仕切部材とを備え、前記ロータ鉄心専用通風ファンの先端部と前記ベアリングブラケット又は前記第１ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記仕切部材の先端部と前記第２ブラケットとの間に機内側への空気の流入を阻止する微小隙間が形成され、前記ベアリングブラケットにおける前記通風ファン内面側の羽根よりも内周側の部位に開口部が設けられ、前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記第１ブラケットの通風路及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出され、さらに前記第２ブラケットに開口部が設けられ、この開口部から前記ロータ鉄心専用通風ファン及び前記通風ファンにより外気を導入して冷却風となし、この冷却風が前記ロータ鉄心の通風路、前記ベアリングブラケットの開口部、前記第１ブラケットの通風路、及び前記ステータ鉄心外周側の通風路を通って再び外部に排出されるように構成されたことを特徴とする全閉外扇形電動機。
4. 前記第２軸受の側から前記ロータ鉄心の通風路に向けて外部の圧搾空気を吹き付けることができる気吹きパイプを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の全閉外扇形電動機。
5. 前記ロータ鉄心の通風路内の空気を前記第１軸受の側に吸い出すロータ鉄心専用通風ファンを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の全閉外扇形電動機。
6. 前記ロータ鉄心専用通風ファンを前記通風ファンに一体的に形成したことを特徴とする請求項５記載の全閉外扇形電動機。
7. 前記ベアリングブラケットに設けられた開口部を外周側と内周側の二つの分割開口部に仕切り、前記外周側の分割開口部を前記ステ−タ鉄心外周側の通風路を通る外気の取入口とし、前記内周側の分割開口部を前記ロータ鉄心の通風路を通った外気の排出口としたことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の全閉外扇形電動機。
8. 前記ベアリングブラケットに設けられた開口部を外周側と内周側の二つの分割開口部に仕切ると共に前記仕切部材に羽根を設け、前記外周側の分割開口部を前記ステ−タ鉄心の通風路を通る外気の取入口とし、前記内周側の分割開口部を前記ロータ鉄心の通風路を通る外気の取入口とし、この外気が前記ロータ鉄心の通風路を前記第１軸受側から前記第２軸受側に向かって流れて前記第２ブラケットの開口部から外部へ排出されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の全閉外扇形電動機。
9. 前記ロータ鉄心専用通風ファンに代えて、前記ロータ鉄心の通風路を通る外気を吸い出すための羽根を前記通風ファンに設けたことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の全閉外扇形電動機。
10. 前記ロータ鉄心に永久磁石を取り付けた永久磁石電動機であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項記載の全閉外扇形電動機。
11. 同期電動機であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項記載の全閉外扇形電動機。
12. 前記ステ−タ鉄心の外側に設けられ、前記ステータ鉄心を支持する筒状のフレームを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項記載の全閉外扇形電動機。
13. 前記微小隙間に空気の侵入を阻止するシール材を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項記載の全閉外扇形電動機。
14. 前記ロータ鉄心専用通風ファンや前記通風ファンに放熱用のフィンを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項記載の全閉外扇形電動機。
15. 前記ステ−タ鉄心の外側に設けられ、前記ステータ鉄心の外周面との間に通風路を形成するカバーを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項記載の全閉外扇形電動機。
    

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