JP2006314183A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、軸受を効率的に冷却することが出来る回転電機を提供することを目的とする。
【解決手段】ステータ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、
前記ステータ鉄心の一端と接続されたブラケットと、前記ブラケットを介して配設された第１の軸受と、前記ステータ鉄心の他端と接続されたフレーム及びハウジングと、前記ハウジングを介して配設された第２の軸受と、前記ロータ鉄心と前記第２の軸受の間に設けられ、軸方向外側に羽根が設けられた通風ファンと、前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、前記フレーム若しくはハウジングに設けられた吸気口と、前記フレーム若しくはハウジングに設けられた排気口とを備えたことを特徴とする全閉形回転電機。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関する。

一般に鉄道車両では、車体の下に懸架された台車に回転電機を装荷して、この回転電機の回転力を継手（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。従来の回転電機の一例として、全閉形回転電機について図を参照し詳細に説明する。図４は、従来の全閉形回転電機の断面図である。尚、本明細書において、ロータシャフトの長手方向を軸方向と定義する。尚、図中の矢印は、風の流れを示すものである。

図４に示した従来の全閉形回転電機は、反駆動側に設けられたフレーム１と駆動側に設けられた外周側ブラケット２ａ間に、鉄心押え４ａ及び鉄心押え４ｂによって押えられたステータ鉄心４を設けている。外周側ブラケット２ａの内周側には、内周側ブラケット２ｂを設け、フレーム１の内周側にハウジング３を設けてある。内周側ブラケット２ｂとハウジング３とのそれぞれに取付けられた軸受５、６によってロータシャフト７を回転自在に支持している。このロータシャフト７の軸方向中央部には、ロータ鉄心８を設けてある。ロータシャフト７の駆動側端部７ａは機外に張出している。この張出し部分に継手（カップリング）が取付けられている。軸受け６の内側のロータシャフト７には、通風ファン９ａが取付られ、ロータシャフト７の反駆動側かつ軸受け５の内側に第２の通風ファン９ｂが取付けられている。フレーム１の反駆動側側面には、入気口１ａと排気口１ｂを設けている。内周側ブラケット２ｂ、外周側ブラケット２ａ、ステータ４、フレーム１には、流通路を設けている。回転電機駆動側の通風ファン９の入気口９ａは外気取入口を形成している。

全閉形回転電機の軸受部は、固定部材側と回転部材側間を微小隙間にして構成し、回転電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９の回転により入気口９ａから流入した外気は、内周側ブラケット２ｂ、外周側ブラケット２ａ、ステータ４、フレーム１に設けられた流通路（図示しない）を流れ、フレーム１の排気口（図示しない）から流出する。外気を流通させることにより、この通風路内の壁面から鉄心１２、フレーム１に伝熱した、ステータコイル１３やロータバー１４の発熱を外気に放出させ冷却している。また、第２の通風ファン９ｂの回転により外気が入気口１ａから流入させることにより、通風ファン９ｂに伝熱したステータコイル１３や回転電機内の空気を冷却している。

このように構成された従来の全閉形回転電機は、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が複雑な機内構造部分に堆積して汚損れることが無く、更に構造の簡単な通風路部分を外気で冷却するので外気の塵埃が堆積することも無いので塵埃を除去するフィルターも不要になる利点があった。
特開２００３−１８７９５号公報

しかしながら、従来の回転電機では、軸受及びそれを潤滑するグリースの温度が高くなり、軸受のメンテナンスを短周期で行わなければならなかった。

そこで、本発明は、軸受を効率的に冷却することが出来る回転電機を提供することを目的とする。

上記課題は、ステータ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端と接続されたブラケットと、前記ブラケットを介して配設された第１の軸受と、前記ステータ鉄心の他端と接続されたフレーム及びハウジングと、前記ハウジングを介して配設された第２の軸受と、前記ロータ鉄心と前記第２の軸受の間に設けられ、軸方向外側に羽根が設けられた通風ファンと、前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、前記フレーム若しくはハウジングに設けられた吸気口と、前記フレーム若しくはハウジングに設けられた排気口と、前記吸気口よりも外側の前記フレーム若しくはハウジングに設けられた仕切板とを有し、前記吸気口から流入した外気は、軸受周辺部を流れ、前記排気口から流出することによって達成することができる。

上記課題は、ステータ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、前記ステータ鉄心の一端と接続されたブラケットと、前記ブラケットを介して配設された第１の軸受と、前記ステータ鉄心の他端と接続されたフレーム及びハウジングと、前記ハウジングを介して配設された第２の軸受と、前記ロータ鉄心と前記第１の軸受の間に設けられ、軸方向外側に羽根が設けられた通風ファンと、前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、前記ブラケットに設けられた吸気口と、前記ブラケットに設けられた排気口と、前記吸気口よりも外周側且つ軸方向中央側の前記ブラケットに設けられた仕切板とを有し、前記吸気口から流入した外気は、前記第１の軸受周辺部を流れ、前記排気口から流出することによって達成することが出来る。

上記課題は、ステータ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、前記ロータ鉄心及び前記ステータ鉄心を格納するフレームと、前記フレームを介して駆動側に配設された第１の軸受と、前記フレームを介して反駆動側に配設された第２の軸受と、前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、前記ロータ鉄心よりも軸方向反駆動側に設けられた通風ファンと、前記フレームに設けられた吸気口と、前記フレームの前記吸気口と前記ロータシャフトを挟んで反対側に設けられた排気口と、前記吸気口よりも外周側に設けられた仕切板とを有し、前記吸気口から流入した外気は、前記第２の軸受の周辺部を流れ、前記排気口から流出することによって達成することが出来る。

上記課題は、ステータ鉄心と、このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、前記ロータ鉄心及び前記ステータ鉄心を格納するフレームと、前記フレームを介して駆動側に配設された第１の軸受と、前記フレームを介して反駆動側に配設された第２の軸受と、前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、前記ロータ鉄心よりも軸方向駆動側に設けられた通風ファンと、前記フレームに設けられた吸気口と、前記フレームの前記吸気口と前記ロータシャフトを挟んで反対側に設けられた排気口と、前記吸気口よりも外周側に設けられた仕切板とを有し、前記吸気口から流入した外気は、前記第１の軸受の周辺部を流れ、前記排気口から流出することによって達成することが出来る。

本発明によって、軸受を効率的に冷却することが出来る回転電機を提供することができる。

（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の回転電機について図を参照し詳細に説明する。図１は本発明に基づく第１の実施の形態の回転電機の断面図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の回転電機の正面図である。

本発明に基づく第１の実施の形態の回転電機は、鉄道車両に搭載される全閉形回転電機である。

本発明に基づく第１の実施の形態の回転電機は、反駆動側に設けられたフレーム１と駆動側に設けられた外周側ブラケット２ａ間に、鉄心押え４ａ及び鉄心押え４ｂによって押えられたステータ鉄心４が設けられてる。外周側ブラケット２ａの内周側には、内周側ブラケット２ｂを設け、フレーム１の内周側にハウジング３を設けてある。内周側ブラケット２ｂとハウジング３とのそれぞれに取付けられた軸受５、６によってロータシャフト７を回転自在に支持している。このロータシャフト７の軸方向中央部には、ロータ鉄心８を設けてある。ロータシャフト７の駆動側端部７ａは機外に張出している。この張出し部分に継手（カップリング）が取付けられている。軸受け６とロータ鉄心の間のロータシャフト７には、通風ファン９ａが取付られ、ロータシャフト７の反駆動側かつ軸受け５の内側に第２の通風ファン９ｂが取付けられている。内周側ブラケット２ｂ、外周側ブラケット２ａ、ステータ４、フレーム１には、流通路を設けている。回転電機駆動側の通風ファン９の入気口９ａは外気取入口を形成している。フレーム１及びハウジング３の上下方向上側に入気口１５を設け、フレーム１及びハウジング３の上下方向下側に排気口１６を設けている。ハウジングの入気口終端よりも外側且つハウジング３の軸方向中央側の側面に仕切り板１６を設けている（図１及び図２参照）。

このように構成された回転電機の運転時には、通風ファン９の回転により入気口９ａから流入した外気は、内周側ブラケット２ｂ、外周側ブラケット２ａ、ステータ４、フレーム１に設けられた流通路（図示しない）を流れ、フレーム１の排気口（図示しない）から流出する。外気を流通させることにより、この通風路内の壁面から鉄心１２、フレーム１に伝熱した、ステータコイル１３やロータバー１４の発熱を外気に放出させ冷却している。また、第２の通風ファン９ｂの回転により外気が入気口１５から流入し、第２の軸受６周辺を流れ、排気口１７から外気が排気される。

このように構成された回転電機は、仕切り板１６を入気口側のハウジング３に設けているので、上下方向上側から下側の一方向に外気を流すことができ、これにより軸受全体を効率的に冷却することが可能となる。

また、このように構成された回転電機においても、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が複雑な機内構造部分に堆積して汚損れることが無く、更に構造の簡単な通風路部分を外気で冷却するので外気の塵埃が堆積することもない。

（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の回転電機について図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第２の実施の形態の回転電機の正面図である。尚、図１及び図２に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第２の実施の形態の回転電機は、仕切り板１８が第２の通風ファン９ｂの羽根９ｃの外周側に設けられていることを特徴としている。

このように構成された回転電機も、第１の実施の形態の回転電機と同様に、入気口１５から流入した外気を一方向に流し、軸受６周辺部を流れ、排気口１７から排気することが出来る。

このように構成された回転電機は、仕切り板１６を入気口側のハウジング３に設けているので、上下方向上側から下側の一方向に外気を流すことができ、これにより軸受全体を効率的に冷却することが可能となる。

また、本実施の形態の回転電機も第１の実施の形態の回転電機と同様に、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が複雑な機内構造部分に堆積して汚損れることが無く、更に構造の簡単な通風路部分を外気で冷却するので外気の塵埃が堆積することもない。

本発明に基づく他の実施の形態としては、開放型回転電機に本発明を適用した実施の形態、押込みファンに本発明を適用した実施の形態、入気口を下側等に設け排気口を上側に設けた実施の形態、速度センサーを入気口近傍に設け速度センサーも冷却する実施の形態、駆動側の軸受に入気口と排気口を設け入気口から流入した外気がロータシャフト７周辺及び軸受５周辺を流れ、排気口から排気される実施の形態の回転電機若しくは、反駆動側及び駆動側の両方に上記構造を適用した回転電機等がある。

尚、本発明に基づく第１及び第２の実施の形態の回転電機では、入気口１５を上下方向上側に設け、排気口１６を下側に設けているが、入気口１５を左右方向右側に設け、排気口１７を左側に設ける構成とし、仕切り板を入気口１５の外側に設けても同様の効果を得ることが出来、入気口１５とロータシャフト７を挟んで反対側に排気口１７が設けられていればよいので、特に入気口および排気口の位置に関しては上側に限定はしない。

本発明に基づく第１の実施の形態の回転電機の断面図である。 本発明に基づく第１の実施の形態の回転電機の正面図である。 本発明に基づく第２の実施の形態の回転電機の正面図である。 従来の回転電機の断面図である。

符号の説明

１ フレーム
１ａ 入気口
１ｂ 排気口
２ａ 外周側ブラケット
２ｂ 内周側ブラケット
３ ハウジング
４ ステータ鉄心
４ａ 鉄心押え
４ｂ 鉄心押え
５ 軸受
６ 軸受
７ ロータシャフト
８ ロータ鉄心
９ａ 通風ファン
９ｂ 通風ファン
９ｃ 第２の通風ファン９ｂの羽根
１３ ステータコイル
１４ ロータバー
１５ 入気口
１６ 仕切り板
１７ 排気口
１８ 仕切り板

Claims (8)

1. ステータ鉄心と、
   このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、
   前記ステータ鉄心の一端と接続されたブラケットと、
   前記ブラケットを介して配設された第１の軸受と、
   前記ステータ鉄心の他端と接続されたフレーム及びハウジングと、
   前記ハウジングを介して配設された第２の軸受と、
   前記ロータ鉄心と前記第２の軸受の間に設けられ、軸方向外側に羽根が設けられた通風ファンと、
   前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、
   前記フレーム若しくはハウジングに設けられた吸気口と、
   前記フレーム若しくはハウジングに設けられた排気口と、
   前記吸気口よりも外周側且つ軸方向中央側の前記フレーム若しくはハウジングに設けられた仕切板とを有し、
   前記吸気口から流入した外気は、前記第２の軸受周辺部を流れ、前記排気口から流出することを特徴とする回転電機。
2. ステータ鉄心と、
   このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、
   前記ステータ鉄心の一端と接続されたブラケットと、
   前記ブラケットを介して配設された第１の軸受と、
   前記ステータ鉄心の他端と接続されたフレーム及びハウジングと、
   前記ハウジングを介して配設された第２の軸受と、
   前記ロータ鉄心と前記第１の軸受の間に設けられ、軸方向外側に羽根が設けられた通風ファンと、
   前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、
   前記ブラケットに設けられた吸気口と、
   前記ブラケットに設けられた排気口と、
   前記吸気口よりも外周側且つ軸方向中央側の前記ブラケットに設けられた仕切板とを有し、
   前記吸気口から流入した外気は、前記第１の軸受周辺部を流れ、前記排気口から流出することを特徴とする回転電機。
3. 前記請求項１及び前記請求項２記載の回転電機において、
   前記仕切り板は、前記通風ファンの羽根よりも外側に設けられたことを特徴とする回転電機。
4. 前記請求項１乃至前記請求項３記載の回転電機において、
   当該回転電機が全閉形回転電機であることを特徴とする回転電機。
5. 前記請求項１乃至前記請求項４記載の回転電機において、
   前記入気口へ流入する外気があたるように、前記入気口よりも軸方向外側に速度検出装置を設けたことを特徴とする回転電機。
6. 前記請求項１乃至請求項５記載の回転電機は、鉄道車両に搭載されることを特徴とする回転電機。
7. ステータ鉄心と、
   このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、
   前記ロータ鉄心及び前記ステータ鉄心を格納するフレームと、
   前記フレームを介して駆動側に配設された第１の軸受と、
   前記フレームを介して反駆動側に配設された第２の軸受と、
   前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、
   前記ロータ鉄心よりも軸方向反駆動側に設けられた通風ファンと、
   前記フレームに設けられた吸気口と、
   前記フレームの前記吸気口と前記ロータシャフトを挟んで反対側に設けられた排気口と、
   前記吸気口よりも外周側に設けられた仕切板とを有し、
   前記吸気口から流入した外気は、前記第２の軸受の周辺部を流れ、前記排気口から流出することを特徴とする回転電機。
8. ステータ鉄心と、
   このステータ鉄心の内周側に配置されたロータ鉄心と、
   前記ロータ鉄心及び前記ステータ鉄心を格納するフレームと、
   前記フレームを介して駆動側に配設された第１の軸受と、
   前記フレームを介して反駆動側に配設された第２の軸受と、
   前記第１の軸受および前記第２の軸受により回転自在に支持されたロータシャフトと、
   前記ロータ鉄心よりも軸方向駆動側に設けられた通風ファンと、
   前記フレームに設けられた吸気口と、
   前記フレームの前記吸気口と前記ロータシャフトを挟んで反対側に設けられた排気口と、
   前記吸気口よりも外周側に設けられた仕切板とを有し、
   前記吸気口から流入した外気は、前記第１の軸受の周辺部を流れ、前記排気口から流出することを特徴とする回転電機。

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