JP3378331B2 - 車両用アウターロータ電動機 - Google Patents

車両用アウターロータ電動機

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JP3378331B2
JP3378331B2 JP00021494A JP21494A JP3378331B2 JP 3378331 B2 JP3378331 B2 JP 3378331B2 JP 00021494 A JP00021494 A JP 00021494A JP 21494 A JP21494 A JP 21494A JP 3378331 B2 JP3378331 B2 JP 3378331B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両に搭載され、
永久磁石で励磁される回転電機に係り、特に、その永久
磁石への磁性体異物の付着を防止した車両用アウターロ
ータ電動機に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図8は、永久磁石による励磁を利用して
駆動される一般的な従来の回転電機の一例を示す断面図
で、通常、全閉形と呼ばれ、ロータ8に挿入された永久
磁石1Bが外部と遮断されており、冷却は外枠2の外周
に形成されたフィン2aで行われる。 【0003】このような永久磁石の励磁を利用して駆動
される回転電機を鉄道車両に適用するためには、回転電
機を車両の床下の限られた空間に設ける関係で、重量と
外形が制限されるため、小形、軽量化が要請される。そ
のため、自然空冷では温度上昇値が許容値を超えるの
で、回転電機の内部に直接、冷却のための空気を送り込
み冷却する方法が採用されている。 【0004】図9は、鉄道車両に用いた場合の永久磁石
の励磁を利用して駆動される従来の車両用アウターロー
タ電動機を示す。図9において、車輪12の軸心から軸受
10を介して片持梁状に突き出た電機子軸6には、電機子
鉄心4が焼嵌めされ、この電機子鉄心4の外周側には、
電機子コイル3が挿入されている。さらに、電機子軸6
の右端には、鏡ふた11が挿入され、この鏡ふた11の更に
端部側には、通風路16が挿入されている。この通風路16
の入口には、エアフィルタ16aが着脱自在に取り付けら
れている。 【0005】車輪12には、複数枚のファン15が放射状に
取り付けられ、車輪12の外側面には、筒状のロータフレ
ーム9のフランジ部9aが当接し、ロータフレーム9
は、フランジ部9aに設けられた取付穴から挿入され先
端が車輪12に形成されためねじ穴に螺合した複数のボル
ト13によって、車輪12に固定されている。ローラフレー
ム9の右端の内周と鏡ふた11の外周との間には、軸受10
Aが挿着されている。 【0006】このように構成された車両用アウターロー
タ電動機においては、車輪12の回転に伴ない、内部の空
気はファン15で外部に排出され、負圧となった内部に
は、通風路16から外部の空気が吸入される。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄道車両に
使用される回転電機は、前述したように車両の床下に配
置されることが多いので、車両が走行中の床下には、線
路や車輪、ブレーキシューの摩耗によって生じた鉄粉等
の磁性物質がまきあげられて浮遊している。 【0008】そのため、回転電機の外部から冷却風を取
り入れる場合には、これらの磁性体の粉塵が回転電機の
内部に侵入し、内部の永久磁石1Aに付着してしまう。
これらの磁性体の異物が永久磁石1Aに多量に吸着する
と、通風断面積の減少によって異常に温度が上昇した
り、電機子コイル3や電機子鉄心4の外周に付着する
と、絶縁不良の要因となるおそもある。 【0009】そこで、本発明は、外部の空気を冷却風と
して取り入れながらも、回転電機内への磁性体の異物の
侵入を防ぐことのできる車両用アウターロータ電動機を
得ることにある。 【0010】 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、車軸に挿入さ
れた固定子及び通風ダクトと、前記車軸と同軸に設けら
れ片側が車輪の側面に固定され内周に磁極となる永久
石が配設されたロータを備えた車両用アウターロータ電
動機において、前記通風ダクトから前記ロータの内部に
冷却風を導く磁性材の案内板を前記通風ダクトに上下動
自在に設け、主回路電源に接続され前記案内板を磁化す
るとともに上下に駆動する一対の電磁石を備えたことを
特徴とする。 【0012】 【0013】【作用】 発明においては、通風ダクトからロータの内
部に供給される冷却風に混入した磁性体の粉塵は、主回
路電源によって励磁される一対の電磁石によって磁化さ
れた案内板によって補集され、この補集された粉塵は、
主回路電源の停止で消磁され下動した案内板から除去さ
れる。 【0014】 【実施例】以下、本発明の車両用アウターロータ電動機
の実施例を図面を参照して説明する。図1は、永久磁石
により励磁して運転される発明の車両用アウターロー
タ電動機の第1の実施例を示す断面図で、従来の技術で
示した図9に対応する図である。また、図2は、図1の
A−A断面図、図3は図2の部分拡大詳細図、図4は図
3のB−B断面図を示す。 【0015】図1、図2、図3及び図4において、電機
子コイル3と鉄心4を備えた電機子5は、電機子軸6に
取り付けられている。この電機子軸6は、車軸7の一部
で、車輪12から片持梁状に突き出ている。また、ロータ
8は、ロータフレーム9の内側円周方向に永久磁石1を
複数個等配して取り付けられており、永久磁石1によっ
て界磁を形成している。 【0016】さらに、ロータフレーム9の右端には、軸
受10を介して鏡ふた11が取り付けられ、この鏡ふた11
は、車軸7に取り付けられている。ロータフレーム9
は、鏡ふた11に対して軸受10によって回転自在に取り付
けられている。鏡ふた11には、図2に示すよう十字状の
スポーク部分の間に網11aが取り付けられ、スポーク部
分には、通風路16を固定するめねじ穴11bが設けられて
いる。 【0017】一方、ロータフレーム9の他端は、ボルト
13を介して車輪12の外側面に固定され、この車輪12は、
軸受14を介して車軸7に取り付けられることにより、ロ
ータ8が車軸7に対して回転自在となっている。 【0018】また、車輪12には、ファン15が放射状に設
けられ、通風路16には、図2に示すように弧状のガイド
17が設けられている。さらに通風路16の下部には、主回
路の投入、遮断に連動して入切される電磁石18が取り付
けられ、その電磁石18の上部には、磁性材料による笠形
のプレート19が取り付けられている。このプレート19
は、通常図4(a)で示す止め金具20で固定されている
が、この止め金具20を図4(b)で示すように開くこと
により、図4(b)に示すように通風路16の外側に引き
出すことが可能となっている。 【0019】次に、このように構成された車両用アウタ
ーロータ電動機の作用を説明する。車輪12が回転する
と、この車輪12に取り付けられたファン15の吸気作用に
より、内部の空気は排気され、負圧となった内部には、
外部から通風路16を通じて内部に吸入される。このと
き、電動機の周囲には、車両の走行風等によって巻き上
げられた、電車線路や車輪、ブレーキシューの摩耗によ
って生じた鉄粉等の磁性物質が浮遊している。 【0020】そのため、これらの磁性体の異物も同時に
通風路16に吸い込まれ、この通風路16に侵入する。この
通風路16の下部の電磁石18は主回路を電源としているた
め、主回路の電源を投入することにより電磁石18に通電
され磁力を発生するが、主回路を遮断すると電磁石18へ
の通電も遮断され磁力を失うようになっている。 【0021】そのため、回転電機が回転して外部の空気
を吸入するときには、磁化力を発生しているので、吸入
空気内に混入している磁性体の物質は、磁化されたプレ
ート19に吸着し、冷却風のみ機内に吸入させることがで
きる。また、主回路の電源を遮断すると電磁石18は消磁
し、吸着していた磁性体を放出する。この放出された磁
性体の異物は落下し、電動機の外部に排出される。 【0022】なお、このプレート19は取り外しが可能な
ように、プレート19の両側にガイドを設け、通常は止め
金具で固定され、定期点検時に取り外し、清掃ができる
構造としている。 【0023】更に、詳細に説明する。永久磁石1で作ら
れる磁界の中にリード線21を介して制御された電源から
電機子コイル3に通電すると、永久磁石1と電機子3の
相互間に働く電磁力によって、ロータ8にはトルクが発
生して回転し、ロータフレーム9に固定されている車輪
12が駆動される。 【0024】すると、前述したようにファン15の吸気効
果により通風路16の入気口より冷却風が取り入れられる
が、通風路16には弧状のガイド17があり、冷却風はその
ガイド17により左右に分流し、通風路側面を通り下部へ
と流れる。 【0025】さらに、通風路の下部には、笠形のプレー
ト19が取り付けられており、図3に示すようにその上面
に沿って冷却風が上昇し、電動機の内部に流入する。す
ると、電動機の運転中には、主回路の電源が投入されて
いるため、通風路の下部に取り付けた電磁石18は励磁さ
れ、笠型プレート19は磁化されて、冷却風に混入してい
る磁性体の異物は吸着され、清浄な冷却風を機内に送り
込むことができる。また、主回路の電源を遮断すると、
電磁石18への通電も遮断されて笠型のプレート19も磁力
を喪失し、プレート19上部に吸着された磁性体の異物は
落下し、箱22の底に溜る。 【0026】この底に溜った磁性体の異物は、電動機の
定期点検時にカバー23を外し、廃棄される。また、止め
金具20を外すことにより、プレート19を取り出すことが
可能なため、プレート19に吸着され付着した他の異物も
取り除くことが可能である。 【0027】次に、図5は、発明の車両用アウターロ
ータ電動機の第2の実施例を示す断面図で図2に対応す
る図、図6は、図5の部分拡大詳細図で、図3に対する
図である。図5及び図6において、図1、図2及び図3
と異なるところは、通風路の下部には2個の電磁石24
a、24bが極性が同極同士、対向するように上下に配し
ており、この電磁石24a、24bは、主回路を電源として
いる。このうち、上部のプレート19付き電磁石24aは上
下方向に移動自在となっており、上昇したときには図6
に示すように通風路の下部の穴25を塞ぐようになってい
る。更に箱22の両側面には、排出口26が設けられてい
る。 【0028】車両の走行とともに図示しない車輪が回転
すると、回転子に取り付けられたファンの作用あるいは
送風機により通風路を通り外部の空気が回転電機内部に
吸入される。このとき、電動機の周囲には、車両走行風
等によって巻き上げられた、電車線路や車輪、ブレーキ
シューの摩耗によって排出された鉄粉等の磁性物質が漂
遊している。 【0029】そのため、これらの磁性体の異物も同時に
吸い込まれ、通風路に侵入する。この通風路の下部には
一対の電磁石を、極性が同極同士、対向するように配し
ており、この電磁石は主回路を電源としているため、主
回路の電源が投入されると電磁石に通電され磁力を発生
し、お互いの反発力により、可動式の電磁石付プレート
が上昇し、通風路の下部の穴を塞ぎ、主回路の電源を遮
断すると、電磁石へ通電も遮断されてこの電磁石は消磁
され、プレートが下降し、このプレートも消磁される。 【0030】そのため、電動機が回転して外部の空気を
吸入するときには、磁力を発生しているので、吸入空気
内に混入している磁性体の物質は、磁化されたプレート
19に吸着され、清浄な冷却として機内に送り込むことが
できる。また、主回路の電源を遮断すると電磁石は磁力
を失い、吸着されていた磁性体は容易に電動機の外部に
排出される。 【0031】更に詳細に説明する。図示しない車輪が回
転すると、前述したようにファン15の吸気作用により、
通風路16の入気口より冷却風が取り入れられるが、この
通風路16には、ひさし形のガイド17があり、冷却風はそ
のガイド17により左右に分割され、通風路16の側面を通
り下部へと流れる。さらに、通風路16の下部には、笠形
のプレート19が取り付けられており、図6に示すように
その上面に沿って冷却風が上昇し、電動機の内部に流入
する。 【0032】この電動機の冷却風取入れ用の通風路16の
下部に設けた電磁石24a及び電磁石24bは、車両の主回
路電源が投入されると通電され磁力を発生し、同極で対
向しているため、お互いの反発力によって可動式になっ
ている上側の電磁石24a付きプレート19が上昇し、通風
路下部の穴25を塞ぐ。さらに、プレート19は磁化されて
いるので、吸入空気内に混入している磁性体の物質は、
電磁石24aに取り付けたプレート19に吸着し、清浄な冷
却風のみ機内に吸入させることができる。 【0033】また、電動機が停止すると、電磁石24a、
24bは消磁され、上側の電磁石付きプレート19が下降す
るとともに、吸着していた粉末の磁性体を放出する。放
出された磁性体の異物は、箱2の側面にある排出口26か
ら、外部へと排出される。 【0034】 【0035】【発明の効果】 発明によれば、車軸に挿入された固定
子及び通風ダクトと、前記車軸と同軸に設けられ片側が
車輪の側面に固定され内周に磁極となる電磁石が配設さ
れたロータを備えた車両用アウターロータ電動機におい
て、前記通風ダクトから前記ロータの内部に冷却風を導
く磁性材の案内板を前記通風ダクトに上下動自在に設
け、主回路電源に接続され前記案内板を磁化するととも
に上下に駆動する一対の電磁石を備えることで、通風ダ
クトからロータの内部に供給される冷却風に混入した磁
性体の粉塵を、主回路電源によって励磁される一対の電
磁石によって磁化された案内板によって補集し、この補
集された粉塵を主回路電源の停止で消磁され下動した案
内板から除去するようにしたので、外部の空気を冷却風
として取り入れながらも、回転電機内への磁性体の異物
の侵入を防ぐことのできる車両用アウターロータ電動機
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】発明のアウターロータ電動機の第1の実施例
を示す断面図。 【図2】図1のA−A断面図。 【図3】図2の拡大詳細図。 【図4】(a)は、図3のB−B断面図。(b)は、
1の実施例のアウターロータ電動機の作用を示す部分断
面図。 【図5】本発明のアウターロータ電動機の第2の実施例
を示す縦断面図。 【図6】図5の部分拡大詳細図。 【図7】第2の実施例のアウターロータ電動機の作用を
示す部分拡大詳細図。 【図8】従来のアウターロータ電動機を用いた電動機の
一例を示す断面図。 【図9】従来のアウターロータ電動機の一例を示す縦断
面図。 【符号の説明】 1,1A,1B…永久磁石、2…外枠、3…電機子コイ
ル、4…鉄心、5…電機子、6…電機子軸、7…車軸、
8…ロータ、9…ロータフレーム、10,14…軸受、11…
鏡ふた、12…車輪、16…通風路、18…電磁石、19…プレ
ート(案内板)、24a…上側電磁石、24b…下側電磁
石。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川路 俊一 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 平5−344682(JP,A) 特開 平5−328687(JP,A) 実開 昭55−82072(JP,U) 実開 昭55−52600(JP,U) 実公 昭43−1681(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 9/26,21/22

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 車軸に挿入された固定子及び通風ダクト
    と、前記車軸と同軸に設けられ片側が車輪の側面に固定
    され内周に磁極となる永久磁石が配設されたロータを備
    えた車両用アウターロータ電動機において、前記通風ダ
    クトから前記ロータの内部に冷却風を導く磁性材の案内
    板を前記通風ダクトに上下動自在に設け、主回路電源に
    接続され前記案内板を磁化するとともに上下に駆動する
    一対の電磁石を備えたことを特徴とする車両用アウター
    ロータ電動機。
JP00021494A 1994-01-06 1994-01-06 車両用アウターロータ電動機 Expired - Fee Related JP3378331B2 (ja)

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