JP3504011B2 - 鉄道車両用駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アウタ・ロータ形電動
機により駆動する鉄道車両用駆動装置及び鉄道車両用駆
動装置の組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の鉄道車両用駆動装置は、車体を
載置する台枠に支持された車軸の両端部に車輪を回転支
持し、この車軸に固定子を固定し、この固定子の外周側
に複数の永久磁石を配置固定した円筒フレームの端部を
上記車輪に固定してなる回転子とからなるアウタ・ロー
タ形電動機で構成され、車輪が円筒フレームとともに車
軸に対して回転するようになっている。これは、近年、
非常に強力な磁力を有する永久磁石の開発が進み、実現
可能となったものである。

【０００３】このような鉄道車両用駆動装置は、具体的
には図８に示すように、車軸１１の両端部に一対の車輪
１２ａ，１２ｂがベアリング１３ａ，１３ｂを介して回
転自在に取付けられている。この車軸１１の略中央に
は、その軸周に沿ってアウタロータ形電動機の固定子１
４が固定されている。そして、上記車軸１１の外周側に
は円筒フレーム１５が設けられている。この円筒フレー
ム１５の両端は上記車輪１２に固定されており、その略
中央には内周に沿って前記固定子１４の外側に位置する
ように複数の回転子、すなわち永久磁石１６が配設固定
されている。

【０００４】ところで、鉄道車両用駆動装置に使用され
る永久磁石は、上述したように非常に磁力が強いので、
磁性材料で構成される円筒フレーム１５に永久磁石を正
確に位置決めして取付けることが非常に困難であった。

【０００５】そこで、例えば図９に示すような非磁性体
から構成される専用治具２１を使用して円筒フレーム１
５に永久磁石を位置決めすることが考えられる。具体的
には、この専用治具２１は、円筒フレーム１５の端部に
取付けてこの円筒フレーム１５の内面を長手方向に延長
するスライド面２２を有し、このスライド面２２にはそ
の長手方向に専用治具２１から円筒フレーム１５へ延出
した２本のガイドレール２３が並列に固定して構成され
る。

【０００６】このような専用治具２１を用いて永久磁石
１６の位置決めを行う際、先ず円筒フレーム１５の端部
に専用治具２１を取付ける。このとき、２本のガイドレ
ール２３の延出部は、円筒フレーム１５の永久磁石取付
位置に一時的に固定しておく。

【０００７】そして、永久磁石１６を専用治具２１のガ
イドレール２３の間に設置し、この永久磁石１６をガイ
ドレール２３に沿って円筒フレーム１５へ向けて押出し
ていく。こうして、永久磁石１６を円筒フレーム１５の
永久磁石取付位置の長手方向の位置までスライドするこ
とによって永久磁石１６の位置決めを完了する。その
後、専用治具２１を取外し捩子等の固定部材で永久磁石
１６を円筒フレーム１５に固定し、専用治具２１を円筒
フレーム１５から取外す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような専
用治具２１を用いて永久磁石１６の取付けを行う場合、
磁性体である円筒フレーム１５へスライドさせるに連れ
て永久磁石１６と円筒フレーム１５の内面との接触面積
が大きくなるため、永久磁石１６を長手方向の寸法が大
きい円筒フレーム１５の永久磁石取付位置までスライド
させるためには非常に大きな力が必要であるという問題
があった。

【０００９】また、円筒フレーム１５に専用治具２１を
取付ける際、円筒フレーム１５の内面に専用治具２１の
ガイドレール２３をしっかり固定しければならいため、
専用治具２１の取付けや取外し作業が容易でなく、作業
に時間がかかるという問題もあった。

【００１０】さらに、専用治具２１の取付けにボルトや
捩子等を使用する場合には、永久磁石１６の磁力が強力
であるため、ボルトや捩子等の取付や取外しの際、永久
磁石１６の磁力によってボルトや捩子等が吸引されてし
まって作業がより困難になるという問題もあった。

【００１１】そこで本発明は、永久磁石の取付け作業を
容易に行うことができる鉄道車両用駆動装置を提供しよ
うとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、固定部位に固定された車軸と、前記車軸の外周面に
固定された固定子と、前記固定子の前記車軸の両側であ
って前記車軸にそれぞれ回転自在に支持された車輪と、
前記固定子の外周側であって前記車輪の対向する側面
に、軸方向両端部が固定され、複数の矩形の永久磁石取
付孔を有する磁性材料からなる円筒フレームと、前記円
筒フレームの外周側であって前記各永久磁石取付孔の縁
部に取付けられ、各々の内側にそれぞれ取付けられ該各
永久磁石取付孔より小さい矩形の永久磁石が取付けら
れ、かつ各々は前記各永久磁石取付孔の大きさに比べて
大きい磁性材料からなる複数の閉塞板と、を設けたこと
を特徴とする鉄道車両用駆動装置である。

【００１３】請求項２に対応する発明は、前記円筒フレ
ームの軸方向両端部と前記各車輪の側面との固定を、前
記円筒フレームの半径よりも径の小さい小径部を有する
アダプタによりそれぞれ行い、前記アダプタの小径部の
端部よりも外周側に位置する前記車輪の両側面を挟持し
てその車輪を停止制動するブレーキ手段を設けたことを
特徴とする請求項１記載の鉄道車両用駆動装置である。

【００１４】請求項３に対応する発明は、前記閉塞板に
は、その永久磁石取付面に永久磁石取付位置より前記車
輪側よりに係合突起を設け、前記円筒フレームは、その
永久磁石取付孔の縁部付近に前記閉塞板を位置決めする
位置決孔及びこの位置決孔に連通し、前記閉塞板の前記
係合突起を挿入可能であって前記位置決孔まで案内する
案内孔を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２
記載の鉄道車両用駆動装置である。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【作用】このような構成の本発明においては、円筒フレ
ームに永久磁石を取付ける際、閉塞板に永久磁石を取付
け、この永久磁石が円筒フレームの永久磁石取付孔に挿
入するように、円筒フレームに閉塞板を載置して固定す
る。

【００１８】また、円筒フレームに永久磁石を取付ける
際、閉塞板の係合突起を円筒フレームの案内孔に挿入
し、係合突起が案内孔に沿うように閉塞板をずらしなが
ら、位置決孔まで移動することよって閉塞板の位置決め
を行う。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、図８に示す部分と同一部分には同一符号
を付して詳細な説明を省略する。図１は、本発明の実施
例にかかる鉄道車両用駆動装置の構成を示す断面図であ
り、図８と異なるのは、円筒フレーム１５の腹部に、車
軸１１に固定された固定子１４の外周側に対向して矩形
の永久磁石取付孔３１を複数配設し、矩形の永久磁石１
６を取付けた矩形の閉塞板３２でこの永久磁石取付孔３
１を閉塞する点である。

【００２０】具体的には、この閉塞板３２は円筒フレー
ム１５とは別体で構成され、例えば磁性材料で形成され
る。また、閉塞板３２は、永久磁石取付孔３１よりも大
きく円筒フレーム１５よりも小さい曲板状に形成されて
いる。この閉塞板３２の内面には永久磁石取付孔３１よ
りも小さい永久磁石１６が取付けられている。また、閉
塞板３２の縁部には、図２に示すようにその外側に向け
て傾斜する傾斜溝３３が形成されている。

【００２１】このような構成の本実施例においては、円
筒フレーム１５に永久磁石１６を取付ける際、先ず閉塞
板３２に永久磁石１６を取付ける。そして、この閉塞板
３２を永久磁石１６が永久磁石取付孔３１に挿入される
ように円筒フレーム１５に取付け、永久磁石取付孔３１
を閉塞する。

【００２２】このとき、例えば図２に示すような楔体３
４を利用する。すなわち、この楔体３４をその先端を閉
塞板３２の方向に向けた状態で、その楔体３４の傾斜部
３４ａを閉塞板３２の傾斜溝３３に載置する。この状態
で楔体３４を介して円筒フレーム１５の永久磁石取付孔
３１上に閉塞板３２を位置決めして載置する。その後、
楔体３４を図中に示す実線矢印の方向に徐々に引き抜く
と、閉塞板３２は点線矢印の方向に移動し、永久磁石１
６が永久磁石取付孔３１に挿入される。

【００２３】これにより、永久磁石１６の磁力により円
筒フレーム１５の永久磁石取付孔３１の縁部に永久磁石
１６が引寄せられ、取付位置がずれてしまうことを防止
することができ、永久磁石１６の取付け・位置決めを容
易に行うことができる。

【００２４】また、永久磁石１６を取付けた閉塞板３２
を円筒フレーム１５に取付ける際、上述した楔体３４を
使用する代わりに、図３に示すような支持棒体としての
油圧シリンダ３５を備えた支持装置としての油圧取付装
置３６を使用してもよい。

【００２５】具体的には、この油圧取付装置３６には、
その装置本体３７に一対の油圧シリンダ３５がそのロッ
ド３５ａが互いに平行な直線方向に進退自在となるよう
に設けられている。この装置本体３７には、油圧シリン
ダのロッドを進退させるための油圧ポンプ３８がパイプ
３９を介して接続している。

【００２６】このような油圧取付装置３６を使用して閉
塞板３２を円筒フレーム１５に取付ける場合、次のよう
に行う。すなわち、装置本体３７を円筒フレーム１５の
軸方向両端部に固定し、２本の油圧シリンダ３５のロッ
ド３５ａを前進させ、円筒フレーム１５の永久磁石取付
孔３１からロッド３５ａを突出させ、ロッド３５ａの先
端に永久磁石１６を取付けた閉塞板３２の縁部を取外可
能に取付ける。

【００２７】その後、油圧ポンプ３８を駆動して油圧シ
リンダ３５のロッド３５ａを後退させる。

【００２８】すると、閉塞板３２に固定された永久磁石
１６は実線矢印の方向に移動し、円筒フレーム１５の永
久磁石取付孔３１に挿入されるようになる。そして、円
筒フレーム１５の永久磁石取付孔３１を閉塞板３２で閉
塞するまで油圧シリンダ３５のロッド３５ａを後退した
後、閉塞板３２を円筒フレーム１５に取付ける。

【００２９】続いて、閉塞板３２から油圧シリンダ３５
のロッド３５ａの先端を取外し、円筒フレーム１５の軸
方向端部に固定されている装置本体３７を取外す。こう
して、永久磁石１６と円筒フレーム１５との取付作業が
完了する。

【００３０】このように、油圧取付装置３６を用いて永
久磁石１６の取付けを行っても、永久磁石１６の磁力に
より円筒フレーム１５の永久磁石取付孔３１の縁部に永
久磁石１６が引寄せられ、取付位置がずれてしまうこと
を防止することができ、永久磁石１６の取付け・位置決
めを容易に行うことができる。

【００３１】上述したように、本実施例によれば、円筒
フレーム１５に永久磁石取付孔３１を配設し、永久磁石
１６を取付けて永久磁石取付孔３１を閉塞する閉塞板３
２を円筒フレーム１５とは別体で構成するため、閉塞板
３２の寸法を円筒フレームより小さくすることができ
る。このため、閉塞板３２に永久磁石１６を取付ける際
に専用治具の取付が容易で、しかも閉塞板３２の長手方
向の寸法は円筒フレーム１５より小さいため、永久磁石
１６をスライドさせる距離も少ないことから、永久磁石
１６の取付を容易に行うことができる。

【００３２】次に、本発明の他の実施例を図面を参照し
て説明する。なお、図１に示す部分と同一部分には同一
符号を付して詳細な説明を省略する。図４は、本発明の
実施例にかかる鉄道車両用駆動装置の構成を示す斜視図
であり、図１と異なるのは、円筒フレーム１５に閉塞板
３２を係合する係合孔４１ａ，４１ｂを設けるととも
に、閉塞板３２の内面縁部に円筒フレーム１５の係合孔
４１ａ，４１ｂにそれぞれ係合する係合突起４２ａ，４
２ｂを設けた点である。

【００３３】具体的には、閉塞板３２の内面の両側縁部
に、図５にも示すように係合突起４２ａ，４２ｂが設け
られている。この係合突起４２ａ，４２ｂは、先端の大
径部４３ａ，４３ｂとこの大径部４３ａ，４３ｂに連設
した小径部４４ａ，４４ｂとこれらを閉塞板３２に取付
ける取付部４５ａ，４５ｂから構成される。

【００３４】一方、円筒フレーム１５の永久磁石取付孔
３１の両側部には、図６に示すようにそれぞれ係合孔４
１ａ，４１ｂが形成されている。このうち、一方の係合
孔４１ａは、閉塞板３２の係合突起４２ａ，４２ｂの小
径部４４ａ，４４ｂが挿入可能であって閉塞板３２の一
方の側部を位置決めする位置決孔４６ａ、係合突起４２
ａの小径部４４ａを位置決孔４６ａへ周方向にガイドす
る案内孔としての周方向ガイド長孔４７ａ、この周方向
ガイド長孔４７ａに連通し、かつ永久磁石取付孔３１よ
り外側方向に上記閉塞板３２の係合突起４２ａの大径部
４３ａを挿入可能な挿入孔４８から構成される。

【００３５】他方の係合孔４１ｂは、閉塞板３２の係合
突起４２ｂの小径部４４ｂが挿入可能であって閉塞板３
２の他方の側部を位置決めする位置決孔４６ｂ、係合突
起４２ｂの小径部４４ｂを位置決孔４６ｂへ周方向にガ
イドする周方向ガイド長孔４７ｂ、及び上記永久磁石取
付孔３１の他方の側部と周方向ガイド長孔４７ｂを連通
する長手方向ガイド長孔４９から構成される。

【００３６】このような構成の本実施例においては、永
久磁石１６を取付けた閉塞板３２を円筒フレーム１５に
取付ける場合、永久磁石取付孔３１に永久磁石１６が挿
入するとともに、閉塞板３２の一方の係合突起４２ａが
一方の係合孔４１ａの挿入孔４８に挿入するように、円
筒フレーム１５に閉塞板３２を載置する。

【００３７】続いて、閉塞板３２の他方の係合突起４２
ｂが他方の係合孔４１ｂの長手方向ガイド溝４９に沿う
ように閉塞板３２を長手方向にずらす。そして、閉塞板
３２の係合突起４２ａ，４２ｂの小径部４４ａ，４４ｂ
がそれぞれ周方向ガイド長孔４７ａ，４７ｂに挿入され
たら、今度はこの周方向ガイド長孔４７ａ，４７ｂに沿
って閉塞板３２を周方向にずらす。すると、閉塞板３２
の係合突起４２ａ，４２ｂの小径部４４ａ，４４ｂはそ
れぞれ周方向ガイド長孔４７ａ，４７ｂにガイドされ、
位置決孔４６ａ，４６ｂに挿入される。

【００３８】これにより、永久磁石１６の磁力により円
筒フレーム１５の永久磁石取付孔３１の縁部に永久磁石
１６が引寄せられ、取付位置がずれてしまうことを防止
することができ、永久磁石１６の取付け・位置決めを容
易に行うことができる。

【００３９】図７は、本発明の実施例にかかる鉄道車両
用駆動装置の構成を示す断面図であり、図１と異なるの
は、円筒フレーム１５の両端の車輪接続部をその腹部よ
りも径の小さい小径部５１ａ，５１ｂを有するアダプタ
５２ａ，５２ｂで構成し、このアダプタ５２ａ，５２ｂ
の小径部５１ａ，５１ｂの端部よりも外側に位置する車
輪１２ａ，１２ｂの両側面を挟持して車輪１２ａ，１２
ｂを停止制動するキャリパブレーキ５３ａ，５３ｂを設
けた点である。

【００４０】具体的には、上記円筒フレーム１５は両方
の車輪にそれぞれ取付けられるアダプタ５２ａ，５２
ｂ、これらアダプタ５２ａ，５２ｂを両端に連設したブ
ラケット５４から構成される。このブラケット５４に
は、車軸１１に固定された固定子１４の外周側に対向し
て矩形の永久磁石取付孔３１が複数配設されている。

【００４１】上記アダプタ５２ａ，５２ｂは、ブラケッ
ト５４に固定される大径部５５ａ，５５ｂと、この大径
部５５ａ，５５ｂに連設した小径部５１ａ，５１ｂとか
ら構成されている。この小径部５１ａ，５１ｂは、その
端部にリブ５６ａ，５６ｂが形成され、このリブ５６
ａ，５６ｂで車輪１２ａ，１２ｂに取付けられている。

【００４２】このように、円筒フレーム１５の両端の車
輪１２ａ，１２ｂとの接続部をその腹部よりも径の小さ
い小径部５１ａ，５１ｂを有するアダプタ５２ａ，５２
ｂで構成したことから、車輪１２ａ，１２ｂにキャリパ
ブレーキ５３ａ，５３ｂを取付けるスペースを設けるこ
とができる。これにより、上記実施例と同様の効果に加
え、停止制動性能を向上することができ、モータの高速
化の要請に応えることもできる。

【００４３】なお、本実施例においては、キャリパブレ
ーキ５３ａ，５３ｂを取付けるものについて述べたが、
必ずしもこれに限定されるものではなく、ディスクブレ
ーキを取付けるものであってもよい。この場合は、アダ
プタ５２ａ，５２ｂの小径部５１ａ，５１ｂの腹部に円
板状のブレーキディスクを取付けてもよい。これによ
り、停止制動性能をより向上することができ、モータを
さらに高速化することもできる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、円
筒フレームとは別体で構成した閉塞板に永久磁石を取付
け、この閉塞板を円筒フレームに設けた永久磁石取付孔
に挿入する構成にしたことから、円筒フレームへの閉塞
板の位置決め、すなわち永久磁石の取付け作業を容易に
行うことができる。

【００４５】また、固定子を車軸の中央部に固定し、円
筒フレームはその両端にこの円筒フレームの中央よりも
径の小さい小径部をそれぞれ設け、この小径部を車輪に
固定することにより、小径部の端部よりも外側に位置す
る車輪の両側面を挟持するブレーキ手段を設けるスペー
スができるため、鉄道車両用駆動装置の停止制動性能を
向上することができ、モータの高速化の要請に応えるこ
ともできる。

【００４６】さらに、閉塞板に設けた係合突起を円筒フ
レームの永久磁石取付孔の縁部付近に設けた案内孔に挿
入し、閉塞板をずらして係合突起をこの案内孔に沿って
位置決孔に挿入するようにしたことによって、円筒フレ
ームに対して閉塞板をより簡単に位置決めすることがで
きる。さらに、永久磁石の位置決めの際にボルトや捩子
等を不要とすることができる。

【００４７】また、円筒フレームに永久磁石を取付ける
際、円筒フレーム内に支持装置を装着し、支持棒体を前
進させて永久磁石取付孔に内側から挿入した状態でその
支持棒体の先端に閉塞板を一時的に取付け、支持棒体を
後退させて永久磁石の位置決めを行うため、永久磁石の
磁力により円筒フレームの永久磁石取付孔の縁部に永久
磁石が引寄せられ、取付位置がずれてしまうことを防止
することができ、永久磁石の取付け・位置決めを容易に
行うことができる。また、円筒フレームに永久磁石を取
付ける際、楔体を利用することにより、永久磁石の取付
け・位置決めを簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す部分断面図。

【図２】同実施例における閉塞体の円筒フレームへの取
付作業を説明する図。

【図３】同実施例における閉塞体の円筒フレームへの取
付作業を説明する図。

【図４】本発明の他の実施例の構成を示す斜視図。

【図５】図４に示す閉塞体の構成を示す部分斜視図。

【図６】図４に示す円筒フレームの永久磁石取付孔近傍
の構成を示す平面図。

【図７】本発明の他の実施例の構成を示す部分断面図。

【図８】従来の鉄道車両用駆動装置の構成を示す部分断
面図。

【図９】図８に示す永久磁石の取付作業を説明する図。

【符号の説明】

１１…車軸 １２ａ，１２ｂ…車輪 １４…固定子 １５…円筒フレーム １６…永久磁石 ３１…永久磁石取付孔 ３２…閉塞板 ３３…傾斜溝 ３４…楔体 ３５…油圧シリンダ ３６…支持装置 ３７…支持装置本体 ３５ａ…ロッド ４２ａ，４２ｂ…係合突起 ４６ａ，４６ｂ…位置決孔 ４７ａ，４７ｂ…周方向ガイド長孔 ４８…挿入孔 ５１ａ，５１ｂ…小径部 ５２ａ，５２ｂ…アダプタ ５３ａ，５３ｂ…キャリパブレーキ

フロントページの続き (72)発明者 秦 広 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (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 昭63−69445（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−328687（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−261511（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−2954（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−40110（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 21/22 B61C 9/46 B61H 5/00 H02K 1/27 502 H02K 15/03

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部位に固定された車軸と、 前記車軸の外周面に固定された固定子と、 前記固定子の前記車軸の両側であって前記車軸にそれぞ
   れ回転自在に支持された車輪と、 前記固定子の外周側であって前記車輪の対向する側面
   に、軸方向両端部が固定され、複数の矩形の永久磁石取
   付孔を有する磁性材料からなる円筒フレームと、前記円筒フレームの外周側であって前記各永久磁石取付
   孔の縁部に取付けられ、各々の内側にそれぞれ取付けら
   れ該各永久磁石取付孔より小さい矩形の 永久磁石が取付
   けられ、かつ各々は前記各永久磁石取付孔の大きさに比
   べて大きい磁性材料からなる複数の閉塞板と、 を設けたことを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
2. 【請求項２】 前記円筒フレームの軸方向両端部と前記
   各車輪の側面との固定を、前記円筒フレームの半径より
   も径の小さい小径部を有するアダプタによりそれぞれ行
   い、前記アダプタの小径部の端部よりも外周側に位置す
   る前記車輪の両側面を挟持してその車輪を停止制動する
   ブレーキ手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   鉄道車両用駆動装置。
3. 【請求項３】 前記閉塞板には、その永久磁石取付面に
   永久磁石取付位置より前記車輪側よりに係合突起を設
   け、 前記円筒フレームは、その永久磁石取付孔の縁部付近に
   前記閉塞板を位置決めする位置決孔及びこの位置決孔に
   連通し、前記閉塞板の前記係合突起を挿入可能であって
   前記位置決孔まで案内する案内孔を設けたことを特徴と
   する請求項１又は請求項２記載の鉄道車両用駆動装置。