JP3593487B2

JP3593487B2 - 電動機

Info

Publication number: JP3593487B2
Application number: JP2000048926A
Authority: JP
Inventors: 雅弘福島; 知弘安達; 勇人今井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2020-02-21
Also published as: JP2001238403A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に車両用の動輪駆動用に使用する電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動機について、実開昭５９−６９６６５号の出願明細書および図面を参照して説明する。
【０００３】
すなわち、固定子の外周両端側に冷却用空気を吸い込む冷却空気吸入口と冷却空気を排出する冷却空気排気口を設け、回転子の回転軸に備える冷却用遠心ファンを前記冷却空気排気口側になるように配置し、回転軸の一端側に設ける動力伝達部を前記冷却用遠心ファンと同じ側とし、冷却用遠心ファンに隣接する側のエンドブラケットに冷却空気引込穴を設けるとともに冷却用遠心ファンの主板に冷却空気導入穴を設けた構成を備えている。そして、冷却空気吸入口から吸い込む冷却空気で電動機の内部を冷すとともに、冷却空気引込穴から取り込む冷却空気で冷却用遠心ファンに隣接する側のエンドブラケットおよび軸受を冷却している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記冷却用遠心ファンを前記動力伝達部側から離れた反対側に配置する構成の電動機に速度センサーを備えようとすると次ぎのような問題がある。
【０００５】
車両用に使用される電動機は、容量が比較的に大きく、冷却空気の排気温度は１００℃を上回る。
【０００６】
一方、速度センサーは高温の環境で使用すると、検知精度が低下して電動機の速度制御を損ねる恐れがある。また速度センサーは、センサー用回転円板等を併せて備えねばならないので、取付け個所のスペースが必要である。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑み、温度およびスペースの問題を併せて解消できるものを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定子と、この固定子の内側に回転自在に設けられる回転子とを備え、前記固定子は、外枠と、この外枠の内側に備わる固定子鉄心と、この固定子鉄心に備わる固定子コイルと、前記外枠の両側に設けられるエンドブラケットとを有し、前記回転子は、前記固定子鉄心の内側に備わる回転子鉄心と、この回転子を支持するとともに前記両エンドブラケット備えられた軸受によって回転自在に支持される回転軸を有し、前記回転軸の一端側で、かつ前記エンドブラケットの外側に位置する部分には動力伝達部が設けられた電動機において、前記動力伝達部側にあたる固定子の外周側ないし側部に冷却用空気を電動機内に導入する冷却空気吸入口を設け、前記動力伝達部の反対側にあたる固定子の外周側に電動機内を冷却した後の空気を排出する冷却空気排気口を設け、前記動力伝達部の反対側になる前記エンドブラケットの内側に回転自在に置かれ、かつ前記冷却空気排気口の内側に外周側が対向するように配置される冷却用遠心ファンを前記回転軸に支持し、前記動力伝達部の反対側になる前記エンドブラケットには前記回転子の回転速度を検出する速度センサーを設け、該速度センサーが設けられた前記エンドブラケットには前記冷却用遠心ファンに吸い込まれるセンサー用冷却空気引込穴を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を示す図１、図２、図３に沿って説明する。
【００１０】
ここに示す電動機は、車両の動輪を駆動する容量が１５０ＫＷ程度の比較的大きな誘導電動機である。この電動機は固定子の内側に回転自在なる回転子が備わる。固定子は、外周を囲う外枠１、この外枠区１の内側に備わる固定子鉄心２、この固定子鉄心２に備わる固定子コイル３、外枠１の両側に備わるエンドブラケット４、５を有する。
【００１１】
外枠１に嵌合する円筒状の固定子鉄心２には、軸方向に連通する複数のスロットを周方向に所定の間隔をもって配設されている。そのスロット内に固定子コイル３が収納されるのである。
【００１２】
回転子は、回転子鉄心６、この回転子鉄心６に備わる回転子コイル７、回転子鉄心６を支持する回転軸８を有する。回転軸８の両側は前記エンドブラケット４、５に備わる軸受９、１０に回転自在に支持される。
【００１３】
回転軸８に嵌合されている回転子鉄心６は、軸方向に連通する複数のスロットを周方向に所定の間隔をもって配設している。その複数のスロット内に回転子コイル７が打込みバー方式で収納される。
【００１４】
回転子鉄心６は、軸方向に貫通する複数の冷却空気通風孔２０を有する。この冷却空気通風孔２０は周方向に所定の間隔をもって配設されている。冷却空気通風孔２０内を冷却空気は、流れる。回転子鉄心６の外周と、固定子鉄心２の内周側との間に空隙があるので、この空隙にも冷却空気は流れるのである。
【００１５】
回転軸８の一端側には車両の動輪に動力を伝達する動力伝達部２１が設けられる。この動力伝達部２１は軸受９側に配置される。固定子の外周側には冷却空気吸入口２２および冷却空気排気口２３が備わる。
【００１６】
前記冷却空気吸入口２２は軸受９側に、前記冷却空気排気口２３は軸受１０になるように配置する。固定子内に備わる冷却用遠心ファン６０は軸受１０側になるように配置するともに回転軸７に取付けて固定する。冷却用遠心ファン６０が回転軸７に対して回らないようにファンボルト２４で回転子鉄心６に固定する。
【００１７】
前記冷却用遠心ファン６０は、主板２５、多数のファンブレード２６、側板２７を有する。主板２５は、円盤状で、かつ中央が円錐状をなす形状になっている。この主板２５と間隔をもって対向するように前記側板２７を配置し、この側板２７と主板２５との間に前記ファンブレード２６を等間隔に、かつ放射状に配置する。主板２５には、冷却用遠心ファン６０内に冷却空気を導く冷却空気導入穴２８を複数個、等ピッチに設ける。エンドブラケット５には、冷却空気導入穴２８に流れる冷却吸気を外部から吸い込むセンサー用冷却空気引込穴２９を複数個、等ピッチに設ける。
【００１８】
冷却空気導入穴２８とセンサー用冷却空気引込穴２９は、近いところに設けるのが望ましい。離すときはセンサー用冷却空気引込穴２９よりも冷却空気導入穴２８を外周側に配置するのが望ましい。こうする方が、逆に配置するよりも、冷却空気導入穴２８への冷却空気の流れが良くなるのである。また冷却空気導入穴２８は、ファンブレード２６の外周端よりも内周側にすることにより、逆に配置にするよりも、冷却空気の吸い込みが良くなる。さらにセンサー用冷却空気引込穴２９を備えることで、エンドブラケット５の内側と外側の気圧差がなくなるので、軸受１０に充填してい潤滑油（グリース）が吸いだされて著しく消耗することが抑えられる。
【００１９】
前記冷却空気吸入口２２側には、電動機の内部１３に塵芥が侵入しないようフィルター１４が備わる。このフィルター１４を通過して電動機の内部を冷却した冷却空気は、冷却用遠心ファン６０で外部に排出される。このような本実施例の電動機は、吸込みファン式の自己通風方式を採用した開放型のものである。
【００２０】
エンドブラケット５の外側に速度センサー４０を備え、回転軸７のエンドブラケット５側になる端部にはセンサー用回転円板４１を備える。センサー用回転円板４１はボルト４２で回転軸７に固定される。ボルト４２は回り止め板でロックされる。
【００２１】
センサー用回転円板４１は、円形の外周に多数の歯部を有する。この歯部は、高精度の間隔をもって等ピッチに形成されている。この歯部の外周に速度センサー４０の先端が対向するように速度センサー４０は配置される。歯部と速度センサー４０の先端との間隔は、０．１〜１ｍｍ程度である。速度センサー４０は磁石とコイルを備え、歯部の山谷が通過することでコイルに回転信号が生じる。この回転信号を計測することで、回転速度を知ることができる。また二相の速度センサーにすることで、回転方向も知ることができる。
【００２２】
センサー用回転円板４１および速度センサー４０は防塵用のカバー４３で覆われる。カバー４３はボルト４４でエンドブラケット５に取付けられる。前記センサー用冷却空気引込穴２９は、防塵用のカバー４３の外周の外に備わるのである。
【００２３】
速度センサー４０はセンサー用支持台４５に支持され、調整用ネジ４６の締め加減で、前記（０．１〜１ｍｍ）の間隔を調整する。このセンサー用支持台４５で、センサー用支持台側のカバー４３の側面開口をふさぐことにより、カバー内に塵埃が入らないようにしている。
【００２４】
次ぎに動作について説明する。
【００２５】
電動機の運転にともなう冷却用遠心ファン６０の吸引作用により、外気がフィルター１４を通じて電動機内に流入する。流入した冷却空気は、冷却空気通風孔２０を流れて冷却用遠心ファン６０に吸い込まれる。また分かれた冷却空気は、回転子鉄心６の外周と固定子鉄心２の内周との間に形成される空隙を流れて冷却用遠心ファン６０に吸い込まれる。そして、冷却用遠心ファン６０より吐出されて冷却吸気は、冷却空気排気口２３から外部に排気される。この流れる過程で、冷却空気は電動機の内部を冷却するのである。
【００２６】
この冷却空気に加え、外気がセンサー用冷却空気引込穴２９、冷却空気導入穴２８を通って冷却用遠心ファン６０内に吸い込まれ、冷却空気排気口２３から外部に排気される。このセンサー用冷却空気引込穴２９を通って冷却用遠心ファン６０に吸い込まれる冷却空気で、速度センサー４０、エンドブラケット５および軸受１０が冷却される。
【００２７】
速度センサー４０の使用上限温度は、電動機の内部を冷却した排気側の冷却空気温度よりも低い。この温度を越えた環境で使用すると、センサーの機能が損なわれ、正確な速度情報が得られなくなる。電動機の内部を冷却した排気側の冷却空気温度は１００℃程度で、この高温の排気で速度センサー４０を冷却することはできない。エンドブラケット５にセンサー用冷却空気引込穴２９を、冷却用遠心ファン６０に冷却空気導入穴２８を設けることにより、外部から引き込んだ温まる前の冷たい冷却空気で速度センサー４０は直に冷されるので、使用上限温度以下に抑えることができる。
【００２８】
速度センサー４０は使用上限温度以下に冷されるので、センサーの機能が損なわれなく、正確な速度情報にもとずく高精度の速度制御ができる。エンドブラケット５の冷却にともない軸受１０も冷却されるので、潤滑油の消耗等が抑えられる。
【００２９】
また、このような形態の電動機（冷却空気吸入口２２側に回転軸８の動力伝達部２１を設ける形態）にあっては、動力伝達部２１側のエンドブラケット４に速度センサーを設けて温度上昇に対する対応策も考えられるが、実用上は無理がある。すなわち、動力伝達部２１があるので、センサー用回転円板が取付けにくい。エンドブラケット４の外側面の近くには、動力伝達部２１と機械的に結合するカップリングが位置するようになるので、速度センサーやセンサー用回転および円板速度センサーを覆うカバーを配置するスペースの確保が難しく、実現性に乏しいのである。
【００３０】
このような事情により、速度センサー４０は、動力伝達部２１側とは反対のエンドブラケット５に備えざるを得なく、ここで新たに生じた温度上昇の問題を解決するために、エンドブラケット５にセンサー用冷却空気引込穴２９を、冷却用遠心ファン６０に冷却空気導入穴２８を設けて冷却を図るようにしたのである。こうして、速度センサーの温度上昇が抑えられ、併せて速度センサーやセンサー回転円板を取付けるところのスペースの問題も解消された。
【００３１】
図４に示す本発明の他の実施形態について説明する。
【００３２】
この実施形態の説明は、先述したものと違うところを主に述べ、共通するところは先の実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
すなわち、図４に示す電動機は、回転軸７の動力伝達部２１に冷却用遠心ファン６０を配置し、エンドブラケット４に冷却空気引込穴５０を設け、エンドブラケット４の外周側になる固定子の外周に冷却空気排気口２３を設けた構成を有する。図示されていないが、エンドブラケット４の反対側に備わるエンドブラケットには速度センサーが備えられる。冷却空気吸入口やフィルターも速度センサーが備わる方の固定子の外周に設けられるのである。
【００３４】
この構成によると、速度センサーが備わるエンドブラケットは、冷却空気吸入口に吸引される外気で良く冷されるので、速度センサーが温度上昇することはないのである。そのエンドブラケット側に備わる軸受も温度上昇しない。
【００３５】
またエンドブラケット４は、冷却用遠心ファン６０により、冷却空気引込穴５０、冷却空気導入穴２８を通って吸い込まれる外気の冷却空気で良く冷される。これに伴いエンドブラケット４に備わる軸受９は冷却され、温度上昇が抑えられる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、速度センサーの温度上昇を抑えることができる。また併せて取付け個所のスペースの問題も解消された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるもので、電動機の要部を断面した縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるもので、軸受部および速度センサーの拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるもので、軸受部および速度センサーの拡大平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかるもので、電動機の要部を断面した縦断面図である。
【符号の説明】
１…外枠、２…固定子鉄心、３…固定子コイル、６…回転子鉄心、４，５…エンドブラケット、７…回転軸、９，１０…軸受、２１…動力伝達部を、２２…冷却空気吸入口、２３…冷却空気排気口、２９…センサー用冷却空気引込穴、４０…速度センサー、６０…冷却用遠心ファン。

Claims

固定子と、この固定子の内側に回転自在に設けられる回転子とを備え、前記固定子は、外枠と、この外枠の内側に備わる固定子鉄心と、この固定子鉄心に備わる固定子コイルと、前記外枠の両側に設けられるエンドブラケットとを有し、前記回転子は、前記固定子鉄心の内側に備わる回転子鉄心と、この回転子を支持するとともに前記両エンドブラケット備えられた軸受によって回転自在に支持される回転軸を有し、前記回転軸の一端側で、かつ前記エンドブラケットの外側に位置する部分には動力伝達部が設けられた電動機において、
前記動力伝達部側にあたる固定子の外周側ないし側部に冷却用空気を電動機内に導入する冷却空気吸入口を設け、
前記動力伝達部の反対側にあたる固定子の外周側に電動機内を冷却した後の空気を排出する冷却空気排気口を設け、
前記動力伝達部の反対側になる前記エンドブラケットの内側に回転自在に置かれ、かつ前記冷却空気排気口の内側に外周側が対向するように配置される冷却用遠心ファンを前記回転軸に支持し、
前記動力伝達部の反対側になる前記エンドブラケットには前記回転子の回転速度を検出する速度センサーを設け、
該速度センサーが設けられた前記エンドブラケットには前記冷却用遠心ファンに吸い込まれるセンサー用冷却空気引込穴を設けたことを特徴とする電動機。
請求項１に記載したものにおいて、前記冷却用遠心ファンは、円盤状の主板と、該主板に設けた多数のファンブレードを有し、該冷却用遠心ファンは前記主板が前記エンドブラケットに隣接して対向するように配置し、前記センサー用冷却空気引込穴より吸い込む外気を冷却用遠心ファン内に導く冷却空気導入穴を前記主板に設けたことを特徴とする電動機。
請求項１に記載したものにおいて、前記動力伝達部の反対側になる前記回転軸の端側にセンサー用回転円板を設け、このセンサー用回転円板の外周に前記速度センサーの検知側端部を対向するように速度センサーを配置したことを特徴する電動機。