JP3788861B2 - アウターロータ型電動機の冷却構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に鉄道車両用のアウターロータ型電動機に係り、特に、水冷却構造を有するアウターロータ型電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気を用いて冷却するアウターロータ型電動機の従来技術としては、特開平５−３４４６８０号公報に開示されたものがある。ここに開示された冷却機構は、中空の車軸を通って電動機内部に導入された空気が、車軸に嵌挿された固定子鉄心や回転子を冷却するように構成されている。
【０００３】
このような空冷式は、空気と共に取り込まれる塵埃が内部に堆積することによる保守性に問題がある。一方、水を用いて冷却するアウターロータ型電動機の従来技術は、欧州特許出願公開０６２３９８８号明細書に開示されている。
【０００４】
この冷却機構は、外側の回転子を回転自在に支持する車軸に冷却水の流れる冷却孔を設け、車軸に直接嵌挿された固定子を冷却するようになっている。さらに、従来のこの種のアウターロータ型電動機の冷却について、図６を参照して説明する。
【０００５】
図６において、アウターロータ型電動機の基本構成は、内部に冷却水路１２Ａを有し、図示されていない車体を非回転の状態で支持する車軸１の外周に嵌挿された円筒２と、該円筒２の軸方向の一方端の外周に嵌合された軸受５を介して回転自在に支持された車輪３と、該車輪３と連結され、かつ、円筒２の軸方向の他方端に嵌合された軸受６を介して回転自在に支持されて前記車輪３を回転駆動するアウターロータ型電動機の回転子枠４及び永久磁石あるいはかご型の回転子１１と、該回転子１１の内側に近接配置され、かつ、両軸受５，６間の円筒２の外周に嵌挿された固定子としての固定子鉄心９及び固定子コイル８とからなる。
【０００６】
そして、固定子鉄心９の内側に嵌挿され、かつ、円筒２の外周部位に嵌挿された冷却ジャケット７を有し、該冷却ジャケット７は、円筒２に形成した冷却水路１２Ａに連通する複数本の冷却水路１２を該内部に有し、冷却水路１２，１２Ａを流れる冷却水で、冷却ジャケット７に嵌挿されている固定子鉄心９を冷却する構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した冷却水路を用いた従来のアウターロータ型電動機では、冷却水路と車軸の温度差により、冷却水路に熱応力が生じる問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、冷却水路の伸びを拘束することがないように支持する信頼性の高い冷却構造を備えたアウターロータ型電動機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に本発明は、中空の車軸内を通して冷却管を設け、この冷却管を車軸外周に嵌挿した円筒に形成した冷却水路に連通し、かつ前記冷却管と前記車軸との間に両者の熱伸び差を吸収する手段を設けると共に、前記中空の車軸内に前記冷却管の振動を抑制する手段を設けたのである。
【００１０】
このように構成することで、中空の車軸内に位置する冷却管に生じる熱応力による伸びを吸収できると共に、冷却管の振動を抑制することができ、信頼性の高い冷却構造を備えたアウターロータ型電動機を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１に示す。図１に示すように、中空の車軸１の外周に冷却水路１２を形成した円筒を嵌挿し、この円筒２の外周に冷却すべき固定子鉄心９を嵌挿している。そして、中空の車軸１内には、軸方向に沿って冷却管１３が設置されており、この冷却管１３の一端は前記円筒２に形成した冷却水路１２に連通し、他端側は車軸１外に引き出されている。そして、冷却管１３の車軸１外への引き出し部が、冷却管１３と車軸１との間の熱伸び差を吸収する手段である弾性体１４を介して車軸１に支持されている。また、車軸１内の冷却管１３は、振動を抑制する手段である弾性支持体１９によって車軸１に支持されている。このように構成することで、熱膨張による冷却管１３の伸びを弾性体によって逃がすことができるので、冷却管１３が車軸１によって拘束されることによって生じる熱応力は発生しない。また、冷却管１３を弾性支持体１９で支持することで、冷却管１３の振動の発生を防止することができ、衝撃荷重などによる冷却管１３の破損を防止できる。
【００１２】
図２は本発明の他の実施例を示している。軸方向の伸びを拘束しないように、車軸１内の冷却管１３の途中に、熱伸び差を吸収する手段を構成する伸縮吸収部である変形が容易な材料で作られたフレキシブルチューブ１５を設けている。このようにすると、熱膨張による冷却管１３と車軸１の相対変位をフレキシブルチューブ１５が吸収するために冷却管１３に熱応力が発生しない。
【００１３】
図３は、軸方向の伸びを拘束しないように冷却管１３の途中に、熱伸び差を吸収する手段を構成する伸縮吸収部である湾曲部１６が設けられている。このようにすると、熱膨張による冷却管１３と車軸１の相対変位を１回転形湾曲部１６の変形によって吸収するために冷却管１３に熱応力が発生しない。
【００１４】
図４は、図３の湾曲部１６と同じ効果を持つオメガ形湾曲部１７が設けられている。
【００１５】
図５は、軸方向の伸びを拘束しないように冷却管１３の途中に、熱伸び差を吸収する手段を構成する伸縮吸収部である変形が容易なベローズ１８を形成したものである。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した様に、本発明によるアウターロータ型電動機によれば、軸方向の変形が容易な構造を中空の車軸内に設置された冷却管に設けたことにより、冷却管に生じる熱応力を低減させることができ、さらに、冷却管を防振効果を有する弾性支持体で支えることにより、衝撃荷重などによる破損を防止でき、冷却管の強度信頼性を向上させる構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図２】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図３】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図４】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図５】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図６】 冷却水を用いた従来のアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【符号の説明】
１…車軸、２…円筒、３…車輪、４…回転子枠、５，６…軸受、７…冷却ジャケット、８…固定子コイル、９…固定子鉄心、１０，１０´…固定子押さえ、１１…永久磁石またはかご型回転子、１２，１２Ａ…冷却水路、１３…冷却管、１４…弾性体、１５…フレキシブルチューブ、１６…１回転形湾曲部、１７…オメガ形湾曲部、１８…ベローズ、１９…弾性支持体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に鉄道車両用のアウターロータ型電動機に係り、特に、水冷却構造を有するアウターロータ型電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気を用いて冷却するアウターロータ型電動機の従来技術としては、特開平５−３４４６８０号公報に開示されたものがある。ここに開示された冷却機構は、中空の車軸を通って電動機内部に導入された空気が、車軸に嵌挿された固定子鉄心や回転子を冷却するように構成されている。
【０００３】
このような空冷式は、空気と共に取り込まれる塵埃が内部に堆積することによる保守性に問題がある。一方、水を用いて冷却するアウターロータ型電動機の従来技術は、欧州特許出願公開０６２３９８８号明細書に開示されている。
【０００４】
この冷却機構は、外側の回転子を回転自在に支持する車軸に冷却水の流れる冷却孔を設け、車軸に直接嵌挿された固定子を冷却するようになっている。さらに、従来のこの種のアウターロータ型電動機の冷却について、図６を参照して説明する。
【０００５】
図６において、アウターロータ型電動機の基本構成は、内部に冷却水路１２Ａを有し、図示されていない車体を非回転の状態で支持する車軸１の外周に嵌挿された円筒２と、該円筒２の軸方向の一方端の外周に嵌合された軸受５を介して回転自在に支持された車輪３と、該車輪３と連結され、かつ、円筒２の軸方向の他方端に嵌合された軸受６を介して回転自在に支持されて前記車輪３を回転駆動するアウターロータ型電動機の回転子枠４及び永久磁石あるいはかご型の回転子１１と、該回転子１１の内側に近接配置され、かつ、両軸受５，６間の円筒２の外周に嵌挿された固定子としての固定子鉄心９及び固定子コイル８とからなる。
【０００６】
そして、固定子鉄心９の内側に嵌挿され、かつ、円筒２の外周部位に嵌挿された冷却ジャケット７を有し、該冷却ジャケット７は、円筒２に形成した冷却水路１２Ａに連通する複数本の冷却水路１２を該内部に有し、冷却水路１２，１２Ａを流れる冷却水で、冷却ジャケット７に嵌挿されている固定子鉄心９を冷却する構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した冷却水路を用いた従来のアウターロータ型電動機では、冷却水路と車軸の温度差により、冷却水路に熱応力が生じる問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、冷却水路の伸びを拘束することがないように支持する信頼性の高い冷却構造を備えたアウターロータ型電動機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に本発明は、中空の車軸内を通して冷却管を設け、この冷却管を車軸外周に嵌挿した円筒に形成した冷却水路に連通し、かつ前記冷却管と前記車軸との間に両者の熱伸び差を吸収する手段を設けると共に、前記中空の車軸内に前記冷却管の振動を抑制する手段を設けたのである。
【００１０】
このように構成することで、中空の車軸内に位置する冷却管に生じる熱応力による伸びを吸収できると共に、冷却管の振動を抑制することができ、信頼性の高い冷却構造を備えたアウターロータ型電動機を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１に示す。図１に示すように、中空の車軸１の外周に冷却水路１２を形成した円筒を嵌挿し、この円筒２の外周に冷却すべき固定子鉄心９を嵌挿している。そして、中空の車軸１内には、軸方向に沿って冷却管１３が設置されており、この冷却管１３の一端は前記円筒２に形成した冷却水路１２に連通し、他端側は車軸１外に引き出されている。そして、冷却管１３の車軸１外への引き出し部が、冷却管１３と車軸１との間の熱伸び差を吸収する手段である弾性体１４を介して車軸１に支持されている。また、車軸１内の冷却管１３は、振動を抑制する手段である弾性支持体１９によって車軸１に支持されている。このように構成することで、熱膨張による冷却管１３の伸びを弾性体によって逃がすことができるので、冷却管１３が車軸１によって拘束されることによって生じる熱応力は発生しない。また、冷却管１３を弾性支持体１９で支持することで、冷却管１３の振動の発生を防止することができ、衝撃荷重などによる冷却管１３の破損を防止できる。
【００１２】
図２は本発明の他の実施例を示している。軸方向の伸びを拘束しないように、車軸１内の冷却管１３の途中に、熱伸び差を吸収する手段を構成する伸縮吸収部である変形が容易な材料で作られたフレキシブルチューブ１５を設けている。このようにすると、熱膨張による冷却管１３と車軸１の相対変位をフレキシブルチューブ１５が吸収するために冷却管１３に熱応力が発生しない。
【００１３】
図３は、軸方向の伸びを拘束しないように冷却管１３の途中に、熱伸び差を吸収する手段を構成する伸縮吸収部である湾曲部１６が設けられている。このようにすると、熱膨張による冷却管１３と車軸１の相対変位を１回転形湾曲部１６の変形によって吸収するために冷却管１３に熱応力が発生しない。
【００１４】
図４は、図３の湾曲部１６と同じ効果を持つオメガ形湾曲部１７が設けられている。
【００１５】
図５は、軸方向の伸びを拘束しないように冷却管１３の途中に、熱伸び差を吸収する手段を構成する伸縮吸収部である変形が容易なベローズ１８を形成したものである。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した様に、本発明によるアウターロータ型電動機によれば、軸方向の変形が容易な構造を中空の車軸内に設置された冷却管に設けたことにより、冷却管に生じる熱応力を低減させることができ、さらに、冷却管を防振効果を有する弾性支持体で支えることにより、衝撃荷重などによる破損を防止でき、冷却管の強度信頼性を向上させる構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図２】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図３】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図４】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図５】 本発明の他の例によるアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【図６】 冷却水を用いた従来のアウターロータ型電動機の冷却構造の概要を示す断面図。
【符号の説明】
１…車軸、２…円筒、３…車輪、４…回転子枠、５，６…軸受、７…冷却ジャケット、８…固定子コイル、９…固定子鉄心、１０，１０´…固定子押さえ、１１…永久磁石またはかご型回転子、１２，１２Ａ…冷却水路、１３…冷却管、１４…弾性体、１５…フレキシブルチューブ、１６…１回転形湾曲部、１７…オメガ形湾曲部、１８…ベローズ、１９…弾性支持体。
Claims (3)
- 車軸の外周に回転自在に連結した回転子と、車軸の外周に嵌挿され内部に複数の冷却水路を設けた円筒と、この円筒の外周に嵌挿され前記回転子の内側に対向して位置する固定子と、前記車軸を中空として内部に前記冷却水路に接続される冷却管を設置したアウターロータ型電動機において、前記冷却管と前記車軸との間に両者の熱伸び差を吸収する手段を設けると共に、前記中空の車軸内に前記冷却管の振動を抑制する手段を設けたことを特徴とするアウターロータ型電動機。
- 前記熱伸び差を吸収する手段は、前記冷却管が前記冷却水路に接続される側とは反対側の前記車軸との間に設けられた弾性体であることを特徴とする請求項１記載のアウターロータ型電動機。
- 前記熱伸び差を吸収する手段は、前記車軸内に位置する冷却管に設けた伸縮吸収部であることを特徴とする請求項１記載のアウターロータ型電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06647198A JP3788861B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | アウターロータ型電動機の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06647198A JP3788861B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | アウターロータ型電動機の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11266566A JPH11266566A (ja) | 1999-09-28 |
| JP3788861B2 true JP3788861B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=13316742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06647198A Expired - Fee Related JP3788861B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | アウターロータ型電動機の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3788861B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107800245A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-03-13 | 江苏大学 | 一种水冷软磁复合材料盘式电机 |
| EP3540918A1 (de) * | 2018-03-13 | 2019-09-18 | FLET GmbH | Elektrofahrzeug |
Families Citing this family (5)
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| JP4661614B2 (ja) * | 2006-02-03 | 2011-03-30 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却パイプの固定構造および電動車両 |
| US20110308709A1 (en) * | 2008-12-12 | 2011-12-22 | Joseph Ouellette | Mandrel with integral heat pipe |
| CN111463933B (zh) * | 2020-05-20 | 2021-10-12 | 盾石磁能科技有限责任公司 | 电机冷却结构及电机 |
| KR102587851B1 (ko) * | 2021-10-01 | 2023-10-11 | 주식회사 현대케피코 | 수냉식 인휠모터 어셈블리 |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP06647198A patent/JP3788861B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107800245A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-03-13 | 江苏大学 | 一种水冷软磁复合材料盘式电机 |
| CN107800245B (zh) * | 2017-10-18 | 2019-12-31 | 江苏大学 | 一种水冷软磁复合材料盘式电机 |
| EP3540918A1 (de) * | 2018-03-13 | 2019-09-18 | FLET GmbH | Elektrofahrzeug |
| WO2019175170A1 (de) * | 2018-03-13 | 2019-09-19 | Flet Gmbh | Elektrofahrzeug |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11266566A (ja) | 1999-09-28 |
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Legal Events
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