JP4270856B2

JP4270856B2 - 車両用主電動機

Info

Publication number: JP4270856B2
Application number: JP2002360613A
Authority: JP
Inventors: 邦晴山口
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: JP2004194447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の台車内に据え付けられている主電動機内に有するファンにより外気を取り入れ、外気中の塵埃を分離し、外気の一部と共に機外へ排出し、残りの外気を冷却風として回転子並びに固定子などに通気する主電動機に係わり、特に排気側軸受部の冷却性向上と塵埃排出方式を特徴とする車両用主電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用主電動機は、環境条件の悪い車両台車部に設置されており、環境条件を問わず電車の走行中、外気を取入れて回転子や固定子を冷却している。
この状態は図２に示される。(例えば、出願特許文献１参照。)。
図２はその従来の一例を示す説明図であり、１は主電動機軸、２は主電動機軸１に嵌合されたファン、３は主電動機軸１の排気側に嵌合された補助ファン、４はフレーム、５は外気取入れ口、６は排気口、７は回転子、８は固定子、９、１０は軸受、１１は塵埃分離室、１２は塵埃排出口である。
図２において、電車の運転駆動中、主電動機は常に駆動している。これがために、主電動機内部の機器の温度が上昇するため、常にファン２によって塵埃分離室１１を介して外気取入れ口５から外気を吸込んで回転子７や固定子８を冷却している。
図４の別の一実施例を示す説明図(特許文献２の第1図)においては、車両の台車に据え付けられている主電動機内に有する吸い込みファンによりサイクロン式エアクリーナ装置を介して全冷却風を外気より取り入れ、回転子並びに固定子などに通気した後、排気口から放出する車両用主電動機である。フレーム外枠に取り付けられたサイクロン式エアクリーナ装置は、外気を取り入れる円筒体と、この円筒体から集塵した粉塵や水滴を排出する分離ダスト排出経路と、円筒体内で粉塵や水滴を取り除いた外気を前記主電動機内に取り入れる浄化外気排出経路とから構成されたものである。（特許文献２参照。）。
【０００３】
【出願特許文献１】
特願2001-277626号第１図
【特許文献２】
特開2002-272061号公報第１図
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような手段では次のような課題があった。
排気側軸受部は主電動機内部の温度上昇による廃熱にさらされ、高温になり易く、これがために軸受の不具合に至る場合がある。
これを解消するためには、排気側に補助ファンを設け且つ、適当な仕切りを設けている。しかし、排気側軸受部を冷却することはできるが、車両の台車内における主電動機取り付け用スペースが限られているため、能力の高い、大形のファンを設けることが出来ない場合が多かった。
また、本出願人はすでに出願特許文献１にて出願しているが、出願特許文献１の図１（本願の図２）に示すように、主電動機のフレーム外枠にバイパスダクトを設けて冷却風の一部は塵埃と共に冷却に寄与しないまま機外へ排出され、塵埃を含んだ冷却風をバイパスダクトを経て回転機内部に通気して排気側軸受部を冷却する方式があった。この場合はバイパスダクト内で塵埃は除去されておらず、排気側軸受部へ塵埃も移送されていたので、コイルの絶縁劣化を来たしたり、主電動機の故障を誘発するなど種々の課題があった。
また本出願人による別の出願にかかる特許文献２における図１（本願の図４）に示すように主電動機のフレーム外枠にサイクロン式エアクリーナ装置を取り付け、主電動機ファンより外気を取り入れ、外気中の塵埃、水滴を分離した後に主電動機内に送り込む方式があった。これは吸い込み式車両用主電動機に適用した例である。この場合、冷却風の全量を扱う為にサイクロン式エアクリーナ装置が図示の如く構造が大きくなり、主電動機のような狭い台車間に取り付けの際、配置、スペースの点で課題となっていた。
【０００５】
本発明は、上述した点に鑑みて工夫創案されたもので、その目的とするところは、これらの課題を解消し、冷却風量の低下を来たさず、また、バイパスダクト内に内蔵させたコンパクトなサイクロン式エアクリーナ装置を設けて塵埃分離能力を向上させながら、主電動機内部の機器の温度を全域にわたり適正に保ち、軸受劣化を助長することがないよう、また，オーバーホールの期間を短縮させない、常に良好な条件で運転ができる車両用主電動機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するための手段は、車両の台車内に据え付けられている主電動機内に有するファンにより外気を取り入れ、外気中の塵埃を分離し、外気の一部と共に機外へ排出し、残りの外気を冷却風として回転子並びに固定子などに通気する主電動機において、前記外気の一部と共に機外へ排出し、残りの外気を冷却風として回転子並びに固定子などに通気するバイパスダクトを外気取り入れ口側のファンの排出側から他方の補助ファン側の主電動機のフレーム部分間に設けて、塵埃を含んだ冷却風がダクトを通過する際に、塵埃はサイクロン式エアクリーナ装置をダクト内に配置することで塵埃を遠心力で分離し、一部の冷却風と共に機外へ排出して、残りのきれいな冷却風は主電動機のフレーム部分に設けられた軸受部入気口から補助ファンの中心部分に噴射され、補助ファンを冷却した後、補助ファンの外周から主電動機のフレーム部分に設けられた排出口を経て機外へ放出されるような手段をとる。
【０００７】
サイクロン式エアクリーナ装置を内蔵したバイパスダクトでは、冷却風を入気側から排気側へ渦流スクリュー１８により渦流を起こして、冷却風中の塵埃を分離、排出能力を高め、かつ通風を良くするために設ける。さらにその冷却風の流れを補助するための補助ファンを設ける。バイパスダクトは主電動機の運転により高温になったフレームからの影響による冷却風の温度上昇を防止するため、フレームとバイパスダクトとの間隔を適当に設けて配置する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す説明図で、１２は塵埃排出口、１３は軸受部入気口、１４は排出口、１５はバイパスダクト、１６はバイパス入気口、１７はサイクロン式エアクリーナ装置である。
なお、図２、図３と同符号のものは、同じ構成、機能を有する部分である。尚、各図は上下が逆に描かれており、図の上部はモータの下部を示す。
図３はサイクロン式エアクリーナ装置の作用図である。
図１の本発明の実施例を示す説明図は押し込みファン式の主電動機への適用であって、主電動機軸１に嵌合されたファン２により外気取り入れ口５より外気を取り込み、ファン２の回転による遠心力によって、外気と共に取り入れられた塵埃を、外気の一部と共にバイパス入気口１６を通って機外へ排出し、残りの外気を冷却風として回転子並びに固定子などに通気するバイパスダクト１５を設けている。バイパス入気口１６からの粉塵を含んだ一部の冷却風を通風させるのみでよいのでクリーナ装置１７は小型でよくコンパクトにすることができた。外気取り入れ口５側のファン２の排出側から他方の補助ファン３側の主電動機のフレーム４部分間にフレーム外側に配置し、ダクト内には渦流を発生させる渦流スクリュー１８を有するコンパクトなクリーナ装置１７を内蔵した構造としている。
サイクロン式エアクリーナ装置１７の構造は塵埃を含んだ外気を通気する円筒体１９とこの円筒体１９から集塵した塵埃を排出する塵埃排出口１２と、円筒体１９内で塵埃を取り除いた外気を排気側軸受近傍に取り入れる浄化外気排出口２０とから構成されている。
【０００９】
図３はサイクロン式エアクリーナ装置の作用を示した図である。円筒体１９には、外気と共に通過した塵埃、水滴を遠心力によって分離するための渦流を発生させる渦流スクリュー１８が外気の入口側に設けられ、この渦流スクリュー１８の先端側には所定の間隔Ｘ（図１参照）を持たせて浄化外気排出口２０の一方が対向するが如く備えられ、他方は冷却風としてバイパスダクト１５へ引き続き接続され、排気側軸受近傍を冷却する。
【００１０】
このような構成により，外気取り入れ口５から取り入れた外気の一部はサイクロン式エアクリーナ装置１７を内蔵したバイパスダクトを通過して、塵埃排出口１２から塵埃は一部の外気と共に外界へ放出され、他の外気は主電動機のフレーム４部分に設けられた軸受部入気口１３から補助ファン３の中心部分に噴射され、補助ファン３を冷却した後、補助ファン３の外周から主電動機のフレーム４部分に設けられた排出口１４を経て外界へ放出されるので、集塵分離、排出がより効果的に出来かつ、冷却性能の向上とメインテナンスフリー化が図れる。
【００１１】
すなわち、図１において、車両の台車に据え付けられている主電動機内に有するファン２により外気を取入れ、ファンの回転による冷却風と塵埃との遠心力の差により、塵埃分離室１１において冷却風と塵埃とを分離させ、冷却風は回転子７並びに固定子８などに通気した後、排気口６より排出される。一方、塵埃は冷却風の一部と共にバイパス入気口１６より入り主電動機内より機外へ一旦排出され、サイクロン式エアクリーナ装置１７を内蔵したバイパスダクト１５を通り、スクリュー１８を通過する際に発生する渦流による遠心力の差により、塵埃排出口１２より外界へ排出され、残りの外気は軸受部入気口１３より再び機内へ入り、補助ファン３の力を借り、排出口１４より外界へ排出される。
【００１２】
このことによって、分離した塵埃や水滴は、自動的に塵埃排出口１２より外界へ排出されるため、エアフィルタなどの定期的な清掃を必要としないと共に、排気側軸受部の温度上昇を抑えることで、主電動機を常に良好な条件で運転することができる。
以上のように、車両用主電動機にあって冷却風と塵埃との分離を特に考慮したものである。
サイクロン式エアクリーナ装置１７は渦流を発生させて塵埃を分離、排出し分離能力を向上させるために、図１ではダクト中間部に配置しているが、ダクト内で塵埃排出口１２から塵埃が吐き出し易い位置に適宜配置することは云うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外気取入れ口から冷却風とともに入る多くの塵埃や水滴を効率よく分離し、また絶縁劣化を来たさず、常に自動的に外界に排出することが可能となる。また、ダクト内に渦流を発生させるサイクロン式エアクリーナ装置により塵埃分離効率を向上させることができる。サイクロン式は通風により渦流が発生して、塵埃を外周方向に遠心分離して、塵埃排出口へ導けるので定期的な清掃はほとんど必要とせず，主電動機を常に良好な条件で運転することができ，実用上極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す説明図である。
【図２】従来の一実施例を示す説明図である。
【図３】サイクロン式エアクリーナ装置の作用図である。
【図４】従来の別の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１主電動機軸
２ファン
３補助ファン
４フレーム
５外気取入れ
６排気口
７回転子
８固定子
９，１０軸受
１１塵埃分離室
１２塵埃排出口
１３軸受部入気口
１４排出口
１５バイパスダクト
１６バイパス入気口
１７サイクロン式エアクリーナ装置
１８渦流スクリュー
１９円筒体
２０浄化外気排出口

Claims

外気取入口（５）が設けられた側ではない、他方側に、補助ファン（３）を設け、
該外気取入口（５）側のファン（２）の排出側から他方の該補助ファン（３）側までの主電動機のフレーム（４）部分間にサイクロン式エアクリーナ装置（１７）を内蔵したバイパスダクト（１５）を有し、
該主電動機内のファン（２、３）により外気を冷却風として回転子（７）並びに固定子（８）などに通気する車両用主電動機において、
前記補助ファン（３）によって仕切られた空間に該冷却風を導入し、該空間内に設置された排気側軸受部（１０）を冷却することを特徴とする車両用主電動機。