JP6665344B2 - 車両用電動機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両用電動機の断面図である。図1は、回転子軸12に平行な面での断面図である。車両用電動機1は、車両に固定されたフレーム11、フレーム11に収容される回転子軸12、フレーム11に取り付けられる第1のブラケット13および第2のブラケット14、回転子軸12と嵌合する回転子鉄心15、フレーム11の内周面に取り付けられる固定子鉄心16、ならびに回転子軸12に取り付けられるファン17を備える。Z軸が鉛直方向であり、X軸が車両用電動機1が搭載される車両の進行方向であり、Y軸がX軸およびZ軸と直交する方向である。車両用電動機1が、例えば車両の車体に固定される場合は、回転子軸12の方向はX軸方向であり、車両用電動機1が、例えば車両の台車に固定される場合は、回転子軸12の方向は、Y軸方向である。車両用電動機1は、例えば電気鉄道車両に搭載される。図1以降に示すX軸、Y軸、Z軸の方向は、車両用電動機1が、車両の台車に固定される場合の方向を示す。
図13は、本発明の実施の形態2に係る車両用電動機の断面図である。図の見方は図1と同様である。実施の形態2に係る車両用電動機2は、車両用電動機1が備えるフレーム11に代えて、フレーム25を備える。また車両用電動機2は、車両用電動機1が備える第2のブラケット14に代えて、第2のブラケット26を備える。車両用電動機2は、ファン17を備えない、強制風冷形の電動機である。第1のブラケット13の側のフレーム25の端部に、フレーム25の外部の空気が流入する吸気口27が形成される。図13では、フレーム25の鉛直方向上側の面に吸気口27が形成されている。図示しない外部に設けられた送風機からダクトを介して送られた空気が、吸気口27から車両用電動機2の内部に流入する。車両用電動機2において、第2のブラケット26に排気口28が形成される。排気口28は、回転子軸12の周りに定められた間隔をあけて、全周に亘って形成される。車両用電動機2においては、風下側導風部材は、第1の導風部材51および第3の導風部材53を有する。
図17は、本発明の実施の形態3に係る車両用電動機の断面図である。図の見方は図1と同様である。実施の形態3に係る車両用電動機3は、実施の形態1に係る車両用電動機1の構成に加え、吸気口23から流入した空気の少なくとも一部が固定子通風路42に直接到達することを抑制し、吸気口23から流入した空気の少なくとも一部を固定子コイル20の端部に接触させてから固定子通風路42に導く風上側導風部材をさらに備える。実施の形態3においては、風上側導風部材は、第4の導風部材54を有する。
図21は、本発明の実施の形態4に係る車両用電動機の断面図である。図の見方は図1と同様である。実施の形態4に係る車両用電動機4は、実施の形態1に係る車両用電動機1の構成に加え、吸気口23から流入した空気の少なくとも一部を、固定子コイル20の端部に接触させ、固定子通風路42に導く風上側導風部材をさらに備える。実施の形態4においては、風上側導風部材は、第5の導風部材55および第6の導風部材56を有する。
図27は、本発明の実施の形態5に係る車両用電動機の断面図である。図の見方は図1と同様である。実施の形態5に係る車両用電動機5は、車両用電動機1が備えるフレーム11に代えて、フレーム29を備える。Y軸に直交する第1のブラケット13の側のフレーム29の端部に、フレーム29の外部の空気が流入する吸気口30が形成される。図27では、Y軸に直交するフレーム29の面において、第1のブラケット13の外周側に吸気口30が形成されている。吸気口30は、回転子軸12の周りに定められた間隔をあけて、全周に亘って形成される。車両用電動機5は、吸気口30から流入した空気の少なくとも一部を、固定子コイル20の端部に接触させ、固定子通風路42に導く風上側導風部材をさらに備える。実施の形態5においては、風上側導風部材は、第6の導風部材56および第7の導風部材57を有する。
図31は、本発明の実施の形態6に係る車両用電動機の断面図である。図の見方は図1と同様である。実施の形態6に係る車両用電動機6は、実施の形態2に係る車両用電動機2の構成に加え、吸気口27から流入した空気の少なくとも一部が固定子通風路42に直接到達することを抑制し、吸気口27から流入した空気の少なくとも一部を固定子コイル20の端部に接触させてから固定子通風路42に導く風上側導風部材をさらに備える。実施の形態6においては、風上側導風部材は、車両用電動機3と同様に、第4の導風部材54を有する。第4の導風部材54は、嵌合部541でフレーム25の内周面に嵌合される。図31に示すように、第4の導風部材54は、フレーム25の内周面から固定子コイル20の端部に向かって伸びる。第4の導風部材54の外周面の一部は吸気口27の固定子鉄心16の側に隣接する。第4の導風部材54の端部である固定子コイル対向部542は、固定子コイル20の端部の外周面と対向する。第4の導風部材54は、吸気口27から流入した空気を、フレーム25のY軸方向に直交する面と第4の導風部材54との間を通し、固定子コイル20の端部へ導く。固定子コイル20の端部に接触した空気は、固定子通風路42に到達する。第4の導風部材54を設けることで、吸気口27から流入した空気が、固定子通風路42に直接的に到達することが抑制される。
図33は、本発明の実施の形態7に係る車両用電動機の断面図である。図の見方は図1と同様である。実施の形態7に係る車両用電動機7は、実施の形態2に係る車両用電動機の構成に加え、吸気口27から流入した空気の少なくとも一部を、固定子コイル20の端部に接触させ、固定子通風路42に導く風上側導風部材をさらに備える。実施の形態7においては、風上側導風部材は、車両用電動機4と同様に、第5の導風部材55および第6の導風部材56を有する。第5の導風部材55は、嵌合部551でフレーム25の内周面に嵌合される。図33に示すように、第5の導風部材55は、フレーム25の内周面から固定子コイル20の端部と第1のブラケット13の側のフレーム25の端部との間を通り、固定子コイル20の端部に沿って、固定子コイル20の内周側を固定子鉄心16に向かって伸びる。第5の導風部材55の外周面の一部は吸気口27の固定子鉄心16の側に隣接する。円筒部552は、吸気口27から流入した空気の少なくとも一部を、固定子鉄心16の方向へ導く。また円筒部552は、固定子鉄心16の方向へ導かれた空気を、固定子コイル20の端部へ導く。上述の例では、円筒部552のY軸に直交する断面は、Y軸方向の固定子鉄心16に向かうにつれて小さくなる。固定子コイル20の内周面の傾きに応じて、円筒部552のY軸に直交する断面の大きさを変化させることで、第5の導風部材55と固定子コイル20とを近接させることが可能である。なお円筒部552のY軸に直交する断面の大きさは一定でもよい。
Claims (11)
- 車両に固定されたフレームと、
前記フレームに収容される回転子軸と、
前記回転子軸と嵌合し、前記回転子軸と一体に回転する回転子鉄心と、
前記回転子鉄心が保持する回転子導体と、
前記回転子鉄心の外周面と、空隙をあけて対向し、前記フレームの内周面に取り付けられ、前記回転子軸の方向に伸びる複数の固定子通風路が形成される固定子鉄心と、
両方の端部が前記固定子鉄心から前記回転子軸の方向に突出した状態で、前記固定子通風路より内周側で前記固定子鉄心に保持される固定子コイルと、
前記回転子鉄心および前記固定子鉄心を挟んで前記回転子軸の方向に対向し、それぞれが、前記回転子軸を回転可能に支持する軸受を保持し、前記フレームに取り付けられる第1のブラケットおよび第2のブラケットと、
前記第1のブラケットの側の前記フレームの端部に形成される吸気口から流入して前記固定子通風路を通過した空気を、前記固定子コイルの端部に接触させ、前記固定子コイルの端部から前記固定子コイルに沿って前記固定子鉄心の方向へ導いてから、前記第2のブラケットの側の前記フレームの端部または前記第2のブラケットに形成される排気口に導く複数の風下側導風部材と、を備え、
前記複数の風下側導風部材は、前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記固定子鉄心と接し、前記回転子軸の方向に伸びる円筒部を有する第1の導風部材と、前記第1の導風部材と異なる形状の導風部材と、を有する、
車両用電動機。 - 車両に固定されたフレームと、
前記フレームに収容される回転子軸と、
前記回転子軸と嵌合し、前記回転子軸と一体に回転する回転子鉄心と、
前記回転子鉄心が保持する回転子導体と、
前記回転子鉄心の外周面と、空隙をあけて対向し、前記フレームの内周面に取り付けられ、前記回転子軸の方向に伸びる複数の固定子通風路が形成される固定子鉄心と、
両方の端部が前記固定子鉄心から前記回転子軸の方向に突出した状態で、前記固定子通風路より内周側で前記固定子鉄心に保持される固定子コイルと、
前記回転子鉄心および前記固定子鉄心を挟んで前記回転子軸の方向に対向し、それぞれが、前記回転子軸を回転可能に支持する軸受を保持し、前記フレームに取り付けられる第1のブラケットおよび第2のブラケットと、
前記第1のブラケットの側の前記フレームの端部に形成される吸気口から流入して前記固定子通風路を通過した空気を、前記固定子コイルの端部に接触させ、前記固定子コイルの端部から前記固定子コイルに沿って前記固定子鉄心の方向へ導いてから、前記第2のブラケットの側の前記フレームの端部または前記第2のブラケットに形成される排気口に導く複数の風下側導風部材と、
前記吸気口から流入した空気の少なくとも一部を、前記固定子コイルの端部に接触させ、前記固定子通風路に導く風上側導風部材と、を備え、
前記風上側導風部材は、前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記固定子鉄心と接し、前記回転子軸の方向に伸びる円筒部を有する第6の導風部材と、前記第6の導風部材と異なる形状の導風部材と、を有する、
車両用電動機。 - 前記第2のブラケットと前記回転子鉄心との間で前記回転子軸に取り付けられ、前記回転子軸と一体に回転するファンをさらに備え、
前記排気口は、前記ファンと対向する前記第2のブラケットの側の前記フレームの端部に形成され、
前記複数の風下側導風部材は、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記固定子鉄心と接し、前記回転子軸の方向に伸びる円筒部を有する第1の導風部材と、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、外周面が前記フレームの内周面と接し、前記フレームの内周面から前記ファンの外周面である側板の前記排気口に近い端部に向かって伸び、外周面の一部が前記排気口の前記固定子鉄心の側に隣接する第2の導風部材と、を有し、
前記側板の一部は、前記第1の導風部材の前記円筒部の一部と前記固定子コイルを挟んで対向する、
請求項1に記載の車両用電動機。 - 前記排気口は、前記第2のブラケットに形成され、
前記複数の風下側導風部材は、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記固定子鉄心と接し、前記回転子軸の方向に伸びる円筒部を有する第1の導風部材と、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記第2のブラケットと接し、該端部の一部が前記排気口の外周側に隣接し、前記回転子軸の方向に伸びる円筒部を有する第3の導風部材と、を有し、
前記第3の導風部材の前記円筒部の一部は、前記第1の導風部材の前記円筒部の一部と前記固定子コイルを挟んで対向する、
請求項1に記載の車両用電動機。 - 前記吸気口から流入した空気の少なくとも一部を、前記固定子コイルの端部に接触させ、前記固定子通風路に導く風上側導風部材をさらに備える、
請求項1、3、4のいずれか1項に記載の車両用電動機。 - 前記吸気口は、前記第1のブラケットの外周面と対向する前記第1のブラケットの側の前記フレームの端部に形成され、
前記風上側導風部材は、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環または部分円環であって、外周面が前記フレームの内周面と接し、前記フレームの内周面から前記固定子コイルの端部に向かって伸び、外周面の一部が前記吸気口の前記固定子鉄心の側に隣接する第4の導風部材である、
請求項5に記載の車両用電動機。 - 前記第4の導風部材の回転子軸に直交する断面の形状は部分円環であって、該部分円環の重心および前記回転子軸を通る平面が、前記吸気口を通る、
請求項6に記載の車両用電動機。 - 前記吸気口は、前記第1のブラケットの外周面と対向する前記第1のブラケットの側の前記フレームの端部に形成され、
前記風上側導風部材は、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環または部分円環であって、外周面が前記フレームの内周面と接し、外周面の一部が前記吸気口の前記固定子鉄心の側に隣接し、前記フレームの内周面から前記固定子コイルの端部と前記回転子軸に直交する前記第1のブラケットの側の前記フレームの端部との間を通って、前記固定子コイルの端部に沿って前記固定子コイルの内周側を前記固定子鉄心に向かって伸びる、円筒部を有する第5の導風部材と、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記固定子鉄心と接し、前記回転子軸の方向に伸びる円筒部を有する第6の導風部材と、を有し、
前記第5の導風部材の前記円筒部の一部は、前記第6の導風部材の前記円筒部の一部と前記固定子コイルを挟んで対向する、
請求項2または5に記載の車両用電動機。 - 前記第5の導風部材の回転子軸に直交する断面の形状は部分円環であって、該部分円環の重心および前記回転子軸を通る平面が、前記吸気口を通る、
請求項8に記載の車両用電動機。 - 前記吸気口は、前記回転子軸に直交する前記第1のブラケットの側の前記フレームの端部に形成され、
前記風上側導風部材は、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記固定子鉄心と接し、前記回転子軸の方向に伸びる円筒部を有する第6の導風部材と、
前記回転子軸に直交する断面の形状が円環であって、前記回転子軸の方向の一方の端部が前記回転子軸に直交する前記第1のブラケットの側の前記フレームの端部と接し、該端部から前記固定子コイルの内周側を前記固定子コイルに沿って伸びる円筒部を有し、前記回転子軸の方向の一方の端部の一部が前記吸気口の外周側に隣接する第7の導風部材と、を有し、
前記第7の導風部材の前記円筒部の一部は、前記第6の導風部材の前記円筒部の一部と前記固定子コイルを挟んで対向する、
請求項2または5に記載の車両用電動機。 - 前記回転子鉄心に、前記回転子軸の方向に伸びる回転子通風路が形成され、
前記回転子通風路の前記回転子軸に直交する断面の総面積は定められた範囲である、
請求項1から10のいずれか1項に記載の車両用電動機。
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