JPH03164045A - 車両用通風冷却形回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は主に鉄道車両用誘導主電動機として利用される
車両用通風冷却形同転電機に関し、特に機内の通風冷却
構造を改善した車両用通風冷却形回転電機に関する。

（従来の技術） 一般に車両用誘導主電動機としての同転電機は、通電時
の発熱によって加熱すると、絶縁体の劣化が促進して寿
命が低下すると共に、発熱体の強度低下を招くために、
機内を冷却する必要がある。この為に回転子の回転を利
用して内蔵のファンを回して冷却風を機内に導通する自
己通風冷却形と、外部に配置したブロア装置から冷却風
を強制的に機内に送り込む他力強制通風冷却形とがある
。

第５図及びこのＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図である第６図
に自己通風冷却形の回転電機を示す。まずフレーム１の
内周面に固定子鉄心２が両端側を固定子鉄心押え３によ
り保持されて固定され、この固定子鉄心２の内周部のス
ロット内に通して両端側に突出する状態に固定子コイル
４が装着されている。

こうした固定子のフレーム１の一端側の端板１ａと他端
側の鏡蓋５とに組み付けた軸受６，６を介して両端を支
承することにより四転子軸７が回転自在に設けられ、こ
れに回転子鉄心８が固着されていると共に、この回転子
鉄心８のスロット内に通して両端側に突出する状態に四
転子バー９が装着され、さらにこの回転子バー９の両端
にリング状の短絡環（エンドリング）１０が溶着されて
回転子が構或されている。そしてこの四転子の回転力が
回転子軸７の軸端より図示しないカップリングを介し駆
動歯車装置に伝えられるようになっている。

こうした回転電機の運転時の温度上昇を抑えるべく、冷
却空気を回転電機内（以下単に機内と呼ぶ）に通風させ
て冷却するために、前記フレーム１の外周一端側寄り部
一箇所に冷却風導入口１１が形戊され、一方機内の前記
回転子軸７の他端側寄り部にこれと一体に回転する状態
に通風冷却用ファン１２が設けられているとノ（に、そ
の外周位置であるフレーム１の他端劃寄り部に徘風目１
３が略全周に配列して形成されている。なお前記導入口
１１にはたわみ風道１４が連結されて図示しない車体の
濾過器に接続されている。

また前記固定子鉄心２の内周面と回転子鉄心８の外周面
との間には冷却風が通過するギャップ１５があり、しか
も回転子鉄心８には回転子軸７に沿って冷却風が通風す
る通風穴１６が形成されている。

この回転電機を通電により稼働させると、回転子軸７と
一体的にファン１２が回転することで、車体の通風濾過
器からたわみ風道１４を介し或いは機外から直接通風濾
過器を介し導入目１１より冷却風が機内一端側に導入さ
れ、そこから固定子鉄心２と回転子鉄心８との間のギャ
ップ１５並びに回転子鉄心８の風穴１６を矢印の如く通
って他端側に通風されて排風口１３より機外に排出され
る。これで機内の固定子コイル４や回転子バー９や短絡
環１０などを通風冷却し、できるだけ機内の最高温度上
昇値を下げるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この種の車両用の回転電機の場合、台車内の
極めて狭いスペースに設置されるために、前述した冷却
風導入口１１はフレーム１の外周部に幾つも設けること
ができず、フレーム１の一端側上部一箇所に限られてい
るのが通常である。

このめに冷却風導入口１１より機内一端側に導入された
冷却風は、固定子と回転子との間のギャップ１５の該冷
却風導入口１１に近い部分１５ａに多く流れ、反対に冷
却風導入口１１から遠い部分１５ｄにはあまり流れない
現象が発生する。

この結果、第６図に示す如く環状に配する固定子コイル
４の周方向のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置における通風冷却効
果が大小異なり、冷却風導入口１ｌに近いＡ位置では冷
却効果が高いが、ここからＢ，Ｃ更にＤと遠ざかる位置
に行くに従い冷却効果が低くなる。このために固定子コ
イル４の周方向のＡ，Ｂ，Ｃ．Ｄの位置の温度上昇が第
７図に破線で示す状態となって、その温度分布に大きな
アンバランスが生じていた。

従って、この種の従来の回転電機では、固定子コイル４
の温度上昇がコイル絶縁物の劣化の許容限度値を越える
と絶縁寿命の大幅な低下を来たしてしまうので、固定子
コイル４の最も冷却効果が低いＤの位置の温度上昇を制
約基゛準温度として設計しなければならず、他のＡ，Ｂ
，Ｃのは置の温度上昇に余裕があり、こうした温度上昇
のアンバランスが回転電機の大容量化に障害となってい
た。

本発明は前記事情に鑑みなされ、機内に環状に配する固
定子コイルの周方向の温度上昇アンバランスを出来るだ
け無くして温度分布を略均一化することができ、絶縁物
の許容温度上昇限度をフルに活用して大容量化の実現を
可能にできる小両用通風冷却形回転電機を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するために、冷却風導入口から
冷却風を機（ハ）一端側に導入し、この冷却風を機内め
固定子と同転子との間等を通して他端側排風口より機外
に排出させることで、機内の冷却を図るようにした車両
用通風冷却形回転電機において、 機内一端側の固定子コイルの外周又は内周に冷却風導入
口からの冷却風の内方への流れを一部規制する案内板を
該冷却風導入■付近を中間とした略半周に亘り設けたこ
とを特徴とする。

（作用） 前記構成の車両用通風冷却形回転電機では、冷却風導入
口より機内一端側に導入される冷却風が該機内の固定子
と回転子との間等を流通して他端側排風口より外部に排
出される。この際に、機内一端側の固定子コイルの外周
又は内周に冷却風導入口付近を中間とした略半周に亘り
案内板を設けているので、冷却風導入口からの冷却風は
前記案内板が存在する略半周部（冷却風導入口に近い略
半周部）では内方への流れが該案内仮により一部規制さ
れ、冷却風導入口から遠ざかる円周方向に積極的に導通
せしめられてから内方に流れるようになる。これにて冷
却風が冷却風導入■に対し近い遠いは関係なく周方向全
周にまんべんなく配分して固定子と回転子との間等を他
端側に流通し、環状に配する固定子コイルを周方向全体
に亘り略均−に冷却するようになる。これで固定子コイ
ルの周方向位置での温度上昇アンバランスが殆ど無くな
り、温度分布が略均一となって、絶縁物の許容温度上昇
限度をフルに活用した大容量化の同転電機の実現が可能
となる。

（実施例） 以下本発明の車両用通風冷却形回転電機の一実施例を第
１図及び第２図により説明する。なお図中前記第５図及
び第６図に示した構成と重複するものには同一符号を付
して説明の簡略化を図ることにすると共に、主要部以外
は第５図と同様であるので図示省略する。

まず、フレーム１の外周一端側上部一箇所に冷却風導入
ｒ＋１１が形威され、ここから冷却風が四転子軸７と一
体に回転する通風冷却用ファンの回転により機内に導入
され、その冷却風が固定子鉄心２の内周面と回転子鉄心
８の外周面との間のギャップ１５や凹転子鉄心８の通風
穴１６に通されて、機内他端側の排風口１３より機外に
排出される構成で、その冷却風により機内の固定子コイ
ル４や回転子バー９や短絡環１０などを通風冷却するよ
うになっている。ここまでは従来同様である。

こうした車両用通風冷却形回転電機において、機内一端
側の固定子コイル４の外周近傍に冷却風導入口１１から
の冷却風の内周方への流れを一部規制する案内板１７が
フレーム１の一端側の端板１ａ内面より延出する形で固
設されている。この案内板１７はフレーム１の一端側の
端板１ａと固定子鉄心押え３との相互間距離の略半分程
度の幅寸広を持つ薄・：１シ板状のもので、回転了軸７
を中心とする円周上で且つ前記冷却風導入口１１付近を
中間とした略半周（上半部）に亘り配設されている。

而して、前述の構成の車両用通風冷却形回転電機では、
通電により稼働させると、四転子軸７と一体的に通風冷
却用ファンが回転することで、冷却風が導入口１１より
機西一端側に導入される。

そしてこの冷却風が機内一端側の固定子コイル４の外周
に冷却風導入口１１付近を中間とした略半周に亘り設け
た案内板１７に案内される。つまり該案内板１７が存在
する上半周部では冷却風の内方への流れが一部規制され
て、ｍ周方向に積極的に流通せしめられ、そして冷却風
導入口１１から遠い（案内板１７が存７〔シない）下半
周部からも冷却風が内方に十分に流れ込むようになる。

これにて冷却風が冷却風導入口１１に対し近い遠いは関
係なく固定子と回転子との間のギャップ１５の周方向各
部位１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ全周にまんべんな
く配分して流通し他端側排風口より外部に排出されるよ
うになる。これで環状に配する固定子コイル４の周方向
全体に互り略均一に冷却され、その固定子コイル４の周
方向の各部位Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度上昇は第７図に実線
で示す如く略平均化してアンバランスが殆ど無くなり、
破線で示した従来構造のものに比し温度上昇をＴ’Ｃで
示す如く大輪に下げることができて、絶縁物の許容温度
上昇限度をフルに活用した大容量化の回転電機の実現が
可能となる。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、ここでは前
記同様に冷却風導入口１１からの冷却風の内周方への流
れを一部規制する案内板１７Ａを、機内一端側の固定子
コイル４の外周近傍に、固定子鉄心押え３より延出する
形で固設した構成である。これでも前記実施例同様の作
用効果が得られる。

また、第４図は本発明の更に他の丈施例を示すもので、
ここでは延出先端縁を外周に４曲させた案内板１７Ｂを
前記同様に設けた構成で、冷却風の案内作用を強化でき
て一層効果的となる。

更には、図示しないが、前述した案内仮１７，１７Ａ，
１７Ｂには格子状のスリットや穴を形成しても可で、冷
却風の均一分散に更に効果的となる。

また、図示しないが前述した案内板１７．１７Ｂは機内
一端側の固定子コイル４の内周に位置して設け、これよ
り内方への冷却風の流れの一部規制するようにしても良
い。

なおまた、前記各実施例では機内に回転子軸７と一体に
回転する通風冷却用ファ．ン１２を持つ自己通風冷却形
のものを例示したが、これのみに限定されることなく、
機外のプロワー等で強制的に冷却風を機内に押し込み通
風させる他力強制通風冷却形の回転電機にも同様に適用
できる。

〔発明の効果〕

本発明は前述の如く構成したから、機内に環状に配する
固定子コイルの周方向の温度上昇アンバランスを無くし
て温度分布を略均一化することができ、絶縁物の許容温
度上昇限度をフルに活用した大容量化の実現が可能とな
る車両用通風冷却形回転電機が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第２図は
第１図の■−■線に沿う部分の全周の断面図、第３図は
本発明の他の大施例を示す要部断面図、第４図は更に本
発明の他の実施例を示す要部断面図、第５図は従来例を
示す断面図、第６図は第５図のＶＴ−Ｖｌ線に沿う部分
の断面図、第７図は本発明と従来例との固定子コイルの
周方向各部位の温度上昇を示す説明図である。 １・・・フレーム、４・・・固定子コイル、１１・・・
冷却風導入目、１７・・・案内仮。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却風導入口から冷却風を機内一端側に導入し、この冷
   却風を機内の固定子と回転子との間等を通して他端側排
   風口より機外に排出させることで、機内の冷却を図るよ
   うにした車両用通風冷却形回転電機において、機内一端
   側の固定子コイルの外周又は内周に冷却風導入口からの
   冷却風の内方への流れを一部規制する案内板を該冷却風
   導入口付近を中間とした略半周に亘り設けたことを特徴
   とする車両用通風冷却形回転電機。