JPH0327749A - 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
車両用通風冷却形回転電機に関し、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回転電機は、第３図
並びにこのｍＶ一ＩＶ線に沿う断面図である第４図に示
す状態に鉄道車両に搭載されている。

即ち、車両の車体１００下部から延出した取付台１０１
に回転電機１０２が取付け支持されている。この回転電
機１０２の回転軸１０３の回転トルクを自在カップリン
グ１０４．小歯車１０５及び大歯車１０６を介し車軸１
０７に伝えて車輪１０８を回転させることで、車体１０
０がレール１０９上を走行するようになっている。

ここで、前記回転電機１０２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、
外部に配置したプロア装置から冷却風を強制的に機内に
送込む他力強制通風冷却形とがある。

前記第３図及び第４図に示した回転電機１０２は自己通
風冷却形のもので、冷却風導入口１１０及び排風口１１
１を設け、導入口１１０にはたわみ風道１１２を連結し
ている。

またこの種の車両用通風冷却形回転電機１０２は、前後
方向においては車体１００下部の取付台１０１と車軸１
０７との間に、上下方向においては車体１００とレール
１０９との間に納めなければならない。換言すれば、取
付台１０１との間はａ寸法の隙間を、車軸１０７との間
にはｂ寸法の隙間を、レール１０９との間にはＣ寸法の
隙間を、車体１００底面との間にはｄ寸法の隙間を確保
しなけらばならず、結果としては回転電機１０２は第４
図の一点鎖線で囲んだ狭いスペースＳ内に納まるように
出来るだけコンパクト化が図られている。

こうした自己通風冷却形回転電機１０２の機内構造と稼
働時の機内温度分布を第５図（Ａ）（Ｂ）並びに第６図
に示している。

まず回転電機１０２のフレーム１１３の両端に軸受１１
４を設け、これに回転子軸１１５を回転自在に支承して
回転子１１６と通風冷却用ファン１１７を一体に回転す
るように設けている。この回転子１１６はカゴ形回転子
であり、積層回転子鉄心１１８のスロット内に回転子バ
ー１１９を挿入し、この回転子バー１１９の両端にリン
グ状の短絡環１２０を溶着している。また回転子鉄心１
１８に回転子軸１１５に沿って冷却風が通風する風穴１
２１を形成している。

一方、フレーム１１３内側面に設けられた固定子１２２
は、積層固子鉄心１２３に形成したスロット内に固定子
コイル１２４を組込み装着した構成である。

またフレーム１１３の外側に冷却風バイパス通路１２５
を設けていると共に、このバイパス通路１２５の機内側
出口の風下側に仕切板１２６を垂設し、前記冷却風導入
口１１０からの冷却風の一部を機内の他端側の固定子コ
イルエンド部１　２　４　ａ　ｌ：直接導けるようにし
てあるそしてこの回転電機１０２を通電により稼働させ
ると、回転子軸１１５と一体的にファン１１７が回転す
ることで、冷却風が導入口１１０より機内一端側に導入
され、そこから回転子１１６と固定子１２２との相互間
ギャップ１２７並びに回転子鉄心１１８の風穴１２１を
通って他端側に通風されると共に、導入口１１０からの
冷却風の一部がバイパス通路１２５を介して機内の他端
側の固定子コイルエンド部１２４ａ付近に直接導入され
る。そしてそれら冷却風は他端側の排風口１１１より機
外に排出され、機内の回転子１１６及び固定子１２２が
通風冷却されるようになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、車両用誘導主電動機である回転電機の場合、
同一大きさの直流電動機に比し冷却風の静圧が大きく、
一端の却風導入口１１０側の固定子コイル１２４や回転
子バー１１９及び短絡環１２０と、他端の排風側の固定
子コイルエンド部１２４ａや回転子バー１１９及び短絡
環１２０とのそれぞれの温度上昇を比べた場合、排風側
の方が高く、導入口側と排風側とでは大きな温度差が生
じてしまう。

このために通常では、前述の如くバイパス通路１２５を
設けて、導入口１１０からの冷却風の一部を機内の排風
側（他端側）に直接導入し、これにて該排風側の固定子
コイルエンド部１２４ａや回転子バー１１９及び短絡環
１２０などの冷却効果を向上させて、機内の温度上昇を
なるべく均一になるようにしている。

しかしながら、第５図（Ａ）に示す様にバイパス通路１
２５の機内側出口の風下側に単なる仕切板１２６を垂設
した従来構造のものでは、排風側の固定子コイルエンド
部１２４ａの冷却効果が低い問題があった。このために
バイパス通路１２５に導通する冷却風量を増加させる必
要があり、これに伴い回転電機全体としての必要冷却風
量が増大し、これに応じ自己通風冷却形の場合には機内
に大形のファン１１７を設けなければならず、回転電機
全体の大形化を招いてしまい、他カ強制通風冷却形の場
合には外部に配置するブロア装置の大形化を招いてしま
い、いずれも車両への搭載に支障をきたす問題があった
。

本発明は前記事情に鑑みなされ、バイパス通路を介して
機内の他端側に導入した冷却風による固定子コイルエン
ド部の冷却効果の向上が図れ、冷却風量を増加しなくと
も機内の温度上昇をほぼ均一に抑えることができ、全体
の大形化などの問題を解消し得る車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
冷却風を機内一端側に導入して他端側より排出させると
共に、導入口からの冷却風の一部を直接機内の他端側の
固定子コイルエンド部に導くバイパス通路を設けた車両
用通風冷却形回転電機において、前記バイパス通路の機
内側出口の風下側に固定子コイルエンド部の周面形状に
小間隙を存して沿う整風体を全周に亘り設けて構成した
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、導入口より
機内に導入される冷却風の一部がバイパス通路を介して
機内の他端側に導通されて、風下側の固定子や回転子に
導かれ、それらの冷却を行うようになると共に、その冷
却風が該バイパス通路の機内側出口の風下側にコイルエ
ンド部の周面形状に沿って配する整風体と該コイルエン
ド部との狭いギャップを通ることで風速を増し、これで
コイルエンド部を効率良く冷却するようになり、特にフ
ァンを大きくしたり、外部のブロア装置を大形化したり
して冷却風量を増加しなくとも機内の温度上昇をほぼ均
一に抑えることができる。

（実施例） 以下本発明の車両用誘導主電動機として利用される通風
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。

まず電機のフレーム１の両端の軸受２に回転子紬３を回
転自在に支承し、これにカゴ形回転子４と通風冷却用フ
ァン５を一体に回転するように設けている。この回転子
４は積層回転子鉄心６のスロット内に回転子バー７を挿
入し、この回転子バ一７の両端にリング状の短絡環８を
溶着している。

また回転子鉄心６に囲転子軸３に沿って冷却風が通風す
る風穴９を形成している。

一方、フレーム１内側面に設けられた固定子１０は、積
層固子鉄心１１に形成したスロット内に固定子コイル１
２を組込み装着した構成である。

その固定子鉄心１１と前記回転子鉄心６との間には冷却
用ギャップ１３を設けている。またフレーム１の上面部
には一端側に冷却風導入口１４を、他端側には排風口１
５を設けている。

更にフレーム１の上部側面に回転電機の高さを変更しな
い状態で冷却風バイパス通路１６を設けて、前記冷却風
導入口１４からの冷却風の一部を機内の他端側の固定子
コイルエンド部１２ａに直接導けるようにしてある。こ
のバイパス通路１６の入口部には冷却風の導入量を：ｊ
３整する調整板１７を突設している。一方バイパス通路
１６の機内側出口の風下側には整風体１８を全周に亘り
設けている。この整風体１８は断面ほぼ逆丁字形の環状
をなすもので、内周板部１８ａが固定子コイルエンド部
１２ａの周面形状に小間隙を存して幅広く沿う状態とな
っている。

而して、前述の構成の通風冷却形回転電機では、通電に
より稼働させると、回転子軸３と一体的にファン５が回
転することで、冷却風が導入口１４より機内一端側に導
入さる。この冷却風は調整板１７によって分離され、そ
の冷却風の一部は機内一端側より回転子４と固定子１０
との相互間ギャップ１３並びに回転子鉄心６の風穴９を
通って他端側に通風されると共に、他の冷却風の一部が
バイパス通路１６を介して機内の他端側の固定子コイル
エンド部１２ａ付近に直接導入されるようになる。そし
てそれら冷却風は他端側の排風口１５より機外に排出さ
れる。これで機内の回転子４び固定子１０が通風冷却さ
れるようになる。しかも前記バイパス通路１６より導入
された冷却風が機内側出口の風下側にコイルエンド部１
２ａの周面形状に沿って配する整風体１８の内周板部１
８ａと該コイルエンド部１２ａとの狭いギャップを通る
ことで風速を増し、これでコイルエンド部１２ａを効率
良く冷却するようになり、特にファン５を大きくしたり
、外部のブロア装置（図示せず）を大形化したりして冷
却風量を増加しなくとも機内の温度上昇をほぼ均一に抑
えることができる。

この様に本実施例によれば、回転電機に流入する前の冷
たい冷却風をフレーム１（又は固定子】２０）の外側の
バイパス通路１６を通して流入させ、固定子コイルエン
ド部１２ａと整風体１８との比較的狭い隙間を通過させ
ることになる。これにて固定子コイルエンド部１２ａと
整風体１８との隙間を流れる冷却風の風速は向上する。

これは車両用誘導主電動機の場合、前述の通り誘導主電
動機の静圧は直流主電動機に比べ非常に大き＜、．例え
ば風ｆｆｉ２０ｉ／ｇ＋Ｉｎで約２００ｍｍＡｑ程度ま
で増加することがある。このために固定子コイルエンド
部１２ａと整風体１８との隙間を狭くしても、この部分
の静圧が大きいため、それ程冷却風量は低下しない。ま
た固定子コイルエンド部１２８と整風体１８との隙間を
狭くしたことにより、この部分の通風断面積が減少し、
結果的にはこの部分を通過する冷却風の風速は増加する
ことになる。

これにより固定子コイルの冷却効果が向上し、固定子コ
イルの温度上昇の低減ができ、風下側と風上側に温度勾
配を更に平均化することができる。

これにより温度上昇によるコイル絶縁の劣化の促進を抑
制し、長寿命化が可能εなる。

〔発明の効果〕

本発明は前述の如く構成したので、固定子コイルエンド
部の冷却風の風速が増加し、主電動機を大形化すること
なく冷却効果を高めることができ、固定子コイルエンド
部の温度分布を均一にし、局部的な加熱を防ぐことがか
のうとなる。従って固定子コイ−ル絶縁の劣化を防止で
き長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す下半部を省略した断面
図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は
従来例を示す車両用通風冷却形回転電機の取付け状態の
平面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、
第５図（Ａ）は従来の車両用通風冷却形回転電機の下半
部を省略した断面図、第５図（Ｂ）は同従来の車両用通
風冷却形回転電機の機内の固定子コイルと回転バーとの
温度分布図、第６図は第５図（Ａ）のＶＩ−Ｖｌ線に沿
う断面図である。 １４・・・冷却風導入口、１２・・・固定子コイル、１
２ａ・・・コイルエンド部、１６・・・バイパス通路、
１８・・・整風体。 第５図（Ａ）

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て他端側
   より排出させると共に、導入口からの冷却風の一部を直
   接機内の他端側の固定子コイルエンド部に導くバイパス
   通路を設けた車両用通風冷却形回転電機において、前記
   バイパス通路の機内側出口の風下側に固定子コイルエン
   ド部の周面形状に小間隙を存して沿う整風体を全周に亘
   り設けて構成したことを特徴とする車両用通風冷却形回
   転電機。