JPH04109839A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば鉄道車両用の主電動機として用いられ
る回転電機の固定子構造の改良に関する。

（従来の技術） 従来、この種の車両用主電動機の構造の第１例としては
、第７図（正断面図）と第８図（側断面図）に示すよう
に構成されたものがある。図中１は円筒状の主電動機の
フレームで、この内周部に円形リング状のステーター鉄
心２が装着され、このステーター鉄心２の内周面に形成
された円周上の多数の溝にステーターコイル３が埋込ま
れている。前記フレーム１の外周面には、後述するよう
に台車枠５に支持するための支持取付腕４ａ。

４ｂが固着されている。

フレーム１の軸方向両端部には、ブラケット７とハウジ
ング９が取付けられ、ブラケット７とハウジング９にそ
れぞれ装着したベアリング８゜１０により回転子シャフ
ト１１が回転可能に支持されている。回転子シャフト１
１の中央部にはローター鉄心１２が設けられ、このロー
ター鉄心１２の外周部には円周上に複数のローターバー
１３が埋込まれ、ローターバー１３の両端は、短絡環（
エンドリング）１４により結合された構造で、全体とし
てカゴ形誘導電動機を構成している。

フレーム１の一端には、速度（回転数）を制御するため
の速度検出センサー１５が取付けられ、回転子シャフト
１１の一端は、後述するようにカップリング１６により
駆動装置の歯車と直結され、主電動機の回転力を駆動装
置を介して車軸１７に伝えて、車両を走行される。

近年車両の速度向上、加速性能の向上等より主電動機の
軽量化が要望されており、この軽量化を満足する従来の
車両用主電動機の構造の第２例としては、特開昭６２−
４４０４２号公報に示すものが公知であり、第９図（正
断面図）および第１０図（側断面図）はステーターの構
成を示している。

このステーターの構成は、ステーター鉄心２の両側に、
円筒状の軸方向の一端部に内周方向に延出するフランジ
２５ａ、２６ａをそれぞれ有する分割フレーム２５．２
６を配設すると共に、この分割フレーム２５．２６相互
間に繋ぎ板２７ａ。

２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを掛は渡し、分割フレーム２５
．２６と繋ぎ板２７ａ〜２７ｄ１ステーター鉄心２とを
溶接により一体に固定したものである。後述するように
、台車に取り付けるために取付は腕４ａ、４ｂは繋ぎ板
２７ａ〜２７に固着されている。なお、２８は溶接部を
示している。

このような構造とすると、分割フレーム２５゜２６の外
形の直径はｄ２１は、ステーター鉄心２の外形の直径ｄ
１と同等以下にすることが出来、第７図および第８図に
示す従来のフレーム１の外形の直径ｄ２較べて、小径化
することが出来るので、この分だけ重量が軽減される。

又、ステーター鉄心２の外周部の繋ぎ板２７ａ〜２７ｄ
も、円周上部分的配置となるため、第７図および第８図
に示す従来の一体フレーム１に較べ、この部分でも重量
軽減となる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上述べた車両用主電動機Ｍは車両での配置
が第１１図（正面図）および第１２図（下面図）の様に
なっている。すなわち、車体３０の床下に台車３１が配
置され、この台車３１には、図示しない軸受を介して車
軸１７が支持され、この車軸１７には大歯車３２と、こ
れに噛合う小歯車３３とケースより成る駆動装置が設け
られている。主電動機Ｍは台車３１に支持され、主電動
機Ｍの回転シャフトの一端と、前記駆動装置の小歯車３
３とをカップリング３４にて連結し、主電導機Ｍの回転
力を車輪３５に伝えて、レール３６上を走行する構成で
ある。

車体３０には、制御装置内等の電気品が搭載されるので
車体３０よりアース線（接地線）３７を設け、車軸１７
にブラシにより接触させて、アース電流を車軸を経由し
てレール３６に流している。通常では、このアース電流
は車体３０側からアース線３７を通って車軸１７に流れ
るので問題を生じることはないが、各アー７．線３７（
７）電ｍにアンバランスが生じたり、種々条件が悪化し
た場合には、アース電流の一部が分流し、車体３゜−台
車３１→主電動機Ｍのフレーム１−ベアリングブラケッ
ト７およびハウジング９→ベアリング８．１０→シヤフ
ト１１→カツプリング１６→小歯車３３−大歯車３２−
車軸１７−車輪３５−レール３６の経路で流れる場合が
ある。この電流はアース電流に較べれば極めて小さいＩ
Ａ以下程度のものであるが、この場合でも主電動機のベ
アリング８，１０に微少な放電現象による電蝕が生じる
。

この電蝕が続くと、次第にベアリング８゜１０の転勤部
に荒損・摩耗が進み、グリースの汚損劣化、摩耗の促進
という悪循環となって、ついにはベアリング焼付き事故
に発展する。そのため早期のグリース交換や、ベアリン
グ交換が必要になってくる。

最近、車両の保守回帰の延長（分解手入れ期間の延長）
が要望されているが、車両の構成上、主電動機のベアリ
ング８，１０の電蝕を完全に無くすることは難かしいた
め、保守回帰の延長を計るのは困難な状況にある。

このように近年の車両の高性能化と保守の省力化の要請
から、主電動機のより一層の軽量化と、ヘアリングの電
蝕防止による分解期間の延長を計ることができる回転電
機の開発が要望されている。

この様なことから、本発明の目的は、全体の重量が軽量
化でき、ベアリングの電蝕を防止できる回転電機を提供
することにある。

［発明の構成コ （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、円形リング状であ
って、該内周面側にステータコイルを収納可能なステー
タ鉄心と、 このステータ鉄心の軸方向両端面にそれぞれ固着され、
前記ステータコイルの配設されている側にフランジを有
する鉄心押えと、 前記ステータ鉄心の外周面に配設され、かつ軸方向端部
が前記鉄心押えに固着された繋ぎ体と、円筒状であって
一端部に有する周方向に延出するフランジが前記鉄心押
えのフランジにそれぞれ締結具により締結され、軽量材
料からなる第１および第２のフレームと、 この各フレームのフランジと前記各鉄心押えのフランジ
との間にそれぞれ配設され、電流の流れを遮断する絶縁
層と、 前記第１および第２のフレームにそれぞれ固定されるベ
アリング支持部材により回転可能に支持されたロータと
を具備したものである。

（作　用） 本発明によれば、ステータのフレーム部分を長手方向（
軸方向）に３分割した構成とし、中央部は円形リング状
のステーター鉄心を有し、このステーター鉄心の両端部
には円筒状のアルミ合金等の軽量材料からなる第１およ
び第２のフレームを配設し、この両フレームをステータ
ー鉄心の端部に固着した鉄心押え体にボルト等の締結具
により締結するようにしたので、全体の重量を軽量化で
きる。

又、本発明によれば、鉄心押え体と各フレームの締結面
に絶縁層を介在させたので、例えば台車に支持する中央
のフレーム部分に対し、電気的に絶縁されるため、車体
側からのアース電流の分流が台車を通して主電動機側に
流れ込もうとしてもこの絶縁層部分で遮断され、ベアリ
ングに流れることは無くなり、ベアリングの電蝕を完全
に防ぐことが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の回転電機の第１の実施例の上半部の
みを示す正断面図であり、第２図は該側断面図である。

ここでは、第９図および第１０図の従来例と同一部分に
は同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点のみ
を説明する。

円形リング状のステーター鉄心２の軸方向両端面に、そ
れぞれステータコイル３の配設されている側にフランジ
４１ａ、４２ａを有する鉄心押え４１．４２を配置し、
ステーター鉄心２の外周面に複数個の繋ぎ体２７ａ、２
７ｃを配置し、鉄心押え４１．４２とステーター鉄心２
と繋ぎ体２７ａ、２７ｃをそれぞれ溶接等により一体に
固着されている。なお、台車に取付けるための取付腕４
ａは、鉄心押え４１．４２と繋ぎ体２７ａ。

２７ｃと一体的に固着されている。

そして、ステーター鉄心２の軸方向両端面には、円筒状
であって一端部に周方向に延出するフランジ４３ａ、４
４ａを有する第１．第２のフレーム４３．４４が以下の
ように配設されている。

すなわち、第３図に示すようにフレーム４３は、このフ
ランジ４３ａが鉄心押え４１のフランジ４１ａに当接す
るようにすると共に、この当接面に絶縁層４５が介在さ
れ、これらは複数個の絶縁ボルト４７により鉄心押え４
１に締結されている。

同様に、フレーム４４は、このフランジ４４ａが鉄心押
え４２のフランジ４２ａに当接するようにすると共に、
この当接面に絶縁層４６が介在され、これらは複数個の
絶縁ボルト４８により鉄心押え４２に締結されている。

４１ｂ、４２ｂは鉄心押え４１．４２に形成されたボル
ト穴である。

絶縁ポル）４７，４８はいずれも第４図に示すように、
ボルト５０のねじ部５０ａの根元側に絶縁物５１を設け
たものを用いる。絶縁ボルト４７．４８を鉄心押え４１
．４２に締結する際に、絶縁ポル１−４７．４８にはそ
れぞれ絶縁ワッシャ５３．５４を挿入して行う。

この様に第１の実施例が構成されているので、鉄心押え
４１．４２とフレーム４３．４４は円周上の嵌合面ｄ。

により結合され、芯狂いの生じない構造となっている。

又、フレーム４３．４４の外径ｄ２２は、ステーター鉄
心の外径ｄ１より小径に形成され、かつフレーム４３．
４４の材料は、アルミ合金等の軽量材料で形成されてい
るので、フレーム４３．４４の小径化が可能により、全
体の重量を大幅に軽減できる。

また、フレーム４３．４４を除き、台車に支持する部分
、すなわち、繋ぎ体２７ａ、２７ｃと、取付は腕４ａ、
４ｂはいずれも鉄鋼製となっているので、従来の回転電
機と同様に機械的強度が確保てきる。

さらに、フレーム４３．４４のフランジ４３ａ、４４ａ
と鉄心押え４１．４２のフランジ４１　ａ、　４４　ａ
間に絶縁層４５．４６が形成されているので、台車側か
ら流れ込むアース電流の一部はこの部分で完全に遮断さ
れ、ベアリングを通過して流れる電流を無くすることが
できることから、ベアリングの電蝕発生を皆無にするこ
とか出来る。

また、絶縁層４５．４６は、フレーム４３゜４４の分割
面に設けているので、この部分は通常の保守（オーバー
ホール）では分解、再組立の必要がなく、絶縁層４５．
４６の損傷を防ぐことが出来、信頼性の高いものになる
。通常の保守では、フレーム端面のブラケット及びハウ
ジングの部分で分解すれば良いからである。

前述した絶縁層４５．４６は、第５図に示すように構成
することができる。すなわち、第５図（ａ）は、フレー
ム４３．４４の内周面に樹脂又はセラミック等の絶縁物
５５を一体的に盛った後仕上加工し、側面には、絶縁シ
ート５６を接着した構成の例である。

又、第５図（ｂ）は、フレーム４３．４４がアルミニュ
ーム合金の場合該表面に酸化被膜５７を生成し、絶縁し
た例である。この場合は、フレーム４３．４４がアルミ
ニューム合金であるため、工作面からも有効である。

前述の実施例は、繋ぎ体２７ａ、２７ｃは板状のもので
あるが、これを第６図の２７ｚに示すように、ステータ
ー鉄心外周面に挿入できるように、薄板円筒状としても
よい。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、全体の重量が軽量化
でき、ベアリングの電蝕を防止できる回転電機を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による回転電機の一実施例
の上半分のみを示す正断面図および側面図、第３図およ
び第４図は同実施例の要部構成を説明するための図、第
５図は同実施例の絶縁層の構成を示す図、第６図は本発
明による回転電機の他の実施例の上半分のみを示す正断
面図、第７図および第８図は従来の車両用主電動機の第
１例の上半部のみを示す正断面図および側断面図、第９
図および第１０図は従来の車両用主電動機の第２例の上
半部のみを示す正断面図および側断面図、第１１図およ
び第１２図は車両用主電動機の車両に対する配置状態と
取付状態を示す正面図および下面図である。 ２・・・ステーター鉄心、３・・・ステーターコイル、
４ａ、４ｂ・・・台車取付腕、３１・・・台車、７・・
・ブラケット、８・・・ハウジング、１１・・・シャフ
ト、８．１０−・・ベアリング、２７ａ、２７ｂ、２７
ｃ。 ２７ｄ、２７ｚ−・・繋ぎ体、４１．４２−・・鉄心押
え、４３．４４・・・フレーム、４５，４６．５５・・
・絶縁層、５０・・・絶縁ボルト、５６・・・絶縁シー
ト、５７・・・絶縁被覆。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ） 第 図 第 図 ａ 第 図 第 図 第 １゜ 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円形リング状であって、該内周面側にステータコイルを
   収納可能なステータ鉄心と、 このステータ鉄心の軸方向両端面にそれぞれ固着され、
   前記ステータコイルの配設されている側にフランジを有
   する鉄心押えと、 前記ステータ鉄心の外周面に配設され、かつ軸方向端部
   が前記鉄心押えに固着された繋ぎ体と、円筒状であって
   一端部に有する周方向に延出するフランジが前記鉄心押
   えのフランジにそれぞれ締結具により締結され、軽量材
   料からなる第１および第２のフレームと、 この各フレームのフランジと前記各鉄心押えのフランジ
   との間にそれぞれ配設され、電流の流れを遮断する絶縁
   層と、 前記第１および第２のフレームにそれぞれ固定されるベ
   アリング支持部材により回転可能に支持されたロータと
   を具備した回転電機。