JPH06105492A - 誘導主電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却風と共に内部に侵入した塵埃が、ロータ鉄
心の通風穴に蓄積して目づまりするのを防止し、保守回
帰の延長を図る。 【構成】ロータ鉄心10の長さより長くし両端にねじを設
けた穴あきスタット22を、通風穴20に挿入し、ナット23
をねじ込んでロータ鉄心10に固定する。この穴あきスタ
ット22には、シャフト９の軸心に対し、冷却風18の流れ
方向に傾斜（反通風ファン16側から通風ファン16側に向
い斜め上り）した穴22ａを設け、穴22ａに流入した冷却
風18に通風ファン16の吸引力とロータ鉄心10の回転によ
る遠心力のベクトル和の力を効果的に作用させ、塵埃21
が蓄積しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に電車等の鉄道車両
に使用する誘導主電動機に係り、特に保守回帰の延長を
図るようにした構造の改良に関するものでる。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両に使用する誘導電動機（以下、
モータという）の一般的構造としては、図７に示すもの
が知られている。すなわち、同図において、１はモータ
のフレームで、このフレーム１は円筒状に形成され、こ
の内周面にステータ鉄心２をステータ鉄心押え３で両端
から押え付けて取付けると共に、このステータ鉄心２の
内周面にスロットを介してステータコイル４を取付け、
ステータ（固定子）を構成している。

【０００３】また、フレーム１の一方の端部の端板５に
嵌合したハウジング６と、フレーム１の他方の端部に嵌
合した鏡蓋７にそれぞれ軸受８ａ，８ｂを取付け、この
両軸受８ａ，８ｂを介してシャフト（ロータ軸）９を回
転自在に支持している。このシャフト９にロータ鉄心10
をロータ鉄心押え11で両端から押え付けて固着してい
る。このロータ鉄心10の外周面にスロットを介しロータ
バー12を取付け、このロータバー12の両端にリング状の
エンドリング（短絡環）13を溶着して、かご形ロータ
（回転子）を構成している。

【０００４】ところで、モータは、車両床下の台車内の
非常に狭い取付スペースの中に（図示せず）出力 100kW
〜 200kW程度の大容量のものを艤装しなければならない
ので、ステータコイル４やロータバー12から発生した熱
を効率良く冷却し、モータの小型軽量化を図る必要が有
る。

【０００５】この冷却方式には、自己通風冷却形と他力
強制通風形がある。上述したモータは、前者の自己通風
冷却形である。そこで、このモータは、フレーム１外周
の軸方向一端側に冷却風入口14を設け、この冷却風入口
14の上部にろ過器15を構成し、これと反対の軸方向他側
のフレーム１の内部に通風ファン16をシャフト９に取付
けると共に、通風ファン16の外周に配列される状態で多
数の排風口17をフレーム１に形成している。

【０００６】このような構成において、モータが回転す
ると、シャフト９と一体に通風ファン16が回転し、この
吸引作用でろ過器15を介して冷却風18を冷却風入口14か
らフレーム１内一端側に導入し、この冷却風18をステー
タ鉄心２とロータ鉄心10との間に形成されたギャップ19
およびロータ鉄心10に軸方向に貫通して設けた多数の通
風穴20に矢印で示すように通風させ、ステータコイル４
やロータバー12を直接冷却すると共に、ステータ鉄心２
やロータ鉄心10を介して間接的に冷却しながら排風口17
よりフレーム１外に排気する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のモータでは、次のような問題点があった。す
なわち、モータが回転すると、シャフト９と一体に通風
ファン16が回転し、この吸引作用でろ過器15を介して冷
却風18を冷却風入口14からフレーム１の内部に導入し、
ステータ鉄心２とロータ鉄心10との間に形成されるギャ
ップ19およびロータ鉄心10に軸方向に貫通して設けた多
数の通風穴20に冷却風18を通風させ、ステータコイル
４，ロータバー12および鉄心等を冷却しているが、この
冷却風18中には、車両床下廻りの空気をモータ内に導入
するため、塵埃21（鉄粉，油，綿埃，コンクリート粉
等）が非常に多く含まれており、ろ過器15の性能ではこ
の塵埃21の全てを取り除くことができず、約20〜30％程
度の塵埃21は冷却風18と共にフレーム１内に侵入する。

【０００８】このような状態で、長期（６〜７年）にわ
たりモータを使用すると、特にロータ鉄心10に軸方向に
貫通して設けた多数の通風穴20は積層された鉄心で構成
されているため、通風穴20の内周面は平滑ではなくて凹
凸があり、また、ロータ鉄心10が回転している。したが
って、通風穴20に侵入した塵埃21は、遠心力を受けて通
風穴20の内周面に蓄積され、通風穴20の目づまりが発生
する。

【０００９】通風穴20に目づまりが発生すると、モータ
内のヘッドロスが増大し冷却風量が低下するので、ステ
ータコイル４およびロータバー12の温度が過大に上昇
し、ステータコイル４の絶縁劣化が急速に進行したり、
さらにはモータが焼損する等の問題点があった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、モータの冷却風
と共に内部に侵入した塵埃がロータ鉄心の軸方向に貫通
して設けた通風穴を通過するときに、塵埃が通風穴の内
周面に蓄積して通風穴が目づまりすることを防止し、保
守回帰の延長を図るようにしたモータを提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するため、固定子とファンを有する回転子を備
え、ファンの吸引力により軸方向一端側から冷却風を内
部に導入し、軸方向他端側から外部に排出して冷却する
ようにした誘導主電動機において、回転子を構成するロ
ータ鉄心の軸方向に貫通して設けた複数の通風穴に冷却
風流通穴を形成した中空棒状部材を挿入し、この両端部
でロータ鉄心を固定し、冷却風流通穴は軸心を冷却風の
流れ方向に沿って傾斜させるように構成したものであ
る。

【００１２】

【作用】モータを回転させると、ファンが回転してその
吸引作用で塵埃を含入した冷却風を内部に導入する。こ
の冷却風はろ過器等で塵埃を除去してから内部に導入さ
れるが、ろ過器の性能上全てを除去することができず、
相当量の塵埃が冷却風に含入されて導入される。この冷
却風がロータ鉄心の通風穴に挿入して取付けられた中空
状棒状体の冷却風流通穴を通過するとき、ファンの吸引
力とロータ鉄心の回転による遠心力が作用し、この２つ
のベクトル和の方向の力を受けるが、冷却風流通穴の軸
心が冷却風の長れ方向に沿って傾斜（ベクトル和の方
向）しているので、塵埃は冷却風流通穴に蓄積すること
がなくロータ鉄心の外部に排出され、さらにファンによ
ってモータ外部へ排出される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例の上半部を示す縦断面
図である。

【００１４】同図において、１はフレーム、２はステー
タ鉄心、３はステータ鉄心押え、４はステータコイル、
５は端板、６はハウジング、７は鏡蓋、８ａ，８ｂは軸
受、９はシャフト、10はロータ鉄心、12はロータバー、
13はエンドリング、14は冷却風入口、15はろ過器、16は
通風ファン、17は排風口、19はギャップで、これらは上
述した従来モータのものと同一の構成であり、ロータ鉄
心10に形成された複数の通風穴20に穴あきスタット22を
固定する。

【００１５】この穴あきスタット22は、図２に示すよう
に長さをロータ鉄心10の長さより長くし、両端に設けた
ねじ（図示しない）にナット23をねじ込んでロータ鉄心
10に固定する。この穴あきスタット22の固定により、ロ
ータ鉄心10も締め付けられ固定する。また、穴あきスタ
ット22には、シャフト９の軸心に対し冷却風18の流れ方
向に傾斜（反通風ファン側から通風ファン側に向かって
斜め上り）した穴22ａを設ける。穴22ａは、穴あきスタ
ット22の軸心に対し傾斜している。

【００１６】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。モータを回転させると、シャフト9 と一
体になっている通風ファン16が回転し、この吸引作用に
よってろ過器15を介して冷却風18を冷却風入口14からモ
ータ内に導入し、ステータコイル４，ロータバー12，ス
テータ鉄心２およびロータ鉄心10等を冷却する。

【００１７】この冷却風18中には、上述したように車両
床下廻りの空気をモータ内に導入するため、塵埃21が多
く含まれており、ろ過器15の性能ではこの塵埃21の全て
を取り除くことができず約20〜30％程度の塵埃21が含ま
れている。この塵埃21は、ロータ鉄心10の通風穴20中に
設けた穴あきスタット22の穴22ａを通過する時に図２に
示すように通風ファン（図示しない）側へ吸引される力
ａとロータ鉄心10の回転による遠心力ｂが働き、この２
つの力のベクトル和のｃの方向に動こうとする。ところ
が、穴あきスタット22の穴22ａを冷却風18が流れる方向
に対して斜め上りに傾斜させ、しかも内面を平滑にして
いるから、塵埃21は穴あきスタッド22の穴22ａ内に蓄積
することなくロータ鉄心10外部に容易に運ばれ、通風フ
ァン16を通ってモータ外へ排出することができる。

【００１８】したがって、長期間にわたりモータを運転
しても、通風穴20に取付けた穴あきスタット22内の穴22
ａが目づまりすることがないので、冷却風18はモータ内
を適量流れ、ステータコイル４，ロータバー12の温度が
過大に上昇することがなく、保守回帰の延長を図ること
ができる。

【００１９】また、従来の通風穴20中に穴あきスタット
22を設けるので、モータの特性に影響するロータ鉄心10
内の磁束密度も従来のモータと同じにすることができ、
穴あきスタット22を設けることによりロータ鉄心10の直
径を大きくする必要がなく、しかもロータ鉄心10を両側
からナット23で強固に締付けるようにしているので、ロ
ータ鉄心押え11も省くことができ、モータの小型軽量化
を図ることができる。なお、本発明は、上述した実施例
（以下、第１実施例という）に限定されるものではな
く、種々変形実施できる。

【００２０】図３は、本発明の第２実施例の要部を示す
縦断面図であり、ロータ鉄心10の通風穴20に穴あきスタ
ット25を挿入し、穴あきスタット25の両端部に設けたね
じ（図示しない）にナット23を締付けることによってロ
ータ鉄心10に取付ける。穴あきスタット25は、穴25ａを
冷却風18の流れ方向に対し円すい状（反通風ファン側か
ら通風ファン側に向って直径が大きくなる）に形成して
いる。

【００２１】図４は、本発明の第３実施例の要部を締す
縦断面図であり、第１実施例と同様にロータ鉄心10の通
風穴20に穴あきスタット22を挿入し、穴あきスタット22
の両端部に設けたねじ（図示しない）にナット23を締付
けることによってロータ鉄心10に取付ける。穴あきスタ
ット22の穴22ａには、内面の摩擦係数を小さくするた
め、テフロンコーティングまたはテフロンチューブ26を
挿入固着させる。

【００２２】図５は、本発明の第４実施例の要部を示す
縦断面図であり、ロータ鉄心10を従来のロータ鉄心押え
11で固定し、ロータ鉄心10とロータ鉄心押え11に設けた
通風穴20に第１実施例と同様の穴あきスタット22を挿入
し、両端部をロータ鉄心押え11に溶接またはかしめその
他適宜の手段で固定する。

【００２３】図６は、本発明の第５実施例の要部を示す
縦断面図であり、ロータ鉄心10の通風穴20に、一方の端
部（通風ファン16側）にファン機能を持つ鉄心押え座27
を固着し、他方の端部が通風穴20の外部へ伸びる穴あき
スタット28を挿入し、この外部へ伸びた部分をかしめる
ことによってロータ鉄心10を締め付ける。鉄心押え座27
には、穴あきスタット28の穴28ａに連通すると共に冷却
風18の流れ方向に沿い斜め上りに傾斜させた塵埃除去用
ファン29を形成する。冷却風18は、従来の通風ファン16
の吸引力に塵埃除去用ファン29の吸引力を加えた吸引力
でモータ内を流れるので、穴28ａ内にはさらに塵埃21が
蓄積しないようになる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ータ鉄心の通風穴に挿入して固定した中空棒状部材に冷
却風の流れ方向に沿って傾斜させた冷却風流通穴を設け
ているので、塵埃を多く含入した冷却風がこの冷却風流
通穴に蓄積されることなく外部に排出され、塵埃による
目づまりがなくなり、モータを長期間にわたり継続使用
が可能となり、保守回帰の延長を図ることができ、かつ
ロータ鉄心が中空棒状部材により固定されるので、ロー
タ鉄心押えを省略し小型軽量化を図ることができる誘導
主電動機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の上半部を示す縦断面図。

【図２】本発明の一実施例の要部を示す縦断面図。

【図３】本発明の他の実施例（第２実施例）の要部を示
す縦断面図。

【図４】本発明のさらに異なる他の実施例（第３実施
例）の要部を示す縦断面図。

【図５】本発明のさらに異なる他の実施例（第４実施
例）の要部を示す縦断面図。

【図６】本発明のさらに異なる他の実施例（第５実施
例）の要部を示す縦断面図。

【図７】従来の誘導主電動機の上半部を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…フレーム、２…ステータ鉄心、４…ステータコイ
ル、９…シャフト、10…ロータ鉄心、12…ロータバー、
14…冷却風入口、15…ろ過器、16…通風ファン、17…排
風口、18…冷却風、19…ギャップ、20…通風穴、21…塵
埃、22，25，28…穴あきスタット、22ａ，25ａ，28ａ…
穴、23…ナット、26…テフロンチューブ、27…鉄心押え
座、29…塵埃除去用ファン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子と回転子を備えると共に内部に通
   風ファンを設け、この通風ファンの吸引力により軸方向
   一端側から冷却風を内部に導入し、軸方向他端側から外
   部に排出して冷却する構成とした誘導主電動機におい
   て、前記回転子を構成するロータ鉄心の軸方向に貫通し
   て設けた複数の通風穴に冷却風流通穴を形成した中空棒
   状部材を挿入し、この両端部で前記ロータ鉄心に固定
   し、前記冷却風流通穴は軸心を前記冷却風の流れ方向に
   沿って傾斜させて構成したことを特徴とする誘導主電動
   機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の誘導主電動機におい
   て、中空棒状部材をロータ鉄心の長さより長くすると共
   に、少なくとも一方の端部にねじを形成し、このねじナ
   ットを螺合することにより前記ロータ鉄心に固定するよ
   うにしたことを特徴とする誘導主電動機。
3. 【請求項３】 固定子と回転子を備えると共に内部にフ
   ァンを設け、このファンの吸引力により軸方向一端側か
   ら冷却風を内部に導入し、軸方向他端側から外部に排出
   して冷却する構成とした誘導主電動機において、前記回
   転子を構成するロータ鉄心の軸方向に貫通して設けた複
   数の通風穴に冷却風流通穴を形成した中空棒状部材を挿
   入し、この中空棒状部材の前記ファン側の端部には前記
   ロータ鉄心の端面に当接すると共に内部に前記冷却風流
   通穴に連通する補助ファンの機能を備えた部材を固着し
   て構成したことを特徴とする誘導主電動機。