JPH06237555A - 水冷式誘導電動機 - Google Patents

水冷式誘導電動機

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JPH06237555A
JPH06237555A JP1992893A JP1992893A JPH06237555A JP H06237555 A JPH06237555 A JP H06237555A JP 1992893 A JP1992893 A JP 1992893A JP 1992893 A JP1992893 A JP 1992893A JP H06237555 A JPH06237555 A JP H06237555A
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JP
Japan
Prior art keywords
water
heat exchanger
induction motor
electric motor
cooled
Prior art date
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Pending
Application number
JP1992893A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kitada
浩史 北田
Shunichi Kawamichi
俊一 川路
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Transport Engineering Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Transport Engineering Inc
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Transport Engineering Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1992893A priority Critical patent/JPH06237555A/ja
Publication of JPH06237555A publication Critical patent/JPH06237555A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却効率をアップして、より一層の小形・軽
量化を可能とした水冷式誘導電動機を提供することにあ
る。 【構成】 電動機本体20内に回転子軸30と一体に回
転する通風ファン35を設ける一方、この通風ファン3
5の回転により外気が強制通風されて内部のヒートパイ
プ42中の冷却水が冷却される熱交換器41を備え、且
つこの熱交換器41内のヒートパイプ42中の冷却水を
電動機本体20内の発熱部付近に導通循環する冷却管4
4,45,46及び水ポンプ43を設け、更に電動機本
体20内の通風ファンにより外気が熱交換器へ通風する
部位以外を仕切板39により密封状態としたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用、特に電車等の
鉄道車両の主電動機などとして利用される誘導電動機に
関し、特に水冷式誘導電動機に関する。
【0002】
【従来の技術】近年では、電子制御技術の発達に伴い、
VVVFインバータ制御のかご形誘導電動機の開発が進
んでいる。この種の誘導電動機は、小形.軽量化と容量
アップが図れるなどの利点を有することから、主に電車
等の鉄道車両の主電動機として多く採用されるようにな
って来ている。
【0003】この車両用主電動機として利用されている
従来の誘導電動機は空冷式であって、内蔵したファンに
より外気を機内に取り入れて通風する自己通風冷却方式
と、車体側からのブロアにより圧送される冷却風を機内
に通風させる外部押込み強制通風冷却方式とがある。
【0004】その外部押込み強制通風冷却方式の車両用
空冷式誘導電動機を例にとって簡単に説明すると、図7
に示す如く、電車の車両の車体1下部に配する台車(2
軸ボギー台車)2の台枠2a内の前後部位にそれぞれ誘
導電動機3が跨座式にて搭載されている。
【0005】この誘導電動機3は、図8に示す如く電動
機本体として、固定子4と回転子5を備えてなる。その
固定子4は、固定子フレーム6と、この内周に固設され
た固定子鉄心7並びに固定子コイル8とを備えてなり、
回転子5は、前記固定子フレーム6の両端板中央の軸受
部9を介し回転自在に支承された回転子軸10と、これ
に装着された回転子鉄心11及びローターバー12並び
にエンドリング13とを備えてなる。
【0006】そして、この誘導電動機3は固定子フレー
ム6の外周に突設した取付ノーズ部(図示せず)を台車
台枠2aと軸箱受け等に跨がるように載架して取付けら
れ、コイルへの通電により回転子が回転し、図示しない
減速機を介し車軸14を回転駆動して車輪15を回すよ
うになっている。
【0007】この誘導電動機3は稼働時に固定子4の鉄
心7やコイル8並びに軸受部9と、回転子5の鉄心11
やローターバー12やエンドリンク13から発熱する。
この発熱により機内が異常昇温するとモータ特性が低下
するなど多くの障害を招く。これを防止するために、固
定フレーム10の外周一端側に外気取入口16を設け、
これに車体1内に設置したブロア17からの通風ダクト
17aをフレキシブルダクト18を介し連結し、該ブロ
ア17から圧送される冷却風を機内に強制通風させて他
端排気口19から排出することで、機内を通風冷却する
ようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では超
軽量化の高速車両が次々と計画され、これに伴い車体と
共に台車側も大幅な軽量化が要求されて来ている。この
ために台車に搭載される主電動機においても更に一層の
軽量化が望まれて来ている。
【0009】しかしながら、前述の従来の空冷式の誘導
電動機では、通風冷却であることと、その冷却風を機内
の複雑に混み入っている発熱部に効率良く通風させるこ
とが困難なことなどから、冷却効率を今以上に向上には
限界があり、これ以上の小形・軽量化が難しいものとな
っている。
【0010】本発明は前記事情に鑑みなされ、その目的
とするところは、冷却効率をアップして、より一層の小
形・軽量化を可能とした水冷式誘導電動機を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の水冷式誘導電動
機は、前記目的を達成するために、電動機本体内に回転
子軸と一体に回転する通風ファンを設ける一方、この通
風ファンの回転により外気が強制通風されて内部のヒー
トパイプ中の冷却水が冷却される熱交換器を備え、且つ
この熱交換器内のヒートパイプ中の冷却水を電動機本体
内の発熱部付近に導通循環する循環水路及び水ポンプを
設けて構成したことを特徴とする。なお、電動機本体内
は、通風ファンにより外気が熱交換器へ通風する部位以
外を密封状態とすることが望ましい。
【0012】また、車両用として台車に取付けらる場合
は、熱交換器を、電動機本体外周の反台車側の補助取付
ノーズ部上側余裕空間部位と電動機本体の固定子フレー
ム内部と台車台枠内余裕空間部とのいずれかに設置する
ことが望ましい。
【0013】
【作用】前記構成の水冷式誘導電動機であれば、稼働
時、電動機本体内の通風ファンが回転子軸と一体に回転
し、この通風ファンの回転により外気が熱交換器内に強
制通風されて内部のヒートパイプ中の冷却水が冷却さ
れ、この冷却水が水ポンプにより電動機本体内の循環水
路に送られ、この循環水路中を流れる冷却水で電動機本
体内の発熱部が冷却されるようになる。これで電動機本
体内の発熱部が効率良く冷却されて、全体の小型・軽量
化が図れるようになる。
【0014】また、電動機本体内の通風ファンにより外
気が熱交換器へ通風する部位以外を密封状態とすること
で、固定子鉄心やコイル並びに回転子等への外部埃の侵
入・堆積が防止でき、冷却効率のアップによる小形、軽
量化と共にメンテナンスフリー化が可能となる。
【0015】更には、車両用として台車に取付けらる場
合は、熱交換器を、電動機本体外周の反台車側の補助取
付ノーズ部上側余裕空間部位と電動機本体の固定子フレ
ーム内部と台車台枠内余裕空間部とのいずれかに設置す
ることで、電動機本体の小型・軽量化と共に、台車内へ
の設置スペースの有効利用が可能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の水冷式誘導電動機の第1の実
施例を図1乃至図3により説明する。まず、図中20は
車両用主電動機として台車(図示せず)に跨座式に搭載
されるかご形誘導電動機本体を示す。この電動機本体2
0は固定子21と回転子22とを備えてなる。
【0017】その固定子21は、図2に示す如く外周の
前後斜め上方部に台車取付ノーズ部23と反台車側補助
取付ノーズ部24とを突設した固定子フレーム25と、
図1に示す如く固定子フレーム25の内周に固設された
固定子鉄心26並びに固定子コイル27とを備えてな
る。回転子22は、前記固定子フレーム25の両端板中
央の軸受部28、29を介し回転自在に支承された回転
子軸30と、これに装着された回転子鉄心31及びロー
ターバー32並びにエンドリング33とを備えてなる。
【0018】また、電動機本体20内の軸方向一端側
(反駆動側)には、回転子軸30と一体に回転する通風
ファン35が設けられている。この通風ファン35の回
転により車体(図示せず)側から外気を冷却風としてフ
レキシブルダクト36を介し電動機本体20内(機内)
一端側に取り入れる外気取入口37が設けられていると
共に、その外気を固定子フレーム25の周壁一端側寄り
の斜め上方に送り出す送出口38が設けられている。
【0019】なお、電動機本体20内の固定子コイル2
7の一端側(反駆動側)近傍に仕切板39が設けられ、
前記外気を通風ファン35により外気取入口37から送
出口38に通風する部位以外が密封状態とされている。
つまり、電動機の心臓部である固定子フレーム25内の
固定子鉄心26と固定子コイル27と回転子鉄心31と
ローターバー32並びにエンドリング33が外部と遮蔽
した密閉室内に納められている。その仕切板39は中心
部が軸受部40を介し回転子軸30に支承され、外周が
固定子フレーム25に溶接等により固定されている。
【0020】ここで、図2に示す如く、前記電動機本体
20の固定子フレーム25外周の反台車側の補助取付ノ
ーズ部24上側余裕空間部位に、熱交換器41が取付固
定されている。この熱交換器41は図1に示す如く前記
通風ファン35により送出口38から送り出される冷却
風を通風可能に受け入れる風洞状をなし、内部にヒート
パイプ42が蛇行状態に配管して設けられ、このヒート
パイプ42中の冷却水が通風ファン35からの強制通風
される冷却風によあり効率良く冷却されるようになって
いる。
【0021】また、この熱交換器41内のヒートパイプ
42中の冷却水を電動機本体20内の発熱部付近に導通
循環するための水ポンプ43並びに循環水路としての冷
却管44,45,46が設けられている。この一方の冷
却管44は図1に示す如く熱交換器41内から電動機本
体20内の固定子コイル27の軸方向一端側外周に導通
され、そこから図3に示す如く該固定子コイル27間に
介在する状態で軸方向他端側に伸びて再び熱交換器41
内に戻るように配管されている。また他方の冷却管4
5,46は熱交換器41内から電動機本体20内の軸受
部29と40とに導通され、そこに巻き付くようにして
から再び熱交換器41内に戻るように配管されている。
【0022】前記構成の水冷式誘導電動機であれば、稼
働時、電動機本体20内の通風ファン35が回転子軸3
0と一体に回転し、この通風ファン35の回転により外
気が車体側からフレキシブルダクト36及び取入口37
を介し機内一端側に取り入れられ、そこで機内一端側の
軸受部28等の冷却を行うと共に、その冷却風が送出口
38を介し熱交換器41内に強制通風される。
【0023】この外気の通風により熱交換器41内のヒ
ートパイプ42中の冷却水が冷却され、この冷却水が水
ポンプ43により電動機本体20内の循環水路である冷
却管44,45,46に送られ、これら冷却管44,4
5,46中を流れる冷却水で該電動機本体20内の発熱
部である固定子コイル27や軸受部29,40等が冷却
されるようになる。これで電動機本体内の発熱部が水冷
により効率良く冷却されて、モータ特性を低下すること
なく、今まで以上に全体の小型・軽量化が図れるように
なる。
【0024】また、電動機本体20内を仕切板39で仕
切って、通風ファン35により外気が熱交換器41へ通
風する部位以外を密封状態としているので、固定子鉄心
26やコイル27並びに回転子鉄心31やローターバー
32並びにエンドリング33等のモータ心臓部への外部
埃の侵入・堆積が防止でき、冷却効率のアップによる小
形、軽量化と共にメンテナンスフリー化が可能となる。
【0025】更には、車両用主電動機として台車に取付
けるのに、熱交換器41が電動機本体20外周の反台車
側の補助取付ノーズ部24上側余裕空間部位に設置して
あるので、台車内への設置の際に該熱交換器41が邪魔
にならず、設置スペースの有効利用が可能となる。
【0026】図4は本発明の水冷式誘導電動機の第2の
実施例を示すもので、基本的には前述の第1の実施例と
同様であるので、共通部分は同一符号を付して説明を省
略するが、ここでは熱交換器50が電動機本体20の固
定子フレーム25の一端側内部に一体に構成して設けら
れている。つまり、固定フレーム25の周壁一端側寄り
部の送風口51の外周に孔開きカバー52を設け、この
カバー52内にヒートパイプ53を周方向に複数回巻き
込むようにして熱交換器50を構成している。そして、
この熱交換器50内から循環水路である通水孔54を固
定子フレーム25の周壁中に形成すると共に、この途中
に水ポンプ43を設け、これに接続して前記同様の冷却
管44,45,46を配管した構成である。
【0027】この第2の実施例のものでも、前記第1の
実施例と略同様の作用効果が得られると共に、熱交換器
50及び循環水路の一部の通水孔54を固定子フレーム
25の周壁に一体的に構成しているので、構成が簡略化
できるようになる。
【0028】図5及び図6は本発明の水冷式誘導電動機
の第3の実施例を示すもので、基本的には前述の第1及
び第2の実施例と同様であるが、ここでは電動機本体2
0の固定子フレーム25の外周に突設した取付ノーズ部
23を載架する台車台枠60内余裕空間部位に熱交換器
61が設置されている。この台車台枠60内の熱交換器
61内を通して外気を電動機本体20内の通風ファン
(図示せず)が吸引するように、該熱交換器61から電
動機本体20の反駆動側端に接続してフレキシブルダク
ト(たわみ風胴)62が設けられている。また、その熱
交換器61内に配管したヒートパイプ(図示せず)から
循環水路である冷却管(図示せず)が取り付ノーズ23
内を介し電動機本体20内に導通配管されている。
【0029】この第3の実施例のものでも、前記第1及
び第2の実施例と略同様の作用効果が得られると共に、
熱交換器61を台車台枠60内に設置しているので、電
動機本体20の小型・軽量化と共に、台車内スペースの
有効利用が可能となる。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の水冷式誘導
電動機であれば、従来の空冷式に比し機内発熱部の冷却
効率を大幅にアップできて、より一層の小形・軽量化や
性能アップが図れる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水冷式誘導電動機の第1の実施例を示
す下半部を省略した断面図。
【図2】同上実施例の熱交換器付き誘導電動機の側面
図。
【図3】同上実施例の冷却管を導通した固定子コイル部
の拡大断面図。
【図4】本発明の水冷式誘導電動機の第2の実施例を示
す下半部を省略した断面図。
【図5】本発明の水冷式誘導電動機の第3の実施例を示
す側面図。
【図6】同上第3の実施例の水冷式誘導電動機の平面
図。
【図7】電車の台車に搭載した従来の空冷式誘導電動機
を示す側面図。
【図8】同上従来例の空冷式誘導電動機の下半部を省略
した断面図。
【符号の説明】
20…電動機本体、24…補助取付ノーズ部、30…回
転子軸、35…通風ファン、39…仕切板、41…熱交
換器、42…ヒートパイプ、43…水ポンプ、44,4
5,46…循環水路(冷却管)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川路 俊一 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機本体内に回転子軸と一体に回転す
    る通風ファンを設ける一方、この通風ファンの回転によ
    り外気が強制通風されて内部のヒートパイプ中の冷却水
    が冷却される熱交換器を備え、且つこの熱交換器内のヒ
    ートパイプ中の冷却水を電動機本体内の発熱部付近に導
    通循環する循環水路及び水ポンプを設けて構成したこと
    を特徴とする水冷式誘導電動機。
  2. 【請求項2】 電動機本体内は、通風ファンにより外気
    が熱交換器へ通風する部位以外を密封状態としたことを
    特徴とする請求項1記載の水冷式誘導電動機。
  3. 【請求項3】 車両の台車に取付けられる請求項1記載
    の誘導電動機であって、熱交換器を、電動機本体外周の
    反台車側の補助取付ノーズ部上側余裕空間部位と電動機
    本体の固定子フレーム内部と台車台枠内余裕空間部との
    いずれかに設置したことを特徴とする車両用水冷式誘導
    電動機。
JP1992893A 1993-02-08 1993-02-08 水冷式誘導電動機 Pending JPH06237555A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010518316A (ja) * 2007-02-15 2010-05-27 ハミルトン・メディカル・アーゲー 人工呼吸装置用の送風機およびそのような送風機を備えた人工呼吸装置
JP2013118742A (ja) * 2011-12-02 2013-06-13 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 密閉型電動機及び密閉型電動機の冷却装置
WO2015008390A1 (ja) * 2013-07-19 2015-01-22 株式会社 東芝 液冷式電動機
CN104539090A (zh) * 2014-12-24 2015-04-22 宁波菲仕工业设计有限公司 一种纯电动车用电机机壳及其制造方法
CN106026528A (zh) * 2016-07-10 2016-10-12 嵊州市鼎盛电机有限公司 一种水泵电机
KR20180018176A (ko) * 2016-08-12 2018-02-21 한온시스템 주식회사 차량용 공기 압축기
CN108768076A (zh) * 2018-07-01 2018-11-06 浙江曹娥电机制造有限公司 一种水冷电机

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