JPH066958A - 車両用主電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低騒音で、かつ保守性および軸受部の信頼性の
向上を図る。 【構成】ベーン８ａ，主板８ｂを有するファン８によっ
てステータフレーム１０の外周上を冷却するようにされ
た車両用主電動機で、ファン８を機内側で、かつベーン
８ａを主板８ｂに対しエンドブラケット側にすると共
に、このファン８でエンドブラケット１８に設けたエン
ドブラケット孔１８ａと回転軸に設けた反直結側軸端か
らファンに通じる通風孔から冷却風を導き、ステータフ
レーム１０の端部側に設けた通風孔１０ａを通してステ
ータフレーム１０の外周上に送風する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用主電動機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両用主電動機にも誘導電動機が多く採
用され、保守性の改良および保守回帰の延長、それに小
形，軽量化など従来の直流機に比較して大きく改良され
てきた。

【０００３】この車両用主電動機として使用される誘導
電動機について図３から図６により簡単に説明する。

【０００４】まず、図３，図４により車両用主電動機の
代表的な取り付け方法を説明する。同図に示されている
ように主電動機１は車体２とレール３との狭い範囲に取
付けられる。同図では省略してあるが実際には車体２と
レール３との間は、各種の配線，配管が施されているの
で、主電動機周辺は更にその空間の制限を受けている。
なお、これらの図で４は車軸、５は車輪、６は台車、７
は駆動装置である。次に、図５，図６により主電動機の
構造について簡単に説明する。図５，図６いずれにも回
転速度及び回転方向を計測する速度センサを装着してい
る。この速度センサは耐熱温度が軸受部よりさらに低い
ため冷却法が重要である。図５は自己冷却のためのファ
ンを機内にもつ主電動機、すなわち、自己冷却方式の開
放型主電動機を示したものである。回転機内を冷却する
冷却風の通路は図中に矢印で示されているように、冷却
風はファン８より導かれ、固定子と回転子のギャップ部
分または回転子にあるダクトを通り排気される。したが
って、発熱部であるステータコア，コイル，ロータコ
ア，バー、の冷却効果を高め耐熱温度の低い軸受部及び
速度センサの温度上昇を抑える構造となっている。とこ
ろが、細かい塵埃や制輪子摩耗粉及び雨水などはフィル
タ９では除去されず、機内に入り、推積することになり
絶縁劣化を早めたり、絶縁不良の原因となる。このため
定期的な機内清掃等の手入れが必要である。また、本構
造ではステータフレーム１０の外周にフィルタ９が不可
欠であり、上述のように狭い場所での主電動機取り付け
の性格上装着が困難である。なお、同図で１１はステー
タコア、１２はステータコイル、１３はロータコア、１
４はロータバー、１５はエンドリング、１６は反直結型
軸受部、１７は直結型軸受部、１８はエンドブラケット
である。

【０００５】図６は別に設けたブロアにより冷却風を強
制的に回転機内に送風する、いわゆる、強制通風方式の
開放形主電動機を示すもので、図中矢印で示されている
ようにブロアで通風ダクト２０に冷却風を送り、機内を
通して排風カバー２１から排風している。この場合、冷
却風の通路は図５の場合と同じで同様の効果が得られ
る。しかし、冷却風の取り入れは車体内等、比較的清浄
な場所から行なっているが、それでも機内には塵埃が入
り込んでしまい、上述の図５で述べたのと同じような問
題がある。また、この場合はフィルタが不要であるが、
代わりに通風ダクト２０が必要であり、装着上では更に
不利な構造である。

【０００６】このような問題、すなわち（１）保守回帰
の延長、（２）装着空間の拡大を実現するために、機内
には冷却風を取り入れず、フレーム外周冷却により機内
温度上昇を制御する方式、いわゆる全閉形回転機の採用
が検討されてきた。この全閉形回転機の代表的な構造に
ついて図７より説明する。

【０００７】同図に示されているようにファン８により
導かれた冷却風は図中矢印表示のように、ファンガイド
２２によりステータフレーム１０の外周に導かれ、機内
を間接的に冷却する。この冷却効果を増すためステータ
フレーム１０の外周には冷却フィンを設ける等の工夫が
されるのが一般的である。

【０００８】この構造を車両用主電動機に採用すれば機
内に冷却風が入らないので、塵埃や雨水が侵入すること
はなく、絶縁劣化や絶縁不良要因を極端に減少できる
し、フィルタや通風ダクトが不要になるので装着上も有
利になることは容易に考えられる。

【０００９】しかし、ファン８が直結側軸受部１７より
外側に設けられている、いわゆる外扇方式のため図５で
説明した従来方式のファン、いわゆる内扇方式に比較
し、ファン回転による騒音が大となる。車両用にとって
は低騒音化が従来からの懸案であり、従って外扇方式は
採用しにくい。また、この方式ではファンを抜き取らな
いと軸受部１７の分解ができない構造であり、保守上不
便である。

【００１０】軸受部は軸受回り構造の改善や潤滑グリー
スの改良などで保守回帰は年々延長されてきたが、定期
的な保守は不可欠であり、軸受部の保守の都度ファンを
抜き取る方式では非常に不便である。

【００１１】また、この構造の場合、軸受部は回転機の
発熱部、すなわちステータコア，コイル，ロータコア，
バー等に近く、この間に遮蔽物もないため内扇形に比較
すれば温度上昇も大となる懸念がある。

【００１２】従来の解決法として一般の全閉形回転機で
は、回転軸を中空にし外部駆動ファンを設けた冷却法が
知られている（特開昭50−121705号公報）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】車両用主電動機に従来
技術の全閉形を採用しようとした場合、騒音が大きくな
る、軸受部の保守性が悪くなる、回転機の全長も従来の
車両用誘導電動機に比較し、長くなる等の問題が生じ
た。また、軸受部の温度上昇等の問題が生じ、さらに耐
熱温度の低い速度センサの冷却については何ら考慮され
ていなかった。

【００１４】本発明の目的は、低騒音で、かつ保守性の
向上及び軸受部と速度センサの信頼性の向上を可能とし
た車両用主電動機を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はファンを機内側で、かつベーンを主板に対
しエンドブラケット側にし、このファンでエンドブラケ
ットに設けたエンドブラケット孔と、回転軸に設けた反
直結側軸端からファンに通じる通風孔とから冷却風を導
き、ステーターフレームの端部側に設けた通風孔を通し
てステータフレームの外周上に送風する。

【００１６】

【作用】上記手段を設けたので、ファンを機内に設置し
た全閉形が採用できるようになる。

【００１７】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００１８】（実施例１）図１および図２には本発明の
一実施例を示す。本実施例ではファン８を機内側で、か
つベーン８ａを主板８ｂに対しエンドブラケット１８側
にすると共に、ファン８でエンドブラケット１８に設け
たエンドブラケット孔１８ａと回転軸に設けた反直結側
軸端からファンに通じている通風孔から冷却風を導き、
ステータフレーム１０の端部側に設けた通風孔１０ａを
通してステータフレーム１０の外周上に送風するように
した。このようにすることにより、ファン８を機内に設
置した全閉形が採用できるようになり、低騒音で、かつ
保守性の向上および軸受部１６，１７の信頼性の向上を
可能とした車両用主電動機を得ることができる。

【００１９】すなわち、ファン８の主板８ｂの直結側軸
受部１７に対し機内側に設け、内径側は軸に固定、外周
側はステータフレーム１０の内周に対し若干の隙間を有
して設けられる。この主板８ｂで機内と外気とを遮蔽す
る。冷却風取り入れ用のベーン８ａは主板８ｂに対しエ
ンドブラケット１８側に設けられ、これにより取り入れ
られた冷却風は、ステータフレーム１０の外周端部に設
けられた通風孔１０ａを通って通風ガイド２２によりス
テータフレーム１０の外周に導かれ、外周上を冷却す
る。軸受部１７は冷却ファン８の主板８ｂにより、主電
動機の発熱部すなわちステータコア１１，ステータコイ
ル１２，ロータコア１３，ロータバー１４等から遮蔽さ
れ、かつ、軸受部外周は冷却風の通路となるので温度上
昇を低くすることができる。又、反直結側軸受部と速度
センサは冷却風が回転軸内を通るので温度上昇を小さく
することができる。このファン８は軸受部１７を支える
エンドブラッケト１８に対して機内側に設けられるの
で、低騒音となる。冷却効果を高めるためステータフレ
ーム１０に冷却ファン８ｃを設け、機内の空気を撹拌
し、機内の温度を低くすることも可能である。

【００２０】ファン８ｃの径方向設置位置はファン内径
の近傍からファン外径の近傍まで任意の位置が可能であ
る。このことは機内のどの部分、例えば、ロータバー１
４の近傍とか、ステータコイル１２の近傍とかの任意の
部分の空気を撹拌することが可能であることを示すもの
で、効果的な温度上昇低下が期待できる。従来もエンド
リング端部に機内空気撹拌用のフィン８ｃを設ける等が
実施されてきたが、この場合はフィン８ｃを設ける径方
向設置は制限されてきた。すなわち、ロータコア外形よ
り大径部にはフィン８ｃを設けるには不可能であった。
また、本実施例によれば機内撹拌用フィン８ｃを複数の
径に設けることも可能である。

【００２１】このように本実施例によれば次に述べるよ
うな効果を奏することができる。

【００２２】（１）低騒音である。

【００２３】（２）軸受部特にファン側の温度上昇を低
くできる。

【００２４】（３）軸受部の保守性が良い。

【００２５】（４）機内空気の撹拌用フィンが任意の位
置に取付け可能であり、効率的な冷却が可能である。

【００２６】（５）主電動機の全長を短くできる。

【００２７】（６）全閉形としたので機内に塵埃や雨水
等の侵入がなく、信頼性，保守性が向上する。

【００２８】（７）ステータフレームの外周にフィルタ
や通風ダクトが不要な、すなわち、主電動機の車両の床
下装着が容易となる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば低騒音で、保守性の向上
を可能とした車両用主電動機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用主電動機一実施例の縦断面図。

【図２】同じく一実施例のファンの形状を示すもので
（ａ）は冷却ベーン側より見た正図面、（ｂ）は縦断側
図面、（ｃ）は主板側より見た正図面。

【図３】従来の車両用主電動機による台車の側面図。

【図４】従来の車両用主電動機による電車の側面図。

【図５】従来の車両用主電動機の縦断面図。

【図６】従来の車両用主電動機の他の例の縦断面図。

【図７】従来の車両用主電動機の更に他の例の縦断図
面。

【符号の説明】

２…車体、３…レール、８…ファン、８ａ…ベーン、８
ｂ…主板、８ｃ…フィン、１０…ステータフレーム、１
０ａ…通風孔、１６…反直結側軸受部、１７…直結側軸
受部、１８…エンドブラケット、１８ａ…エンドブラケ
ット孔、２２…通風ガイド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正司 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 今井 勇人 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 西 龍一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 石川 辰明 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子および回転子を覆っているステータ
   フレームと、前記ステータフレームの一方の端を支持
   し、回転軸上に設けられた反直結側軸受部と、前記ステ
   ータフレームの他方端と前記回転軸上に設けられた直結
   側軸受部と、前記ステータフレームの他方端を支持して
   いるエンドブラケットと、前記ステータフレームの外周
   上に冷却風を送るベーンと主板を有する回転子と前記ス
   テータフレームとの間に設けられたファンと、反直結側
   の前記ステータフレームに取付けられた回転速度と回転
   方向とを計測する速度センサとを有する車両用主電動機
   において、前記ファンを機内側で、前記ベーンを主板に
   対し前記エンドブラケット側にし、前記ファンで前記エ
   ンドブラケットに設けられた孔と前記回転軸に設けられ
   た通風孔から冷却風を導き、前記ステータフレームの端
   部側に設けた通風孔を通して前記ステータフレームの外
   周上に送風するようにしたことを特徴とする車両用主電
   動機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ファンの前記主板
   が、前記通風孔の反エンドブラケット側の前記ステータ
   フレームと前記直結側軸受部の内側の前記回転軸との間
   に設けられ、機内と外気とを遮断するようにされたもの
   である車両用主電動機。
3. 【請求項３】請求項１において、前記ファンの前記主板
   が、その内側の側面に機内の空気を撹拌するフィンが設
   けられているものである車両用主電動機。
4. 【請求項４】請求項１において、前記エンドブラケット
   が、前記通風孔の上部側を覆って前記冷却風を前記ステ
   ータフレームの外周上に案内する通風ガイドが設けられ
   た車両用主電動機。