JPH0775292A - 永久磁石励磁の回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、励磁用の永久磁石への磁性体異物
の付着を防止することを目的とする。 【構成】 内部を冷却するための外気取入れ口１４に、
運転時に通電されて磁性体異物を吸着させる電磁石１６
を取り付けた通風濾過器１５を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に鉄道車両に使用さ
れる永久磁石励磁の回転電機に係り、特にその永久磁石
への異物付着を防止する構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石の励磁を利用して運転される従
来の永久磁石励磁の回転電機としては、例えば図６に示
すようなものがある。２５は電機子であり外枠２６に取
り付けられている。２７はロータであり永久磁石２８が
取り付けられている。２９は軸受である。図示のよう
に、通常、永久磁石２８は外部と遮断された全閉形と呼
ばれる構造をしており、その冷却は外枠２６を通して行
なわれるようになっている。しかし、永久磁石の励磁を
利用して運転される回転電機を鉄道車両に用いる場合、
回転電機を車両に搭載しなければならず、自ずから重量
が制限されるため、小形、軽量化を図ることが必要であ
り、そのためには、回転電機の内部に直接、冷却のため
の空気を送り込んで冷却効率を高める必要がある。

【０００３】図７には、鉄道車両に用いられる他の従来
の永久磁石励磁の回転電機を示している。１は電機子で
あり電機子軸（車軸と同一、以下、車軸という）４に取
り付けられている。６はロータでありその一端に車輪１
１が固定されている。車輪１１を軸受９を介して車軸４
に取り付けることによりロータ６が車軸４に対して回転
自在となっている。このような車両用の回転電機の冷却
には、送風機により冷却風を送り込む方法と、回転電機
内部に設けられたファン１３により外部の空気を吸い込
む方法がある。この外部の空気を吸い込む方法の場合、
外気取入れ口１４に通風濾過器１５が設けられ、冷却風
に混じる塵埃等を分離して、回転電機内部には新鮮な冷
却風を送り込めるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉄道車
両に用いられる従来の永久磁石励磁の回転電機にあって
は、外気取入れ口に通風濾過器を備えつけても完全に塵
埃等を濾過することは難しい。また、鉄道車両に使用さ
れる回転電機は、車両の床下に配置されることが多く、
車両走行中の床下周辺には電車線路や車輪、ブレーキシ
ューの摩耗によって排出された鉄粉等の磁性物質がまき
あげられ、漂遊している。そのため、通風濾過器によっ
て分離しきれなかったこれらの磁性体物質が回転電機内
部に侵入し、内部の永久磁石に付着してしまう。永久磁
石にこれらの磁性体の異物が多量に吸着すると、通風断
面積の減少を引き起こして異常加熱を起こしたり、内部
で摩擦したりするという問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、外気を冷却風として取
り入れながらも、内部の永久磁石への磁性体異物の付着
を防止することができる永久磁石励磁の回転電機を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１に、永久磁石により励磁されて運転
される永久磁石励磁の回転電機において、内部を冷却す
るための外気取入れ口に、前記運転時に通電されて磁性
体異物を吸着させる電磁石を取り付けた通風濾過器を設
けてなることを要旨とする。

【０００７】第２に、励磁用永久磁石により励磁されて
運転される永久磁石励磁の回転電機において、内部を冷
却するための外気取入れ口に磁性体異物を吸着させる濾
過用永久磁石を取り付けた通風濾過器を設け、運転時に
前記濾過用永久磁石の前面に密着する可動式の非磁性遮
蔽板を設けてなることを要旨とする。

【０００８】第３に、励磁用永久磁石により励磁されて
運転される永久磁石励磁の回転電機において、内部を冷
却するための外気取入れ口に磁性体異物を吸着させる濾
過用永久磁石を取り付けた通風濾過器を設け、前記濾過
用永久磁石の表面には膜状となって剥離可能な非磁性物
質を塗布してなることを要旨とする。

【０００９】第４に、永久磁石により励磁されて運転さ
れる永久磁石励磁の回転電機において、前記永久磁石の
表面に膜状となって剥離可能な非磁性物質を塗布してな
ることを要旨とする。

【００１０】

【作用】上記構成において、第１に、回転電機が運転さ
れると、ロータに取り付けられたファン等の作用により
外部の空気が通風濾過器を通り回転電機内部に吸入され
る。このとき、回転電機周囲には、例えば、車両走行風
等によって巻き上げられた、電車線路や車輪、ブレーキ
シューの摩耗により排出された鉄粉等の磁性体異物が漂
遊している。そのため、これらの磁性体異物も通風濾過
器に吸い込まれる。しかし、回転電機の運転とともに通
電されて磁力を発生する電磁石に、吸入空気に混入して
いる磁性体異物が吸着されて分離され、機内には冷却風
のみが吸入される。したがって、回転電機を構成してい
る永久磁石への磁性体異物の付着が防止される。回転電
機が停止すると電磁石は磁力を失い、吸着された磁性体
異物はそのまま落下して回転電機の外部に排出される。

【００１１】第２に、回転電機が運転されて外部の空気
が通風濾過器を通り回転電機内部に吸入されるとき、可
動式の非磁性遮蔽板が濾過用永久磁石に密着し、その永
久磁石の磁力により非磁性遮蔽板の表面に磁性体異物が
吸着されて分離され、機内には冷却風のみが吸入され
る。これにより、前記と同様に励磁用永久磁石への磁性
体異物の付着が防止される。回転電機が停止すると、濾
過用永久磁石の表面に密着して覆っていた非磁性遮蔽板
が離れてその永久磁石の磁力の影響がなくなり、非磁性
遮蔽板の表面に吸着された磁性体異物はそのまま落下し
て回転電機の外部に排出される。

【００１２】第３に、回転電機が運転されて外部の空気
が通風濾過器を通り回転電機内部に吸入されるとき、濾
過用永久磁石に塗布された非磁性物質の表面に、その永
久磁石の磁力により磁性体異物が吸着されて分離され、
機内には冷却風のみが吸入される。これにより、前記と
同様に励磁用永久磁石への磁性体異物の付着が防止され
る。濾過用永久磁石の表面に塗布された非磁性物質は、
回転電機の定期検査等の分解時に、吸着した磁性体異物
と共に剥し取り、濾過用永久磁石の表面には、新たな非
磁性物質が塗布される。

【００１３】第４に、回転電機を運転するために使用す
る永久磁石の表面に非磁性物質を塗布することにより、
永久磁石の表面に直接、磁性体異物が吸着するのが防止
される。永久磁石の表面に塗布した非磁性物質は、回転
電機の定期検査等の分解時に、吸着した磁性体異物と共
に剥し取り、永久磁石の表面には、新たな非磁性物質が
塗布される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。各実施例は、アウターロータ電動機に適用されて
いる。

【００１５】図１及び図２は、本発明の第１実施例を示
す図である。なお、図１、図２及び従来の各実施例を示
す図において、前記図７における部材等と同一ないし均
等のものは、前記と同一符号を以って示す。図１及び図
２において、電機子コイル２、鉄心３を備えた電機子１
が車軸４に取り付けられている。電機子コイル２はリー
ド線５を介して図示省略の電源に通じている。ロータ６
は、ロータフレーム７の内側円周方向に励磁用の永久磁
石８が複数個等配して取り付けられており、永久磁石界
磁が形成されるようになっている。ロータフレーム７の
一端には軸受９を介して鏡ふた１０が取り付けられてい
る。この鏡ふた１０は車軸４に取り付けられており、ロ
ータフレーム７は鏡ふた１０に対し回転自在になってい
る。ロータフレーム７の他端に車輪１１がボルト１２を
介して固定されている。また、電動機内部あるいは車輪
１１にはファン１３が配設され、外部の空気を取り入れ
る外気取入れ口１４には通風濾過器１５が設けられてい
る。さらに通風濾過器１５の内部には電動機の運転によ
り入切される濾過用の電磁石１６が取り付けられてい
る。

【００１６】次に、上述のように構成された本実施例の
作用を説明する。電機子コイル２にリード線５を介して
制御された電流が通電されると、永久磁石８で作られる
磁界との間で相互に力が作用し、ロータ６にはトルクが
発生して回転し、ロータフレーム７に固定されている車
輪１１に直接トルクが伝達されて車輪１１が駆動され
る。通風濾過器１５内に取り付けられた濾過用の電磁石
１６は、電動機が回転すると通電されて磁力を発生する
が、電動機が停止すると通電が遮断され磁力を失う。そ
のため、電動機が回転してファン１３の作用により通風
濾過器１５を通して外部の空気が吸入されるときには磁
力を発生しているので、吸入空気内に混入している磁性
体異物は電磁石１６に吸着されて分離され、機内には冷
却風のみが吸入される。したがって励磁用の永久磁石８
への磁性体異物の付着が防止される。電動機が停止する
と電磁石１６は磁力を失い、吸着された磁性体異物が放
出される。放出された磁性体異物はそのまま落下し、電
動機の外部に排出される。

【００１７】次に、図３には本発明の第２実施例を示
す。図３において、通風濾過器１５の内部には、濾過用
の永久磁石１７が取り付けられており、その永久磁石１
７の表面を覆うことができ、電動機の運転により可動す
る非磁性の板あるいは幕が遮蔽板１８として設けられて
いる。遮蔽板１８の可動部付近にはばね１９が取り付け
られ、遮蔽板１８は常に開くようになっている（図の状
態）。また、遮蔽板１８の先端には、磁性体物質２０が
取り付けられ、遮蔽板１８が閉じた時、遮蔽板１８の先
端が対面する濾過器内壁には電磁石２１が取り付けられ
ている。

【００１８】そして、電動機が運転されると、内部のフ
ァンによる吸い込み作用により通風濾過器１５内に外気
が吸入される。このとき、遮蔽板１８は風圧で閉じ、電
動機の運転により通電されて磁力を持った電磁石２１に
先端の磁性体物質２０が吸引され、運転中は永久磁石１
７の表面に密着する。この結果、吸入空気内に混入して
いる磁性体異物は、永久磁石１７の磁力によりその遮蔽
板１８の表面に吸着されて分離され、機内には冷却風の
みが吸入される。磁性体異物は永久磁石１７には直接付
着しない。電動機が停止すると、遮蔽板１８の磁性体物
質２０を吸引していた電磁石２１への通電が遮断されて
磁力がなくなり、遮蔽板１８はばね１９の力により開か
れる。遮蔽板１８が永久磁石１７から離れることによ
り、永久磁石１７の磁力の影響がなくなり、遮蔽板１８
の表面に吸着していた磁性体異物が放出される。放出さ
れた磁性体異物はそのまま落下し、電動機の外部に排出
される。

【００１９】図４には、本発明の第３実施例を示す。図
４において、通風濾過器１５の内部には、濾過用の永久
磁石１７が取り付けられており、その表面には、膜状と
なって、剥離可能な非磁性物質２２が塗布されている。

【００２０】そして、電動機が回転して外部の空気が吸
入されると、通風濾過器１５内に取り付けられた永久磁
石１７の磁力により、吸入空気内に混入している磁性体
異物は非磁性物質２２の表面に吸着されて分離され、機
内には冷却風のみが吸入される。非磁性物質２２の表面
に付着した異物は、電動機あるいは通風濾過器１５の点
検、清掃時に、膜状となっている非磁性物質２２と共に
剥し取ることにより清掃される。非磁性物質２２を剥し
取った後は新たな非磁性物質が永久磁石１７の表面に塗
布される。

【００２１】図５には、本発明の第４実施例を示す。図
５において、ロータ６には、ロータフレーム７の内側円
周方向に励磁用の永久磁石８が複数個等配して取り付け
られており、永久磁石界磁が形成されるようになってい
る。この永久磁石８の表面には、膜状となって剥離可能
な非磁性物質２３が塗布されている。

【００２２】そして、電動機が回転して冷却用の外部の
空気が吸入されると、通風濾過器により、吸入空気内に
混入している異物が分離され、電動機内部には新鮮な空
気が吸入される。しかし、異物は完全には分離できず、
若干、電動機内に入り込む。この異物が磁性体の場合、
内部の永久磁石８の磁力に吸引されるが、磁性体異物は
永久磁石８の表面に塗布された非磁性の膜状の物質２３
に付着し、永久磁石８には直接付着しない。このよう
に、磁性体異物を永久磁石８の表面の非磁性物質２３に
付着させることで、電動機あるいは通風濾過器の点検、
清掃時に、膜状となっている非磁性物質２３と共に剥し
取ることにより清掃される。非磁性物質２３を剥し取っ
た後は新たな非磁性物質が永久磁石８の表面に塗布され
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１に、外気取入れ口に、運転時に通電されて磁性体異物
を吸着させる電磁石を取り付けた通風濾過器を設けたた
め、吸入空気に混入している磁性体異物が電磁石に吸着
されて分離され、機内には冷却風のみが吸入されて永久
磁石への磁性体異物の付着を防止することができる。し
たがって磁性体異物が多量に吸着されたときに起る通風
断面積の減少による冷却風量の不足で引き起される回転
電機の異常加熱や内部での摩擦を防止することができ
る。

【００２４】第２に、外気取入れ口に磁性体異物を吸着
させる濾過用永久磁石を取り付けた通風濾過器を設け、
運転時に前記濾過用永久磁石の前面に密着する可動式の
非磁性遮蔽板を設けたため、上記第１の効果に加えてさ
らに、回転電機の停止後は、非磁性遮蔽板の表面に吸着
された磁性体異物が落下して回転電機の外部に排出させ
ることができる。

【００２５】第３に、外気取入れ口に磁性体異物を吸着
させる濾過用永久磁石を取り付けた通風濾過器を設け、
前記濾過用永久磁石の表面には膜状となって剥離可能な
非磁性物質を塗布したため、前記第１の効果に加えてさ
らに、回転電機の定期検査等の分解時に、濾過用永久磁
石の表面に塗布した非磁性物質を吸着した磁性体異物と
共に剥し取り、新たな非磁性物質を塗布することができ
て清掃容易性が得られる。

【００２６】第４に、励磁用の永久磁石の表面に膜状と
なって剥離可能な非磁性物質を塗布したため、永久磁石
の表面に直接、磁性体異物が吸着するのを防止すること
ができ、また回転電機の定期検査等の分解時に、永久磁
石の表面に塗布した非磁性物質を吸着した磁性体異物と
共に剥し取り、新たな非磁性物質の塗布を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る永久磁石励磁の回転電機の第１実
施例を示す構成断面図である。

【図２】上記第１実施例における通風濾過器の部分を拡
大して示す図である。

【図３】本発明の第２実施例における通風濾過器の部分
を示す構成図である。

【図４】本発明の第３実施例における通風濾過器の部分
を示す構成図である。

【図５】本発明の第４実施例を示す要部構成断面図であ
る。

【図６】従来の永久磁石励磁の回転電機を示す構成断面
図である。

【図７】他の従来例を示す構成断面図である。

【符号の説明】

８ 励磁用の永久磁石 １３ ファン １４ 外気取入れ口 １５ 通風濾過器 １６ 電磁石 １７ 濾過用の永久磁石 １８ 非磁性遮蔽板 ２２，２３ 非磁性物質

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷部 寿郎 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石により励磁されて運転される永
   久磁石励磁の回転電機において、内部を冷却するための
   外気取入れ口に、前記運転時に通電されて磁性体異物を
   吸着させる電磁石を取り付けた通風濾過器を設けてなる
   ことを特徴とする永久磁石励磁の回転電機。
2. 【請求項２】 励磁用永久磁石により励磁されて運転さ
   れる永久磁石励磁の回転電機において、内部を冷却する
   ための外気取入れ口に磁性体異物を吸着させる濾過用永
   久磁石を取り付けた通風濾過器を設け、運転時に前記濾
   過用永久磁石の前面に密着する可動式の非磁性遮蔽板を
   設けてなることを特徴とする永久磁石励磁の回転電機。
3. 【請求項３】 励磁用永久磁石により励磁されて運転さ
   れる永久磁石励磁の回転電機において、内部を冷却する
   ための外気取入れ口に磁性体異物を吸着させる濾過用永
   久磁石を取り付けた通風濾過器を設け、前記濾過用永久
   磁石の表面には膜状となって剥離可能な非磁性物質を塗
   布してなることを特徴とする永久磁石励磁の回転電機。
4. 【請求項４】 永久磁石により励磁されて運転される永
   久磁石励磁の回転電機において、前記永久磁石の表面に
   膜状となって剥離可能な非磁性物質を塗布してなること
   を特徴とする永久磁石励磁の回転電機。