JPH09205758A - 車両用全閉形主電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小形・軽量化と定格の増加を図ることのできる
車両用全閉形主電動機を得ること。 【解決手段】外枠６を構成する外筒枠６ａの上部の軸方
向の両側に形成された通風口８Ａ，８Ｂの外周側に対し
て、冷却器10Ａの接続部10ａをフランジ10ｃを介してボ
ルト19で固定する。これらの接続部10ａの間にアルミニ
ウム合金材の通気管11Ａを貫設し、この通気管11Ａの外
周に対して、アルミニウム合金板から製作した複数枚の
冷却フィン12Ａを挿着する。この冷却フィン12Ａは、通
気管11Ａに溶接するが、外筒枠６ａとの間には、隙間を
形成して、外筒枠６ａからの熱伝達を防ぐ。接続部10ａ
のフランジ10ｃと外筒枠６ａとの間に対して、断熱材と
してポリフェニンサルファイド樹脂製のスペーサを敷い
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用全閉形主電
動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図17は、従来の車両用全閉形主電動機が
鉄道車両の台車に組み込まれた状態を示す平面図、図18
は、図17のＥ−Ｅ断面拡大図である。図17及び図18にお
いて、台車の骨組となるＨ形の台車枠18の中央部の左右
には、主電動機26を搭載するための一対の取付部18ａと
歯車箱28の取付部18ｂが対称的に溶接されている。

【０００３】台車枠18の左右には、車輪軸箱27が図示し
ないコイルばねを介して対称的に設けられ、これらの車
輪軸箱27には、車軸20ａの両端が図示しない軸受を介し
て貫挿されている。

【０００４】これらの車軸20ａには、車輪20が焼嵌めで
対称的に圧入されている。このうち、片側の車輪20の内
側には、大径の平歯車28ａが車軸に圧入され、この平歯
車28ａは、上下に二分割形の歯車箱28で覆われている。

【０００５】この歯車箱28の片側には、平歯車28ａと噛
み合った小径の平歯車28ｂが収納され、この平歯車28ｂ
の軸の片側は、歯車箱28の片側から突出している。歯車
箱28の片側の端部は、前述した取付部18ｂに支持されて
いる。また、歯車箱28の他側は、図示しない軸受を介し
て車軸20ａに支えられている。

【０００６】車軸20ａと取付部18ａの間には、主電動機
26が搭載され、この主電動機26は、この主電動機26の外
枠の片側に図18に示すように突き出た上部取付座16を介
して、取付部18ａの上下にキー18ｃを介してボルト19で
固定されている。主電動機26の回転軸の片側と前述した
平歯車28ｂの軸の片側は、可撓性のカップリング29で連
結されている。

【０００７】図18において、車輪20の下側には、車両が
走行する軌道のレール21が一点鎖線で示されている。図
19は、主電動機26の半断面拡大詳細図、図20は図19の右
側面縮小図である。

【０００８】図19及び図20において、軟鋼板から有底筒
状に形成された外筒枠６ａの開口側となる図19において
左側には、図示しない左側面図では環状の側枠６ｂの外
周右側に形成された嵌合部が挿入され、複数のボルトで
固定されている。

【０００９】このうち、外筒枠６ａの上端面には、薄い
軟鋼板から図20の側面図に示すように下端面が弧状に形
成された13枚の放熱フィン６ｇが等間隔に溶接されてい
る。同じく、外筒枠６ａの下端面にも、図20の側面図で
示す冷却フィン６ｈが等間隔に溶接されている。

【００１０】外筒枠６ａの図20において左側には、上部
取付座16の基端が溶接され、外筒枠６ａの右側にもフッ
ク16Ａが溶接されている。これらの上部取付座16とフッ
ク16Ａには、吊り下げ用のフック穴16ａがそれぞれ設け
られている。

【００１１】外筒枠６ａには、上部取付座16の下方の位
置に下部取付座17が溶接され、この下部取付座17は、ボ
ルト19で取付部18ａの下端に固定されている。さらに、
下側の冷却フィン６ｈの左右には、外筒枠６ａに上端が
溶接された厚板の置足６ｊが対称的に示されている。

【００１２】側枠６ｂの外面側には、略台形状に形成さ
れた放熱フィン６ｋが放射状に溶接され、外筒枠６ａの
右端の外面にも、やや小形の放熱フィン６ｍが図20に示
すように放射状に溶接されている。

【００１３】側枠６ｂの中心に形成された図19で示す軸
受穴には、ころ軸受４が挿入され、ころ軸受４の外輪
は、側枠６ｂの中心部の外面にボルトで固定された軸受
押え15Ａの嵌合部で外側から固定されている。ころ軸受
４の内輪は、この内輪の機内側と機外側に後述する回転
子軸３に対して挿入された固定環で、回転子軸３に固定
されている。

【００１４】軸受押え15Ａの軸端側には、図17で示した
カップリング29の片側が二点鎖線で示され、このカップ
リング29の片側は、回転子軸３の軸端のテーパ部に挿入
された図示しないキーを介して、回転子軸３に固定され
ている。

【００１５】外筒枠６ａの右端の中心部に形成された嵌
合穴には、軸受板９の外面側に形成された嵌合部が機内
側から挿入され、軸受板９は、機内側から挿入された図
示しない複数のボルトで外筒枠６ａに固定されている。

【００１６】軸受板９の中心に形成された軸受穴には、
玉軸受５が挿入され、この玉軸受５の外輪は、軸受板９
の外側から嵌合部が挿入され軸受板９に図示しないボル
トで外側から固定された軸受押えで固定されている。

【００１７】左右のころ軸受４と玉軸受５は、回転子軸
３にあらかじめ圧入されている。この回転子軸３の図19
において右端には、外周に歯車状の溝が等間隔に形成さ
れた検出歯車31ａの筒部が圧入され固定されている。

【００１８】この検出歯車31ａの外周には、断面コ字状
の検出蓋15Ｃが外筒枠６ａに固定され、この検出蓋15Ｃ
の上端には、回転子軸３の回転数を検出するパルス検出
器の検出部31が貫設され、この検出部31の先端は、前述
した検出歯車31ａの外周と僅かな間隙で対置している。

【００１９】回転子軸３の中央部には、回転子鉄心13が
圧入され、この回転子鉄心13の左端には、厚板から環状
に形成された鉄心押え13ｃが圧入され、回転子鉄心13の
右端にも断面がＬ字形の鉄心押え13ａが圧入されてい
る。

【００２０】回転子鉄心13には、破線で示した通風穴13
ｂが複数箇所環状に形成され、回転子鉄心13の内周側に
は、ロータバー14が示され、このロータバー14の両端に
は、エンドリング14ａが示されている。

【００２１】一方、外筒枠６ａの内周には、固定子鉄心
２が中央部に圧入され、この固定子鉄心２の内周側に
は、図示しないスロットに挿入され両端が固定子鉄心２
の左右に突き出た固定子コイル１が示されている。この
結果、この主電動機は、かご形の誘導電動機となってい
る。

【００２２】なお、図20においては、右側のフック16Ａ
の下側に対して、図17で示した台車の車軸20ａが示さ
れ、この車軸20ａに圧入される車輪20が二点鎖線で示さ
れている。また、車輪20の下端には、図18と同様にレー
ル21が示され、車輪20の上方には、車体23の下端が鎖線
で示されている。

【００２３】ところで、このように構成された車両用全
閉形主電動機においては、この車両用全閉形主電動機を
台車に組み込むときには、図21に示すように、車体を載
せる前の状態の台車の上方から徐々に下ろして、左側の
上部取付座16を台車枠18の取付部18ａの上端にキー18ａ
を介して載せ、上部取付座16と下部取付座17をボルト19
で取付部18ａに固定する。

【００２４】また、定期点検のために、車両用全閉形主
電動機を点検する場合には、台車を車体から切り離した
後、ボルト19を緩めフック穴16ａを利用して、図21の一
点鎖線で示すように上方に吊り上げる。

【００２５】なお、この車両用全閉形主電動機は、図21
の実線で示す取付状態においては、左側の取付部18ａと
右側の車軸20ａのケースの間となり、軸方向は、両側の
車輪20の間となって、上方には図20で示した車体23の下
端面が対置し、下側はレール21と対置して、余裕のない
限られた空間に組み込まれる。

【００２６】一方、車両用全閉形主電動機においては、
電車の低価格化のために、一編成当りの搭載数を減らす
ことが要求される。その代りに、１台当りの出力の増加
が要請され、前述したように限られた空間に設置される
関係で、小形化が要求され、さらに、ますます高速化す
る列車のために、軽量化が要求される。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された車両用全閉形主電動機においては、列車の走
行で高温となる固定子鉄心２や固定子コイル１の熱は、
固定子鉄心２の外周から外筒枠６ａに伝達され、この外
筒枠６ａの上下に溶接された放熱フィン６ｇ，６ｈに伝
達されるので冷却されるが、回転子鉄心13とロータバー
14は、回転子軸３に伝達される熱と回転によって内部の
空気を介して外筒枠６ａや側枠６ｂに伝達される熱によ
って冷却されるだけとなるので、固定子側と比べて温度
上昇が高くなる。

【００２８】すると、ロータバー14の温度上昇値で、こ
の車両用全閉形主電動機の定格が決まるので、大容量化
や小形・軽量化を図るうえでの障害となるだけでなく、
軸受の潤滑油の気化で、注油の頻度を上げなければなら
ない。

【００２９】そのため、車両に別に搭載した送風機の冷
却空気をダクトを介して外筒枠６ａの内部に導いて、鉄
心やコイルを強制的に冷却して、温度上昇を抑える方法
も考えられるが、この方法は、騒音が増え、たとえ、送
風機の吸気側などに除塵フィルタを設けても、この除塵
フィルタを通過した微細な塵埃が、車両の長期に亘る走
行中に回転子や固定子に付着し堆積するおそれがある。

【００３０】すると、絶縁特性が低下したり、回転子13
に形成された通風穴13ｂの圧力損失が増えるおそれがあ
るだけでなく、この塵埃のために、定期点検の頻度を増
やさなければならなくなる。そこで、本発明の目的は、
保守・点検の頻度を増やすことなく、小形・軽量化と定
格の増加を図ることのできる車両用全閉形主電動機を得
ることである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
車両用全閉形主電動機は、内周に固定子鉄心が挿入され
開口部が形成された外枠と、この外枠の開口部を閉塞し
複数のフィンが突設された放熱具と、外枠の軸心に貫設
され中間部に回転子鉄心が挿入される回転子軸とを備え
たことを特徴とする。

【００３２】また、請求項２に記載の発明の車両用全閉
形主電動機は、回転子軸に内扇を挿着するとともに、一
対の開口部に固定される接続部と、この接続部を結ぶ通
気管と、この通気管の外周に突設された放熱フィンとで
なる冷却器で放熱具を構成したことを特徴とする。

【００３３】また、請求項３に記載の発明の車両用全閉
形主電動機は、冷却器の通気管の外周に突設された放熱
フィンと外枠との間に対して、空隙を形成したことを特
徴とする。

【００３４】また、請求項４に記載の発明の車両用全閉
形主電動機は、冷却器を断熱材を介して外枠に固定した
ことを特徴とする。また、請求項５に記載の発明の車両
用全閉形主電動機は、冷却器をフランジを介して外枠に
固定したことを特徴とする。

【００３５】また、請求項６に記載の発明の車両用全閉
形主電動機は、閉塞板とこの閉塞板に突設されたフィン
を備えた閉塞具を放熱具としたことを特徴とする。ま
た、請求項７に記載の発明の車両用全閉形主電動機は、
閉塞板の外面側と内面側に閉塞具のフィンを形成したこ
とを特徴とする。

【００３６】また、請求項８に記載の発明の車両用全閉
形主電動機は、外枠の筒部の上部または下部の少なくと
も一方に放熱具を設けたことを特徴とする。また、請求
項９に記載の発明の車両用全閉形主電動機は、外枠の側
板に放熱具を設けたことを特徴とする。

【００３７】また、請求項10に記載の発明の車両用全閉
形主電動機は、フィン及び放熱フィンをアルミニウム
材，アルミニウム合金材，ステンレス鋼材，銅又は銅合
金材で製作したことを特徴とする。

【００３８】また、請求項11に記載の発明の車両用全閉
形主電動機は、回転子鉄心に対して通風穴を軸方向に形
成し、回転子鉄心の中央部に通風穴の中間部から回転子
鉄心の外周に連通する通風ダクトを形成したことを特徴
とする。このような手段によって、請求項１に記載の発
明においては、回転子の回転で外枠の内部を環流する冷
却空気を放熱具で冷却して、鉄心や導体を冷却する。

【００３９】また、請求項２に記載の発明においては、
回転子とともに回転する内扇によって吐出された冷却空
気を、冷却器の通気管を貫流させ、外枠の内部に環流さ
せて鉄心や導体を冷却する。

【００４０】また、請求項３に記載の発明においては、
外枠から冷却器のフィンへの熱伝達を防いで冷却器で、
冷却される冷却空気の温度を下げ、請求項９に記載の発
明においては、冷却器を外枠から完全に遮熱して冷却空
気の温度を更に下げる。

【００４１】また、請求項10に記載の発明においては、
フィンへの熱伝達効率を上げて、冷却空気の冷却温度を
更に下げる。さらに、請求項11に記載の発明において
は、外枠の内部を環流する冷却空気の一部を、通風ダク
トに貫流させて温度上昇値が最大となる回転子の中央部
を冷却する。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用全閉形主電
動機の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、
本発明の車両用全閉形主電動機の第１の実施形態を示す
図で、従来の技術で示した図19に対応し請求項１，２，
８に対応する図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断
面拡大図で、同じく図18に対応する図である。

【００４３】図１及び図２において、従来の技術で示し
た図18及び図19と異るところは、冷却器の構成と内扇が
設けられていることで、他は図18及び図19とほぼ同一で
ある。したがって、この図18及び図19と同一要素には、
同一符号を付して説明を省略する。

【００４４】すなわち、外枠６の外筒枠６ａの上端の図
１において左右には、図示しない平面図では長方形の通
気口８Ａ，８Ｂが、図２においては右側上方に形成され
ている。これらの通気口８Ａ，８Ｂには、図１において
は下端が開口し冷却器10Ｄの出入口となる軟鋼板製の有
底筒状の接続部10ｂの開口端が外筒枠６ａに溶接されて
いる。

【００４５】左右の接続部10ｂの対向側には、鋼管から
製作された図２で示す３本の通気管11Ｂの両端が貫通
し、接続部10ｂに溶接されている。これらの通気管11Ｂ
は、薄板の軟鋼板から図２に示すように製作され等間隔
に立設された複数枚の冷却フィン12Ｂを貫通している。

【００４６】各冷却フィン12Ｂは、通気管11Ｂに貫通部
が溶接され、下端は、外筒枠６ａの上面に溶接されてい
る。回転子軸３の右側に圧入された玉軸受５の外輪は、
軸受板９の内周に左側が嵌合した軸受押え15Ｂで固定さ
れている。回転軸３の左側の鉄心押え13ａの更に左側に
対して、内扇７が左側から回転軸３に圧入され固定され
ている。

【００４７】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、電車の走行時には、回転軸３の回転によ
って内扇７も回転し、この内扇７によって、図１の矢印
Ａ１に示すように外筒枠６ａの通気口８Ａから冷却器10
Ｄの接続部10ｂに流入し、この接続部10ｂから通気管11
Ｂの内部を矢印Ａ２に示すように貫流して、右側の接続
部10ｂに流出する。

【００４８】この冷却空気は、右側の接続部10ｂから矢
印Ａ３に示すように、通気口８Ｂを経て外筒枠６ａの内
部に流入する。すると、この冷却空気の一部は、矢印Ａ
４に示すように、固定子鉄心２の内周と回転子鉄心13の
外周の間に形成された空隙を経て、内扇７に吸入され
る。

【００４９】また、外筒枠６ａの右側の内部に流入した
冷却空気の他の一部は、矢印Ａ５に示すように、回転子
鉄心13に形成された通風穴13ｂを左に貫流して、同じ
く、内扇７に吸入され、以下Ａ１−Ａ２−Ａ３−Ａ４と
環流する。

【００５０】したがって、このように構成された車両用
全閉形主電動機においては、この環流する冷却風によっ
て、固定子鉄心２及び固定子コイル１と、回転子鉄心13
及びロータバー14は冷却され、エポキシ樹脂で鉄心と絶
縁された固定子コイル１とロータバー14は、固定子鉄心
２及び固定子鉄心13との間の絶縁特性を維持することが
できる。また、外部から冷却空気が流入しないので、塵
埃の堆積を防ぐことができ、保守・点検の頻度の増加を
防ぐこともできる。

【００５１】ところが、このように構成された車両用全
閉形主電動機においても、固定子鉄心２と固定子コイル
１は、固定子鉄心２の外周から外筒枠６ａを介して冷却
フィン12Ｂへ伝達される熱で効果的に冷却されるが、回
転子鉄心13とロータバー14は、矢印Ａ４，Ａ５で示す冷
却風によってのみしか冷却されないので、固定子側と比
べて冷却効果が低下する。

【００５２】例えば、発明者らが測定した結果では、ロ
ータバー14の上昇温度と固定子コイル１の上昇温度で
は、ロータバー14がはるかに高温であった。したがっ
て、この車両用全閉形主電動機の定格出力は、ロータバ
ー14の温度上昇値によって上限が決まるので、この車両
用全閉形主電動機の更なる小形化及び軽量化と定格の増
加を図るうえでの障害となる。

【００５３】図３は、本発明の車両用全閉形主電動機の
第２の実施形態を示す図で、固定子と回転子との温度差
の減少を図ったもので、第１の実施形態で示した図１に
対応し、請求項１〜５に対応し、特に、請求項３〜５に
対応する図である。また、図４は図３のＢ−Ｂ断面拡大
図で、同じく図２に対応する図である。

【００５４】図３及び図４において、第１の実施形態で
示した図１及び図２と異るところは、冷却器の構成と数
で、他は図１及び図２とほぼ同一である。したがって、
図１及び図２と同一要素には、同一符号を付して説明を
省略する。

【００５５】図３及び図４において、外筒枠６ａには、
上部の軸方向の両側に対して、第１の実施形態で示した
図１及び図２と同様に通気口８Ａ，８Ｂが形成されてい
るほか、図４に示すように、下部の右側（車輪20側）に
も僅かに狭い開口部８Ｄが形成され、図３において開口
部８Ａの下側にも、図４で示した開口部８Ｄと同様の開
口部が、この開口部８Ｄと対称的に形成されている。

【００５６】このうち、上側の開口部８Ａ，８Ｂには、
図１で示した接続部10ｂと同形でアルミニウム合金製板
の接続部10ａの下端に対して、アルミニウム合金板製の
フランジ部10ｃが全周に溶接され、接続部10ａは、この
フランジ部10ｃを介して外筒枠６ａにボルト19で固定さ
れている。

【００５７】これらの接続部10ａの対向側には、外形は
図１で示した通気管11Ｂと同一であるが、材料がアルミ
ニウム合金製の通気管11Ａが挿入され溶接されている。
この通気管11Ａには、図１で示した放熱フィン２Ｂと比
べて下側が短いアルミニウム合金板から製作された放熱
フィン12Ａがあらかじめ装着され、溶接されている。こ
の結果、各放熱フィン12Ａの下端と外筒枠６Ａの外表面
との間には、僅かな空隙10ｄが形成されている。下側の
開口部８Ｄにも、図４で示すように通気管が２本で放熱
フィン12Ｃも小形の冷却器10Ｂが弧状のフランジ部を介
してボルト19で固定されている。

【００５８】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、第１の実施形態で示した図１と同様に、
内扇７によって矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５で示
すように環流し、回転子と固定子で加熱された冷却空気
は、冷却器10Ａの通気管11Ａを貫流する過程において冷
却される。

【００５９】ただし、この通気管11Ａを冷却する放熱フ
ィン12Ａは、外筒６ａに一端が接続されていなくて、固
定子鉄心２からの熱伝達が遮断されているので、固定子
鉄心２の熱の影響を防ぐことができ、下側の冷却器10Ｂ
の追加と相俟って、温度上昇を抑えることができる。

【００６０】したがって、矢印Ａ３で示すように外筒枠
６ａの内部に流入する冷却空気の温度を下げることがで
き、矢印Ａ４，Ａ５で示すように、図３において右から
左に貫流する冷却空気の温度を下げることができるの
で、固定子側と比べて高温となる回転子側の温度を下げ
ることができ、長期に亘る運転に伴うロータバーと回転
子鉄心との間の絶縁樹脂の耐電圧特性の低下を防ぐこと
ができる。

【００６１】次に、図５は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第３の実施形態を示す縦断面図で、図２及び図４
に対応する図である。図５において、図２及び図４と異
るところは、上側の冷却器10Ａ１は、接続部10ａ１が外
筒枠６ａに溶接で固定されていることである。

【００６２】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、この車両用全閉形主電動機を図21に示す
ように台車に組み込む場合には、図３，図４で示した車
両用全閉形主電動機と同様に、下側の冷却器10Ｂは取り
外した状態で行い、ボルト19で台車の梁に固定した後に
取り付ける。したがって、上側の冷却器10Ａ１は、ボル
ト19による締付作業が不要となり、保守・点検の際のボ
ルトの緩みの点検対象から省くことができる利点があ
る。

【００６３】また、図６は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第４の実施例を示す縦断面図で、図１及び図３に
対応し、特に、請求項４に対応する図である。図６にお
いて、図１及び図３と異るところは、冷却器10Ｃの接続
部10ａと外筒枠６ａとの間に対して、ポリフェニンサル
ファイド樹脂製の断熱材22を介在させ、ボルトで締め付
けたことである。

【００６４】この場合には、外筒枠６ａから冷却器10Ｃ
に伝達される熱を更に減らすことができ、外筒枠６ａの
内部に流入し、回転子などを冷却する冷却空気の温度を
更に下げることができるので、回転子のロータバー14と
回転子鉄心13との間の絶縁層の劣化を更に防ぐことがで
きる。

【００６５】なお、上記実施形態では、冷却器10Ａ，10
Ｂ，10Ｃを構成する材料をアルミニウム合金の場合で説
明したが、ステンレス鋼材としてもよく、また、銅又は
銅合金などの熱伝導率のよい材料を使用してもよい。

【００６６】また、図４に示した接続部10ａと外筒枠６
ａとの間に介在させる断熱材は、ポリフェニンサルファ
イド樹脂の例で説明したが、耐熱性に優れ熱伝導率の低
い他の材料としてもよい。また、上記実施形態では、か
ご形誘導電動機の場合で説明したが、内扇と外部冷却器
付であれば回転子の形式の如何にかかわらず、適用する
ことができる。

【００６７】次に、図７は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第５の実施形態を示す縦断面図で、前述した実施
形態で示した図１、図３及び図６に対応し、請求項１，
６〜９に対応し、特に、請求項６〜８に対応する図であ
る。また、図８は、図７の右側面図で、図２，図４及び
図５に対応する図、図９は、図７のＣ−Ｃ断面図であ
る。

【００６８】図７，図８及び図９において、前述した実
施形態の図１〜図６と異るところは、フィンの設置場所
とその構成で、外枠の内面側にも設けている。また、内
扇は組み込まれていない。

【００６９】すなわち、外枠６Ａを構成する外筒枠６ｃ
の筒部の図７において左右には、図１〜図６で示した開
口部と比べて大形の開口部が上下に形成され、外筒枠６
ｃの右側にも図８に示すように扇状の開口部が90°間隔
に４箇所形成され、左側の側板６ｄにも、同様に形成さ
れている。

【００７０】このうち、外筒枠６ｃに形成された開口部
には、アルミニウム合金板から図８及び図９に示すよう
に弧状に形成された蓋24Ａ，24Ｂが図示しないボルトで
着脱自在に取り付けられている。

【００７１】また、左側の蓋24Ａの外周側には、従来の
技術の図20で示した放熱フィン６ｇとほぼ同形ではある
がアルミニウム合金板から製作された４枚の放熱フィン
24ａ１が等間隔に溶接されている。

【００７２】また、蓋24Ａの内周側にも、吸熱フィン24
ｂが溶接され、右側の蓋24Ｂの外周にも放熱フィン24ａ
１が溶接され、内周側にも吸熱フィン24ｃが図９に示す
ように溶接されている。

【００７３】さらに、側板６ｄと外筒枠６ｃに形成され
た開口部６ｅ，６ｆの外面側には、図８に示すように環
状に形成された蓋25Ａ，25Ｂがボルトで固定され、この
うち左側の蓋25Ａの外面側には放熱フィン25ａが放射状
に溶接され、蓋25Ａの内面側にはやや小形の吸熱フィン
25ｃが放射状に溶接されている。

【００７４】同様に、右側の各開口部６ｆの外面の蓋25
Ｂの外面側には、大形の放熱フィン25ｂが図８に示すよ
うに放射状に溶接され、蓋25Ｂの内面側にも、筒部の外
周側が大きく面取りされた吸熱フィン25ｄが図８の破線
で示すように放射状に溶接されている。

【００７５】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、回転子軸３Ａとともに回転するロータバ
ー14及びエンドリング14ａによって、回転子鉄心13の両
側の空気は、図７及びこの図７の部分縦断面図を示す図
10の矢印で示すように固定子側に吹き付けられ、固定子
コイル１の間に図11に示すように形成された空隙１ａを
経て、外筒枠６ｃの内周面に流れた後、左右の吸熱フィ
ン24ｂ，24ｃ及び吸熱フィン25ｃ，25ｄによって冷却さ
れる。

【００７６】この空気は、外枠６Ａの左右の内周側に突
設された放熱フィン25ｃ，25ｄによって更に冷却された
後、軸受板６ｄ，９の内側を経て、図７に示すようにエ
ンドリング14ａの内側に吸入される。

【００７７】この過程において、加熱された吸熱フィン
24ｂ，24ｃの熱は、蓋24Ａ，24Ｂを経てこの蓋24Ａ，24
Ｂの外周に突設された放熱フィン24ａ１，24ａ２に伝達
され、この結果加熱された放熱フィン24ａ１，24ａ２
は，列車の走行によって放熱フィン24ａ１，24ａ２の間
を通過する外気によって冷却される。

【００７８】同じく、吸熱フィン25ｃ，25ｄの熱は、蓋
24Ａ，25Ｂを経てこの蓋25Ａ，25Ｂの外面側に突設され
た放熱フィン25ａ，25ｂに伝達され、この結果加熱され
た放熱フィン25ａ，25ｂも、列車の走行によって外枠６
Ａの外周を流れる外気によって冷却される。

【００７９】したがって、ロータバー14によって内部を
環流する冷却空気は、外枠の内外周に突設されたフィン
によって効率よく冷却されるので、回転子のロータバー
14と固定子コイルとの温度上昇値の差を減らすことがで
きる。

【００８０】一方、固定子側で発生した熱も、その一部
は外枠６Ａの内部を環流する冷却空気で冷却され、更に
外筒枠６ｃの外周側に突設された放熱フィン６ｃ１によ
って外気に放熱されるので、内部を環流する冷却空気の
温度上昇を抑えることができ、この温度上昇に伴う回転
子の冷却効果の低下を防ぐことができる。

【００８１】次に、図12は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第６の実施形態を示す縦断面図で、前述した実施
形態の図１，図３，図６及び図７に対応し、特に、請求
項12に対応する図である。また、図13は、図12の右側面
図で、同じく図２，図４，図５及び図８に対応する図で
ある。

【００８２】図12及び図13において、前述した実施形態
の図１〜図９と異るところは、第２の実施形態の図３で
示した外枠の左右の側面に対して、フィンを設け、外枠
の下側にも、第５の実施形態で示した図８及び図９と同
様のフィンを設けたことである。

【００８３】すなわち、図12及び図13において、外枠６
Ｂの左側の側枠６ｂの外面側には、台形状の放熱フィン
25ｅが放射状に溶接されている。一方、外枠６Ｂの右側
面には、図７及び図８で示した外筒枠６Ａと同様に、扇
状の開口部が４箇所形成されている。

【００８４】この開口部に外側から固定された蓋25Ｂの
外面には、放熱フィン25ｂが図８と同様に放射状に溶接
されている。同じく、蓋25Ｂの内面側にも、図８の破線
で示す吸熱フィン25ｄと同様に吸熱フィン25ｆが放射状
に溶接されている。

【００８５】さらに、外枠６Ａの下部の左右に図12に示
すように形成された開口部８Ｅ，８Ｆにも、蓋24Ｄがボ
ルトで固定され、これらの蓋24Ｄの外面側には、放熱フ
ィン24ｄが等間隔に溶接され、蓋24Ｄの内面側にも、弧
状で大形の吸熱フィン24ｃが等間隔に溶接されている。

【００８６】なお、外枠６Ｂの上部に固定された冷却器
10Ｅは、接続部10ｄと放熱フィン12Ｃが図13に示すよう
に大形で、通気管11Ａも５本となっており、開口部８
Ｃ，８Ｄも弧状の長さが長くなっている。

【００８７】このように構成された車両用全閉形主電動
機においても、内扇７によって内部を環流し回転子13に
貫設された通風穴13ｂを貫流する冷却空気は、第２の実
施形態で示した図３及び第５の実施形態の図６で示した
車両用全閉形主電動機と同様に、上部に搭載された通風
管11Ａと放熱フィン12Ａなどで構成する冷却器10Ｄによ
って冷却されるだけでなく、底部の内外面に突設された
吸熱フィン24ｃ，放熱フィン24ｄと左右の側面に突設さ
れた放熱フィン25ｂ，25ｅ，吸熱フィン25ｆによって更
に冷却されるので、固定子コイルやロータバーなどの温
度上昇を抑えることができる。

【００８８】次に、図14は、本発明の車両用全閉形主電
動機の第７の実施形態を示す縦断面図で、前述した実施
形態で示した図１，図３，図６，図７及び図12に対応す
る図である。また、図15は、図14の右側面図で、同じく
図２，図４，図５，図８及び図13に対応する図である。

【００８９】図14及び図15において、前述した図１〜図
13で示した車両用全閉形主電動機と異るところは、外枠
と冷却フィン及び回転子鉄心の構成で、内扇は、図７で
示した車両用全閉形主電動機と同様に組み込まれていな
い。

【００９０】すなわち、軸方向が短い外筒枠36の左右に
は、内周側に固定子鉄心２を圧入した後にフランジ部36
ｄが溶接で固定されている。外周側に形成されたフラン
ジ部36ｃとフランジ部36ｄとの間に対して溶接後に加工
された嵌合部には、部分断面形状がＬ字形の側枠36ａ，
36ｂの対向側に形成された嵌合部が挿入され、側枠36
ａ，36ｂのフランジ部の外面側から挿入された複数のボ
ルトで外筒枠36に固定されている。外筒枠36の外周に
は、放熱フィン36ｅが等間隔に溶接されている。

【００９１】左右の側枠36ａ，36ｂの筒部の外面側に
は、図15で示すように上側に対して放熱フィン32Ａが等
間隔に溶接され、左右の側面には、帯板状の放熱フィン
32Ｂが水平に等間隔に溶接されている。さらに側枠36
ａ，36ｂの内周側にもＬ字形に形成されたフィン32Ｃが
放射状に溶接されている。左側の軸受板36ｅと右側の軸
受板９は、側枠36ａ，36ｂの中心に形成された嵌合穴に
対して、外周の嵌合部が挿入され、ボルトで左側から固
定されている。

【００９２】一方、回転子鉄心13Ａは、中央部に対し
て、図14の中央のＤ−Ｄ断面拡大詳細図を示す図16のよ
うに、複数の通風路30が形成され、この通風路30には、
長短二種類の短冊状の複数の間隔片30ａが通風路30の両
側の鉄心の端板の片側に対して交互に放射状に配置され
あらかじめ溶接されている。

【００９３】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、回転子鉄心13Ａの回転に伴って通風路30
を矢印に示すように外周方向に貫流し固定子鉄心２との
間の空隙を左右に分流した冷却空気は、ロータバー14の
回転によって固定子コイル１の間に流入する冷却空気と
合流する。

【００９４】この冷却空気は、左右の側枠36ａ，36ｂの
内周に突設された吸熱フィン32Ｃによって冷却された
後、左右の軸受板36ｅ，９の内面側を経て、前述した実
施形態で示した車両用全閉形主電動機と同様に、その一
部は回転子鉄心13Ａに形成された通風穴13ｄに分流し、
他の一部はエンドリング14ｄの内側から再びロータバー
14によって外周側に送り出される。

【００９５】この過程において、吸熱フィン32Ｃの熱
は、側枠36ａ，36ｂを経て、この側枠36ａ，36ｂの外面
に突設された放熱フィン32Ａ，32Ｂに伝達され、これら
の放熱フィン32Ａ，32Ｂは、列車の走行によってこれら
の放熱フィン32Ａ，32Ｂの間を流れる外気で冷却され
る。一方、固定子鉄心２から外筒枠36に伝達された熱
も、この外筒枠36の外周に突設された放熱フィン36ｅに
よって外気に放散される。

【００９６】このように構成された車両用全閉形主電動
機においては、温度上昇値が最大となるロータバー14の
中央部分と回転子鉄心13Ａの中央部分を、通風路30を貫
流する冷却空気によって冷却することができるので、ロ
ータバー14と回転子鉄心を均一に冷却することができ、
ロータバー14の通電容量を上げることができるので、車
両用全閉形主電動機の定格出力を増やすことができる。

【００９７】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
内周に固定子鉄心が挿入され開口部が形成された外枠
と、この外枠の開口部を閉塞し複数のフィンが突設され
た放熱具と、外枠の軸心に貫設され中間部に回転子鉄心
が挿入される回転子軸とを備えることで、回転子の回転
で外枠の内部を環流する冷却空気を放熱具で冷却して、
鉄心や導体を冷却したので、保守・点検の頻度を増やす
ことなく、小形・軽量化と定格の増加を図ることのでき
る車両用全閉形主電動機を得ることができる。

【００９８】また、請求項２に記載の発明によれば、回
転子軸に内扇を挿着し、一対の開口部に固定される接続
部を結ぶ通気管と、この通気管の外周に突設された放熱
フィンとでなる冷却器で放熱具を構成することで、回転
子とともに回転する内扇によって吐出された冷却空気
を、冷却器の通気管を貫流させ、外枠の内部に環流させ
て鉄心や導体を冷却したので、保守・点検の頻度を増や
すことなく、小形・軽量化と定格の増加を図ることので
きる車両用全閉形主電動機を得ることができる。

【００９９】また、請求項３に記載の発明によれば、冷
却器の通気管の外周に突設された放熱フィンと外枠との
間に対して、空隙を形成することで、外枠から冷却器の
フィンへの熱伝達を防ぎ、冷却される冷却空気の温度を
下げたので、保守・点検の頻度を増やすことなく、小形
・軽量化と定格の増加を図ることのできる車両用全閉形
主電動機を得ることができる。

【０１００】請求項４に記載の発明によれば、冷却器を
断熱材を介して外枠に固定することで、また、請求項５
に記載の発明によれば、冷却器をフランジを介して外枠
に固定することで、外枠の内部を環流する冷却空気の温
度を更に低下させたので、保守・点検の頻度を増やすこ
となく、小形・軽量化と定格の増加を図ることのできる
車両用全閉形主電動機を得ることができる。

【０１０１】また、請求項６に記載の発明によれば、閉
塞板とこの閉塞板に突設されたフィンを備えた閉塞具を
放熱具とすることで、また、請求項７に記載の発明によ
れば、閉塞蓋の外面側と内面側にフィンを形成すること
で、また、請求項８に記載の発明によれば、外枠の筒部
の上部又は下部の少なくともいずれか一方に放熱具を設
けることで、また、請求項９に記載の発明によれば、外
枠の側板に放熱具を設けることで、外枠の内部を環流す
る冷却空気を更に冷却したので、保守・点検の頻度を増
やすことなく、小形・軽量化と定格の増加を図ることの
できる車両用全閉形主電動機を得ることができる。

【０１０２】また、請求項10に記載の発明によれば、フ
ィンをアルミニウム材，アルミニウム合金材，ステンレ
ス鋼材，銅又は銅合金材で製作することで、外枠からフ
ィンへの熱伝達効率を上げて、冷却空気の冷却温度を更
に下げたので、保守・点検の頻度を増やすことなく、小
形・軽量化と定格の増加を図ることのできる車両用全閉
形主電動機を得ることができる。

【０１０３】また、請求項11に記載の発明によれば、回
転子鉄心に対して通風穴を軸方向に形成し、回転子鉄心
の中央部に通風穴の中間部から回転子鉄心の外周に連通
する通風ダクトを形成することで、外枠の内部を環流す
る冷却空気の一部を通風ダクトに貫流させて、温度上昇
値が最大となる回転子の中央部を冷却したので、保守・
点検の頻度を増やすことなく、小形・軽量化と定格の増
加を図ることのできる車両用全閉形主電動機を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用全閉形主電動機の第１の実施形
態を示す半断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面縮小図。

【図３】本発明の車両用全閉形主電動機の第２の実施形
態を示す縦断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ断面縮小図。

【図５】本発明の車両用全閉形主電動機の第３の実施形
態を示す縦断面図。

【図６】本発明の車両用全閉形主電動機の第４の実施形
態を示す縦断面図。

【図７】本発明の車両用全閉形主電動機の第５の実施形
態を示す縦断面図。

【図８】図７の右側面図。

【図９】図７のＣ−Ｃ断面図。

【図１０】本発明の車両用全閉形主電動機の作用を示す
部分断面説明図。

【図１１】本発明の車両用全閉形主電動機の作用を示す
部分展開説明図。

【図１２】本発明の車両用全閉形主電動機の第６の実施
形態を示す縦断面図。

【図１３】図12の右側面図。

【図１４】本発明の車両用全閉形主電動機の第７の実施
形態を示す縦断面図。

【図１５】図14の右側面図。

【図１６】図14のＤ−Ｄ断面拡大詳細図。

【図１７】従来の車両用全閉形主電動機が車両の台車に
搭載された状態を示す平面図。

【図１８】図17のＥ−Ｅ断面拡大図。

【図１９】従来の車両用全閉形主電動機の一例を示す半
断面図。

【図２０】図19の右側面図。

【図２１】従来の車両用全閉形主電動機の組込み手順を
示す説明図。

【符号の説明】 １…固定子コイル、２…固定子鉄心、３…回転子軸、４
…ころ軸受、５…玉軸受、６，６Ａ，６Ｂ…外枠、６
ａ，６ｃ，36…外筒枠、６ｂ…側枠、６ｃ１…放熱フィ
ン、６ｊ…置足、７…内扇、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，
８Ｅ…通風口、９…軸受板、10Ａ，10Ａ１，10Ｂ，10
Ｃ，10Ｄ，10Ｅ…冷却器、10ａ，10ａ１，10ｂ，10ｄ…
接続部、10ｃ…フランジ、11Ａ，11Ｂ…通気管、12Ａ，
12Ｂ，12Ｃ…放熱フィン、13，13Ａ…回転子鉄心、13ａ
…鉄心押え、13ｂ，13ｄ…通風穴、14…ロータバー、14
ａ…エンドリング、15Ａ，15Ｂ…軸受押え、16…上部取
付座、16Ａ…フック、17…下部取付座、18…台車枠、18
ａ，18ｂ…取付部、18ｃ…キー、19…ボルト、20…車
輪、20ａ…車軸、21…レール、22…断熱材、23…車体、
24Ａ，24Ｂ，24Ｃ，24Ｄ，25Ａ，25Ｂ…蓋、24ａ１，24
ａ２，24ｄ，25ａ，25ｂ，25ｅ…放熱フィン、24ｂ，24
ｃ，25ｃ，25ｄ，25ｆ…吸熱フィン、26…主電動機、27
…車輪軸箱、28…歯車箱、29…カップリング、30…通風
路、30ａ…間隔片、、31…検出部、32Ａ，32Ｂ，32Ｄ，
36ｅ…放熱フィン、32Ｃ…吸熱フィン、36ａ，36ｂ…側
枠、36ｅ…軸受板。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周に固定子鉄心が挿入され開口部が形
   成された外枠と、この外枠の前記開口部を閉塞し複数の
   フィンが突設された放熱具と、前記外枠の軸心に貫設さ
   れ中間部に回転子鉄心が挿入される回転子軸とを備えた
   車両用全閉形主電動機。
2. 【請求項２】 前記回転子軸に内扇を挿着するととも
   に、前記放熱具を、一対の前記開口部に固定される接続
   部と、この接続部を結ぶ通気管と、この通気管の外周に
   突設された放熱フィンとからなる冷却器としたことを特
   徴とする請求項１に記載の車両用全閉形主電動機。
3. 【請求項３】 前記冷却器の通気管の外周に突設された
   前記放熱フィンと前記外枠との間に対して、空隙を形成
   したことを特徴とする請求項２に記載の車両用全閉形主
   電動機。
4. 【請求項４】 前記冷却器を断熱材を介して前記外枠に
   固定したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載
   の車両用全閉形主電動機。
5. 【請求項５】 前記冷却器をフランジを介して前記外枠
   に固定したことを特徴とする請求項２乃至請求項４に記
   載の車両用全閉形主電動機。
6. 【請求項６】 前記放熱具を、閉塞板とこの閉塞板に突
   設されたフィンを備えた閉塞具としたことを特徴とする
   請求項１に記載の車両用全閉形主電動機。
7. 【請求項７】 前記閉塞具の前記フィンを、前記閉塞板
   の外面側と内面側に形成したことを特徴とする請求項６
   に記載の車両用全閉形主電動機。
8. 【請求項８】 前記放熱具を、前記外枠の筒部の上部ま
   たは下部の少なくとも一方に設けたことを特徴とする請
   求項１乃至請求項３に記載の車両用全閉形主電動機。
9. 【請求項９】 前記放熱具を、前記外枠の側板に設けた
   ことを特徴とする請求項６乃至請求項８に記載の車両用
   全閉形主電動機。
10. 【請求項１０】 前記フィン及び前記放熱フィンをアル
    ミニウム材，アルミニウム合金材，ステンレス鋼材，銅
    又は銅合金材で製作したことを特徴とする請求項１乃至
    請求項９に記載の車両用全閉形主電動機。
11. 【請求項１１】 前記回転子鉄心に対して通風穴を軸方
    向に形成し、前記回転子鉄心の中央部に前記通風穴の中
    間部から前記回転子鉄心の外周に連通する通風ダクトを
    形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項10に記載
    の車両用全閉形主電動機。