JPH0974708A - 車両用全閉形回転電機 - Google Patents

車両用全閉形回転電機

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JPH0974708A
JPH0974708A JP23059295A JP23059295A JPH0974708A JP H0974708 A JPH0974708 A JP H0974708A JP 23059295 A JP23059295 A JP 23059295A JP 23059295 A JP23059295 A JP 23059295A JP H0974708 A JPH0974708 A JP H0974708A
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JP
Japan
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vehicle
electric machine
traveling
fully
closed
Prior art date
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Pending
Application number
JP23059295A
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English (en)
Inventor
Koji Tanimura
浩二 谷村
Hiroshi Noda
宏 野田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却の改善を計って、開放形回転電機と同じの
重量、体格で同程度の出力が出せる車両用全閉走行風冷
却形主電動機などを実現する。 【解決手段】筒状のフレーム1にリング状の冷却フィン
2を設け、両端がブラケット3で閉鎖される。電動機は
前後に進行する車両の進行方向に直角で水平な軸4の軸
心を持つように配置される。冷却フィン2の下方部に沿
って軸方向に延びる走行風ガイド11を設ける。走行風
ガイド11の下端に冷却フィン2との間の隙間を備え
る。さらに、走行風ガイド11の上端付近に複数の閉鎖
部11aと隣合わせの複数の開口部11bを設け、車両
の進行方向の前後において、閉鎖部11aと開口部11
bとが食い違うようにする。また、ブラケット3に、車
両の進行方向の前面に渡って逆V字形の風案内12を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両の走行
に使用する全閉走行風冷却形主電動機又は車両の床下に
取り付けられるような車両用全閉形回転電機の冷却装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は一般的な主電動機と走行風Wの関
係を示す正面図である。図において、レール71の上を
転がる車輪72は車軸73と大歯車74とを持つ。主電
動機75のピニオン76は大歯車74と噛み合う。車両
の床下に吹く走行風Wの速度は車軸から下は車速に等し
いが、それより上ではかなり少くなる。式で示せば、 v=K1 ・V/3.6 v;風速(m/sec) V;車速(km/h) K1 ;定数 ここでK1 の値は車軸中心から下の範囲では1、上の範
囲では最近の電車においては、0.3以下が普通であ
る。したがって車軸から上は回転機の冷却上は考慮され
ない。類似の構造、寸法をもつ回転機の冷却と風速の関
係は、 Q=K2 ・v・A Q;除去される熱量(cal/sec) A;風が流れる表面積(cmm2) K2 ;定数 ここでK2 の値は構造、寸法が類似との前提であればほ
ぼ一定である。
【0003】回転機の発生損失(熱損)は冷却で持ち去
られる熱量に等しいから MLOSS=K3 Q MLOSS;熱損(kw) K3 ;定数 電動機の発生損失、効率と出力との関係は、 Min=Mout +MLOSS η=Mout /Minin;電動機の入力(kw) Mout ;電動機の出力(kw) η;効率 これより電動機出力と損失の関係及び除去される熱量と
の関係は、 MLOSS=K3 Q=(1−η)・Mout /η 構造、寸法が類似の回転機では効率は定格出力にあまり
影響されずほぼ一定である。車両用主電動機の場合、η
=0.92程度であるから、 Q=0.086K4 ・Mout ただしK4 =1/K3 すなわち、除去される熱量が大きければ、言い換えれば
冷却がよくなれば出力を大きくできることを示してい
る。
【0004】図8は従来例1の電動機の側面図、図9は
図8の正面図、図10は従来例2の電動機の側面図であ
る。図8、図9において、車両用全閉形回転電機は、筒
状のフレーム1にリング状の冷却フィン2を備え、両端
がブラケット3で閉鎖される。電動機は前後に進行する
車両の進行方向に直角で水平な軸4の軸心を持つように
配置される。図10の従来例2において、ブラケット3
は前面に渡り水平な冷却フィン91を備える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来例1の走行風Wに
よる冷却は、図7に示す事情により、図8の走行風Wに
示すように、回転機のフレームの風上下半分1/4の面
積しか冷却に寄与しない。また、従来例2の走行風Wに
よる冷却は、図7に示す事情により、図10の走行風W
に示すように、回転機のブラケットの下半分の面積しか
冷却に寄与しない。車両に搭載される回転機は、一般に
小型軽量であることと、保守が簡単なこととが重要であ
る。全閉形回転機は保守が簡単なことから、ぜひ車両用
に使用したいとの希望は多いが、冷却性能が悪いため小
型の物以外は使用されていないのが現実である。車両が
走行すれば自動的に走行風Wが吹く。車両用主電動機は
鉄道車両の台車に取り付けられるので、当然に走行風W
が当たるが、台車回りの構造上、風が一部分にしか当た
らず、このため充分に主電動機を冷却できず小型軽量化
がはかれなかった。
【0006】このように全閉走行風冷却形主電動機を車
両に搭載して使用するには、冷却性能が他の方式に比べ
劣るため、電動機が大きくなって実用上問題がある。こ
のため全閉形機の特徴である回転機内部が汚れないなど
のメリットを生かせないのが現状であり、開放形を使用
することが多い。同一体格での出力は開放形1に対し全
閉走行風冷却形は2/3程度であり、開放形より冷却が
悪いだけ寸法重量が大きく小型軽量が要求される車両用
としては使用されなかった。
【0007】この発明では、主電動機の冷却フィンに
走行風ガイドを設置し、走行風の多いところから風を取
り入れて電動機に導くことと、ブラケットに付ける風
案内の形状を軸受部の冷却に有効になるように工夫する
などにより、走行風を上手に取り込み冷却することによ
って全閉走行風冷却形主電動機を小型軽量にしようとす
るものである。
【0008】この発明の課題の要点は、冷却性能の改善
を計ることによって、開放形回転電機と同じの重量、体
格で同程度の出力が出せる車両用全閉走行風冷却形主電
動機などを実現できる車両用全閉形回転電機を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】発明1の車両用全閉形回
転電機は、筒状のフレームにリング状の冷却フィンを備
え、前後に進行する車両の進行方向に直角で水平な軸心
を持つ車両用全閉形回転電機において、冷却フィンの下
方部に沿って軸方向に延びる走行風ガイドを設けるもの
である。発明1によれば、走行風は走行風ガイドによ
り、回転電機のフレームの後面に導かれる。
【0010】発明2は発明1において、走行風ガイドの
下端に冷却フィンとの間の隙間を備えるものである。発
明2によれば、走行風ガイドと冷却フィンとの間の隙間
は、走行風を抵抗なくフレームの後面に導く。発明3は
発明1又は2において、走行風ガイドの上端付近に複数
の閉鎖部と隣合わせの複数の開口部を設け、車両の進行
方向の前後において、閉鎖部と開口部とが食い違うもの
である。発明3によれば、冷却フィンによる走行風ガイ
ドとフレームとの間隔の他に、走行風ガイドに積極的に
設ける開口部により、走行風はより多く走行風ガイドに
取り込まれ、食い違う閉鎖部によりフレームの後面に導
かれる。
【0011】発明4の車両用全閉形回転電機は、筒状の
フレームにリング状の冷却フィンを備え、前後に進行す
る車両の進行方向に直角で水平な軸心を持つ車両用全閉
形回転電機において、ブラケットに、車両の進行方向の
前面に渡って逆V字形の風案内を設けるものである。発
明4によれば、走行風は風案内により、ブラケットの上
部に導かれる。
【0012】発明5の車両用全閉形回転電機は、筒状の
フレームにリング状の冷却フィンを備え、前後に進行す
る車両の進行方向に直角で水平な軸心を持つ車両用全閉
形回転電機において、ブラケットの斜め網状の交差点の
それぞれに逆V字形の単位風案内を設けるものである。
発明5によれば、走行風は単位風案内により、ブラケッ
トの上部に導かれる。
【0013】発明6は発明1、2、3、4又は5におい
て、フレーム又はブラケットの周辺の下方部に、前後の
進行方向に向かい先端が斜め下方に向かう風出入口フラ
ッパを設けるものである。発明6によれば、走行風は風
出入口フラッパにより、フレームの後面やブラケットの
上部に導かれる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は実施例1の電動機の側面
図、図2は図1の正面図、図3は実施例2の電動機の側
面図、図4は図3の要部の拡大図、図5は図4の斜視
図、図6は図3の別な要部の斜視図である。図1及び図
2において、車両用全閉形回転電機は、筒状のフレーム
1にリング状の冷却フィン2を備え、両端がブラケット
3で閉鎖される。電動機は前後に進行する車両の進行方
向に直角で水平な軸4の軸心を持つように配置される。
実施例1の特徴として、冷却フィン2の下方部に沿って
軸方向に延びる走行風ガイド11を設ける。走行風ガイ
ド11の下端に冷却フィン2との間の隙間を備えるとよ
い。さらに、走行風ガイド11の上端付近に複数の閉鎖
部11aと隣合わせの複数の開口部11bを設け、車両
の進行方向の前後において、閉鎖部11aと開口部11
bとが食い違うようにするとよい。また、ブラケット3
に、車両の進行方向の前面に渡って逆V字形の風案内1
2を設ける。
【0015】図3、図4、図5及び図6に示す実施例2
において、ブラケット3の斜め網状の交差点のそれぞれ
に逆V字形の単位風案内31を設ける。ブラケット3の
周辺の下方部に、前後の進行方向に向かい先端が斜め下
方に向かう風出入口フラッパ32を設けるとよい。風出
入口フラッパ32はフレームに設けてもよいし、実施例
1のブラケット3やフレーム1に設けてもよい。
【0016】実施例1又は実施例2は、図7に基づいて
説明したように、車両の床下に吹く風の速度は車軸から
下は車速に等しいが、それより上ではかなり少くなると
いう事情をを改善するためのものである。回転機の下部
に冷却フィン一本おきに風を回転機の後面に導くように
走行風ガイドを付ける。このようにすることにより、回
転機の下部の走行風Wの充分あるところから従来例では
風の当たらなかった後面に風を導くことができ、冷却を
改善することが可能になる。ただし、前後両方向走行を
考えて冷却フィンを前用と後用とに半分ずつに分けるの
で後面の利用率は半分となる。
【0017】ここで各部の記号を次のように定めると、 主電動機枠外径・・Dmmφ 主電動機枠全長・・Lmm 冷却フィン高さ・・hmm 冷却フィン本数・・N本 従来例1の表面積A1 及び実施例1の表面積A2 は次の
ようになる。
【0018】 従来例1の除去される熱量をQ1 、実施例1の除去され
る熱量をQ2 、従来例1の電動機の出力をMout1、実施
例1の電動機の出力をMout2とすれば、 すなわち、実施例1により走行風Wをうまく利用すれば
同一体格で電動機の出力を3/2倍に向上させることが
でき、開放形機と同程度の出力が得られる。
【0019】一般に出力が大きくなればそれだけ軸受も
大型化し発生損失も増加する。そのため軸受の冷却もあ
わせて考慮する必要がある。軸受の冷却は主にブラケッ
トからの放熱によるから、この部分にも走行風Wをうま
く利用しなければならない。従来例2は図10に示すよ
うな冷却フィンが付けられているので走行風Wはブラケ
ットの下半分しか利用できていない。図1に示すよう
に、ブラケット3に、車両の進行方向の前面に渡って逆
V字形の風案内12を設けたり、図3に示すように、ブ
ラケット3の斜め網状の交差点のそれぞれに逆V字形の
単位風案内31を多数設けたりすることにより、電動機
の下部を通る走行風Wをブラケット全面を冷却できるよ
うに導き、従来例に比較し約2倍の冷却効果を得るもの
である。このようにすることにより、軸受の温度上昇が
抑えられ出力の増加が可能になる。なお、走行風Wをよ
り積極的に取り入れるために、ブラケットの周辺の下方
部に出入口フラッパ32を取り付け、さらに冷却効果が
上がるようにするとよい。出入口フラッパはフレームに
設けてもよい。
【0020】
【発明の効果】発明1から発明6までによれば、走行風
はフレームの後面やブラケットの上部に導かれ、走行風
の積極的利用を計ることにより回転電機の出力を飛躍的
に向上させ、従来は出力不足で使用できなかった全閉走
行風冷却形主電動機を利用できるようになり、その結果
として保守が簡単で信頼性が高いなどの全閉形機の特徴
を鉄道車両用に使用できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の電動機の側面図
【図2】図1の正面図
【図3】実施例2の電動機の側面図
【図4】図3の要部の拡大図
【図5】図4の斜視図
【図6】図3の別な要部の斜視図
【図7】一般的な主電動機と走行風の関係を示す正面図
【図8】従来例1の電動機の側面図
【図9】図8の正面図
【図10】従来例2の電動機の側面図
【符号の説明】
1 フレーム 2 冷却フィン 3 ブラケット 11 走行風ガイド 11a 閉鎖部 11b 開放部 12 風案内 31 単位風案内 W 走行風

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状のフレームにリング状の冷却フィンを
    備え、前後に進行する車両の進行方向に直角で水平な軸
    心を持つ車両用全閉形回転電機において、 冷却フィンの下方部に沿って軸方向に延びる走行風ガイ
    ドを設けることを特徴とする車両用全閉形回転電機。
  2. 【請求項2】請求項1記載の車両用全閉形回転電機にお
    いて、 走行風ガイドの下端に冷却フィンとの間の隙間を備える
    ことを特徴とする車両用全閉形回転電機。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の車両用全閉形回転電
    機において、 走行風ガイドの上端付近に複数の閉鎖部と隣合わせの複
    数の開口部を設け、車両の進行方向の前後において、閉
    鎖部と開口部とが食い違うことを特徴とする車両用全閉
    形回転電機。
  4. 【請求項4】筒状のフレームにリング状の冷却フィンを
    備え、前後に進行する車両の進行方向に直角で水平な軸
    心を持つ車両用全閉形回転電機において、 ブラケットに、車両の進行方向の前面に渡って逆V字形
    の風案内を設けることを特徴とする車両用全閉形回転電
    機。
  5. 【請求項5】筒状のフレームにリング状の冷却フィンを
    備え、前後に進行する車両の進行方向に直角で水平な軸
    心を持つ車両用全閉形回転電機において、 ブラケットの斜め網状の交差点のそれぞれに逆V字形の
    単位風案内を設けることを特徴とする車両用全閉形回転
    電機。
  6. 【請求項6】請求項1、2、3、4又は5記載の車両用
    全閉形回転電機において、 フレーム又はブラケットの周辺の下方部に、前後の進行
    方向に向かい先端が斜め下方に向かう風出入口フラッパ
    を設けることを特徴とする車両用全閉形回転電機。
JP23059295A 1995-09-08 1995-09-08 車両用全閉形回転電機 Pending JPH0974708A (ja)

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JP23059295A JPH0974708A (ja) 1995-09-08 1995-09-08 車両用全閉形回転電機

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JP23059295A JPH0974708A (ja) 1995-09-08 1995-09-08 車両用全閉形回転電機

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JPH0974708A true JPH0974708A (ja) 1997-03-18

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ID=16910161

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JP23059295A Pending JPH0974708A (ja) 1995-09-08 1995-09-08 車両用全閉形回転電機

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JP (1) JPH0974708A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005312242A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 East Japan Railway Co 車両用主電動機
JP2017093116A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 株式会社日立産機システム 回転電機およびそれを用いた送風機

Cited By (3)

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JP2005312242A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 East Japan Railway Co 車両用主電動機
JP4515808B2 (ja) * 2004-04-23 2010-08-04 東日本旅客鉄道株式会社 車両用主電動機
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