JPH0984301A - 車両用主電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸流ファンの効率を向上させ、大容量化にも
対応できるようにするとともに、騒音を低減した自己通
風形の車両用主電動機を提供すること。 【構成】 回転子鉄心１の両側の配置した軸流ファン４
Ｂの翼５の巾を狭くする。これにより、ファン単体の性
能は低下するが、軸流ファン４Ｂに対向するブラケット
６と軸受け箱７と翼５との距離を離すことができるの
で、通風抵抗が減少し電動機としての冷却風量を増加さ
せることができる。また、軸流ファン４Ｂの翼の位置に
対応させて風穴８を回転子鉄心に設けることにより、冷
却風の流れを均一化して低騒音化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に電気車両駆動用と
して使用される誘導電動機などの自己通風形の車両用主
電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自己通風形の車両用主電動機の冷却用フ
ァンとして、ラジアルファンを使用するのが一般的であ
る。しかしながら、ラジアルファンは、通風量がファン
の回転速度とファンの羽の外径にほぼ比例する。このた
め、車両が高速で走行しているときには電流は小さく冷
却の風量も少なくてもよいにもかかわらず、通風量が必
要以上に過大となり、それにともなって、風切り音が増
大し、低騒音化の障害となっていた。

【０００３】そこで、必要な冷却風量を確保しつつ騒音
を低減化できる自己通風形の車両用主電動機として、先
に、回転子鉄心の両側に軸流ファンを設けた自己通風形
の車両用主電動機を提案した。図７は軸流ファンを２個
設けた上記した自己通風形の車両用主電動機を示す図で
ある。

【０００４】図７において、１は回転子鉄心、２は回転
子軸、３Ａ，３Ｂは通風口、４Ａ，４Ｂは軸流ファン、
５は軸流ファンの翼、６はブラケット、７は軸受け箱、
８は回転子鉄心に設けた風穴であり、回転子軸に固定さ
れた軸流ファン４Ａ，４Ｂは回転によって冷却風を機内
に流通させ、車両用主電動機を冷却する。軸流ファン４
Ａ，４Ｂの翼５は回転子軸の方向に対して同一の傾斜を
持ち、また、軸流ファン４Ａ，４Ｂは、互いの通風作用
が和で働くように回転子鉄心１の両側に配置されてい
る。

【０００５】上記構成において、車両用主電動機の回転
方向がある方向のときには、一方の軸流ファン、例え
ば、軸流ファン４Ａの排出作用と、軸流ファン４Ｂの押
し込み作用により冷却風は機内一端通風口３Ｂより導入
され、図７の破線矢印のように機内の固定子と回転子の
間等を流通して他端側通風口３Ａより排出される。一
方、車両用主電動機の回転方向が他の方向のときには、
他方の軸流ファン、例えば、軸流ファン４Ｂの排出作用
と、軸流ファン４Ａの押し込み作用により冷却風は機内
他端側通風口３Ａより導入され、図７の実線矢印のよう
に機内の固定子と回転子等の間を流通して、一端側通風
口３Ｂより排出される。

【０００６】上記通風作用により、車両用主電動機内を
冷却風が流通し、回転方向にかかわらず車両用主電動機
が冷却することができる。その際、冷却風量は通風作用
が和に働く２個の軸流ファンを用いることで確保するこ
とができ、また、軸流ファンは従来のラジアルファンよ
りも効率が良いため、軸流ファンの翼の外径をラジアル
ファンを用いた場合より小さくでき、風切り音を減少さ
せることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】軸流ファンは本来、静
圧が低い特性のファンであり、主電動機に取り付けた場
合、その通風抵抗により風量が低下する。その対策とし
て、図７に示した車両用主電動機においては、軸流ファ
ンの翼の軸方向の巾をできるだけ大きくして風量の確保
を図っていたが、その効果は殆どなく大容量化の障害と
なっていた。

【０００８】本発明は上記した問題点に鑑みなされたも
のであって、本発明の第１の目的は、必要な冷却風量を
確保できるようにするとともに、冷却風の流れを均一化
して低騒音化を図ることができる自己通風形の車両用主
電動機を提供することである。本発明の第２の目的は、
軸流ファンの効率を向上させ、大容量化にも充分対応す
ることが可能な自己通風形の車両用主電動機を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、回転子鉄心の両側に軸
流ファンを配置して、冷却風を機内に流通させる自己通
風形の車両用主電動機において、上記軸流ファンの翼の
巾Ｗを狭くし、軸流ファンに対向しているブラケットお
よび軸受け箱と軸流ファンの翼の距離を、該翼の平均的
な直径の位置において、翼の軸方向の巾より広くなるよ
うに構成したものである。

【００１０】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において、軸流ファンに対向しているブラケットおよ
び軸受け箱と軸流ファンの翼の距離をＬ、該翼の平均的
な直径の位置における翼の軸方向の巾をＷとしたとき、
ＬをＬ＋Ｗの５０％〜８０％としたものである。本発明
の請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に
おいて、回転子鉄心の両側の軸流ファンの翼の枚数を同
一とし、かつ、翼が回転子鉄心と接する円周方向の位置
を略同一とするとともに、回転子鉄心に設ける風穴の数
を翼の枚数と同一とし、各風穴を各翼に対応させて円周
上に略均等に配置したものである。

【００１１】本発明の請求項４の発明は、請求項１また
は請求項２の発明において、回転子鉄心の両側の軸流フ
ァンの翼の枚数を同一とし、かつ、翼が回転子鉄心と接
する円周方向の位置を略同一とするとともに、回転子鉄
心に設ける風穴の数を翼の枚数のｎ倍（ｎは正の整数）
とし、ｎ個の風穴を各翼のそれぞれに対応させて円周上
に略均等に配置したものである。

【００１２】

【作用】図２は主電動機の軸流ファンの翼の巾を変えた
ときの軸流ファンの流量の実測データを示す図であり、
同図の横軸は、軸流ファンの翼の巾の最大値Ｗmax に対
する軸流ファンの翼の巾Ｗの比Ｗ／Ｗmax を示し、縦軸
は軸流ファンの風量Ｑを示している。なお、最大値Ｗma
x は軸流ファンの翼に対向しているブラケット／軸受け
箱に対して、軸流ファンの翼が取り得る最大巾である。

【００１３】同図に示すように、風量の最大値Ｑmax が
得られるＷ／Ｗmax は、Ｗ／Ｗmaxが略５０％以下の範
囲内にあり、翼の巾が狭い方が（同図において、翼の巾
ＷがＷB 、ＷC のとき）、翼の巾が広い場合（同図にお
いて、翼の巾ＷがＷA のとき）より風量が多くなる。こ
れは、次のように説明することができる。

【００１４】図３は軸流ファン単体の性能特性曲線（同
図の実線）と本発明が対象とする主電動機における通風
抵抗曲線（同図の破線）を示す図であり、横軸は風量
Ｑ、縦軸は圧力Ｈを示し、Ａは軸流ファンの翼の巾が大
きい場合、Ｂは翼の巾が中間の場合、Ｃは翼の巾が小さ
い場合（図２におけるＷA ，ＷB ，ＷC にそれぞれが対
応している）を示している。

【００１５】図３に示すように、軸流ファンを備えた主
電動機の冷却風量は、軸流ファン単体の性能特性（図３
の実線）と、軸流ファンを備えた主電動機内部の通風抵
抗曲線（点線）から決定され、交点が動作点となる。そ
して、図３から明らかなように、主電動機に上記巾ＷA
，ＷB ，ＷC の翼を持つ軸流ファンを取り付けた場
合、軸流ファン単体の性能としては巾ＷA の翼を持つも
のが最も優れているが、翼の巾が大きくなると主電動機
内部の通風抵抗が大きくなるため、その動作点における
風量ＱA は、巾ＷC ，ＷB の翼を持つ軸流ファンの風
量ＱC ，ＱB より小さくなる。

【００１６】また、翼の巾の最も狭い軸流ファン（翼の
巾がＷC の軸流ファン）の場合は、ファン単体の性能自
体が劣っているので、その風量ＱC は翼の巾がＷB の軸
流ファンの風量ＱB より少なくなる。すなわち、軸流フ
ァンの翼の巾ＷA とＷC の中間に、最大風量を得ること
ができる巾ＷB が存在することがわかる。

【００１７】本発明の請求項１および請求項２の発明に
おいては、上記原理に基づき、前記構成としたので、自
己通風形の車両用主電動機において、冷却な必要な充分
の風量を確保することができ、主電動機の大容量化に充
分対応することが可能となる。本発明の請求項３の発明
においては、請求項１または請求項２の発明において、
回転子鉄心の両側の軸流ファンの翼の枚数を同一とし、
かつ、翼が回転子鉄心と接する円周方向の位置を略同一
とするとともに、回転子鉄心に設ける風穴の数を翼の枚
数と同一とし、各風穴を各翼に対応させて円周上に略均
等に配置している。このため、軸流ファンの各翼の間を
流れる風量を均一化することができ、冷却風の乱れを減
少させることができる。したがって、必要な冷却風量を
確保することができるとともに、低騒音化を図ることが
可能となる。

【００１８】本発明の請求項４の発明は、請求項１また
は請求項２の発明において、回転子鉄心の両側の軸流フ
ァンの翼の枚数を同一とし、かつ、翼が回転子鉄心と接
する円周方向の位置を略同一とするとともに、回転子鉄
心に設ける風穴の数を翼の枚数のｎ倍（ｎは正の整数）
とし、ｎ個の風穴を各翼のそれぞれに対応させて円周上
に略均等に配置ている。このため、請求項３の発明と同
様、必要な風量を確保しながら低騒音化を図ることがで
き、また、回転子鉄心の温度分布を、風穴の数を増やし
た分だけ均一化することができるので、冷却効率を向上
させることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であ
り、図１の示した構成以外の部分は前記図７と同様の構
成を持ち、同一のものには同一の符号が付されており、
１は回転子鉄心、２は回転子軸、４Ｂは軸流ファン、５
は翼、６はブラケット、７は軸受け箱である。

【００２０】本実施例は、図１に示すように、軸流ファ
ン４Ｂの翼５の軸方向の巾をＷとし、また、対向してい
るブラケット６および軸箱７と翼５との距離をＬ（翼５
の平均的な直径φＤの位置における距離）としたとき、
距離Ｌが翼５の軸方向の巾Ｗよりも広くなるように構成
したものである。なお、同図において、Ｗmax は前記し
た軸流ファンの翼の巾の最大値である。

【００２１】すなわち、本実施例においては、同図に示
すように、翼５の軸方向の巾ＷをＷ＝ＷB に選定し、軸
流ファンの風量を大きくしている。なお、ＷA ＞ＷB ＞
ＷCであり、同図のＷA ，ＷB ，ＷC は図２に示したＷA
，ＷB ，ＷC それぞれに相当する。本実施例において
は、車両用主電動機の軸流ファンを上記のように構成し
たので、前記図２で説明したように軸流ファンの風量を
大きくすることができる。このため、充分の冷却風量を
確保することができ、車両用主電動機の大容量化にも充
分対応することが可能となる。

【００２２】特に、前記図２から明らかなように、上記
距離Ｌを距離Ｌと巾Ｗの和Ｌ＋Ｗの５０％〜８０％とす
ることにより、略最大の風量とすることができ、効率的
に軸流ファンを動作させることができ、大容量の車両用
主電動機を冷却することが可能となる。図４、図５は本
発明の第２の実施例を示す図であり、図４は軸流ファン
と回転子鉄心の接合部を軸方向から見たときの翼の部分
拡大図を示し、図５は図４のＡ方向矢視図を示してい
る。

【００２３】図中、図７と同一符号のものは同じ構成部
品を示し、２は回転子軸、５は翼、８は回転子鉄心に設
けられた風穴、また、９はガイドリング、１０はボスで
あり、軸流ファン４Ａ，４Ｂは同図に示すように翼５と
ガイドリング９とボス１０から構成されている。なお、
図４、図５に示した以外の部分は図７、図１と同様の構
成を持っている。

【００２４】図４、図５に示すように、本実施例におい
ては、軸流ファンの翼５の枚数と、回転子鉄心１の風穴
８の数を同一とし、かつ、翼５が回転子鉄心１と接合す
る位置において、各翼間の略中央に回転子鉄心１の風穴
８が位置するように軸流ファンの翼５と回転子鉄心３１
の風穴を配置している。このため、軸流ファンの各翼の
間を流れる風量が均一となり、冷却風の乱れを減少させ
ることができ、風量を充分確保しながら騒音の発生を抑
制することができる。

【００２５】図６は本発明の第３の実施例を示す図であ
り、同図は、軸流ファンと回転子鉄心との接合部を軸方
向から見た部分拡大図を示しており、図中、図７に示し
たものと同一符号のものは同じ構成部品を示している。
本実施例は、第２の実施例において、軸流ファンの翼５
の枚数に対して回転子鉄心８の風穴の数を複数倍にした
ものである。

【００２６】すなわち、本実施例においては、図６に示
すように、軸流ファン４Ａ，４Ｂの翼５が回転子鉄心１
と接合する位置において、各翼によって均等に仕切られ
た空間内に複数個の風穴８を略均一に配置し、かつ、軸
流ファンの回転角度が所定の角度にあるとき、翼５の翼
端が風穴８とラップしないように構成している。本実施
例において、上記のように構成しているので、第２の実
施例と同様、冷却風の乱れを減少させることができると
ともに、風量を充分確保しながら騒音の発生を抑制する
ことができる。また、風穴に数を第２の実施例の複数倍
としているので、回転子鉄心の温度分布を風穴の数を増
やした分だけ第２の実施例のものより均一化することが
でき、冷却効率を向上させることができる。

【００２７】なお、上記実施例においては、風穴の形状
が円形のものを示したが、風穴の形状、大きさは適宜選
定することができ、また、その数も必要に応じて適宜選
定することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は次の効果
を得ることができる。 (1) 上記軸流ファンの翼の巾を狭くし、軸流ファンに対
向しているブラケットおよび軸受け箱と軸流ファンの翼
の距離Ｌを、該翼の平均的な直径の位置において、翼の
軸方向の巾Ｗより広くなるように構成したので、自己通
風形の車両用主電動機において、冷却な必要な充分の風
量を確保することができ、主電動機の大容量化に充分対
応することが可能となる。

【００２９】特に、距離Ｌを距離Ｌと巾Ｗの和Ｌ＋Ｗの
５０％〜８０％とすることにより、略最大の風量とする
ことができ、一層効率的に軸流ファンを動作させること
ができ、大容量の車両用主電動機を冷却することが可能
となる。 (2) 上記構成の自己通風形の車両用主電動機において、
回転子鉄心の両側の軸流ファンの翼の枚数を同一とし、
かつ、翼が回転子鉄心と接する円周方向の位置を略同一
とするとともに、回転子鉄心に設ける風穴の数を翼の枚
数と同一とし、各風穴を各翼に対応させて円周上に略均
等に配置することにより、軸流ファンの各翼の間を流れ
る風量を均一にすることができ、冷却風の乱れを減少さ
せ、必要な風量を確保しながら、一層低騒音化を図るこ
とができる。

【００３０】また、回転子鉄心に設ける風穴の数を翼の
枚数の複数倍とすることにより、風穴の数を増加した分
だけ回転子鉄心の温度分布を均一化することができ、軸
流ファンの各翼の間を流れる風量を均一にし、かつ、冷
却効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】軸流ファンの翼の巾を変えたときの風量の実測
データを示す図である。

【図３】軸流ファンの性能と通風抵抗の関係を示す図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図５】第２の実施例において回転子鉄心の風穴と翼の
位置関係を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図７】軸流ファンを２個設けた自己通風形の車両用主
電動機を示す図である。

【符号の説明】

１ 回転子鉄心 ２ 回転子軸 ３Ａ，３Ｂ 通風口 ４Ａ，４Ｂ 軸流ファン ５ 翼 ６ ブラケット ７ 軸受け箱 ８ 風穴 ９ ガイドリング １０ ボス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木山 頌樹 神奈川県横浜市金沢区福浦三丁目８番２号 東洋電機製造株式会社横浜製作所内 (72)発明者 阿部 政俊 神奈川県横浜市金沢区福浦三丁目８番２号 東洋電機製造株式会社横浜製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子鉄心の両側に軸流ファンを配置し
   て、冷却風を機内に流通させる自己通風形の車両用主電
   動機において、 上記軸流ファンの翼の巾Ｗを狭くし、軸流ファンに対向
   しているブラケットおよび軸受け箱と軸流ファンの翼の
   距離を、該翼の平均的な直径の位置において、翼の軸方
   向の巾より広くなるように構成したことを特徴とする車
   両用主電動機。
2. 【請求項２】 軸流ファンに対向しているブラケットお
   よび軸受け箱と軸流ファンの翼の距離をＬ、該翼の平均
   的な直径の位置における翼の軸方向の巾をＷとしたと
   き、ＬをＬ＋Ｗの５０％〜８０％としたことを特徴とす
   る請求項１の車両用主電動機。
3. 【請求項３】 回転子鉄心の両側の軸流ファンの翼の枚
   数を同一とし、かつ、翼が回転子鉄心と接する円周方向
   の位置を略同一とするとともに、 回転子鉄心に設ける風穴の数を翼の枚数と同一とし、各
   風穴を各翼に対応させて円周上に略均等に配置したこと
   を特徴とする請求項１または請求項２の車両用主電動
   機。
4. 【請求項４】 回転子鉄心の両側の軸流ファンの翼の枚
   数を同一とし、かつ、翼が回転子鉄心と接する円周方向
   の位置を略同一とするとともに、回転子鉄心に設ける風
   穴の数を翼の枚数のｎ倍（ｎは正の整数）とし、ｎ個の
   風穴を各翼のそれぞれに対応させて円周上に略均等に配
   置したことを特徴とする請求項１または請求項２の車両
   用主電動機。