JPH11146605A - 鉄道車両用主電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】特に車内に伝播する騒音を低減することができ
る鉄道車両用主電動機を得ること。 【解決手段】ブラケット19の内面に対して、排気ファン
11の外周面と内周が微小間隙で対置する凸部19ｂを形成
する。この結果、ブラケット19に形成された負圧緩和穴
19ａは、凸部19ｂよりも中心部側となり、この負圧緩和
穴19ａと排気ファン11の吐出側とは、ブラケット19の凸
部19ｂによって、微小間隙を介して連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用主電動
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄道車両用主電動機の一例を図７
の断面図に示し、この鉄道車両用主電動機が車体の下側
に懸架された状態を図８の左側面図に示す。

【０００３】図７において、略有底筒状に形成されたフ
レーム18の内周には、固定子鉄心２が圧入され、この固
定子鉄心２の内周側に軸方向に形成された溝には、固定
子コイル３が納められている。フレーム18の左端には、
ブラケット４がこのブラケット４の外周に形成された嵌
合部を介して挿入されボルトで固定されている。

【０００４】このブラケット４の中心部には、軸受６が
挿入され軸受押え28で外輪が固定されている。フレーム
18の右端には、ハウジング５が内側から取り付けられ、
このハウジング５の中心部に軸受７が挿入されている。

【０００５】回転子軸８の中央部には、回転子鉄心９が
圧入され、この回転子鉄心９の外周側に軸方向に形成さ
れた溝に対してロータバー10が挿入されている。このロ
ータバー10の両端は、短絡環10ａで一体にろう付されて
いる。

【０００６】回転子軸８には、回転子鉄心９の左端の鉄
心押え９ｂの更に左側に対して、排気ファン11が圧入さ
れ、回転子軸８の両端は、左右の軸受６，７により、回
転自在に固定子枠に支持されている。

【０００７】ブラケット４の外周には、排気口４ａが図
８に示すように６箇所等間隔に形成され、ブラケット４
の外周と中心部との間には、負圧緩和穴４ｂが等間隔に
形成されている。

【０００８】フレーム18の右端の上端には、吸入口18ｄ
が形成され、この吸入口18ｄの上面には、通風濾過器12
が遮蔽板12ａとともに取り付けられ、フレーム18の右端
中央の凸部には、速度検出器30が取り付けられている。

【０００９】図８において、主電動機13は、車体17の下
側の台車枠14に対して、主電動機13の上部片側から突設
された腕26と主電動機13の下部から突設された腕27を介
してボルトで固定されている。

【００１０】主電動機13の右側には、一点鎖線で示す車
輪16に圧入された車軸15が示され、車輪16の下端には、
この車輪16が転動し走行するレール30が一点鎖線で示さ
れている。

【００１１】このように構成された鉄道車両用主電動機
においては、固定子コイル３との間に発生した電磁力に
よって回転子に発生した回転力は、回転子軸８の左端８
ａに連結された後述する図９で示す継手32を介して、図
９で示す駆動歯車装置29に伝達され、車輪16を回転駆動
して電車を走行させる。

【００１２】主電動機13の運転によって発生した熱を冷
却するため、排気ファン11の回転によってブラケット４
の内周に吹き付けた機内の空気をブラケット４の外周部
に形成された複数個の排気口４ａから外部に排出し、冷
却のための外気を通風濾過器12を介して機内に吸入し、
回転子鉄心９に形成された通風穴９ａ及び固定子鉄心２
と回転子鉄心９の間に形成された空隙部を流通させ、回
転子と固定子を冷却している。

【００１３】ところで、排気ファン11の背面とブラケッ
ト４との間に形成された空隙は、排気ファン11の回転に
よってファンの壁に沿って外周側に空気が流れることか
ら、負圧となる。回転数が高くなれば、空隙の負圧も高
くなり、軸受の内外の微小間隙から外気が空隙に流入す
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成され車体の下側に収納された鉄道車両用主電動機に
おいては、潤滑グリースが充填されている軸受には外気
が軸受内部に流通することにより、長期に亘る走行期間
中には、外気に混入している塵埃や水滴等で潤滑グリー
スが徐々に汚損されるおそれがある。

【００１５】このため、ブラケット４には、図６で示す
ように12個の負圧緩和穴４ｂを形成し、この負圧緩和穴
４ｂから外気を空隙に流入させて、空隙の負圧を緩和
し、軸受の内部の潤滑グリースの汚損の進行に伴う保守
・点検の頻度の増加や寿命の低下を防いでいる。

【００１６】このような自己通風冷却形の主電動機にお
いては、排気ファンの通風（風切り音）が非常に大きく
なる。特に、ますます高速化される列車に搭載されて、
高速で回転駆動される鉄道車両用主電動機では、その騒
音は100 ｄＢ（Ａ）以上にもなる。

【００１７】この排気ファン11で発生する騒音は、図９
で示すようにブラケット４の外周部に形成された図５及
び図６で示す排気口４ａ及び負圧緩和穴４ｂから外部に
もれ、この周囲だけでなく上部の車体17の内部にも伝播
する。

【００１８】一方、乗客へのサービスの向上のために、
鉄道車両においても車内騒音の低下が要求され、主電動
機の床下から車内に伝播する騒音に対しても更なる低減
が要請されている。

【００１９】なお、図９においては、車輪16の下側にレ
ール30が示され、このレール30の更に下側に路床31が示
されている。そこで、本発明は、特に車内に伝播する騒
音を低減することができる鉄道車両用主電動機を得るこ
とを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、内周に固定子が挿入されたフレームの片側に対し
て、負圧緩和穴が形成されたブラケットが設けられ、こ
のブラケットとフレームの他側に貫設された回転子の片
側に排気ファンが設けられた鉄道車両用主電動機におい
て、フレームの片側の下部に排気ファンの排気口を形成
し、ブラケットの内面の負圧緩和穴の位置の外周側と排
気ファンとの間に第１の微小間隙を形成したことを特徴
とする。

【００２１】また、請求項２に対応する発明は、内周に
固定子が挿入されたフレームの片側に対して、負圧緩和
穴が形成されたブラケットが設けられ、このブラケット
とフレームの他側に貫設された回転子の片側に排気ファ
ンが設けられた鉄道車両用主電動機において、フレーム
の片側の下部に排気ファンの排気口を形成し、負圧緩和
穴からブラケットと回転子の外周側との間に形成された
第２の微小間隙を経て排気ファンの外面側に連通する負
圧緩和溝をブラケットの内面側に形成したことを特徴と
する。

【００２２】また、特に請求項３に対応する発明の鉄道
車両用主電動機は、ブラケットの内面に突設された凸部
と排気ファンの外周との間に第１の微小間隙を形成した
ことを特徴とする。

【００２３】また、特に請求項４に対応する発明の鉄道
車両用主電動機は、ブラケットの内面に突設された凸部
と排気ファンのブラケット側の側面との間に第１の微小
間隙を形成したことを特徴とする。

【００２４】また、特に請求項５に対応する発明の鉄道
車両用主電動機は、第１の間隙を0.5mm 〜1.5mm とした
ことを特徴とし、さらに、請求項６に対応する発明の鉄
道車両用主電動機は、第２の微小間隙を0.3mm 〜１mmと
したことを特徴とする。

【００２５】このような手段によって、請求項１に対応
する発明の鉄道車両用主電動機においては、排気ファン
の吸気と排気で発生するフレームの内部の騒音の負圧緩
和穴からの放散を、第１の微小間隙によって抑制する。

【００２６】また、請求項２に対応する発明の鉄道車両
用主電動機においては、排気ファンの吸気と排気で発生
するフレームの内部の騒音の負圧緩和穴からの放出を、
第２の微小間隙によって抑制する。

【００２７】また、特に請求項３に対応する発明の鉄道
車両用主電動機においては、排気ファンの吸気と排気で
発生するフレームの内部の騒音の負圧緩和穴からの放出
を、ブラケットの内面の凸部と排気ファンの外周との間
に形成された微小間隙によって抑制する。

【００２８】また、特に請求項４に対応する発明の鉄道
車両用主電動機においては、排気ファンの吸気と排気で
発生するフレームの内部の騒音の負圧緩和穴からの放出
を、ブラケットの内面に突設された凸部と排気ファンの
ブラケット側の側面との間の微小間隙によって抑制す
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の鉄道車両用主電動
機の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本
発明の請求項１及び請求項３に対応する鉄道車両用主電
動機の第１の実施形態を示す部分断面図で、従来の技術
で示した図５に対応し、特に、中間部から継手側のみを
示し、中間部から右側は省略している。また、図２は、
図１のＡ−Ａ断面縮小図を示し、従来の技術で示した図
７に対応する図である。

【００３０】図１及び図２において、従来の技術で示し
た図７及び図８と異なるところは、フレーム左端とブラ
ケットの構成及びこれらの間に形成された排気口の位置
及び形状である。したがって、回転子や固定子などの従
来の技術で示した図７と同一要素には、同一符号を付し
て説明を省略する。

【００３１】すなわち、図７と同様に有底筒状に軟鋼板
から製作され左端が従来のフレームよりも僅かに延長さ
れたフレーム１の左端の内周には、図２においては環状
で、図１の断面図においてはＬ字形の遮蔽板１ａが挿入
され、外周をフレーム１の内周に溶接されている。

【００３２】フレーム１は、左端の中央から下部が、図
２に示すように下端中央部を残して遮蔽板１ａの外面側
の位置で切り取られており、この切除部分に対して、図
２においては略Ｕ字状で、図２の図示しない底面図にお
いては左右に長いロ字状の排気口１ｃを形成する排気板
１ｂの上端が溶接されている。

【００３３】この結果、フレーム１の左端の下部には、
中央部を除いてこの中央部の左右に広い排気口１ｃを形
成している。一方、フレーム１の左端に外周の嵌合部が
挿入され、ボルトで固定される鋳物製のブラケット19
は、中間部から外周まで外面側が平坦で、内面側には、
排気ファン11の外周の外面側と対置するように環状の凸
部19ｂが突設されている。

【００３４】図３は、図１で示したブラケット19の内面
に突設された凸部19ｂと排気ファン11の外周部分を示す
拡大詳細図で、特に請求項５に対応する図である。図３
に示すように、ブラケット19に突設された凸部19ｂの内
周と排気ファン11の外周との間には、この鉄道車両用主
電動機の定格が120 〜150 ｋＷのとき、１mmの微小間隙
Ｂが形成されている。

【００３５】このようにフレームとブラケットが構成さ
れた鉄道車両用主電動機においては、回転子軸８が例え
ば図２の矢印Ａ１に示すように反時計方向に回転した場
合には、内部の空気は、図２の矢印Ａ２に排気ファン11
によって、フレーム１の内周に放出される。

【００３６】このうち、下部に放出された空気は、両側
の排気口１ｃから直接下方に排出され、中間部から上部
に排出された空気は、フレーム１の内周を半周して排気
口１ｃから放出される。

【００３７】一方、排気ファン11から放出される空気に
よって発生したフレーム１の内部の騒音は、ブラケット
19の内面に突設された凸部19ｂと排気ファン11の外周と
の間に形成された微小間隙Ｂによって遮断されるので、
負圧緩和穴19ａから機外に放出される騒音を低減するこ
とができる。

【００３８】また、フレームの下部に排気口を広く形成
することができるので、同一定格の電動機と比べて冷却
効果を上げることができる。なお、上記実施形態におい
て、ブラケットと排気ファンとの間に形成された微小間
隙Ｂ，Ｃは、発明者の実験結果では、0.5mm 〜1.5mm の
範囲であればよいことが分った。

【００３９】図４は、本発明の鉄道車両用主電動機の第
２の実施形態を示す部分拡大断面図で、特に請求項４に
対応し、第１の実施形態で示した図３に対応し、左側の
ブラケットと排気ファンのみを示す。

【００４０】図４において、第１の実施形態と異なると
ころは、ブラケットと通気ファンとの間に形成した間隙
の位置と構成で、他は、第１の実施形態で示した図１及
び図２と同一である。

【００４１】すなわち、図４で示したブラケット20は、
軸受押え28の外周に近接して負圧緩和穴20ａが形成さ
れ、この負圧緩和穴20ａの外側に近接して凸部20ｂが環
状に突設されている。

【００４２】一方、通気ファン21は、外径が第１の実施
形態で示した図１〜図３で示した排気ファン11と比べて
大きくなっており、この通気ファン21のブラケット側に
対して、環状の凸部21ａが凸部20ｂの外周側に突設さ
れ、凸部21ａの外周との間に約１mmの微小間隙Ｃを形成
している。

【００４３】このように構成された鉄道車両用主電動機
においては、排気口が広く形成されるので、同一定格の
電動機に対しても通気ファンの外径を増やすことがで
き、内部のロータバーなどの温度上昇を抑えることがで
きるだけでなく、通気ファンの放出口から間隙Ｃに至る
空隙が断面Ｌ字形で且つ長くなるので、負圧緩和穴20ａ
から外部に放出される騒音を更に減らすことができる。

【００４４】次に、図５は、本発明の鉄道車両用主電動
機の第３の実施形態を示す部分断面図で、請求項２に対
応し、第１の実施形態で示した図１及び第２の実施形態
で示した図４に対応する図、図６は図５の左側面縮小図
で、同じく図２に対応する図である。

【００４５】図５及び図６において、特に前述した第１
の実施形態で示した図１〜図３と異なるところは、ブラ
ケットの構造で、他は同一である。すなわち、図５に示
したブラケット22は、軸受６が挿入される略円錐台状の
中央部分が図１で示したブラケット19と比べて内側に僅
かに突き出ている。

【００４６】さらに、図６で示した６箇所の負圧緩和穴
22ａの内面側には、ブラケット19の内面側に形成された
略円錐台状の斜面部に対して、負圧緩和溝22ｂが放射状
に形成され、この負圧緩和溝22ｂの回転軸側の端部は、
回転軸８の軸心線と直交方向に形成された負圧緩和室22
ｃに連通している。

【００４７】各負圧緩和溝22ｂの内面側には、軟鋼板か
ら製作された帯板状のカバー25が添設され、ブラケット
19に連続溶接されている。さらに、回転軸８の軸受６の
内面側に挿入された軸受押え24の排気ファン側の外周と
ブラケット19の排気ファン側の内周との間には、約0.65
mmの微小間隙Ｄが形成されている。

【００４８】したがって、ブラケット22と排気ファン23
の間に形成された空隙は、微小間隙Ｄ及び負圧緩和溝22
ｂと負圧緩和穴23ａを通じて、外部と連通している。し
たがって、このように構成された鉄道車両用主電動機に
おいては、排気ファン11の吐出部から負圧緩和穴22ａに
至る距離が長くなるので、排気ファン11の回転によって
発生した騒音の外部への放散を抑えることができる。

【００４９】さらに、この放散の経路が、軸受押え24の
外周とブラケット22の内側の内周との形の直径が小さく
通過部の断面積の狭い部分に形成された微小間隙Ｄを経
るので、外部に対する遮音効果を上げることができる。
なお、上記実施例において、発明者が行った実験結果で
は、微小間隙Ｄは、0.3mm 〜１mmの範囲であれば、実用
化可能であることが分った。

【００５０】また、上記実施例において、ブラケット22
の内面側と排気ファン23との間に対して、図３で示した
凸部19ｂを形成して微小間隙を形成して、外部への遮音
効果を更に上げてもよい。同じく、図４で示した凸部20
ｂと凸部21ａを形成して、外部への遮音効果を更に上げ
てもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上、請求項１に対応する発明によれ
ば、内周に固定子が挿入されたフレームの片側に対し
て、負圧緩和穴が形成されたブラケットが設けられ、こ
のブラケットとフレームの他側に貫設された回転子の片
側に排気ファンが設けられた鉄道車両用主電動機におい
て、フレームの片側の下部に排気ファンの排気口を形成
し、ブラケットの内面の負圧緩和穴の位置の外周側と排
気ファンとの間に第１の微小間隙を形成することで、排
気ファンの吸気と排気で発生するフレームの内部の騒音
の負圧緩和穴からの放散を、第１の微小間隙によって抑
制したので、車内に伝播する騒音を低減することができ
る鉄道車両用主電動機を得ることができる。

【００５２】また、請求項２に対応する発明によれば、
内周に固定子が挿入されたフレームの片側に対して、負
圧緩和穴が形成されたブラケットが設けられ、このブラ
ケットとフレームの他側に貫設された回転子の片側に排
気ファンが設けられた鉄道車両用主電動機において、フ
レームの片側の下部に排気ファンの排気口を形成し、負
圧緩和穴からブラケットと回転子の外周側との間に形成
された第２の微小間隙を経て排気ファンの外面側に連通
する負圧緩和溝をブラケットの内面側に形成すること
で、排気ファンの吸気と排気で発生するフレームの内部
の騒音の負圧緩和穴からの放出を、第２の微小間隙によ
って抑制したので、車内に伝播する騒音を低減すること
ができる鉄道車両用主電動機を得ることができる。

【００５３】また、特に請求項３に対応する発明によれ
ば、ブラケットの内面に突設された凸部と排気ファンの
外周との間に第１の微小間隙を形成することで、排気フ
ァンの吸気と排気で発生するフレームの内部の騒音の負
圧緩和穴からの放出を、ブラケットの内面の凸部と排気
ファンの外周との間に形成された微小間隙によって抑制
したので、車内に伝播する騒音を低減することができる
鉄道車両用主電動機を得ることができる。

【００５４】また、特に請求項４に対応する発明によれ
ば、ブラケットの内面に突設された凸部と排気ファンの
ブラケット側の側面との間に第１の微小間隙を形成する
ことで、排気ファンの吸気と排気で発生するフレームの
内部の騒音の負圧緩和穴からの放出を、ブラケットの内
面に突設された凸部と排気ファンのブラケット側の側面
との間の微小間隙によって抑制したので、車内に伝播す
る騒音を低減することができる鉄道車両用主電動機を得
ることができる。

【００５５】また、特に請求項５に対応する発明によれ
ば、第１の間隙を0.5mm 〜1.5mm とすることで、さら
に、請求項６に対応する発明によれば、第２の微小間隙
を0.3mm 〜１mmとすることで、排気ファンの吸気と排気
で発生するフレームの内部の騒音の負圧緩和穴からの放
出を、0.5mm 〜1.5mm の第１の微小間隙又は0.3mm 〜１
mmの第２の微小間隙で抑えたので、特に車内に伝播する
騒音を低減することのできる鉄道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】本発明の鉄道車両用主電動機の第１の実施形態
を示す部分断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面縮小図。

【図３】図１の要部を示す拡大詳細図。

【図４】本発明の鉄道車両用主電動機の第２の実施形態
を示す部分拡大断面図。

【図５】本発明の鉄道車両用主電動機の第３の実施形態
を示す部分拡大断面図。

【図６】図５の左側面縮小図。

【図７】従来の鉄道車両用主電動機の一例を示す断面
図。

【図８】従来の鉄道車両用主電動機が車両の床下に懸架
された状態を示す左側面図。

【図９】従来の鉄道車両用主電動機の作用を示す図。

【符号の説明】

１…フレーム、２…固定子鉄心、３…固定子コイル、
４，19，20，22…ブラケット、５…ハウジング、６，７
…軸受、８…回転子軸、９…回転子鉄心、10…ロータバ
ー、11，21，23…排気ファン、12…通風濾過器、13…主
電動機、14…台車枠、15…車軸、16…車輪、17…車体、
19ａ，20ａ，22ａ…負圧緩和穴、19ｂ，20ｂ…凸部、22
ｂ…溝、24…軸受押え、25…カバー、Ｂ，Ｃ，Ｄ…微小
間隙。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周に固定子が挿入されたフレームの片
   側に対して、負圧緩和穴が形成されたブラケットが設け
   られ、このブラケットと前記フレームの他側に貫設され
   た回転子の片側に排気ファンが設けられた鉄道車両用主
   電動機において、前記フレームの片側の下部に前記排気
   ファンの排気口を形成し、前記ブラケットの内面の前記
   負圧緩和穴の位置の外周側と前記排気ファンとの間に第
   １の微小間隙を形成したことを特徴とする鉄道車両用主
   電動機。
2. 【請求項２】 内周に固定子が挿入されたフレームの片
   側に対して、負圧緩和穴が形成されたブラケットが設け
   られ、このブラケットと前記フレームの他側に貫設され
   た回転子の片側に排気ファンが設けられた鉄道車両用主
   電動機において、前記フレームの片側の下部に前記排気
   ファンの排気口を形成し、前記ブラケットの内面側に、
   前記負圧緩和穴から前記ブラケットと前記回転子の外周
   側との間に形成された第２の微小間隙を経て前記排気フ
   ァンの外面側に連通する負圧緩和溝を形成したことを特
   徴とする鉄道車両用主電動機。
3. 【請求項３】 前記第１の微小間隙を前記ブラケットの
   内面に突設された凸部と前記排気ファンの外周との間に
   形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   の鉄道車両用主電動機。
4. 【請求項４】 前記第１の微小間隙を前記ブラケットの
   内面に突設された凸部と前記排気ファンの前記ブラケッ
   ト側の側面との間に形成したことを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の鉄道車両用主電動機。
5. 【請求項５】 前記第１の間隙を0.5mm 〜1.5mm とした
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記
   載の鉄道車両用主電動機。
6. 【請求項６】 前記第２の微小間隙を0.3mm 〜１mmとし
   たことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに
   記載の鉄道車両用主電動機。