WO2015145578A1 - 全閉形主電動機 - Google Patents

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WO2015145578A1
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end portion
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bracket
rotor
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Inventor
健太 金子
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三菱電機株式会社
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • HELECTRICITY
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    • H02K5/10Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with arrangements for protection from ingress, e.g. water or fingers

Definitions

  • the present invention relates to a fully-enclosed main motor.
  • a fully enclosed main motor (a fully-closed main motor) is often used from the viewpoint of maintenance saving.
  • This fully-enclosed main motor has a cylindrical frame in which a rotor is arranged on the inner peripheral side, and a bracket that is arranged opposite to both ends of the frame and rotatably supports a rotor shaft. Yes.
  • a bearing is provided at the center of the bracket, and a cylindrical stator core that houses the stator coil is attached to the inner periphery of the frame. Between the inner peripheral surface of the stator core and the outer peripheral surface of the rotor. Is provided with a uniform gap.
  • the cooling fan and the frame separating the inside and outside of the machine are in a relationship between the rotating part and the fixed part, so it is necessary to provide a labyrinth between the cooling fan and the frame. Therefore, there is a problem that dust or water slightly enters the machine through this labyrinth.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fully-enclosed main electric motor that can suppress the intrusion of dust into the machine without applying or filling grease in the labyrinth.
  • a fully-enclosed main motor includes a stator, a rotor core disposed on the inner peripheral side of the stator, and a reaction between the rotor core and the rotor core.
  • a cooling fan that is attached to an end portion on the drive side and that partitions the inside and outside of the main electric motor, and is attached to the rotor core, and a hollow portion extends from the end surface on the non-drive side to at least the front of the mounting location of the cooling fan in the axial direction.
  • a rotor shaft that is provided and has a side surface provided with a ventilation hole communicating with the hollow portion; a frame that includes the stator and the rotor; and an end portion on the drive side of the frame
  • a first bracket connected to the frame, and an exhaust port connected to an end of the frame on the non-driving side, at least a part of which is disposed on the inner diameter side of the end of the main plate of the cooling fan on the non-driving side
  • a second bracket that forms a labyrinth with the end of the main plate, a first bearing that is provided on the first bracket and supports the rotor shaft, and a second bracket. And a second bearing portion that supports the rotor shaft on the side opposite to the driving hole from the ventilation hole.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fully-enclosed main motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part in a vertical section different from that of FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation and effect of the embodiment.
  • FIG. 6 is another diagram for explaining the operation and effect of the embodiment.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fully closed main motor according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part in a vertical section different from that of FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 1 and 2 are vertical cross sections that do not include the exhaust port 12, and FIGS. 3 and 4 are vertical cross sections that include the exhaust port 12.
  • FIG. 1 and FIG. 2 the position of the exhaust port 12 is shown with the dotted line for reference.
  • the fully closed main motor 100 includes a stator 10 composed of a stator core 3 and a stator coil 8, a rotor 7 disposed on the inner peripheral side of the stator 10, and the stator 10 and the rotor 7.
  • a cylindrical frame 2 a bracket 1 connected to one axial end of the frame 2, a bracket 11 connected to the other axial end of the frame 2, and a bearing provided at the axial center of the bracket 1 Part 50 and a bearing part 51 provided at the axial center part of the bracket 11.
  • the bracket 11 is configured integrally with the frame 2, but may be separate from the frame 2.
  • a ventilation path 22 is formed on the outer peripheral side of the stator core 3.
  • the ventilation path 22 is formed in the stator core 3 so as to communicate the driving side (load side) and the non-driving side (anti-load side).
  • a plurality of ventilation paths 22 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the frame 2.
  • the drive side is the tip side of the rotor shaft 24 connected to a load (not shown), and the non-drive side is the opposite side.
  • the driving side is the bracket 1 side, and the non-driving side is also the bracket 11 side.
  • the rotor 7 is arranged on the inner peripheral side of the stator 10, a rotor core 4 formed by laminating electromagnetic steel plates, an iron core presser 5 that covers one end side of the rotor core 4, and the other end side of the rotor core 4.
  • the core retainer 6 covering the core, the cooling fan 30 attached to the iron core retainer 5, the cooling fan 40 attached to the iron core retainer 6, the rotor bar 13 embedded in the rotor iron core 4, and both ends of the rotor bar 13.
  • a ring-shaped end ring 14 provided and a rotor shaft 24 fitted into the rotor core 4 are provided.
  • a uniform gap 80 is provided between the inner peripheral surface of the stator core 3 and the outer peripheral surface of the rotor core 4.
  • the bearing portion 50 includes a bearing 50 a that rotatably supports the tip end portion of the rotor shaft 24, bearing stoppers 50 b and 50 c that are respectively attached to the tip portion of the rotor shaft 24, and a bearing cap 50 d that is attached to the bracket 1. And.
  • a bearing 50 a that rotatably supports the tip end portion of the rotor shaft 24, bearing stoppers 50 b and 50 c that are respectively attached to the tip portion of the rotor shaft 24, and a bearing cap 50 d that is attached to the bracket 1.
  • an inner ring is sandwiched between bearing stoppers 50b and 50c, and an outer ring is sandwiched between the bracket 1 and a bearing cap 50d.
  • the bracket 1 is provided with a grease pocket 31a
  • the bearing cap 50d is provided with a grease pocket 31b.
  • the grease pocket 31a is disposed at a position facing one end of the bearing 50a in the axial direction
  • the grease pocket 31b is disposed at a position facing the other end of the bearing 50a in the axial direction.
  • a labyrinth 32a is provided between the bracket 1 and the bearing stopper 50b, and a labyrinth 32b is provided between the bearing cap 50d and the bearing stopper 50c.
  • the labyrinths 32a and 32b are labyrinth-like minute gaps that form the boundary between the rotating part and the fixed part, prevent the lubricating grease from leaking out of the machine, and dust or water from the outside of the machine to the bearing 50a and the machine. Prevent the intrusion.
  • the bearing portion 51 is attached to the bearing 11 a that rotatably supports the rear end portion 24 a of the rotor shaft 24, bearing stoppers 51 b and 51 c that are respectively attached to the rear end portion 24 a of the rotor shaft 24, and the bracket 11. And a bearing cap 51d attached to the housing 33.
  • the bearing 51a has an inner ring sandwiched between bearing stoppers 51b and 51c, and an outer ring sandwiched between the housing 33 and a bearing cap 51d.
  • the rear end 24a is the end of the rotor shaft 24 on the side opposite to the driving side.
  • the housing 33 is provided with a grease pocket 34a, and the bearing cap 51d is provided with a grease pocket 34b.
  • the grease pocket 34a is disposed at a position facing the one end of the bearing 51a in the axial direction
  • the grease pocket 34b is disposed at a position facing the other end of the bearing 51a in the axial direction.
  • a labyrinth 35a is provided between the housing 33 and the bearing stopper 51b, and a labyrinth 35b is provided between the bearing cap 51d and the bearing stopper 51c.
  • the labyrinths 35a and 35b are labyrinth-like minute gaps that constitute the boundary between the rotating part and the fixed part, prevent the lubricating grease from leaking out of the machine, and dust or water from the outside of the machine to the bearing 51a and the machine. Prevent the intrusion.
  • a hollow portion 24 b is provided in the rear end portion 24 a of the rotor shaft 24.
  • the rear end portion 24a has a hollow cylindrical shape.
  • the hollow portion 24b is provided in a certain length in the axial direction from the rear end surface of the rotor shaft 24, for example, in a cylindrical shape.
  • the hollow portion 24b is provided from the rear end surface of the rotor shaft 24 in the axial direction beyond the attachment portion of the bearing portion 51 to at least the base end portion (attachment portion to the rotor 7) of the cooling fan 40. Yes.
  • a plurality of ventilation holes 24c are provided in the circumferential direction on the side surface of the rear end 24a.
  • the ventilation hole 24c passes through the side surface of the rear end portion 24a in the radial direction between the mounting portion of the cooling fan 40 and the bearing portion 51 in the axial direction, and communicates with the hollow portion 24b.
  • the bearing portion 51 supports the rear end portion 24a on the non-driving side from the ventilation hole 24c.
  • the bearing cap 51d and the bearing stopper 51c are formed in an annular shape so as not to close the opening of the end surface of the rear end portion 24a.
  • the cooling fan 30 includes, for example, a mortar-shaped main plate 30a whose inner diameter increases toward the driving side, and a plurality of blades 30b provided on the main plate 30a.
  • the cooling fan 30 is attached to the end of the rotor core 4 on the drive side via the core retainer 5.
  • the cooling fan 30 can stir the air in the machine. Further, in FIG. 1, the cooling fan 30 is provided on the drive side, but the effect of the present application is not changed for a configuration without the cooling fan 30.
  • the cooling fan 40 includes, for example, a mortar-shaped main plate 40a and a plurality of wings 40b provided on the main plate 40a.
  • the cooling fan 40 is attached to the end of the rotor core 4 on the counter drive side via the iron core retainer 6.
  • the main plate 40 a partitions the inside and outside of the fully closed main motor 100.
  • the cooling fan 40 can agitate the air in the machine.
  • a labyrinth 41 is provided between the main plate 40a and the bracket 11. That is, the labyrinth 41 is provided between the end surface of the end portion 40d of the main plate 40a and the inner surface of the bracket 11 facing the end surface.
  • the end portion 40d is an end portion of the main plate 40a on the non-driving side.
  • the labyrinth 41 is provided with a certain length in the radial direction, and is provided over the circumferential direction around the rotor shaft 24.
  • the labyrinth 41 extends from the opening on the inner diameter side to the outer diameter side, and then extends to the axial driving side, and then extends to the outer diameter side, and then extends to the axial driving side, and subsequently to the outer diameter side. It extends to the outer diameter side, and further extends to the outer diameter side to the opening on the outer diameter side.
  • the specific shape of the labyrinth 41 is not limited to the illustrated example.
  • the inner diameter of the main plate 40a increases toward the non-driving side, the inner diameter starts to decrease at the end portion 40d.
  • the inner peripheral surface of the end portion 40 d is formed in a concave shape that is smooth in the axial direction with respect to the rotor shaft 24.
  • the inner diameter side end portion 40c which is a portion on the inner diameter side of the end portion 40d, protrudes to the non-driving side as compared with other portions of the end portion 40d, for example. Specifically, the inner diameter side end portion 40c protrudes in the axial direction from the portion of the inner surface of the bracket 11 where the labyrinth 41 is not provided to the non-driving side (FIG. 2).
  • the bracket 11 is provided with, for example, a plurality of exhaust ports 12 penetrating the bracket 11 in the circumferential direction.
  • the exhaust port 12 is disposed so that at least a part thereof is located on the inner diameter side of the end portion 40d.
  • the exhaust port 12 is formed in such a position and size that the inner diameter side end portion 40c is included in the radial opening range, and the portion of the inner diameter side end portion 40c facing the exhaust port 12 is the exhaust port. 12 protrudes into the inside (FIG. 3). Further, the inner diameter side end portion 40c is disposed on the outer diameter side in the exhaust port 12 so that the exhaust port 12 is not blocked.
  • FIG. 4 shows details of the exhaust port 12 and the end 40d.
  • the outer diameter side portion of the vertical cross-sectional shape of the exhaust port 12 is inclined with respect to the axial direction so that the radial size of the exhaust port 12 increases toward the non-driving side. That is, the outer diameter side portion 12a of the surface of the bracket 11 constituting the exhaust port 12 is inclined with respect to the axial direction so as to be separated from the rotor shaft 24 toward the counter drive side.
  • the inner diameter side portion of the longitudinal cross-sectional shape of the exhaust port 12 is parallel to the axial direction. That is, the inner diameter side portion 12b of the surface of the bracket 11 constituting the exhaust port 12 is parallel to the axial direction.
  • the cross-sectional shape of the exhaust port 12 may be a square, for example. Note that the cross-sectional shape of the exhaust port 12 may be a shape other than a square. Further, the inner diameter side portion 12b can also be inclined with respect to the axial direction on the opposite side to the outer diameter side portion 12a. In this case, the cross-sectional shape of the exhaust port 12 can be circular, for example.
  • the length of the inner diameter side end portion 40c is shown between AB, and the axial position inside the exhaust port 12 is shown by a straight line connecting CD. Since a part of the inner diameter side end 40c in the axial direction protrudes into the exhaust port 12, AB and CD intersect each other.
  • a straight line extending the outer diameter side portion of the exhaust port 12 to the driving side in the longitudinal sectional shape of the exhaust port 12 intersects AB, and the intersection is located between AB.
  • the inner peripheral surface of the end portion 40d is formed in a smooth concave shape in the axial direction with respect to the rotor shaft 24 (see the vicinity of R).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation and effect of the present embodiment, and arrows indicate wind currents.
  • FIG. 6 is another figure for demonstrating the operation
  • the cooling fan 40 also rotates with the rotation of the rotor 7. As the cooling fan 40 rotates, the cooling air enters from the end surface of the rear end portion 24a of the rotor shaft 24, flows through the hollow portion 24b and flows out from the ventilation hole 24c in the outer diameter direction, and further, the main plate 40a and the bearing portion 51. The air flow is formed between the air outlet and the direction of the inner peripheral surface of the end portion 40d.
  • the cooling air flows through the hollow portion 24b of the rotor shaft 24, the cooling air flows through the air passage formed between the main plate 40a and the bearing portion 51.
  • the central side of the bearing 51 can also be cooled.
  • heat from the rotor core 4 side is also cut off. Therefore, in this embodiment, even if the air volume by the cooling fan 40 is reduced, the temperature rise of the bearing portion 51 can be suppressed. Therefore, the capacity of the cooling fan 40 can be reduced and the air volume can be reduced. As a result, the wind pressure is reduced, dust guided to the labyrinth 41 is suppressed, and entry of dust into the fully closed main electric motor 100 can be suppressed.
  • the intrusion of dust into the labyrinth 41 can be suppressed and the intrusion of dust into the machine can be prevented without applying and filling the grease into the labyrinth 41 as in Patent Document 1. be able to.
  • the cooling air mixed with dust is directed toward the rotor shaft 24 at the end 40d, so that it is difficult for the cooling air to enter the labyrinth 41, and the invasion of dust into the labyrinth 41 is further prevented.
  • the dust is exhausted from the exhaust port 12 together with the cooling air before reaching the entrance of the labyrinth 41.
  • the inner peripheral surface of the end portion 40d is preferably formed concavely and smoothly in the axial direction, but other shapes are possible as long as the cooling air is directed toward the rotor shaft 24. .
  • a labyrinth is provided between the ventilation fan (415) and the bracket (204).
  • the labyrinth is inside the exhaust port, and a part of the cooling air flowing out from the inside is bounced back to the wall surface of the bracket (204).
  • the opening of the labyrinth is opened on the opposite side of the wall surface of the bracket (204), dust contained in the cooling air enters the labyrinth.
  • the bracket (204) protruding toward the ventilation fan (415) is concave near the opening of the labyrinth, it has a shape in which moisture tends to accumulate near the opening of the labyrinth, If moisture accumulates at this location, it will be pushed into the labyrinth.
  • the opening on the inner diameter side of the labyrinth 41 is opened in the radial direction, even if the cooling air is bounced off the wall surface of the bracket 11, the cooling air containing dust is opened. From entering the labyrinth is suppressed. Further, by causing the inner diameter side end portion 40 c to protrude into the exhaust port 12, moisture flowing along the main plate 40 a is suppressed from entering the labyrinth 41 beyond the first radial portion of the labyrinth 41.
  • fully closed main motor 100 shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique and does not depart from the gist of the present invention. Of course, it is possible to change the configuration such as omitting a part.
  • the present invention is useful as a fully-enclosed main motor for, for example, a railway vehicle.

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Abstract

回転子軸(24)は、反駆動側の端面から冷却ファン(40)の主板(40a)の基端部の手前まで中空に構成する。回転子軸(24)の側面には、中空部(24b)に連通する通風穴(24c)が設けられる。また、主板(40a)の反駆動側の端部(40d)とブラケット(11)との間にラビリンス(41)が設けられている。冷却ファン(40)の回転により、冷却風が上記端面から入気し、中空部(24b)を通過し、通風穴(24c)を介して主板(40a)と軸受部(51)とで構成される通風路を通過し、ブラケット(11)に設けられた排気口(12)を介して排気される。

Description

全閉形主電動機
 本発明は、全閉形主電動機に関するものである。
 一般に、鉄道車両用の主電動機には、省保守性の観点から全密閉形の主電動機(全閉形主電動機)が多く採用されている。この全閉形主電動機は、筒状を成し内周側に回転子が配置されるフレームと、フレームの両端に対向して配置され回転子軸を回転可能に支持するブラケットと、を有している。このブラケットの中心部には軸受が設けられ、フレームの内周部にはステータコイルを収納する円筒状の固定子鉄心が取り付けられ、固定子鉄心の内周面と回転子の外周面との間には一様な空隙が設けられている。
 このように構成された全閉形主電動機では、電動機内部を密閉する構造上、外気を直接電動機内部へ取り込んで冷却ができないため、機内の熱を機外へ放熱するためには放熱面積を増やすなどの措置が必要となり、機器が大型化するデメリットがある。そこで、このデメリットを解消すべく、冷却ファンを機内と機外とを仕切る部品として利用した全閉形主電動機が提案されている。
 この全閉形主電動機では、機内と機外を仕切る冷却ファンとフレームが、回転部と固定部の関係にあるので、冷却ファンとフレームとの間にはラビリンスを設ける必要がある。そのため、このラビリンスを介して塵埃または水が機内に僅かに侵入するという問題がある。
 このような問題を解決するため、特許文献1に記載された従来の主電動機では、ラビリンスに軸受潤滑グリースと同等または類似のグリースを塗布、充填して塵埃等の侵入を防止している。
特開2012-50172号公報
 しかしながら、上記従来の技術によれば、主電動機の組立て作業時にグリースが吐き出されることを防止する対応が必要となり、さらにグリースの経年劣化により塵埃の侵入防止効果が低下するという課題があった。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラビリンスへのグリースの塗布、充填をすることなく、機内への塵埃の侵入を抑制することが可能な全閉形主電動機を得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る全閉形主電動機は、固定子と、前記固定子の内周側に配置される回転子鉄心と、前記回転子鉄心の反駆動側の端部に取り付けられ、当該主電動機の内外を仕切る冷却ファンと、前記回転子鉄心に取り付けられ、反駆動側の端面から軸方向に少なくとも前記冷却ファンの取付け箇所の手前まで中空部が設けられると共に、前記中空部に連通する通風穴が側面に設けられた回転子軸と、を有する回転子と、前記固定子および前記回転子を内包するフレームと、前記フレームの駆動側の端部に接続された第1のブラケットと、前記フレームの反駆動側の端部に接続され、少なくともその一部が前記冷却ファンの主板の反駆動側の端部よりも内径側に配置された排気口が設けられると共に、前記主板の前記端部との間でラビリンスを構成する第2のブラケットと、前記第1のブラケットに設けられ、前記回転子軸を支持する第1の軸受部と、前記第2のブラケットに設けられ、前記回転子軸を前記通風穴よりも反駆動側で支持する第2の軸受部と、を備えることを特徴とする。
 本発明によれば、ラビリンスへのグリースの塗布、充填をすることなく、機内への塵埃の侵入を抑制することができる、という効果を奏する。
図1は、実施の形態に係る全閉形主電動機の縦断面図である。 図2は、図1の要部拡大図である。 図3は、図1とは別の縦断面による要部拡大図である。 図4は、図3の部分拡大図である。 図5は、実施の形態の動作および効果を説明するための図である。 図6は、実施の形態の動作および効果を説明するための別の図である。
 以下に、本発明に係る全閉形主電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
 図1は、本実施の形態に係る全閉形主電動機の縦断面図である。図2は、図1の要部拡大図である。図3は、図1とは別の縦断面による要部拡大図である。図4は、図3の部分拡大図である。なお、図1および図2は、排気口12を含まない縦断面であり、図3および図4は、排気口12を含む縦断面である。また、図1および図2では、参照のため排気口12の位置を点線で示している。以下、図1~図4を参照して、本実施の形態に係る全閉形主電動機の構成について説明する。
 全閉形主電動機100は、固定子鉄心3および固定子コイル8で構成される固定子10と、固定子10の内周側に配置された回転子7と、固定子10および回転子7を内包する筒状のフレーム2と、フレーム2の軸方向一端部に接続されたブラケット1と、フレーム2の軸方向他端部に接続されたブラケット11と、ブラケット1の軸中心部に設けられた軸受部50と、ブラケット11の軸中心部に設けられた軸受部51とを備えている。なお、図示例では、ブラケット11はフレーム2と一体的に構成されているが、フレーム2と別体であってもよい。
 フレーム2には、固定子鉄心3の外周側に通風路22が形成されている。通風路22は、駆動側(負荷側)と反駆動側(反負荷側)とを連通するように固定子鉄心3に形成され、例えばフレーム2の周方向に等間隔で複数設けられている。なお、駆動側は、図示しない負荷に接続される回転子軸24の先端部側であり、反駆動側はこれと反対側をいう。駆動側はブラケット1側であり、反駆動側はブラケット11側でもある。
 回転子7は、固定子10の内周側に配置され電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心4と、回転子鉄心4の一端側を覆う鉄心押え5と、回転子鉄心4の他端側を覆う鉄心押え6と、鉄心押え5に取り付けられた冷却ファン30と、鉄心押え6に取り付けられた冷却ファン40と、回転子鉄心4に埋め込まれたローターバー13と、ローターバー13の両端に設けられたリング状のエンドリング14と、回転子鉄心4に嵌め込まれた回転子軸24とを備えている。また、固定子鉄心3の内周面と回転子鉄心4の外周面との間には一様な空隙80が設けられている。全閉形主電動機100が鉄道車両に用いられる場合には、回転子7の回転力は駆動側に配置された継手(図示せず)および歯車装置(図示せず)を介して車輪(図示せず)に伝達される。
 軸受部50は、回転子軸24の先端部を回転自在に支持する軸受50aと、それぞれ回転子軸24の先端部に装着されたベアリングストッパ50b,50cと、ブラケット1に装着されたベアリングキャップ50dとを備えている。軸受50aは、内輪がベアリングストッパ50b,50cで挟まれ、外輪がブラケット1およびベアリングキャップ50dで挟まれている。
 また、ブラケット1には、グリースポケット31aが設けられ、ベアリングキャップ50dには、グリースポケット31bが設けられている。グリースポケット31aは、軸方向において軸受50aの一端と対向する位置に配置され、グリースポケット31bは、軸方向において軸受50aの他端と対向する位置に配置されている。
 また、ブラケット1とベアリングストッパ50bとの間にはラビリンス32aが設けられ、ベアリングキャップ50dとベアリングストッパ50cとの間にはラビリンス32bが設けられている。ラビリンス32a,32bは、回転部と固定部との境目を構成する迷路状の微小隙間であり、潤滑用グリースが機外へ漏れ出すことを防ぎ、機外から軸受50aおよび機内への塵埃または水の侵入を防止する。
 軸受部51は、回転子軸24の後端部24aを回転自在に支持する軸受51aと、それぞれ回転子軸24の後端部24aに装着されたベアリングストッパ51b,51cと、ブラケット11に装着されたハウジング33と、ハウジング33に装着されたベアリングキャップ51dとを備えている。軸受51aは、内輪がベアリングストッパ51b,51cで挟まれ、外輪がハウジング33およびベアリングキャップ51dで挟まれている。なお、後端部24aは回転子軸24の反駆動側の端部である。
 また、ハウジング33には、グリースポケット34aが設けられ、ベアリングキャップ51dには、グリースポケット34bが設けられている。グリースポケット34aは、軸方向において軸受51aの一端と対向する位置に配置され、グリースポケット34bは、軸方向において軸受51aの他端と対向する位置に配置されている。
 また、ハウジング33とベアリングストッパ51bとの間にはラビリンス35aが設けられ、ベアリングキャップ51dとベアリングストッパ51cとの間にはラビリンス35bが設けられている。ラビリンス35a,35bは、回転部と固定部との境目を構成する迷路状の微小隙間であり、潤滑用グリースが機外へ漏れ出すことを防ぎ、機外から軸受51aおよび機内への塵埃または水の侵入を防止する。
 回転子軸24の後端部24aには、中空部24bが設けられている。換言すれば、後端部24aは中空円筒状である。中空部24bは、回転子軸24の後端面から軸方向に一定の長さ例えば円筒状に設けられている。例えば、中空部24bは、回転子軸24の後端面から軸方向に軸受部51の取付け個所を超えて少なくとも冷却ファン40の基端部(回転子7への取付け箇所)の手前まで設けられている。
 さらに、後端部24aの側面には、周方向に例えば複数の通風穴24cが設けられている。詳細には、通風穴24cは、軸方向において冷却ファン40の取付け箇所と軸受部51との間で後端部24aの側面を径方向に貫通し、中空部24bに連通している。軸受部51は、通風穴24cよりも反駆動側で後端部24aを支持している。また、ベアリングキャップ51dおよびベアリングストッパ51cは、後端部24aの端面の開口を閉塞しないように環状に形成されている。
 冷却ファン30は、例えば、駆動側に向かって内径が拡大するすり鉢状の主板30aと、主板30aに設けられた複数の羽30bとを備えている。冷却ファン30は、鉄心押え5を介して回転子鉄心4の駆動側の端部に取り付けられている。冷却ファン30は、機内の空気を撹拌することができる。また、図1では、駆動側に冷却ファン30を備えているが、冷却ファン30を備えない構成についても本願の作用効果に変わりはない。
 冷却ファン40は、例えば、すり鉢状の主板40aと、主板40aに設けられた複数の羽40bとを備えている。冷却ファン40は、鉄心押え6を介して回転子鉄心4の反駆動側の端部に取り付けられている。主板40aは、全閉形主電動機100の内外を仕切っている。冷却ファン40は、機内の空気を撹拌することができる。
 また、主板40aとブラケット11との間にはラビリンス41が設けられている。すなわち、主板40aの端部40dの端面と当該端面に対向するブラケット11の内面との間にはラビリンス41が設けられている。ここで、端部40dは、主板40aの反駆動側の端部である。ラビリンス41は、径方向に一定の長さ設けられ、かつ、回転子軸24を中心として周方向にわたって設けられている。ラビリンス41は、内径側の開口部から外径側に伸び、つづいて軸方向の駆動側に伸び、つづいて外径側に伸び、つづいて軸方向の駆動側に伸び、つづいて外径側に伸び、つづいて外径側に伸び、さらに外径側に伸びて外径側の開口部まで形成されている。なお、ラビリンス41の具体的な形状は図示例に限定されない。
 また、主板40aは、例えば、反駆動側に向かって内径が拡大した後、端部40dで内径が縮小に転ずる。端部40dの内周面は、回転子軸24に対して軸方向に滑らかな凹状に形成されている。
 また、端部40dの内径側の部分である内径側端部40cは、例えば、端部40dのその他の部分に比べて反駆動側に突出している。詳細には、内径側端部40cは、ブラケット11の内面のうちラビリンス41が設けられていない部分よりも軸方向に反駆動側に突出している(図2)。
 また、ブラケット11には、ブラケット11を貫通する排気口12が周方向に例えば複数設けられている。排気口12は、少なくともその一部が端部40dよりも内径側に位置するように配置される。図示例では、排気口12は、その径方向の開口範囲に内径側端部40cが含まれるような位置および大きさに形成され、内径側端部40cの排気口12に面する部分は排気口12内に突き出ている(図3)。また、内径側端部40cは排気口12内では外径側に配置されており、排気口12を閉塞しないようになっている。
 図4では、排気口12および端部40dの詳細について示している。排気口12の縦断面形状のうち外径側部分は、排気口12の径方向の大きさが反駆動側に向かうにつれて拡大するように軸方向に対して傾斜している。つまり、排気口12を構成するブラケット11の面のうち外径側部分12aは、反駆動側に向かうにつれて回転子軸24から離れるように軸方向に対して傾斜している。また、図示例では、排気口12の縦断面形状のうち内径側部分は、軸方向と平行になっている。つまり、排気口12を構成するブラケット11の面のうち内径側部分12bは、軸方向と平行になっている。排気口12の横断面形状は例えば方形とすることができる。なお、排気口12の横断面形状は方形以外の形状とすることもできる。また、内径側部分12bも外径側部分12aと逆側に軸方向に対して傾斜させることもできる。この場合、排気口12の横断面形状は例えば円形とすることができる。
 また、図4では、内径側端部40cの長さをAB間で示し、排気口12の内側の軸方向位置をCDを結ぶ直線で示している。内径側端部40cの軸方向の一部は排気口12内に突出しているので、ABとCDは交差する。
 また、図4に示すように、排気口12の縦断面形状のうち外径側部分を駆動側に延長した直線はABと交差し、交点はAB間に位置する。これにより、排気口12内でラビリンス41の入口を狭くすることができるので、水分の侵入を抑制することができる。
 また、上述したように、端部40dの内周面は回転子軸24に対して軸方向に滑らかな凹状に形成されている(R近傍参照)。
 次に、図5および図6を参照して、本実施の形態の動作および効果について説明する。図5は、本実施の形態の動作および効果を説明するための図であり、矢印は風流を示している。また、図6は、本実施の形態の動作および効果を説明するための別の図であり、矢印は水の移動方向を示している。
 図5に示すように、回転子7の回転に伴い、冷却ファン40も回転する。冷却ファン40が回転することで、冷却風が回転子軸24の後端部24aの端面から入気し、中空部24bを通り通風穴24cから外径方向に流れ出し、さらに主板40aと軸受部51との間に形成された風路を流れ、端部40dの内周面で内径側に向きを変えられて排気口12から排気される。
 このように、本実施の形態では、冷却風が回転子軸24の中空部24b内を流れた後、主板40aと軸受部51との間に形成された風路を流れるので、冷却風が軸受部51の中心側から外周側にかけて流れることとなり、従来のように軸受51aの外周側のみを冷却する構造と異なり、軸受部51の中心側も冷却することができる。さらに、中空部24bを設けることにより、回転子鉄心4側からの熱も遮断される。そのため、本実施の形態では、冷却ファン40による風量を少なくしても軸受部51の温度上昇が抑えられるため、冷却ファン40の能力を下げて風量を減らすことができる。これにより、風圧が小となり、ラビリンス41へ誘導される塵埃が抑制され、全閉形主電動機100内部への塵埃の侵入を抑制することができる。
 従って、本実施の形態によれば、特許文献1のようにラビリンス41へのグリースの塗布、充填をすることなく、ラビリンス41への塵埃の侵入を抑制し、機内への塵埃の侵入を防止することができる。
 また、本実施の形態では、塵埃の混じった冷却風は端部40dにて回転子軸24側に向けられるので、ラビリンス41に侵入し難くなり、ラビリンス41への塵埃の侵入がより一層防止される。つまり、塵埃がラビリンス41の入口に到達する前に冷却風とともに排気口12から排気される。なお、端部40dの内周面は軸方向に凹状にかつ滑らかに形成することが好ましいが、冷却風の方向を回転子軸24側に向かわせるものであればこれ以外の形状も可能である。
 次に、図6に示すように、水分は図中の矢印のように移動する。すなわち、主板40aの内周面に付着した水分は、冷却ファン40の回転による遠心力および風流により、主板40aの内周面に沿って軸方向の反駆動側に移動し、内径側端部40cの先端に達し、さらに、内径側端部40cの端面と排気口12を構成する面(図4の外径側部分12a)を伝たって排気口12から排出される。つまり、内径側端部40cを排気口12内に突出させることにより、主板40aに沿って流れた水分はラビリンス41の最初の径方部分を越えてラビリンス41に侵入することがない。
 また、上述したように、排気口12を構成するブラケット11の面のうち外径側部分12aあるいは排気口12の外径側の縦断面形状を駆動側に延長すると、内径側端部40cの外径側側面と交差する(図4)。これにより、排気口12内ではラビリンス41の入口を狭くすることができ、水分の侵入がより一層抑制される。
 なお、特許文献1の図4には、通風ファン(415)とブラケット(204)との間にラビリンスが設けられている。しかしながら、特許文献1の図4に示される構成では、ラビリンスは排気口よりも内側にあり、内部から流れ出た冷却風の一部はブラケット(204)の壁面に跳ね返されることとなる。この際、同図の構成では、ブラケット(204)の壁面の反対側にラビリンスの開口部が開口しているので、冷却風に含まれる塵埃がラビリンスへ侵入してしまう。また、通風ファン(415)に向かって突き出たブラケット(204)の部分の外面がラビリンスの開口部付近で凹状となっているため、ラビリンスの開口部付近に水分が溜まりやすい形状となっており、この箇所に水分が溜まるとラビリンスへ押し込まれることとなる。
 これに対し、本実施の形態では、ラビリンス41の内径側の開口部を径方向に開口させているので、冷却風がブラケット11の壁面で跳ね返されても、塵埃を含んだ冷却風が開口部からラビリンスへ入ることが抑制される。また、内径側端部40cを排気口12内に突出させることにより、主板40aに沿って流れた水分はラビリンス41の最初の径方部分を越えてラビリンス41に侵入することが抑制される。
 なお、本実施の形態に係る全閉形主電動機100は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
 以上のように、本発明は、例えば鉄道車両用の全閉形主電動機として有用である。
 1,11 ブラケット、2 フレーム、3 固定子鉄心、4 回転子鉄心、5,6 鉄心押え、7 回転子、8 固定子コイル、10 固定子、12 排気口、12a 外径側部分、12b 内径側部分、13 ローターバー、14 エンドリング、22 通風路、24 回転子軸、24a 後端部、24b 中空部、24c 通風穴、30 冷却ファン、30a 主板、30b 羽、31a,31b,34a,34b グリースポケット、32a,32b,35a,35b ラビリンス、33 ハウジング、40 冷却ファン、40a 主板、40b 羽、40c 内径側端部、40d 端部、41 ラビリンス、50,51 軸受部、50a,51a 軸受、50b,50c,51b,51c ベアリングストッパ、50d,51d ベアリングキャップ、80 空隙、100 全閉形主電動機。
 

Claims (6)

  1.  固定子と、
     前記固定子の内周側に配置される回転子鉄心と、前記回転子鉄心の反駆動側の端部に取り付けられ、当該主電動機の内外を仕切る冷却ファンと、前記回転子鉄心に取り付けられ、反駆動側の端面から軸方向に少なくとも前記冷却ファンの取付け箇所の手前まで中空部が設けられると共に、前記中空部に連通する通風穴が側面に設けられた回転子軸と、を有する回転子と、
     前記固定子および前記回転子を内包するフレームと、
     前記フレームの駆動側の端部に接続された第1のブラケットと、
     前記フレームの反駆動側の端部に接続され、少なくともその一部が前記冷却ファンの主板の反駆動側の端部よりも内径側に配置された排気口が設けられると共に、前記主板の前記端部との間でラビリンスを構成する第2のブラケットと、
     前記第1のブラケットに設けられ、前記回転子軸を支持する第1の軸受部と、
     前記第2のブラケットに設けられ、前記回転子軸を前記通風穴よりも反駆動側で支持する第2の軸受部と、
     を備えることを特徴とする全閉形主電動機。
  2.  前記主板の前記端部の内周面は、前記軸方向に滑らかでかつ凹状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の全閉形主電動機。
  3.  前記主板の前記端部の一部分である内径側端部は、当該端部の他の部分よりも反駆動側に突出しており、
     前記排気口は、その径方向の開口範囲に前記内径側端部が含まれるような位置および大きさに形成され、
     前記内径側端部の前記排気口に面する部分が、前記排気口内に突出していることを特徴とする請求項1または2に記載の全閉形主電動機。
  4.  前記内径側端部は、前記排気口内では、外径側に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の全閉形主電動機。
  5.  前記排気口の外径側の縦断面形状は、前記排気口の径方向の大きさが反駆動側に向かうにつれて拡大するように前記軸方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項4に記載の全閉形主電動機。
  6.  前記排気口の外径側の縦断面形状を駆動側に延長すると、前記内径側端部の外径側側面と交差することを特徴とする請求項5に記載の全閉形主電動機。
     
     
     
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