(57)【要約】【課題】台車内の狭い据付スペース内に設置可能であり、十分な強度と機内の通風冷却性能を確保し、ステータ鉄心の外径を大きくすることができ、大出力化を実現できる車両用通風冷却形回転電機を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る車両用通風冷却形回転電機は、冷却風導入口２１から機内の軸方向一端側に冷却風を取入れ、この冷却風を機内の他端側に通風させて排風口より機外に排気する一方、冷却風導入口２１から機内に取入れた冷却風の一部を、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｄに通風させる。鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｄの軸方向に略垂直な断面の面積は、一端側の案内ダクト部分、他端側の案内ダクト部分、ダクト部分とのうちの少なくとも一つによって冷却風の流量を調整させるように変化されている。【選択図】      図１
2010207091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風導入口から機内の軸方向一端側に冷却風を取入れ、前記冷却風を前記機内の他端側に通風させて排風口より機外に排気すると共に、前記冷却風導入口から前記機内に取入れた前記冷却風の一部をステータ鉄心の外周に形成されている鉄心外周冷却通風路に通風させる車両用通風冷却形回転電機において、
前記鉄心外周冷却通風路は、
前記軸方向一端側から前記他端側に前記冷却風の一部を導き、
前記軸方向から見た場合において、前記ステータ鉄心の上側外周部と左側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第１通風路、前記ステータ鉄心の左側外周部と下側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第２通風路、前記ステータ鉄心の上側外周部と右側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第３通風路、前記ステータ鉄心の右側外周部と下側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第４通風路のうちの少なくとも２つの通風路を備えており、
前記少なくとも２つの通風路は、前記一端側の第１案内ダクト部分と、前記他端側の第２案内ダクト部分と、前記第１案内ダクト部分と前記第２案内ダクト部分との間のダクト部分とを含み、
前記少なくとも２つの通風路の軸方向に略垂直な断面の面積は、前記第１案内ダクト部分、前記第２案内ダクト部分、前記ダクト部分とのうちの少なくとも一つによって冷却風の流量を調整させるように変化されている
ことを特徴とする車両用通風冷却回転電機。
【請求項２】
冷却風導入口から機内の軸方向一端側に冷却風を取入れ、前記冷却風を前記機内の他端側に通風させて排風口より機外に排気すると共に、前記冷却風導入口から前記機内に取入れた前記冷却風の一部をステータ鉄心の外周に形成されている鉄心外周冷却通風路に通風させる車両用通風冷却形回転電機において、
前記鉄心外周冷却通風路は、
前記軸方向一端側から前記他端側に前記冷却風の一部を導き、
前記軸方向から見た場合において、前記ステータ鉄心の上側外周部と左側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第１通風路、前記ステータ鉄心の左側外周部と下側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第２通風路、前記ステータ鉄心の上側外周部と右側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第３通風路、前記ステータ鉄心の右側外周部と下側外周部との間の前記ステータ鉄心の外周部に形成されている第４通風路のうちの少なくとも２つの通風路を備えており、
前記少なくとも２つの通風路の少なくとも一方に、冷却風の流量を調整させる遮断板を具備する
ことを特徴とする車両用通風冷却回転電機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の車両用通風冷却形回転電機において、
前記第１乃至第４通風路のうちの少なくとも２つの通風路は、前記ステータ鉄心の外周側に備えられるフレームの内周面と前記ステータ鉄心の外周面との間に形成されることを特徴とする車両用通風冷却形回転電機。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の車両用通風冷却形回転電機において、
前記軸方向において前記ステータ鉄心の一端側に備えられる一端側のステータ鉄心押えと、
前記軸方向において前記ステータ鉄心の他端側に備えられる他端側のステータ鉄心押えと、
前記ステータ鉄心の外周側において、前記一端側のステータ鉄心押えから前記他端側のステータ鉄心押えまでの間に設置される継ぎ板と
を具備し、
前記第１乃至第４通風路のうちの少なくとも２つの通風路は、前記継ぎ板の内面と前記ステータ鉄心の外周面との間に形成されることを特徴とする車両用通風冷却形回転電機。
【請求項５】
冷却風導入口から機内の軸方向一端側に冷却風を取入れ、前記冷却風を前記機内の他端側に通風させて排風口より機外に排気すると共に、前記冷却風導入口から前記機内に取入れた前記冷却風の一部を鉄心外周冷却通風路に通風させる車両用通風冷却形回転電機において、
前記鉄心外周冷却通風路は、
ステータ鉄心の外周側に備えられるフレームの外周面と前記フレームの外周面の外周側に備えられているダクトの内面との間に形成されており、前記軸方向一端側から前記他端側に前記冷却風の一部を導き、
前記軸方向から見た場合において、前記フレームの上側外周部と左側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第１通風路、前記フレームの左側外周部と下側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第２通風路、前記フレームの上側外周部と右側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第３通風路、前記フレームの右側外周部と下側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第４通風路のうちの少なくとも２つの通風路を備えており、
前記少なくとも２つの通風路は、前記一端側の第１案内ダクト部分と、前記他端側の第２案内ダクト部分と、前記第１案内ダクト部分と前記第２案内ダクト部分との間のダクト部分とを含み、
前記少なくとも２つの通風路の軸方向に略垂直な断面の面積は、前記第１案内ダクト部分、前記第２案内ダクト部分、前記ダクト部分とのうちの少なくとも一つによって冷却風の流量を調整させるように変化されている
ことを特徴とする車両用通風冷却回転電機。
【請求項６】
冷却風導入口から機内の軸方向一端側に冷却風を取入れ、前記冷却風を前記機内の他端側に通風させて排風口より機外に排気すると共に、前記冷却風導入口から前記機内に取入れた前記冷却風の一部を鉄心外周冷却通風路に通風させる車両用通風冷却形回転電機において、
前記鉄心外周冷却通風路は、
ステータ鉄心の外周側に備えられるフレームの外周面と前記フレームの外周面の外周側に備えられているダクトの内面との間に形成されており、前記軸方向一端側から前記他端側に前記冷却風の一部を導き、
前記軸方向から見た場合において、前記フレームの上側外周部と左側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第１通風路、前記フレームの左側外周部と下側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第２通風路、前記フレームの上側外周部と右側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第３通風路、前記フレームの右側外周部と下側外周部との間の前記フレームの外周部に形成されている第４通風路のうちの少なくとも２つの通風路を備えており、
前記少なくとも２つの通風路の少なくとも一方に、冷却風の流量を調整させる遮断板を具備する
ことを特徴とする車両用通風冷却回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電車等の鉄道車両の主電動機として台車に設置される車両用通風冷却形回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開平６−１６９５４８号公報）には、車両用通風冷却形回転電機（以下、単に「モータ」という）の一般的構造が開示されている。
【０００３】
図１０は、モータの組立状態の例を示す縦断面図（軸方向の断面図）である。
【０００４】
図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う横断面図（軸方向に垂直な断面図）である。
【０００５】
モータのフレーム１は円筒形である。フレーム１の内周面には、ステータ鉄心２がステータ鉄心押え３ａ，３ｂで両端から押え付けられ、取り付けられている。
【０００６】
固定子は、ステータ鉄心２の内周面にスロットを介してステータコイル４を取り付けて構成される。
【０００７】
固定子のフレーム１の一端に備えられている端板１ａ及びハウジング１ａａと、フレーム１の他端に嵌合されている鏡蓋５とは、それぞれ軸受６ａ，６ｂを備えている。軸受６ａ，６ｂは、シャフト（回転子軸）７を回転自在に支持する。シャフト７のロータ鉄心８は、ロータ鉄心押え９ａ，９ｂで両端から押え付けられ、シャフト７に固着されている。
【０００８】
ロータ鉄心８の外周面には、スロットを介してロータバー１０が取り付けられている。ロータバー１０の両端には、リング状の短絡環（エンドリング）１１が溶着されている。これにより、カゴ形回転子が構成される。
【０００９】
図１２は、従来のモータの台車への取付状態の例を示す図であり、図１３は、この図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００１０】
図１２及び図１３に示すように、モータは、車両の車体１２の床下の台車内の台車梁１３と車軸１４との間に配置される。モータは、フレーム１の外周に突出した取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃ等を介して台車梁１３等にボルト止めされ、取り付けられる。
【００１１】
通電運転により回転子は回転する。回転子の回転力は、シャフト７の軸端に装着されているカップリング１６を介して駆動歯車１７ａ，１７ｂに伝わる。回転力は、車軸１４を駆動させ、左右の車輪１８をレール１９上で転動させて車両を走行させる。なお、フレーム１の外周下部には、一対の置足２０が突設されている。
【００１２】
このようなモータは、運転稼動時に発熱し、過熱しやすい。モータがある程度以上に加熱すると、コイル絶縁物の劣化が促進されて寿命が低下し、発熱体の強度が低下する。このため、回転電機内（以下、単に「機内」という）の温度上昇を抑えるために、冷却用の空気（以下、単に「冷却風」という）を流入させて冷却する必要がある。冷却方式には、自己通風冷却形と他力強制通風冷却形との２種類がある。
【００１３】
上記図１０及び図１１に示すモータは、自己通風冷却形である。このモータにおいては、フレーム１の外周の軸方向一端側寄りに、冷却風導入口２１が形成されている。反対側の軸方向他端側機内部には、シャフト７に通風ファン２２が取り付けられている。また、フレーム１の外周に配列する状態で、多数の排風口２３がフレーム１の他端側に形成されている。
【００１４】
また、上記図１３に示すように、冷却風導入口２１は、たわみ風道２４を介して車体１２の床下側のダクト２５に連結されている。
【００１５】
運転稼動時に、通風ファン２２は、シャフト７と一体に回転する。通風ファン２２の吸引作用により、新鮮な冷却風は、ダクト２５からたわみ風道２４を介して冷却風導入口２１より機内一端側に取入れられる。冷却風は、機内の各通風路を矢印のように流れ、ステータコイル４とロータバー１０とを直接冷却する。また、冷却風は、ステータ鉄心２及びロータ鉄心８を介して間接的にステータコイル４とロータバー１０とを冷却する。そして、冷却風は、排風口２３から機外に排気される。
【００１６】
なお、冷却風は、車体１２の床下側のダクト２５からたわみ風道２４を介して機内に取入れる方式とは別に、冷却風導入口２１上に図示しない通風濾過器を設け、この通風濾過器経由で外気を冷却風として機内に取入れる方式もある。
【００１７】
他力強制通風冷却形のモータは、車体に設置されているブロアから冷却風をダクト２５及びたわみ風道２４を介して冷却風導入口２１より強制的に機内一端側に押し込み、冷却風により機内の通風冷却を行い、冷却風を機外に排気する。
【００１８】
自己通風冷却形のモータ又は他力強制通風冷却形のモータにおける機内の冷却通風路としては、ステータ鉄心２とロータ鉄心８との間のギャップＧ、ロータ鉄心８を軸方向に貫通するように設けた多数の通風穴２６、ステータ鉄心２の外周部を冷却するために設けられておりフレーム１の内周面に軸方向にそって形成された複数の通風溝２７等がある。冷却通風路に冷却風を通風させることにより、機内の略全域がバランスよく冷却される。
【００１９】
近年、車両の保守の省力化の要求が高まり、車両の一編成あたりのモータの台数を減らすことにより、保守点検の際の回転電機の台車からの取り外しなどのような分解作業を極力軽減させる試みがなされている。
【００２０】
この場合、少ないモータで現状と同等以上の車両性能を実現させる必要があるため、一台あたりのモータの出力をできるだけ増やすことが望まれる。加えて、加速性能、高速性能のアップなどの車両の高性能化対策のためにも、モータの大出力化が最大のニーズとなっている。
【００２１】
上記のような種のモータの大出力化には、以下のような難点がある。
【００２２】
上記図１２及び図１３に示すように、モータは、台車内の制約された狭い据付スペースＳに納める必要がある。
【００２３】
モータは、左右の車輪１８間の減速歯車１７ａ，１７ｂ及びカップリング１６の設置スペースを除いた左右幅空間Ａ、台車梁１３と車軸１４との間の車両の前後幅空間Ｂ、車体１２の床下（ダクト２５の下面）からレール１９までの間の上下空間Ｃによって定まる範囲内に収める必要がある。製作公差、取付誤差、ばね撓み変位を考慮した余裕分ａ，ｂ，ｃ，ｄを車両の前後方向並びに上下方向に確保する必要がある。したがって、モータの大きさは、上記図１３に示す２点鎖線で表される据付スペースＳ内に納まる大きさに制約される。
【００２４】
この大きさについての制約を受けつつ従来以上にモータの出力を大きくするためには、モータの外径（直径）Ｄを変えることなくステータ鉄心２の外径Ｅを大きくしなければならない。
【００２５】
この場合において、冷却通風路であるフレーム１内周面部分の複数の通風溝２７の総断面積を現状より少なくすることは、ステータ鉄心２の外周部の通風冷却性能に影響を与え、異常な温度上昇の原因になり、妥当ではない。
【００２６】
そこで、鉄心外周冷却通風路としての通風溝２７のトータル断面積を変えることなくフレーム１の肉厚Ｔを薄くしてステータ鉄心２の外径Ｅを大きくする方法が考えられる。
【００２７】
しかしながら、フレーム１の肉厚Ｔを薄くした場合、以下に説明するような問題が発生する場合がある。
【００２８】
すなわち、図１４（図１１の一部拡大図）に示すように、フレーム１は、ステータ鉄心２の外周に、タガのように適当な締付け力Ｘにより締まりばめ嵌合し、ステータ鉄心２を固定支持している。このため、フレーム１には、締付け力Ｘと同等の反力Ｙが作用している。通風溝２７のトータル断面積を変えることなくフレーム１の肉厚Ｔを現状より薄くすると、通風溝２７外側の薄肉部がさらに薄くなって強度的に低下し、この薄肉部が反力Ｙにより周方向に引っ張られて矢印Ｚ方向への変形が生じ、この変形によりフレーム１が緩んでステータ鉄心２に対する締付け力Ｘが極端に低下し、ステータ鉄心２の固定支持が困難になるという重大な問題が発生する。また、ステータ鉄心２の電磁振動がフレーム１を共振させて大きな騒音を発生する問題が生じる。
【００２９】
図１５は、フレームレス構造のモータの例を示す縦断面図である。この図１５は、下半分を省略した縦断面図である。
【００３０】
図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う横断面図である。
【００３１】
このモータでは、ステータ鉄心２の外径Ｅ1をできるだけ大きくするために、外被部材であるフレームが一部削除されている。
【００３２】
このフレームレス構造のモータでは、ステータ鉄心２の両端のステータ鉄心押え３ａ，３ｂの外側一部を軸方向にそれぞれ円筒状に延出し、分割フレーム１Ａ，１Ｂとする。モータには、分割フレーム１Ａからステータ鉄心２の一部外周を覆い、分割フレーム１Ｂに渡る継ぎ板３０が溶接結合されている。
【００３３】
継ぎ板３０には、取付ノーズ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが突設されている。また、継ぎ板３０には、置足２０が突設されている。
【００３４】
このモータはフレームレスであるため、ステータ鉄心２の外周冷却通風路として、ステータ鉄心２を軸方向に貫通する多数の通風穴３１が直接ステータ鉄心２に設けられている。
【００３５】
なお、上記図１５及び図１６の他の部分については、上記図１０及び図１１と同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
フレームレス構造のモータは、ステータ鉄心２の外周にフレームが備えられない。したがって、フレームが備えられない分だけ、ステータ鉄心２の外径Ｅ1を大きくしても、上記図１３において２点鎖線で表した狭い据付スペースＳ内に納めることができる。
【００３７】
しかしながら、このフレームレス構造のモータでは、ステータ鉄心２に直接多数の通風穴３１が設けられるため、モータの出力は上記図１０及び図１１に示すモータより小さくなる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開平６−１６９５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
以上のように、従来のモータにおいては、台車内の狭い据付スペースＳに取り付けられることにより大きさの制約の観点、フレームの薄肉化に伴う強度の観点、機内の通風冷却性能の観点から、現状よりも大出力化を図ることが困難である。このため、台数の低減による保守の省力化、車両の高性能化などのニーズに応じることが困難である。
【００４０】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、現状の据付スペースＳに設置可能であり大出力化を実現する車両用通風冷却形回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明を実現するにあたって講じた具体的手段について以下に説明する。
【００４２】
上記課題は、冷却風導入口から機内の軸方向一端側に冷却風を取入れ、前記冷却風を前記機内の他端側に通風させて排風口より機外に排気すると共に、前記冷却風導入口から前記機内に取入れた前記冷却風の一部をステータ鉄心の外周に形成されている鉄心外周冷却通風路に通風させる車両用通風冷却形回転電機により、解決される。鉄心外周冷却通風路は、軸方向一端側から他端側に冷却風の一部を導き、軸方向から見た場合において、ステータ鉄心の上側外周部と左側外周部との間のステータ鉄心の外周部に形成されている第１通風路、ステータ鉄心の左側外周部と下側外周部との間のステータ鉄心の外周部に形成されている第２通風路、ステータ鉄心の上側外周部と右側外周部との間のステータ鉄心の外周部に形成されている第３通風路、ステータ鉄心の右側外周部と下側外周部との間のステータ鉄心の外周部に形成されている第４通風路のうちの少なくとも２つの通風路を備えている。少なくとも２つの通風路は、一端側の第１案内ダクト部分と、他端側の第２案内ダクト部分と、第１案内ダクト部分と第２案内ダクト部分との間のダクト部分とを含む。少なくとも２つの通風路の軸方向に略垂直な断面の面積は、第１案内ダクト部分、第２案内ダクト部分、ダクト部分とのうちの少なくとも一つによって冷却風の流量を調整させるように変化されている。
【発明の効果】
【００４３】
本発明においては、現状の据付スペースＳに設置可能であり大出力化を実現する車両用通風冷却形回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータの例を示す横断面図。
【図２】同実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図。
【図３】ステータ鉄心と鉄心外周冷却通風路との間の位置関係の例を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図。
【図６】同実施の形態に係るモータの例を示す横断面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図。
【図８】同実施の形態に係るモータの例を示す横断面図。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図。
【図１０】従来のモータの組立状態の例を示す縦断面図。
【図１１】モータの組立状態の例を示す横断面図。
【図１２】モータの台車への取付状態の第１例を示す図。
【図１３】モータの取付状態の第２例を示す図。
【図１４】フレームとステータ鉄心との間に作用する力関係の例を示す図。
【図１５】フレームレス構造のモータの例を示す縦断面図。
【図１６】フレームレス構造のモータの例を示す横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、上記図１０〜１６及び以下の各図において同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るモータの例を示す横断面図である。
【００４７】
図２は、本実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図である。この図２は、下半分を省略した縦断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００４８】
本実施の形態に係るモータのフレーム４１は、円筒状であり、外径は上記従来のフレーム１と同様のＤであるとする。フレーム４１には、従来のフレーム１のように通風溝２７は設けられていない。この通風溝２７が設けられていない分だけ、フレーム４１の肉厚ｔは、薄い状態となっている。フレーム４１の内径は、従来のフレーム２の内径よりも大きくなる。このようにフレーム４１の内径を大きくすることに応じて、ステータ鉄心４２の外径Ｅ2を大きくする。ステータ鉄心４２の外周面は、直接フレーム４１の内周面に接合する。これにより、ステータ鉄心４２とフレーム４１とは、締付け固定された状態となる。
【００４９】
ステータ鉄心４２の外周部の通風冷却を行うために、モータには、ステータ鉄心４２の周方向と平行な断面における水平軸で表される車両の前後方向並びに垂直軸で表される車両の上下方向の斜め４５°付近の位置及び下部置足２０相互間位置などのような適当な据付余裕空間部に鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅを、それぞれ構成している。
【００５０】
このモータでは、上記図１３において２点鎖線で表した台車内の狭い据付スペースＳ内に支障なく納まるように、ステータ鉄心４２の外周に備えられているフレーム４１の周方向と平行な断面における水平軸で表される車両の前後方向並びに垂直軸で表される車両の上下方向の斜め４５°付近の位置及び下部置足２０相互間部位を軸方向に長くにわたって部分的に膨出して膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅを形成し、この膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅの内面とステータ鉄心４２の外周面との間の空間を鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅとする。鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅの各両端は、機内の一端側と他端側とに内部連通している。冷却風導入口２１より機内一端側に取入れられた冷却風の一部は、他端側に向けて流通する。
【００５１】
本実施の形態では、上記図１３における点鎖線で表した台車内の狭い据付スペースＳからはみ出さない範囲内で大きな鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅが形成される。このために、車両の前後方向及び上下方向の斜め４５°付近の位置の膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｄについての軸方向から見た場合の断面は、ほぼ三角形状になるように、膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｄは形成される。
【００５２】
膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｃは、台車への取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃの一部又は全部を兼ねている。すなわち、膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｃは、取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃと一体的に形成されている。
【００５３】
ステータ鉄心４２の下部の膨出ダクト４１Ｅを軸方向から見た場合の断面は、ほぼＵ字形状になるように、膨出ダクト４１Ｅは形成される。
【００５４】
膨出ダクト４１Ｅは、下部置足２０の一部又は全部を兼ねている。すなわち、膨出ダクト４１Ｅは、下部置足２０と一体的に形成されている。
【００５５】
フレーム４１は、ステータ鉄心４２の外周面に直接接合して締付け固定されている。このため、フレーム４１は、かなり肉薄にしても、上記図１４を用いて説明したような締付け強度の低下を招く変形が発生することを防止できる。本実施の形態では、フレーム４１の肉厚ｔを従来のモータよりも通風溝２７の溝深さ分以上に薄くすることが可能である。したがって、本実施の形態に係るモータでは、ステータ鉄心４２の外径Ｅ2を従来のモータと比べてかなり大径とすることができ、モータ出力を増大可能である。
【００５６】
フレーム４１の鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅを構成する膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅは、上記図１４を用いて説明したような締付け強度の低下を招く変形が発生しない程度の肉厚ｔ1としている。本実施の形態では、ｔ1＞ｔの関係が成り立つとする。なお、膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｃ及び４１Ｅは、取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃ及び下部置足２０が一種の補強リブの作用をなすため、肉厚ｔ1をｔ以上厚くする必要がない場合もある。
【００５７】
ここで、ステータ鉄心４２と、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅとの間の位置関係について説明する。
【００５８】
図３は、ステータ鉄心４２と、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅとの間の位置関係の例を示す断面図である。
【００５９】
この図３では、軸方向からステータ鉄心４２と鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅとを見た場合の断面図を表している。したがって、図３の左右方向は、上記の車両の前後方向となる。
【００６０】
鉄心外周冷却通風路４３ａは、ステータ鉄心４２の上側外周部Ｐ１と左側外周部Ｐ２との間であり、ステータ鉄心４２の外周部に形成されている。
【００６１】
鉄心外周冷却通風路４３ｂは、ステータ鉄心４２の左側外周部Ｐ２と下側外周部Ｐ３との間であり、ステータ鉄心４２の外周部に形成されている。
【００６２】
鉄心外周冷却通風路４３ｃは、ステータ鉄心４２の上側外周部Ｐ１と右側外周部Ｐ４との間であり、ステータ鉄心４２の外周部に形成されている。
【００６３】
鉄心外周冷却通風路４３ｄは、ステータ鉄心４２の右側外周部Ｐ４と下側外周部Ｐ３との間であり、ステータ鉄心４２の外周部に形成されている。
【００６４】
さらに、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｄは、モータの回転軸を通り垂直軸と水平軸に対して略４５度となる線Ｌ１，Ｌ２と、ステータ鉄心４２の外周面とが交差する位置の近傍に形成されている。
【００６５】
鉄心外周冷却通風路４３ｅは、モータの軸方向から見た場合において、フレーム４１の下側でこのモータの軸方向に互いに平行に設けられている２つの下部置足２０の間であり、ステータ鉄心４２の外周部に形成されている。
【００６６】
上述したように、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅは、フレーム４１とステータ鉄心４２との間に形成される。
【００６７】
上記のような構成を持つ車両用通風冷却形回転電機の作用について説明する。
【００６８】
まず、モータの運転に伴って、シャフト７と一体に通風ファン２２が回転し、この通風ファン２２の吸引作用により新鮮な冷却風が冷却風導入口２１より機内一端側に取入れられる。
【００６９】
冷却風は、機内の通風路の一種であるステータ鉄心２とロータ鉄心８との間のギャップＧ、ロータ鉄心８の通風穴２６を介して、機内他端側に向けて流通する。また、冷却風の一部は、機内の一端側から、ステータ鉄心２外周の各鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅを介して、機内の他端側に向けて流通する。
【００７０】
このような冷却風の機内一端側から機内他端側への流通により、機内のステータコイル４及びロータバー１０は、直接通風冷却されると共に、ステータ鉄心２及びロータ鉄心８を介して間接的に冷却される。その後、冷却風は、排風口２３より機外に排気される。本実施の形態では、機内各部が平均的に通風冷却作用を受け、各部の温度上昇が抑制される。
【００７１】
また、本実施の形態では、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｄが、ステータ鉄心２の外周方向と平行な断面の水平軸に対して斜め４５°付近の位置に設けられている。また、鉄心外周冷却通風路４３ｅは、下部置足２０相互の間に設けられている。このように、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅは、据付余裕空間部にフレーム４１を膨出させて構成されている。このため、モータは、上記図１３の２点鎖線で示した据付スペースＳから出ることがない。本実施の形態では、何ら支障なく台車内へのモータ据付を行うことができ、従来のモータのような通風溝２７をフレーム２の内周面に形成する必要がない。これにより、フレーム４１の肉厚ｔを締付け強度の低下を招くことなく薄肉化でき、その分ステータ鉄心２の外径Ｅ2を大径にし、従来のモータよりも大出力化を図ることができる。
【００７２】
鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅは、フレーム４１を部分的に膨出させた膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅで構成されているため、容易に形成可能である。膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｃ，４１Ｅは、取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃ，４１Ｅ及び下部置足２０と兼用されるため、取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃ，４１Ｅ及び下部置足２０の形成も容易になる。取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃ，４１Ｅ及び下部置足２０は、一種の補強リブとなるので、膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅは、薄くしても十分な強度を得ることができる。
【００７３】
すなわち、本実施の形態では、台車内の狭い据付スペースＳに取り付け可能であり、十分な強度と機内の通風冷却性能を確保でき、ステータ鉄心４２の外径を大きくすることができ、ステータ鉄心４２の通風穴を省略可能であり、大出力化を実現でき、車両に設置されるモータ数を低減でき、保守の省力化、車両の性能の向上を実現できる。
【００７４】
なお、本実施の形態において、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅは、ステータ鉄心４２の周方向と平行な断面における水平軸で表される車両の前後方向並びに垂直軸で表される車両の上下方向の斜め４５°付近の位置及び下部置足２０相互間位置に形成されている。しかしながら、鉄心外周冷却通風路は、例えば上記図１３に示すように車両にモータを搭載した場合における他の据付余裕空間部に形成するとしてもよい。具体的には、上記図１３における車体１２の底面（ダクト２５下面）とステータ鉄心４２の上部外周部との間の据付余裕空間部に、鉄心外周冷却通風路が配置されるとしてもよい。
【００７５】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、上記第１の実施の形態の変形例について説明する。
【００７６】
図４は、本実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図であり、上記図２と同様の条件で示されている。
【００７７】
本実施の形態に係るモータは、各鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅの底面であるステータ鉄心４２の外周面に、フレーム部４１ａ〜４１ｅを残した構成である。すなわち、上記第１の実施の形態では、ステータ鉄心４２の外周面と膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅの内面とにより、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅが形成されているが、本実施の形態では、ステータ鉄心４２の外周面に備えられたフレーム部４１〜４１ｅの外周面と、膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅの内面とにより、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅが形成されている。
【００７８】
鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｄについてより具体的に説明すると、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｄは、ステータ鉄心４２の外周側に備えられるフレーム４１の外周面とフレーム４１の外周面の外周側に備えられている膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｄの内面との間に形成されており、軸方向一端側から他端側に冷却風の一部を導く。モータを軸方向から見た場合、鉄心外周冷却通風路４３ａはフレーム４１の上側外周部と左側外周部との間のフレーム４１の外周部に形成されている。鉄心外周冷却通風路４３ｂは、フレーム４１の左側外周部と下側外周部との間のフレーム４１の外周部に形成されている。鉄心外周冷却通風路４３ｃは、フレーム４１の上側外周部と右側外周部との間のフレーム４１の外周部に形成されている。鉄心外周冷却通風路４３ｄは、フレーム４１の右側外周部と下側外周部との間のフレーム４１の外周部に形成されている。
【００７９】
このような構成とすることで、膨出ダクト４１Ａ〜４１Ｅの肉厚ｔ1を一層薄くすることができる。
【００８０】
なお、上記図４では、鉄心外周冷却通風路４３ｄ、膨出ダクト４１Ｄ、フレーム部４１ｄの関係を例示している。
【００８１】
（第３の実施の形態）
図５は、本実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図である。この図５は、下半分を省略した縦断面図である。
【００８２】
図６は、本実施の形態に係るモータの例を示す横断面図である。この図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う横断面図である。
【００８３】
本実施の形態では、上記図１５及び図１６で示すようなフレームレス構造のモータに鉄心外周冷却通風路を適用する例について説明する。
【００８４】
断面アングル形状のダクト５０Ａ〜５０Ｄは、両端側の円筒状の分割フレーム１Ａ，１Ｂを相互に結合する継ぎ板としての機能を有する。ダクト５０Ａ〜５０Ｄは、分割フレーム１Ａ，１Ｂとステータ鉄心２との外周面に溶接固定される。鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄは、ダクト５０Ａ〜５０Ｄの内面とステータ鉄心２の外周面とにより形成される。
【００８５】
ダクト５０Ａ〜５０Ｄは、分割フレーム１Ａ，１Ｂと溶接固定されているが、ステータ鉄心２の外周面とは溶接されなくてもよい。
【００８６】
鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄを形成するダクト５０Ａ〜５０Ｄは、ステータ鉄心２の周方向と平行な断面における水平軸で表される車両の前後方向並びに垂直軸で表される車両の上下方向の斜め４５°付近の位置などのような適当な据付余裕空間部に設けられており、上記図１３において２点鎖線で表した据付スペースＳ内からはみ出さないように構成されている。
【００８７】
ダクト５０Ａ〜５０Ｄの外周側には、取付ノーズ１５Ａ〜１５Ｃ及び置足２０が設けられている。
【００８８】
本実施の形態においては、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄを流通する冷却風によってステータ鉄心２の外周部を通風冷却できるため、フレームレス構造のモータでありながら、上記図１５及び図１６のようにステータ鉄心２を軸方向に貫通する多数の通風穴３１を設ける必要がなく、その分、モータ出力を増大させることができる。
【００８９】
（第４の実施の形態）
本実施の形態においては、ステータ鉄心の外周側に形成されている複数の鉄心外周冷却通風路の軸方向に垂直な断面（ステータ鉄心の周方向と平行な断面）の面積の関係について説明する。
【００９０】
図７は、本実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図である。この図７は、下半分を省略した縦断面図である。
【００９１】
図８は、本実施の形態に係るモータの例を示す横断面図である。この図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００９２】
本実施の形態の車両用通風冷却形回転電機は、図７に示すように、分割フレーム１Ａとステータ鉄心押え３ａとは、分割フレーム１Ａとステータ鉄心押え３ａとの間の嵌合部５２Ａにより接続され、分割フレーム１Ｂとステータ鉄心押え３ｂとは、分割フレーム１Ｂとステータ鉄心押え３ｂとの間の嵌合部５２Ｂにより接続されている。
【００９３】
鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄは、分割フレーム１Ａに形成されている案内ダクト１ＡＡ、ダクト５０Ａ、分割フレーム１Ｂに形成されている案内ダクト１ＢＢにより形成されている。
【００９４】
冷却風は、一端側の機内から案内ダクト１ＡＡに流入し、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄを流通し、案内ダクト１ＢＢから他端側の機内に流出する。
【００９５】
さらに、本実施の形態において、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄのモータの軸方向に垂直な断面の面積は、冷却風導入口２１から離れた位置にある通風路の方が冷却風導入口２１に近い位置にある通風路よりも大きいとする。
【００９６】
具体的には、モータを軸方向から見た場合におけるモータの回転軸を通る水平軸Ｊよりも上側に位置する鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃの通風断面積を、水平軸Ｊよりも下側に位置する鉄心外周冷却通風路５１ｂ，５１ｄの通風断面積よりも小さくしている。
【００９７】
冷却風導入口２１が上側に設けられている場合において、冷却風は、モータの下側の鉄心外周冷却通風路５１ｂ，５１ｄよりも、上側の鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃに多く流れる傾向にある。このため、下部のステータコイル４は、上部のステータコイル４と比べて冷却効果が低下する場合がある。また、上下の冷却風の流量のアンバランスにより、ロータバー１０の冷却効果が影響を受け、冷却効果が低減する場合もある。
【００９８】
しかしながら、本実施の形態に係るモータでは、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄについて、冷却風導入口２１側である上側の鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃの断面積を、冷却風導入口２１の逆側である下側の鉄心外周冷却通風路５１ｂ，５１ｄの断面積よりも小さくすることで、ステータコイル４とロータバー１０の冷却アンバランスが改善でき、効果的な冷却を行うことができる。
【００９９】
本実施の形態において、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄにおける風量の調整は、ダクト５０Ａ〜５０Ｄ部分の断面積で行うとしてもよく、分割フレーム１Ａ，１Ｂの案内ダクト１ＡＡ，１ＢＢ部分の断面積で行うとしてもよい。
【０１００】
なお、本実施の形態では、各鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄは、入気側から排気側まで一定の断面積を持つとして説明している。しかしながら、モータの冷却バランスを均等化できればよいため、例えば上側の鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃと下側の鉄心外周冷却通風路５１ｂ，５１ｄとの入気側の断面積については略等しくし、排気側の断面については下側の鉄心外周冷却通風路５１ｂ，５１ｄの断面積の方が上側の鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃの断面よりも大きくしてもよい。また、本発明に基づく第３の実施の形態の車両用通風冷却形回転電機の上側の鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃの内部に遮断板等を取り付け、上側の鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃと下側の鉄心外周冷却通風路５１ｂ，５１ｄとの間で冷却風の流量アンバランスを調整させるとしてもよい。遮断板を設置した場合には、上側の鉄心外周冷却通風路５１ａ，５１ｃの冷却効果を向上させることが可能な構成とすることもできる。
【０１０１】
（第５の実施の形態）
本実施の形態においては、上記第４の実施の形態の変形例について説明する。
【０１０２】
図９は、本実施の形態に係るモータの例を示す縦断面図である。この図９は、上記図７と同様の条件により記載されている。
【０１０３】
本実施の形態では、一端側のステータ鉄心押え５３ａと他端側のステータ鉄心押え５３ｂとは、ステータ鉄心２とダクト５０Ａ〜５０Ｄとを軸方向に支持する。
【０１０４】
分割フレーム１Ａとステータ鉄心押え５３ａとは、分割フレーム１Ａとステータ鉄心押え５３ａとの間の嵌合部５４Ａにより接続され、分割フレーム１Ｂとステータ鉄心押え５３ｂとは、分割フレーム１Ｂとステータ鉄心押え５３ｂとの間の嵌合部５４Ｂにより接続されるとしてもよい。
【０１０５】
鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄは、一端側のステータ鉄心押え５３ａに形成されている案内ダクト５３ＡＡ、ダクト５０Ａ、他端側のステータ鉄心押え５３ｂに形成されている案内ダクト５３ＢＢにより形成されている。
【０１０６】
冷却風は、一端側の機内から案内ダクト５３ＡＡに流入し、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄを流通し、案内ダクト５３ＢＢから他端側の機内に流出する。
【０１０７】
本実施の形態において、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄにおける風量の調整は、ダクト５０Ａ〜５０Ｄ部分の断面積で行うとしてもよく、ステータ鉄心押え５３ａ，５３ｂの案内ダクト５３ＡＡ，５３ＢＢ部分の断面積で行うとしてもよい。
【０１０８】
なお、上記第４の実施の形態及び本実施の形態では、フレームレス構造のモータにおける鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄの通過風量の調整を、鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄの断面積を調整することにより行っている。しかしながら、フレームを具備するモータについても、同様に、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅの通過風量の調整を、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅの断面積により調整することができる。
【０１０９】
また、上記各実施の形態において、鉄心外周冷却通風路４３ａ〜４３ｅ及び鉄心外周冷却通風路５１ａ〜５１ｄは、全て設けられている必要はなく、部分的に削除されていてもよい。
【０１１０】
また、上記各実施の形態では、モータが通風ファン２２を備えた自己通風冷却形の回転電機の場合を例として説明しているが、機外のブロアで強制的に冷却風を機内に押し込んで冷却風を通風させる他力強制通風冷却形の回転電機についても同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、回転電機の冷却機構の分野に有効である。
【符号の説明】
【０１１２】
１，４１…フレーム、１ａ…端板、１ａａ…ハウジング、１ＡＡ,１ＢＢ，５３ＡＡ，５３ＢＢ…案内ダクト、２，４２…ステータ鉄心、３ａ，３ｂ，５３ａ，５３ｂ…ステータ鉄心押え、４…ステータコイル、５…鏡蓋、６ａ，６ｂ…軸受、７…シャフト、８…ロータ鉄心、９ａ，９ｂ…ロータ鉄心押え、１０…ロータバー、１１短絡環短絡環、１２…車体、１３…台車梁、１４…車軸、１５Ａ〜１５Ｃ…取付ノーズ、１６…カップリング、１７ａ，１７ｂ…駆動歯車、１８…車輪、１９…レール、２０…置足、２１…冷却風導入口、２２…通風ファン、２３…排風口、２４…たわみ風道、２５…ダクト、２６，３１…通風穴、２７…通風溝、３０…継ぎ板、４３ａ〜４３ｅ，５１ａ〜５１ｄ…鉄心外周冷却通風路、５０Ａ〜５０Ｄ…ダクト、５２Ａ，５２Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ…嵌合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010207091.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2010207091.tif 000014
【図１３】
2010207091.tif 000015
【図１４】
2010207091.tif 000016
【図１５】
2010207091.tif 000017
【図１６】
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