(57)【要約】【課題】嵩を低減させると同時に、歪みに対してより耐性がありかつ安価なモータステータフレームを提供すること。【解決手段】本発明はモータステータフレーム（１０）に関するものであり、モータステータフレーム（１０）は、鋳鉄製の２つのプレート（１２）と、両方のプレート（１２）を接続するスチール製の少なくとも１つのバー（１４）であって、プレート（１２）の一方にそれぞれ取り付けられる２つの端部（２８）を有するバー（１４）と、を備えており、鋳鉄製の各プレート（１２）がスチール製のインサート（２２）を受容する少なくとも１つのオリフィス（２０）を有しており、プレート（１２）に取り付けられたバー（１４）の端部（２８）は、インサート（２２）に溶接されている。【選択図】図４
2018014881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータステータフレーム（１０）であって、
−  鋳鉄製の２つのプレート（１２）と、
−  両方のプレート（１２）を接続するスチール製の少なくとも１つのバー（１４）であって、前記プレート（１２）の一方にそれぞれ取り付けられる２つの端部（２８）を有するバー（１４）と、
を備えており、
鋳鉄製の各プレート（１２）がスチール製のインサート（２２）を受容する少なくとも１つのオリフィス（２０）を有しており、前記プレート（１２）に取り付けられた前記バー（１４）の前記端部（２８）は、前記インサート（２２）に溶接されていることを特徴とするモータステータフレーム（１０）。
【請求項２】
前記インサート（２２）を受容する前記オリフィス（２０）は、前記プレート（１２）を横切り、かつ前記インサート（２２）は、前記バー（１４）を受容できる中央貫通導管（２４）を有することを特徴とする請求項１に記載のフレーム（１０）。
【請求項３】
各バー（１４）の個々の端部（２８）は面取りされた縁部（３０）を有しており、
各インサート（２２）の個々の中央導管（２４）は少なくとも１つの面取りされた縁部（２６）を有することを特徴とする請求項２に記載のフレーム（１０）。
【請求項４】
各インサート（２２）の個々の中央導管（２４）の前記面取りされた縁部は、前記プレート（１２）の外面（１９Ａ）の側に配置されており、かつ前記スチール製のバー（１４）を受容する前記インサート（２２）に前記スチール製の各バー（１４）の個々の端部（２８）を接続する溶接部（３４）が形成されるノッチ（３１）を、前記バー（１４）の前記端部（２８）の前記面取りされた縁部（３０）とともに、形成することを特徴とする請求項３に記載のフレーム（１０）。
【請求項５】
各バー（１４）の前記端部（２８）を前記インサート（２２）に接続する溶接部（３４）は略平坦であり、
前記インサート（２２）と前記バー（１４）の前記端部（２８）は、前記プレート（１２）の外面（１９Ａ）と同一平面上にあることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のフレーム（１０）。
【請求項６】
各バー（１４）の前記端部（２８）は、端部フランジを前記プレート（１２）に取り付けるためのねじを受容できるねじ穴（３２）を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のフレーム（１０）。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のフレーム（１０）を製造するための製造方法であって、
−  内面（１９Ｂ）および外面（１９Ａ）と、スチールインサート（２２）を受容する貫通オリフィス（２０）とを有する鋳鉄製の２つのプレート（１２）を提供するステップと、
−  スチール製の少なくとも１つのバー（１４）を提供するステップと、
−  各バー（１４）の前記端部（２８）を前記プレート（１２）の各々の前記インサート（２２）の１つに溶接するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記インサート（２２）が中央貫通導管（２４）を有しており、
前記方法が、前記端部（２８）が前記プレート（１２）の前記外面（１９Ａ）から突出しないように、前記バー（１４）の前記端部（２８）を前記インサート（２２）の前記中央導管（２４）内に挿入するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記バー（１４）の前記端部（２８）は、面取りされた縁部（３０）を有しており、
前記インサート（２２）の前記中央導管（２４）は、前記プレート（１２）の前記外面（１９Ａ）の側に配置される面取りされた縁部（２６）を有しており、
前記面取りされた縁部（３０）と前記面取りされた縁部（２６）とは、Ｖ字断面を有するノッチ（３１）を形成し、
前記バー（１４）を受容する前記インサート（２２）に各バー（１４）の個々の端部（２８）を接続する溶接部（３４）が、前記ノッチ（３１）内に形成されることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
各バー（１４）の個々の端部（２８）にねじ穴（３２）を穿孔するステップと、
前記プレート（１２）から突き出た余分な材料を除去することによって、前記プレート（１２）の前記外面（１９Ａ）において前記溶接部（３４）の高さを調整するステップと、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの溶接ステータフレームに関するものであり、
−  鋳鉄製の２つのプレートと、
−  両方のプレートを接続する少なくとも１つのスチールバーであって、当該バーは２つの端部を有し、これら端部の各々がプレートの各々に取り付けられている、バーと、
を備える。
【背景技術】
【０００２】
このステータフレームは、電気モータのロータ、特に、鉄道車両の推進に関する電気モータのロータを収容するよう意図されている。
【０００３】
鉄道車両は一般的にこのタイプのモータを複数備えており、これらモータは、ボギー台車上に配置され、かつ車輪を駆動する。このため、電気モータは、車両の発電機によって生成されるかまたは電源ケーブルから直接供給される電力を回転運動に変換する。
【０００４】
これらモータは、一般的に、回転部分と、ロータと、固定部分と、ステータと、から構成されており、モータを保護しかつ絶縁する役割を果たすとともにモータを冷却するための回路を含むステータフレームに取り付けられている。
【０００５】
フレームは、一般的に、最大の機械的強度を得るために例えば鋳鉄またはスチールなどの鉄合金からなる金属ケーシングである。そうしたモータフレームを製造するためのいくつかの方法が知られている。
【０００６】
第１の方法は、一般的に鋳鉄でフレームを単一部品となるよう成形するステップを含み、これは特にコストに関して有利となる。さらに、単一部品のフレームは、より剛性が高くかつより頑丈である。しかしながら、これにより得られるフレームは重く、かさばってしまう。
【０００７】
フレームの質量を低減するために、互いに溶接された複数の部品からなる構造体、特に平行なバーを用いて接続された２つの端部プレートを備える構造体を使用する方法が知られている。そうした構造体の低い抵抗力を補償するために、一般的にすべての部品にスチールが使用される。これによって、これら部品を互いに溶接する可能性が提供されるが、フレームの製造コストが大幅に高くなる。さらに複数の溶接された部品からなるフレームは、溶接領域の冷却によって生じる内部応力の影響下で歪む可能性がある。これらの歪みは、ステータに反映されることがあり、ホットスポットまたは磁気の不均一をもたらすことによって電気モータの適切な動作に悪影響を及ぼすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、嵩を低減させると同時に、歪みに対してより耐性がありかつ安価なモータステータフレームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明は、上述のタイプのモータフレームであって、鋳鉄製の各プレートが、スチールインサートを受容する少なくとも１つのオリフィスを有しており、当該プレートに取り付けられたバーの端部がインサートに溶接されている、モータフレームに関するものである。
【００１０】
そうしたフレームは、成形鋳鉄フレームと比べて相対的に嵩に関して有利であり、単一部品で形成されておらず、それゆえあまりかさばらない構造を有する。このフレームは、プレートなどの最も規模が大きくなりがちな部品が鋳鉄で形成されるため、ともに溶接されるスチール製の部品から形成されるフレームに比べて高価でもある。
【００１１】
特定の実施形態によれば、本発明によるモータのフレームは、個別にまたは技術的に可能な任意の組み合わせにしたがって以下の特徴の１つまたは複数を有する：
−  インサートを受容するオリフィスは、プレートを横切り、インサートは、バーを受容できる中央貫通導管を有する；
−  各バーの各端部は、面取りされた縁部を有し、各インサートの各中央導管は、少なくとも１つの面取りされた縁部を有する；
−  各インサートの各中央導管の面取りされた縁部は、プレートの外面の側に配置されており、かつ、バーを受容するインサートに個々のスチールバーの各端部を接続する溶接部が形成されるノッチを、バーの端部の面取りされた縁部とともに形成する；
−  各バーの端部をインサートに接続する溶接部は、略平坦であり、インサートとバーの端部とは、プレートの外面と同一平面上にある；および、
−  各バーの端部は、端部フランジをプレートに取り付けるためのねじを受容できるねじ穴を有する。
【００１２】
本発明はまた、以下のステップを含む、モータステータフレームを製造するための方法に関する：
−  内面および外面と、スチール製インサートを受容する貫通オリフィスとを有する２つのプレートを提供するステップ；
−  少なくとも１つのスチールバーを提供するステップ；および、
−  各バーの端部を各プレートの個々のインサートのうちの１つに溶接するステップ。
【００１３】
特定の実施形態によれば、本発明に基づく方法は、個別にまたは技術的に可能な任意の組み合わせに基づく以下の特徴を含む：
−  インサートは中央貫通導管を有しており、この方法は、端部がプレートの外面から突出しないようバーの端部をインサートの中央導管に挿入するためのステップを含む；
−  バーの端部は面取りされた縁部を有し、かつインサートの中央導管は、プレートの外面の側に配置された面取りされた縁部を有し、バーの端部の面取りされた縁部およびインサートの中央導管の面取りされた縁部は、Ｖ字断面を有するノッチを形成し、当該ノッチには、バーを受容するインサートに各バーの各端部を連結する溶接部が形成される；
−  この方法は、各バーの各端部にねじ穴を穿孔するステップと、プレートから突き出た余分な材料を除去することによってプレートの外面における溶接部の高さを調整をするステップとを含む。
【００１４】
本発明は、単なる例示としてかつ添付の図面を参照してなされる以下の説明を読むことによってより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に基づくモータフレームの斜視図である。
【図２】図１のモータフレームの第１のインサートを示す図である。
【図３】モータフレームの第２のインサートを示す図である。
【図４】モータフレームのプレートを接続するバーの断面図である。
【図５】インサートに対するバーの溶接部の断面図である。
【図６】高さ調節後の溶接部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すモータステータフレーム１０は、略平行な２つのプレート１２と、両方のプレート１２を接続する少なくとも１つのバー１４とを含む。
【００１７】
両方のプレート１２はさらに、ロータをフレーム１０内に挿入できるようにする例えば円形の中央開口１５を有する。
【００１８】
有利なことに、フレーム１０は、両方のプレート１２の間にクランプすることによって組み立てられる側壁１６を備えており、側壁１６は、電気モータのステータ１８を収容して保護することができる。
【００１９】
プレート１２は鋳鉄で成形され、かつ略平面状のものであり、内面１９Ｂおよび外面１９Ａを有する。両方のプレート１２は、プレート１２に穿孔された少なくとも１つの貫通オリフィス２０をさらに含む。
【００２０】
貫通オリフィスとは、オリフィス２０がその両端において開口しておりかつプレート１２の内面１９Ｂおよび外面１９Ａにおいて開口していることを意味する。
【００２１】
第１の実施形態によれば、オリフィス２０は、オリフィス２０に収容されるバー１４と同じ断面の内側セグメント２１Ａと、セグメント２１Ａよりも大きな断面を有する外側セグメント２１Ｂとを含む。内側セグメント２１Ａと外側セグメント２１Ｂとは、オリフィス２０の軸に垂直な横断面２１Ｃを介して接続されている。
【００２２】
各オリフィス２０は、バー１４の取り付けのためのスチール製のインサート２２を収容する。オリフィス２０の外側セグメント２１Ｂは、横断面２１Ｃに当接するインサート２２のための台座として使用される。
【００２３】
インサート２２は鋳鉄プレート１２のオリフィス２０への挿入に適した形状を有するスチール製のピンであり、インサート２２の外側輪郭は外側セグメント２１Ｂの内側輪郭に一致する。
【００２４】
したがって、図１から図３に示す実施形態によれば、インサート２２は、図２に示すようにバー１４の円形部分２３Ａに対応する円形クラウン部分か、または図３に示すようにバー１４の長円形部分２３Ｂに対応する長円形クラウン部分を有する。
【００２５】
インサート２２の長さは、外側セグメント２１Ｂの長さに等しいので、プレート１２の厚さよりも薄い、すなわちプレート１２の内面１９Ｂと外面１９Ａとの間の距離よりも小さい。例えば、インサート２２の長さはプレート１２の厚さの半分に等しい。
【００２６】
インサート２２は、スチールバー１４を受容する中央貫通導管２４をさらに有する。貫通導管２４は、図２に示すインサート２２のようにインサート２２が円形セクションを有するオリフィス２０に挿入される場合には円形セクション２５Ａを有しており、あるいは図３に示すインサート２２のようにインサート２２が長円形セクションを有するオリフィス２０に挿入される場合にはまたは長円形セクションを有する。
【００２７】
中央導管２４の内側を画定する縁部の少なくとも１つは、面取りされた縁部２６である。面取りとは、縁部２６が、縁部２６に隣接する両方の面を接続する平面を呈するよう形成し、かつ０°から９０°、例えば４５°に等しい相補的な角度をこれら両方の面とともに形成することを意味する。有利なことに、面取りされた縁部２６は、インサート２２を見ることができるプレート１２の外面１９Ａの平面上に広がっている。図示されていない他の実施形態によれば、面取りされた縁部２６が、インサート２２を含むプレート１２の内面１９Ｂの平面上に広がっているか、あるいは、さらに中央導管２４を画定する縁部の両方が面取りされている。
【００２８】
バー１４は、スチール製の引き出しタイプのものであり、図２に示すインサート２２の円形セクション２５Ａを有する中央導管２４と一致する円形セクションを有し、すなわち図３に示す同様のセクション２５Ｂを有する中央導管２４と一致する長円形セクションを有する。
【００２９】
バー１４は、その端部２８の両方において、縁部３０が面取りされた面を有する。面取りとは、縁部３０が、縁部３０に隣接する両方の面を接続する平面を呈するよう形成し、かつ０°から９０°の相補的な角度をこれら両方の面とともに形成することを意味する。
【００３０】
バー１４の端部２８の各々は、図４に示すように、インサート２２の中央導管２４に係合される。有利なことに、バー１４の端部２８は、プレート１２の外面１９Ａの平面上に存在する。
【００３１】
インサート２２の中央導管２４の面取りされた縁部２６がプレート１２の外面１９Ａの平面内に配置される有利な場合において、面取りされた縁部２６とバー１４の面取りされた縁部３０とは、図４に示すようにＶ字セクションを有するノッチ３１を形成するために協働する。
【００３２】
有利なことに、少なくとも１つのバー１４の各端部２８は、バー１４内に穿孔されたねじ穴３２を有する。このねじ穴３２は、プレート１２の円形開口を閉鎖する端部フランジを取り付けるためのねじを受容でき、それによってフレーム１０に収容されるロータを保護することができる。
【００３３】
バー１４は、溶接部３４によってインサート２２に係合した状態で維持される。溶接部３４は、図５に示すように、インサート２２の中央導管２４の面取りされた縁部２６とバー１４の端部２８の面取りされた縁部３０との間に設けられるノッチ３１を充填する「Ｖ字形状」の溶接部である。
【００３４】
有利なことに、溶接部３４は、図６に示すようにバー１４の端部２８とインサート２２とプレート１２とによって形成される表面と同一平面上にある平坦な輪郭を有するように高さを調節される。
【００３５】
ノッチ３１が外面に配置されると、溶接部３４は鋳鉄プレート１２の外面に位置決めされる。これによって冷却中のフレーム１０が歪むリスクが低減される。この場合においても、外部から関連領域へより良好にアクセスできるようにすることによって、溶接方法が簡単化される、
【００３６】
ここで図１の実施形態に基づくフレーム１０を製造するための方法を説明する。
【００３７】
この方法は、以下の予備的なステップ、すなわち：
−  内面１９Ｂおよび外面１９Ａをそれぞれが有する２つのプレート１２を鋳鉄で成形するステップと、
−  プレート１２において、横断面２１Ｃを介して接続される内側セグメント２１Ａと外側セグメント２１Ｂとを含む少なくともオリフィス２０を穿孔するステップと、
−  少なくとも１つの面取りされた縁部２６を有する中央導管２４を有する、各オリフィス２０に適合した形状を有するスチールインサート２２を提供するステップと、
−  横断面２１Ｃに支持されるようにインサート２２をオリフィス２０の外側セグメント２１Ｂ内に導入するステップであって、面取りされた縁部２６がプレート２２の外面１９Ａに向けて配向される、ステップと、
−  面取り縁部３０を備える２つの端部２８を有するスチール製の少なくとも１つのバー１４を提供するステップと、
を含む。
【００３８】
この方法は、続いて、個々のバー１４の各端部２８を複数のインサート２２のうちの１つの中央導管２４に導入するステップを含む。個々のバーの端部２８は、フレーム１０が外側平坦面を有するように、プレート１２の外面１９Ａと位置合わせされる。
【００３９】
次に、バー１４は、インサート２２の中央導管２４の面取りされた縁部２６とバー１４の端部２８の面取りされた縁部３０とによって形成された「Ｖ字形状」のノッチ３１に形成された溶接部３４によって、インサート２２に取り付けられる。
【００４０】
プレート１２の外面１９Ａは、溶接部３４の高さ調整によって、つまり平坦な輪郭を得るために余分な材料を除去することによって、平坦になされる。
【００４１】
この方法は最終的に、複数のバー１４の少なくとも１つのバーの端部２８の各々にねじ穴３２を穿孔するステップを含む。続いてねじ穴３２は端部フランジを取り付けるためのねじを受容できる。
【００４２】
上述したフレーム１０および製造方法は、本発明に準拠したまま変更されてもよい。オリフィス２０の形状、インサート２２の形状、およびバー１４の形状を変更してもよい。
【００４３】
例えば、別の実施形態によれば、オリフィス２０は、一定の断面を有する単一のセグメントを含んでもよく、かつインサート２２はその一端において外面に配置されるショルダを有してもよい。ショルダはプレート１２の外面１９Ａに支持されてもよい。有利なことに、外面１９Ａは、インサート２２のショルダを収容するように適合された座ぐり穴を有してもよい。
【００４４】
本発明に基づくフレームは、その構造の大部分が比較的に安価な鋳鉄で形成されるためコストに関して著しく有利であり、単一の大きな部品に成形されるのではなく締結具によって接続される２つのプレートからなる構造を有しているため軽量化に関して著しく有利であり、かつ最終的には溶接部の冷却歪みに対する耐性の観点から著しく有利である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  モータステータフレーム
１２  鋳鉄プレート
１４  スチールバー
１５  中央開口
１６  側壁
１８  電気モータのステータ
１９Ａ  外面
１９Ｂ  内面
２０  貫通オリフィス
２１Ａ  内側セグメント
２１Ｂ  外側セグメント
２１Ｃ  横断面
２２  インサート
２４  中央貫通導管
２６，３０  面取りされた縁部
２８  バーの端部
３１  ノッチ
３４  溶接部
【図１】
2018014881.tif 000003
【図２】
2018014881.tif 000004
【図３】
2018014881.tif 000005
【図４】
2018014881.tif 000006
【図５】
2018014881.tif 000007
【図６】
2018014881.tif 000008
【外国語明細書】
2018014881000001.pdf