(57)【要約】【課題】電動機の機内の汚損を無くすと共に通風ファンの騒音を低減し、軸受部の潤滑グリースの交換周期を長くし、小型軽量化又は出力増大を図る。【解決手段】円筒状のステータ鉄心１９の内周側にロータ鉄心７を配置し、ステータ鉄心の両端にブラケット２０，２１を固定し、ブラケットに取付けられた軸受４，５によってロータシャフト６の両端部を支持する全閉形の駆動電動機において、ステータ鉄心の外周側に長手方向に貫通する第１の通風穴１９ａと第２の通風穴１９ｂを各々複数個設け、ロータシャフトの機外側の両端部に第１の通風ファン２４と第２の通風ファン２５を設け、この通風ファンの外周側部分のブラケットにそれぞれステータ鉄心の第１の通風穴と第２の通風穴に通じる通風路２０ａ，２１ａを設け、それぞれの通風ファンによって送られた外気がステータ鉄心の第１の通風穴内と第２の通風穴内を互に逆の方向に流通した後に気外に排出される構成にした。【選択図】　　　図２
2004080888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ鉄心の内周側にロータ鉄心を配置し、
前記ステータ鉄心の一方の軸方向端部に、第１の軸受を内蔵した第１のブラケットを取付け、前記ステータ鉄心の他方の軸方向端部に、第２の軸受を内蔵した第２のブラケットを取付け、
前記ロータ鉄心の内周部に結合されたロータシャフトを前記第１、第２のブラケットに内蔵された第１、第２の軸受各々により支持し、
前記ロータシャフトの機外側の一端部に第１の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機外側の他端部に第２の通風ファンを取付け、
前記ステータ鉄心の外周近傍に軸方向に貫通するように第１の通風穴と第２の通風穴を各々複数個形成し、
前記第１のブラケットの外側部分に、前記第１の通風ファンによる冷却風を受け入れる第１の外気通風路を設け、当該第１の外気通風路を前記第１の通風穴の一端に連通させ、当該第１の通風穴の他端は大気に開放状態とし、
前記第２のブラケットの外側部分に、前記第２の通風ファンによる冷却風を受け入れる第２の外気通風路を設け、当該第２の外気通風路を前記第２の通風穴の一端に連通させ、当該第２の通風穴の他端は大気に開放状態としたことを特徴とする車両駆動用全閉型電動機。
【請求項２】
ステータ鉄心の内周側にロータ鉄心を配置し、
前記ステータ鉄心の一方の軸方向端部に、第１の軸受を内蔵した第１のブラケットを取付け、前記ステータ鉄心の他方の軸方向端部に、第２の軸受を内蔵した第２のブラケットを取付け、
前記ロータ鉄心の内周部に結合されたロータシャフトを前記第１、第２のブラケットに内蔵された第１、第２の軸受各々により支持し、
前記ロータシャフトの機外側の一端部に第１の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機外側の他端部に第２の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機内部に循環ファンを取付け、
前記ステータ鉄心の外周近傍に軸方向に貫通するように第１、第２、第３の通風穴を各々複数個形成し、
前記第１のブラケットの外側部分に、前記第１の通風ファンによる冷却風を受け入れる第１の外気通風路を設け、当該第１の外気通風路を前記第１の通風穴の一端に連通させ、当該第１の通風穴の他端は大気に開放状態とし、
前記第２のブラケットの外側部分に、前記第２の通風ファンによる冷却風を受け入れる第２の外気通風路を設け、当該第２の外気通風路を前記第２の通風穴の一端に連通させ、当該第２の通風穴の他端は大気に開放状態とし、
前記第３の通風穴の両開放端を前記第１、第２のブラケットにて外側から覆うことにより、当該第３の通風穴を前記循環ファンの回転によって発生する機内の循環冷却風の通路としたことを特徴とする車両駆動用全閉型電動機。
【請求項３】
前記第１、第２のブラケットのうちの一方又は両方の内壁と外壁の両方又はいずれかに、複数の冷却フィンを放射状に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動用全閉型電動機。
【請求項４】
前記第１、第２の通風ファン各々の主板の機内側の面に複数のフィンを放射状に設け、前記主板における前記フィンの位置よりも中心側の部位に、複数の補助通風穴を軸方向に貫通するように設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両駆動用全閉型電動機。
【請求項５】
円筒状のフレームの内周側にステータ鉄心を取付け、当該ステータ鉄心の内周側にロータ鉄心を配し、
前記フレームの軸方向両端部に設けた固定部材各々に軸受各々を取付け、この軸受各々で前記ロータ鉄心の中心部のロータシャフトの軸方向両端部各々を支持し、
前記フレームの外周部に軸方向に延び、かつ円周方向に区分された第１の通風路と第２の通風路とをそれぞれ複数個を形成し、
前記ロータシャフトの機外側の一方の軸方向端部に第１の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機外側の他方の軸方向端部に第２の通風ファンを取付け、
前記フレームの軸方向の一方の端部に、前記第１の通風ファンからの冷却風を受け入れる第１の導入路を形成し、前記フレームの軸方向の他方の端部に、前記第２の通風ファンからの冷却風を受け入れる第２の導入路を形成し、
前記第１の導入路を前記第１の通風路の一端と連通し、当該第１の通風路の他端側を大気に開放し、
前記第２の導入路を前記第２の通風路の一端と連通し、当該第２の通風路の他端側を大気に開放し、
前記第１、第２の通風路各々の中において、前記フレームの外周面に軸方向に延びるように多数の冷却フィンを設けたことを特徴とする車両駆動用全閉型電動機。
【請求項６】
前記第１、第２の通風ファンのいずれか一方又は両方の主板の機内側の面に複数のフィンを放射状に設け、前記主板における前記フィンの位置よりも中心側の部位に、複数の補助通風穴を軸方向に貫通するように設けたことを特徴とする請求項５に記載の車両駆動用全閉型電動機。
【請求項７】
前記第１の通風ファンと第２の通風ファンとの羽枚数を異なったものとし、かつ両通風ファンの羽枚数を互いの枚数で割り切れない値に設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両駆動用全閉型電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道等の車両を駆動するための車両駆動用全閉型電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電車等の鉄道車両では、車体の下に配置された台車に車両駆動用電動機を装荷し、この電動機の回転力を歯車装置を介して車輪に伝達して車両を走行させるようにしている。従来、この種の車両駆動用電動機は図１０に示した構造となっている。
【０００３】
図１０に示した従来の車両駆動用電動機は、固定側部材である円筒状のフレーム１を有し、このフレーム１の一側にブラケット２を取付け、フレーム１の他側の中央部にハウジング３を取付け、このブラケット２とハウジング３それぞれの中心部と設けた軸受４，５各々によってロータシャフト６の両端部各々を回転自在に支持している。
【０００４】
ロータシャフト６の軸方向の中央部分にロータ鉄心７を固定し、このロータ鉄心７の外周面に形成された多数の溝各々の中にロータバー８を埋め込み、各々のロータバー８の両端部はロータ鉄心７より張出させ、その張出部分をエンドリングで一体に接続して誘導電動機のかご形ロータを形成している。ロータ鉄心７には、軸方向に貫通した複数個の通風穴７ａを設けている。
【０００５】
フレーム１の内周部には、円筒状のステータ鉄心１０を取付け、このステータ鉄心１０の内周面に形成された多数の溝の中にステータコイル１１を収納している。このステータコイル１１のコイルエンド部は、ステータ鉄心１０の両側に張出した形となっている。
【０００６】
ステータ鉄心１０の内周面とロータ鉄心７の外周面との間には、一様な空隙を形成してある。ロータシャフト６の駆動側端６ａは機外に突出させてある。この突出した駆動側端６ａの部分には、駆動用歯車装置と結合するための継手（カップリング）を取付ける。ロータシャフト６の機内部分には通風ファン９を固定してある。この通風ファン９は中央より放射状に配置された複数の羽根９ａを有している。ブラケット２におけるこの通風ファン９の外周部に対向する部分には、複数の排気口２ａが円周方向に沿って設けてある。
【０００７】
フレーム１の反駆動側の上方に入気口１ａを設け、この入気口１ａを覆うように通風ろ過器１２を取付け、通風ろ過器１２の外気取入口部には、塵埃を捕捉するためのフィルター１２ａを取付けてある。
【０００８】
図１０に示した電動機全体は、フレーム１に設けられた取付腕部を台車枠にボルトで締結固定し、ロータシャフト端部６ａに接続した継手を介して、電動機の回転力を歯車装置から車輪に伝達し車両を走行させる。
【０００９】
この電動機の運転時には、電動機のステータコイル１１とロータバー８が発熱するため外気を電動機内に流通させて冷却し、電動機の温度上昇を抑制する。この冷却作用は次の通りである。
【００１０】
運転時、通風ファン９がロータシャフト６によって回転し、機内の空気を排気口２ａより機外に排出し、これに伴って入気口１ａより外気が機内に吸引される。機内に吸引される外気は、通風ろ過器１２を経て入気口１ａより機内に流入した後、ロータ鉄心７の通風穴７ａを通り、またロータ鉄心７の外周とステータ鉄心１０の内周との間の空隙部を通って通風ファン９側に流通し、通風ファンの回転により排気口２ａより機外に排出される。
【００１１】
このように機内に外気を流通させることにより、ロータバー８、ステータコイル１１及び機内の各部を冷却し、ロータバー８、ステータコイル１１の温度上昇が許容温度を超えないようにしている。
【００１２】
しかしながら、電車などの床下台車に搭載される車両駆動用電動機の周囲の外気には、車両走行時に巻き上げられる塵埃が多量に存在し、取入れる外気はひどく汚損された環境にある。そのため、図１０に示した従来例の車両駆動用では、電動機の機内に取入れる外気は、通風ろ過器１２のフィルター１２ａによって塵埃を捕捉して清浄化を図っているが、運転を続けることにより、次第にフィルター１２ａに目詰まりが生じ、機内の通風量が減少してしまうので、短い間隔の定期的なフィルターの清掃保守を必要とし、多大な労力を費やねばならない技術的課題があった。
【００１３】
この問題を解決するために、近年では、全閉外扇冷却型の車両駆動用電動機の開発が進められている。この全閉外扇冷却型電動機の構造が図１１に示してある。これについて説明すると、有底円筒形のフレーム１３の駆動側端部にブラケット１４を設け、反駆動側の中央部にハウジング３を設けてある。フレーム１３の内周部には、ステータ鉄心１０を設けてある。
【００１４】
ブラケット１４とハウジング３とのそれぞれに取付けられた軸受４，５によってロータシャフト６を回転自在に支持している。このロータシャフト６の軸方向中央部には、ロータ鉄心７を設けてある。ロータシャフト６の反駆動側端部は機外に張出しており、この張出部分に通風ファン１５を取付けてある。
【００１５】
フレーム１３の外周面には、軸方向に延びた形状の冷却フィン１３ａを多数設け、この冷却フィン１３ａを覆う形でカバー１６を被せ、カバー１６の内側とフレーム１３の外側とに囲まれた軸方向に延びる空間を通風路１７としている。
【００１６】
通風路１７の駆動側は外部に開放され、その反駆動側は通風ファン１５の外周側に向けて開口している。電動機の反駆動側端部にはカバー１を取付けてあり、このカバーの中心部には、通風ファン１５のために外気取入口１８ａを形成してある。
【００１７】
この図１１に示した全閉外扇冷却型電動機は、電動機内部は外部と遮断された全閉型となっているので、その内部で発生した熱は主に、フレーム１３の外周面に多数設けられた冷却フィン１３ａから放出される。そして運転時には、通風ファン１５の回転により外気をフレーム１３の外周部の通風路１７に送り込んで軸方向に流通させることにより、この通風路１７内に配置された多数の冷却フィン１３ａから機内の熱を外気に放出させる。
【００１８】
この全閉外扇冷却型電動機は、外気を機内に流通させないため外気に混入している塵埃で機内が汚損されることがなく、さらに機外部分を外気で冷却するので外気の塵埃を除去するフィルターも不要になる利点がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示した開発途上の全閉外扇冷却型電動機では、フィルターが不要のため保守の省力化が可能になるが、次に述べる技術的課題があり、改善が望まれていた。
【００２０】
第一には、機内の発熱部の冷却がフレーム１３を介した冷却フィン１３ａより間接的に行われるために放熱性能が低い。そのため、図１０に示した従来例の電動機のような冷却性能を得るためには、通風ファン１５による通風量を増大させ冷却フィン１３ａの冷却性能を増大させる必要がある。ところが、通風量を増大させるためには、通風ファン１５を大型化、大径化する必要があり、そのため運転時の通風ファン１５の騒音が大きくなる。近年、車両の乗り心地や周辺環境への影響を改善するため駆動用電動機の低騒音化が望まれているので、通風ファンの大型化による騒音の増大は望ましくなく、低騒音化への改善が望まれていた。
【００２１】
第二には、軸受の温度上昇の増大が問題である。軸受は軸受部分に充填している潤滑グリースにより潤滑を行っているため、軸受部の温度上昇が増大すると潤滑グリースの劣化が促進し早期のグリース交換が必要となる。全閉外扇冷却型電動機では、機内を外気が流通しないのでロータの熱が軸受部に伝達しやすく、軸受部の温度上昇は従来型より大きくなる。さらに、駆動側のブラケット１４は冷却外気の排風側に位置しているために排風温度により加熱され、その上、軸受部に冷却風が当たらないため、駆動側の軸受４の温度上昇が大幅に増大する。車両駆動用電動機では、グリースの更新周期を延ばして保守の省力化を図ることで進められている中で、軸受部の温度上昇度合いの増大によって潤滑グリースの劣化が早まり、早期にグリース交換が必要になることは技術的に問題であり、改善が望まれていた。
【００２２】
第三として、冷却性能の低下による大型化と質量の増大が問題となる。全閉外扇冷却型電動機の場合には、電動機内部の熱をフレーム外周面の冷却フィン１３ａで外気に放出するため冷却効率が図１０の従来例の電動機よりも低下する。そのためステータコイル１１やロータバー８の温度上昇が許容値を越えてしまい、温度上昇を抑えるためには、ステータコイル１１、ロータバー８のサイズを大きくし、発熱を少なくする必要がある。そのため電動機の体格が容量（出力）に比べて大型化し、質量が増大する。さらに流通する冷却風の下流側は、流通外気の温度上昇に伴って冷却性能が低下するため、内部のステータコイル、ロータバーの排風側に位置する側の温度上昇が他の部分よりも大きくなり、ローカルヒートの状態になる。そこで、ローカルヒート部の温度上昇を許容値内に抑えるためには、電動機の体格をさらに大型にしなければならなくなる。電車等では、台車内の限られたスペースに駆動電動機を搭載するため、駆動電動機の体格が大きくなると搭載困難となる場合がある。反対に、スペース内に搭載できる体格にした場合は、電動機の容量が不足し所期の性能を得られないことになってしまう。そのため、ローカルヒートを無くし、放熱性性能が良い全閉型の車両駆動用電動機が望まれていた。
【００２３】
本発明は、従来提案されている車両駆動用の全閉型電動機にあって、機内の汚損を無くすと同時に冷却用の通風ファンの騒音を低減し、軸受部の温度上昇を低減することにより潤滑グリースの交換周期を長くし、さらに冷却性の向上とローカルヒートを無くすことにより小型軽量化又は容量（出力）増大が図れる車両駆動用全閉型電動機を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の車両駆動用全閉型電動機は、ステータ鉄心の内周側にロータ鉄心を配置し、前記ステータ鉄心の一方の軸方向端部に、第１の軸受を内蔵した第１のブラケットを取付け、前記ステータ鉄心の他方の軸方向端部に、第２の軸受を内蔵した第２のブラケットを取付け、前記ロータ鉄心の内周部に結合されたロータシャフトを前記第１、第２のブラケットに内蔵された第１、第２の軸受各々により支持し、前記ロータシャフトの機外側の一端部に第１の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機外側の他端部に第２の通風ファンを取付け、前記ステータ鉄心の外周近傍に軸方向に貫通するように第１の通風穴と第２の通風穴を各々複数個形成し、前記第１のブラケットの外側部分に、前記第１の通風ファンによる冷却風を受け入れる第１の外気通風路を設け、当該第１の外気通風路を前記第１の通風穴の一端に連通させ、当該第１の通風穴の他端は大気に開放状態とし、前記第２のブラケットの外側部分に、前記第２の通風ファンによる冷却風を受け入れる第２の外気通風路を設け、当該第２の外気通風路を前記第２の通風穴の一端に連通させ、当該第２の通風穴の他端は大気に開放状態としたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１の発明の車両駆動用全閉型電動機では、両端２個の通風ファンによって外気を流通させるようにしたことにより、各々の通風ファンの風量を半減して通風ファンの小型化、小径化を図り、通風ファンの運転時の騒音を低減する。また、両側の通風ファンによって両側のブラケットの外壁に沿って外気を流通させることにより両側の軸受の冷却を等価に行い、一方の軸受だけが温度上昇することを避け、高温度になることによる潤滑グリースの早い劣化を防止する。さらに、両側の通風ファンによって外気を流通させることにより、電動機全体をバランス良く冷却し、ローカルヒートの発生を無くし、同時に、両側のブラケットも流通外気で効率良く冷却して電動機全体の冷却性を向上させ、電動機の小型軽量化又は容量増大を図る。
【００２６】
請求項２の発明の車両駆動用全閉型電動機は、ステータ鉄心の内周側にロータ鉄心を配置し、前記ステータ鉄心の一方の軸方向端部に、第１の軸受を内蔵した第１のブラケットを取付け、前記ステータ鉄心の他方の軸方向端部に、第２の軸受を内蔵した第２のブラケットを取付け、前記ロータ鉄心の内周部に結合されたロータシャフトを前記第１、第２のブラケットに内蔵された第１、第２の軸受各々により支持し、前記ロータシャフトの機外側の一端部に第１の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機外側の他端部に第２の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機内部に循環ファンを取付け、前記ステータ鉄心の外周近傍に軸方向に貫通するように第１、第２、第３の通風穴を各々複数個形成し、前記第１のブラケットの外側部分に、前記第１の通風ファンによる冷却風を受け入れる第１の外気通風路を設け、当該第１の外気通風路を前記第１の通風穴の一端に連通させ、当該第１の通風穴の他端は大気に開放状態とし、前記第２のブラケットの外側部分に、前記第２の通風ファンによる冷却風を受け入れる第２の外気通風路を設け、当該第２の外気通風路を前記第２の通風穴の一端に連通させ、当該第２の通風穴の他端は大気に開放状態とし、前記第３の通風穴の両開放端を前記第１、第２のブラケットにて外側から覆うことにより、当該第３の通風穴を前記循環ファンの回転によって発生する機内の循環冷却風の通路としたことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項２の発明の車両駆動用全閉型電動機では、請求項１の発明の構造にさらに、ステータ鉄心の外周部に第３の通風穴を追設し、さらにロータ鉄心に軸方向に貫通した通風穴を複数個設け、ステータ鉄心に追設した第３の通風穴の両端を機内空間に連通し、機内のロータシャフトに内気循環ファンを設けることにより、運転時に内気循環ファンの回転によって機内空気をステータ鉄心の第３の通風穴とロータ鉄心の通風穴を通して循環させ、ステータ鉄心を冷却する。これにより、機内の冷却性能が向上し、特にロータの温度上昇を低減する。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の車両駆動用全閉型電動機において、前記第１、第２のブラケットのうちの一方又は両方の内壁と外壁の両方又はいずれかに、複数の冷却フィンを放射状に設けたことを特徴とするものであり、この冷却フィンによって機内空気の冷却性能を向上させ、機内各部の温度上昇を低減する。
【００２９】
請求項４の発明は、請求項１〜３の車両駆動用全閉型電動機において、前記第１、第２の通風ファン各々の主板の機内側の面に複数のフィンを放射状に設け、前記主板における前記フィンの位置よりも中心側の部位に、複数の補助通風穴を軸方向に貫通するように設けたことを特徴とするものであり、運転時の通風ファンの回転によって冷却外気を軸受近傍の空間にも流通させ、軸受の温度上昇をさらに低減する。
【００３０】
請求項５の発明の車両駆動用全閉型電動機は、円筒状のフレームの内周側にステータ鉄心を取付け、当該ステータ鉄心の内周側にロータ鉄心を配し、前記フレームの軸方向両端部に設けた固定部材各々に軸受各々を取付け、この軸受各々で前記ロータ鉄心の中心部のロータシャフトの軸方向両端部各々を支持し、前記フレームの外周部に軸方向に延び、かつ円周方向に区分された第１の通風路と第２の通風路とをそれぞれ複数個を形成し、前記ロータシャフトの機外側の一方の軸方向端部に第１の通風ファンを取付け、前記ロータシャフトの機外側の他方の軸方向端部に第２の通風ファンを取付け、前記フレームの軸方向の一方の端部に、前記第１の通風ファンからの冷却風を受け入れる第１の導入路を形成し、前記フレームの軸方向の他方の端部に、前記第２の通風ファンからの冷却風を受け入れる第２の導入路を形成し、前記第１の導入路を前記第１の通風路の一端と連通し、当該第１の通風路の他端側を大気に開放し、前記第２の導入路を前記第２の通風路の一端と連通し、当該第２の通風路の他端側を大気に開放し、前記第１、第２の通風路各々の中において、前記フレームの外周面に軸方向に延びるように多数の冷却フィンを設けたことを特徴とするものである。
【００３１】
請求項５の発明の車両駆動用全閉型電動機では、両端２個の通風ファンによって外気を流通させるようにしたことにより、各々の通風ファンの風量を半減して通風ファンの小型化、小径化を図り、通風ファンの運転時の騒音を低減する。また、両側の通風ファンによってフレームの外周部に沿って両側から外気を流通させることにより両側の軸受の冷却を等価に行い、一方の軸受だけが温度上昇することを避け、高温度になることによる潤滑グリースの早い劣化を防止する。さらに、両側の通風ファンによって外気を流通させることにより、電動機全体をバランス良く冷却し、ローカルヒートの発生を無くし、同時に、フレーム自体を流通外気で効率良く冷却して電動機全体の冷却性を向上させ、電動機の小型軽量化又は容量増大を図る。
【００３２】
請求項６の発明は、請求項５の車両駆動用全閉型電動機において、前記第１、第２の通風ファンのいずれか一方又は両方の主板の機内側の面に複数のフィンを放射状に設け、前記主板における前記フィンの位置よりも中心側の部位に、複数の補助通風穴を軸方向に貫通するように設けたことを特徴とするものであり、運転時の通風ファンの回転によって冷却外気を軸受近傍の空間にも流通させ、軸受の温度上昇をさらに低減する。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項１〜６の車両駆動用全閉型電動機において、前記第１の通風ファンと第２の通風ファンとの羽枚数を異なったものとし、かつ両通風ファンの羽枚数を互いの枚数で割り切れない値に設定したことを特徴とするものであり、回転時に発生する両通風ファンの羽根による騒音周波数を異ならせることにより、両者の騒音周波数の干渉による騒音の増幅現象を抑止し、全体騒音の増大を無くす。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図３〜図１は本発明の第１の実施の形態の構成を示している。第１の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機では、円筒状のステータ鉄心１９の内周側にロータ鉄心７を配置し、ステータ鉄心１９の一方の軸方向端部にステータフレーム１９ｃを介して、第１の軸受４を内蔵した第１のブラケット２０を取付け、ステータ鉄心１９の他方の軸方向端部にもステータフレーム１９ｃを介して、第２の軸受５を内蔵した第２のブラケット２１を取付けてある。この第２の軸受５は第２のブラケット２１の中央部にハウジング３を介して取付けてある。
【００３５】
ロータ鉄心７の内周部にはロータシャフト６を結合し、このロータシャフト６の軸方向両端部それぞれを第１、第２のブラケット２０，２１に内蔵された第１、第２の軸受４，５各々により支持させている。ロータシャフト６の機外側の一端部には第１の通風ファン２４を取付け、その他端部には第２の通風ファン２５を取付けてある。
【００３６】
ロータ鉄心７の外周部に多数の溝を設け、その溝内にロータバー８が収納してある。各ロータバー８の両端部はロータ鉄心７よりも張出した状態にし、エンドリングによって結束して一体化し、誘導電動機のカゴ形回転子を形成している。
【００３７】
ステータ鉄心１９の内周部に多数の溝を設け、その溝内にステータコイル１１が収納してある。各ステータコイル１１の両端のコイルエンド部は、ステータ鉄心１９より張出して形成されている。
【００３８】
図１に詳しいように、ステータ鉄心１９の外周近傍には、軸方向に貫通するように第１の通風穴１９ａと第２の通風穴１９ｂを各々複数個ずつ形成してある。図２に詳しいように、第１のブラケット２０の外側部分には、第１の通風ファン２４による冷却風を受け入れる第１の外気通風路２０ａを円周状に設け、当該第１の外気通風路２０ａを第１の通風穴１９ａの一端に導入路２０ｂを介して連通させてある。当該第１の通風穴１９ａの他端は排風穴２１ｃにより大気に開放状態としてある。
【００３９】
図３に詳しいように、第２のブラケット２１の外側部分には、第２の通風ファン２５による冷却風を受け入れる第２の外気通風路２１ａを円周状に設け、当該第２の外気通風路２１ａを第２の通風穴１９ｂの一端に導入路２１ｂを介して連通させてある。当該第２の通風穴１９ｂの他端は排風穴２０ｃにより大気に開放状態としてある。
【００４０】
第１、第２の通風ファン２４，２５それぞれには、放射状の配置になった複数の羽根２４ａ，２５ａそれぞれが形成されている。第１の通風ファン２４の羽根枚数と第２の通風ファン２５の羽根枚数とは、例えば、１５：１７のように異なった枚数とし、さらに互いに割り切れない枚数に設定してある。
【００４１】
第１のブラケット２０と第２のブラケット２１それぞれの排風穴２０ｃ，２１ｃの近傍には、排風の方向に延びるように冷却フィン２０ｄ，２１ｄが設けてある。
【００４２】
第１の通風ファン２４の機外側側面にはリング状のカバー２２を取付け、このカバー２２の内周側開口部を冷却外気の入気口２２ａとしている。また、第２の通風ファン２５の側面には円板状カバー２３を取付け、このカバー２３の中心部に複数の打抜き小穴で形成された入気口２３ａが設けてある。
【００４３】
図１に詳しいように、電動機全体は、ステータフレーム１９ｃに一体的に設けられたステータアーム１９ｄの部分を台車枠にボルトで固定することによって台車内に装荷される。そして、図２、図３に詳しいように、電動機の一端側に張出しているロータシャフト端部６ａを継手を介して駆動歯車装置に接続し、電動機の回転力を駆動歯車装置から車輪に伝達して車両を走行させる。
【００４４】
次に、上記構成の車両駆動用全閉型電動機の動作について説明する。図２に詳しいように、電動機の運転時には、第１の通風ファン２４の回転により入気口２２ａより外気が流入する。流入した外気は、第１の通風路２０ａから導入路２０ｂを経て第１の通風穴１９ａを流通し、排風穴２１ｃより大気側に排出される。
【００４５】
図３に詳しいように、同時に第２の通風ファン２５の回転により入気口２３ａより外気が流入する。流入した外気は、第２の通風路２１ａから導入路２１ｂを経て第２の通風穴１９ｂを流通し、排風穴２０ｃより大気側に排出される。
【００４６】
このように第１の実施の形態の電動機では、軸方向の両端部それぞれに設けた通風ファン２４，２５によって冷却外気をブラケット２０，２１の外側表面と、ステータ鉄心１９の多数の通風穴１９ａ，１９ｂ内に流通させて冷却するため、電動機全体の冷却面積、放熱面積を増大させ、冷却性能が向上する。特に、ステータ鉄心１９は、その内周側に取付けられたステータコイル１１の熱が直接伝達されるために他の部位よりも温度が高くなる傾向があるが、ステータ鉄心１９に設けられた多数の通風穴１９ａ，１９ｂ内を冷却外気が流通することによって効果的に冷却することができ、温度上昇を抑えることができる。
【００４７】
また、本実施の形態の電動機では、両側の通風ファン２４，２５によって冷却外気を電動機外面に均等に流通させて冷却するので、内部のステータコイル１１、ロータバー８のローカルヒート（局部加熱）が生じなくなる。
【００４８】
さらに本実施の形態の電動機では、両方のブラケット２０，２１の外側表面を冷却外気が流通するため、両方のブラケット２０，２１及び軸受４，５が同じように冷却されると共に、ブラケット２０，２１の冷却性能が向上することによって軸受４，５の温度上昇も低減する。
【００４９】
またさらに、本実施の形態の電動機では、両方の軸受４，５に隣接して取付けられた通風ファン２４，２５が強力な放熱体としても作用するため、軸受４，５の熱を外気に有効に放出することができ、軸受４，５の温度上昇のいっそうの低減に寄与する。
【００５０】
加えて、本実施の形態の電動機では、通風ファン２４，２５を電動機の両側に分散して冷却する構造であるため、一方の通風ファンの冷却風量を半減しても効果的に冷却でき、そのため通風ファン２４，２５は小型化、小径化することが可能になり、運転時の通風ファン２４，２５の騒音が低下し、両方の通風ファンによる騒音を合わせた電動機全体としての騒音も低減でき、また、第１の通風ファン２４と第２の通風ファン２５の羽根枚数を異なった枚数で、かつ互いの枚数で割り切れない値に設定することによって、回転時の両通風ファン２４，２５の騒音周波数が重なって騒音が増大する現象を防止でき、この点からも騒音の低減が図れる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機について、図４、図５を用いて説明する。第２の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機では、円筒状のステータ鉄心２６の両側にステータフレーム２６ｄを介して第１のブラケット２７と第２のブラケット２８をそれぞれ取付け、ブラケット２７，２８それぞれの中心部に取付けられた第１の軸受４、第２の軸受５によって、ロータシャフト６の両側を支持している。
【００５２】
ロータシャフト６の中央部にはロータ鉄心７が取付けてあり、このロータ鉄心７には、軸方向に貫通した通風穴７ａが複数個設けてある。ステータ鉄心２６の外周側には、第１の通風穴２６ａと第２の通風穴２６ｂと第３の通風穴２６ｃが各々複数個ずつ設けてある。
【００５３】
ロータシャフト６の機内部分には内気循環ファン３９が取付けてある。ロータシャフトの機外側の両端部には、第１の通風ファン２４と第２の通風ファン２５がそれぞれ取付けてあり、これらの通風ファン２４，２５の外周部にそれぞれブラケット２７，２８の一部で構成された第１の通風路２７ａ、第２の通風路２８ａが形成してある。
【００５４】
第１の通風路２７ａは導入路２７ｂを介して、ステータ鉄心２６に設けられている第１の通風穴２６ａに連通している。この第１の通風穴２６ａの一端はブラケット２８の排風穴２８ｃを介して大気に開放されている。一方、第２の通風路２８ａは導入路２８ｂを介してステータ鉄心２６の第２の通風穴２６ｂに連通している。この第２の通風穴２６ｂの一端はブラケット２７の排風穴を介して大気に開放されている。
【００５５】
ステータ鉄心２６の外周部近くに形成されている第３の通風穴２６ｃは、両側のブラケット２７，２８にそれぞれ設けられた内気導入路２７ｄと内気流入路２８ｄによってステータ鉄心２６の両側の機内空間にそれぞれ連通している。
【００５６】
その他の構成要素について、図１〜図３に示した第１の実施の形態と共通する要素には同一の符号を付して示してある。
【００５７】
次に、上記構成の第２の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機の運転時の冷却動作について説明する。電動機の運転時には、第１の通風ファン２４と第２の通風ファン２５の回転により、冷却外気がステータ鉄心部の第１の通風穴２６ａと第２の通風穴２６ｂを互に逆方向に流通し、電動機の冷却を行う。この機能は、第１の実施の形態で説明した内容と同一である。
【００５８】
第２の実施の形態の場合にはさらに、内気循環ファン３９の回転によって、機内の空気が駆動側の内気導入路２７ｄからステータ鉄心２６の第３の通風穴２６ｃに流入し、第３の通風穴２６ｃを通過した後、反駆動側の内気流入路２８ｄから機内に流入し、ロータ鉄心７側を貫通している通風穴７ａを通過して循環ファン３９の内周側に戻る。
【００５９】
このようにして、第２の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機では内気が機内を循環するので、加熱された内気はステータ鉄心２６の第３の通風穴２６ｃを通過する際にステータ鉄心２６により冷却され、機内の冷却性機能が向上する。また、ステータ鉄心２６の外周側には、第１の通風穴２６ａと第２の通風穴２６ｂ内を外気が流通していてその温度が低下しているため、内気が第３の通風穴２６ｃを通過する際に熱交換作用によって内気を冷却する効果が大きく、したがって機内冷却、特にロータの冷却が効果的に行える。
【００６０】
次に本発明の第３の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機について、図６を用いて説明する。本実施の形態の全閉型電動機の構成は、図１〜図３に示した第１の実施の形態と同一であるが、本実施の形態ではブラケット２９とブラケット３０の内壁及び外壁に多数の冷却フィン２９ａ，２９ｂ及び３０ａ，３０ｂを放射状に近い状態に設けた点に特徴を有している。なお、図６において、２９ｃは第１の通風路、２９ｄは導入路、３０ｃは第２の通風路、３０ｄは導入路である。
【００６１】
この第３の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機は第１の実施の形態と同様に動作するが、第１の通風ファン２４と第２の通風ファン２５の回転によって冷却外気がブラケット２９，３０の外表面部分を流通した際にフィン２９ｂ，３０ｂにより冷却面積が増大しているため冷却性能が高い。
【００６２】
また、ブラケット２９，３０の機内側のフィン２９ａ，３０ａは吸熱フィンとして作用し、ブラケット２９，３０の機外側のフィン２９ｂ，３０ｂは放熱フィンとして作用することから、機内の熱を外気に放出する効果がいっそう向上し、電動機の温度上昇をさらに低減させることができる。
【００６３】
次に、本発明の第４の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機について、図７を用いて説明する。本実施の形態の全閉型電動機は、図６に示した第３の実施の形態に対して、少なくとも一方の通風ファン、ここでは第２の通風ファン３１の主板の背面に複数のフィン３１ａを放射状に設け、通風ファン３１のフィン３１ａよりも中心寄りの部分に複数の通風穴３１ｂを設けたことを特徴とする。その他の構成は第３の実施の形態とほぼ共通である。ただし、第３の実施の形態に対して、通風穴を設けた通風ファン側のブラケット、ここではブラケット３０については、機内側のフィン３０ａの形状を若干変化させ、また外表面側のフィン３０ｂは形成せず、通風ファン３０に対してフィン３１ａを形成している。なお、反対側の第１の通風ファンに対しても同様の構成を設けることができる。
【００６４】
第４の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機では、運転時の通風ファン３１の回転により、外気が通風穴３１ｂより通風ファン３１の背面空間に流入し、軸受５の周囲が部材であるハウジング３や端フタ３ａの表面を流通して通風路３０ｃに流れるため、軸受部分の外気による冷却がいっそう向上し、軸受部の温度上昇をさらに低減することができる。また効果的な冷却によって軸受部内に充填されている潤滑グリースの温度の上昇を抑えることができ、潤滑グリースの劣化寿命をさらに延ばすことができる。
【００６５】
次に、本発明の第５の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機について、図８、図９を用いて説明する。本実施の形態の全閉型電動機は、うす肉、有底円筒状のフレーム３２の内周側にステータ鉄心１０を取付け、フレーム３２の一端にはハウジング３を介して軸受５を取付け、フレーム３２の他端にはブラケット３３を介して軸受４を取付け、両軸受４，５によってロータシャフト６の両端部を支持している。さらに、ステータ鉄心１０の内周側にはステータコイル１１を取付け、ロータシャフト６の軸方向中央部にはロータ鉄心７を取付けている。ロータシャフト６の機外側の両端にはそれぞれ通風ファン２４，２５を取付けてある。
【００６６】
フレーム３２の外周部に、カバー３４と仕切り３４ａにより第１の通風路３５と第２の通風路３６がそれぞれ複数個ずつ設けてある。第１の通風路３５と第２の通風路３６の内には、フレーム３２の外周面に一体的に設けられた放熱フィン３２ａが多数存在している。放熱フィン３２ａ各々は、通風路３５，３６の方向と同じくフレーム３２の軸方向に延びている。
【００６７】
第１の通風ファン２４の外周側に導入路３７を形成し、この導入路３７を第１の通風路３５の一端に連通させてある。第１の通風路３５の他端はフレーム端部で大気に開放させてある。さらに第２の通風ファン２５の外周側に導入路３８を形成し、この導入路３８を第２の通風路３６の一端に連通させてある。第２の通風路３６の他端はフレーム３２の端部で大気に開放させてある。
【００６８】
本実施の形態の車両駆動用全閉型電動機の運転時には、第１の通風ファン２４の回転により冷却外気を導入路３７に送り、その後第１の通風路３５内を流通させ、外に排出する。同時に第２の通風ファン２５の回転により冷却外気を導入路３８に送り、その後第２の通風路３６内を流通させ、外に排出する。
【００６９】
このようにフレーム３２の外周面に設けられた第１の通風路３５と第２の通風路３６を冷却外気が互いに逆方向に流通し、通風路３５，３６内に配置された多数の放熱フィン３２ａより電動機の熱を外気に放出して電動機を冷却する。
【００７０】
この第５の実施の形態の構成においても、第１の実施の形態と同様、通風ファンの小型化による騒音低下が図れ、冷却効果の向上と均一化が図れてローカルヒートを解消することができ、さらに軸受部４，５の冷却性能の向上による軸受部温度上昇の低減が図れ、潤滑グリースの交換寿命を延長できる。
【００７１】
【発明の効果】
このように本発明の車両駆動用全閉型電動機によれば、全閉冷却型で機内各部の塵埃による汚損を防ぐことができると同時に、通風ファンの騒音低下による低騒音化が図れ、軸受の温度上昇度合いの低減により潤滑グリースの潤滑寿命が延びて保守の省力化が図れ、さらに電動機内部のローカルヒートを防ぐと共に全体の冷却性能を向上させることができ、従来と同容量の電動機であれば小型軽量化が可能であり、また従来と同サイズの電動機であれば出力容量の増大が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機の正面図。
【図２】図１におけるＡ−Ｏ線断面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｏ線断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機の断面図。
【図５】図４におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機の断面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機の断面図。
【図８】本発明の第５の実施の形態の車両駆動用全閉型電動機の断面図。
【図９】図８におけるＤ−Ｄ線断面図。
【図１０】従来の車両駆動用電動機の断面図。
【図１１】従来提案されている車両駆動用全閉型電動機の断面図。
【符号の説明】
３　ハウジング
４　第１の軸受
５　第２の軸受
６　ロータシャフト
７　ロータ鉄心
７ａ　通風穴
８　ロータバー
１１　ステータコイル
１９　ステータ鉄心
１９ａ　第１の通風穴
１９ｂ　第２の通風穴
１９ｃ　ステータフレーム
１９ｄ　ステータアーム
２０，２１　ブラケット
２０ａ　第１の通風路
２０ｂ　導入路
２０ｃ　排風穴
２１ａ　第２の通風路
２１ｂ　導入路
２１ｃ　排風穴
２２　カバー
２２ａ　入気口
２３　カバー
２３ａ　入気口
２４　第１の通風ファン
２５　第２の通風ファン
２６　ステータ鉄心
２６ａ　第１の通風穴
２６ｂ　第２の通風穴
２６ｃ　第３の通風穴
２６ｄ　ステータフレーム
２７　ブラケット
２７ａ　第１の通風路
２７ｂ　導入路
２７ｄ　内気導入路
２８　ブラケット
２８ａ　第２の通風路
２８ｂ　導入路
２８ｃ　排風穴
２８ｄ　内気流入路
２９　ブラケット
２９ａ，２９ｂ　フィン
２９ｃ　第１の通風路
２９ｄ　導入路
３０　ブラケット
３０ａ，３０ｂ　フィン
３０ｃ　第２の通風路
３０ｄ　導入路
３１　第２の通風ファン
３１ａ　フィン
３１ｂ　通風穴
３２　フレーム
３２ａ　放熱フィン
３３　ブラケット
３４　カバー
３５　第１の通風路
３６　第２の通風路
３７　導入路
３８　導入路
３９　循環ファン
【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】
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【図１１】
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