(57)【要約】【課題】固定子の温度上昇を効率良く抑えることができる電動機を得ることを目的とする。【解決手段】回転軸２には、回転子４が固定されている。回転子４の外周面には、固定子９が対向している。固定子９は、固定子鉄心１１と固定子コイル１２とを有している。回転軸２及び回転子４は、固定子コイル１２への通電により、一体に回転される。固定子９の外周部には、回転軸２の一端部２ａ側から他端部２ｂ側へ固定子９の外周部に沿って通風可能な通風路１６を形成する通風路外板１７が設けられている。通風路１６内には、ファンにより冷却風が流される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸とともに回転可能な回転子、
上記回転子の外周面に対向する固定子、及び
上記固定子の外周部に設けられ、上記回転軸の一端部側から他端部側へ上記外周部に沿って通風可能な通風路を形成する通風路形成部材を備えていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
上記固定子の外周部の上記通風路が配置されている部分には、フィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば鉄道車両用主電動機等に用いられる電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道車両用の主電動機では、主電動機の温度上昇を抑えるために、回転子に通風ダクトが設けられている。通風ダクトには、冷却風が流されるようになっている。冷却風は、ファンにより通風ダクトへ供給される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３６６９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の鉄道車両用の主電動機では、回転子にのみ通風ダクトが設けられているので、主電動機が小型化や大容量化される場合には、固定子での発熱量が冷却能力を上回ってしまい、固定子の温度が上昇してしまう。従って、固定子の温度上昇により固定子コイルの焼き付け等の故障が発生する虞があった。
【０００５】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、固定子の温度上昇を効率良く抑えることができる電動機を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動機は、回転軸とともに回転可能な回転子、回転子の外周面に対向する固定子、及び固定子の外周部に設けられ、回転軸の一端部側から他端部側へ外周部に沿って通風可能な通風路を形成する通風路形成部材を備えている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１では、鉄道車両用主電動機に用いられる誘導電動機を示している。
図１はこの発明の実施の形態１による電動機を示す部分断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図において、フレーム１には、回転軸２がベアリング３ａ，３ｂを介して回転自在に取り付けられている。回転軸２の一端部（後端部）２ａと他端部（前端部）２ｂとの間の部分には、回転子４が固定されている。ベアリング３ａは回転子４に対して一端部２ａ側に配置され、ベアリング３ｂは回転子４に対して他端部２ｂ側に配置されている。回転子４は、回転軸２の軸線を中心に回転軸２と一体に回転される。
【０００８】
回転子４は、回転軸２に固定された円柱状の回転子鉄心５と、回転子鉄心５の周方向に互いに間隔を置いて設けられ、回転軸２の軸線方向に沿って延びた複数のロータバー６と、ロータバー６の両端部に配置され、各ロータバー６間を短絡する２つのエンドリング７とを有している。回転子鉄心５は、回転軸２の軸線方向に積層された複数の鋼板により構成されている。
【０００９】
回転子鉄心５のロータバー６よりも内径側の部分には、回転軸２の軸線方向に沿って延びた複数の回転子通風ダクト８が設けられている。各回転子通風ダクト８は、回転子鉄心５の周方向に互いに間隔を置いて設けられている。また、各回転子通風ダクト８は、回転子鉄心５を貫通しており、回転軸２の軸線方向に沿って通風可能になっている。
【００１０】
回転子４の外周面には、円筒状の固定子９の内面がギャップ２２を介して対向している。固定子９は、固定子９の周方向に互いに間隔を置いて設けられた複数のスロット１０を有する固定子鉄心１１と、各スロット１０に納められた固定子コイル１２とを有している。固定子鉄心１１は、回転軸２の軸線方向に積層された複数の鋼板により構成されている。
【００１１】
フレーム１は、一端部２ａ側で第１ベアリング３ａを介して回転軸２を支持する後側フレーム部１３と、他端部２ｂ側で第２ベアリング３ｂを介して回転軸２を支持する前側フレーム部１４と、前側フレーム部１３及び後側フレーム部１４の間に配置され、固定子９を支持する中間フレーム部１５とを有している。中間フレーム部１５は、後側フレーム部１３に固定された後側中間フレーム部１５ａと、前側フレーム部１４に固定された前側中間フレーム部１５ｂとを有している。
【００１２】
後側中間フレーム部１５ａには固定子鉄心１１の後側フレーム部１３側の端面が、前側中間フレーム部１５ｂには固定子鉄心１１の前側フレーム部１４側の端面がそれぞれ固定されている。固定子９は、固定子９、後側中間フレーム１５ａ及び前側中間フレーム部１５ｂの各外周部の境界に段差ができないように、後側中間フレーム部１５ａ及び前側中間フレーム部１５ｂに固定されている。
【００１３】
固定子９及び中間フレーム部１５の各外周部には、後側フレーム部１３側から前側フレーム部１４側へ通風可能な通風路１６を形成する通風路形成部材である通風路外板１７が設けられている。通風路１６は、固定子９の外周部に沿って通風可能になっている。通風路１６は、固定子９、通風路外板１７及び中間フレーム部１５に囲まれることにより形成されている。即ち、固定子９及び中間フレーム部１５は、通風路１６に直接露出している。
【００１４】
ここでは、通風路外板１７は、固定子９の周方向に互いに間隔を置いて配置されている。また、通風路外板１７は、固定子９の周方向に等間隔で４箇所配置されている。各通風路外板１７によって形成された通風路１６は、回転軸２の軸線方向に沿って延びている。
【００１５】
後側フレーム部１３には、図示しないファンからの冷却風をフレーム１内へ導く冷却風供給路１８が設けられている。前側フレーム部１４には、フレーム１内の冷却風を外部へ排出する冷却風排出路１９が設けられている。後側中間フレーム部１５ａには、冷却風供給路１８によりフレーム１内に導かれた冷却風を通風路１６内へ導く供給側開口２０が設けられている。前側中間フレーム部１５ｂには、通風路１６内から冷却風排出路１９側へ冷却風を排出する排出側開口２１が設けられている。
【００１６】
次に、動作について説明する。
固定子コイル１２への通電により、回転子４及び回転軸２が回転される。これにより、回転子４及び固定子９に熱が発生する。
一方、ファンからは冷却風が冷却風供給路１８を通じてフレーム１内に導かれる。フレーム１内に導かれた冷却風は、回転子通風ダクト８、ギャップ２２及び供給側開口２０へ分流される。分流された冷却風は、通風ダクト８内、ギャップ２２内及び通風路１６内をそれぞれ流される。このとき、回転子４及び固定子９は冷却風により冷却され、回転子４及び固定子９の温度上昇が抑制される。通風ダクト８内、ギャップ２２内及び通風路１６内を流された冷却風は、前側フレーム部１４側で合流され、冷却風排出路１９を通って排出される。
【００１７】
なお、実施の形態１による電動機では、固定子コイル１２の温度上昇値は通風路１６を固定子９に設けない場合に比べて約１０％低減されることが実測されている。
【００１８】
このような構成の電動機では、通風可能な通風路１６を形成する通風路外板１７が固定子９の外周部に設けられているので、通風路１６内に流入する冷却風を固定子９の外周部へ確実に接触させることができ、固定子９の温度上昇を効率良く抑えることができる。従って、固定子コイル１２の温度上昇が抑えられ、固定子コイル１２の焼き付け等の故障を防止することができる。
【００１９】
また、固定子９の外周部が通風路１６に露出しているので、通風路１６内を流れる冷却風を固定子９の外周部に直接接触させることができ、固定子９の温度上昇をさらに効率良く抑えることができる。
【００２０】
また、固定子９の外周部には複数の通風路１６が周方向に等間隔で配置されているので、固定子９の外周部を均等に冷却することができる。
【００２１】
また、固定子９の後側フレーム部１３側に通風路１６内へ冷却風を導く供給側開口２０が設けられているので、フレーム１内の冷却風を分岐して固定子９の外周部の冷却に利用することができ、固定子９の外周部冷却用のファンをさらに用いる必要がなく、簡単な構成で回転子４及び固定子９を効率良く冷却することができる。
【００２２】
なお、上記の例では、通風路１６は回転軸２の軸線と平行な方向に沿って延びているが、これに限定されず、例えば回転軸２の軸線方向に対して通風路１６を傾斜させてもよい（螺旋状にしてもよい）。
【００２３】
また、上記の例では、通風路１６は固定子９の外周部の４箇所に配置されているが、固定子９の外周部の３箇所以下あるいは５箇所以上に通風路１６を配置してもよい。
【００２４】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による電動機を示す部分断面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図において、固定子９の外周部の通風路１６が配置されている部分には、通風路１６内へ向けて突出した複数のフィン３１が設けられている。各フィン３１は、回転軸２の軸線方向に沿って延びている。各フィン３１及び固定子鉄心１１は、同一形状に打ち抜いた複数の鋼板を積層して一体に構成されている。通風路１６は、固定子９の周方向に互いに等間隔で４箇所配置されている。他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２５】
図５は、図４の通風路１６が配置された固定子９の外周部を示す断面図である。図において、フィン３１は、１つの通風路１６内に５本配置されている。通風路１６内の各フィン３１は、固定子９の周方向に互いに等間隔に配置されている。
【００２６】
このような構成の電動機では、固定子９の外周部の通風路１６が配置されている部分にフィン３１が設けられているので、通風路１６内での固定子９の外周部の表面積、即ち冷却面積が増大し、固定子９をさらに効率良く冷却することができ、固定子コイル１２の温度上昇を抑えることができる。
【００２７】
なお、固定子鉄心１１の外径が５１６ｍｍ、通風路１６の高さｈ１が４３ｍｍ、通風路１６の固定子９に接触する部分の幅、即ち通風路１６の底面幅ｗ１が１６０ｍｍ、各フィン３１の高さｈ２が１０ｍｍ、各フィン３１の幅ｔ２が２０ｍｍ、各フィン３１間の間隔ｗ２が１０ｍｍである場合には、固定子コイル１２の温度上昇値は実施の形態１の固定子コイル１２の温度上昇値に比べて約１２％低減されることが解析されている。従って、この場合には、固定子コイル１２の温度上昇値が通風路１６を固定子９に設けない場合（従来の技術）に比べて２０％程度低減されることが推定される。
【００２８】
なお、上記の例では、フィン３１が１つの通風路１６に５本配置されているが、これに限らず４本以下あるいは６本以上であってもよい。
また、フィン３１の幅ｔ２、高さｈ２、あるいは各フィン３１間の間隔ｗ２の各寸法も、上記の例の寸法に限定されない。フィン３１の大きさ又は本数を変更すると通風路１６の断面積も変わるが、通風路１６の高さｈ１及び底面幅ｗ１を調整することにより、通風路１６内の通風量を確保することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る電動機は、固定子の外周部に設けられ、回転軸の一端部側から他端部側へ固定子の外周部に沿って通風可能な通風路を形成する通風路形成部材を備えているので、通風路内に流入する冷却風を固定子の外周部へ確実に接触させることができ、固定子の温度上昇を効率良く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電動機を示す部分断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による電動機を示す部分断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図４の通風路が配置された固定子の外周部を示す断面図である。
【符号の説明】
２  回転軸、４  回転子、９  固定子、１６  通風路、１７  通風路外板（通風路形成部材）。
【図１】
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【図２】
2004289888.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004289888.tif 000006
【図５】
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