(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉されたケースと、前記ケースに軸受けを介して回転自在に支持されているとともに、前記ケースの外側に突出した端部を有する回転軸と、前記ケース内で前記回転軸に設けられたロータと、前記ケース内に設けられたステータと、を有する電動機本体と、
前記ケースの外方で前記回転軸の端部に取り付けられ、前記回転軸と一体に回転可能な冷却ファンと、
前記冷却ファンを覆って前記ケースに取り付けられたファンカバーであって、前記冷却ファンに対向して設けられた誘導口と、前記ケースの外周側に位置した吐出口と、前記誘導口から径方向外周に向かって延びた放射通風路と、前記放射通風路の外周部から前記ケースの外周面に沿って前記吐出口まで延びた外周通風路と、前記放射通風路の外周部に位置し前記外周通風路よりも径方向外方に延出し前記放射通風路から導かれた空気を反転して前記外周通風路に導く反転通風路と、を有し、前記誘導口から吸い込まれた空気を前記放射通風路、反転通風路、および外周通風路を通して前記吐出口から吹き出すファンカバーと、
前記反転通風路に連通して前記ファンカバーに形成され、前記ファンカバーの反転通風路から空気中の塵埃を排出する排出口と、
前記ファンカバーに取付けられ前記電動機本体を制御する制御装置と、
前記制御装置に対向して前記ファンカバーに取付けられた放熱部材と、
を備えた車両用駆動装置。
【請求項２】
前記ファンカバーは、前記冷却ファンと対向しているとともに前記誘導口を有したカバー本体と、前記カバー本体の周縁部から延出し前記ケースの外周面に対向しているとともに、環状の吐出口を規定したガイド筒と、前記カバー本体とガイド筒との境界部に形成され、前記ガイド筒よりも径方向外方に延出し前記反転通風路を規定した環状の外周溝と、を有している請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記冷却ファンは、前記回転軸に対して円周方向に第１ピッチで並んで設けられた複数の羽根を有し、
前記放熱部材は、前記ケースの円周方向に沿って第２ピッチで並んで設けられた複数の放熱フィンを有し、
前記第１ピッチと第２ピッチとは互いに異なっている請求項１又は２に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
密閉されたケースと、前記ケースに軸受けを介して回転自在に支持されているとともに、前記ケースの外側に突出した端部を有する回転軸と、前記ケース内で前記回転軸に設けられたロータと、前記ケース内に設けられたステータと、を有する電動機本体と、
前記ケースの外方で前記回転軸の端部に取り付けられ、前記回転軸と一体に回転可能な冷却ファンと、
前記冷却ファンを覆って前記ケースに取り付けられたファンカバーであって、前記冷却ファンに対向して設けられた誘導口と、前記ケースの外周側に位置した第１吐出口と、前記誘導口から前記冷却ファンの周囲を通り径方向外周に向かって延びた第１放射通風路と、前記第１放射通風路の外周部から前記ケースの外周面に沿って前記第１吐出口まで延びた外周通風路と、前記第１放射通風路の外側に形成され前記誘導口から第２吐出口まで延びた第２放射通風路と、を有し、前記誘導口から吸い込まれた空気を前記第１放射通風路および外周通風路を通して前記第１吐出口から吹き出すとともに、前記誘導口から吸い込まれた空気を前記第２放射通風路を通して前記第２吐出口から吹き出すファンカバーと、
前記ファンカバーに支持され前記電動機本体を制御する制御装置と、
前記制御装置に対向して前記ファンカバーに取付けられ前記第２放射通風路に位置した放熱部材と、
を備えた車両用駆動装置。
【請求項５】
前記ファンカバーは、前記冷却ファンと対向しているとともに前記誘導口を有したカバー本体と、前記カバー本体の周縁部から延出し前記ケースの外周面に対向しているとともに、環状の第１吐出口を規定したガイド筒と、前記カバー本体の外側に対向して設けられ前記誘導口の周囲に位置し、前記第２放射通風路および第２吐出口を規定した外カバーと、を有し、
前記制御装置および冷却部材は前記外カバーに取付けられている請求項４に記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機とこの電動機を制御する制御装置とを備えた車両用の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用駆動装置、例えば、鉄道車両用の駆動装置は、車輪の近傍で台車内に設置された電動機と、車両の床下に配置された制御装置とを備えている。従来使用されている誘導電動機では、一台の制御装置で複数台の主電動機を駆動するため、制御装置は、車体の床下に設置され、配線により各主電動機に接続されている。
【０００３】
近年、磁石の高性能化や磁束密度を向上させる技術の進歩により、鉄道車両用で永久磁石同期電動機が適用されるようになってきた。この主電動機と、電力を供給する制御装置とは１：１で対応する。そのため、従来のように制御装置を車両の床下に設置する必要はなく、各主電動機の近傍に設置、または一体型にすればよいことになる。このように主電動機と制御装置とを一体型にすると以下のような様々なメリットが生まれる。
【０００４】
一つ目として、従来の主電動機と制御装置とはケーブルで接続されている。両者が近接して配置されると配線距離が短くなり、または配線が不要となることからコスト低減を図ることができる。また、配線ノイズが発生しないため、信号線へのノイズの影響がなくなる。
【０００５】
二つ目として、主電動機と制御装置とが１：１で個別対応し、その際に制御装置を小型にすることができ、主電動機と制御装置を含めたトータルコストが低減する。  
三つ目として、制御装置の占有していた車両の床下スペースが空くことから、この部分への他の電源装置の設置や２階建て車両への適用など有効に利用できる。  
他にも様々なメリットが得られる。
【０００６】
しかし、両者を寸法制約の多い台車内に収めるには小型化が必要となる。また、電動機、制御装置ともに熱を発生するため、許容温度を越えないように十分に冷却しなければならない。電動機と制御装置が一体になった駆動装置としては、例えば特許文献１に開示された装置があげられる。この駆動装置によれば、電動機の上部に制御装置が設けられ、冷却液が電動機と制御装置の両方を通過する構成となっている。電動機内では冷却液がステータ外周部や軸受近傍を通過する。
【０００７】
近年では、主電動機本体を密閉形にして機内への塵埃の侵入を防ぎ、回転軸に接続されたファンの回転よって本体の外周表面に送風する、いわゆる全閉外扇形の電動機が開発されている。
【特許文献１】特開平８−３３６２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の車両用駆動装置においては、次のような解決すべき課題が存在する。すなわち、電動機の構造では、導入する外気に混入している塵埃を通風ろ過器のフィルタで除去するため、フィルタのメッシュが次第に目詰まりしてくる。ファルタが目詰まり状態になると、制御装置の温度上昇が許容限度を超えてしまい、不具合を生じる。そのため、短い周期で定期的にフィルタを清掃する必要があり、保守面から改善が望まれる。
【０００９】
外扇形の電動機では、高速回転（２０００ｒｐｍ以上）時、列車速度制限による蛇行運転時の回転数域において、鉄損と銅損の発生熱量が小さくなる。また、制御装置の発生熱量も小さいくなり、制御装置および電動機の温度上昇が小さくなる。そのため、制御装置、例えば、インバータのスイッチング素子ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に、冷却風を送り込むと、ヒートサイクルの温度差が大きくなり、素子の疲労破壊に至りやすくなる。
【００１０】
近年、環境への配慮より車両、機器の低騒音化が要望され、電動機においても低騒音化が強く望まれている。電動機の騒音成分で最も大きいのは、冷却ファンが発生する騒音であり、特にファンの外周部が大きく開放している電動機では騒音が大きく、その改善が望まれている。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決させるためになされたもので、その目的は、冷却性能の向上を図ることができるとともに塵埃分離除去性能の向上を図ることが可能な車両用駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の態様に係る車両用駆動装置は、密閉されたケースと、前記ケースに軸受けを介して回転自在に支持されているとともに、前記ケースの外側に突出した端部を有する回転軸と、前記ケース内で前記回転軸に設けられたロータと、前記ケース内に設けられたステータと、を有する電動機本体と、前記ケースの外方で前記回転軸の端部に取り付けられ、前記回転軸と一体に回転可能な冷却ファンと、前記冷却ファンを覆って前記ケースに取り付けられたファンカバーであって、前記冷却ファンに対向して設けられた誘導口と、前記ケースの外周側に位置した吐出口と、前記誘導口から径方向外周に向かって延びた放射通風路と、前記放射通風路の外周部から前記ケースの外周面に沿って前記吐出口まで延びた外周通風路と、前記放射通風路の外周部に位置し前記外周通風路よりも径方向外方に延出し前記放射通風路から導かれた空気を反転して前記外周通風路に導く反転通風路と、を有し、前記誘導口から吸い込まれた空気を前記放射通風路、反転通風路、および外周通風路を通して前記吐出口から吹き出すファンカバーと、前記反転通風路に連通して前記ファンカバーに形成され、前記ファンカバーの反転通風路から空気中の塵埃を排出する排出口と、前記ファンカバーに取付けられ前記電動機本体を制御する制御装置と、前記制御装置に対向して前記ファンカバーに取付けられた放熱部材と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の様態によれば、冷却性能の向上を図ることができるとともに塵埃分離除去性能の向上を図ることが可能な車両用駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、この発明の第１の実施形態に係る車両用駆動装置である電機車駆動装置について図面を参照して説明する。
【００１５】
始めに、この発明の実施形態に係る電機車駆動装置を備えた鉄道車両について説明する。図６は鉄道車両を概略的に示している。この鉄道車両は、それぞれ車輪５０が設けられた一対の台車フレーム５２と、台車フレーム上に空気ばね５４を介して支持された車両５５と、を備えている。各台車フレーム５２上で車輪５０の近傍には電機車駆動装置５６が載置されている。電機車駆動装置５６は、後述するように、電動機とこの電動機に取り付けられた制御装置とを一体に備えている。電機車駆動装置５６は、図示しないギアボックスおよびカップリングを介して回転力を車輪５０に伝達できるように接続されている。車輪５０は図示しないレール上に載置されている。車輪５０、台車フレーム５２、空気ばね５４で構成される構造を総称して台車と呼ぶ。
【００１６】
車両５５の天井側にはパンタグラフ５７が設けられ、このパンダグラフは架線５８と接触している。架線５８からパンタグラフ５７に供給された電力は、図示しない他の機器を通過し、制御装置に供給される。電力は制御装置により直流から交流に変換され、図示しない配線を通して、各電動機に供給される。電動機は供給された電力により稼動し、ギアボックスとカップリングを介して車輪５０を回転させ、これにより、車両５５はレール上を走行する。
【００１７】
次に、第１の実施形態に係る電機車駆動装置について説明する。  
図１は、電機車駆動装置を示す縦断面図、図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った電機車駆動装置の断面図、図３は、図１の線Ｂ−Ｂに沿った電機車駆動装置の断面図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、電機車駆動装置５６の電動機１８は、電動機本体１０、電動機本体の一端部外側に設けられた冷却ファン、つまり、外扇ファン１２、および外扇ファンを覆ったファンカバー１４を備えている。
【００１９】
図１に示すように、電動機本体１０は、両端が閉塞したほぼ円筒状のケース２０と、ケースをほぼ同軸的に貫通して設けられた回転軸２２とを備えている。回転軸２２の両端部は、それぞれ軸受２４により、ケース２０に対して回転自在に支持されているとともに、これら両端部は、ケースから外方に突出している。回転軸２２の一方の端部は、図示しないカップリング、ギアボックス等を介して車輪に駆動力を出力する出力端を構成している。回転軸２２の他端部には、外扇ファン１２が取り付けられている。
【００２０】
ケース２０内において、回転軸２２の軸方向中央部に、円筒状のロータ鉄心２５が固定されている。ロータ鉄心２５は、一対のロータ鉄心押さえ２６により、軸方向両側面から挟まれるように支持されている。ロータ鉄心２５およびロータ鉄心押さえ２６には、両者を軸方向に貫通するロータダクト２７が複数個形成されている。
【００２１】
ロータ鉄心２５の外周側にはエアギャップ（空隙）を介して、積層鉄心で形成された円筒状のステータ２８が設けられている。ステータ２８は、ケース２０の内周面に固定されている。ステータ２８の内周部には、軸方向に延びた複数の溝が形成され、これらの溝にステータコイル３０が埋め込まれている。ステータコイル３０のコイルエンドはステータ２８の両側面から軸方向に張り出している。
【００２２】
外扇ファン１２は円盤状のファンベース３２を有し、このファンベースは回転軸２２の反負荷側端部に同芯状に固定され回転軸と一体的に回転される。ファンベース３２には、複数の板状の羽根３３が設けられ、それぞれ回転軸２２を中心として半径方向に延びている。羽根３３は、奇数枚、例えば、１１枚設けられ、円周方向に等間隔、例えば、第１ピッチθ１を置いて位置している。この外扇ファン１２は、一般にラジアルファンと呼ばれ、回転軸２２の両回転方向に対応できるように形成されている。
【００２３】
外扇ファン１２を覆って、ファンカバー１４が設けられている。図１ないし図３に示すように、ファンカバー１４は、円盤状のカバー本体３６と、カバー本体の外周縁から延出したほぼ円筒状のガイド筒３８とを有している。カバー本体３６は、ケース２０の端面よりも大きな外径に形成され、ケース端面と同軸的に、かつ、隙間を置いて対向している。また、カバー本体３６は、外扇ファン１２と同軸的に配置され、外扇ファンと対向している。カバー本体３６の中心には、誘導口４０が形成されている。
【００２４】
ファンカバー１４のガイド筒３８は、カバー本体３６の外周縁からケース２０側に延出し、ケース２０の一端部外周面と隙間を置いて対向している。ガイド筒３８の延出端とケース２０とにより、吐出口４２が規定されている。このガイド筒３８は、複数の弾性支持部材、例えば、複数のばね３９により、ケース２０に対して弾性支持されている。
【００２５】
そして、ファンカバー１４のカバー本体３６およびガイド筒３８と、ケース２０の外面と、により冷却空気の通風路が形成されている。すなわち、カバー本体３６とケース２０のファン側端面とにより、誘導口から径方向外周に向かって延びた放射通風路４４ａが形成され、ガイド筒３８とケース外周面とにより、放射通風路４４ａの外周部からケースの外周面に沿って吐出口４２まで延びた外周通風路４４ｂが形成されている。また、カバー本体３６とガイド筒３８との境界部に、ガイド筒よりも径の大きな環状の外周溝４５が形成されている。この外周溝４５により、ガイド筒３８よりも径方向外方に延出した反転通風路４４ｃが規定されている。反転通風路４４ｃは、放射通風路４４ａの外周部に位置しているとともに外周通風路４４ｂよりも径方向外方に延出し、放射通風路から導かれた冷却空気を反転して外周通風路４４ｂに導く。
【００２６】
図１および図３に示すように、カバー本体３６の外周部、特に、外周部下端には、２つの排出口４８が形成され、それぞれ反転通風路４４ｃに連通している。これらの排出口４８は、ファンカバー１４の反転通風路４４ｃから空気中の塵埃を排出する。
【００２７】
図１ないし図３に示すように、ケース２０の外周には、電動機本体１０の動作を制御する制御箱２３が、例えば、ばね等で形成された弾性支持部材２１を介して、載置されている。
【００２８】
ガイド筒３８の外周面には、電動機本体１０の駆動を制御する制御装置として、それぞれ電動機本体に電力を供給する複数のインバータ６０が取り付けられている。本実施形態では、１２００Ｖのインバータ６０が偶数個、例えば、１２個設けられている。これらのインバータ６０は、ガイド筒３８の円周方向に沿って互いに等間隔離間して、例えば、第２ピッチθ２で設けられている。ここで、第２ピッチθ２は、外扇ファン１２の羽根３３の第１ピッチθ１よりも小さく設定されている。
【００２９】
ガイド筒３８の内周面には、それぞれ放熱部材として複数、例えば、１２個の放熱フィン６２が取付けられ、外周通風路４４ｂ内に位置している。複数の放熱フィン６２は、それぞれガイド筒３８を挟んでインバータ６０と対向して配置されている。すなわち、複数の放熱フィン６２は、ガイド筒３８の円周方向に沿って互いに等間隔離間して第２ピッチθ２で設けられている。各放熱フィン６２の高さＨ、つまり、ガイド筒３８の径方向に沿った高さＨは、ガイド筒３８の厚さＳよりも小さく形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、外扇ファン１２の羽根３３を奇数個、放熱フィン６２を偶数個としてが、逆に、羽根を偶数個、放熱フィン６２を奇数個設ける構成としてもよい。すなわち、羽根３３の第１ピッチθ１と放熱フィン６２の第２ピッチθ２とが互いに相違していればよく、羽根、放熱フィン共に偶数個、あるいは奇数個設けてもよい。
【００３１】
図２および図３に示すように、電機車駆動装置５６の電動機本体１０は、ケース２０の外周面から延出した複数のブラケット６１を有し、このブラケットを車両の台車フレーム５２等にねじ止めすることにより台車に取り付けられている。
【００３２】
上記のように構成された電機車駆動装置の運転時、回転軸２２の回転に同期して外扇ファン１２が回転されると、誘導口４０からファンカバー１４内に外気が吸引され、遠心力によって外扇ファン１２から半径方向に冷却風が吹き出す。吹き出した冷却風は、放射通風路４４ａに沿って外周部まで流れ、反転通風路４４ｃに沿って向きが反転された後、外周通風路４４ｂを流れ吐出口４２から排気される。外扇ファン１２の羽根３３はラジアル形状になっているため、電動機本体１０の正転、逆転駆動において、左右反転した同様の流れとなる。
【００３３】
冷却風の一部は、ケース２０外周面の長手方向に流れ、ケースおよびケース内部を冷却する。冷却風は制御箱２３の周囲を通って流れ、これを冷却する。更に、外周通風路４４ｂを流れる冷却風は、ファンカバー１４の内面に設けられた放熱フィン６２を通り、これらを冷却する。インバータ６０で発生した熱は、ファンカバー１４および放熱フィン６２に伝達され、放熱フィンから放熱される。これにより、インバータ６０は、効率よく冷却される。
【００３４】
ファンカバー１４に放熱用の放熱フィンを設けることにより、ラジエータとして放熱面積を大きくし大きな放熱作用が働く。そのため、放熱用の独立したラジエータ等を設ける必要がなく、装置全体を小形化でき、狭い台車内にでも電機車駆動装置を設置することができる。
【００３５】
インバータ６０はファンカバー１４の外周面側に設けられているため冷却風が直接当たらないとともに、放熱フィン６２の高さＨは、ファンカバー１４の厚さＷよりも小さく形成され放熱フィンよりもファンカバーの方が熱容量が大きい。そのため、インバータ６０が冷却風によって過度に冷却されることがなく、ヒートサイクルの温度差が小さくなり、インバータの疲労破壊を防止することができる。
【００３６】
ファンカバー１４に放熱フィンを設けた場合、放熱する独立したラジエータを省略することができ、電動機全体を小型化し、狭い台車内でも主電動機と制御装置とを設置することができる。
【００３７】
また、複数のインバータ６０は分散して配置されているため、インバータ６０からの単体の発熱は小さくなり、効率よく冷却される。例えば電圧３３００Ｖを３個配置するより、１２００Ｖを１２個配置した方が、熱源分散の放熱作用が大きい。
【００３８】
ファンカバー１４の外周位置には反転通風路４４ｃと機外とを連通させる排出口４８が設けられている。そのため、冷却空気に混入している塵埃、砂、水分等は遠心力の作用によって外周溝４５の内壁に押し付けられて回転方向に移動し、排出口４８から機外、つまり、ファンカバー１４の外に排出される。従って、櫛形の放熱フィン６２が塵埃等によって目詰まりすることを防止し、放熱作用を長期間に亘って発揮することができる。これにより、定期的なメンテナンス（分解清掃）が不要となる。塵埃が分離除去されて清浄化された冷却空気は、放熱フィン６２を通り抜け外気に排出される。外気の塵埃分離除去を向上させることにより、通風ろ過器（フィルタ）が不要となり、保守の省力化を図ることができる。
【００３９】
また、第１の実施形態において、外扇ファン１２の羽根の配列ピッチと、放熱フィン６２の配列ピッチとはが互いに相違し、一方を奇数個、他方を偶数個とすることにより、羽根３３と放熱フィン６２との円周方向への配置角度が一致しない構成としている。そのため、外扇ファン１２の羽根と放熱フィンとの風きり音の干渉音をなくし、電動機１８の騒音を低減することができる。
【００４０】
更に、ファンカバー１４および制御箱２３は電動機本体１０に弾性支持されているため、車輪、レールあるいは電動機からの振動を効果的に絶縁することができる。
【００４１】
以上のことから、冷却性能および塵埃分離除去性能の向上を図ることができ、更に、騒音の低減を図ることが可能な電機車駆動装置が得られる。
【００４２】
次に、この発明の第２の実施形態に係る電機車駆動装置について説明する。図４は、第２の実施形態に係る電機車駆動装置の縦断面図、図５は、車両用駆動装置を外旋ファン側から背面図である。なお、第２の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４３】
図４および図５に示すように、電機車駆動装置は、第１の実施形態と同様の構成を有する電動機本体１０、電動機本体の一端部外側に設けられた外扇ファン１２、および外扇ファンを覆ったファンカバー１４を備えている。ケース２０の外周には、電動機本体１０の動作を制御する図示しない制御箱２３が、例えば、ばね等で形成された弾性支持部材２１を介して、載置されている。
【００４４】
ファンカバー１４は、円盤状のカバー本体３６と、カバー本体の外周縁から延出したほぼ円筒状のガイド筒３８と、カバー本体の外側に隙間をおいて対向配置された環状の外カバー６６と、を有している。カバー本体３６は、ケース２０の端面よりも大きな外径に形成され、ケース端面と同軸的に、かつ、隙間を置いて対向している。また、カバー本体３６は、外扇ファン１２と同軸的に配置され、外扇ファンと対向している。カバー本体３６の中心には、誘導口４０が形成されている。
【００４５】
ファンカバー１４のガイド筒３８は、カバー本体３６の外周縁からケース２０側に延出し、ケース２０の一端部外周面と隙間を置いて対向している。ガイド筒３８の延出端とケース２０とにより、環状の第１吐出口４２ａが規定されている。このガイド筒３８は、図示しない複数の弾性支持部材、例えば、複数のばねにより、ケース２０に対して弾性支持されている。
【００４６】
外カバー６６は、カバー本体３６とほぼ等しい外径に形成され、カバー本体と同一の角度で、すなわち、カバー本体と平行に対向して設けられている。外カバー６６は、複数の弾性支持部材、例えば、複数のばね６８によりカバー本体３６に支持されている。外カバー６６の中央には、円形の第２誘導口４０ｂが形成され、第１誘導口４０ａと同軸的に対向している。これら第１および第２誘導口４０ａ、４０ｂにより、ファンカバー１４内に冷却空気（外気）を導入する誘導口４０が形成されている。
【００４７】
カバー本体３６とケース２０のファン側端面とにより、誘導口４０から径方向外周に向かって延びた第１放射通風路４４ａが形成され、外扇ファン１２はこの第１放射通風路内に位置している。ガイド筒３８とケース外周面とにより、第１放射通風路４４ａの外周部からケースの外周面に沿って第１吐出口４２ａまで延びた外周通風路４４ｂが形成されている。また、カバー本体３６の外面と外カバー６６とにより、第１放射通風路４４ａの外側に形成され誘導口４０から第２吐出口４２ｂまで放射方向に延びた第２放射通風路４４ｄが形成されている。
【００４８】
外カバー６６の外面には、電動機本体１０の駆動を制御する制御装置として、それぞれ電動機本体に電力を供給する複数のインバータ６０が取り付けられている。本実施形態では、１２００Ｖのインバータ６０が偶数個、例えば、１２個設けられている。これらのインバータ６０は、外カバー６６の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられている。
【００４９】
外カバー６６の内面上には、それぞれ放熱部材として複数、例えば、１２個の放熱フィン６２が取付けられ、第２放射通風路４４ｄ内に位置している。各放熱フィン６２は、外カバー６６の径方向に沿って延びている。複数の放熱フィン６２は、それぞれ外カバー６６を挟んでインバータ６０と対向して配置されている。すなわち、複数の放熱フィン６２は、外カバー６６の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられている。
【００５０】
上記のように構成された電機車駆動装置によれば、運転時、電動機本体１０により回転軸２２が回転されると、これと一体に外扇ファン１２が回転される。これにより、冷却空気（外気）がファンカバー１４の誘導口４０からファンカバー内に吸込まれ、その大部分は、遠心力により外扇ファン１２から放射方向に吹き出される。吹き出した冷却風は、第１放射通風路４４ａに沿って外周部まで流れ、更に、外周通風路４４ｂを流れ第１吐出口４２ａから排出される。冷却風は、第１放射通風路４４ａおよび外周通風路４４ｂを流れる際、ケース２０およびケース内部を冷却する。また、第１吐出口４２ａから排出された冷却風は制御箱２３の周囲を通って流れ、これを冷却する。
【００５１】
一方、外扇ファン１２によりファンカバー１４の誘導口４０からファンカバー内に吸込まれた冷却空気の一部、例えば、５％程度の冷却空気は、第２放射通風路４４ｄ内に流入する。この冷却空気は、第２放射通風路４４ｄと通って流れた後、第２吐出口４２ｂから外部に排出される。冷却空気は、第２放射通風路４４ｄを流れる間、外カバー６６を冷却するとともに、外カバー６６の内面に設けられた放熱フィン６２を通り、これらを冷却する。インバータ６０で発生した熱は、外カバー６６および放熱フィン６２に伝達され、放熱フィンから放熱される。これにより、インバータ６０は、効率よく冷却される。  
なお、外扇ファン１２の羽根３３はラジアル形状になっているため、電動機本体１０の正転、逆転駆動において、冷却風は、左右反転した同様の流れとなる。
【００５２】
上記のように構成された第２の実施形態に係る電機車駆動装置によれば、第１放射通風路の外側に位置した第２放射通風路を規定している外カバーに放熱フィンおよびインバータを設けている。そのため、外気に混入している塵埃、砂、水分等は外扇ファン１２の吸い込み作用により、第１放射通風路４４ａを通って回転方向に移動し、外周通風路４４ｂおよび第１吐出口４２ａを通して機外に排出される。一方、第２放射通風路４４ｄには、風速の遅い風が流れ込み、この遅い冷却風には、塵埃、砂、水分等がほとんど含まれていない。そのため、第２放射通風路４４ｄに設けられた櫛形の放熱フィン６２に塵埃などが目詰まりすることが無くなり、長期間に亘って放熱作用を発揮することができる。これにより、定期的なメンテナンス（分解清掃）が不要となる。また、通風ろ過器（フィルタ）が不要となり、一層の保守の省力化を図ることができる。
【００５３】
また、インバータに直接の冷却風が当たらないため、ヒートサイクルの温度差が小さくなり、素子の疲労破壊を防止することができる。その他、第２の実施形態において、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
なお、第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様に、カバー本体に反転通風路および排出口を設け、冷却風と共に吸い込まれた塵埃、砂、水分等を分離除去し、排出口から排出する構成としてもよい。
【００５５】
この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５６】
この発明は、前述した電機車駆動装置に限らず、自動車用モータ、家電用モータ、産業用モータ、発電機などの回転電動機にも適用可能である。冷却ファンの羽根数、制御装置の設置数は、前述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて増減可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る電機車駆動装置を示す断面図。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａ線に沿った電機車駆動装置の断面図。
【図３】図３は、図１の線Ｂ−Ｂに沿った電機車駆動装置の断面図。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る電機車駆動装置を示す断面図。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る電機車駆動装置の冷却ファン側を示す正面図。
【図６】図６は、電機車駆動装置を備えた車両を示す側面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…電動機本体、１２…外扇ファン、１４…ファンカバー、２０…ケース、
２２…回転軸、２３…制御箱、２５…ロータ鉄心、２８…ステータ、３６…カバー本体、
３８…ガイド筒、４０…誘導口、４０ａ…第１誘導口、４０ｂ…第２誘導口、
４２…吐出口、４２ａ…第１吐出口、４２…第２吐出口、４４ａ…放射通風路、
４４ｂ…外周通風路、４４ｃ…反転通風路、４４ｄ…第２放射通風路、４８…排出口、
６０…インバータ、６２…放熱フィン、６６…外カバー
【図１】
0005127405.tif 000002
【図２】
0005127405.tif 000003
【図３】
0005127405.tif 000004
【図４】
0005127405.tif 000005
【図５】
0005127405.tif 000006
【図６】
0005127405.tif 000007