(57)【要約】【課題】制御装置と電動機とを一体型にした場合でも、制御装置に加わる振動を抑制し、かつ、制御装置の温度を許容値以下に維持することが可能な車両用駆動装置を提供する。【解決手段】車両用駆動装置は、密閉されたケース２を有する電動機本体２０と、ケースの外方で回転軸の端部に取り付けられ、回転軸と一体に回転可能な冷却ファン３０と、冷却ファンを覆ってケースに取り付けられたファンカバー８と、防振部材６によりケース外面あるいはファンカバーに支持され、電動機本体に電力を供給する制御装置４と、制御装置に対向して設けられたヒートシンク５と、を備えている。【選択図】    図１
2009027863.tif 000002
【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と、
防振部材により前記ケース外面あるいは前記ファンカバーに支持され、前記電動機本体に電力を供給する制御装置と、
前記制御装置に対向して設けられたヒートシンクと、
を備えた車両用の駆動装置。
【請求項２】
前記ファンカバーは、防振部材によりケース外面上に支持され、前記制御装置は、ファンカバーに支持されている請求項１に記載の車両用の駆動装置。
【請求項３】
前記ファンカバーは、前記冷却ファンと対向したカバー本体と、前記カバー本体に形成され冷却ファンと対向した吸気口と、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隙間を置いて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、を有し、
前記制御装置およびヒートシンクは前記ガイド筒に支持されている請求項２に記載の車両用の駆動装置。
【請求項４】
前記制御装置は前記ガイド筒の外周面上に取り付けられ、前記ヒートシンクは前記ガイド筒の内周面に前記制御装置と対向して取り付けられている請求項３に記載の車両用の駆動装置。
【請求項５】
前記ファンカバーに取り付けられて前記制御装置を覆った保護カバーを備えている請求項４に記載の車両用の駆動装置。
【請求項６】
前記制御装置は前記ガイド筒の内周面上に取り付けられ、前記ヒートシンクは前記ガイド筒の外周面に前記制御装置と対向して取り付けられている請求項３に記載の車両用の駆動装置。
【請求項７】
前記ファンカバーは、前記電動機本体の回転中心を境として第１カバー部および第２カバー部の２つに分離され、
前記第１カバー部は前記防振部材により前記ケースに支持され、
前記第２カバー部は剛体により前記ケースに支持され、
前記制御装置およびヒートシンクは前記第１カバー部に支持されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の車両用の駆動装置。
【請求項８】
前記ファンカバーは、前記冷却ファンと対向したカバー本体と、前記カバー本体に形成され冷却ファンと対向した吸気口と、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隙間を置いて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、を有し、
前記制御装置およびヒートシンクは前記カバー本体に支持されている請求項２に記載の車両用の駆動装置。
【請求項９】
前記制御装置は前記防振部材により前記カバー本体の前記ケースと対向する内面上に支持され、前記冷却ファンの外周側に配置され、
前記ヒートシンクは前記制御装置上に取り付けられている請求項８に記載の車両用の駆動装置。
【請求項１０】
前記ファンカバーは、前記冷却ファンと対向したカバー本体と、前記カバー本体に形成され冷却ファンと対向した吸気口と、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隙間を置いて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、を有し、
前記制御装置およびヒートシンクは、前記防振部材により前記ケースの外周面に支持され、前記吐出口と対向している請求項１に記載の車両用の駆動装置。
【請求項１１】
前記ケースに取り付けられて前記制御装置を覆っているとともに、空気を流通する開口を有した保護カバーを備えている請求項１０に記載の車両用の駆動装置。
【請求項１２】
前記ファンカバーは、前記冷却ファンと対向したカバー本体と、前記カバー本体に形成され冷却ファンと対向した吸気口と、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隙間を置いて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、を有し、
前記制御装置およびヒートシンクは、前記防振部材により前記ケースの軸方向の一端面に支持され、前記冷却ファンの外周側に配置されている請求項１に記載の車両用の駆動装置。
【請求項１３】
前記防振部材に組み合わされた断熱材を備えている請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の車両用の駆動装置。
【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それぞれ設置された複数の主電動機と、これらの主電動機を駆動する制御装置と、を備えている。従来、主電動機として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、車両の床下に設置され、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、主電動機として永久磁石同期電動機が適用されるようになってきた。この場合、主電動機と、電力を供給する制御装置とは１：１に対応する。そのため、制御装置は、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、または主電動機と一体型にすることが可能となる。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じる。
【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で個別対応しているため、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階建て車両の設置など有効に利用できる。  
しかし、主電動機および制御装置を寸法制約の多い台車内に収めるには、これらを小型化することが必要となる。また、主電動機、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。
【０００６】
電動機と制御装置が一体的に設けられ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に供給され、これらを冷却している。
【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】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の車両用駆動装置では、次のような解決すべき課題が存在する。  
従来のように車両の床下に制御装置が設置されている場合、列車走行による振動は台車と車両の間に設けられた空気ばねで減衰するため、制御装置に過大な振動は伝播しなかった。しかし、制御装置を台車内に設置した場合、空気ばねでの防振ができないため、制御装置が振動を直接受けてしまう。主電動機は台車の振動に耐えるように設計されているため問題ないが、現状の制御装置は十分に防振しなければ、故障してしまう可能性がある。
【０００８】
また、制御装置を主電動機に接続すると、主電動機から制御装置に熱が伝導し、制御装置内の温度が上昇し、許容温度を越えてしまう可能性がある。
【０００９】
この発明は、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、制御装置と電動機とを一体型にした場合でも、制御装置に加わる振動を抑制し、かつ、制御装置の温度を許容値以下に維持す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】
【００１０】
この発明の態様に係る車両用の駆動装置は、密閉されたケースと、前記ケースに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と、防振部材により前記ケース外面あるいは前記ファンカバーに支持され、前記電動機本体に電力を供給する制御装置と、前記制御装置に対向して設けられたヒートシンクと、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
発明の様態によれば、制御装置と電動機とを一体型にした場合でも、制御装置に加わる振動を抑制し、かつ、制御装置の温度を許容値以下に維持することが可能な車両用の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】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る車両用駆動装置について詳細に説明する。
【００１３】
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２３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１４が設けられた一対の台車フレームと、台車フレーム上に空気ばね１５を介して支持された車両１７と、を備えている。各台車フレーム１６上で車輪１４の近傍には主電動機１８が載置されている。主電動機１８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１４に伝達できるように接続されている。車輪１４は図示しないレール上に載置されている。車輪１４、台車フレーム１６、空気ばね１５で構成される構造を総称して台車と呼ぶ。
【００１４】
各主電動機１８には、後述する制御装置が一体的に取り付けられている。車両１７の天井側にはパンタグラフ１９が設けられ、このパンダグラフは架線２３と接触している。架線２３からパンタグラフ１９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、各主電動機１８に供給される。主電動機１８は供給された電力により駆動し、ギアボックスとカップリングを介して車輪１４を回転させ、これにより、車両１７はレール上を走行する。
【００１５】
次に、実施形態に係る電機車駆動装置について説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る電機車駆動装置における主電動機１８の縦断面図であり、回転中心から上部を示している。図２は、図１に示した主電動機１８の線Ｂ１−Ｂ１に沿った断面図である。図３は主電動機のファンカバーをＢ１−Ｂ１線で破断して示す斜視図である。
【００１６】
図１ないし図３示すように、主電動機１８は、電動機本体２０、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３０、および外扇ファンを覆ったファンカバー８を備えている。
【００１７】
図１に示すように、電動機本体２０は、両端が閉塞したほぼ円筒状のケース２と、ケースをほぼ同軸的に貫通して設けられた回転軸１とを備えている。回転軸１の両端部は、それぞれ軸受２２により、ケース２に対して回転自在に支持されているとともに、これらの両端部は、ケースから外方に突出している。回転軸１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１４に駆動力を出力する出力端を構成している。回転軸１の他端部には、外扇ファン３０が取り付けられている。
【００１８】
ケース２内において、回転軸１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図示しないロータダクトが複数個形成されている。
【００１９】
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２７が設けられている。ステータ２７は、ケース２の内周面に固定されている。ステータ２７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２８が埋め込まれている。ステータコイル２８のコイルエンドはステータ２７の両側面から軸方向に張り出している。
【００２０】
ケース２の外面には、電動機本体２０を台車フレーム１６に取り付けるための複数の台座１３、および他の機器と接続するための取付け座１２が設けられている。
【００２１】
回転軸１の反負荷側端部には、外扇ファン３０が取り付けられている。外扇ファン３０は円盤状のファンベース９を有し、このファンベースは回転軸１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９には、複数の板状の羽根１０が設けられ、それぞれ回転軸１を中心として半径方向に延びているとともに円周方向に等間隔を置いて位置している。この外扇ファン３０は、一般にラジアルファンと呼ばれ、回転軸１の両回転方向に対応できるように形成されている。
【００２２】
外扇ファン３０を覆って、ファンカバー８が設けられている。ファンカバー８は、円盤状のカバー本体３２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３４とを有している。カバー本体３２は、ケース２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３２は、外扇ファン３０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３２の中心には、吸気口１１が形成されている。
【００２３】
ファンカバー８のガイド筒３４は、カバー本体３２の外周縁からケース２側に延出し、ケース２の一端部外周面と隙間を置いて対向している。ガイド筒３４の延出端とケース２とにより、吐出口３５が規定されている。そして、ファンカバー８のカバー本体３２およびガイド筒３４と、ケース２の外面と、により冷却空気の流路３６が形成されている。
【００２４】
ファンカバー８は、ガイド筒３４とケース２の外周面との間に配設された複数の防振部材、例えば、コイルばね６により、ケースに対して弾性的に支持されている。複数のコイルばね６は、ケース２の円周方向に沿って所定間隔を置いて配置され、各コイルばね６は、ケースの半径方向に沿って延びている。
【００２５】
図１ないし図３に示すように、電機車駆動装置は、主電動機１８に電力を供給するとともに主電動機の動作を制御する複数の制御装置４を備えている。各制御装置４は、矩形箱状に形成され、ファンカバー８の外面、ここでは、ガイド筒３４の外周面に設置されている。また、蓋形の保護カバー３が制御装置４を覆ってガイド筒３４に固定されている。
【００２６】
ガイド筒３４の内周面には、くし型のヒートシンク５が設けられ流路３６内に位置しているとともに、ガイド筒を挟んで制御装置４と対向している。ヒートシンク５は、その長手方向が主電動機１８の軸方向と略一致している。ヒートシンク５の高さはケース２と干渉しない寸法となっている。ファンカバー８を支持しているコイルばね６の内の複数個は、制御装置４の近傍に設けられ、ヒートシンク５の両側に配置されている。各制御装置４、ヒートシンク５、防振部材６で構成される部位を制御装置構成部５０と称する。
【００２７】
第１の実施形態において、制御装置構成部５０が上下左右の４箇所に設置され、ケース２の円周方向に沿って等間隔に離間している。制御装置構成部５０の設置位置は、これに限らず、他の構成部材との兼ね合いなどで任意の位置に決定される。制御装置構成部５０は４箇所である必要はなく、数は自由に設定できる。防振部材は、電動機本体２０、外扇ファン３０等の振動を防振できるものであればよく、コイルばねに限らず、例えば、ゴム材、樹脂材、ワイヤーロープ防振材など、所望の防振を可能にする材料を選定すればよい。  
上記のように構成された電機車駆動装置の作用について説明する。  
列車の走行時、振動がレールから車輪１４、台車フレーム１６に伝播する。台車フレーム１６に接続されている主電動機１８は共に振動することでケース２が振動する。振動は、ケース２からコイルばね６を介してファンカバー８に伝播し、ファンカバー８に接続された制御装置４に到達する。
【００２８】
主電動機１８の運転稼動時、電動機本体２０により回転軸１が回転されると、これと一体に外扇ファン３０が回転される。すると、外気（冷却空気）がファンカバー８の吸気口１１からファンカバー内に吸込まれ、外扇ファン３０によって放射方向に吹き出される。更に、外気は、流路３６を通って外側に流れた後、ガイド筒３４によりガイドされ、ヒートシンク５を通過し、吐出口３５からケース２の外周面に沿って吹き出される。制御装置４で発生した熱は、接続されているファンカバー８およびヒートシンク５に伝導し、拡散していく。  
これらの振動伝播、冷却風の流れは、複数個に分散して配置した各制御装置構成部５０で同様の作用となる。
【００２９】
上記の作用により、レールから車輪１４、台車フレーム１６、主電動機１８に伝播した振動は、コイルばね６で十分に抑制され、制御装置４に到達する。したがって、制御装置４に伝わる振動を充分に低減することができ、制御装置４を台車内で主電動機１８と接続した構成とした場合でも、振動に起因する制御装置の不具合が発生しにくい。
【００３０】
図４は主電動機１８にランダムに振動を加えた際の制御装置４での振動加速度を、防振部材の有無で比較した実測データを示している。防振部材を有している場合の振動加速度は、防振部材をもたない場合の約１／１０になっていることがわかる。
【００３１】
また、電機車駆動装置によれば、外扇ファン３０からの冷却風が制御装置４に接続されたヒートシンク５の周囲を流れることにより、制御装置４で発生した熱を奪い、外部に排気される。つまり、制御装置４を強制空冷することができ、冷却効率を高めることで制御装置４を許容温度以下にすることができる。制御装置４からファンカバー８にも熱が伝導することで、熱が拡散し、ファンカバー８自体が放熱器の役割をなし、冷却性能を向上させることができる。
【００３２】
以上により、制御装置と電動機とを一体型にした場合でも、制御装置に加わる振動を抑制し、かつ、制御装置の温度を許容値以下に維持することが可能な車両用駆動装置が得られる。
【００３３】
（第２の実施形態）  
次に、この発明の第２の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図５は、第２の実施形態に係る電機車駆動装置における主電動機１８の縦断面図であり、制御装置構成部を示している。図中、第１の実施形態と同一の要素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。
【００３４】
防振部材として機能する各コイルばね６とケース２との間に断熱材２１が設けられている。断熱材２１としてはベークライトのような耐熱性のある材料が適しているが、性能が代替できれば他の材料でもよい。第２の実施形態において、他の構成は、第１の実施形態と同一である。
【００３５】
第２の実施形態によれば、ケース２と制御装置４との間に断熱材２１が設けられていることにより、ケース２の熱は断熱材２１で伝導を抑制され、制御装置４には主電動機１８からの熱がほとんど伝導しない。そのため、制御装置４の温度上昇を一層抑えることができる。なお、断熱材２１は、ケース２とコイルばね６との間に設けられた構成に限らず、ケース２から制御装置に伝導する熱が断熱材２１を通過する位置に設けられていればよい。すなわち、断熱材２１を防振部材に組み合わせて用いればよい。
【００３６】
（第３の実施形態）  
次に、この発明の第３の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図６は、第３の実施形態に係る電機車駆動装置を示す図２に対応の断面図ある。第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の要素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。
【００３７】
第３の実施形態では、複数、例えば、４つの制御装置構成部５０が電動機本体２０の回転中心から上側の部分のみに配置されている。複数の制御装置構成部５０間の間隔は特に均等である必要はない。各制御装置構成部５０を配置する方向は、その長手方向が電動機本体２０およびガイド筒３４の軸方向を向くようにするのがよい。この場合、上部に集中して設置されているが、別の構成として、複数の制御装置構成部５０を電動機本体２０の回転中心に対し下側部分に集中して配置した構成としてもよい。
【００３８】
上記のように構成された第３の実施形態によれば、制御装置４が近接して配置されても、伝播した振動がそれぞれの制御装置に干渉することはない。したがって、第１の実施形態と同様の防振作用が得られる。冷却風の流れに関しては、ヒートシンク５を通過する風は、各々に影響を及ぼさない。したがって、第１の実施形態と同様の流れとなる。また、制御装置４で発生した熱がファンカバー８に伝導し拡散していく。
【００３９】
これにより、第３の実施形態では、制御装置構成部５０が近接して設置されても、防振効果、冷却性能は変わらず、第１の実施形態と同様の作用、効果が得られる。制御装置構成部５０が近接して配置されることで、各々を接続する配線を簡略できる。制御装置構成部５０の取替えの際にも作業性がよく、メンテナンス性を向上できる。  
また、制御装置４がファンカバー８に直接密着している構成の場合、制御装置４で発生した熱が放熱面積の広いファンカバー８に伝導し、さらに放熱効果を高めることができ、冷却性能を向上させることができる。
【００４０】
（第４の実施形態）  
次に、この発明の第４の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図７は、第１の実施形態に係る電機車駆動装置における主電動機１８の縦断面図であり、回転中心から上部を示している。図８は、図１に示した主電動機１８の線Ｂ２−Ｂ２に沿った断面図である。図９は主電動機のファンカバーをＢ２−Ｂ２線で破断して示す斜視図である。
【００４１】
図７ないし図９示すように、第４の実施形態によれば、例えば、４つの制御装置４は、ファンカバー８のガイド筒３４の内周面に設置されている。ファンカバー８は、制御装置４がケース２とは干渉しないように、防振部材として複数のコイルばね６によりケースに支持されている。
【００４２】
ファンカバー８の外周面には、複数のヒートシンク５が取り付けられ、それぞれファンカバーを挟んで制御装置４と対向している。各ヒートシンク５は、その長手方向が主電動機１８の軸方向と一致するように設置されている。なお、各ヒートシンク５は、その長軸が主電動機１８の円周方向と一致するように設置してもよい。  
第４の実施形態において、他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００４３】
第４の実施形態によれば、主電動機１８に伝播した振動は、ケース２からコイルばね６を介してファンカバー８に伝播し、ファンカバー８に設置された制御装置４に到達する。外扇ファン３０から半径方向に吹き出した風は、ファンカバー８で軸方向に流れの方向を変えられ、制御装置４の周囲を流れた後、外部に排気される。列車走行時、主電動機１８の周りを風が流れ、制御装置４の熱はファンカバー８およびヒートシンク５に伝導し、放熱される。
【００４４】
主電動機１８の振動でケース２から伝播する振動は、複数のコイルばね６によって減衰された後、ファンカバー８に到達する。したがって、ファンカバー８に設置されている制御装置４に伝播する振動を十分に減衰させることができる。冷却風が制御装置４の周囲を通過する際に熱を奪い、外部に排気できる。つまり、制御装置４を強制空冷することができ、冷却効率を高めることができる。
【００４５】
制御装置４がファンカバー８に直接密着している構成の場合は、制御装置４で発生した熱が放熱面積の広いファンカバー８に伝播し、さらに放熱効果を高めることができ、冷却性能を向上させることができる。また、ファンカバー８の外周面に取り付けられたヒートシンク５には列車走行時の走行風が流れるため、ファンカバー８からの熱を効率よく放熱できる。
【００４６】
（第５の実施形態）  
次に、この発明の第５の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図１０は、第５の実施形態に係る電機車駆動装置を示す図２に対応の断面図ある。第５の実施形態において、第１の実施形態と同一の要素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。
【００４７】
第５の実施形態では、複数、例えば、４つの制御装置構成部５０が電動機本体２０の回転中心から上側の部分のみに配置されている。各制御装置構成部５０において、制御装置４はケース２の内周面側に設置され、ヒートシンク５はケースの外周面側に設置されている。複数の制御装置構成部５０間の間隔は特に均等である必要はない。各制御装置構成部５０を配置する方向は、その長手方向が電動機本体２０およびガイド筒３４の軸方向を向くようにするのがよい。この場合、上部に集中して設置されているが、別の構成として、複数の制御装置構成部５０を電動機本体２０の回転中心に対し下側部分に集中して配置した構成としてもよい。
【００４８】
上記のように構成された第２の実施形態によれば、制御装置４が近接して配置されても、伝播した振動がそれぞれに干渉することはない。したがって、第１の実施形態と同様の防振作用が得られる。冷却風の流れに関しては、ヒートシンク５を通過する風は、各々に影響を及ぼさない。したがって、第１の実施形態と同様の流れとなる。また、制御装置４で発生した熱がファンカバー８に伝導し拡散していく。
【００４９】
これにより、第３の実施形態では、制御装置構成部５０が近接して設置されても、防振効果、冷却性能は変わらず、第１の実施形態と同様の作用、効果が得られる。制御装置構成部５０が近接して配置されることで、各々を接続する配線を簡略できる。制御装置構成部５０の取替えの際にも作業性がよく、メンテナンス性を向上できる。  
また、制御装置４がファンカバー８に直接密着している構成の場合、制御装置４で発生した熱が放熱面積の広いファンカバー８に伝導し、さらに放熱効果を高めることができ、冷却性能を向上させることができる。
【００５０】
（第６の実施形態）  
次に、この発明の第６の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図１１は、第５の実施形態に係る電機車駆動装置における主電動機１８の縦断面図であり、回転中心から上部を示している。図１２は図１１に示した主電動機１８の線Ｂ３−Ｂ３に沿った断面図である。第６の実施形態において、第１の実施形態と同一の要素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。
【００５１】
図１１および図１２に示すように、本実施形態において、複数の制御装置４は、ファンカバー８のカバー本体３２の内面に防振部材、例えば、コイルばね６ａによって支持されている。制御装置４上には、くし型のヒートシンク５が設置され、ケース２と対向している。それぞれ制御装置４、ヒートシンク５、コイルばね６を有した制御装置構成部５０は、円周方向に等間隔をおいてカバー本体３２に設置されている。回転軸１の反負荷側端部に取り付けられた外扇ファン３０は、制御装置４と干渉しない径に形成されている。
【００５２】
なお、ヒートシンク５は、制御装置４のケース２側に設けられているが、制御装置のファンカバー８側に接続された構成でもよい。ヒートシンク５は、ファンカバー８側に設置された場合、ファンカバー８と干渉しない寸法に形成される。制御装置構成部５０は上下左右に配置する必要はなく、また、個数も４個に限らず、増減可能である。  
第６の実施形態において、他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００５３】
上記のように構成された第６の実施形態によれば、主電動機１８に伝播した振動は、ケース２からコイルばね６を介してファンカバー８に到達する。ファンカバー８の側面に設けられたコイルばね６ａを介して制御装置４に到達する。外扇ファン３０の回転により吸気された冷却風が外扇ファンから半径方向に吹き出し、制御装置４に接続されたヒートシンク５や、制御装置４とファンカバー８との間の流路３６を通過し、ガイド筒３４によってケース２の軸方向に向きが変えられた後、外気に排出される。
【００５４】
主電動機１８に伝播した振動が制御装置４に到達するまでに、防振部材を２度通過するため、すなわち、コイルばね６およびコイルばね６ａを通過するため、振動抑制効果を向上することができる。また、制御装置４は外扇ファン３０の近傍に設置されていることから、ヒートシンク５を通過する流速が増し、制御装置の冷却効率を高めることができる。
【００５５】
（第７の実施形態）  
次に、この発明の第７の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図１３は、第５の実施形態に係る電機車駆動装置を示す、図２に相当する断面図である。第７の実施形態において、第１の実施形態と同一の要素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。
【００５６】
図１３に示すように、第７の実施形態では、ファンカバー８は、回転中心付近で上下２つに分離されている。第１カバー部として機能する上側のカバー８ａは、防振部材として複数のコイルばね６によりケース２に弾性的に支持されている。第２カバー部として機能する下側のカバー８ｂは、剛体である、複数のリブ７によりケース２に支持されている。複数、例えば、４つの制御装置構成部５０は、上側のカバー８ａに設置されている。
【００５７】
上記のように構成された第７の実施形態によれば、制御装置４が近接して配置されても、それぞれに防振部材６が設けられているので、制御装置４への振動の影響は、離して設置した場合と同様である。下側のカバー８ｂはリブ７でケース２に接続されているため、主電動機１８と同様の振動状態となる。
【００５８】
また、ヒートシンク５の間を通過する冷却風は、各々に影響を及ぼさない。したがって、冷却風は、第６の実施形態と同様の流れとなる。ケース２の下部においても、カバー８ｂが設けられているので、外扇ファン３０から吹き出した風が軸方向に流れ、ケースが冷却される。
【００５９】
第７の実施形態によれば、制御装置構成部５０が近接して設置されても、防振効果、冷却性能は変わらず、前述した実施形態と同様の効果が得られる。また、制御装置４と主電動機１８が近接して配置されることで、各々をつなぐ配線が簡略される。制御装置の交換の際にも作業性がよく、メンテナンス性を向上できる。
【００６０】
（第８の実施形態）  
次に、この発明の第８の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図１４は、第８の実施形態に係る電機車駆動装置を示す、図２に相当する断面図である。第８の実施形態において、第１の実施形態と同一の要素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。
【００６１】
図１４に示すように、第８の実施形態では、ファンカバー８は、回転中心付近で上下２つに分離されている。第１カバー部として機能する下側のカバー８ｂは、防振部材として複数のコイルばね６によりケース２に弾性的に支持されている。第２カバー部として機能する上側のカバー８ａは、複数のリブ７によりケース２に支持されている。複数、例えば、４つの制御装置構成部５０は、下側のカバー８ｂに設置されている。  
第８の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一である。
【００６２】
上記のように構成された第８の実施形態によれば、第７の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、制御装置４の取替えの際には主電動機１８の下側から取り替えることが可能であるため、主電動機１８を台車からはずす必要がなく、メンテナンス性を向上させることができる。
【００６３】
（第９の実施形態）  
次に、この発明の第９の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図１５は、第９の実施形態に係る電機車駆動装置における主電動機１８の縦断面図であり、回転中心から上部を示している。図１６は、図１５に示した主電動機１８の線Ｂ４−Ｂ４に沿った断面図である。図１７は主電動機のファンカバーを線Ｂ４−Ｂ４に沿って破断して示す斜視図である。第９の実施形態において、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。
【００６４】
図１５ないし図１７示すように、複数、例えば、４つの制御装置４は、それぞれ防振部材として機能する４つのコイルばね６により、ケース２の外周面上に支持されている。制御装置４は、ファンカバー８の吐出口３５に対向した位置でケース２に設置され、ケース２の円周方向に等間隔で配置されている。
【００６５】
各制御装置４にはくし型のヒートシンク５が接続されており、その長手方向が主電動機１８の軸方向と略一致している。ヒートシンク５は、制御装置４のケース２側に設けられている。蓋形の保護カバー３が制御装置４を覆った状態でケース２の外周面に取り付けられている。保護カバー３は内部を完全に密閉した構造ではなく、主電動機１８の軸方向に沿った両側面がそれぞれ開口している。これにより、保護カバー３内部を通して冷却空気を流通可能となっている。
【００６６】
ファンカバー８は、外扇ファン３０およびケース２の外周面半分を覆って設けられている。ファンカバー８は、ケース２の外周上に複数個設置されたリブ７により支持されている。
【００６７】
なお、ヒートシンク５は、制御装置４のケース２側に限らず、ケースと反対側に設けても良い。制御装置４、ヒートシンク５、コイルばね６、保護カバー３を含む制御装置構成部５０は、ケース２の上下左右の４箇所に設置されているが、特にこの位置に限定する必要はなく、他の構成部材との兼ね合いなどで任意の位置に設置することができる。設置数は、４箇所に限らず、必要に応じて増減可能である。
【００６８】
上記のように構成された第９の実施形態によれば、列車の走行時には、振動がレールから車輪１４、台車フレーム１６に伝播する。台車フレーム１６に接続されている主電動機１８は共に振動することでケース２が振動する。制御装置４はコイルばね６を介してケース２に接続されているため、制御装置には減衰した振動が到達する。
【００６９】
主電動機１８の運転稼動時に、回転軸１の回転を利用した外扇ファン３０の回転に伴い、吸気口１１から吸引された冷却風Ａ１は遠心力によって外扇ファンから半径方向に吹き出す。吹き出した風Ａ２はファンカバー８のガイド筒３４によって主電動機１８の軸方向に流れの方向を変え、ケース２の外周面に沿って流れた後、吐出口３５が外部に排気される。また、ファンカバー８から排気された冷却空気Ａ５の一部Ａ４は、保護カバー３に設けられた開口部から保護カバー内部に流入する。その後、冷却空気Ａ４はヒートシンク５や制御装置４の周囲を流れ、保護カバー３に設けられたもう一方の開口部から外部に排気される。これにより、制御装置４が冷却される。  
これらの振動伝播、冷却風の流れは、複数個に分散して配置した、各制御装置構成部５０で同様の作用となる。
【００７０】
上記構成によれば、主電動機１８に伝播した振動は、コイルばね６で十分に振動が抑制され、制御装置４に到達する。したがって、制御装置４に伝わる振動を、従来の車両床下に接続した場合と同等の振動レベルにすることができ、台車内で主電動機１８および制御装置を設置した場合でも、振動に起因する制御装置の不具合が発生しにくい。
【００７１】
また、外扇ファンからの冷却風が制御装置４に接続されたヒートシンク５を流れることにより、制御装置４で発生した熱を奪い、外部に排気される。つまり、制御装置４を強制空冷することができ、冷却効率を高めることで制御装置を許容温度以下に維持することができる。
【００７２】
（第１０の実施形態）  
次に、この発明の第１０の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図１８は第１０の実施形態に係る電機車駆動装置を示す、図２に相当する断面図であり、主電動機の回転中心より上部のみ示している。第１０の実施形態において、第９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。
【００７３】
本実施形態では、制御装置構成部５０が一箇所のみに設置されている。他の構成は、第９の実施形態と同一に構成されている。  
このような構成によれば、制御装置構成部５０を分散配置せず、一箇所にすることで、制御装置の取替え時のメンテナンス性を向上することができる。
【００７４】
（第１１の実施形態）  
次に、この発明の第１１の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図１９は、第１１の実施形態に係る電機車駆動装置における主電動機１８の縦断面図であり、回転中心から上部を示している。図２０は、図１９に示した主電動機１８の線Ｂ５−Ｂ５に沿った断面図である。図２１は主電動機のファンカバーを線Ｂ４−Ｂ４に沿って破断して示す斜視図である。第１１の実施形態において、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。
【００７５】
図１９ないし図２１示すように、複数、例えば、４つの制御装置４は、それぞれ防振部材として機能する４つのコイルばね６により、ケース２の反負荷側の端面上に支持されている。制御装置４は、外扇ファン３０の外周側で、ケース２の円周方向に等間隔で配置されている。外扇ファン３０は制御装置４と干渉しない径に形成されている。
【００７６】
各制御装置４にはくし型のヒートシンク５が接続されており、その長手方向が主電動機１８の径方向と略一致している。ヒートシンク５は、制御装置４のファンカバー８側に設けられている。ファンカバー８は、外扇ファン３０およびケース２の外周面半分を覆って設けられている。ファンカバー８は、ケース２の外周上に複数個設置されたリブ７により支持されている。
【００７７】
なお、ヒートシンク５は、制御装置４のファンカバー８に限らず、ケース側に設けても良い。この場合、ヒートシンクは、ケース２と干渉しないように寸法を決めるとよい。制御装置４、ヒートシンク５、コイルばね６、保護カバー３を含む制御装置構成部５０は、ケース２の上下左右の４箇所に設置されているが、特にこの位置に限定する必要はなく、他の構成部材との兼ね合いなどで任意の位置に設置することができる。設置数は、４箇所に限らず、必要に応じて増減可能である。
【００７８】
上記のように構成された第１１の実施形態においても、前述した第９の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第１１の実施形態によれば、制御装置４が外扇ファン３０の近傍に設置されていることにより、ヒートシンク５を通過する流速が増し、冷却効率を高めることができる。
【００７９】
（第１２の実施形態）  
次に、この発明の第１２の実施形態に係る車両用駆動装置について説明する。  
図２２は第１２の実施形態に係る電機車駆動装置を示す、図２に相当する断面図であり、主電動機の回転中心より上部のみ示している。第１２の実施形態において、第１１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。
【００８０】
本実施形態では、複数、例えば、４つの制御装置構成部５０は、ケース２の端面に設置されているとともに、主電動機１８の回転中心に対して上部のみ配置されている。各制御装置構成部５０の間隔は特に均等である必要はない。各制御装置構成部５０の配置方向は、ヒートシンク５の長手方向がケース２の半径方向を向くようにするのがよい。
【００８１】
なお、複数の制御装置構成部５０は、上部に集中して設置されているが、別の構成として、主電動機１８の回転中心に対して下部に集中して配置された構成としてもよい。  
他の構成は、第１０の実施形態と同一である。
【００８２】
上記のように構成された第１２の実施形態によれば、第１１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、制御装置構成部５０が近接して設置されていても、防振効果、冷却性能は変わらず、第１１の実施形態と同様の効果となる。また、制御装置構成部５０を近接して配置することで、各々を接続する配線を簡略できる。制御装置の取替えの際にも作業性がよく、メンテナンス性を向上できる。
【００８３】
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。
【００８４】
この発明は、前述した車両用駆動装置の電動機に限らず、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。防振部材は、一種類に限らず、防振特性の異なる複数種類の防振部材を組み合わせて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【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の回転中心から上部のみを示した縦断面図。
【図２】図２は、図１の線Ｂ１−Ｂ１に沿った電機車駆動装置の断面図。
【図３】図３は、前記電機車駆動装置を図１の線Ｂ１−Ｂ１で破断して反駆動側を示す斜視図。
【図４】図４は、前記電機車駆動装置の主電動機にランダムに加振を加えた際の制御装置の振動加速度を防振部材の有無で比較した実測データを示す図。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る電機車駆動装置の制御装置構成部付近を示す縦断面図。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示した図２に相当する横断面図。
【図７】図７は、本発明の第４の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示す縦断面図。
【図８】図８は、図７の線Ｂ２−Ｂ２に沿った電機車駆動装置の断面図。
【図９】図９は、前記電機車駆動装置を図７の線Ｂ２−Ｂ２で破断して反駆動側を示す斜視図。
【図１０】図１０は、本発明の第５の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示す図２に相当する横断面図。
【図１１】図１１は、本発明の第６の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示す縦断面図。
【図１２】図１２は、図１１の線Ｂ３−Ｂ３に沿った電機車駆動装置の断面図。
【図１３】図１３は、本発明の第７の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示す、図２に相当する横断面図。
【図１４】図１４は、本発明の第８の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から下部のみを示す、図２に相当する横断面図。
【図１５】図１５は、本発明の第９の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示す縦断面図。
【図１６】図１６は、図１５の線Ｂ４−Ｂ４に沿った電機車駆動装置の断面図。
【図１７】図１７は、前記電機車駆動装置を図１５の線Ｂ４−Ｂ４で破断して反駆動側を示す斜視図。
【図１８】図１８は、本発明の第１０の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示す図２に相当する横断面図。
【図１９】図１９は、本発明の第１１の実施形態に係る電機車駆動装置の回転中心から上部のみを示す縦断面図。
【図２０】図２０は、図１９の線Ｂ５−Ｂ５に沿った電機車駆動装置の断面図。
【図２１】図２１は、前記電機車駆動装置を図１９の線Ｂ５−Ｂ５で破断して反駆動側を示す斜視図。
【図２２】図２２は、本発明の第１２の実施形態に係る電機車駆動装置を示す、図２に相当する横断面図。
【図２３】図２３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】
【００８６】
１…回転軸、  ２…ケース、  ３…保護カバー、  ４…制御装置、
５…ヒートシンク、  ６…コイルばね（防振部材）、  ７…リブ、８…ファンカバー
９…ファンベース、  １０…羽根、１１…吸気口、２０…電動機本体、
２５…ロータ、  ２７…ステータ、  ３０…外扇ファン、  ３２…カバー本体、
３４…ガイド筒、３５…吐出口、  ３６…流路、５０…制御装置構成部
【図１】
2009027863.tif 000003
【図２】
2009027863.tif 000004
【図３】
2009027863.tif 000005
【図４】
2009027863.tif 000006
【図５】
2009027863.tif 000007
【図６】
2009027863.tif 000008
【図７】
2009027863.tif 000009
【図８】
2009027863.tif 000010
【図９】
2009027863.tif 000011
【図１０】
2009027863.tif 000012
【図１１】
2009027863.tif 000013
【図１２】
2009027863.tif 000014
【図１３】
2009027863.tif 000015
【図１４】
2009027863.tif 000016
【図１５】
2009027863.tif 000017
【図１６】
2009027863.tif 000018
【図１７】
2009027863.tif 000019
【図１８】
2009027863.tif 000020
【図１９】
2009027863.tif 000021
【図２０】
2009027863.tif 000022
【図２１】
2009027863.tif 000023
【図２２】
2009027863.tif 000024
【図２３】
2009027863.tif 000025