JP2000502873A - 機械を回転駆動するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ステータと、該ステータ回りに回転可能に取り付けられたロータを備えた電気モータ（１２、５２、８０）を含み、ロータを該ロータによって直接的に回転駆動される機械の１つの構成要素にした、前記機械を回転駆動するための装置。

Description

【発明の詳細な説明】 機械を回転駆動するための装置 本発明は、機械を回転駆動するための装置に関する。 そのような機械は、例えば車両の車輪、ファン、より一般的には回転部材がそ の周縁部に位置するという利点を持つ幾つかの機械で構成することが可能である 。 鉄道車両の車輪を回転駆動する装置の一つとして、ステータの内孔の内側で回 転するロータを有し、該ロータの下部が台車の構造体に固定された半径流モータ を備えたものが知られている。このモータは、減速装置によって１つの車輪を駆 動する。 道路走行用車両を駆動するために使用される電気モータの場合にも同様の駆動 が行われる。この場合、ステータは車両のフレームに固定される。 これらの従来の駆動装置は、動力伝達装置を使用する必要があるため、面倒で あるという不都合を伴う。動力伝達装置はさらに、車両全体の重量を増加させる 。 さらに、モータを修理しなければならない時、動力伝達装置を取り外す必要が ある。その結果、動力伝達装置の取り外しを含めた時間が比較的長くなり、コス ト増加につながる。 最後に、従来のモータは一定の動力を提供する。このため、必要な動力が比較 的低い場合、モータは定格出力効率で作動しない。 これらの問題、特に動力伝達装置を設ける必要性は、モータによって回転駆動 されるすべての機械に見受けられる。 本発明は、機械の重量および体積を減少させ、想定される修理中の介入コスト を低下させると共に、モータをそれの定格出力効率で使用できるようにする新規 な、機械を回転駆動するための装置を提供することによって、これらの不都合に 対処することを目的としている。 このため、本発明は、ステータと、ステータ回りに回転可能に取り付けられた ロータを備えた電気モータを含み、ロータを該ロータによって直接的に回転駆動 される機械の１つの構成要素にした駆動装置に関する。 以下の特徴も、技術的に可能なすべての組み合わせに従って考慮にいれるこ とができる、すなわち、 −ロータはモータのケーシングに連結されており、 −装置は機械を固定シャフト回りに回転するように駆動し、ステータはシャフ トに連結されており、 −モータは円盤状構造を有しており、 −モータは同軸的に配置された少なくとも２つのステータ／ロータディスクか らなる少なくとも１つのモジュールを含み、ロータディスクは装置の他の構成要 素に固定されており、 −ロータディスクはモータのケーシングの構成要素であり、 −モータは同軸的に配置された少なくとも２つのステータ／ロータディスクか らなる少なくとも２つのモジュールを含み、装置は、モータの動力を調節するた めにステータ巻線の給電を選択する装置を有しており、 −装置は車両の車輪を駆動し、ロータディスクは車輪のトレッドに固定されて おり、モータの軸線は車両の車軸の軸線と一致しており、 −装置はファンを駆動し、ロータディスクはファンの羽根に固定されており、 モータの軸線はファンのシャフトの軸線と一致しており、 −装置は可逆式であり、発電機として使用することができる。 本発明の限定されない実施例を示す添付の図面を参照しながら以下の説明を読 めば、本発明をさらに理解でき、さらなる目的、利点および特徴が明らかになる であろう。 第１図は本発明に基づく鉄道車両車輪用駆動装置を一部断面で示す概略平面図 であり、 第２図は本発明に基づく鉄道車両車輪用駆動装置の一実施例を概略的に示す部 分断面図であり、 第３図は本発明に基づく鉄道車両車輪用駆動装置の第１実施例における概略的 な軸方向断面図であり、 第４図は本発明に基づく鉄道車両車輪用駆動装置の第２実施例における概略的 な軸方向断面図であり、 第５図は本発明に基づく第３実施例であるファン用駆動装置の概略的な軸方 向断面図である。 様々な図面に共通の部材は同一の参照符号で示されている。 まず、本発明に基づく鉄道車両車輪用駆動装置を一部断面で示す概略平面図を 第１図に示す。 参照符号１は、図示しない既知の手段でボギー台車２の構造体に固定された車 軸を示している。 車軸１は、ボギー台車全体に対して回転自在である。車軸の一端部に車輪３が 固定されている。車輪３はレール４と協働する。 駆動モータ６は、既知の手段５でボギー台車２の構造体に固定された半径流モ ータである。参照符号８は、車軸上にモータを支持する玉軸受を示している。 軸線を参照符号７で示したモータのロータが歯車列９、１０を駆動する。歯車 １０は、駆動運動を車輪３に伝達するために車軸１に固定されている。 このため、この鉄道車両の駆動装置は、モータ６と車輪３との間に機械的動力 伝達装置を設ける必要がある。この動力伝達装置はボギー台車全体の重量を相当 に増加させる。さらに、比較的面倒である。 モータを修理しなければならない時、動力伝達装置を取り除く必要がある。こ のため、動力伝達装置の取り外しを含めた時間が比較的長くなり、それに対応し てコストも高くなる。 次に、本発明に基づく車輪用駆動装置の一実施例を示す部分軸方向断面図を第 ２図に示す。 この駆動装置は、円盤状構造を有する永久磁石を備えた電気モータであるモー タ１２を含む。 該モータは、車両の車軸であるシャフト１４の軸線１５上に、その中心が位置 するステータディスク１３を含む。ステータディスクは既知の機械的手段によっ て車軸１４に固定されている。 ステータディスク１３は、その外表面の各々に、磁極を形成する巻線１６、１ ７を支持している。 モータ１２のロータは、モータ１２のケーシング２０に固定された２つのデ ィスク１８、１９を含む。これらのディスクの各々は、中空の中心部分２１、２ ２を有する。両ロータディスク１８、１９は、ステータディスク１３と同様に、 車軸１４の軸線１５上に、その中心が位置している。 各ロータディスク１８、１９は、ステータディスク１３と向き合った表面に永 久磁石２３、２４を備えている。 ケーシング２０は、第２図に示されていない手段で各端部が閉じられている。 ステータディスク１３は車軸１４に固定されており、回転しない。モータのケ ーシング２０は、車軸１４回りに回転するロータディスク１８、１９に固定され ている。 参照符号１１は、鉄道レールと協働することができる車輪のトレッドを示して いる。該トレッドは、以下に説明する適当な手段でケーシング２０に、従ってロ ータに固定されている。 このため、モータのロータはステータ回りに回転可能に取り付けられており、 車両の車輪の一部分を構成している。モータは、車輪を直接的に回転させ、動力 伝達装置を必要としない。従って、車輪を駆動する装置は、モータだけで構成さ れている。 第２図に示されている例では、モータは３つのロータ／ステータディスクから なる１つのモジュールを含む。後述するように、モータは必要な動力の関数とし て数モジュールのロータ／ステータディスクを含むことができ、その場合には輸 送する負荷に合わせた動力を得るためにステータ巻線の給電を選択する装置が設 けられる。 さらに第２図に示されている例では、駆動装置は鉄道車両の車輪用であるが、 本発明はこの用例に限定されることはない。 次に、本発明に基づく駆動装置を鉄道車両の車輪用として適用した場合の第１ 実施例の概略的な断面図を第３図に示す。 第３図に部分的に示されている車軸１４の端部は、モータ１２と共に車輪のト レッド１１を支持している。 第２図を参照しながら説明したように、ステータディスク１３および車軸１４ は回転しない。このため、ステータディスクは、図示しない既知の手段で車軸１ ４に対して回転止めされた環状本体６５を有する。この手段は、特にキーで構成 できる。本体６５は中心部分において車軸と反対側に向かって延出して、車軸の 軸線１５に直交する１つのディスク形部分６６を形成しており、該ディスク形部 分はその各表面に巻線１６、１７を支持している。 車軸の端部に第１円筒形肩部２５が設けられ、その上に第１玉軸受２６がリン グ２７を介在させて配置されている。リング２７の内孔は円筒形であって、リン グの外表面は玉軸受２６と協働できるように円錐形になっている。玉軸受２６は 、ねじ付きナット２８でリング２７上に保持されている。 玉軸受２６、リング２７およびナット２８からなるアセンブリが、第１肩部２ ５の表面２９上に当接状態で配置されている。 車軸１４は、第１肩部２５よりもわずかに小径の第２肩部３０を備えている。 この第２肩部３０は、ステータ１３を受けるように加工されている。一端部にお いて、ステータの本体６５が肩部３０の表面３１と接している。それの他端部に は、車軸の第３円筒形肩部３３と協働する第２玉軸受３２が設けられている。 この第３肩部３３は、肩部３０よりもわずかに小径である。第２玉軸受３２は ナット３４によって固定されている。玉軸受２６と同様に、リング３５が軸受３ ２の側方保持を行っている。 ロータは、互いに組み合わされてモータのケーシング２０を形成する幾つかの 部材で構成されている。 このケーシングは、従動車両の重量を支持できるように十分に強くなければな らない。 モータ１２のケーシング２０は、円筒形の少なくとも２つのケース４０、４１ からなる。これらのケースの断面は、軸線１５を通る平面においてＬ字形である 。 両ケース４０および４１は、円周上に分散配置された複数のねじ４２で固定保 持されている。 ケース４０、４１間の接合面４３は、好ましくは互いに中心を合わせることが できるように加工されている。 接合面４３は、特に、一方のケースに形成された面が他方のケースに加工さ れた円筒形の支持部分と協働するように設けてもよい。 車軸の軸線１５に直交する方向のケース壁が、ロータディスク１８および１９ を構成している。これらのロータディスクの各々に内表面に永久磁石２３、２４ が固定されている。 車輪のトレッド１１は、締結具６９によってケース４１上に保持されている。 このため、それは、車両の車輪の構成部材である両ロータディスク１８および１ ９に固定されている。 端部フランジ４４、４５によって、玉軸受２６および３２を介してモータ１２ の中心を車軸１４上に合わせることができる。 このため、モータ１２は、モータの各側に配置された軸受２６および３２によ って、車軸１４に対して釣り合いが取れた状態で取り付けられている。 フランジ４４、４５の各々に円筒形部分４６、４７が加工されている。円筒形 部分４６、４７の各々は、第３図に示されているように、ロータのケース４０、 ４１にはめ付けられている。 フランジ４４、４５は、車軸の軸線１５上に中心が位置する円に沿って分散配 置されたねじ群４８、６８によってケース４０および４１上に締着されている。 このように、フランジはロータおよび車輪のアセンブリを支持している。これ らのフランジの形状および寸法は、使用する車輪および車軸の種類に合わせる。 車軸１４の端部に、異物が玉軸受３２に侵入しないようにするカバー４９が設 けられている。玉軸受への埃の侵入を避けるため、ジョイント５０をカバー４９ に取り付けてもよい。同じ目的で、フランジ４４と車軸１４の間にジョイント５ １が配置されている。 次に、本発明に基づく駆動装置を鉄道車両の車輪駆動用として適用した場合の 第２実施例を第４図に示す。 この装置は、実質的にモータと、車輪のトレッドの配置に関する点で、第３図 に示されているものと異なっている。 第４図に示されているモータ５２は、２つの同一のロータ／ステータモジュー ル５３、５４で構成されている。 これらのアセンブリ５３、５４の各々は、１つのステータディスク５５、５ ６と、各ステータディスク５５、５６の各側に配置された２つのロータディスク ５７、５８および５９、６０を含む。 第３図に示されている実施例では、ステータディスク５５、５６が、前述のも のと同様な手段で車軸１４に固定されていて、車軸に対して回転止めされている 。 さらに、各ステータディスクの表面は巻線６１、６２および６３、６４を支持 している。 ロータディスク５７、５８、５９、６０の各々は、ステータディスクと向き合 った表面に永久磁石６５、６６、６７、６８を備えている。 第４図に示されている実施例では、モータのケーシング７０が、ねじ７４およ び７５等の適当な手段で互いに固定された３つの部材７１、７２および７３で構 成されている。中間部材７２は、ロータディスク５８、５９に相当する両面を有 するロータディスクを備えている。このロータの各表面上に、ロータの永久磁石 ６６、６７が配置されている。 第４図に示されている実施例では、車輪のトレッド１１がケーシング部材７２ に固定されている。しかし、それは、例えば第３図に示されているように異なっ た方法で固定することもできる。 第２図および第３図に示されている実施例のように、ロータディスクは車両の 車輪の構成部材である。 さらに、第４図に示されている駆動装置では、モータ５２はモジュール式とし てとらえることができる。この概念によって、要求動力がどのようなものであっ ても、いずれの場合にも定格動力でモータを作動させることができる。 これは、輸送する負荷に動力を合わせて１つまたは幾つかのステータ巻線に対 する給電を選択することによって行われる。 さらに、この概念によって、モータの故障した部分を修理することができ、モ ータ全体を交換する必要がない。 最後に、このモジュール式の概念によって、同一の直径にした基本ロータ／ス テータモジュールのアセンブリによって様々な動力のモータを提供することがで きる。 第３図および第４図に示されている実施例では、ステータおよび玉軸受が直 接的に車軸１４に固定されている。ステータおよび玉軸受を円筒形スリーブに固 定して、そのスリーブを車軸上に配置するようにしてもよい。取り付けは、スリ ーブおよびステータが車軸に対して回転しないようにして行われる。これによっ て、工場でのモータの組付けが可能になり、モータの車軸に対する取り付けおよ び取り外しの両方またはいずれか一方が容易になる。 第５図を参照しながら、ファン用として適用した場合の本発明に基づく駆動装 置を説明する。 駆動装置はモータ８０を含み、ファンの羽根７６が直接的にモータに取り付け られている。 モータ８０は、円盤状構造の電気モータである。 モータはステータディスク８１を含み、該ステータディスクの環状中心本体９ １がシャフト８２に固定されている。ステータディスクの中心はシャフト８２の 軸線１０２上に位置している。シャフト８２は回転しない。 ステータディスク８１はその各表面に巻線８３、８４を支持している。 モータ８０は、さらにモータのケーシング１００に固定された２つのロータデ ィスク８５、８６を含む。各ロータディスク８５、８６は、中空の中心部分８７ 、８８を含み、ステータディスク８１に面する表面上に永久磁石８９、９０を備 えている。 ステータディスク８１と同様に、ロータディスクの中心はシャフト８２の軸線 １０２上に位置している。 本実施例では、ファンの羽根７６がロータディスク８５に直接的に取り付けら れている。これらの羽根をモータ８０のロータに直接的に固定するのであれば、 他の取り付け手段を設けることもできる。 各ロータディスクは、玉軸受９４、９５の中心を通してシャフト８２上に玉軸 受９４、９５を位置決めするためのフランジ９２、９３を備えている。 シャフト８２の端部に、異物が玉軸受９４に侵入しないようにするカバー１０ １が設けられている。 モータ８０のケーシング１００は、ロータディスク８５、８６と、両ディス ク間の１つの円筒形部分９６で構成されている。 参照符号９７は、ステータ巻線８３、８４の給電部材を示している。 参照符号９８は、モータ８０の換気用ダクトを示している。 第２図ないし第４図に示されている実施例と同様に、モータのロータはステー タ回りに回転するように取り付けられており、ロータは回転駆動される機械の構 成部材である。 このため、ファンの羽根７６はロータディスクによって直接的に回転駆動され 、中間の動力伝達装置が不必要である。 すべての図示の実施例において、モータのロータは回転駆動される機械の構成 部材であって、その機械にロータが固定されているので、本発明に基づく駆動装 置は、既知の装置よりもはるかにコンパクトである。これによって、装置を直接 的に駆動することができる。装置／動力伝達装置／モータアセンブリに関して言 うと、このアセンブリの重量は相当に減少する。 また、この形式のモータの概念によって、様々な部材の保守点検のためにそれ らを容易に取り外すことができることもわかる。 第３図および第４図は、モータのロータを構成する部材の１つに車輪のトレッ ドを取り付ける例を示しており、この部材も車輪の１つの構成要素である。これ らの２つの例では、レールと協働するようにした車輪トレッドを示している。 しかし、本発明に基づく駆動装置は、鉄道車両の用途に限定されることはない 。道路走行用またはオフロード用車両の空気タイヤを備えた車両を用いることも できる。また、モータはすべての装軌車両を駆動することができる。 さらに、当該技術分野の専門家が適当と考える他の構造に従って、車輪のトレ ッドをモータのロータに固定することができる。 同様に、本発明に基づく駆動装置は、第５図に示されているようなファンに用 いることができるが、いずれの回転駆動装置にも使用できる。 前述したように、駆動装置のモータはモジュール式に考えることができる。特 にこの点に関しては、フランス特許出願第９５１５３０４号を参照することがで き、これの内容は本願に含まれる。 以上の用例では、機械を駆動する装置として説明したが、この装置を可逆式 にして、系統的または不定期的に発電機として使用することもできる。 請求項に述べられている技術特徴の後に挿入されている参照符号は、請求項の 理解を容易にすることだけを目的としており、その範囲を制限するものではない 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月１６日（１９９８．１．１６） 【補正内容】 （別紙） 請求の範囲 １．ステータおよびロータを備えた円盤形の電気モータ（１２、５２、８０）を 含み、前記ステータがモータの固定シャフト（１４、８２）に直接的に連結され 、前記ロータが該ロータによって直接的に回転駆動される前記機械の１つの構成 要素であることを特徴とする、機械を回転駆動するための装置。 ２．ロータは、それが少なくとも一部を形成している前記モータ（１２、５２、 ８０）のケーシング（２０、７０、１００）に連結されていることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の駆動装置。 ３．前記モータの前記ケーシング（２０、７０、１０）およびロータは前記ステ ータ回りに回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第２項に 記載の駆動装置。 ４．前記モータ（１２、５２、８０）は、同軸的に配置された少なくとも２つの ステータ／ロータディスク（１３、５５、５６、８１；１８、１９、５７、５８ 、５９、６０、８５、８６）からなる少なくとも１つのモジュールを含み、ロー タディスクは機械の他の構成要素に固定されている請求の範囲第１項から第３項 までのいずれか１項に記載の駆動装置。 ５．前記ロータディスク（１８、１９、５７、５８、５９、６０、８５、８６） は、前記モータの前記ケーシング（２０、７０、１００）の構成要素である請求 の範囲第４項に記載の駆動装置。 ６．前記モータ（５２）は、同軸的に配置された少なくとも２つのステータ／ロ ータディスク（５５、５７、５８；５６、５９、６０）からなる少なくとも２つ のモジュール（５３、５４）を含み、さらに、前記モータ（５２）の動力を調節 するためにステータ巻線（６１、６２、６３、６４）の給電を選択する装置を有 している請求の範囲第４項または第５項に記載の駆動装置。 ７．車両の車輪用であって、前記ロータディスク（１８、１９、５７、５８、５ ９、６０）は車輪のトレッド（１１）に固定されており、前記モータ（１２、５ ２）の軸線は車両の車軸（１４）の軸線（１５）と一致している請求の範囲第１ 項から第６項までのいずれか１項に記載の駆動装置。 ８．ファン用であって、前記ロータディスク（８５、８６）はファンの羽根（７ ６）に固定されており、前記モータ（８０）の軸線はファンのシャフト（８２） の軸線（８３）と一致している請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項 に記載の駆動装置。 ９．可逆式であり、発電機として使用することができる請求の範囲第１項から第 ８項までのいずれか１項に記載の駆動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャニーニ、ジャン―マルク フランス国、59149 エーブ、リュー・バ ッス １ (72)発明者 ウアール、フィリップ フランス国、59600 モーボージュ、ア レ・ジー・ミシュレー 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ステータと、該ステータの回りに回転可能に取り付けられたロータを備えた 電気モータ（１２、５２、８０）を含み、前記ロータを該ロータによって直接的 に回転駆動される機械の１つの構成要素にした、前記機械を回転駆動するための 装置。 ２．ロータは、前記モータ（１２、５２、８０）のケーシング（２０、７０、１ ００）に連結されている請求の範囲第１項に記載の駆動装置。 ３．前記機械を固定シャフト（１４、８２）回りに回転するように駆動し、前記 ステータは前記シャフトに連結されている請求の範囲第１項または第２項に記載 の駆動装置。 ４．前記モータ（１２、５２、８０）は円盤状構造を有する請求の範囲第１項か ら第３項までのいずれか１項に記載の駆動装置。 ５．前記モータ（１２、５２、８０）は、同軸的に配置された少なくとも２つの ステータ／ロータディスク（１３、５５、５６、８１；１８、１９、５７、５８ 、５９、６０、８５、８６）からなる少なくとも１つのモジュールを含み、前記 ロータディスクは前記機械の他の構成要素に固定されている請求の範囲第４項に 記載の駆動装置。 ６．前記ロータディスク（１８、１９、５７、５８、５９、６０、８５、８６） は、前記モータの前記ケーシング（２０、７０、１００）の構成要素である請求 の範囲第５項に記載の駆動装置。 ７．前記モータ（５２）は、同軸的に配置された少なくとも２つのステータ／ロ ータディスク（５５、５７、５８；５６、５９、６０）からなる少なくとも２つ のモジュール（５３、５４）を含み、さらに、前記モータ（５２）の動力を調整 するためにステータ巻線（６１、６２、６３、６４）の給電を選択する装置を含 む請求の範囲第５項または第６項に記載の駆動装置。 ８．車両の車輪用であって、前記ロータディスク（１８、１９、５７、５８、５ ９、６０）は車輪のトレッド（１１）に固定されており、前記モータ（１２、５ ２）の軸線は車両の車軸（１４）の軸線（１５）と一致している請求の範囲第１ 項から第７項までのいずれか１項に記載の駆動装置。 ９．ファン用であって、前記ロータディスク（８５、８６）はファンの羽根（７ ６）に固定されており、前記モータ（８０）の軸線はファンのシャフト（８２） の軸線（８３）と一致している請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項 に記載の駆動装置。 １０．可逆式であり、発電機として使用することができる請求の範囲第１項から 第９項までのいずれか１項に記載の駆動装置。