JPH05300698A - 通風冷却型回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイパスダクトを備えているにもかかわら
ず、機内の通風冷却と軸受の電蝕防止とが確実に図れ、
非常に高性能で信頼性の高い通風冷却型回転電機を提供
することにある。 【構成】 固定子５の両端側に電蝕防止用絶縁物２１を
介在して軸受ハウジング６，７を設け、その一方の軸受
ハウジング６に濾過器１５からの空気を機内一端側に流
入させる冷却風導入口１４を設けると共に、濾過器１５
からの一部の空気を機内の他端側に流入させるバイパス
ダクト２７を設け、このバイパスダクト２７を介して来
た空気と一端側から機内を通って来た空気とを一緒に機
内他端側より機外に放出する排気口１６を設けた構成
で、且つバイパスダクト２７を固定子５に対し分離独立
して設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に鉄道車両の主電動
機などとして利用される通風冷却型回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示す如く、鉄道車両用主電動機
（以下単に回転電機と呼ぶ）１は車両の台車台枠２と車
軸３との間に取付ノーズ４を介し懸架する状態で取付け
られる。この回転電機１は固定子鉄心５ａや固定子コイ
ル５ｂを有する固定子５と、この両端側の軸受ハウジン
グ６，７に装着した軸受８，８を介し回転子軸９ａを支
承して固定子５の内側に回転自在に設けた回転子９とを
備えてなる。この回転電機１の一端方に突出する回転子
軸９ａに継手１０を介し歯車装置１１を設けて車軸３と
連動せしめて車輪１２を回転駆動するようになってい
る。

【０００３】こうした回転電機１は、通電により該回転
電機内（以下単に機内と称する）に発生する熱を奪って
外部に放出することにより該機内の過熱を防止する目的
で、外部空気を冷却風として機内に一端側から取入れて
他端側から放出する通風冷却型とされているのが一般的
である。この通風冷却型でも機内他端側に回転子軸９ａ
と一体に回転するファン１３を取り付けた自己通風冷却
型のものが多く見られる。

【０００４】また、こうした通風冷却型回転電機では、
車両床下付近の多くの塵埃を含む空気（外気）をそのま
ま冷却風として機内に取入れると、その塵埃が機内の回
転子等に付着堆積して機能上の障害を招くことから、通
常では図５に示す如く回転電機１の一方の軸受ハウジン
グ６に設けた冷却風導入口１４上に濾過器１５を取付け
ている。この濾過器１５は、フィルタの目詰まり等の清
掃保守を不要とすために、最近ではメンテナンスフリー
の遠心力や重力を使って塵埃を分離する自動分離型濾過
器（ＭＦ濾過器）が採用されている。

【０００５】この自動分離型濾過器１５は、外気取入口
１５ａから吸引した空気を該濾過器内で遠心力作用によ
り浄化して清浄空気Ａと塵埃を多く含む含塵空気Ｂとに
自動分離する構成である。その清浄空気Ａは冷却風導入
口１４から機内の一端側に導入して、その機内の各部を
冷却しながら（熱を奪いながら）他端側に導通し、ファ
ン１３の吐き出し作用により排気口１６より外部に放出
される。また含塵空気Ｂは直接機内に通さずにバイパス
ダクト１７に通し、このバイパスダクト１７から機内他
端側のファン１３の近傍に接続口１８を介し導入して、
そこからファン１３の吐き出し作用により前記機内を冷
却しながら来た清浄空気Ａと一緒に外部に放出される。

【０００６】一方、近年では、車両特有の帰線電流によ
る回転電機の軸受の電蝕が多くなり、その対策が必要に
なって来ている。つまり、車両の電機品に通電するため
架線からパンタグラフを介して取り入れた電流は、車両
の各電気機器を通して車体から図４に示す如く摺動ブラ
シ１９を介して車軸３から車輪１２を介しレール２０に
流れる。しかし、その電流の一部は図４に矢印Ｃで示す
如く車軸３から台車台枠２を通って回転電機１の取付ノ
ーズ４より固定子５に流れ、この固定子５から両側の軸
受ハウジング６，７を通り軸受８，８に流れ、更にその
軸受８から回転子軸９ａと継手１０及び歯車装置１１を
通り車軸３に流れ、この車軸３から車輪１２を介してレ
ール２０に流れると言った具合に迷走電流となる。こう
した帰線電流による迷走電流が軸受８，８に電蝕を発生
させる原因である。従ってその電蝕防止対策として最も
効果的な方法として、軸受８，８に流れる迷走電流の回
路を遮断すべく、通常は図５及び図６に示す如く固定子
５とこの両側の軸受ハウジング６，７との間並びにバイ
パスダクト１７途中とに絶縁物２１を介在して電気的に
絶縁している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の通風冷却型回転電機では、機内冷却のために自動分
離型濾過器１５を取付けて、この濾過器１５からの含塵
空気Ｂをバイパスダクト１７を介し機内他端側にバイパ
スさせると共に、軸受８，８の電蝕を防止すべく帰線電
流による迷走電流の回路を絶縁物２１により遮断してい
るが、こうした自動分離型濾過器１５を備えた場合の電
蝕防止構造には次のような問題があった。

【０００８】まず、第１に、図５に示す如く濾過器１５
からの含塵空気Ｂが通るバイパスダクト１７内には該含
塵空気Ｂに多く含まれて来る塵埃Ｄが徐々に付着堆積し
て、この塵埃に含まれているわずかな金属粉がもとに絶
縁物２１間を短絡していしまい、固定子５と子の両側の
軸受けハウジング６，７との間の電気的絶縁がなくな
り、これにより帰線電流による迷走電流が軸受８，８に
流れて電蝕を発生せしめる問題がある。

【０００９】第２に、薄肉板よりなるバイパスダクト１
７の途中の継ぎ目部に絶縁物２１を介在させることは構
造上なかなか困難であり、その絶縁物２１が走行振動等
により直ぐにずれたり外れやすく、絶縁性能の信頼性に
乏しい。

【００１０】本発明は前記事情に鑑みなされ、その目的
とするところは、バイパスダクトを備えているにもかか
わらず、機内の通風冷却と軸受の電蝕防止とが確実に図
れ、非常に高性能で信頼性の高い通風冷却型回転電機を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の通風冷却型回転
電機は、前記目的を達成するために、固定子の両端側に
電蝕防止用絶縁物を介在して軸受ハウジングを設け、そ
の一方の軸受ハウジングに濾過器からの空気を機内一端
側に流入させる冷却風導入口を設けると共に、濾過器か
らの一部の空気を機内の他端側に流入させるバイパスダ
クトを設け、このバイパスダクトを介して来た空気と一
端側から機内を通って来た空気とを一緒に機内他端側よ
り機外に放出する排気口を設けた構成で、且つ前記バイ
パスダクトを前記固定子に対し分離独立して設けたこと
を特徴とする。

【００１２】

【作用】前記構成の通風冷却型回転電機によれば、濾過
器からの空気が一方の軸受ハウジングの冷却風導入口よ
り機内一端側に流入すると共に、濾過器からの一部の空
気がバイパスダクトを介して機内の他端側に流入し、こ
のバイパスダクトを介して来た空気と前記一端側から機
内を通って来た空気とが一緒に機内他端側のより機外に
排気口より放出される。こうした空気の通風により機内
が冷却されて過熱防止が図られるようになる。

【００１３】また、固定子の両端側に電蝕防止用絶縁物
を介在して軸受ハウジングを設けていると共に、前記バ
イパスダクトを固定子に対し分離独立して設けているの
で、そのバイパスダクト内に塵埃が付着堆積しても、固
定子と両側軸受ハウジングとの間が電気的に短絡して絶
縁破壊を起こすと言ったことがなく、帰線電流による迷
走電流の回路を遮断状態に維持できて、軸受の電蝕を確
実に防止できるようになる。

【００１４】しかも、薄肉板よりなるバイパスダクトの
途中に絶縁物を介在させると言った構造上難しい構成を
必要としないので、組立作業性が良く、機内の通風冷却
と軸受の電蝕防止との両方が確実に図れる高性能で信頼
性の高いものとなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の通風冷却型回転電機の一実施
例を図１により説明する。なお、図中前述の図４乃至図
６で示した構成と重複するものには同一符号を付して説
明の簡略化を図ることにする。

【００１６】まず、従来同様に固定子５の両端側に電蝕
防止用絶縁物２１を介在して軸受ハウジング６，７を設
けている。その一方の軸受ハウジング６に設けた冷却風
導入口１４上にメンテナンスフリーの遠心力を使って塵
埃を分離する自動分離型濾過器（ＭＦ濾過器）１５が取
付けられている。この濾過器１５により浄化した清浄空
気Ａはそのまま冷却風導入口１４から機内の一端側に導
入して、その機内の各部を冷却しながら（熱を奪いなが
ら）他端側に導通し、ファン１３の吐き出し作用により
排気口１６より外部に放出される。また含塵空気Ｂは直
接機内に通さずにバイパスダクト２７に通し、このバイ
パスダクト２７から機内他端側のファン１３の近傍に接
続口１８を介し導入して、そこからファン１３の吐き出
し作用により前記機内を冷却しながら来た清浄空気Ａと
一緒に外部に放出される。

【００１７】ここで、前記バイパスダクト２７は前記固
定子５に対し分離独立して設けれている。つまり、図５
に示した従来のバイパスダクト１７は固定子５と軸受け
ハウジング７との外周に横長らチャンネル材を添着して
一体に構成していたが、この発明のバイパスダクト２７
は、それぞれ金属製の直管２７ａと、エルボ管２７ｂを
備え、その直管２７ａの一端を前記濾過器１５の含塵空
気吐出口１５ｂに嵌合接続すると共に、この直管２７ａ
の他端にエルボ管２７ｂを嵌合接続して、このエルボ管
２７ｂの他端を他端側の軸受けハウジング７の接続口１
８に溶接等により接続した構成で、両側軸受けハウジン
グ６，７に跨がるように配して固定子５とは完全に分離
独立している。

【００１８】このために、帰線電流による迷走電流が台
車台枠より取付ノーズ４を介し固定子５に流れても、こ
の固定子５からバイパスダクト２７に流れることがな
く、固定子５と両側の軸受ハウジング６，７との間は絶
縁物２１により確実に電気的に絶縁されて迷走電流の回
路が遮断される。また、濾過器１５からの含塵空気によ
りバイパスダクト２７内面に塵埃が付着堆積しても、前
記迷走電流の回路を遮断する絶縁物２１が汚されず、固
定子５と両側の軸受ハウジング６，７との間が短絡して
絶縁破壊を起こすことがなくなり、軸受８，８の電蝕を
いつまでも確実に防止できるようになる。しかも、薄肉
板よりなるバイパスダクト２７の途中に絶縁物を介在さ
せると言った構造上難しい構成を必要としないので、組
立作業性が良くなる。

【００１９】なお、濾過器１５からの清浄空気Ａが一方
の軸受ハウジング６の冷却風導入口１４より機内一端側
に流入すると共に、濾過器１５からの含塵空気Ｂがバイ
パスダクト２７を介して機内の他端側に流入し、このバ
イパスダクト２７を介して来た含塵空気Ｂと前記一端側
から機内を通って来た空気とが一緒に機内他端側のより
機外に排気口より放出される。こうした空気の通風によ
り機内がほぼ均等に冷却されて過熱防止が図られるよう
になる。

【００２０】図２は本発明の他の実施例を示すもので、
ここではバイパスダクト３７の一部である直管３７ａを
濾過器１５の含塵空気吐出口１５ｂとエルボ管３７ｂに
対し嵌め合わせずに接合して脱着可能にした構造であ
る。この直管３７ａは電気的に絶縁した取付部材３８に
嵌合し、この取付部材３８は固定子５に複数本のボルト
３９により止め付けて支持している。これにて、そのボ
ルト３９を緩めて取付部材３８と共に直管３７ａを取り
外せば、バイパスダクト３７内面に付着堆積した塵埃の
清掃除去が簡便にできるようになる。

【００２１】図３は本発明の更に他の実施例を示すもの
で、ここではバイパスダクト４７の一部である直管部を
２本の直管４８，４９の組合わせにより構成したもの
で、これら直管４８，４９は互いのインナー部４８ａと
アウター部４９ａとで伸縮可能に嵌め合い接続されてい
ると共に、濾過器１５の含塵空気吐出口１５ｂとエルボ
管４７ｂに対しねじ込みにより接続されている。

【００２２】これにて、その２本の直管４８，４９を回
転させて濾過器１５の含塵空気吐出口１５ｂとエルボ管
４７ｂに対する螺合をはずせば、その２本の直管４８，
４９を取り外せることができ、バイパスダクト４７内面
に付着堆積した塵埃の清掃除去が簡便にできるようにな
る。

【００２３】また、本発明では前述した実施例以外に、
例えばバイパスダクトの直管部等の一部をゴムチューブ
等の可撓性のある材料で構成しても良く、これでより脱
着が容易で構成のシンプル化による組立作業性も良くな
る。

【００２４】さらには、本発明では前述の各実施例にお
けるバイパスダクトの一部である直管部などを絶縁材で
構成しても良く、こうすることで、回転電機の回転時
に、回転電機の磁気不平衡によて発生する回転電機自体
の僅かな軸受電流をも遮断できて、より一層軸受の電蝕
防止効果をアップできるようになる。

【００２５】なおまた、本発明の通風冷却型回転電機
は、前述の如く機内にファンを内蔵した自己通風冷却型
方式のものに限らず、回転電機の外部にあるブロアで外
気等の冷却風を強制的に機内に圧送して通風させる強制
通風冷却型方式のものでも、バイパスダクトを備えてい
るのであれば、前述同様に適用できて同様の効果が得ら
れる。そのバイパスダクトは、濾過器で分離した含塵空
気のバイパス用のみに限らず、機内の風下側（他端側）
の冷却を促進するために冷却空気の一部をバイパスさせ
る目的のもので、機内全域をほぼ均等に冷却できるよう
になる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の通風冷却型回転電機は、前述の
如く構成したので、バイパスダクトを備えているにもか
かわらず、機内の通風冷却と軸受の電蝕防止とが確実に
図れ、非常に高性能で信頼性の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通風冷却型回転電機の一実施例を示す
一部省略した断面図。

【図２】（ａ）は本発明の通風冷却型回転電機の他の実
施例を示す要部分のみの断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線に沿う断面図。

【図３】本発明の通風冷却型回転電機の更に異なる他の
実施例を示す要部分のみの断面図。

【図４】通風冷却型回転電機を車両の台車に搭載した状
態の一般例を示す断面図。

【図５】従来の通風冷却型回転電機の一部省略した断面
図。

【図６】従来の通風冷却型回転電機の固定子と軸受けハ
ウジングとの接合部構造を示すた断面図。

【符号の説明】

５…固定子、６，７…軸受ハウジング、１４…冷却風導
入口、１５…濾過器、１６…排気口、２１…電蝕防止用
絶縁物、２７，３７，４７…バイパスダクト。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子の両端側に電蝕防止用絶縁物を介
   在して軸受ハウジングを設け、その一方の軸受ハウジン
   グに濾過器からの空気を機内一端側に流入させる冷却風
   導入口を設けると共に、濾過器からの一部の空気を機内
   の他端側に流入させるバイパスダクトを設け、このバイ
   パスダクトを介して来た空気と一端側から機内を通って
   来た空気とを一緒に機内他端側より機外に放出する排気
   口を設けた通風冷却型回転電機において、前記バイパス
   ダクトを前記固定子に対し分離独立して設けたことを特
   徴とする通風冷却型回転電機。
2. 【請求項２】 バイパスダクトを電気的に絶縁した取付
   部材により固定子に支持させたことを特徴とする請求項
   １記載の通風冷却型回転電機。
3. 【請求項３】 バイパスダクトを絶縁材で構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の通風冷却型回転電機。
4. 【請求項４】 バイパスダクトの少なくとも一部を脱着
   可能な構成としたことを特徴とする請求項１記載の通風
   冷却型回転電機。
5. 【請求項５】 バイパスダクトを可撓性のある材料で構
   成したことを特徴とする請求項１記載の通風冷却型回転
   電機。