JPH11356005A - 車両用主電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】潤滑油の流出に伴う保守・点検の頻度の増加を
抑えることのできる車両用主電動機を得ること。 【解決手段】外枠１Ａの右側の軸受板４Ａの内周に挿入
された玉軸受５Ｂの回転子鉄心側に対して、負圧緩和室
13Ａを環状に形成する。この負圧緩和室13Ａの上端と外
枠１Ａの右端との間に連通穴18Ａを形成する。この連通
穴18Ａの外枠１Ａとこの外枠１Ａの上部の左側に形成し
た連通穴21との間を、送風管20で接続する。通風ファン
14から吐出した冷却空気の一部を送風管20で負圧緩和室
13Ａに供給して、軸受４Ａの回転子鉄心側の負圧に伴う
玉軸受５Ｂの潤滑油の流出を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用主電動機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の車両用主電動機の一例を
示す縦断面図、図10は図９の右側の軸受部分の拡大詳細
図である。図９及び図10において、有底筒状の外枠１Ｃ
の中央部の内周には、固定子鉄心２が圧入され、この固
定子鉄心２の内周に軸方向に形成された各スロットに
は、両端が固定子鉄心２から突き出た固定子巻線２ａが
挿入されている。

【０００３】外枠１Ｃの左側には、複数の排気口１ａが
形成され、外枠１Ｂの右側には、大径の入気口１ｂが形
成されている。この入気口１ｂの外面側には、略凸字状
の通気濾過器15が載置され固定されている。

【０００４】外枠１Ｃの左端の開口部には、円板状の側
板３がこの側板３の右側に突設された嵌合部を介して添
接され、複数のボルトで外枠１Ｃに固定されている。こ
の側板３の左側面の中心部には、軸受押え６Ａがこの軸
受押え６Ａの右側に突設された嵌合部を介して添接さ
れ、複数のボルトで側板３に固定されている。

【０００５】一方、外枠１Ｃの右端の中心部に形成され
た開口部には、軸受板４Ｄが内側から添接され、外枠１
Ｃの外面側から挿入された複数のボルトで外周部が外枠
１Ｃに固定されている。

【０００６】外枠１Ｃの右端の中心部には、検出器カバ
ー９ａが固定され、この検出器カバー９ａの上端に形成
された貫通穴には、速度検出器９が貫挿され、フランジ
部がボルトで検出器カバー９ａに固定されている。

【０００７】軸受板４Ｄの右端面の中央部には、左端の
軸受押え６Ａと同形の軸受押え６Ｂがこの軸受押え６Ｂ
の左側に突設された嵌合部を介して添接され、複数のボ
ルトで外側から固定されている。

【０００８】左側の側板３と右側の軸受板４Ｃの中心に
は、回転子軸７が貫挿されている。この回転子軸７の中
央部には、回転子鉄心８が圧入され、この回転子鉄心８
には、複数の通気口８ａが軸方向に形成されている。

【０００９】回転子鉄心８の内周に軸方向に形成された
各スロットには、ロータバーが挿入され、回転子鉄心８
から突き出た各ロータバーの両端には、短絡環がろう付
されている。

【００１０】回転子軸７には、回転子鉄心８の左側に通
気ファン14が圧入されている。この通気ファン14の更に
左側に形成された回転子軸７の段付部と回転子鉄心８の
右側に形成された段付部には、環状の油切り10Ａ，10Ｂ
がそれぞれ挿入されている。

【００１１】この油切り10Ｂと軸受板４Ｃとの間には、
図10に示す狭い空隙のラビンス部12Ｃが形成されてい
る。このうち、左側の油切り10Ａの更に左側に対して、
ころ軸受５Ａが回転子軸７に圧入され、右側の油切り10
Ｂの更に右側にも玉軸受５Ｂが圧入されている。

【００１２】この玉軸受５Ｂの右側には、速度検出器９
で回転角度を検出される歯車円板11の中心部の円筒部が
圧入され、複数のボルトで回転子軸７の端面に固定され
ている。

【００１３】左右のころ軸受５Ａ，玉軸受５Ｂの内部に
は、潤滑油としてグリースが注入され、図10において玉
軸受５Ｂの両側に形成された潤滑室４ａにもグリースが
注入され、図９の左側に示したころ軸受５Ａの内部とこ
の両側に形成された潤滑室にも、グリースが注入されて
いる。

【００１４】なお、回転子軸７の左側には、図示しない
歯車箱に可撓継手を介して連結されるテーパ部７ａが示
されている。このように構成された車両用主電動機にお
いては、回転子軸７の回転をテーパ部７ａに連結された
図示しない可撓継手を介して歯車箱に伝達し、この歯車
箱で減速して車輪を駆動し、車両を走行させる。

【００１５】回転子軸７が回転すると、通気ファン14の
回転によって図９の矢印Ｇに示すように冷却風が固定子
鉄心２の左側の内部空間Ａに吐出され、矢印Ｇ２に示す
ように外枠１Ｂに形成された排気口１ａから外部に排出
される。

【００１６】この結果、負圧となる固定子鉄心２の右側
の内部空間Ｂには、矢印Ｇ３に示すように通気濾過器15
を通過した外気が吸入され、この外気は矢印Ｇ４に示す
ように、各通気口８ａと回転子鉄心の外周と固定子鉄心
２の間を通って通気ファン14に吸入される。回転子のロ
ータバーと固定子の巻線は、外枠１Ｃの内部を矢印Ｇ
５，Ｇ６に示すように右から左に貫流する冷却空気によ
って冷却される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された車両用主電動機においては、車両の走行中は
矢印Ｇ５，Ｇ６に示すように、通気ファン14で通気ファ
ン14に吸入される冷却空気によって、右側の内部空間Ｂ
は、後述する図４のグラフの線Ｄ３で示すようにこの車
両用主電動機の回転数に比例した負圧となる。

【００１８】そのため、高速回転で温度が上昇して軟化
し流動性が増した右側の潤滑室４ａの内部のグリース
は、軸受板４Ｄと油切り10Ｂとの間に形成されたラビン
ス部12Ｃから徐々に流出するおそれがある。

【００１９】すると、ますます高速化される車両に搭載
される車両用主電動機では、グリースの給油の頻度を上
げなければならない。一方、特に長距離列車ではますま
す高速化され、時代の趨勢で無保守化が要求され、小形
化と軽量化も要請されている。

【００２０】更に高速回転に対応するために、潤滑油
は、グリースから粘性が低くて流動性がよく、高速回転
の温度上昇率の低い液状の潤滑油の採用が要望されてい
る。すると、更に気化し易くなるので、ラビンス部から
の流出が増え、無保守化の要求に応えられない。そこ
で、本発明の目的は、潤滑油の流出に伴う保守・点検の
頻度の増加を抑えることのできる車両用主電動機を得る
ことである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、内周に固定子が挿入される外枠と、この外枠の両側
に配設される軸受と、この軸受に回転子軸を介して支持
されこの回転子軸の中間部に固定子に対向して回転子鉄
心が配設される回転子と、回転子軸に取り付けられる通
気ファンとを備えた車両用主電動機において、通気ファ
ンと反対側の軸受の支持部の内周側に軸受の潤滑部と連
通する負圧緩和室を形成し、この負圧緩和室に通気ファ
ンから吐出された冷却空気の一部を供給する送風手段を
設けたことを特徴とする。

【００２２】特に、請求項２に対応する発明の車両用主
電動機は、通気ファンから吐出された冷却空気の一部を
通気ファンの反対側に導く送風管を備え、片端が送風管
と連通し他端が負圧緩和室と連通する連通穴を軸受の支
持部に形成したことを特徴とする。

【００２３】特に、請求項３に対応する発明の車両用主
電動機は、通気ファンと反対側の軸受の内側の回転軸に
挿入した断面凸字状の油切りと軸受部の内面側との間
に、互いに遊嵌する凹凸部でなり負圧緩和室に連通する
ラビンス部を形成したことを特徴とする。

【００２４】特に、請求項４に対応する発明の車両用主
電動機は、負圧緩和室と外枠の外部を連通する開放穴を
軸受の支持部に形成したことを特徴とする。さらに、特
に請求項５に対応する発明の車両用主電動機は、通気フ
ァンから吐出される冷却空気の一部を送風管に導く案内
板を外枠の他側の連通穴の内側に設けたことを特徴とす
る。

【００２５】このような手段によって、請求項１又は請
求項２に対応する発明では、通気ファンの回転による片
側の軸受の支持部の内側の負圧に伴う軸受の潤滑部から
の潤滑油の流出を、負圧緩和室に供給される冷却空気に
よって抑制する。また、特に請求項３に対応する発明で
は、負圧緩和室の圧力の低下をラビンス部によって更に
抑える。

【００２６】また、特に請求項４に対応する発明では、
供給される冷却空気によって負圧緩和室の圧力が上昇
し、この負圧緩和室から潤滑部に冷却空気が流入する
と、この冷却空気を開放穴から外枠の外部に放出する。
さらに、特に請求項５に対応する発明では、外枠の他側
の連通穴から通風管に流入する冷却空気が少ない場合に
は、案内板によって増やす。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用主電動機の
一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明
の車両用主電動機の第１の実施形態を示す縦断面図で、
従来の技術で示した図９に対応し、請求項１及び請求項
２に対応する図である。また、図２は、図１の右側の軸
受部周りの拡大詳細図で、同じく従来の技術の図10に対
応する図である。さらに、図３は、図１の右側面縮小図
で、この車両用主電動機が搭載される台車などを走行用
のレールとともに一点鎖線で示す。

【００２８】図１，図２及び図３において、従来の技術
で示した図９及び図10と異なるところは、右側の玉軸受
５Ｂの内側のラビンス部の更に内側に以下説明する負圧
緩和室を形成し、この負圧緩和室と左側の内部空間Ａと
の間を送風管などで接続して負圧緩和室の圧力を上げた
ことで、他は、図９及び図10と同一である。

【００２９】したがって、図９及び図10と同一要素に
は、同一符号を付して重複した説明を省略する。すなわ
ち、外枠１Ａの上部の左側には、上端に形成された排気
口１ａの右側に対して、小径の連通穴21が加工されてい
る。この連通穴21の外面側には、有底筒状の接続筒20ａ
の開口側が載置され外周端が外枠１Ａに溶接されてい
る。

【００３０】一方、外枠１Ａの右端中心部に固定された
軸受板４Ａには、内部空間Ｂ側の面と平行に１条の連通
穴18Ａが加工され、この連通穴18Ａの下部は、油切り10
Ｂの上端面との間に前述した負圧緩和室13Ａを形成して
いる。

【００３１】外枠１Ａの右端には、検出器カバー９ａの
上端の上部の位置に対して、図２に示す導入口１ｂが形
成されている。この導入口１ｂと外枠１Ａの上部左側の
接続筒20ａとの間には、二点鎖線で示すＬ字形の送風管
20が接続されている。

【００３２】なお、図３においては、外筒１Ａの左側の
上部にフック部１ｃが突設され、左側の下部にはフック
部１ｄが突設され、これらのフック部１ｃ，１ｄは、一
点鎖線で示す台車枠25にボルトで固定されている。

【００３３】外筒１Ａの下端には、一対の置足１ｆが垂
設され、外枠１Ａの右側の上部にはフック部１ｅが突設
され、このフック部１ｅの下側に対して車軸19が一点鎖
線で示され、外枠１Ａの右側には車輪22が一点鎖線で示
されている。

【００３４】さらに、車輪22の下端には、この車輪22が
転動するレール24が示され、外枠１Ａの中央上部の通風
濾過器15のさらに上方には、車体23が示されている。こ
のように構成された車両用主電動機においては、通風フ
ァン14から吐出される冷却空気によって、外枠１Ａの左
側の内部空間Ａは圧力が上がる。

【００３５】すると、この内部空間Ａの内部の冷却空気
の一部は、外枠１Ａの左側上部に形成された排気口１ａ
から接続筒20ａを経て送風管20の内部に流入する。この
送風管20に流入した冷却空気は、外枠１Ａの右端部に形
成された導入口１ｂを経て軸受板４Ａによって形成され
た連通穴18Ａを流下し、下端の負圧緩和室13Ａに流入し
て、この負圧緩和室13Ａの圧力を僅かに上昇させる。

【００３６】ここで、負圧緩和室13に流入する冷却空気
の量は、通風ファン14の回転数、すなわち、車両の走行
速度に比例する。一方、外枠１Ａの右側の内部空間Ｂの
圧力の減少率も、前述したように送風ファン14の回転数
に比例する。

【００３７】したがって、内部空間Ａと負圧緩和室13Ａ
を接続する送風管20の内径を選定することによって、図
４のグラフの破線で示す線Ｄ１又は一点鎖線線Ｄ２に示
すように、これらの線Ｄ１，Ｄ２の間の実線で示す大気
圧に近い値に維持することができる。

【００３８】次に、図５は、本発明の車両用主電動機の
第２の実施形態を示す部分縦断面拡大詳細図で、前述し
た第１の実施形態で示した図２に対応し、請求項３に対
応する図である。

【００３９】図５において、前述した第１の実施形態で
示した図１及び図２と異なるところは、玉軸受５Ｂから
内部空間Ｂに至る潤滑室とラビンス部の構成で、他は、
図１及び図２と同一である。

【００４０】すなわち、玉軸受５Ｂの左側に圧入された
油切り10Ｃには、玉軸受５Ｂの内輪の左側に隣接する小
径部の左側に対して、小径部と同一幅・同一径の溝が形
成されている。さらに、油切り10Ｃの左端には、略Ｆ字
状に二重の凸部10ａが形成されている。

【００４１】これに対して、軸受板４Ｂには、玉軸受５
Ｂの左側に対して、図２で示した潤滑室４ａと同形の潤
滑室４ｂが油切り10Ｃの溝と対向して形成されている。
さらに、軸受板４Ｂの負圧緩和室13Ｂの左側には、油切
り10Ｃに形成された二重の凸部10ａが遊嵌してラビンス
部12Ｂを形成する二重の凹部が環状に形成されている。

【００４２】このように構成された車両用主電動機にお
いては、負圧緩和室13Ｂに流入する冷却空気の風量が少
ない場合でも、ラビンス部12Ｂの油流出距離を長くする
ことができ、負圧緩和室13Ｂから内部空間Ｂに至る通風
抵抗を増やすことができるので、送風管20の内径を減ら
すことができ、重量の増加を抑えることができるだけで
なく、通風ファン14による内部空間Ａの圧力の変動の影
響を軽減することもできる。

【００４３】図６は、本発明の車両用主電動機の第３の
実施形態を示す部分縦断面図で、前述した図２及び図５
に対応し、請求項４に対応する図である。図６におい
て、前述した図２及び図５と異なるところは、負圧緩和
室と外枠の外部を連通させる開放穴を軸受板に形成した
ことである。すなわち、右側の軸受板４Ｃには、負圧緩
和室13Ｃの下部から外枠１Ｂの右側の外部に連通する連
通穴18Ｂが上側の連通穴18Ａと対称的に加工されてい
る。

【００４４】このような連通穴18Ｂが軸受板４Ｃに加工
された車両用主電動機においては、機種の違いによっ
て、送風管20から負圧緩和室13Ｃに供給される冷却空気
が多くて、負圧緩和室13Ｃの圧力が大気圧以上に上昇し
た場合には、連通穴18Ｂから外枠１Ｂの外部に放出する
ことで、玉軸受５Ｂに供給された潤滑油が軸受押え６Ｂ
のラビンス部から外部に流出するおそれを解消すること
ができる。

【００４５】図７は、本発明の車両用主電動機の第14の
実施形態を示す部分縦断面図で、通風ファンの上方のみ
を示し、請求項５に対応する図、図８は、図７のＨ−Ｈ
断面図である。

【００４６】図７及び図８は、前述した実施形態で示し
た図１〜図６に対応し、この図１〜図６と異なるところ
は、外枠１Ａの上部左側に形成された連通穴21の下方に
対して、通風ファン14から吐出された冷却空気の一部を
連通穴に導く案内板を設けたことである。

【００４７】したがって、右側の玉軸受５Ｂの内側に形
成するラビンス部の形状は、図１〜図６に示した車両用
主電動機のいずれに対しても適用する。すなわち、図７
及び図８に示した外枠１Ａに形成された連通穴21の内側
には、図８においては略台形状に形成された案内板16の
上端が溶接で固定されている。

【００４８】このような案内板16が外枠１Ａの連通穴21
の下方に取り付けられた車両用主電動機においては、機
種の違いによって排気筒１ａが大きくなった場合や、通
風ファン14の吐出側の内部空間Ａが広い場合に対応する
ことができる。

【００４９】すなわち、このような車両用主電動機で
は、内部空間Ａの圧力の上昇率が低く、送風管20を経て
右側の内部空間Ｂに導く冷却空気の量が減少するが、案
内板16を設けることによって、その減少を防ぐことがで
きる。

【００５０】なお、上記実施形態では、外気を通風濾過
器と通風ファンを介して外枠の内部に導く自己通風形の
場合で説明したが、外気に混入した塵埃による内部の汚
損を防いで、保守点検の頻度を減らした全閉形の車両用
主電動機においても、軸受板の内側の内部空間に発生す
る負圧に伴う玉軸受の潤滑油の流出を前述した図１〜図
８で示す方法によって減らすことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上、請求項１に対応する発明によれ
ば、回転子軸の軸受の支持部の内周側に潤滑部と連通す
る負圧緩和室を形成し、この負圧緩和室と外枠に形成さ
れた連通穴を接続し通気ファンから吐出された冷却空気
の一部を負圧緩和室に供給する送風管を設けることで、
また特に、請求項２に対応する発明によれば、通気ファ
ンから吐出された冷却空気の一部を通気ファンの反対側
に導く送風管を備え、送風管と連通し他端が負圧緩和室
と連通する連通穴を軸受の支持部に形成することで、通
気ファンの回転による軸受の支持部の内側の負圧に伴う
軸受の潤滑部からの潤滑油の流出を、負圧緩和室に供給
される冷却空気によって抑制したので、潤滑油の流出に
伴う保守・点検の頻度の増加を抑えることのできる車両
用主電動機を得ることができる。

【００５２】特に、請求項３に対応する発明によれば、
片側の軸受の内側の回転軸に挿入した断面凸字状の油切
りと軸受部の内面側との間に、互いに遊嵌する凹凸部で
なり負圧緩和室に連通するラビンス部を形成すること
で、負圧緩和室の圧力の低下をラビンス部によって更に
抑えたので、潤滑油の流出に伴う保守・点検の頻度の増
加を抑えることのできる車両用主電動機を得ることがで
きる。

【００５３】特に、請求項４に対応する発明によれば、
負圧緩和室と外枠の外部を連通する開放穴を軸受の支持
部に形成することで、供給される冷却空気によって負圧
緩和室の圧力が上昇し、この負圧緩和室から潤滑部に冷
却空気が流入すると、この冷却空気を開放穴から外枠の
外部に放出したので、潤滑油の流出に伴う保守・点検の
頻度の増加を抑えることのできる車両用主電動機を得る
ことができる。

【００５４】さらに、特に請求項５に対応する発明によ
れば、通気ファンから吐出される冷却空気の一部を連通
穴に導く案内板を外枠の他側の連通穴の内側に設けるこ
とで、外枠の他側の連通穴から通風管に流入する冷却空
気が少ない場合には、案内板によって増やしたので、潤
滑油の流出による保守・点検の頻度の増加を抑えること
のできる車両用主電動機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用主電動機の第１の実施形態を示
す部分縦断面図。

【図２】図１の部分拡大詳細図。

【図３】図１の右側面図。

【図４】本発明の車両用主電動機の第１の実施形態の作
用を示すグラフ。

【図５】本発明の車両用主電動機の第２の実施形態を示
す部分縦断面図。

【図６】本発明の車両用主電動機の第３の実施形態を示
す部分縦断面図。

【図７】本発明の車両用主電動機の第４の実施形態示す
部分縦断面図。

【図８】図７のＨ−Ｈ断面図。

【図９】従来の車両用主電動機の一例を示す部分縦断面
図。

【図１０】図９の部分拡大詳細図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ…外枠、２…固定子、３…側板、４Ａ，４
Ｂ，４Ｃ…軸受板、５Ａ…ころ軸受、５Ｂ…玉軸受、６
Ａ，６Ｂ…軸受押え、７…回転子軸、８…回転子鉄心、
９…速度検出器、10Ａ，10Ｂ，10Ｃ…油切り、11…歯車
円板、12Ａ，12Ｂ，12Ｃ…ラビンス部、13Ａ，13Ｂ，13
Ｃ…負圧緩和室、14…通風ファン、15…通風濾過器、16
…案内板、18Ａ，18Ｂ…連通穴、19…車軸、20…送風
管、21…連通穴、22…車輪、23…車体、24…レール、25
…台車枠。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山脇 和典 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝トランスポートエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 木下 力 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周に固定子が挿入される外枠と、この
   外枠の両側に配設される軸受と、この軸受に回転子軸を
   介して支持されこの回転子軸の中間部に前記固定子に対
   向して回転子鉄心が配設される回転子と、前記回転子軸
   に取り付けられる通気ファンとを備えた車両用主電動機
   において、前記通気ファンと反対側の前記軸受の支持部
   の内周側に前記軸受の潤滑部と連通する負圧緩和室を形
   成し、この負圧緩和室に前記通気ファンから吐出された
   冷却空気の一部を供給する送風手段を設けたことを特徴
   とする車両用主電動機。
2. 【請求項２】 前記通気ファンから吐出された冷却空気
   の一部を前記通気ファンとは反対側に導く送風管を有
   し、片端が前記送風管と連通し他端が前記負圧緩和室と
   連通する連通穴を前記軸受の支持部に形成したことを特
   徴とする請求項１に記載の車両用主電動機。
3. 【請求項３】 前記通気ファンと反対側の軸受の内側の
   前記回転軸に挿入した断面凸字状の油切りと前記軸受部
   の内面側との間に、互いに遊嵌する凹凸部でなり前記負
   圧緩和室に連通するラビンス部を形成したことを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の車両用主電動機。
4. 【請求項４】 前記負圧緩和室と前記車両用電動機の外
   部とを連通する開放穴を前記軸受の支持部に形成したこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の車両用主電動機。
5. 【請求項５】 前記通気ファンから吐出される冷却空気
   の一部を前記送風管に導く案内板を設けたことを特徴と
   する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用主
   電動機。