全閉形電動機
【課題】回転子鉄心通風穴内に堆積する塵埃による目詰まりを無くし冷却性能の向上を図った全閉形電動機を提供する。
【解決手段】回転子鉄心６の両側部に断面皿状の回転放熱板１８、１９を取り付け、外周部が外周ブラケット１１、１４の外周部に対して微小間隙を介して対峙するようにして、固定子枠、外周ブラケットおよび回転放熱板によって電動機の固定子５および回転子９を密閉し、かつ回転子鉄心６に開けた通風穴２４に冷却風を流通させる全閉形電動機において、各回転放熱板１８、１９の環状空間部２２、２３側壁面にそれぞれに遠心ファンとして機能するフィン１８ｂ、１９ａを設け、内周ブラケット１２の壁面に対してほぼ放射状の風道１２ｂを形成し、当該風道１２ｂの一端を入気口１２ｃによって環状空間部２２の外周側と連通させ、当該風道１２ｂの他端を回転子鉄心６の軸方向に貫通する通風穴２４と連通させるようにした。
【解決手段】回転子鉄心６の両側部に断面皿状の回転放熱板１８、１９を取り付け、外周部が外周ブラケット１１、１４の外周部に対して微小間隙を介して対峙するようにして、固定子枠、外周ブラケットおよび回転放熱板によって電動機の固定子５および回転子９を密閉し、かつ回転子鉄心６に開けた通風穴２４に冷却風を流通させる全閉形電動機において、各回転放熱板１８、１９の環状空間部２２、２３側壁面にそれぞれに遠心ファンとして機能するフィン１８ｂ、１９ａを設け、内周ブラケット１２の壁面に対してほぼ放射状の風道１２ｂを形成し、当該風道１２ｂの一端を入気口１２ｃによって環状空間部２２の外周側と連通させ、当該風道１２ｂの他端を回転子鉄心６の軸方向に貫通する通風穴２４と連通させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車等の車両を駆動する電動機に係り、特に冷却性能を向上させて小型軽量化を可能にした全閉形電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電車等の車両を駆動する電動機は、開放形の通風冷却方式のものが使われている。この開放形電動機は塵埃や水滴等の舞う車両床下に設置されているため、機内の冷却部が汚損され、定期的に分解し、清掃・保守を行う必要があった。
【０００３】
近年、機内の冷却部の汚損をなくして保守の省力化を図ることができるようにした全閉形電動機の開発が進められている。この従来の全閉形電動機は構造上、開放形通風冷却電動機に比べて冷却性能が劣るため、電動機の出力低下ないしは電動機を大形化せざるを得ない。しかし、車両床下に設置される車両駆動電動機としては、大形化することは避けなければならず、そのため冷却性能の一層の向上が必要である。
【０００４】
従来、車両駆動用全閉形電動機の冷却性能の向上を図るために、回転子鉄心の軸回りに軸方向に貫通する通気穴を複数個設け、この通気穴に機外から冷却外気を流入させて回転子の冷却を向上させるようにした発明が既に公開されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載されている幾つかの実施形態のうちの一例を示すもので、全閉形電動機１は、固定子枠２の内周側に円筒状の固定子鉄心３を嵌合固定し、この固定子鉄心３に固定子コイル４を巻装して固定子５を構成し、固定子枠２の両端部に設けたフランジにそれぞれ半径方向に２分割された構成の軸受ブラケット１０、１３を取付けている。
【０００６】
この半径方向に２分割された軸受ブラケット１０、１３は、固定子枠２の端部に取付けられる環状の外周ブラケット１１、１４と、この外周ブラケット１１、１４の内周部近傍の外側面に取り付けられる内周ブラケット１２、１５とから構成されている。
【０００７】
そして、この内周ブラケット１２、１５の中心部に形成されている軸受ハウジングに軸受１６、１７を内蔵保持し、この軸受１６、１７で回転子９を回転自在に支持している。
【０００８】
回転子９は、回転子軸８と、この回転子軸８の軸方向の中央部に鉄心押え板６ａ、６ｂによって固定された円筒状の回転子鉄心６と、この回転子鉄心６のスロットに挿入された２次導体７とから構成されている。
【０００９】
そして、この回転子９の駆動側の鉄心押え板６ａの外側面に、軸端に向かって広がる形状のコーン型（あるいは皿状）の回転放熱板１８を取り付けており、その回転放熱板１８は外側面の内周部近傍にフィン１８ｂを設けている。反駆動側の鉄心押え板６ｂの外側面にも同様にして、軸端に向かって広がる形状のコーン型（あるいは皿状）の回転放熱板１９を取り付けている。なお、この回転放熱板１９には外表面にフィンは設けていない。
【００１０】
そして、これら回転放熱板１８、１９の外周縁部１８ａ、１９ａと前記外周ブラケット１１、１４の内周縁部１１ａ、１４ａとでラビリンスシール２０、２１を構成することにより、電動機の主要部である固定子鉄心３、固定子コイル４、回転子鉄心６および２次導体７を、固定子枠２、外周ブラケット１１、１４および回転放熱板１８、１９によって全閉とし、電動機内部に直接外部の冷却空気が触れることがないように構成している。
【００１１】
しかも、回転放熱板１８と前記内周ブラケット１２、回転放熱板１９と前記内周ブラケット１５とは、軸方向に所定寸法だけ離間して対峙しており、駆動側の回転放熱板１８、回転子軸８および内周ブラケット１２間、反駆動側の回転放熱板１９、回転子軸８および内周ブラケット１５間にそれぞれ環状空間部２２、２３を形成している。
【００１２】
この環状空間部２２、２３は、前記内周ブラケット１２および１５に貫通して設けた入気口１２ａ、１５ａによって外部と連通するとともに、外周ブラケット１１と内周ブラケット１２間の隙間（すなわち排気口１１ｃ）、外周ブラケット１４と内周ブラケット１５間の隙間（すなわち排気口１４ｃ）によって外部と連通するようにしている。
【００１３】
そして、回転子鉄心６、鉄心押え板６ａ、６ｂおよび回転放熱板１８および１９を嵌着した回転子軸８の周りには、軸方向に貫通する通気穴２４を複数個設けており、この通気穴２４の両側開口部を前記駆動側の環状空間部２２、反駆動側の環状空間部２３に臨ませている。
【００１４】
なお、回転子軸８の一端８ａは機外に突出し、この部分に回転力を伝達する継手（図示せず）が取り付けられる。
【００１５】
このように構成された従来の全閉形電動機において、電動機運転中は固定子コイル４および２次導体７が銅損により、また、固定子鉄心３および回転子鉄心６が鉄損により発熱する。固定子鉄心３およびコイル４に発生した熱は固定子鉄心３から固定子枠２に伝わり、固定子枠２の外周面と多数の冷却フィンより外気に放出される。
【００１６】
一方、回転子鉄心６および２次導体７に発生した熱は回転子鉄心６から両側の鉄心押え板６ａおよび６ｂを介して駆動側の回転放熱板１８と反駆動側の回転放熱板１９とに伝わる。また、機内空気（内気）の熱も各々の内壁面より駆動側の回転放熱板１８と反駆動側の回転放熱板１９に伝わる。これらの回転放熱板１８、１９に伝わった熱は、それぞれの機外側の側面から環状空間部２２および２３内の外気に放出される。
【００１７】
車両の走行による走行風は入気口１２ａ、１５ａから環状空間部２２、２３に流入して、各回転放熱板１８、１９の機外側の側面を冷却するので、常に環状空間部２２、２３内の外気の温度は機内の温度よりも低い状態に維持される。
【００１８】
更に、反駆動側の入気口１５ａより反駆動側の環状空間部２３に流入した外気の一部は、駆動側の回転放熱板１８に設けたフィン１８ｂの遠心ファン作用により吸引されて、回転子鉄心６の通風穴２４を流通しながら回転子鉄心６を内部側から冷却した後、駆動側の環状空間部２２に入り、フィン１８ｂのファン作用により加速されて駆動側の排気口１１ｃから機外に流出する。
【００１９】
以上述べたように、特許文献１に記載の従来の全閉形電動機では、電動機の外周面からの放熱と同時に回転放熱板による放熱が併せて行われ、更に通風穴２４にも冷却外気を流通させて回転子鉄心６を内部から冷却するため、回転子鉄心６に通風穴２４を有していない従前の全閉形電動機に比べて冷却性能が向上し、小形化、出力増大を図ることができるという特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００８−０２９１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、電車等の駆動用電動機１は、車体下の台車内に装荷されているため、走行時の電動機周りの外気には走行風によって巻き上げられた塵埃、鉄粉、水滴等が多く含まれている。冷却のために回転子鉄心６に設けた通風穴２４を流通する外気に混入している塵埃、鉄粉や水滴等は、機内の外気流通路に付着するが、特に回転子鉄心６に設けた通風穴２４を流通する外気に混在する塵埃は、回転子鉄心６の回転に伴う遠心力により通風穴２４の内周面に押し付けられて次第に堆積し、ついには通風穴２４に目詰まりが起こり、冷却効果を低下させる一因となる。
【００２２】
回転子鉄心６の通風穴２４に流通する外気の量を少なくすれば外気に含まれる塵埃が減るために目詰まりは起こり難くなる反面、外気量自体が減るため、回転子鉄心の冷却性能が低下することは否めない。
【００２３】
そこで、本発明は、回転子鉄心に開けた通風穴内を流通する外気の量を減らすことなく塵埃による目詰まりを極力減らすことにより冷却性能の向上を図り、併せて分解・清掃等の保守の省力化を図ることができる全閉形電動機の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る全閉電動機の発明は、 固定子コイルを巻装した環状の固定子鉄心の内周に回転子鉄心、２次導体および回転子軸からなる回転子を配置し、前記固定子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面に環状の外周ブラケットを固定し、この外周ブラケットの内周側に中心部に軸受を内蔵保持した内周ブラケットをそれぞれ固定し、前記軸受によって前記回転子軸を回転自在に支持し、前記回転子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面にそれぞれ回転放熱板を取り付け、当該各回転放熱板の外周縁部とこれに対峙する前記各外周ブラケットの内周縁部との間にラビリンスシールを構成し、前記各回転放熱板、内周ブラケットおよび回転子軸により環状空間部をそれぞれ形成し、各環状空間部を内周ブラケットに設けた入気口と排気口とで機外と連通させ、前記回転子鉄心および回転放熱板を軸方向に貫通する通風穴を設け、この通風穴により前記駆動側の環状空間部および前記反駆動側の環状空間部相互を連通させるように構成された全閉形電動機において、前記駆動側および反駆動側に設置された各回転放熱板の前記環状空間部に接する壁面にそれぞれフィンを放射状に設け、前記駆動側および反駆動側に設置された内周ブラケットのいずれか一方に対してほぼ放射状の風道を設け、この風道の入気口を前記環状空間部の外周部側に設け、当該風道の出口を前記回転放熱板に設けた通風穴に臨ませ、
前記フィンの遠心ファン作用により一方の前記環状空間部に流入した外気中に混在する塵埃等を分離して、前記排気口から排気するとともに、清浄な外気を前記入気口から風道に導き入れ、当該風道の出口から前記回転放熱板および回転子鉄心を貫通する通風穴を流通して他方の前記環状空間部に流入させ、前記回転放熱板に設けられたフィンにより機外に排出するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転子鉄心に開けた通風穴内を流れる外気によって回転子鉄心を冷却する際に、回転子鉄心の通風穴を流れる外気は回転放熱板に設けたフィンの遠心ファン効果によってあらかじめ塵埃、鉄粉、水滴等が除去されているため、電動機を長期間運転しても通風穴の目詰まりは起こり難い。このため、回転子鉄心の冷却効果が運転初期の状態からほとんど低下することがないので、分解・清掃作業の周期を長くすることができ、保守の省力化を図ることができる。また、回転子鉄心の通風穴が塵埃の堆積による目詰まりを生じ難いので、回転子鉄心の通風穴を通る冷却風の量を増大させることにより、冷却性能の向上を図ることができ、電動機の更なる小形化または出力の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の全閉形電動機の実施形態１の断面図。
【図２】本発明の全閉形電動機の実施形態１の側面図。
【図３】本発明の全閉形電動機の実施形態１の部分断面図。
【図４】本発明の全閉形電動機の実施形態２の断面図。
【図５】本発明の全閉形電動機の実施形態２の側面図。
【図６】本発明の全閉形電動機の実施形態３の部分断面図。
【図７】本発明の全閉形電動機の実施形態３の部分断面図。
【図８】従来の全閉形電動機の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態１について図１ないし図３を参照して説明する。
【００２８】
（構成）
１は全閉形電動機であり、外周面に放熱フィンを有する円筒状の固定子枠２と、この固定子枠２の内周面に嵌合固定され、円環状あるいは扇形に打ち抜いた電磁鋼板を積層してなる円環状の固定子鉄心３と、この固定子鉄心３の内周部に設けられたスロットに巻装された固定子コイル４とから固定子５を構成している。
【００２９】
一方、前記固定子鉄心３の内穴には、回転子鉄心６、回転子２次導体７および回転子軸８からなる回転子９が同心状に配置され、前記固定子枠２の両端部に設けたフランジでそれぞれ固定された２分割型の駆動側の軸受ブラケット１０および反駆動の側軸受ブラケット１３によって回転自在に支持されるようになっている。
【００３０】
このように構成された全閉形電動機１は、固定子枠２の外周部に設けた取付腕２５および２６によってボルトで車両床下の台車枠に固定支持されるようになっている。なお、回転子軸８の駆動側端部８ａは機外に突出しており、この部分を図示していない継手を介して駆動歯車装置に直結するようになっている。
【００３１】
ところで、前記２分割型の軸受ブラケット１０、１３とは、固定子枠に固定される部分と、軸受を保持する部分とに半径方向に２分割したものであり、固定子枠に固定される部分が外周ブラケット１１および１４であり、軸受を保持する部分が内周ブラケット１２および１５である。
【００３２】
外周ブラケット１１および１４は、円環状に形成されており、その外周部を固定子枠２の端部にボルト等の固定具によって固定されるようになっている。これに対して内周ブラケット１２および１５は、これら外周ブラケット１１および１４の内周縁部１１ａ、１４ｂから若干軸方向に離れた外側面にボルト等の固定具によってそれぞれ固定されるようになっており、しかもほぼ中心部に軸受１６、１７を内蔵保持する軸受ハウジング部を備えている。
【００３３】
次に、前記外周ブラケット１１および１４について更に詳しく説明する。
外周ブラケット１１および１４は、後述するラビリンスシールを構成するための内周縁部１１ａ、１４ａをそれぞれ形成するとともに、この内周縁部１１ａ、１４ａから回転子軸方向に所定の隙間を空けて前記内周ブラケット１２および１５をそれぞれ固定するように、固定座１１ｂおよび１４ｂを外側端面から突設している。
【００３４】
なお、駆動側の外周ブラケット１１の内周縁部１１ａの半径および固定座１１ｂの回転子軸中心線からの距離は、保守点検時に回転子９を駆動側から抜く作業を考慮して回転子鉄心６の外周直径、回転放熱板１９の外周縁部１９ａの半径よりも大きく選定されている。
【００３５】
駆動側の内周ブラケット１２は、前記固定座１１ｂにボルト等の固定具で固定されることにより、外周ブラケット１１の外壁面と内周ブラケット１２自体の内壁面の間に所定の間隙を設けている。
【００３６】
しかも、駆動側の内周ブラケット１２は、軸受ハウジング部を取り囲むように放射状の風道１２ｂを内部に等間隔に４個穿設しており、この風道１２ｂの入気口１２ｃを前記環状空間部２２に接する内壁面の外周縁部近傍に設け、風道１２ｂの連通口１２ｄを後述する回転放熱板１８に設けた通風穴２４に臨むように設けている。さらに駆動側の内周ブラケット１２は、前記放射状の風道１２ｂ相互間の壁面を貫通する入気口１２ａを２個ずつ設けている。
【００３７】
一方、反駆動側に取付けられる外周ブラケット１４は、後述する回転放熱板１９の外周縁部１９ａと対峙する内周縁部１４ａの直径を回転子鉄心６の外周直径よりも小さくしており、また、内周ブラケット１５を固定するための前記固定座１４ｂを内周縁部１４ａよりも回転子軸１１側寄りに設けている。
【００３８】
この反駆動側の内周ブラケット１５は、前記固定座１４ｂに固定されることにより、外周ブラケット１４の外壁面と内周ブラケット１５自体の内壁面の間に所定の間隙を空けている。さらに、反駆動側の内周ブラケット１５は、軸受ハウジング部を円周方向に取り囲むようにして複数個の入気口１５ａを貫通して設けている。
【００３９】
ところで、前記回転子鉄心６の鉄心押え板６ａ、６ｂの両側面には、それぞれ駆動側、反駆動側の軸端に向かって広がる形状のコーン型の回転放熱板１８および１９を取り付けている。駆動側の回転放熱板１８の外周縁部１８ａの直径は反駆動側の回転放熱板１９の外周縁部１９ａの直径よりも大きくしてあり、これらの回転放熱板１８、１９の外周縁部１８ａ、１９ａと、前記外周ブラケット１１、１３の内周縁部１１ａ、１４ａとを微小間隙によって対峙させることによってラビリンスシール２０、２１を構成している。
【００４０】
さらに、回転放熱板１８、１９の外壁面の外周縁部１８ａ、１９ａの近傍位置に、それぞれ放射状に形成されたフィン１８ｂ、１９ｂを複数個突設している。このフィン１８ｂ、１９ｂは、回転放熱板１８、１９の回転によって遠心ファンとして作用する。
【００４１】
回転子鉄心６、鉄心押さえ板６ａおよび６ｂ、回転放熱板１８および１９を軸方向に貫通するように複数個の通風穴２４を設ける。
【００４２】
以上のように、固定子鉄心３、固定子コイル４、回転子鉄心６および回転子２次導体７等の電動機の主要部を、固定子枠２、外周ブラケット１１、１４、回転放熱板１８および１９によって全閉する構造としたので、電動機内部には外部冷気が直接触れることがない。
【００４３】
しかも、駆動側の軸受ブラケット１０では、回転子軸８、前記内周ブラケット１２および回転放熱板１８によって環状空間部２２を形成しており、この環状空間部２２は入気口１２ａおよび排気口１１ｃによって外部と連通し、さらに、風道１２ｂによって回転子鉄心６の通風穴２４と連通している。
【００４４】
一方、反駆動側の軸受ブラケット１３では、回転子軸８、前記内周ブラケット１５および回転放熱板１９によって環状空間部２３を形成しており、この環状空間部２３は入気口１５ａ、排気口１４ｃによって外部と連通し、さらに、前記複数個の通風穴２４と連通している。
【００４５】
（作用）
以上のように構成された本実施形態１の全閉形電動機は、駆動側の軸受ブラケット１０側で、車両走行時に回転子１１と共に回転する回転放熱板１８に設けられたフィン１８ｂに遠心ファン作用が生じ、この遠心ファン作用によって外気は入気口１２ａから環状空間部２２に入り、コーン型の回転放熱板１８の外側表面を冷却した後、一部は排気口１１ｃから機外に排出される。
【００４６】
残りの外気は、入気口１２ｃより駆動側内周ブラケット１２内に穿設してある風道穴１２ｂ内に入り、連通口１２ｄから回転放熱板１８、１９、鉄心押え板６ａ、６ｂ回転子鉄心６に開けてある通風穴２４に入る。そしてこの通風穴２４を通過する過程で回転放熱板１８および回転子鉄心６を内部から冷却した後、反駆動側の環状空間部２３に入る。
【００４７】
一方、回転放熱板１９とともに回転するフィン１９ｂの遠心ファン作用によって入気口１５ａから環状空間部２３に入った外気は、通風穴２４を流通してきた冷却外気とともに回転放熱板１９の外側表面を冷却した後、フィン１９ｂの遠心ファン作用により排気口１４ｃから機外に排出される。
【００４８】
ところで、駆動側の内周ブラケット１２の入気口１２ａから環状空間部２２に流入した外気は、回転放熱板１８に設けたフィン１８ｂの遠心ファン作用によって内周側より外周側に吹き上げられて流速が高くなっているため、外気に混入している塵埃、鉄粉、水滴等に大きな遠心力が作用して、排気口１１ｃから勢いよく機外に排出され、内周ブラケット１２の側面に開口している入気口１２ｃから風道１２ｂ内に進入することはない。
【００４９】
そのため、入気口１２ｃから風道１２ｂに流入する外気は塵埃や鉄粉、水滴等が除去された清浄な冷却外気となって、回転子鉄心６の通風穴２４を流通しながら回転子鉄心６を冷却したのち、回転放熱板１９のフィン１９ｂの遠心ファン作用によって反駆動側の排気口５ａから機外に排気される。
【００５０】
（効果）
以上述べたように本実施形態１によれば、電動機の外周面からの冷却および回転放熱板１８、１９からの冷却に加えて、回転子鉄心６の通風穴２４を流れる冷却外気からはフィン１８ｂの遠心ファン効果によってあらかじめ塵埃、鉄粉、水滴等が除去されるため、電動機を長期間運転しても通風穴２４が目詰まりし難い構造になっている。このため、回転子鉄心６の冷却効果は運転の初期状態からあまり低下することがないので、分解・清掃作業等の間隔を長くとることができ、その分保守の省力化を図ることができる。
【００５１】
また、回転子鉄心の通風穴が目詰まりし難いので、その分回転子鉄心の通風穴を通る冷却風の量を増大させ、冷却性能の向上を図って、電動機の更なる小形化または出力の増大を図ることができる。
【００５２】
［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について図４および図５を参照して説明する。
（構成）
本実施形態２は、前述した実施形態１の駆動側の軸受ブラケットの構成を一部変更したものであり、実施形態１に比べて大きく異なる点は、駆動側の外周ブラケット１１の側面から突出する固定座１１ｂに替えて、外周ブラケット１１自体に軸方向に延長して設けた環状縁部１１ｄで排気口１１ｃの外周を一体的に覆うことによって断面Ｕ字型の旋回風道１１ｅを形成し、かつ、この環状縁部１１ｄの外側の側面の数箇所に前記内周ブラケット１２をボルト等で固定した点である。その他異なる点は、内周ブラケット１２に穿設した放射状の風道１２ｂの個数を４個から６個に増やし、この風道１２ｂ相互間に開けた円形の２個の入気口１２ａに替えて１個の長円形の入気口１２ｆを設けた点、外周ブラケット１１の環状縁部１１ｄに取り付けられる内周ブラケット１２の壁面に前記旋回風道１１ｅと連通する６個の排気口１２ｇを設けた点、さらに全閉電動機１を床下に取付けた状態で、旋回風道１１ｅの下部位置に塵埃排出穴１１ｆを設けた点等である。なお、図４と図５とでは電動機の上下が逆になっている。
【００５３】
その他については、実施形態１と同様であるので同一符号を付けて重複する説明は適宜省略するものとする。
内周ブラケット１２に穿設した６個の風道１２ｂは、その外周側端部に開けた入気口１１２ｈで排気口１２ｇと連通し、かつ、軸受ハウジングの周りに設けた連通口１２ｄは、実施形態１と同様コーン型の回転放熱板１８に開けた通風穴２４と連通するように構成されている。
【００５４】
（作用）
本実施形態２の場合も、回転放熱板１８とともに回転するフィン１８ｂの遠心ファン作用により入気口１２ａから環状空間部２２内に流入した冷却外気は、環状空間部２２内を外周側に吹き上げられた後、旋回風道１１ｅに達し、この旋回風道１１ｅを旋回した後に側面に開口している排気口１２ｇから機外空間に排出される。
【００５５】
このとき、冷却外気中に混入している塵埃等は、旋回風道１１ｅの外周側内壁に集まって旋回し、塵埃排出穴１１ｆから機外に排出される。
【００５６】
排気口１２ｇより排出される冷却外気から塵埃等が除去されるため、入気口１２ｈより風道１２ｂに流入する外気は清浄化されており、この清浄化された外気が回転子鉄心６の通風穴２４を流通して、回転子鉄心６、回転放熱板１８、１９を内部から冷却し、反駆動側の環状空間２３に流入し、フィン１９ｂにより機外に排気される。
【００５７】
（効果）
以上述べたように、本実施形態２によっても、前述した実施形態１と同様に塵埃等の除去された清浄な外気が回転子鉄心６の通風穴２４を流通するので、構造になっている。このため、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５８】
［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３について図６および図７を参照して説明する。
（構成）
本実施形態３は、前述した実施形態１の反駆動側の回転放熱板１９周辺の構成を一部変更したものであり、実施形態１に比べて大きく異なる点は、反駆動側の鉄心押え板６ｂおよび回転放熱板１９の固定部に開けた通風穴の数を回転子鉄心６に設けた通風穴２４の数よりも多くした点、および回転放熱板１９の機内側外周面に周方向に連続した円板状の吸熱フィン２７を複数個並列して設けた点にある。
【００５９】
その他については、実施形態１と同様であるので同一符号を付けて重複する説明は適宜省略するものとする。
【００６０】
本実施形態３の鉄心押え板６ｂには、回転子鉄心６に設けた通風穴２４を２個以上に増やすように通風穴２８が開けられている。この鉄心押え板６ｂの外側に設置される回転放熱板１９の固定部には通風穴２８と合致するように通風穴２９が開けられている。
【００６１】
（作用）
回転放熱板１９とともに回転によるフィン１９ｂの遠心ファン作用によって内周ブラケット１５の入気口１５ａより流入した冷却外気は、駆動側の軸受ブラケット１０から回転子鉄心６の通風穴２４を流通して環状空間部２３に流入した冷却外気とともに、回転放熱板１９の外表面を冷却した後、外周ブラケット１４の排気口１４ｃより機外に流出する。
【００６２】
この際、駆動側の環状空間部２２から回転子鉄心６の通風穴２４を通ってきた外気は、鉄心押え板６ｂの通風穴２８で２個以上に増やされ、回転放熱板１９の通風穴２９から反駆動側の環状空間部２３に排気される。
【００６３】
このように、回転放熱板１９には実施形態１の場合よりも通風穴２９を数多く設けているので、回転放熱板１９の冷却面積が増大する。この冷却面積の増大した通風穴２９の中を冷却外気が流通するので、回転放熱板１９の冷却性能を実施形態１の場合よりも向上させることができる。
【００６４】
更に回転放熱板１９の機内側外周面に吸熱フィン２７を設けたことにより、機内空気の熱を効率よく回転放熱板１９で奪い通風穴２９の放熱能力の向上と相俟って電動機の冷却性能を更に向上させる。
【００６５】
回転子鉄心６の通風穴２４より流通する冷却外気は前述のとおり塵埃等を除去して清浄化されているため、回転放熱板２２の通風穴２９の中に塵埃が堆積し難くなり、冷却効果が長期間の使用でも維持される。
【００６６】
（効果）
以上述べたように、本実施形態３では反駆動側の回転放熱板１９の冷却性能の向上が図れることから、電動機の更なる小形化、出力の増大を図ることができる。
【００６７】
［変形例］
以上説明した実施形態１乃至３では、軸受ブラケット１０、１３を構成する外周ブラケット１１、１４は、固定子枠２の両端部のフランジに固定されるものであったが、固定子枠２を設けずに、固定子鉄心３の外周部を薄い鉄板やフィルム等で気密に覆い、固定子鉄心３両側部の抑え板に外周ブラケット１１、１４を固定するようにしてもよい。
【００６８】
また、以上説明した実施形態１乃至３では、駆動側の軸受ブラケット１０で外気に含まれる塵埃、水滴を遠心ファンの作用で分離除去するようにしたが、この分離除去機能は駆動側の軸受ブラケット１０に限定する必要はなく、反駆動側の軸受ブラケット１３に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…全閉形電動機、２…固定子枠、３…固定子鉄心、４…固定子コイル，５…固定子，６…回転子鉄心、７…回転子２次導体、８…回転子軸、９…回転子、１０…駆動側軸受ブラケット、１１…外周ブラケット、１１ａ…内周縁部、１１ｂ…固定座、１１ｃ…排気口、１１ｆ…塵埃排出穴、１２…内周ブラケット、１２ａ…入気口、１２ｂ…風道、１２ｃ…入気口、１２ｄ…出口、１２ｆ…入気口、１２ｇ…排気口、１３…反駆動側軸受ブラケット、１４…外周ブラケット、１４ｃ…排気口、１５…内周ブラケット、１５ａ…入気口、１６、１７…軸受、１８…駆動側の回転放熱板、１８ｂ…フィン、１９…反駆動側の回転放熱板、１９ｂ…フィン、２０、２１…ラビリンスシール、２２…駆動側の環状空間部、２３…反駆動側の環状空間部、２４…通風穴、２７…吸熱フィン、２８…通風穴、２９…通風穴。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車等の車両を駆動する電動機に係り、特に冷却性能を向上させて小型軽量化を可能にした全閉形電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電車等の車両を駆動する電動機は、開放形の通風冷却方式のものが使われている。この開放形電動機は塵埃や水滴等の舞う車両床下に設置されているため、機内の冷却部が汚損され、定期的に分解し、清掃・保守を行う必要があった。
【０００３】
近年、機内の冷却部の汚損をなくして保守の省力化を図ることができるようにした全閉形電動機の開発が進められている。この従来の全閉形電動機は構造上、開放形通風冷却電動機に比べて冷却性能が劣るため、電動機の出力低下ないしは電動機を大形化せざるを得ない。しかし、車両床下に設置される車両駆動電動機としては、大形化することは避けなければならず、そのため冷却性能の一層の向上が必要である。
【０００４】
従来、車両駆動用全閉形電動機の冷却性能の向上を図るために、回転子鉄心の軸回りに軸方向に貫通する通気穴を複数個設け、この通気穴に機外から冷却外気を流入させて回転子の冷却を向上させるようにした発明が既に公開されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載されている幾つかの実施形態のうちの一例を示すもので、全閉形電動機１は、固定子枠２の内周側に円筒状の固定子鉄心３を嵌合固定し、この固定子鉄心３に固定子コイル４を巻装して固定子５を構成し、固定子枠２の両端部に設けたフランジにそれぞれ半径方向に２分割された構成の軸受ブラケット１０、１３を取付けている。
【０００６】
この半径方向に２分割された軸受ブラケット１０、１３は、固定子枠２の端部に取付けられる環状の外周ブラケット１１、１４と、この外周ブラケット１１、１４の内周部近傍の外側面に取り付けられる内周ブラケット１２、１５とから構成されている。
【０００７】
そして、この内周ブラケット１２、１５の中心部に形成されている軸受ハウジングに軸受１６、１７を内蔵保持し、この軸受１６、１７で回転子９を回転自在に支持している。
【０００８】
回転子９は、回転子軸８と、この回転子軸８の軸方向の中央部に鉄心押え板６ａ、６ｂによって固定された円筒状の回転子鉄心６と、この回転子鉄心６のスロットに挿入された２次導体７とから構成されている。
【０００９】
そして、この回転子９の駆動側の鉄心押え板６ａの外側面に、軸端に向かって広がる形状のコーン型（あるいは皿状）の回転放熱板１８を取り付けており、その回転放熱板１８は外側面の内周部近傍にフィン１８ｂを設けている。反駆動側の鉄心押え板６ｂの外側面にも同様にして、軸端に向かって広がる形状のコーン型（あるいは皿状）の回転放熱板１９を取り付けている。なお、この回転放熱板１９には外表面にフィンは設けていない。
【００１０】
そして、これら回転放熱板１８、１９の外周縁部１８ａ、１９ａと前記外周ブラケット１１、１４の内周縁部１１ａ、１４ａとでラビリンスシール２０、２１を構成することにより、電動機の主要部である固定子鉄心３、固定子コイル４、回転子鉄心６および２次導体７を、固定子枠２、外周ブラケット１１、１４および回転放熱板１８、１９によって全閉とし、電動機内部に直接外部の冷却空気が触れることがないように構成している。
【００１１】
しかも、回転放熱板１８と前記内周ブラケット１２、回転放熱板１９と前記内周ブラケット１５とは、軸方向に所定寸法だけ離間して対峙しており、駆動側の回転放熱板１８、回転子軸８および内周ブラケット１２間、反駆動側の回転放熱板１９、回転子軸８および内周ブラケット１５間にそれぞれ環状空間部２２、２３を形成している。
【００１２】
この環状空間部２２、２３は、前記内周ブラケット１２および１５に貫通して設けた入気口１２ａ、１５ａによって外部と連通するとともに、外周ブラケット１１と内周ブラケット１２間の隙間（すなわち排気口１１ｃ）、外周ブラケット１４と内周ブラケット１５間の隙間（すなわち排気口１４ｃ）によって外部と連通するようにしている。
【００１３】
そして、回転子鉄心６、鉄心押え板６ａ、６ｂおよび回転放熱板１８および１９を嵌着した回転子軸８の周りには、軸方向に貫通する通気穴２４を複数個設けており、この通気穴２４の両側開口部を前記駆動側の環状空間部２２、反駆動側の環状空間部２３に臨ませている。
【００１４】
なお、回転子軸８の一端８ａは機外に突出し、この部分に回転力を伝達する継手（図示せず）が取り付けられる。
【００１５】
このように構成された従来の全閉形電動機において、電動機運転中は固定子コイル４および２次導体７が銅損により、また、固定子鉄心３および回転子鉄心６が鉄損により発熱する。固定子鉄心３およびコイル４に発生した熱は固定子鉄心３から固定子枠２に伝わり、固定子枠２の外周面と多数の冷却フィンより外気に放出される。
【００１６】
一方、回転子鉄心６および２次導体７に発生した熱は回転子鉄心６から両側の鉄心押え板６ａおよび６ｂを介して駆動側の回転放熱板１８と反駆動側の回転放熱板１９とに伝わる。また、機内空気（内気）の熱も各々の内壁面より駆動側の回転放熱板１８と反駆動側の回転放熱板１９に伝わる。これらの回転放熱板１８、１９に伝わった熱は、それぞれの機外側の側面から環状空間部２２および２３内の外気に放出される。
【００１７】
車両の走行による走行風は入気口１２ａ、１５ａから環状空間部２２、２３に流入して、各回転放熱板１８、１９の機外側の側面を冷却するので、常に環状空間部２２、２３内の外気の温度は機内の温度よりも低い状態に維持される。
【００１８】
更に、反駆動側の入気口１５ａより反駆動側の環状空間部２３に流入した外気の一部は、駆動側の回転放熱板１８に設けたフィン１８ｂの遠心ファン作用により吸引されて、回転子鉄心６の通風穴２４を流通しながら回転子鉄心６を内部側から冷却した後、駆動側の環状空間部２２に入り、フィン１８ｂのファン作用により加速されて駆動側の排気口１１ｃから機外に流出する。
【００１９】
以上述べたように、特許文献１に記載の従来の全閉形電動機では、電動機の外周面からの放熱と同時に回転放熱板による放熱が併せて行われ、更に通風穴２４にも冷却外気を流通させて回転子鉄心６を内部から冷却するため、回転子鉄心６に通風穴２４を有していない従前の全閉形電動機に比べて冷却性能が向上し、小形化、出力増大を図ることができるという特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００８−０２９１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、電車等の駆動用電動機１は、車体下の台車内に装荷されているため、走行時の電動機周りの外気には走行風によって巻き上げられた塵埃、鉄粉、水滴等が多く含まれている。冷却のために回転子鉄心６に設けた通風穴２４を流通する外気に混入している塵埃、鉄粉や水滴等は、機内の外気流通路に付着するが、特に回転子鉄心６に設けた通風穴２４を流通する外気に混在する塵埃は、回転子鉄心６の回転に伴う遠心力により通風穴２４の内周面に押し付けられて次第に堆積し、ついには通風穴２４に目詰まりが起こり、冷却効果を低下させる一因となる。
【００２２】
回転子鉄心６の通風穴２４に流通する外気の量を少なくすれば外気に含まれる塵埃が減るために目詰まりは起こり難くなる反面、外気量自体が減るため、回転子鉄心の冷却性能が低下することは否めない。
【００２３】
そこで、本発明は、回転子鉄心に開けた通風穴内を流通する外気の量を減らすことなく塵埃による目詰まりを極力減らすことにより冷却性能の向上を図り、併せて分解・清掃等の保守の省力化を図ることができる全閉形電動機の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る全閉電動機の発明は、 固定子コイルを巻装した環状の固定子鉄心の内周に回転子鉄心、２次導体および回転子軸からなる回転子を配置し、前記固定子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面に環状の外周ブラケットを固定し、この外周ブラケットの内周側に中心部に軸受を内蔵保持した内周ブラケットをそれぞれ固定し、前記軸受によって前記回転子軸を回転自在に支持し、前記回転子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面にそれぞれ回転放熱板を取り付け、当該各回転放熱板の外周縁部とこれに対峙する前記各外周ブラケットの内周縁部との間にラビリンスシールを構成し、前記各回転放熱板、内周ブラケットおよび回転子軸により環状空間部をそれぞれ形成し、各環状空間部を内周ブラケットに設けた入気口と排気口とで機外と連通させ、前記回転子鉄心および回転放熱板を軸方向に貫通する通風穴を設け、この通風穴により前記駆動側の環状空間部および前記反駆動側の環状空間部相互を連通させるように構成された全閉形電動機において、前記駆動側および反駆動側に設置された各回転放熱板の前記環状空間部に接する壁面にそれぞれフィンを放射状に設け、前記駆動側および反駆動側に設置された内周ブラケットのいずれか一方に対してほぼ放射状の風道を設け、この風道の入気口を前記環状空間部の外周部側に設け、当該風道の出口を前記回転放熱板に設けた通風穴に臨ませ、
前記フィンの遠心ファン作用により一方の前記環状空間部に流入した外気中に混在する塵埃等を分離して、前記排気口から排気するとともに、清浄な外気を前記入気口から風道に導き入れ、当該風道の出口から前記回転放熱板および回転子鉄心を貫通する通風穴を流通して他方の前記環状空間部に流入させ、前記回転放熱板に設けられたフィンにより機外に排出するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転子鉄心に開けた通風穴内を流れる外気によって回転子鉄心を冷却する際に、回転子鉄心の通風穴を流れる外気は回転放熱板に設けたフィンの遠心ファン効果によってあらかじめ塵埃、鉄粉、水滴等が除去されているため、電動機を長期間運転しても通風穴の目詰まりは起こり難い。このため、回転子鉄心の冷却効果が運転初期の状態からほとんど低下することがないので、分解・清掃作業の周期を長くすることができ、保守の省力化を図ることができる。また、回転子鉄心の通風穴が塵埃の堆積による目詰まりを生じ難いので、回転子鉄心の通風穴を通る冷却風の量を増大させることにより、冷却性能の向上を図ることができ、電動機の更なる小形化または出力の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の全閉形電動機の実施形態１の断面図。
【図２】本発明の全閉形電動機の実施形態１の側面図。
【図３】本発明の全閉形電動機の実施形態１の部分断面図。
【図４】本発明の全閉形電動機の実施形態２の断面図。
【図５】本発明の全閉形電動機の実施形態２の側面図。
【図６】本発明の全閉形電動機の実施形態３の部分断面図。
【図７】本発明の全閉形電動機の実施形態３の部分断面図。
【図８】従来の全閉形電動機の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態１について図１ないし図３を参照して説明する。
【００２８】
（構成）
１は全閉形電動機であり、外周面に放熱フィンを有する円筒状の固定子枠２と、この固定子枠２の内周面に嵌合固定され、円環状あるいは扇形に打ち抜いた電磁鋼板を積層してなる円環状の固定子鉄心３と、この固定子鉄心３の内周部に設けられたスロットに巻装された固定子コイル４とから固定子５を構成している。
【００２９】
一方、前記固定子鉄心３の内穴には、回転子鉄心６、回転子２次導体７および回転子軸８からなる回転子９が同心状に配置され、前記固定子枠２の両端部に設けたフランジでそれぞれ固定された２分割型の駆動側の軸受ブラケット１０および反駆動の側軸受ブラケット１３によって回転自在に支持されるようになっている。
【００３０】
このように構成された全閉形電動機１は、固定子枠２の外周部に設けた取付腕２５および２６によってボルトで車両床下の台車枠に固定支持されるようになっている。なお、回転子軸８の駆動側端部８ａは機外に突出しており、この部分を図示していない継手を介して駆動歯車装置に直結するようになっている。
【００３１】
ところで、前記２分割型の軸受ブラケット１０、１３とは、固定子枠に固定される部分と、軸受を保持する部分とに半径方向に２分割したものであり、固定子枠に固定される部分が外周ブラケット１１および１４であり、軸受を保持する部分が内周ブラケット１２および１５である。
【００３２】
外周ブラケット１１および１４は、円環状に形成されており、その外周部を固定子枠２の端部にボルト等の固定具によって固定されるようになっている。これに対して内周ブラケット１２および１５は、これら外周ブラケット１１および１４の内周縁部１１ａ、１４ｂから若干軸方向に離れた外側面にボルト等の固定具によってそれぞれ固定されるようになっており、しかもほぼ中心部に軸受１６、１７を内蔵保持する軸受ハウジング部を備えている。
【００３３】
次に、前記外周ブラケット１１および１４について更に詳しく説明する。
外周ブラケット１１および１４は、後述するラビリンスシールを構成するための内周縁部１１ａ、１４ａをそれぞれ形成するとともに、この内周縁部１１ａ、１４ａから回転子軸方向に所定の隙間を空けて前記内周ブラケット１２および１５をそれぞれ固定するように、固定座１１ｂおよび１４ｂを外側端面から突設している。
【００３４】
なお、駆動側の外周ブラケット１１の内周縁部１１ａの半径および固定座１１ｂの回転子軸中心線からの距離は、保守点検時に回転子９を駆動側から抜く作業を考慮して回転子鉄心６の外周直径、回転放熱板１９の外周縁部１９ａの半径よりも大きく選定されている。
【００３５】
駆動側の内周ブラケット１２は、前記固定座１１ｂにボルト等の固定具で固定されることにより、外周ブラケット１１の外壁面と内周ブラケット１２自体の内壁面の間に所定の間隙を設けている。
【００３６】
しかも、駆動側の内周ブラケット１２は、軸受ハウジング部を取り囲むように放射状の風道１２ｂを内部に等間隔に４個穿設しており、この風道１２ｂの入気口１２ｃを前記環状空間部２２に接する内壁面の外周縁部近傍に設け、風道１２ｂの連通口１２ｄを後述する回転放熱板１８に設けた通風穴２４に臨むように設けている。さらに駆動側の内周ブラケット１２は、前記放射状の風道１２ｂ相互間の壁面を貫通する入気口１２ａを２個ずつ設けている。
【００３７】
一方、反駆動側に取付けられる外周ブラケット１４は、後述する回転放熱板１９の外周縁部１９ａと対峙する内周縁部１４ａの直径を回転子鉄心６の外周直径よりも小さくしており、また、内周ブラケット１５を固定するための前記固定座１４ｂを内周縁部１４ａよりも回転子軸１１側寄りに設けている。
【００３８】
この反駆動側の内周ブラケット１５は、前記固定座１４ｂに固定されることにより、外周ブラケット１４の外壁面と内周ブラケット１５自体の内壁面の間に所定の間隙を空けている。さらに、反駆動側の内周ブラケット１５は、軸受ハウジング部を円周方向に取り囲むようにして複数個の入気口１５ａを貫通して設けている。
【００３９】
ところで、前記回転子鉄心６の鉄心押え板６ａ、６ｂの両側面には、それぞれ駆動側、反駆動側の軸端に向かって広がる形状のコーン型の回転放熱板１８および１９を取り付けている。駆動側の回転放熱板１８の外周縁部１８ａの直径は反駆動側の回転放熱板１９の外周縁部１９ａの直径よりも大きくしてあり、これらの回転放熱板１８、１９の外周縁部１８ａ、１９ａと、前記外周ブラケット１１、１３の内周縁部１１ａ、１４ａとを微小間隙によって対峙させることによってラビリンスシール２０、２１を構成している。
【００４０】
さらに、回転放熱板１８、１９の外壁面の外周縁部１８ａ、１９ａの近傍位置に、それぞれ放射状に形成されたフィン１８ｂ、１９ｂを複数個突設している。このフィン１８ｂ、１９ｂは、回転放熱板１８、１９の回転によって遠心ファンとして作用する。
【００４１】
回転子鉄心６、鉄心押さえ板６ａおよび６ｂ、回転放熱板１８および１９を軸方向に貫通するように複数個の通風穴２４を設ける。
【００４２】
以上のように、固定子鉄心３、固定子コイル４、回転子鉄心６および回転子２次導体７等の電動機の主要部を、固定子枠２、外周ブラケット１１、１４、回転放熱板１８および１９によって全閉する構造としたので、電動機内部には外部冷気が直接触れることがない。
【００４３】
しかも、駆動側の軸受ブラケット１０では、回転子軸８、前記内周ブラケット１２および回転放熱板１８によって環状空間部２２を形成しており、この環状空間部２２は入気口１２ａおよび排気口１１ｃによって外部と連通し、さらに、風道１２ｂによって回転子鉄心６の通風穴２４と連通している。
【００４４】
一方、反駆動側の軸受ブラケット１３では、回転子軸８、前記内周ブラケット１５および回転放熱板１９によって環状空間部２３を形成しており、この環状空間部２３は入気口１５ａ、排気口１４ｃによって外部と連通し、さらに、前記複数個の通風穴２４と連通している。
【００４５】
（作用）
以上のように構成された本実施形態１の全閉形電動機は、駆動側の軸受ブラケット１０側で、車両走行時に回転子１１と共に回転する回転放熱板１８に設けられたフィン１８ｂに遠心ファン作用が生じ、この遠心ファン作用によって外気は入気口１２ａから環状空間部２２に入り、コーン型の回転放熱板１８の外側表面を冷却した後、一部は排気口１１ｃから機外に排出される。
【００４６】
残りの外気は、入気口１２ｃより駆動側内周ブラケット１２内に穿設してある風道穴１２ｂ内に入り、連通口１２ｄから回転放熱板１８、１９、鉄心押え板６ａ、６ｂ回転子鉄心６に開けてある通風穴２４に入る。そしてこの通風穴２４を通過する過程で回転放熱板１８および回転子鉄心６を内部から冷却した後、反駆動側の環状空間部２３に入る。
【００４７】
一方、回転放熱板１９とともに回転するフィン１９ｂの遠心ファン作用によって入気口１５ａから環状空間部２３に入った外気は、通風穴２４を流通してきた冷却外気とともに回転放熱板１９の外側表面を冷却した後、フィン１９ｂの遠心ファン作用により排気口１４ｃから機外に排出される。
【００４８】
ところで、駆動側の内周ブラケット１２の入気口１２ａから環状空間部２２に流入した外気は、回転放熱板１８に設けたフィン１８ｂの遠心ファン作用によって内周側より外周側に吹き上げられて流速が高くなっているため、外気に混入している塵埃、鉄粉、水滴等に大きな遠心力が作用して、排気口１１ｃから勢いよく機外に排出され、内周ブラケット１２の側面に開口している入気口１２ｃから風道１２ｂ内に進入することはない。
【００４９】
そのため、入気口１２ｃから風道１２ｂに流入する外気は塵埃や鉄粉、水滴等が除去された清浄な冷却外気となって、回転子鉄心６の通風穴２４を流通しながら回転子鉄心６を冷却したのち、回転放熱板１９のフィン１９ｂの遠心ファン作用によって反駆動側の排気口５ａから機外に排気される。
【００５０】
（効果）
以上述べたように本実施形態１によれば、電動機の外周面からの冷却および回転放熱板１８、１９からの冷却に加えて、回転子鉄心６の通風穴２４を流れる冷却外気からはフィン１８ｂの遠心ファン効果によってあらかじめ塵埃、鉄粉、水滴等が除去されるため、電動機を長期間運転しても通風穴２４が目詰まりし難い構造になっている。このため、回転子鉄心６の冷却効果は運転の初期状態からあまり低下することがないので、分解・清掃作業等の間隔を長くとることができ、その分保守の省力化を図ることができる。
【００５１】
また、回転子鉄心の通風穴が目詰まりし難いので、その分回転子鉄心の通風穴を通る冷却風の量を増大させ、冷却性能の向上を図って、電動機の更なる小形化または出力の増大を図ることができる。
【００５２】
［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について図４および図５を参照して説明する。
（構成）
本実施形態２は、前述した実施形態１の駆動側の軸受ブラケットの構成を一部変更したものであり、実施形態１に比べて大きく異なる点は、駆動側の外周ブラケット１１の側面から突出する固定座１１ｂに替えて、外周ブラケット１１自体に軸方向に延長して設けた環状縁部１１ｄで排気口１１ｃの外周を一体的に覆うことによって断面Ｕ字型の旋回風道１１ｅを形成し、かつ、この環状縁部１１ｄの外側の側面の数箇所に前記内周ブラケット１２をボルト等で固定した点である。その他異なる点は、内周ブラケット１２に穿設した放射状の風道１２ｂの個数を４個から６個に増やし、この風道１２ｂ相互間に開けた円形の２個の入気口１２ａに替えて１個の長円形の入気口１２ｆを設けた点、外周ブラケット１１の環状縁部１１ｄに取り付けられる内周ブラケット１２の壁面に前記旋回風道１１ｅと連通する６個の排気口１２ｇを設けた点、さらに全閉電動機１を床下に取付けた状態で、旋回風道１１ｅの下部位置に塵埃排出穴１１ｆを設けた点等である。なお、図４と図５とでは電動機の上下が逆になっている。
【００５３】
その他については、実施形態１と同様であるので同一符号を付けて重複する説明は適宜省略するものとする。
内周ブラケット１２に穿設した６個の風道１２ｂは、その外周側端部に開けた入気口１１２ｈで排気口１２ｇと連通し、かつ、軸受ハウジングの周りに設けた連通口１２ｄは、実施形態１と同様コーン型の回転放熱板１８に開けた通風穴２４と連通するように構成されている。
【００５４】
（作用）
本実施形態２の場合も、回転放熱板１８とともに回転するフィン１８ｂの遠心ファン作用により入気口１２ａから環状空間部２２内に流入した冷却外気は、環状空間部２２内を外周側に吹き上げられた後、旋回風道１１ｅに達し、この旋回風道１１ｅを旋回した後に側面に開口している排気口１２ｇから機外空間に排出される。
【００５５】
このとき、冷却外気中に混入している塵埃等は、旋回風道１１ｅの外周側内壁に集まって旋回し、塵埃排出穴１１ｆから機外に排出される。
【００５６】
排気口１２ｇより排出される冷却外気から塵埃等が除去されるため、入気口１２ｈより風道１２ｂに流入する外気は清浄化されており、この清浄化された外気が回転子鉄心６の通風穴２４を流通して、回転子鉄心６、回転放熱板１８、１９を内部から冷却し、反駆動側の環状空間２３に流入し、フィン１９ｂにより機外に排気される。
【００５７】
（効果）
以上述べたように、本実施形態２によっても、前述した実施形態１と同様に塵埃等の除去された清浄な外気が回転子鉄心６の通風穴２４を流通するので、構造になっている。このため、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５８】
［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３について図６および図７を参照して説明する。
（構成）
本実施形態３は、前述した実施形態１の反駆動側の回転放熱板１９周辺の構成を一部変更したものであり、実施形態１に比べて大きく異なる点は、反駆動側の鉄心押え板６ｂおよび回転放熱板１９の固定部に開けた通風穴の数を回転子鉄心６に設けた通風穴２４の数よりも多くした点、および回転放熱板１９の機内側外周面に周方向に連続した円板状の吸熱フィン２７を複数個並列して設けた点にある。
【００５９】
その他については、実施形態１と同様であるので同一符号を付けて重複する説明は適宜省略するものとする。
【００６０】
本実施形態３の鉄心押え板６ｂには、回転子鉄心６に設けた通風穴２４を２個以上に増やすように通風穴２８が開けられている。この鉄心押え板６ｂの外側に設置される回転放熱板１９の固定部には通風穴２８と合致するように通風穴２９が開けられている。
【００６１】
（作用）
回転放熱板１９とともに回転によるフィン１９ｂの遠心ファン作用によって内周ブラケット１５の入気口１５ａより流入した冷却外気は、駆動側の軸受ブラケット１０から回転子鉄心６の通風穴２４を流通して環状空間部２３に流入した冷却外気とともに、回転放熱板１９の外表面を冷却した後、外周ブラケット１４の排気口１４ｃより機外に流出する。
【００６２】
この際、駆動側の環状空間部２２から回転子鉄心６の通風穴２４を通ってきた外気は、鉄心押え板６ｂの通風穴２８で２個以上に増やされ、回転放熱板１９の通風穴２９から反駆動側の環状空間部２３に排気される。
【００６３】
このように、回転放熱板１９には実施形態１の場合よりも通風穴２９を数多く設けているので、回転放熱板１９の冷却面積が増大する。この冷却面積の増大した通風穴２９の中を冷却外気が流通するので、回転放熱板１９の冷却性能を実施形態１の場合よりも向上させることができる。
【００６４】
更に回転放熱板１９の機内側外周面に吸熱フィン２７を設けたことにより、機内空気の熱を効率よく回転放熱板１９で奪い通風穴２９の放熱能力の向上と相俟って電動機の冷却性能を更に向上させる。
【００６５】
回転子鉄心６の通風穴２４より流通する冷却外気は前述のとおり塵埃等を除去して清浄化されているため、回転放熱板２２の通風穴２９の中に塵埃が堆積し難くなり、冷却効果が長期間の使用でも維持される。
【００６６】
（効果）
以上述べたように、本実施形態３では反駆動側の回転放熱板１９の冷却性能の向上が図れることから、電動機の更なる小形化、出力の増大を図ることができる。
【００６７】
［変形例］
以上説明した実施形態１乃至３では、軸受ブラケット１０、１３を構成する外周ブラケット１１、１４は、固定子枠２の両端部のフランジに固定されるものであったが、固定子枠２を設けずに、固定子鉄心３の外周部を薄い鉄板やフィルム等で気密に覆い、固定子鉄心３両側部の抑え板に外周ブラケット１１、１４を固定するようにしてもよい。
【００６８】
また、以上説明した実施形態１乃至３では、駆動側の軸受ブラケット１０で外気に含まれる塵埃、水滴を遠心ファンの作用で分離除去するようにしたが、この分離除去機能は駆動側の軸受ブラケット１０に限定する必要はなく、反駆動側の軸受ブラケット１３に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…全閉形電動機、２…固定子枠、３…固定子鉄心、４…固定子コイル，５…固定子，６…回転子鉄心、７…回転子２次導体、８…回転子軸、９…回転子、１０…駆動側軸受ブラケット、１１…外周ブラケット、１１ａ…内周縁部、１１ｂ…固定座、１１ｃ…排気口、１１ｆ…塵埃排出穴、１２…内周ブラケット、１２ａ…入気口、１２ｂ…風道、１２ｃ…入気口、１２ｄ…出口、１２ｆ…入気口、１２ｇ…排気口、１３…反駆動側軸受ブラケット、１４…外周ブラケット、１４ｃ…排気口、１５…内周ブラケット、１５ａ…入気口、１６、１７…軸受、１８…駆動側の回転放熱板、１８ｂ…フィン、１９…反駆動側の回転放熱板、１９ｂ…フィン、２０、２１…ラビリンスシール、２２…駆動側の環状空間部、２３…反駆動側の環状空間部、２４…通風穴、２７…吸熱フィン、２８…通風穴、２９…通風穴。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コイルを巻装した環状の固定子鉄心の内周に回転子鉄心、２次導体および回転子軸からなる回転子を配置し、前記固定子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面に環状の外周ブラケットを固定し、この外周ブラケットの内周側に中心部に軸受を内蔵保持した内周ブラケットをそれぞれ固定し、前記軸受によって前記回転子軸を回転自在に支持し、前記回転子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面にそれぞれ回転放熱板を取り付け、当該各回転放熱板の外周縁部とこれに対峙する前記各外周ブラケットの内周縁部との間にラビリンスシールを構成し、前記各回転放熱板、内周ブラケットおよび回転子軸により環状空間部をそれぞれ形成し、各環状空間部を内周ブラケットに設けた入気口と排気口とで機外と連通させ、前記回転子鉄心および回転放熱板を軸方向に貫通する通風穴を設け、この通風穴により前記駆動側の環状空間部および前記反駆動側の環状空間部相互を連通させるように構成された全閉形電動機において、
前記駆動側および反駆動側に設置された各回転放熱板の前記環状空間部に接する壁面にそれぞれフィンを放射状に設け、
前記駆動側および反駆動側に設置された内周ブラケットのいずれか一方に対してほぼ放射状の風道を設け、この風道の入気口を前記環状空間部の外周部側に設け、当該風道の出口を前記回転放熱板に設けた通風穴に臨ませ、
前記フィンの遠心ファン作用により一方の前記環状空間部に流入した外気中に混在する塵埃等を分離して、前記排気口から排気するとともに、清浄な外気を前記入気口から風道に導き入れ、当該風道の出口から前記回転放熱板および回転子鉄心を貫通する通風穴を流通して他方の前記環状空間部に流入させ、前記回転放熱板に設けられたフィンにより機外に排出するようにしたことを特徴とする全閉形電動機。
【請求項２】
前記一方の環状空間部の外周部を覆うことによって円周状の旋回風道部を形成するとともに、当該旋回風道部の適宜部位に塵埃排出穴を設け、更に前記旋回風道部の側面外周壁に前記排気口を設けたことを特徴とする請求項１記載の全閉形電動機。
【請求項３】
前記回転子鉄心に開けた通風穴と連通するように開けた前記回転放熱板の連通穴の数を回転子鉄心の通風穴の数より多くしたことを特徴とする請求項１または２記載の全閉形電動機。
【請求項４】
回転放熱板の機内側外周面に吸熱フィンを設けたことを特徴とする請求項３記載の全閉形電動機。
【請求項１】
固定子コイルを巻装した環状の固定子鉄心の内周に回転子鉄心、２次導体および回転子軸からなる回転子を配置し、前記固定子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面に環状の外周ブラケットを固定し、この外周ブラケットの内周側に中心部に軸受を内蔵保持した内周ブラケットをそれぞれ固定し、前記軸受によって前記回転子軸を回転自在に支持し、前記回転子鉄心の駆動側端面および反駆動側端面にそれぞれ回転放熱板を取り付け、当該各回転放熱板の外周縁部とこれに対峙する前記各外周ブラケットの内周縁部との間にラビリンスシールを構成し、前記各回転放熱板、内周ブラケットおよび回転子軸により環状空間部をそれぞれ形成し、各環状空間部を内周ブラケットに設けた入気口と排気口とで機外と連通させ、前記回転子鉄心および回転放熱板を軸方向に貫通する通風穴を設け、この通風穴により前記駆動側の環状空間部および前記反駆動側の環状空間部相互を連通させるように構成された全閉形電動機において、
前記駆動側および反駆動側に設置された各回転放熱板の前記環状空間部に接する壁面にそれぞれフィンを放射状に設け、
前記駆動側および反駆動側に設置された内周ブラケットのいずれか一方に対してほぼ放射状の風道を設け、この風道の入気口を前記環状空間部の外周部側に設け、当該風道の出口を前記回転放熱板に設けた通風穴に臨ませ、
前記フィンの遠心ファン作用により一方の前記環状空間部に流入した外気中に混在する塵埃等を分離して、前記排気口から排気するとともに、清浄な外気を前記入気口から風道に導き入れ、当該風道の出口から前記回転放熱板および回転子鉄心を貫通する通風穴を流通して他方の前記環状空間部に流入させ、前記回転放熱板に設けられたフィンにより機外に排出するようにしたことを特徴とする全閉形電動機。
【請求項２】
前記一方の環状空間部の外周部を覆うことによって円周状の旋回風道部を形成するとともに、当該旋回風道部の適宜部位に塵埃排出穴を設け、更に前記旋回風道部の側面外周壁に前記排気口を設けたことを特徴とする請求項１記載の全閉形電動機。
【請求項３】
前記回転子鉄心に開けた通風穴と連通するように開けた前記回転放熱板の連通穴の数を回転子鉄心の通風穴の数より多くしたことを特徴とする請求項１または２記載の全閉形電動機。
【請求項４】
回転放熱板の機内側外周面に吸熱フィンを設けたことを特徴とする請求項３記載の全閉形電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６６９０８（Ｐ２０１１−１６６９０８Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６３８（Ｐ２０１０−２５６３８）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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