Squirrel-cage induction motor for railway vehicle
专利汇可以提供Squirrel-cage induction motor for railway vehicle专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE:To improve the cooling property of a rotor and reduce the noise of a duct by making gap almost zero between the end ring on windward side and an iron press, and branching cooling wind to the radial duct on leeward side so as to cool a rotor bar. CONSTITUTION:The flow in radial direction is removed by making the gap 15 between the end ring 8 on windward side and an iron press 14 small to a degree near to zero. Moreover, a radial duct 17 is provided at the boundary face with a stator coil 13 of the iron press 14, whereby cooling air is guided from between the comb-toothed peripheral fins of the iron press 14 provided between the rotor bars 7 on windward side, and is branched to the radial duct 17 on leeward side. Accordingly, the cooling wind in radial direction is divided in two, and the cooling wind passing through the gap 16 between the iron press 14 and the end ring 8 cools the side of the end ring 8 of the rotor bar 7. Moreover, the pressure increase the action of the flow in radial direction is little, and the interference phenomena between the stator coil 3 and the end ring 8 is relaxed. Hereby, the rotor cooling property improves, and the duct noise can be reduced.，下面是Squirrel-cage induction motor for railway vehicle专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両の主電動機として使用され、冷却空気を機外より導入して内部を冷却する強制風冷式のかご形誘導電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）制御の発達によって、かご形誘導電動機が鉄道車両用主電動機として採用されつつある。
【０００３】この主電動機には、外部に配置された送風機によって、外部から冷却用空気が空気取入口より電動機フレーム内に強制的に押込まれる強制風冷式と、ロータ軸に自己ファンを持ち、ロータの回転と同じに冷却風を空気取入口よりフレーム内に吸引する自己風冷式との２つに分けられる。 前記強制風冷式のかご形誘導電動機を図８及び図９を参照して説明する。
【０００４】誘導電動機１は三相電流が供給されることによって、回転磁界を発生させるステータ組と、このステータ組から発生した磁界に反発することで回転するロータ組とで構成される。
【０００５】ステータ組はステータコア２及びステータコイル３等からなり、ステータコア２は電動機１のフレーム４の内周面にステータコア２が一体に形成され、このステタコア２の内側にステータコイル３は組込まれている。
【０００６】ロータ組はロータ軸５，ロータコア６，複数本のロータバー７、７…及び２個の短絡環即ちエンドリング８等で構成されている。 ロータコア６は、ロータ軸５の軸方向に沿って配列されており、ロータコア内部にロータ冷却用として複数個の通風ダクト９、９…を設けている。
【０００７】ロータバー７は、ロータコア６の外周部に複数本が組込まれており、このロータバー７の両端はエンドリング８により短絡されている。 又、ロータを支持するため、ロータ軸５両端に軸受装置１０，１０を設けている。
【０００８】このような構造の強制冷却式電動機では、
運転時にステータ及びロータから多量の熱が発生する。
この熱によってステータコイル３及びロータバー７が所定の温度以上に加熱されると、ステータコイル３の絶縁性が劣化すると共に、ロータバー７の材料強度が低下し、電動機の寿命が大幅に減少するおそれがある。 そこで、電動機が運転されている間は冷却風を電動機内部に導入し、内部を冷却する必要がある。 このため、電動機フレーム４の一端には空気取入口１１が形成され、この取入口１１に対向する側には排風口１２が形成されている。
【０００９】フレーム内に導入された冷却用空気は、ステータコア２内面とロータコア６外面との間のすき間１
３を通ってステータコア２の風上側から風下側に引出される。 これと並行して、一部はロータコア６の内部の通風ダクト９、９…を通過して風上側から風下側に引出される。 このようにして冷却風は電動機内部から熱を奪った後、排風口１２からフレーム外部に排出される。
【００１０】一般に、鉄道車両用主電動機は、台車内の限られた空間に据付けられるため寸法的制約が厳しく、
大出力化とあいまって電動機内部の構造は一般産業用の電動機と比較して大変密な構造となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】誘導電動機の軸方向の温度分布（図７参照方）は、エンドリング８、８では風下側は風上側より温度上昇が高く、ロータバー７の温度上昇も又、風下側が風上側に比べ１０〜２０℃高くなっている。
【００１２】このため、ロータ６内を通過する冷却風の一部を、エンドリング８と鉄心押え１４との間にすき間１５をあけてここから冷却風をロータバー７、７…間に流してロータバー７を冷却するようにしている。 しかし、この流れはラジアル方向の流れとなり、ロータバー７のファン効果によって増圧され、ステータコイル３のコイルエンド部と干渉し、ダクト騒音が発生するという問題がある。
【００１３】このダクト騒音は、（ロータバーの本数×
回転数）に関係した周波数を持ち、電動機の回転数が増大すると高周波となり、また、回転数の増大によりロータバー７のファン効果によりその騒音レベルはより上昇する。 この騒音はかなり耳障りな音であり、鉄道車両用の場合、車両の乗客に不快感を与えるといった問題ともなっている。 そこで、この発明は、従来よりもロータ冷却性を向上させ、且つ、ダクト騒音を低減した誘導電動機とすることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】風上側の鉄心押えとエンドリングのすき間をほぼ零に近い程度に小さくし、ラジアル方向の流れを無くす。 又、風下側においても鉄心押えとエンドリングのすき間を従来より小さくし、かつ、
鉄心押えのステータコアとの境界面にラジアルダクトを設け、ロータバー間に設けた鉄心押えのくし状の外周フィンの間から冷却風を導く。
【００１５】
【作用】このような構成により、風上側においては鉄心押えとエンドリングのすき間が微小でも、ロータバーは取入口から導入したばかりの冷たい冷却風によって冷却される。 一方、ラジアル方向の空気の流れが無くなるので、風上側のダクト騒音が解消する。 風下側においては、ステータコアとロータコアのすきまを通過後の冷却風だけではなく、この冷却風よりは温度上昇の低い回転子内を通過した冷却風がロータバー間に導入されるので、従来よりもロータバーの冷却効果が高く、従来よりも風量は少なくてすみ、且、ロータバーのファン効果も減少するためダクト騒音も低減する。
【００１６】
【実施例】本発明を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。 風上側では、鉄心押え１４とエンドリング８
のすき間１５は０、５mm程度にして、ラジアル方向の流れを無くす。
【００１７】風下側の鉄心押え１４とエンドリング８のすき間１６は従来より縮めて２〜３mmとし、このすき間から流れる冷却風によってロータバー７のエンドリング側を冷却する。 一方、鉄心押え１４のロータコア６との界面にラジアルダクト１７を設け、ロータコア６を通過する冷却風の一部でロータバー７を冷却する。 ラジアルダクト１７は、各ロータバー７の真下にくるように位置し、ロータバー７、７…と同一本数設ける。
【００１８】このラジアルダクト１７は、鉄心押え１４
の外周にくし状のフィン１８がロータバー７、７間にはまるように設け、上記ラジアルダクト１７を通過した冷却風をロータバー７とフィン１８の間のすき間を通過させる構成にする。 また、ロータバー７のファン作用に基づくファンに相当する翼面積は、上記鉄心押えの外周フィン１８を設けたため、従来より減少する。
【００１９】このように冷却通路を構成するので、取入口１１より導入された冷却風は電動機内で２分され、一部はステータコア内面とロータコア外面のすき間１３を通過し、風上側より風下側に軸方向に流れる。 他はロータ内部の通風ダクト９を通過し、風上側より風下側に軸方向に流れる。 このロータコア内部を流れる冷却風の一部は、風下側でラジアル方向に向きをかえ、ダクト１７
を通って風下側のロータバー７を冷却する。
【００２０】風上側では鉄心押えとエンドリングのすき間１５は微小であるので、ラジアル方向の流れはなくなるが、風下側ではラジアル方向の流れが発生する（図３
参照）。
【００２１】風上側の鉄心押えとエンドリングのすき間１５をほぼ無くすことによって、ロータバーのファン作用を伴うラジアル方向の流れがなくなるため、ステータコイル３のコイルエンドとの干渉現象が解消され、風上側のロータバー７は、取入口から導入直後の冷たい冷却風によって冷却される。
【００２２】一方、風下側のステータコアとロータコアのすき間１３を通過した冷却風（温度Ｔ 2 ）は、導入された風上側における冷却風温度Ｔ 1に比べかなり高いため、風下側ロータバーの冷却にはあまり寄与しないので、ロータコアを通過した冷却風（温度Ｔ 2 ′，Ｔ 2 ′
＜Ｔ 2 ）をラジアル方向に変え、従来と同様にロータバーの冷却に使用する。
【００２３】ラジアル方向の冷却風は２分され、この内鉄心押えとエンドリングのすき間１６を通過する冷却風は、ロータバーのエンドリング側を冷却する。 また、鉄心押えのロータコア界面に設けられたラジアルダクト１
７を通過した冷却風は、鉄心押えとロータバー間の狭い空間を通り、ロータバー７を効率良く冷却する。
【００２４】尚、風下側でのラジアル方向の風の流れは、ロータバーのファン作用に基づくロータバーの翼面積が従来の半分以下であるため、これによるラジアル方向の流れの増圧作用も少なく、ステータコイル，エンドリングとの干渉現象は緩和される。
【００２５】このように、温度上昇の高い風下側のロータバーの温度上昇は従来よりも効率良く冷却されるため低減できる。 また、ダクト騒音についても従来より低減できる。 本発明の他の実施例を説明する。 他の実施例１（図５参照）
【００２６】風下側の鉄心押えとエンドリングのすき間１６を風上側と同様に微小とし、ラジアル方向の流れを無くし、鉄心押えのラジアルダクト１９は図３の場合より幅広く構成する。 このラジアルダクト１９を通過した冷却風がロータバー全面に当たるようにして、図３の場合と同様の効果が得られる。 他の実施例２（図６参照）
【００２７】ロータバーとエンドリングの銀ロー付をガスバーナ方式により、例えば高周波加熱方式を実施する場合に適用されるもので、風下側の鉄心押えとエンドリングのすき間１６を微小にし、図５の場合のように、鉄心押えのラジアルダクト１９を幅広く構成するが、鉄心押えのくし状の外周フィン２０がロータバーにほぼ全面をおおわれているため、ロータバーによるファン効果が減少し、図５、図３の場合に比べダクト騒音が大幅に減少できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によりロータバーの冷却性が向上して、従来よりも高出力化が達成でき、しかも、ダクト騒音の低減ができる。
【図１】本発明による誘導電動機の部分断面図。
【図２】図１の風上側部分詳細図、
【図３】図１の風下側部分詳細図、
【図４】図３のIV-IV 線矢視図、
【図５】本発明の他の実施例１の風下側部分詳細図、
【図６】本発明の他の実施例２の風下側部分詳細図、
【図７】従来の誘導電動機のロータ温度上昇分布図、
【図８】従来の誘導電動機の断面図、
【図９】図８の部分詳細図である。
【符号の説明】 ４…電動機のフレーム ８…エンドリング ９…ローターの通風ダクト １１…空気取入口 １４…鉄心押え １５、１６…鉄心押えとエンドリングとのすき間
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