特開 2023-43499 回転電機の清掃方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023043499

(43)【公開日】2023-03-29

(54)【発明の名称】回転電機の清掃方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/02 20060101AFI20230322BHJP

【ＦＩ】

H02K15/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021151167

(22)【出願日】2021-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村上 理

(72)【発明者】

【氏名】青木 宏之

(72)【発明者】

【氏名】岡本 佳子

(72)【発明者】

【氏名】橋本 尚宜

【テーマコード（参考）】

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H615AA07

5H615BB01

5H615BB02

5H615BB14

5H615PP02

5H615PP06

5H615PP28

5H615SS09

5H615SS10

(57)【要約】

【課題】回転電機の清掃方法において、清掃作業の適正化を図る。
【解決手段】前記回転子を回して、前記冷却孔と前記第１外気口および前記第２外気口とを直線状に配置させ、前記ロック機構を作動して前記回転子が回らないように固定するステップと、清掃用ブラシを前記第１外気口から前記冷却孔に挿入し、前記清掃用ブラシを前記冷却孔の内面に押し当てて軸方向に移動することで、前記冷却孔の内面に付着している塵埃をかき取るステップと、を有する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状をなす固定子と、
前記固定子の径方向の内方に配置され、回転中心から所定長さだけ径方向の外方にずれた位置に軸方向に沿って貫通する冷却孔が設けられる回転子と、
前記固定子の軸方向の一端部に固定され、前記回転子の軸方向の一端部を回転自在に支持すると共に、前記回転子の回転中心から前記所定長さだけ径方向の外方にずれた位置に、軸方向に沿って貫通する第１外気口が設けられる第１支持部材と、
前記固定子の軸方向の他端部に固定され、前記回転子の軸方向の他端部を回転自在に支持すると共に、前記回転子の回転中心から前記所定長さだけ径方向の外方にずれた位置で、且つ、前記第１外気口と周方向の同じ位置に、軸方向に沿って貫通する第２外気口が設けられる第２支持部材と、
前記第１支持部材または前記第２支持部材に設けられるロック機構と、
前記回転子の軸方向の一端部に固定される第１冷却ファンと、
前記回転子の軸方向の他端部に固定される第２冷却ファンと、
を備える回転電機の清掃方法であって、
前記回転子を回して、前記冷却孔と前記第１外気口および前記第２外気口とを直線状に配置させ、前記ロック機構を作動して前記回転子が回らないように固定するステップと、
清掃用ブラシを前記第１外気口から前記冷却孔に挿入し、前記清掃用ブラシを前記冷却孔の内面に押し当てて軸方向に移動することで、前記冷却孔の内面に付着している塵埃をかき取るステップと、
を有する回転電機の清掃方法。

【請求項2】

前記第２外気口を外部から覆う集塵ネットを設けるステップと、
前記第１外気口から前記冷却孔に気体を供給し、前記冷却孔の内面からかき取られた塵埃を気体と共に前記第２外気口から前記集塵ネットに排出するステップと、
を有する請求項１に記載の回転電機の清掃方法。

【請求項3】

円筒形状をなす案内ノズルを前記第１外気口に挿入することで、外部から前記案内ノズルを通して前記冷却孔に気体を供給する流路を形成し、気体を前記流路を通して前記冷却孔に供給する、
請求項２に記載の回転電機の清掃方法。

【請求項4】

前記回転子は、軸方向の端部に冷却ファンが固定され、前記冷却ファンに前記回転子の軸方向に沿って貫通孔が形成され、
前記案内ノズルを前記第１外気口に挿入し、前記案内ノズルの基端部を前記第１外気口に支持させ、前記案内ノズルの先端部を前記貫通孔に支持させる、
請求項３に記載の回転電機の清掃方法。

【請求項5】

前記第１外気口および前記第２外気口は、複数設けられ、
複数の前記第１外気口のうちの一つの前記第１外気口を開放状態とし、
複数の前記第２外気口のうちの一つの前記第２外気口に前記集塵ネットを装着し、
残りの前記第１外気口および前記第２外気口に塞ぎ栓を装着し、
開放された前記第１外気口から前記冷却孔に気体を供給し、前記冷却孔からかき取られた塵埃を気体と共に前記第２外気口から前記集塵ネットに排出する、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の回転電機の清掃方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転電機の清掃方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、鉄道車両は、車体の下部に配置された台車に回転電機が装荷され、回転電機の駆動回転力が継手および減速装置を介して車輪に伝達され、車輪が回転することで走行する。回転電機は、取付部により台車に固定される。

【0003】

回転電機は、固定子の内部に回転子が回転自在に支持されて構成される。回転電機は、外気を取り込んで回転子を冷却する必要があり、回転子に軸方向に沿う複数の冷却孔が設けられている。ところが、外気は、塵や埃を含んでおり、外気により回転子を冷却すると、冷却孔に塵埃が付着して堆積してしまう。そのため、定期的に、回転子の冷却孔を清掃する必要がある。このような回転電機の清掃方法としては、下記特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－２０２５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の回転電機の清掃方法は、外部からエアを回転子の冷却孔に供給することで、回転子の冷却孔に堆積する塵埃を外部に排出するものである。ところが、塵埃が回転子の冷却孔の内面に強固に付着している場合、付着している塵埃を適切に除去することが困難であるという課題がある。

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、清掃作業の適正化を図る回転電機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の回転電機の清掃方法は、円筒形状をなす固定子と、前記固定子の径方向の内方に配置され、回転中心から所定長さだけ径方向の外方にずれた位置に軸方向に沿って貫通する冷却孔が設けられる回転子と、前記固定子の軸方向の一端部に固定され、前記回転子の軸方向の一端部を回転自在に支持すると共に、前記回転子の回転中心から前記所定長さだけ径方向の外方にずれた位置に、軸方向に沿って貫通する第１外気口が設けられる第１支持部材と、前記固定子の軸方向の他端部に固定され、前記回転子の軸方向の他端部を回転自在に支持すると共に、前記回転子の回転中心から前記所定長さだけ径方向の外方にずれた位置で、且つ、前記第１外気口と周方向の同じ位置に、軸方向に沿って貫通する第２外気口が設けられる第２支持部材と、前記第１支持部材または前記第２支持部材に設けられるロック機構と、前記回転子の軸方向の一端部に固定される第１冷却ファンと、前記回転子の軸方向の他端部に固定される第２冷却ファンと、を備える回転電機の清掃方法であって、前記回転子を回して、前記冷却孔と前記第１外気口および前記第２外気口とを直線状に配置させ、前記ロック機構を作動して前記回転子が回らないように固定するステップと、清掃用ブラシを前記第１外気口から前記冷却孔に挿入し、前記清掃用ブラシを前記冷却孔の内面に押し当てて軸方向に移動することで、前記冷却孔の内面に付着している塵埃をかき取るステップと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る回転電機における駆動力伝達経路を説明するための概略図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る回転電機を回転軸心位置で破断した断面図である。

【図3】図３は、回転電機における接続部側の側面図である。

【図4】図４は、回転電機における非接続部側の側面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る回転電機の清掃方法を表すフローチャートである。

【図6】図６は、回転子の固定状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【図7】図７は、ブラシを挿入するときの状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【図8】図８は、ブラシによる冷却孔のかき取り状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【図9】図９は、案内ノズルの取付状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【図10】図１０は、エアガンおよび集塵ネット１０４の取付状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【図11】図１１は、清掃用の空気の供給経路を表す回転電機の断面図である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係る回転電機の清掃方法を表すフローチャートである。

【図13】図１３は、回転電機における接続部側の側面図である。

【図14】図１４は、回転電機における非接続部側の側面図である。

【図15】図１５は、清掃用の空気の供給経路を表す回転電機の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［第１実施形態］
＜回転電機の構成＞
図１は、第１実施形態に係る回転電機における駆動力伝達経路を説明するための概略図である。以下の実施形態では、回転電機を鉄道車両の駆動装置に適用して説明する。

【0010】

鉄道車両の駆動装置１０は、回転電機１１と、カップリング１２と、減速装置１３と、車軸１４と、車輪１５とを備える。

【0011】

回転電機１１は、三相誘導電動機である。回転電機１１は、台車の台枠（図示略）に固定される。回転電機１１は、駆動回転可能な駆動軸１６を有する。駆動軸１６は、カップリング１２を介して連結軸１７に連結される。減速装置１３は、台車の台枠に固定される。減速装置１３は、複数の歯車を有する歯車機構である。減速装置１３は、連結軸１７が連結される。減速装置１３は、入力した駆動回転力を減速する。車軸１４は、台車の台枠に回転自在に支持される。車軸１４は、軸方向の各端部に車輪１５がそれぞれ固定される。車軸１４は、軸方向の中間部が減速装置１３に連結される。

【0012】

そのため、回転電機１１が駆動すると、駆動軸１６が駆動回転し、駆動回転力が駆動軸１６、カップリング１２、連結軸１７を介して減速装置１３に入力する。減速装置１３は、入力した回転電機１１の駆動回転数を減速し、車軸１４を回転駆動する。すると、車軸１４の各端部に固定された車輪１５が回転し、鉄道車両が走行可能となる。

【0013】

＜回転電機の構成＞
図２は、第１実施形態に係る回転電機を回転軸心位置で破断した断面図である。

【0014】

第１実施形態の回転電機１１は、フレームレス構造をなす。回転電機１１は、冷却風が内部に循環せずに、外気冷却だけの全閉型三相誘導電動機であり、固定子のコイルに三相交流電流を流して回転磁界を作ることで、回転子の磁極を固定子の回転磁界が引っ張って回転子を回転させる。

【0015】

回転電機１１は、回転子２１と、固定子２２とを備える。回転子２１は、かご型回転子であり、回転軸３１の外周部に固定される。回転子２１は、ロータ鉄芯３２と複数のロータバー３３とを有する。円筒形状をなすロータ鉄芯３２に外周部に、軸方向に沿う複数のロータバー３３が周方向に間隔を空けて配置される。複数のロータバー３３は、端部がロータ鉄芯３２の径方向の外方に突出し、エンドリング３３ａにより連結される。固定子２２は、円筒形状をなし、回転子２１の外側に配置される。固定子２２は、円筒形状をなすステータ鉄心３４の内周側に形成された複数の溝にステータコイル３５が収納されて構成される。また、ステータコイル３５は、コイルエンドを覆う相間絶縁紙３５ａが設けられる。回転子２１の外周面と固定子２２の内周面との間には、周方向および軸方向に一定な空隙が形成される。回転電機１１の駆動時、ステータコイル３５に電流が流れることで発生する磁力の吸引力および反発力により回転子２１が回転し、回転軸３１が回転力を出力する。

【0016】

回転軸３１は、軸方向の一端部が軸受４１を介してブラケット４２に回転自在に支持され、軸方向の他端部が軸受４３を介してブラケット４４に回転自在に支持される。ブラケット４２，４４は、円板形状をなし、中心部に軸方向に貫通する円形孔４２ａ，４４ａが形成される。軸受４１，４３は、回転軸３１とブラケット４２，４４の円形孔４２ａ，４４ａとの間に配置される。軸受４１，４３は、ブラケット４２，４４に取付けられる支持部４５，４６に支持されることで脱落が防止される。支持部４５，４６は、円筒形状をなし、ブラケット４２，４４の円形孔４２ａ，４４ａに軸方向の外側から嵌合する。回転軸３１は、軸方向の一端部がブラケット４２により被覆され、軸方向の他端部がブラケット４４に形成された円形孔４４ａから外部に突出する。回転軸３１は、ブラケット４４の円形孔４４ａから外部に突出する端部にキー溝３１ａが形成され、キー溝３１ａを介してカップリング１２（図１参照）が装着される。

【0017】

ステータ鉄心３４は、複数の磁性板が積層されて環状に形成される。ステータ鉄心３４は、積層方向の両側に一対の固定子押え板４７，４８が密着するように配置される。固定子押え板４７，４８は、リング形状をなす。固定子押え板４７，４８は、同形状をなし、複数（本実施形態では、４個）の固定子連結部４９により連結される。固定子連結部４９は、固定子２２の外周側で、固定子２２の周方向に間隔を空けて配置される。ステータコイル３５は、ステータ鉄心３４の内周側に配置される。

【0018】

回転子２１は、軸方向の一方側に回転子押え板５１を介して冷却ファン５２が連結され、軸方向の他方側に回転子押え板５３を介して冷却ファン５４が連結される。冷却ファン５２，５４は、円板形状をなし、外周部に周方向に所定間隔を空けて配置される複数の翼部５２ａ，５４ａを有する。冷却ファン５２，５４は、回転軸３１および回転子２１と共に一体回転する。固定子２２は、軸方向の一方側にブラケット５５が配置され、軸方向の他方側にブラケット５６が配置される。ブラケット５５，５６は、中心部に軸方向に貫通する円形孔５５ａ，５６ａが形成される。ブラケット５５，５６は、外周部が固定子押え板４７，４８の外周部側に連結されることで、固定子２２の軸方向の両側を被覆する。ブラケット５５，５６は、円形孔５５ａ，５６ａの内周部に冷却ファン５２，５４の外周部が接触する。ブラケット５５，５６の円形孔５５ａ，５６ａの内周部と冷却ファン５２，５４の外周部との間にリング形状をなすラビリンスシール５７，５８がそれぞれ配置される。

【0019】

また、ブラケット５５は、内周部５５ｂがブラケット４２の外周部に連結される。ブラケット４２は、内周部５５ｂに複数（本実施形態では、４個）の外気取込口６１が設けられる。複数の外気取込口６１は、ブラケット５５の周方向に間隔を空けて配置され、軸方向に沿ってブラケット５５を貫通する。ブラケット５５は、外気取込口６１より径方向の外側に位置して複数（本実施形態では、２個）の外気排出口６２が設けられる。複数の外気排出口６２は、ブラケット５５の周方向に間隔を空けて配置され、ブラケット５５の軸方向に沿って設けられる。外気取込口６１と外気排出口６２は、冷却通路６３により連通する。冷却通路６３は、ブラケット４２，５５および冷却ファン５２により区画され、冷却ファン５２の翼部５２ａが位置する。

【0020】

ブラケット４４は、軸受４３より径方向の外側に位置して複数（本実施形態では、４個）の外気取込口６４が設けられる。複数の外気取込口６４は、ブラケット４４の周方向に間隔を空けて配置され、軸方向に沿ってブラケット４４を貫通する。ブラケット５６は、外側にカバー６５が配置される。カバー６５は、リング形状をなし、中心部に軸方向に貫通する円形孔６５ａが形成される。カバー６５は、外周部が固定子押え板４８の外周部に連結されることで、ブラケット５６の外側を被覆し、ブラケット５６とカバー６５との間に冷却通路６６が設けられる。外気取込口６４は、冷却通路６６の一方側に連通する。冷却通路６６は、ブラケット４４と冷却ファン５４とにより区画されると共に、ブラケット５６とカバー６５により区画され、冷却ファン５４の翼部５４ａが位置する。

【0021】

ステータ鉄心３４と各固定子連結部４９との間にそれぞれ通風路６７が形成される。各通風路６７は、固定子２２の軸方向に平行をなして設けられる。固定子押え板４７，４８は、通風路６７に対向する位置に貫通孔４７ａ，４８ａが形成される。通風路６７は、貫通孔４８ａを通して冷却通路６６の他方側に連通し、貫通孔４７ａを介して外部に開放される。

【0022】

回転子２１は、ロータ鉄芯３２に複数（本実施形態では、４個）の冷却孔７１が設けられる。冷却孔７１は、ロータ鉄芯３２の軸方向に沿ってロータ鉄芯３２を貫通する。複数の冷却孔７１は、ロータ鉄芯３２の周方向に間隔を空けて設けられる。ロータ鉄芯３２の軸方向の一方側に配置される回転子押え板５１および冷却ファン５２は、それぞれ複数（本実施形態では、４個）の貫通孔７２，７３が設けられる。貫通孔７２，７３は、回転子押え板５１および冷却ファン５２の軸方向に沿って回転子押え板５１および冷却ファン５２を貫通する。複数の貫通孔７２，７３は、回転子押え板５１および冷却ファン５２の周方向に間隔を空けて設けられる。また、ロータ鉄芯３２の軸方向の他方側に配置される回転子押え板５３および冷却ファン５４は、それぞれ複数（本実施形態では、４個）の貫通孔７４，７５が設けられる。貫通孔７４，７５は、回転子押え板５３および冷却ファン５４の軸方向に沿って回転子押え板５３および冷却ファン５４を貫通する。複数の貫通孔７４，７５は、回転子押え板５３および冷却ファン５４の周方向に間隔を空けて設けられる。

【0023】

回転子２１に設けられる複数の冷却孔７１と、回転子押え板５１，５３に設けられる複数の貫通孔７２，７４と、冷却ファン５２に設けられる複数の貫通孔７３，７５とは、それぞれ数が同じであり、径方向の位置および周方向の位置が同じである。すなわち、複数の冷却孔７１と複数の貫通孔７２，７３，７４，７５とは、軸方向に沿って直線状に配置される。また、外気取込口６１，６４と、冷却孔７１および貫通孔７２，７３，７４，７５とは、数が同じであり、径方向の位置が同じであると共に、周方向の間隔が同じである。そのため、回転子２１が所定の回転位置に停止したとき、複数の外気取込口６１，６４と複数の冷却孔７１と複数の貫通孔７２，７３，７４，７５とがそれぞれ直線状に並んで配置される。

【0024】

ブラケット５５は、外気取込口６１より径方向の外方に位置して複数（本実施形態では、４個）のねじ孔８１が設けられる。複数のねじ孔８１は、ブラケット５５の周方向に間隔を空けて配置され、軸方向に沿ってブラケット５５を貫通する。複数（本実施形態では、４個）のロックボルト８２は、複数のねじ孔８１にそれぞれ螺合する。ブラケット４４は、外気取込口６４より径方向の外方に位置して複数（本実施形態では、４個）のねじ孔８３が設けられる。複数のねじ孔８３は、ブラケット４４の周方向に間隔を空けて配置され、軸方向に沿ってブラケット４４を貫通する。複数（本実施形態では、４個）のロックボルト８４（ロック機構）は、複数のねじ孔８３にそれぞれ螺合する。ロックボルト８２，８４は、先端部が冷却ファン５２，５４に当接することで、回転子２１を回転不能に固定することで位置決めすることができる。なお、ロックボルト８２，８４の先端部を冷却ファン５２，５４に直接当接させなくてもよい。例えば、ロックボルト８４を回して、先端部が冷却ファン５２，５４や回転子２１などに設けられたロック板を押して作動し、回転子２１を固定してもよい。また、ロックボルト８４を回して、先端部が冷却ファン５２，５４や回転子２１に設けられたねじ穴に螺合し、回転子２１を固定してもよい。また、ロック機構は、ロックボルト８４に限らず、その他の機構であってもよい。

【0025】

回転子２１が回転すると、冷却ファン５２，５４が回転する。冷却ファン５２が回転すると、外気が外気取込口６１から冷却通路６３に取り込まれる。冷却通路６３に取り込まれた外気は、冷却通路６３を流れるときに回転子２１における軸方向の一方側を冷却し、外気排出口６２から外部に排出される。一方、冷却ファン５４が回転すると、外気が外気取込口６４から冷却通路６６に取り込まれる。冷却通路６６に取り込まれた外気は、冷却通路６６を流れるときに回転子２１における軸方向の他方側を冷却し、貫通孔４８ａから通風路６７に流れる。通風路６７に取り込まれた外気は、通風路６７を流れるときに固定子２２を冷却し、貫通孔４７ａから外部に排出される。

【0026】

また、外気取込口６１，６４から冷却通路６３，６６に取り込まれた外気は、回転子２１の冷却孔７１に流入する。外気が冷却孔７１を流れることで、回転子２１を冷却する。

【0027】

図３は、回転電機における接続部側の側面図である。

【0028】

回転電機１１の接続部側にて、中心位置に回転軸３１が位置する。回転軸３１は、ブラケット４４に軸受４３（図２参照）を介して回転自在に支持される。複数の外気取込口６４は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられる。複数の外気排出口６８は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられる。

【0029】

図４は、回転電機における非接続部側の側面図である。

【0030】

回転電機１１の非接続部側にて、中心位置に回転軸３１が位置する。回転軸３１は、ブラケット５５に軸受４１（図２参照）を介して回転自在に支持される。複数の外気取込口６１は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられる。複数の外気排出口６２は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられる。また、ブラケット５５は、上部に開口部９１が設けられ、下部に開口部９２が設けられる。

【0031】

なお、回転電機１１は、外周部に上部取付部９６と下部取付部９７とストッパ９８が設けられる。上部取付部９６および下部取付部９７は、回転電機１１を車体に固定するためのインタフェイスである。ストッパ９８は、回転電機１１を搬送するときの吊具として使用されると共に、回転電機１１の脱落時に車軸１４（図１参照）に当接して落下による損傷を抑制するものである。

【0032】

＜回転電機の清掃方法＞
図５は、第１実施形態に係る回転電機の清掃方法を表すフローチャートである。

【0033】

ステップＳ１１にて、作業者は、台車の車輪１５（図１参照）をジャッキアップする。台車は、車輪１５がジャッキアップされることで、車輪１５がレールから浮く。すると、作業者は、車輪１５を自由に回転させることができる。

【0034】

ステップＳ１２にて、作業者は、複数の外気取込口６１，６４の周囲の塵埃を除去する。回転電機１１は、長期の仕様により、外気取込口６１，６４が形成されたブラケット５５，４４の外面に塵や埃などが付着する。そのため、冷却孔７１の清掃時に、ブラケット５５，４４の外面に付着した塵や埃などが外気取込口６１，６４から回転電機１１の内部に侵入しないように、事前に外気取込口６１，６４の周囲の塵埃を除去する。

【0035】

ステップＳ１３にて、作業者は、車輪１５を、回転治具などを用いて回転させ、回転子２１に設けられた冷却孔７１の位置を外気取込口６１，６４の位置に合わせる。そのため、冷却孔７１と外気取込口６１，６４とが軸方向に沿って直線状に配置されることとなり、回転電機１１の外部から外気取込口６１，６４を通して回転子２１の冷却孔７１にアクセスが可能となる。

【0036】

ステップＳ１４にて、作業者は、回転子２１を回転不能とする。台車がジャッキアップされて車輪１５がレールから浮いており、車輪１５が自由回転自在である。車輪１５が自由回転しないように、回転子２１を固定子２２側に固定することで、回転子２１の冷却孔７１の位置が外気取込口６１，６４に対してずれないようにする。

【0037】

ここで、上述したステップＳ１１からステップＳ１４の作業について、図面を用いて説明する。図６は、回転子の固定状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【0038】

回転電機１１の回転子２１は、回転軸３１、駆動軸１６、カップリング１２、連結軸１７、減速装置１３、車軸１４を介して車輪１５に駆動連結されている。そのため、車輪１５がジャッキアップされてレールから浮いた状態で、作業者が車輪１５を回転させると、回転軸３１と共に回転子２１が回転する。回転軸３１は、軸方向の端部にキー溝３１ａが設けられている。キー溝３１ａが所定の回転位置、例えば、鉛直方向の真上の位置に位置するとき、冷却孔７１が外気取込口６１，６４に合うように、事前に回転軸３１に形成するキー溝３１ａの位置を設定しておく。作業者は、キー溝３１ａを見ながら車輪１５を回転させ、冷却孔７１の位置を外気取込口６１，６４に合わせる。冷却孔７１の位置が外気取込口６１，６４の位置に合うと、冷却孔７１と外気取込口６１，６４が軸方向に沿った直線状に並ぶ。この状態で、作業者は、複数のロックボルト８２，８４を回転し、先端部を冷却ファン５２，５４に当接させる。すると、冷却ファン５２，５４は、ロックボルト８２，８４を介してブラケット５５，４４に支持されることから、回転できなくなる。そして、冷却ファン５２，５４が固定された回転子２１も回転できなくなり、固定子２２側に対して回転不能に支持される。なお、ロックボルト８２，８４を回転子２１に直接当接することで、回転子２１を回転不能としてもよい。

【0039】

図５に戻り、ステップＳ１５にて、作業者は、清掃用のブラシ１０１を一方の外気取込口６４から冷却孔７１に挿入する。ブラシ１０１は、外部から冷却孔７１まで届く長さを有し、先端部に多数の毛が固定された植毛部１０１ａがある。そのため、清掃用のブラシ１０１を外気取込口６４から挿入すると、清掃用のブラシ１０１は、植毛部１０１ａが冷却孔７１の内面まで届いて接触する。この場合、植毛部１０１ａの毛の長さは、植毛部１０１ａが冷却孔７１に位置したとき、先端が冷却孔７１の内面に押し付けられる長さである。

【0040】

ステップＳ１６にて、作業者は、ブラシ１０１を往復移動させることで、冷却孔７１の内面に押し付けられた植毛部１０１ａを冷却孔７１内で往復移動させる。このとき、作業者は、冷却孔７１の長さだけブラシ１０１を往復移動させる。すると、ブラシ１０１の植毛部１０１ａが冷却孔７１の内面に押し付けられた状態で移動するため、植毛部１０１ａにより冷却孔７１の内面に付着していた塵埃がかき取られて除去される。

【0041】

ステップＳ１７にて、作業者は、清掃用のブラシ１０１を外気取込口６４から外部に抜き取る。すなわち、ブラシ１０１を往復移動すると、植毛部１０１ａが冷却孔７１の内面に付着していた塵埃をかき取って除去するため、冷却孔７１の内面が露出する。冷却孔７１の内面から塵埃が除去されると、作業者は、清掃用のブラシ１０１を冷却孔７１から抜き取る。

【0042】

上述したステップＳ１５の作業について、図面を用いて説明する。図７は、ブラシを挿入するときの状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【0043】

作業者は、清掃用のブラシ１０１を、一方の外気取込口６４から貫通孔７４，７５を通して冷却孔７１に挿入する。ブラシ１０１は、直線状をなすロッドの先端部に多数の毛が固定された植毛部１０１ａを有し、植毛部１０１ａが外気取込口６４から冷却孔７１まで届く長さである。そして、ブラシ１０１は、植毛部１０１ａが冷却孔７１に挿入されたとき、植毛部１０１ａの毛の先端が冷却孔７１の内面に接触して押し付けられる。

【0044】

また、上述したステップＳ１６の作業について、図面を用いて説明する。図８は、ブラシによる冷却孔のかき取り状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【0045】

作業者は、ブラシ１０１の植毛部１０１ａの毛の先端が冷却孔７１の内面に押し当てられた状態で、ブラシ１０１を往復移動する。すると、ブラシ１０１の植毛部１０１ａが冷却孔７１の内面にこすることで、冷却孔７１の内面に付着していた塵埃がかき取られて除去される。このとき、ブラシ１０１周方向に往復回動させ、植毛部１０１ａにより冷却孔７１の内面に付着していた塵埃をかき取ってもよい。

【0046】

図５に戻り、ステップＳ１８にて、全ての冷却孔７１に対してブラシ１０１による塵埃のかき取り作業が終了したかどうかを確認する。ここで、全ての冷却孔７１に対してブラシ１０１による塵埃のかき取り作業が終了していないとき（Ｎｏ）、ステップＳ１５に戻り、ステップＳ１５からステップＳ１８の作業を繰り返す。一方、全ての冷却孔７１に対してブラシ１０１による塵埃のかき取り作業が終了しているとき（Ｙｅｓ）、ステップＳ１９に移行する。

【0047】

ステップＳ１１からステップＳ１８までの作業で、回転電機１１の主な清掃作業は終了する。ブラシ１０１により回転子２１の各冷却孔７１に付着していた塵埃がかき取られて除去される。除去された塵埃は、冷却孔７１内に残されるが、回転電機１１の使用時に、外部に排出される。すなわち、回転子２１が回転すると、冷却ファン５２，５４が回転し、外気が外気取込口６１，６４から冷却通路６３，６６に取り込まれ、各冷却孔７１に流れる。そのため、冷却孔７１に残された塵埃は、外気により冷却孔７１から排出され、外気排出口６２，６８から外部に排出される。

【0048】

但し、回転子２１の各冷却孔７１に残された塵埃を回転電機１１の外部に積極的に排出して回収することで、塵埃の飛散を防止することが好ましい。この場合は、以下に説明するステップＳ１９以降の作業を実施する。

【0049】

ステップＳ１９にて、作業者は、外気取込口６４に案内ノズル１０２を挿入する。案内ノズル１０２は、円筒形状をなし、外気取込口６４から貫通孔７５まで届く長さを有する。案内ノズル１０２により外部から貫通孔７５，７４を通して冷却孔７１まで直線状につながる流路が形成される。

【0050】

上述したステップＳ１９の作業について、図面を用いて説明する。図９は、案内ノズルの取付状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【0051】

作業者は、外部から案内ノズル１０２を外気取込口６４に挿入する。案内ノズル１０２は、例えば、中空ボルトである。案内ノズル１０２としての中空ボルトは、頭部１０２ａと円筒部１０２ｂとを有する。中空ボルトは、頭部１０２ａに六角穴１０２ｃが形成されることで軸方向に貫通する貫通孔１０２ｄが設けられる。案内ノズル１０２は、先端部が貫通孔７５に通され、頭部１０２ａがブラケット４４に外面に当接する。なお、案内ノズル１０２は、中空ボルトに限定されるものではなく、例えば、円筒管などであってもよい。また、案内ノズル１０２は、先端部が貫通孔７５に挿通されることが好ましいが、貫通孔７４に通されていてもよい。つまり、案内ノズル１０２は、外部から冷却孔７１までの間で、外部から冷却孔７１に空気を供給するための流路を形成するガイドの役割を担うものであれば、形状は限定されない。

【0052】

図５に戻り、ステップＳ２０にて、作業者は、外部から案内ノズル１０２にエアガン１０３を取付ける。エアガン１０３は、空気を供給するものである。エアガン１０３は、案内ノズル１０２を通して冷却孔７１に空気を供給する。

【0053】

ステップＳ２１にて、作業者は、集塵ネット１０４と塞ぎ栓１０５を取付ける。集塵ネット１０４は、冷却孔７１から除去されて空気により排出された塵埃を集めるものであり、外気取込口６１および外気排出口６２を覆う。塞ぎ栓１０５は、案内ノズル１０２およびエアガン１０３や集塵ネット１０４が取れ付けられていない複数の貫通孔４７ａを塞ぐものである。

【0054】

上述したステップＳ２０とステップＳ２１の作業について、図面を用いて説明する。図１０は、エアガンおよび集塵ネット１０４の取付状態を表す回転電機の上側の断面図である。

【0055】

作業者は、エアガン１０３を保持し、先端部の六角形をなすノズル部１０３ａを外部から案内ノズル１０２の六角穴１０２ｃに嵌合させる。このとき、エアガン１０３を案内ノズル１０２に保持させてもよいし、作業者が保持していてもよい。また、作業者は、回転電機１１の一方側に集塵ネット１０４を取付ける。集塵ネット１０４は、空気は通り抜けるが、微細な塵や埃などは通り抜けないメッシュの袋形状をなす。集塵ネット１０４は、複数の外気取込口６１と複数の外気排出口６２を被覆する。また、作業者は、回転電機１１の外周部に設けられた複数の貫通孔４７ａに塞ぎ栓１０５を取付ける。塞ぎ栓１０５は、複数の貫通孔４７ａを閉止する。

【0056】

図５に戻り、ステップＳ２２にて、作業者は、エアガン１０３を作動し、ノズル部１０３ａから案内ノズル１０２の貫通孔１０２ｄに空気（気体）を噴射する。ノズル部１０３ａから噴射された空気は、案内ノズル１０２の貫通孔１０２ｄから冷却孔７１に供給される。すると、ブラシ１０１により除去されて冷却孔７１に溜まった塵埃が空気により搬送され、集塵ネット１０４に排出される。

【0057】

ステップＳ２３にて、エアガン１０３と案内ノズル１０２を取り外す。すなわち、エアガン１０３により案内ノズル１０２を通して冷却孔７１に空気を供給すると、冷却孔７１に溜まっていた塵埃が排出される。冷却孔７１から塵埃が排出されると、作業者は、エアガン１０３と案内ノズル１０２を取り外す。

【0058】

ステップＳ２４にて、全ての冷却孔７１に対して空気による塵埃の排出作業が終了したかどうかを確認する。ここで、全ての冷却孔７１に対して空気による塵埃の排出作業が終了していないとき（Ｎｏ）、ステップＳ１９に戻り、ステップＳ１９からステップＳ２４の作業を繰り返す。なお、ステップＳ１９で、全ての外気取込口６４に案内ノズル１０２をそれぞれ挿入した場合、ステップＳ２０に戻り、ステップＳ２０からステップＳ２４の作業を繰り返す。一方、全ての冷却孔７１に対して空気による塵埃の排出作業が終了しているとき（Ｙｅｓ）、ステップＳ２５に移行する。

【0059】

ステップＳ２５にて、作業者は、集塵ネット１０４と塞ぎ栓１０５を取り外す。このとき、集塵ネット１０４は、各冷却孔７１から排出された塵埃が入っており、塵埃が飛散しないようにブラケット５５から取外しことが好ましい。

【0060】

ステップＳ２６にて、作業者は、ロックボルト８２，８４を緩めることで、回転子２１の固定を解除し、回転子２１を回転自在とする。

【0061】

ステップＳ２７にて、作業者は、台車の車輪１５（図１参照）をジャッキダウンすることで、車輪１５をレールに着地させる。台車は、車輪１５がジャッキダウンされることで、車輪１５がレールに着地し、車輪１５がレール上を回転自在となる。

【0062】

ここで、清掃用の空気による塵埃の排出経路について説明する。図１１は、清掃用の空気の供給経路を表す回転電機の断面図である。

【0063】

エアガン１０３から供給された空気は、案内ノズル１０２の貫通孔１０２ｄから貫通孔７４，７５を通って冷却孔７１に供給される。ここで、冷却孔７１に溜まっていた塵埃は、空気により搬送され、貫通孔７２，７３および冷却通路６３を通り、外気取込口６１から集塵ネット１０４に排出される。また、冷却孔７１に溜まっていた塵埃は、貫通孔７２，７３および冷却通路６３を通り、外気排出口６２から集塵ネット１０４に排出される。

【0064】

［第２実施形態］
第２実施形態にて、回転電機は、第１実施形態と同様であり、図１および図２を用いて説明する。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0065】

第２実施形態では、複数の外気取込口６１および複数の外気排出口６２のうち、一つの外気取込口６１にエアガンを取付け、一つの外気排出口６２に集塵ネットを装着し、残りの外気取込口６１および外気排出口６２に塞ぎ栓を装着し、冷却孔７１の清掃作業を実施するものである。

【0066】

図１２は、回転電機における接続部側の側面図である。

【0067】

回転電機１１の接続部側にて、複数の外気取込口６４は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられ、複数の外気排出口６８は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられる。複数の外気排出口６８に塞ぎ栓１１１を装着することで、外気排出口６８を閉止する。

【0068】

図１３は、回転電機における非接続部側の側面図である。

【0069】

回転電機１１の非接続部側にて、複数の外気取込口６１は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられ、複数の外気排出口６８は、回転軸３１の周囲に周方向に間隔を空けて設けられる。また、ブラケット５５は、上部に開口部９１が設けられ、下部に開口部９２が設けられる。上部の外気排出口６２に塞ぎ栓１１２を装着することで、外気排出口６２を閉止する。複数の開口部９１，９２に塞ぎ栓１１３，１１４を装着することで、開口部９１，９２を閉止する。複数の外気取込口６１に塞ぎボルト１１５を装着することで、外気取込口６１を閉止する。なお、後述するが、下部の外気排出口６２に集塵ネット１１６を装着する。

【0070】

図１４は、第２実施形態に係る回転電機の清掃方法を表すフローチャートである。

【0071】

ステップＳ１１にて、作業者は、台車の車輪１５（図１参照）をジャッキアップすることで、車輪１５をレールから浮かせる。

【0072】

ステップＳ３１にて、作業者は、所定の位置に塞ぎ栓１１１，１１２，１１３，１１４を取付ける。すなわち、塞ぎ栓１１１により上下の外気排出口６８が閉止される。塞ぎ栓１１２により上部の外気排出口６２が閉止される。塞ぎ栓１１３，１１４により複数の開口部９１，９２が閉止される。

【0073】

ステップＳ１２からステップＳ２０までの作業は、第１実施形態とほぼ同様であることから説明は省略する。

【0074】

ステップＳ２１にて、作業者は、集塵ネット１１６と塞ぎ栓１０５を取付ける。集塵ネット１１６は、冷却孔７１から除去されて空気により排出された塵埃を集めるものであり、外気排出口６２を覆う。すなわち、塵埃の排出口を１か所に集約する。塞ぎ栓１０５は、案内ノズル１０２およびエアガン１０３や集塵ネット１０４が取れ付けられていない複数の貫通孔４７ａを塞ぐものである。

【0075】

ステップＳ２２にて、作業者は、エアガン１０３を作動し、案内ノズル１０２に空気を噴射する。エアガン１０３から噴射された空気は、案内ノズル１０２から冷却孔７１に供給される。すると、ブラシ１０１により除去されて冷却孔７１に溜まった塵埃が空気により搬送され、集塵ネット１１６に排出される。

【0076】

ステップＳ２３からステップＳ２７までの作業は、第１実施形態とほぼ同様であることから説明は省略する。

【0077】

ここで、清掃用の空気による塵埃の排出経路について説明する。図１５は、清掃用の空気の供給経路を表す回転電機の断面図である。

【0078】

エアガン１０３から供給された空気は、案内ノズル１０２の貫通孔１０２ｄから貫通孔７４，７５を通って冷却孔７１に供給される。ここで、冷却孔７１に溜まっていた塵埃は、空気により搬送され、貫通孔７２，７３および冷却通路６３を通り、一つの外気排出口６２から集塵ネット１１６に排出される。

【0079】

［実施形態の効果］
本実施形態の回転電機の清掃方法は、回転子２１を回して、冷却孔７１と外気取込口（第１外気口）６４とを直線状に配置させ、ロックボルト（ロック機構）８４を作動して回転子２１が回らないように固定するステップと、ブラシ（清掃用ブラシ）１０１を外気取込口６４から冷却孔７１に挿入し、ブラシ１０１を冷却孔７１の内面に押し当てて軸方向に移動することで、冷却孔７１の内面に付着している塵埃をかき取るステップとを有する。

【0080】

そのため、回転子の冷却孔７１とブラケット４４の外気取込口６４とは、径方向の位置が同じであることから、回転子２１を回すと、冷却孔７１と外気取込口６４とを直線状に配置させることができる。ここで、回転子２１が回らないように固定すると、冷却孔７１と外気取込口６４との直線状態が維持される。この状態で、ブラシ１０１を外気取込口６４から冷却孔７１に挿入して軸方向に移動すると、ブラシ１０１により冷却孔７１の内面に付着している塵埃がかき取られる。その結果、冷却孔７１の内面に強固に付着していた塵埃をブラシ１０１により適正に除去することができ、清掃作業の適正化を図ることができる。

【0081】

本実施形態の回転電機の清掃方法は、外気取込口（第２外気口）６１を外部から覆う集塵ネット１０４を設けるステップと、外気取込口６４から冷却孔７１に気体を供給し、冷却孔７１の内面からかき取られた塵埃を気体と共に外気取込口６１から集塵ネット１０４に排出するステップとを有する。そのため、ブラシ１０１軸方向に移動することで、冷却孔７１の内面に付着している塵埃がかき取られ、冷却孔７１に残る。ここで、外気取込口６４から冷却孔７１に気体を供給することで、冷却孔７１に残っている塵埃を外部に排出することができる。そして、冷却孔７１から排出された塵埃は、集塵ネット１０４に集められることから、回転電機周辺への塵埃の飛散を抑制することができる。

【0082】

本実施形態の回転電機の清掃方法は、円筒形状をなす案内ノズル１０２を外気取込口６４に挿入することで、外部から案内ノズル１０２を通して冷却孔７１に気体を供給する流路を形成し、気体を流路を通して冷却孔７１に供給する。そのため、回転子の冷却孔７１とブラケット４４の外気取込口６４とは、軸方向に離れており、気体が外気取込口６４を通して冷却孔７１に供給されにくい。案内ノズル１０２は、外気取込口６４と冷却孔７１とを接続する流路を形成するため、外部からの気体を案内ノズル１０２により形成された流路を通して冷却孔７１に適正に供給することができる。その結果、冷却孔７１に残っている塵埃を供給された気体により集塵ネット１０４に適正に排出することができる。

【0083】

本実施形態の回転電機の清掃方法は、回転子２１は、軸方向の端部に冷却ファン５２，５４が固定され、冷却ファン５２，５４に回転子２１の軸方向に沿って貫通孔７３，７４が形成され、案内ノズル１０２を外気取込口６４に挿入し、案内ノズル１０２の基端部を外気取込口６４に支持させ、案内ノズル１０２の先端部を貫通孔７４に支持させる。そのため、外気取込口６４に挿入された案内ノズル１０２は、片持ち支持となり、不安定である。そこで、案内ノズル１０２の基端部を外気取込口６４に支持させ、先端部を貫通孔７４に支持さることで、案内ノズル１０２が両持ち支持となり、安定する。その結果、外部からの気体を案内ノズル１０２により形成された流路を通して冷却孔７１に適正に供給することができる。

【0084】

本実施形態の回転電機の清掃方法は、外気取込口６１，６４および外気排出口６２，６８は、複数設けられ、複数の外気取込口６４および外気排出口６８のうちの一つの外気取込口６４を開放状態とし、複数の外気取込口６１および外気排出口６２のうちの一つの外気排出口６２に集塵ネット１１６を装着し、残りの外気取込口６１，６４および外気排出口６２，６８に塞ぎ栓１１１，１１２，１１３，１１４を装着し、開放された外気取込口６４から冷却孔７１に気体を供給し、冷却孔７１からかき取られた塵埃を気体と共に外気排出口６２から集塵ネット１１６に排出する。そのため、一つの外気取込口６４と一つの外気排出口６２以外の外気取込口６１，６４および外気排出口６２、６８を塞ぐと、外気取込口６４から冷却孔７１を介して外気排出口６２に到達する一つの流路が形成される。ここで、外部からの気体を外気取込口６４に供給すると、供給された気体は、冷却孔７１に供給され、冷却孔７１に残った塵埃を外気排出口６２から集塵ネット１１６に排出することができる。このとき、気体および塵埃は、一つの限定された流路を流れることから、気体の流速が上昇する。その結果、高速で流れる気体により冷却孔７１に残った塵埃を適切に排出して集塵ネット１０４に集めることができる。

【0085】

なお、上述した実施形態では、ブラシ１０１を外気取込口６４から冷却孔７１に挿入したり、空気を外気取込口６４から冷却孔７１に供給したりし、集塵ネット１０４，１１６を外気取込口６１や外気排出口６２側に装着したが、逆にしてもよい。

【0086】

また、上述した実施形態では、本実施形態の回転電機を全閉型誘導電動機として説明したが、この構成に限定されるものではない。

【0087】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0088】

１０ 駆動装置
１１ 回転電機
１２ カップリング
１３ 減速装置
１４ 車軸
１５ 車輪
１６ 駆動軸
１７ 連結軸
２１ 回転子
２２ 固定子
３１ 回転軸
３２ ロータ鉄芯
３３ ロータバー
３４ ステータ鉄心
３５ ステータコイル
４１，４３ 軸受
４２ ブラケット
４４ ブラケット（第１支持部材）
４５，４６ 支持部
４７，４８ 固定子押え板
４９ 固定子連結部
５１，５３ 回転子押え板
５２，５４ 冷却ファン
５５ ブラケット（第２支持部材）
５６ ブラケット
５７，５８ ラビリンスシール
６１ 外気取込口（第２外気口）
６２ 外気排出口（第２外気口）
６３，６６ 冷却通路
６４ 外気取込口（第１外気口）
６５ カバー
６７ 通風路
６８ 外気排出口（第１外気口）
７１ 冷却孔
７２，７３，７４，７５ 貫通孔
８１，８３ ねじ孔
８２，８４ ロックボルト
９１，９２ 開口部
１０１ ブラシ（清掃用ブラシ）
１０２ 案内ノズル
１０３ エアガン
１０４ 集塵ネット
１０５ 塞ぎ栓
１１１，１１２，１１３，１１４ 塞ぎ栓
１１５ 塞ぎボルト
１１６ 集塵ネット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】