CN108155756B

CN108155756B - 外转型旋转电机

Info

Publication number: CN108155756B
Application number: CN201711180246.1A
Authority: CN
Inventors: 堀雅宽; 床井博洋; 三好努; 矢岛健司
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2037-11-23
Also published as: JP6694804B2; CN108155756A; JP2018090381A

Abstract

本发明提供外转型旋转电机，通过简单的结构能够提高外转型旋转电机的冷却性能，能够轻量化、节省空间。该外转型旋转电机包括：以旋转中心轴为中心地进行旋转的旋转轴；与旋转轴连接的转子框架；与转子框架连接、以旋转中心轴为中心地进行旋转的转子；在转子的内径侧，与转子隔开规定的空隙而配置的定子；与定子连接的定子框架；与定子框架连接、设置于定子框架的内径侧的散热翼片；和与旋转轴连接、设置于散热翼片的内径侧的冷却风扇。

Description

外转型旋转电机

技术领域

本发明涉及外转型旋转电机，特别涉及用于构成需要小型、轻质的电梯用曳引机的适宜的旋转电机。

背景技术

近年来，由于电梯用曳引机的小型化的需求，机构(绳轮、箱体)和制动器、旋转电机一体的构造成为主流。

因此，对于旋转电机也要求小型化(高转矩密度化)。作为一种旋转电机的高转矩密度化的机构，有外转型旋转电机。外转型旋转电机中，转子配置于定子的外周侧，能够增大转子-定子间的间隙(gap)的半径，而且由于转子在外侧，具有能够配置一极的周长较长的大磁体的特征，相比于内转型旋转电机，能够实现高转矩密度化。

但是，作为旋转电机的主要的发热源的线圈位于内径侧，因此由于缩小线圈的配置空间，散热面积也变小，旋转电机的机内温度变高。因此，为了实现小型、轻质的旋转电机，必须提高外转型旋转电机的冷却性能。

对于提高外转型旋转电机的冷却性能的方法，例如有专利文献1记载的技术。专利文献1中，外转子型曳引机包括：经由轴承可旋转地安装于固定轴的绳轮；与该绳轮一体旋转的转子；和具有在该转子的内侧与转子相对设置的定子绕组和定子铁芯的定子，在定子的内周侧设置传导由定子产生的热量并散热的多个散热翼片。根据该结构，由于能够增加转子内径侧的散热面积，能够提高冷却性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-104620号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1中，在定子的内径设置了散热翼片，但是定子的内径侧的空间除去一个方向以外被构造物包围，空气循环变得困难。因此，散热翼片周围的空气温度变高，可能不能得到期待的翼片性能。另外，专利文献1中记载了在框架开有通风孔，通过使用他励的风扇，风接触翼片的结构。但是，如果在框架开孔，那么有可能降低强度或者粉尘、灰尘等垃圾进入电机中。而且，由于使用他励的风扇，必须准备电源，结构复杂化。

本发明鉴于以上情况而提出，其目的在于提供一种外转型旋转电机或者电梯用曳引机，用简单的结构能够提高外转型旋转电机的冷却性能，能够实现轻质化和空间节省化。

用于解决课题的技术手段

本发明的一个方面是一种外转型旋转电机，其包括：以旋转中心轴为中心地进行旋转的旋转轴；与旋转轴连接的转子框架；与转子框架连接、以上述旋转中心轴为中心地进行旋转的转子；在转子的内径侧，与转子隔开规定的空隙而配置的定子；与定子连接的定子框架；与定子框架连接、设置于定子框架的内径侧的散热翼片；和与旋转轴连接、设置于散热翼片的内径侧的冷却风扇。

为了解决上述课题，本发明的另一个方面是一种外转型旋转电机，其包括：旋转轴；经由转子框架与旋转轴连接、由转子芯和配置于转子芯的内径侧的永磁体形成的转子；在隔着规定的空隙配置于转子的内径侧的定子芯设置的多个槽内卷绕有线圈的定子；和与定子连接的定子框架，旋转轴和定子框架经由轴承连接，该外转型旋转电机的特征在于：在定子框架的内径部分设置有翼片，在翼片的内径侧且在定子框架的轴向内侧设置有与旋转轴直接连结的风扇。

发明效果

通过提高冷却性能，能够提供小型、轻质的外转型旋转电机或者电梯用曳引机。

附图说明

图1涉及本发明的外转型旋转电机的实施例1，是表示外转型旋转电机的概要内容的轴向截面图。

图2是表示冷却风扇与散热翼片的例子的立体截面图。

图3涉及本发明的实施例2，是外转型旋转电机的轴向截面图。

图4涉及本发明的实施例3，是定子框架、翼片的径向示意图。

图5涉及本发明的实施例4，是定子框架、翼片的径向示意图。

图6涉及本发明的实施例4，是定子框架、翼片的径向示意图。

图7涉及本发明的实施例4，是定子框架、翼片的径向示意图。

图8是采用作为本发明的一个实施例的外转型旋转电机的电梯用曳引机的轴向截面图。

具体实施方式

以下，基于图示的实施例，对本发明的外转型旋转电机和电梯用曳引机进行说明。以下，对各实施例中关于提高外转型旋转电机的冷却性能的构造的内容进行说明。此外，各实施例中，可以对相同的构成部件使用相同的附图标记进行说明，并省略重复的说明。另外，基本结构相同但是一部分加以改变的构成部件，有时在相同的附图标记上添加字符仅说明不同点。另外，着眼于基本结构进行说明时，可以省略添加的字符。以下仅为实施例，本发明的实施方式不限于下述具体的实施例。

为了方便理解发明，附图等中表示的各结构的位置、大小、形状、范围等，有时并不表示实际的位置、大小、形状、范围等。因此，本发明并不限于附图等公开的位置、大小、形状、范围等。

[实施例1]

图1是本发明的外转型旋转电机的实施例1的轴向截面图。此外，图1虽然是截面图，但是为了方便理解结构，对旋转的构成部件施以黑点，对不旋转(固定)的构成部件以外廓线表示。

本实施例的外转型旋转电机1具有：由转子芯2和永磁体3构成的转子4；以规定间隙设置并配置于转子4的内径侧，由定子芯6和线圈7构成的定子8；以旋转中心轴100为中心进行旋转的旋转轴24；连接转子4与旋转轴24的转子框架9；和以经由轴承与定子8和旋转轴24连接、覆盖转子4和定子8的方式构成的定子框架11。

从图1可以看出，本实施例中，转子4以旋转中心轴100为中心地旋转。本说明书中，为方便，将旋转中心轴100的方向称为“轴向”，将与轴向垂直的方向称为“半径方向”或者“径向”。另外，半径方向中，将接近旋转中心轴100的方向称为“内径侧”或者“内侧”，将远离的方向称为“外径侧”或者“外侧”。

在此，优选线圈7以集中卷绕的方式安装于定子芯6。由此，线圈7的轴向短部的长度变短，外转型旋转电机1的轴向长度变短，能够实现小型化。另外，轴承10以配置于相对于定子8的轴向中心移位了的位置、且设置于定子框架11的内径侧的方式构成。另外，在图1中，除了轴承10之外，使用支承旋转轴24的辅助轴承12，但是也可以没有辅助轴承12。或者，也可以将辅助轴承12配置于比轴承10靠定子8的轴向中心侧的位置。这些构成部件的大小、材质例可以沿用例如专利文献1中记载的现有技术。例如，转子框架9、定子框架11由铸铁构成。

本实施例中，在定子框架11的内径设置有散热翼片13，进而在其内径侧设置有与旋转轴24通过风扇中心轴25直接连结的冷却风扇14。散热翼片13具有例如板状的构造，板的表面垂直于定子框架11的内壁而配置，在旋转轴24的长轴方向(即轴向)具有板的长边。通过散热翼片13，能够增加定子框架11的内径的表面积，因此，由线圈7、定子芯6等产生的热量能够有效地向外转型旋转电机1的外部散出，能够提高冷却性能。

进而，通过在散热翼片13的内径侧配置冷却风扇14，随着旋转轴24的旋转，冷却风扇14搅拌空气，能够形成如冷却风15那样的空气流，能够使空气循环。因此，能够降低散热翼片13的周围的空气温度，并提高散热翼片13的散热效率。冷却风扇14具有例如板状的构造，板的表面相对于旋转中心轴100呈辐射状配置，在旋转轴24的长轴方向(即轴向)具有板的长边。如图1所示，冷却风扇14与转子4一同固定于旋转轴24，由于以旋转中心轴100为中心地进行旋转，因此用于冷却风扇14的旋转动力不是必需的。

在此，冷风扇14优选为风能够从半径方向释放的径流风扇。如果为风从轴向释放的轴流风扇，则为了形成流路，必须在定子框架11、转子框架9或者这两者中设置通风孔，可能引起强度降低、或粉尘、灰尘等进入所述外转型旋转电机的内部等的问题。通过从垂直于旋转轴24的方向释放空气，释放出的空气与定子框架11的内壁和散热翼片13碰撞，在沿定子框架11的内壁的方向上移动，由此能够高效地换气。另外，冷却风扇14和风扇中心轴25，优选为能够从旋转轴24卸下的构造。例如，旋转轴24和风扇中心轴25能够由螺纹构造等结合。由此，在能够在组装外转型旋转电机1后安装冷却风扇14，因此制作变得容易，使得成本降低。

图2是从图1的箭头200方向斜向地看图1的散热翼片13和冷却风扇14的立体图。为了表示内部结构，以在风扇中心轴25的轴中心2分的状态表示。冷却风扇14构成为径流风扇，从风扇中心轴25向散热翼片13的方向吹出空气。

[实施例2]

图3是表示第二实施例的截面图。实施例1中，散热翼片13安装成与旋转中心轴100大致平行。但如图3所示，也可以使用以从旋转轴24起在轴向上越为离开则半径越大的方式斜着配置的散热翼片13A。即，越靠近开口300侧，散热翼片13A与旋转中心轴100的距离越大。由此，散热翼片13A成为从冷却风扇14释放的风的流路引导部件，因此风的流动变得容易，并且散热翼片13A的散热效率得以提高。

图3的结构中，安装散热翼片13A的定子框架11A成为开口300侧的直径较大的锥状。因此，利用作为径流风扇的冷却风扇14，将吹向定子框架11A的内壁的空气流导向定子框架11A的开口500侧，成为能够有效换气的构造。

[实施例3]

在图4表示成为第三实施例的框架构造。图4是对应于从箭头200侧看图1的旋转中心轴100的状况的图，表示了定子框架11的一部分和散热翼片13。

如图4所示，散热翼片可以为与定子框架11B一体形成的散热翼片13B。例如，散热翼片13B作为定子框架11B的一部分而一体地铸造得到，定子框架11B和散热翼片13B一同由铸铁构成。由此，定子框架11B与散热翼片13B之间的热阻变小，于是能够提高冷却性能。

此外，图4中，散热翼片13B为垂直向上且为平行的配置，但可以是，以向旋转中心辐射状地形成、且越向内径去则翼片间隔越窄的方式形成，反之，也可以以越向内径去则翼片间隔越大的方式形成。另外翼片数量为等间隔地设置有9个，但是对翼片数量没有规定，也可以不等间隔地设置。另外，图4中9个翼片设置在1个部位，但是也可以在定子框架11的内周整体设置任意数量。

[实施例4]

在图5表示成为第四实施例的框架构造。实施例3中，使用一体成形了翼片的定子框架11B，但也可以如图5所示，采用将集中多个翼片的散热片13C安装于定子框架11C的结构。由此，定子框架11C的制作变得容易，能够降低成本。即，在铸造定子框架11C时，铸模的构造变得简单，制造变得容易。

图6是表示作为其他例子的框架构造。也可以如图6所示，采用在内径部分设置有平面的定子框架11D。由此，能够安装一般市售的散热片13D，能够进一步降低成本。

图7表示在框架内径部分设置平面的其他方法。也可以如图7所示，采用在内径部分设置有底部平坦的槽的定子框架13E。

图4～图7中，散热片(翼片)的数量为1个，但是也可以如图2所示为2个以上，散热片之间的间隔可以是等间隔的，也可以不是等间隔的。另外，可以在轴向配置多个散热片。

如图5～图7所示，在散热片、散热翼片13与定子框架11分体形成(非一体形成)并且接合的实施例中，散热片、散热翼片13能够由与定子框架11不同的材料形成。例如，散热翼片13能够由铝、铜构成。另外，散热翼片13也能够成为由一体铸造难以成形的形状。为了使热传导优良，优选散热片、散热翼片13与定子框架11紧贴。因此，优选平滑地形成接合面。作为接合方法，例如能够通过螺纹紧固等进行。

[实施例5]

在图8中表示将本发明的外转型旋转电机应用于电梯用曳引机的

实施例5。

如图8所示，在图1表示的外转型旋转电机1安装有：卷绕电梯曳引机用的绳索801(图中表示了绳索的截面)的绳轮802；和机械地对旋转进行制动的制动器803。制动器803具有的制动靴，能够通过夹持转子框架9的一部分而利用摩擦力进行制动。

根据如上的本实施例，使用通过如上所述地提高冷却性能而小型化的外转型旋转电机1，因此能够使电梯用曳引机轻量化，能够降低设置花费的成本。

附图标记说明

1……旋转电机；2……转子芯；3……永磁体；4……转子；6……定子芯；7……线圈；8……定子；9……转子框架；10……轴承；11……定子框架；12……辅助轴承；24……旋转轴；25……风扇中心轴；13……散热翼片；14……冷却风扇；15……冷却风；100……旋转中心轴；801……绳索；802……绳轮；803……制动器。

Claims

1.一种外转型旋转电机，其特征在于，包括：

以旋转中心轴为中心地进行旋转的旋转轴；

与所述旋转轴连接的转子框架；

与所述转子框架连接、以所述旋转中心轴为中心地进行旋转的转子；

在所述转子的内径侧，与所述转子隔开规定的空隙而配置的定子；

与所述定子连接的定子框架；

与所述定子框架连接、设置于所述定子框架的内径侧的散热翼片；和

与所述旋转轴连接、设置于所述散热翼片的内径侧的冷却风扇，

所述冷却风扇为在径向释放空气的径流风扇，

由所述冷却风扇从垂直于所述旋转轴的方向释放的空气不与所述转子和所述定子接触，而与所述定子框架的内壁和所述散热翼片碰撞，在沿所述定子框架的内壁的方向上移动，

所述定子框架和所述散热翼片一体形成。

2.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翼片以随着从所述旋转轴在轴向离开，与所述旋转中心轴的距离变大的方式配置。

3.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

还具有安装于所述定子框架的内径部分的添加散热翼片。

4.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

集中多个添加散热翼片而构成的散热片安装于所述定子框架的内径部分。

5.如权利要求4所述的外转型旋转电机，其特征在于：

在所述定子框架的内径部分设置有安装所述散热片的平面。

6.如权利要求5所述的外转型旋转电机，其特征在于：

在所述定子框架的内径部分设置有以所述平面作为底面的槽。

7.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

包括绳轮，该绳轮与所述转子框架连接，以所述旋转中心轴为中心地进行旋转而卷绕绳索。

8.如权利要求7所述的外转型旋转电机，其特征在于：

包括对所述转子框架进行制动的制动器。

9.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述转子由转子芯和配置于所述转子芯的内径侧的永磁体形成，

所述定子由隔着规定的空隙配置于所述转子的内径侧的定子芯和配置于所述定子芯的线圈形成，

所述旋转轴和定子框架经由轴承连接。

10.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述定子框架具有包围所述旋转中心轴的大致圆筒形状的圆筒部件，经由轴承与所述旋转轴连接，

而且所述圆筒部件配置成与所述旋转轴在轴向上错开，

在所述圆筒部件的内侧设置所述散热翼片。

11.如权利要求10所述的外转型旋转电机，其特征在于：

在所述旋转轴安装有成为所述冷却风扇的旋转中心的风扇中心轴，所述风扇中心轴配置于所述圆筒部件的内径侧。

12.如权利要求11所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述圆筒部件构成为，距所述轴承较远的一端开放而形成开口，在至少一部分具有所述开口侧的直径较大的锥状构造。

13.如权利要求12所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翼片设置于所述锥状构造的部分。

14.如权利要求13所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翼片配置成，在靠近所述开口的一侧离所述冷却风扇较远。