JP2013021884A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、スロット内の導線密度が高い場合でも冷却媒体を発熱源であるコイルへ直接供給し、固定子の冷却性能向上を図る。
【解決手段】この発明のエレベータ用巻上機用電動機は、固定子と、この固定子の内側に回転可能に支持された回転子とを備え、前記固定子は、内周面5Aが開口し軸線方向に延びた複数のスロット5Cが周方向に間隔を空けて形成された中空円筒形状のステータコア5と、スロット5Cに装着されたコイルとを含み、ステータコア5は、スロット5Cの周囲に軸線方向に沿って断続的に形成され、空気をコイルの周囲に供給する冷却流路5Eを有している。
【選択図】図3
【解決手段】この発明のエレベータ用巻上機用電動機は、固定子と、この固定子の内側に回転可能に支持された回転子とを備え、前記固定子は、内周面5Aが開口し軸線方向に延びた複数のスロット5Cが周方向に間隔を空けて形成された中空円筒形状のステータコア5と、スロット5Cに装着されたコイルとを含み、ステータコア5は、スロット5Cの周囲に軸線方向に沿って断続的に形成され、空気をコイルの周囲に供給する冷却流路5Eを有している。
【選択図】図3
Description
この発明は、内周面が開口し軸線方向に延びた複数のスロットが周方向に間隔を空けて形成された中空円筒形状のステータコアと、前記スロットに装着されたコイルとを有する固定子を備えた回転電機に関する。
従来の電動機は、コイルに電流を流すことにより発生するジュール熱によってコイルの絶縁被膜やコイルを絶縁する絶縁紙等が絶縁破壊しないように、固定子を冷却している。この一例として、スロットとステータコアの外周面との間に回転中心軸に対して垂直方向に延びた冷却流路を形成し、この冷却流路を通じてステータコアの外部からスロットへ冷却媒体を供給した電動機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この電動機の場合、スロットに供給された冷却媒体は、スロット内に収められたコイルを構成する銅線間の空隙に浸透するため、冷却媒体を積極的に発熱源であるコイルに供給でき、固定子を効率的に冷却している。
この電動機の場合、スロットに供給された冷却媒体は、スロット内に収められたコイルを構成する銅線間の空隙に浸透するため、冷却媒体を積極的に発熱源であるコイルに供給でき、固定子を効率的に冷却している。
しかしながら、一般的に電動機を高出力化、小型化を図る場合、コイルを構成する銅線同士や銅線とスロットとの密着度合いが高くなり、それだけそれぞれの空隙が小さくなり、空隙を通過する冷却媒体の量が減少して固定子の冷却効率が悪化するという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、スロット内に装着されたコイルを構成する導線密度が高い場合でも、固定子の冷却効率が悪化することなく、高い冷却効率が確保される固定子を有する回転電機を得ることを目的とする。
この発明に係る回転電機は、固定子と、この固定子の内側に回転可能に支持された回転子とを備え、前記固定子は、内周面が開口し軸線方向に延びた複数のスロットが周方向に間隔を空けて形成された中空円筒形状のステータコアと、前記スロットに装着されたコイルとを含む回転電機であって、
前記ステータコアは、前記スロットの周囲に軸線方向に沿って断続的に形成されているとともに冷却媒体を前記コイルの周囲に供給する冷却流路を有している。
前記ステータコアは、前記スロットの周囲に軸線方向に沿って断続的に形成されているとともに冷却媒体を前記コイルの周囲に供給する冷却流路を有している。
この発明に係る回転電機によれば、ステータコアには、スロットの周囲に軸線方向に沿って断続的に冷却流路が形成され、冷却媒体は冷却流路を通じてコイルの周囲に供給されるので、スロット内に装着されたコイルを構成する導線密度が高い場合でも、固定子は高い冷却効率が確保される。
以下、この発明の各実施の形態のエレベータ巻上機用電動機について、図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるエレベータ巻上機用電動機(以下、電動機と略称する。)が用いられた巻上機の上半分を示す断面図である。
この巻上機は、電動機のシャフト9の端部に綱車10が固定されている。
電動機は、中空円筒形状のフレーム7と、このフレーム7に固定された固定子1と、この固定子1の内側であってシャフト9に固定されているとともに軸受11により回転支持された回転子2とを備えている。
固定子1は、中空円筒形状のステータコア5と、このステータコア5に装着されたコイル4とを備えている。
回転子2は、外周面に複数の永久磁石3が固着されている。
図1はこの発明の実施の形態1によるエレベータ巻上機用電動機(以下、電動機と略称する。)が用いられた巻上機の上半分を示す断面図である。
この巻上機は、電動機のシャフト9の端部に綱車10が固定されている。
電動機は、中空円筒形状のフレーム7と、このフレーム7に固定された固定子1と、この固定子1の内側であってシャフト9に固定されているとともに軸受11により回転支持された回転子2とを備えている。
固定子1は、中空円筒形状のステータコア5と、このステータコア5に装着されたコイル4とを備えている。
回転子2は、外周面に複数の永久磁石3が固着されている。
図2〜図4に示した中空円筒形状のスタータコア5は、内周面5Aが開口し軸線方向に延びた複数のスロット5Cが周方向に間隔を空けて形成されている。このスロット5Cを区画した各ティース5Dには、導線である銅線がスロット5Cを通過して巻回されて、ステータコア5にコイル4が装着されている。
このステータコア5は、図5に示す第1の電磁鋼板体5Gと、図6に示す第2の電磁鋼板体5Hとが交互に積層されて構成されている。
第1の電磁鋼板体5Gは、複数の電磁鋼板を積層して形成されているとともにスロット5Cの構成要素であって第1のティース部5D1で区画されたスロット部5C1を有している。
第2の電磁鋼板体5Hは、複数の電磁鋼板を積層して形成されているとともに第2のティース部5D2で区画された、スロット5Cの構成要素であるスロット部5C1及びこのスロット部5C1を囲って形成された冷却流路5Eを有している。
冷却流路5Eは、第1のティース部5D1に対する第2のティース部5D2の周方向の幅寸法を小さくし、また第2のティース部5D2の径方向寸法を大きくすることで形成される。
また、第2の電磁鋼板体5Hは、冷却流路5Eから径外側方向に延びてステータコア5の外周面5Bの外側と連通した径方向流路5Fを有している。
なお、ティース5Dは、第1のティース部5D1及び第2のティース部5D2により構成されている。
このステータコア5は、図5に示す第1の電磁鋼板体5Gと、図6に示す第2の電磁鋼板体5Hとが交互に積層されて構成されている。
第1の電磁鋼板体5Gは、複数の電磁鋼板を積層して形成されているとともにスロット5Cの構成要素であって第1のティース部5D1で区画されたスロット部5C1を有している。
第2の電磁鋼板体5Hは、複数の電磁鋼板を積層して形成されているとともに第2のティース部5D2で区画された、スロット5Cの構成要素であるスロット部5C1及びこのスロット部5C1を囲って形成された冷却流路5Eを有している。
冷却流路5Eは、第1のティース部5D1に対する第2のティース部5D2の周方向の幅寸法を小さくし、また第2のティース部5D2の径方向寸法を大きくすることで形成される。
また、第2の電磁鋼板体5Hは、冷却流路5Eから径外側方向に延びてステータコア5の外周面5Bの外側と連通した径方向流路5Fを有している。
なお、ティース5Dは、第1のティース部5D1及び第2のティース部5D2により構成されている。
この巻上機は、電動機の駆動により、シャフト9及び綱車10が時計方向、または反時計方向に回転することで、綱車10に巻き掛けられたロープ(図示せず)に吊下した乗りかご(図示せず)が昇降する。
電動機では、コイル4の通電により、回転子2は回転するが、このときファン8も回転し、フレーム7の流入口7Aからフレーム7の内部に流入した冷却媒体である空気は、主にフレーム7とステータコア5との間の空隙Gを矢印イの方向に流れる。
この後、この空気の一部は、径方向通路5F、冷却流路5Eを矢印ロの方向に流れ、引き続きステータコア5と回転子2との間の空隙を矢印ハの方向に流れ、排出口7Bを通じてフレーム7の外部に排出される。
なお、ステータコア5は、フレーム7の内壁面に固定されているも、部分的に固定されており、径方向通路5Fは、ステータコア5とフレーム7の内壁面との間に形成された空隙Gに指向しており、空隙Gを矢印イの方向に流れた空気は、空隙Gを通じて径方向通路5Fに確実に導かれる。
また、ステータコア5内で冷却流路5Eに導かれた空気の一部は、軸線方向に流れを変えてスロット5Cに沿って流れてステータコア5内を通過し、排出口7Bを通じてフレーム7の外部に排出される。
電動機では、コイル4の通電により、回転子2は回転するが、このときファン8も回転し、フレーム7の流入口7Aからフレーム7の内部に流入した冷却媒体である空気は、主にフレーム7とステータコア5との間の空隙Gを矢印イの方向に流れる。
この後、この空気の一部は、径方向通路5F、冷却流路5Eを矢印ロの方向に流れ、引き続きステータコア5と回転子2との間の空隙を矢印ハの方向に流れ、排出口7Bを通じてフレーム7の外部に排出される。
なお、ステータコア5は、フレーム7の内壁面に固定されているも、部分的に固定されており、径方向通路5Fは、ステータコア5とフレーム7の内壁面との間に形成された空隙Gに指向しており、空隙Gを矢印イの方向に流れた空気は、空隙Gを通じて径方向通路5Fに確実に導かれる。
また、ステータコア5内で冷却流路5Eに導かれた空気の一部は、軸線方向に流れを変えてスロット5Cに沿って流れてステータコア5内を通過し、排出口7Bを通じてフレーム7の外部に排出される。
なお、第2の電磁鋼板体5Hは、全スロット部5C1の周囲にそれぞれ冷却流路5Eを形成したが、必ずしも冷却流路5Eを全スロット部5C1に形成する必要性はなく、選択したスロット部5C1のみに冷却流路5Eを形成するようにしてもよい。
この実施の形態による電動機によれば、ステータコア5には、スロット5Cの周囲に軸線方向に沿って断続的に冷却流路5Eが形成され、空気は冷却流路5Eを通じて発熱源であるコイル4の周囲に供給されるので、コイル4は空気により直接され、スロット5C内に装着されたコイル4を構成する銅線の密度が高い場合でも、固定子1は高い冷却効率が確保される。
また、冷却流路5Eは、スロット部5C1のスロット5Cの開口側を除いた全周を囲って形成されているので、発熱源であるコイル4と空気との接触面積は増大し、より高い効率でコイル4は冷却される。
また、冷却流路5Eは、スロット部5C1のスロット5Cの開口側を除いた全周を囲って形成されているので、発熱源であるコイル4と空気との接触面積は増大し、より高い効率でコイル4は冷却される。
また、ステータコア5は、電磁鋼板が積層されて形成されているとともにスロット部5C1を有する第1の電磁鋼板体5Gと、電磁鋼板が積層されて形成されているとともに、スロット部5C1、冷却流路5E及び径方向流路5Fを有する第2の電磁鋼板体5Hとが交互に積層されている。
従って、第1の電磁鋼板体5G及び第2の電磁鋼板体5Hのぞれぞれの電磁鋼板の枚数を調整することで、ステータコア5内を流通する空気流量を簡単に調整することができ、コイル4を冷却するに当たって最適な空気流量でステータコア5内に流通させることができる。
従って、第1の電磁鋼板体5G及び第2の電磁鋼板体5Hのぞれぞれの電磁鋼板の枚数を調整することで、ステータコア5内を流通する空気流量を簡単に調整することができ、コイル4を冷却するに当たって最適な空気流量でステータコア5内に流通させることができる。
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2による電動機のステータコア6を示す斜視図、図8は図7のステータコア6を示す一部切り欠き正面図、図9は図7のステータコア6を示す分解斜視図、図10は図9の第1の電磁鋼板体6Hを示す正面図、図11は図9の第2の電磁鋼板体6Iを示す正面図である。
中空円筒形状のスタータコア6は、内周面6Aが開口し軸線方向に延びた複数のスロット6Cが周方向に間隔を空けて形成されている。このスロット6Cを区画した各ティース6Dには、導線である銅線がスロット6Cを通過して巻回されて、ステータコア6にコイル4が装着されている。
図7はこの発明の実施の形態2による電動機のステータコア6を示す斜視図、図8は図7のステータコア6を示す一部切り欠き正面図、図9は図7のステータコア6を示す分解斜視図、図10は図9の第1の電磁鋼板体6Hを示す正面図、図11は図9の第2の電磁鋼板体6Iを示す正面図である。
中空円筒形状のスタータコア6は、内周面6Aが開口し軸線方向に延びた複数のスロット6Cが周方向に間隔を空けて形成されている。このスロット6Cを区画した各ティース6Dには、導線である銅線がスロット6Cを通過して巻回されて、ステータコア6にコイル4が装着されている。
スタータコア6は、複数枚の電磁鋼板が積層された第1の電磁鋼板体6Hと、複数枚の電磁鋼板が積層された第2の電磁鋼板体6Iとが交互に積層されて構成されている。
第1の電磁鋼板体6Hは、スロット6Cの構成要素であって第1のティース部6D1で区画されたスロット部6C1、及び外周部6Bに軸線方向に延びて形成された第1の軸方向流路部6F1を有している。この第1の軸方向流路部6F1は、周方向に沿って等分間隔で形成されている。
第2の電磁鋼板体6Iは、複数の電磁鋼板を積層して形成されているとともに第2のティース部6D2で区画された、スロット6Cの構成要素であるスロット部6C1及びこのスロット部6C1を囲って形成された冷却流路6Eを有している。
冷却流路6Eは、第1のティース部6D1に対する第2のティース部6D2の周方向の幅寸法を小さくし、また第2のティース部6D2の径方向寸法を大きくすることで形成される。
また、第2の電磁鋼板体6Iは、外周部6Bに軸線方向に延びて形成された第2の軸方向流路部6F2と、この第2の軸方向流路部6F2から径外側方向に延びて形成された径方向流路6Gとを有している。この第2の軸方向流路部6F2は、第1の軸方向流路部6F1と同一線上にある。
なお、ティース6Dは、第1のティース部6D1及び第2のティース部6D2により構成されている。
また、軸方向流路6Fは、第1の軸方向流路部6F1及び第2の軸方向流路部6F2により構成されている。
なお、第2の電磁鋼板体6Iは、全スロット部6C1の周囲にそれぞれ冷却流路6Eを形成したが、必ずしも冷却流路6Eを全スロット部6C1に形成する必要性はなく、選択したスロット部6C1のみに冷却流路6Eを形成するようにしてもよい。
他の構成は、実施の形態1の電動機と同じである。
第1の電磁鋼板体6Hは、スロット6Cの構成要素であって第1のティース部6D1で区画されたスロット部6C1、及び外周部6Bに軸線方向に延びて形成された第1の軸方向流路部6F1を有している。この第1の軸方向流路部6F1は、周方向に沿って等分間隔で形成されている。
第2の電磁鋼板体6Iは、複数の電磁鋼板を積層して形成されているとともに第2のティース部6D2で区画された、スロット6Cの構成要素であるスロット部6C1及びこのスロット部6C1を囲って形成された冷却流路6Eを有している。
冷却流路6Eは、第1のティース部6D1に対する第2のティース部6D2の周方向の幅寸法を小さくし、また第2のティース部6D2の径方向寸法を大きくすることで形成される。
また、第2の電磁鋼板体6Iは、外周部6Bに軸線方向に延びて形成された第2の軸方向流路部6F2と、この第2の軸方向流路部6F2から径外側方向に延びて形成された径方向流路6Gとを有している。この第2の軸方向流路部6F2は、第1の軸方向流路部6F1と同一線上にある。
なお、ティース6Dは、第1のティース部6D1及び第2のティース部6D2により構成されている。
また、軸方向流路6Fは、第1の軸方向流路部6F1及び第2の軸方向流路部6F2により構成されている。
なお、第2の電磁鋼板体6Iは、全スロット部6C1の周囲にそれぞれ冷却流路6Eを形成したが、必ずしも冷却流路6Eを全スロット部6C1に形成する必要性はなく、選択したスロット部6C1のみに冷却流路6Eを形成するようにしてもよい。
他の構成は、実施の形態1の電動機と同じである。
この実施の形態による電動機によれば、ステータコア6には、スロット6Cの周囲に軸線方向に沿って断続的に冷却流路6Eが形成され、空気は冷却流路6Eを通じて発熱源であるコイル4の周囲に供給されるので、コイル4は空気により直接され、スロット6C内に装着されたコイル4を構成する銅線密度が高い場合でも、固定子1は高い冷却効率が確保される。
また、冷却流路6Eは、スロット部6C1のスロット6Cの開口側を除いた全周を囲って形成されているので、発熱源であるコイル4と空気との接触面積は増大し、より高い効率でコイル4は冷却される。
また、冷却流路6Eは、スロット部6C1のスロット6Cの開口側を除いた全周を囲って形成されているので、発熱源であるコイル4と空気との接触面積は増大し、より高い効率でコイル4は冷却される。
また、ステータコア6は、第1の電磁鋼板体6H及び第2の電磁鋼板体6Iのぞれぞれの電磁鋼板の枚数を調整することで、ステータコア6内を流通する空気量を簡単に調整することができ、コイル4を冷却するに最適な空気量でステータコア5内に流通させることができる。
また、径方向流路6Gに空気を導く、第1の軸方向流路部6F1及び第2の軸方向流路部6F2をステータコア6の外周部6Bに形成したので、第2電磁鋼板体6Iは、隣接した第2のティース部6D2間で分割する必要が無く、第2の電磁鋼板体6Iは一体で取り扱うことができて強度が向上するとともに、第1の電磁鋼板体6Hと第2の電磁鋼板体6Iとの積層作業が実施の形態1の電動機と比較して容易になる。
また、径方向流路6Gに空気を導く、第1の軸方向流路部6F1及び第2の軸方向流路部6F2をステータコア6の外周部6Bに形成したので、第2電磁鋼板体6Iは、隣接した第2のティース部6D2間で分割する必要が無く、第2の電磁鋼板体6Iは一体で取り扱うことができて強度が向上するとともに、第1の電磁鋼板体6Hと第2の電磁鋼板体6Iとの積層作業が実施の形態1の電動機と比較して容易になる。
なお、上記の各実施の形態では、エレベータ巻上機用電動機について説明したが、この発明は、他の電動機にも適用できるし、また発電機にも適用することができる。
また、実施の形態1では、第2の電磁鋼板体5Hにおいて、冷却流路5Eに空気を導く径方向流路5Fを形成したが、第2の電磁鋼板体5Hをシャフト9の軸線に沿って流れる空気が冷却流路5Eに直接垂直に衝突するように配置するようにしてもよい。この場合には、第2の電磁鋼板体5Hでは径方向流路5Fが不要となる。
同様に、実施の形態2では、ステータコア6において、冷却流路6Eに空気を導く、軸方向流路6F及び径方向流路6Gを形成したが、第2の電磁鋼板体6Iをシャフト9の軸線に沿って流れる空気が冷却流路6Eに直接垂直に衝突するように配置するようにしてもよい。この場合には、第2の電磁鋼板体6Iでは軸方向流路6F及び径方向流路6Gが不要となる。
また、導線として銅線を用いたが、勿論銅線は一例であり、他の金属線であってもよい。
また、冷却媒体として空気を用いたが、例えば冷却油を用いた場合でもこの発明は適用できる。この冷却油を用いた場合には、フレームに、循環ポンプ付きの循環配管を設置する必要がある。
また、実施の形態1では、第2の電磁鋼板体5Hにおいて、冷却流路5Eに空気を導く径方向流路5Fを形成したが、第2の電磁鋼板体5Hをシャフト9の軸線に沿って流れる空気が冷却流路5Eに直接垂直に衝突するように配置するようにしてもよい。この場合には、第2の電磁鋼板体5Hでは径方向流路5Fが不要となる。
同様に、実施の形態2では、ステータコア6において、冷却流路6Eに空気を導く、軸方向流路6F及び径方向流路6Gを形成したが、第2の電磁鋼板体6Iをシャフト9の軸線に沿って流れる空気が冷却流路6Eに直接垂直に衝突するように配置するようにしてもよい。この場合には、第2の電磁鋼板体6Iでは軸方向流路6F及び径方向流路6Gが不要となる。
また、導線として銅線を用いたが、勿論銅線は一例であり、他の金属線であってもよい。
また、冷却媒体として空気を用いたが、例えば冷却油を用いた場合でもこの発明は適用できる。この冷却油を用いた場合には、フレームに、循環ポンプ付きの循環配管を設置する必要がある。
1 固定子、2 回転子、3 永久磁石、4 コイル、5,6 ステータコア、5A,6A 内周面、5B 外周面、5C,6C スロット、5C1,6C1 スロット部、5D,6D ティース、5D1,6D1 第1のティース部、5D2,6D2 第2のティース部、5E,6E 冷却流路、5F,6G 径方向流路、5G,6H 第1の電磁鋼板体、5H,6I 第2の電磁鋼板体、6 ステータコア、6B 外周部、6F1 第1の軸方向流路部、6F2 第2の軸方向流路部、7 フレーム、8 ファン、7A 流入口、7B 排水口、9 シャフト、10 綱車、11 軸受、G 空隙。
Claims (6)
- 固定子と、この固定子の内側に回転可能に支持された回転子とを備え、
前記固定子は、内周面が開口し軸線方向に延びた複数のスロットが周方向に間隔を空けて形成された中空円筒形状のステータコアと、前記スロットに装着されたコイルとを含む回転電機であって、
前記ステータコアは、前記スロットの周囲に軸線方向に沿って断続的に形成されているとともに冷却媒体を前記コイルの周囲に供給する冷却流路を有していることを特徴とする回転電機。 - 前記ステータコアは、電磁鋼板が積層されて形成されているとともに前記スロットの構成要素であるスロット部を有する第1の電磁鋼板体と、
電磁鋼板が積層されて形成されているとともに前記スロットの構成要素であるスロット部、このスロット部の周囲に形成された前記冷却流路、及びこの冷却流路から径外側方向に延びて外周面の外側と連通し前記冷却媒体を冷却流路に導く径方向流路を有する第2の電磁鋼板体とを備え、
前記第1の電磁鋼板体及び前記第2の電磁鋼板体は、交互に積層されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記ステータコアは、電磁鋼板が積層されて形成されているとともに前記スロットの構成要素であるスロット部、及び外周部に軸線方向に延びて形成された第1の軸方向流路を有する第1の電磁鋼板体と、
電磁鋼板が積層されて形成されているとともに前記スロットの構成要素であるスロット部、このスロット部の周囲に形成された前記冷却流路、外周部に軸線方向に延びて前記第1の軸方向流路と連通して形成された第2の軸方向流路、及び前記冷却流路から径外側方向に延びて前記第2の軸方向流路と連通し前記第1の軸方向流路、第2の軸方向流路からの前記冷却媒体を冷却流路に導く径方向流路を有する第2の電磁鋼板体とを備え、
前記第1の電磁鋼板体及び前記第2の電磁鋼板体は、交互に積層されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記冷却流路は、前記スロット部の前記スロットの開口側を除いた全周を囲って形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の回転電機。
- 前記冷却媒体は、空気であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記回転電機は、エレベータ巻上機用電動機であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の回転電機。
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CN110707888A (zh) * | 2018-07-09 | 2020-01-17 | 东芝三菱电机产业***株式会社 | 旋转电机以及转子 |
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- 2011-07-14 JP JP2011155348A patent/JP2013021884A/ja not_active Withdrawn
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