JP2013147322A - エレベータの巻上機 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、フィンの角度を巻上機の回転方向に応じて可変にすることにより、巻上機の正転方向、逆転方向のそれぞれの方向に対して、後ろ向きに傾斜し、巻上機の軸受への冷却効果を向上させることができるエレベータの巻上機を得る。
【解決手段】 固定側に固定された枠体と、枠体に設けられた綱車回転軸に回転可能に支持され、ロープが巻きかけられる綱車と、綱車の側面部に形成されるとともに綱車回転軸側の円周方向にリング状に形成された開口部に放射状に配置され、開口部の外周側あるいは内周側に設けられた複数のフィン回転軸にそれぞれ円周方向へ回転可能に支持された複数のフィンと、綱車に固定され、開口部の閉塞面と隙間をもって対向する仕切り板と、綱車あるいは仕切り板に設けられ、フィンと当接してフィンの回転を抑制するガイドを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸受部を冷却する冷却構造を有するエレベータの巻上機に関する。

一般に、エレベータの巻上機は、回転数が大きくなると、回転して摺動する軸受の温度が上昇するために、軸受に封入してあるグリースが劣化し易くなる。このため、グリースの交換頻度が多くなり、メインテナンスコストが高くなる問題がある。

上記問題を解消するため、従来は、巻上機を冷却する手法として、フレームに電動の冷却ファンを配置して風路を設けて冷却する方法を用いている（例えば、特許文献１参照）。

また、巻上機の軸受を冷却する方法として、複数個の翼片が放射状に設けられた送風ファンを巻上機の回転軸に取り付けて、回転軸の回転によって、電動機の外周を冷却するとともに、軸受と軸受ブラケットを冷却する手法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１８７７９２号公報（００２６段落〜００３１段落及び図１） 特開２０１０−１２６３２５号公報（００１２段落〜００１６段落及び図１）

しかしながら、特許文献１の方法では、電動ファンを配置する場合には軸受だけではなく、巻上機の筐体や固定子コイルなど全体を冷却することが多く、軸受のみを効果的に冷却することは困難である。また、製造コストが高く、ファンの消費電力も大きくなるといった問題がある。

また、特許文献２の方法のように、綱車の内周側にファンを配置しただけでは、ブラケットの表面の風速を大きくすることが困難であるため、効率良く巻上機の軸受を冷却することができないといった問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、フィンの角度を巻上機の回転方向に応じて可変にすることにより、巻上機の正転方向、逆転方向のそれぞれの方向に対して、後ろ向きに傾斜するようフィンを配置でき、巻上機の軸受に与える風量が大きく冷却効果を向上させることができるエレベータの巻上機を提供することを目的とする。

この発明に係るエレベータの巻上機は、固定側に固定された枠体と、枠体に設けられた綱車回転軸に回転可能に支持され、ロープが巻きかけられる綱車と、綱車の側面部に形成されるとともに綱車回転軸側の円周方向にリング状に形成された開口部に放射状に配置され、開口部の外周側あるいは内周側に設けられた複数のフィン回転軸にそれぞれ円周方向へ回転可能に支持された複数のフィンと、綱車に固定され、開口部の閉塞面と隙間をもって対向する仕切り板と、綱車あるいは仕切り板に設けられ、フィンと当接してフィンの回転を抑制するガイドと、を備えたものである。

この発明に係るエレベータの巻上機によれば、フィンの角度を巻上機の回転方向に応じて可変にすることにより、巻上機の正転方向、逆転方向のそれぞれの方向に対して、後ろ向きに傾斜するようフィンを配置でき、巻上機の軸受に与える風量が大きく冷却効果を向上させることができるという効果を有する。

この発明の実施の形態１による巻上機の断面の模式図である。 この発明の実施の形態１による別の巻上機の断面の模式図である。 この発明の実施の形態１による別の巻上機の断面の模式図である。 この発明の実施の形態２による巻上機の断面の模式図である。 この発明の実施の形態２による可動フィンの模式図である。 この発明の実施の形態２による別の可動フィンの模式図である。 この発明の実施の形態３による可動フィンの模式図である。

実施の形態１．
以下、本実施の形態１におけるエレベータの巻上機について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１によるエレベータの巻上機の断面を模式的に示した図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す巻上機のＡ−Ａ断面図である。図１において、巻上機２０は、巻上機のハウジング１、巻上機の軸２、軸の周囲に設けられた軸受３、軸を中心に正方向や逆方向に回転する綱車４、コイルが巻線されたステータ５、綱車の外周面に設けられた永久磁石６、綱車の側面（軸方向端面）に固定されたカバー７、及び綱車の軸方向端部に設けられた風路形成部２１を有する。ハウジング１、軸２及びステータ５は、固定側に固定されており、綱車４、永久磁石６及び風路形成部２１は、軸２を中心に回転する。

巻上機のハウジング１（枠体）には軸２が固定され、軸２（綱車回転軸）は、軸２の周囲に設けられた軸受３を介して綱車４を回転支持する。ハウジング１には、コイルが巻線されたステータ５が固定され、その対向面には、綱車４の永久磁石６が配置される。綱車４は、ロープを巻きかけるロープ溝４ａを有する胴体部２２と、胴体部２２と同心的に一体形成され胴体部２２より径の大きい筒状のロータ２３とからなり、ロータ２３の外周面に永久磁石６が固定されている。また、綱車４の軸受側の端部には、カバー７が固定されており、軸受３の潤滑剤であるグリースを封入する。

風路形成部２１は、回動可能な複数の可動フィン８、可動フィンを可動するための複数のフィン回転軸９、風路を形成するための仕切り板１０、及び可動フィンの可動を制限する複数のガイド１１から構成される。また、風路形成部２１は、綱車の胴体部２２の軸方向端部である側面部に設けられ胴体部２２の円周方向に設けられたリング状の開口部に形成されている。すなわち、この開口部は、綱車の胴体部２２の側面部を一円の溝状に加工して設けられる。

可動フィン８は、送風機能を高めるものであり、綱車の胴体部２２の開口部内部に配置され、開口部の内周側から外周側に向かって複数個放射状に設けられている。フィン回転軸９は、可動フィン８を回転自在に支持するための軸であり、胴体部２２の開口部の軸受側である内周側に固定され、軸２と並行に配置される。また、可動フィン８には、フィン回転軸９が可動フィン８を回転自在に支持できるよう穴が形成されており、可動フィン８に通されたフィン回転軸９が胴体部２２の開口部に固定される。また、図１（ｂ）に示すとおり、可動フィン８は、断面直線形状を有し、開口部の外周側に重心が偏るように内周側よりも外周側が膨らんだ形状に加工してある。

仕切り板１０は、隙間を空けて胴体部２２の開口部を覆う円板状の板であり、フィン回転軸９を介して綱車４の胴体部２２に固定されている。また、仕切り板１０と開口部の閉塞面の間に隙間を有することにより、開口部に空気を吸入する入口と空気を排出する出口を設けて風路を形成している。また、仕切り板１０は、胴体部２２の開口部に対してだけでなく胴体部２２の軸方向端面に対しても隙間をもって覆っている。すなわち、仕切り板１０は、胴体部２２の外周側に延びて配置される。

ガイド１１は、綱車の胴体部２２の開口部に固定され、フィン回転軸９と並行に配置される。また、ガイド１１は、フィン回転軸９よりも外周側に配置されるとともに、放射状に配置された複数の可動フィン８の間に配置され、可動フィン８と当接することで可動フィン８の時計方向の回転及び反時計方向の回転を抑制して可動フィンの動く範囲である可動範囲を定めるものである。

つぎに、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した巻上機２０の動作について説明する。
綱車４の胴体部２２に設けられたロープ溝４ａにロープが複数本巻きかけられ、ロープの両端には、乗りかごとカンターウェイトがそれぞれ固定される。ステータ５に巻線してあるコイルに通電することにより回転磁界を発生させて、永久磁石６が固定された綱車４を回転させ、乗りかごとカウンターウェイトを相対的に逆方向に上下させる。

胴体部２の開口部に可動フィン８を配置するとともに胴体部２の開口部の閉塞面に対して隙間をもって仕切り板１０を配置しているので、綱車４が回転すると、図１（ａ）において実線の矢印で示すように、胴体部２２の内周側の、仕切り板１０と胴体部２２とで形成された空気の入口から開口部へ空気が流入する。そして、可動フィン８に沿って開口部の外周側に向かって空気が流れ、仕切り板１０と胴体部２２とで形成された外周側の空気の出口から空気が排出される。仕切り板１０が取り付けられていない場合には、開口部を通過する風量は少なく、効率の良い冷却は期待できないが、仕切り板１０を配置することにより、フィンの送風機としての送風機能が発揮され、高い冷却性能が得られる。

可動フィン８は、胴体部２２の内周側に固定されたフィン回転軸９に回転可能に支持され、外周側に重心が偏るように、外周側に膨らんだ形状に加工してある。図１（ｂ）に点線で示すように、例えば、時計方向に綱車４が回転した場合には、可動フィン８は慣性力によって、フィン回転軸９を中心に反時計方向に所定角度傾いて、風を外周側へ効率良く送ることができる。一方、反時計方向に綱車４が回転した場合には、綱車４の回転による慣性力によって、可動フィン８はフィン回転軸９を中心に時計方向に所定角度傾斜する。可動フィン８の、綱車４の円周方向に対する傾斜角は、フィンの上記円周方向両側にそれぞれ配置されたガイド１１で規制しておく。綱車４が時計方向に回転した場合、複数の可動フィン８は、それぞれ反時計方向に傾斜することにより、綱車４の回転方向に対して後ろ向きに配置され、風が綱車４の開口部を通る際に綱車４の外周方向に流れ易くなり、綱車４の内周側から外周側へ流れる風量を増すことができる。また、可動フィン８の慣性力が可動フィン８の重力よりも大きくなるようにしておけば、可動フィン８の初期位置によらず、綱車が回転したときには、全ての可動フィン８が同じ角度に配置される。

通常、回転方向が一方向でない場合には、正転、逆転方向で風量に差が生じないように、半径方向に平行に、フィン同士の間隔を等間隔に配置しておくことが多い。本発明のように、回転方向に対して後ろ向きにフィンを可動させて配置することにより、風量を従来よりも増して冷却効果を高めることができる。

以上のように、本実施の形態１のエレベータの巻上機によれば、綱車４の胴体部２２の開口部に、綱車４の回転方向と反対方向に所定の角度だけ回転可能に可動フィン８を設け、また、胴体部２２の開口部の閉塞面に対向して仕切り板１０を設けたので、胴体部２２の開口部に流れる風量を増すことができ、巻上機２０の綱車４が時計方向、反時計方向に回転したときの軸受の温度上昇を、双方向とも従来よりも効率良く抑制することができる。

また、巻上機２０の軸受３の温度上昇が大きくなると、軸受の潤滑油として使用しているグリースが劣化するが、軸受部を冷却することにより、グリース劣化を抑制し、グリースの交換頻度を少なくすることができるので、メインテナンスコストを低減することができる。

また、巻上機２０の軸受３の温度上昇を抑制することにより、軸受を長寿命にできるので、巻上機の長期信頼性を向上させることができる。

また、綱車４の開口部に送風機能を有するフィンを配置して、仕切り板で風路を形成しておくことで、綱車の内周側から外周側に効率良く風を送り効果的に巻上機２０を冷却可能なため、巻上機を外部から冷却する必要がなく、安価に冷却構造を実現することが可能となる。また、電力を別途必要としないので、巻上機の消費電力を低減することができる。

なお、上記では、仕切り板１０を円板状の形状として説明したが、例えば、可動フィン８の内周側の半径が小さく、胴体部２２の内周側にあって胴体部２２の開口部と仕切り板１０より形成されたすき間（風の入口側）が十分確保できない場合には、胴体部２２の開口部に吹き込む風の圧力損失が大きくなる。この場合、図２に示すように、仕切り板１０の内径側を開口部と反対側に曲げてベルマウス形状のような曲面状に形成することによって、圧力損失を低減することができる。

このように、仕切り板１０の内周側端部にベルマウス形状の曲面部を形成することによって、綱車４の内周側から外周側に風が流れるときの仕切り板との圧力損失を低減することができるので、軸受部の冷却効率を高め、軸受部の信頼性を向上させることができる。

また、上記では、可動フィン８は、綱車４の胴体部２２に固定したフィン回転軸９に回転自在に支持される構成としているが、図３に示すように、仕切り板１０にフィン回転軸９及びガイド１１を固定しても同様の効果を奏する。綱車４の胴体部２２にフィン回転軸９を固定する場合には、胴体部２２に穴加工を施す必要があり、綱車４が大きくなると加工、組立コストが高くなることも想定されるが、綱車４と比較して小さく軽量な仕切り板１０側にフィン回転軸９とガイド１１を配置しておくことにより、製造コストを低減することができる。なお、上記では、仕切り板１０が複数設けられたフィン回転軸９に固定される例を示したが、これに限られるものではなく、仕切り板１０を直接綱車４に固定しても良い。

実施の形態２．
実施の形態１では、可動フィン８は、綱車４の胴体部２２の径方向において胴体部２２の開口部内に収まる寸法としているが、巻上機２０の軸方向の寸法に余裕がある場合には、図４に示すように、可動フィン８を内周側から外周側に延伸しても良い。図４は、本発明の実施の形態２による巻上機の断面の模式図である。この場合、可動フィン８の一部は綱車４の閉塞面と仕切り板１０とで形成される隙間に配置され、胴体部２２の径方向において、胴体部２２の開口部端部から外周側に延びて配置される。すなわち、可動フィン８の一部は、綱車４の開口部の外周側端部からさらに綱車４の外周側へ延びて配置される。

上記のように、可動フィン８の最外周径を大きくすることによって、外周側に排出される風速を大きくすることができ、フィンの面積を増やすことができるので、風量を大きくして冷却効果を高めることができる。

また、可動フィン８を胴体部２２の開口部端部から外周側に延伸して、胴体部２２の側面の外周側を効率良く冷却するので、ロープとの摩擦により綱車４のロープ溝４に発生する摩擦熱を効率良く吸収してロープ溝４付近を冷却することができる。

また、巻上機の回転数が大きい場合には、フィンの個数を減らした冷却構造を適用でき、使用する材料を抑制することができる。

実施の形態１では、可動フィン８の内周側よりも外周側を広げて膨らんだ形状とし、重心が外周側になるようにしているが、図５（ａ）、（ｂ）に示すフィンを用いても良い。図５（ａ）は、本発明の実施の形態２による可動フィンの側面図であり、図５（ｂ）は、本発明の実施の形態２による可動フィンの正面図である。図５では、内周側に調整穴１２を設けて内周側を外周側よりも軽量化し、重心が外周側になるようにしている。図５に示した形状を適用すれば、可動フィン８を軽量化することができる。

実施の形態１では、可動フィン８は略直線状の形状を有しているが、さらに風量を増すため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、流線形の形状にすることもできる。図６（ａ）は、本発明の実施の形態２による別の可動フィンの模式図であり、図６（ｂ）は、別の可動フィンを用いた巻上機の断面模式図である。図６において、可動フィン８は、ガイド１１の両側に細いフィンが開いた形状を有する。すなわち、可動フィン８は、フィン回転軸９から外周側に一対となって延びて可動フィンの内周側から外周側に向かって空気が流れやすい流線形状を有するとともに、一対の可動フィン８の間に隙間を有し、ガイド１１は、その隙間に配置される。また、可動フィン８は、流線形の先端部に設けられたフィン回転軸９に回転可能に支持されている。フィン回転軸９の外周側にはガイド１１が配置される。そして、略Ｕ字形状の可動フィン８の内部にガイド１１が配置されるため、巻上機２０の回転に伴って可動フィン８が巻上機２０の回転とは逆回転に回転すると、略Ｕ字形状部の内側でガイド１１に当接して、綱車４に対して相対的に停止する。

以上のように、本実施の形態によれば、図６（ａ）に示した流線形のフィン形状を適用することにより、（ｂ）に示すように、例えば綱車４が時計方向に回転したときには、反時計方向に可動フィン８が傾斜する、つまり巻上機２０の回転方向に対して後ろ向き（反対方向）に傾斜することにより、フィンでの流れの抵抗を抑制し、風量を増加させて巻上機の温度上昇を抑制することができる。

また、綱車４の直径が小さい小型の巻上機では、回転数が小さいため風量が低下することがあるが、図６に示すように、可動フィン８の形状を略流線形にしておくことによって、小型の巻上機も効率良く冷却することができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、流線形の可動フィンで風量を増すようにしているが、巻上機の回転数、大きさなどにより、流線形の可動フィン８よりも大きな傾斜角が必要な場合が生じる可能性がある。綱車４の円周方向に対する可動フィン８の角度を大きくするために、図７に示すように、複数の可動フィン８で一組のフィンを構成することにより、風量を大きくすることができる。図７は、本発明の実施の形態３による可動フィンの模式図である。

図７に示すように、綱車４の外周側の円周方向と内周側の円周方向にそれぞれ可動フィン８を放射状に千鳥配置する。例えば、綱車４の回転に伴う可動フィン８がガイド１１に当接するときに、胴体部２２の径方向の外側の列のフィンを径方向の内側の列のフィンよりも胴体部２２の回転方向に対して後ろ向きに傾斜させるよう配置する。言い換えれば、綱車４が時計方向に回転し、可動フィン８がガイド１０に当接するときには、径方向に対する可動フィン８の角度は、内周側に配置された可動フィン８よりも外周側に配置された可動フィン８が大きくなるように、ガイド１１を配置することにより、図７の点線で示すように、半径方向外側に向かうにつれ徐々に傾斜角が大きくなるように可動フィン８を形成することができる。なお、図７に示した例では、半径方向に２列の可動フィンを千鳥配置しているが、３列以上であっても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、可動フィン８を半径方向に複数列に渡って配置するとともに、風の流れの向きを段階的に変化させることにより、巻上機の回転数や大きさに依存することなく様々な巻上機に対応させて、風量を大きくして巻上機の冷却効果を大きくすることができる。

なお、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。また、異なる実施の形態に亘る構成要素を組み合わせても良い。

１ ハウジング、２ 軸、３ 軸受、４ 綱車、４ａ ロープ溝、５ ステータ、６ 永久磁石、７ カバー、８ 可動フィン、９ フィン回転軸、１０ 仕切り板、１１ ガイド、１２ 調整穴、２０ 巻上機、２１ 風路形成部、２２ 胴体部、２３ ロータ

Claims (8)

1. 固定側に固定された枠体と、
   前記枠体に設けられた綱車回転軸に回転可能に支持され、ロープが巻きかけられる綱車と、
   前記綱車の側面部に形成されるとともに前記綱車回転軸側の円周方向にリング状に形成された開口部に放射状に配置され、前記開口部の外周側あるいは内周側に設けられた複数のフィン回転軸にそれぞれ前記円周方向へ回転可能に支持された複数のフィンと、
   前記綱車に固定され、前記開口部の閉塞面と隙間をもって対向する仕切り板と、
   前記綱車あるいは前記仕切り板に設けられ、前記フィンと当接して前記フィンの回転を抑制するガイドと、
   を備えたことを特徴とするエレベータの巻上機。
2. 前記フィンは、前記フィン回転軸が固定された側と逆側である前記開口部の外周側に重心が偏った形状であることを特徴とする請求項１に記載のエレベータの巻上機。
3. 前記フィン回転軸は、前記開口部の前記内周側に設けられ、
   前記ガイドは、前記フィン回転軸よりも前記開口部の外周側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータの巻上機。
4. 前記フィンは、断面直線形状を有し、前記フィンの前記円周方向の両側にそれぞれ配置された前記ガイドと当接して回転が抑制されることを特徴とする請求項３に記載のエレベータの巻上機。
5. 前記フィンは、前記フィン回転軸から外周側に一対となって延びて流線形状を有するとともに、一対の前記フィンの間に隙間を有し、
   前記ガイドは、前記隙間に配置されることを特徴とする請求項３に記載のエレベータの巻上機。
6. 円板状の前記仕切り板の内周側には、ベルマウス形状の曲面部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のエレベータの巻上機。
7. 前記フィンの一部は、前記綱車の前記閉塞面と前記仕切り板との前記隙間に配置され、前記開口部の外周側端部から前記綱車の外周側へ延びて配置されることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載のエレベータの巻上機。
8. 固定側に固定された枠体と、
   前記枠体に設けられた綱車回転軸に回転可能に支持され、ロープが巻きかけられる綱車と、
   前記綱車の側面部かつ前記綱車回転軸側の円周方向にリング状に形成された開口部に放射状に配置されるとともに前記綱車の径方向に複数列配置され、前記開口部に設けられた複数のフィン回転軸にそれぞれ前記円周方向へ回転可能に支持された複数のフィンと、
   前記綱車に固定され、前記開口部の閉塞面と隙間をもって対向する仕切り板と、
   前記綱車あるいは前記仕切り板に設けられ、前記フィンの両側にそれぞれ配置されて前記フィンの回転を抑制するガイドと、
   を備え、前記綱車の回転に伴う前記フィンが前記ガイドに当接するときに、前記径方向の外側の列の前記フィンを前記径方向の内側の列の前記フィンよりも前記綱車の回転方向に対して後ろ向きに傾斜させるよう配置することを特徴とするエレベータの巻上機。

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