JP2019071724A - Rotary electric machine and elevator hoist system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子と固定子とを備えた回転電機、及びこの回転電機を備えたエレベーター用巻上げ機システムに関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine provided with a rotor and a stator, and an elevator hoist system provided with the rotating electrical machine.
エレベーター用の回転電機には、従来は誘導電動機が用いられてきたが、近年、永久磁石の低価格化や高性能なインバータの普及により、小型軽量化と高効率化が可能な永久磁石式の回転電機が採用されてきている。エレベーター用の回転電機は、建設物の最上階等の限られたスペースに設置されるので、特に小型化が要求される。また、出力が数百kWクラスの回転電機は、回転電機自体が大径化して質量が数トンにも及ぶので、故障等のトラブルで容易にリプレースすることが困難であるため、信頼性も重要である。回転電機を小型化すると、出力密度が増加するが、同時に発熱密度も増加する。回転電機は、発熱密度が増加することで信頼性が低下するため、冷却システムの高効率化が必要である。このような状況の中、大径化した回転電機の冷却に関して、例えば特許文献1に記載の冷却装置など、様々な構造が検討されている。
In the past, induction motors have been used for rotating electrical machines for elevators, but in recent years permanent magnets have been used that can be reduced in size, weight, and efficiency by reducing the price of permanent magnets and popularizing high-performance inverters. A rotating electrical machine has been adopted. Since the rotary electric machine for elevators is installed in a limited space such as the top floor of a construction, the miniaturization is particularly required. In addition, reliability is also important because rotating electric machines with an output of several hundred kW class are difficult to easily replace due to problems such as breakdowns because the diameter of the rotating electric machine itself increases and the mass reaches several tons. It is. When the size of the rotating electrical machine is reduced, the power density increases, but at the same time the heat generation density also increases. Since the rotary electric machine has a lower reliability due to the increase in heat generation density, it is necessary to increase the efficiency of the cooling system. Under such circumstances, various structures, such as a cooling device described in
特許文献1に記載の冷却装置では、密閉構造の回転電機(モータ)に対し、ケーシングで密閉した内部に設置されたファン(撹拌機)で内部の冷媒を循環させ、冷媒を受熱フィンに流して、冷媒の熱を受熱フィンから放熱フィンに伝導させる。ケーシングの外部に設置されたファン(送風機)が放熱フィンに送風し、内部の冷媒を熱交換することで、コイルなどの発熱部を冷却する。
In the cooling device described in
特許文献1に記載の冷却装置は、全閉構造の回転電機を冷却するものであり、ケーシングの内部に設置されたファンは、内部の冷媒を撹拌する。このような冷却装置は、比較的発熱密度の低い回転電機では十分な冷却効果が得られるが、コイル絶縁等の耐熱クラスを高くして小型化した回転電機に対しては、冷却が不十分となることが予想される。また、ファンを軸方向に2つ配置するために、軸方向に長くなって回転電機が大型化する。
The cooling device described in
回転電機では、発熱部である固定子のコイルは、固定子の鉄心の軸方向内部でピークとなる温度分布を持つ。回転電機を効果的に冷却するには、このピーク温度を低減する必要がある。このためには、回転電機の軸方向に効率良く冷媒を流すことが効果的である。 In a rotating electrical machine, a coil of a stator, which is a heat generating portion, has a temperature distribution that peaks in the axial direction of an iron core of the stator. In order to effectively cool the rotating electrical machine, it is necessary to reduce this peak temperature. For this purpose, it is effective to flow the refrigerant efficiently in the axial direction of the rotating electrical machine.
本発明の目的は、冷媒を軸方向に効率良く流すことができて冷却効率が向上した回転電機、及びこの回転電機を備えたエレベーター用巻上げ機システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine capable of efficiently flowing a refrigerant in the axial direction and having improved cooling efficiency, and an elevator hoist system provided with the rotating electrical machine.
本発明による回転電機は、回転軸を備える回転子と、コイルエンドを備える固定子と、回転軸とこの回転軸に設けられた羽根とを備え、冷媒を流すファンと、前記回転子の前記回転軸の延伸方向である軸方向の両端部に設けられたエンドブラケットとを備える。前記ファンの前記回転軸は、前記軸方向に略平行である。前記エンドブラケットは、それぞれが外部に開口する開口部を備える。前記ファンは、一方の前記エンドブラケットの前記開口部に設けられる。前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離に、前記ファンの前記羽根の径方向長さを加えた距離をL1とする。前記回転子の前記回転軸から前記コイルエンドの径方向外端部までの径方向距離をL2とする。前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離から、前記ファンの前記羽根の径方向長さを引いた距離をL3とする。距離L1は、距離L2よりも長く、距離L2は、距離L3よりも長い。 A rotating electrical machine according to the present invention comprises a rotor having a rotating shaft, a stator having a coil end, a rotating shaft and a blade provided on the rotating shaft, a fan for flowing a refrigerant, and the rotation of the rotor. And an end bracket provided at both ends in the axial direction which is the extending direction of the shaft. The rotation axis of the fan is substantially parallel to the axial direction. The end brackets each include an opening that opens to the outside. The fan is provided at the opening of one of the end brackets. A distance obtained by adding a radial length of the blade of the fan to a radial distance from the rotary shaft of the rotor to the rotary shaft of the fan is L1. A radial distance from the rotation axis of the rotor to a radial outer end of the coil end is L2. A distance obtained by subtracting the radial length of the blades of the fan from the radial distance from the rotary shaft of the rotor to the rotary shaft of the fan is L3. The distance L1 is longer than the distance L2, and the distance L2 is longer than the distance L3.
本発明によると、冷媒を軸方向に効率良く流すことができて冷却効率が向上した回転電機、及びこの回転電機を備えたエレベーター用巻上げ機システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotating electrical machine capable of efficiently flowing the refrigerant in the axial direction and improving the cooling efficiency, and an elevator hoisting machine system equipped with the rotating electrical machine.
回転電機は、回転子と固定子とを備え、冷媒(例えば、空気)を流すことで運転によって発生した熱が冷却される。固定子は、コイルと鉄心を備え、固定子のコイルが回転電機の主要な発熱源である。以下、回転電機の軸方向(回転子の回転軸の延伸方向)のことを、単に「軸方向」と呼び、軸方向に垂直な方向を「径方向」と呼び、軸方向の周りの回転方向を「周方向」と呼ぶ。 The rotary electric machine includes a rotor and a stator, and the heat generated by the operation is cooled by flowing a refrigerant (for example, air). The stator comprises a coil and a core, and the stator coil is the main heat source of the rotating electrical machine. Hereinafter, the axial direction of the rotating electrical machine (the extending direction of the rotary shaft of the rotor) is simply referred to as "axial direction", and the direction perpendicular to the axial direction is referred to as "radial direction". Is called "circumferential direction".
図1は、従来の典型的な回転電機について測定した、固定子のコイルの軸方向の温度分布を示す図である。横軸は、固定子の軸方向の位置を示し、縦軸は、固定子のコイルの温度を示す。固定子には、図1の左側の位置から右側の位置に向かって冷媒を流した。 FIG. 1 is a diagram showing an axial temperature distribution of coils of a stator measured on a conventional typical rotating electrical machine. The horizontal axis indicates the axial position of the stator, and the vertical axis indicates the temperature of the coils of the stator. In the stator, the refrigerant flowed from the position on the left side of FIG. 1 to the position on the right side.
図1に示すように、固定子のコイルの温度は、軸方向に変化し、鉄心の内部でピークが発生する分布を持つ。回転電機内の温度分布を均一化するには、このピークの温度を低減する必要がある。このためには、回転電機の軸方向に効率良く冷媒を流すことが効果的であると考える。 As shown in FIG. 1, the temperature of the coils of the stator changes in the axial direction and has a distribution in which peaks occur inside the iron core. In order to make the temperature distribution in the rotating electrical machine uniform, it is necessary to reduce the temperature of this peak. For this purpose, it is considered effective to flow the refrigerant efficiently in the axial direction of the rotating electrical machine.
本発明による回転電機では、冷媒が軸方向に流れやすいように冷却用ファンの配置が適正化されており、軸方向の通風路に効率良く冷媒を流すことができる。このため、本発明による回転電機では、冷却効率が向上し、固定子の鉄心の内部で発生するピーク温度を低減できる。 In the rotating electrical machine according to the present invention, the arrangement of the cooling fan is optimized so that the refrigerant can easily flow in the axial direction, and the refrigerant can efficiently flow in the axial ventilation path. For this reason, in the rotating electrical machine according to the present invention, the cooling efficiency is improved, and the peak temperature generated inside the iron core of the stator can be reduced.
例えば、高速、大荷重用のエレベーターの巻上げ機システムに使用される回転電機は、面積が比較的小さいスペースに設置されるので、軸方向の長さが短く、径方向の長さが長いという特徴がある。このように大径化された回転電機では、冷却用ファンの径方向位置を特定しないと、主要な発熱源を効果的に冷却できず、冷却効率が低下する。本発明による回転電機では、冷却用ファンの径方向位置を特定することで、冷媒を軸方向に効率良く流し、回転電機の冷却効率を向上させる。 For example, a rotating electrical machine used for a high-speed, heavy-duty elevator hoisting machine system is installed in a space having a relatively small area, so that the axial length is short and the radial length is long. There is. In the rotary electric machine having such a large diameter, unless the radial direction position of the cooling fan is specified, the main heat generation sources can not be cooled effectively, and the cooling efficiency is lowered. In the rotating electrical machine according to the present invention, by specifying the radial position of the cooling fan, the refrigerant is efficiently flowed in the axial direction, and the cooling efficiency of the rotating electrical machine is improved.
本発明による回転電機では、冷却効率を向上させるために、冷却用ファンの回転軸が軸方向に略平行であり、冷却用ファンによって冷媒を軸方向の一方から導入して軸方向に沿って流して軸方向の他方から排出する。冷媒は、回転電機の内部で循環しなくてもよく、軸方向に沿って流れ、回転電機に流入した側と軸方向の反対側で回転電機から流出するので、回転電機を効率良く冷却することができる。 In the rotating electrical machine according to the present invention, in order to improve the cooling efficiency, the rotation shaft of the cooling fan is substantially parallel to the axial direction, and the cooling fan introduces the refrigerant from one side in the axial direction to flow along the axial direction. Discharge from the other in the axial direction. The refrigerant does not have to be circulated inside the rotating electrical machine, and flows along the axial direction, and flows out from the rotating electrical machine on the side opposite to the side flowing in the rotating electrical machine, thus efficiently cooling the rotating electrical machine Can.
以下、本発明の実施例による回転電機とエレベーター用巻上げ機システムを、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一の要素には同一の符号を付け、これらの要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。 Hereinafter, a rotating electrical machine and an elevator hoist system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the drawings used in the present specification, the same elements will be denoted by the same reference symbols, and repeated descriptions of these elements may be omitted.
図2は、本発明の実施例1による回転電機の、軸方向に沿う断面図である。図2には、回転電機の回転軸(回転子の回転軸であるシャフト8)より上部を示している。図2に示した回転電機は、主にエレベーターの巻上げ機システムに使用され、例えば、出力が数百kWで、回転速度が数百回min−1クラスの回転電機であり、高速及び大荷重用のエレベーターに適用される。
FIG. 2 is a cross-sectional view along an axial direction of a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the upper part of the rotating shaft of the rotating electrical machine (the
回転電機1は、主な部品として、回転子2、固定子3、フレーム4、エンドブラケット5、軸受6、及び冷却用ファンであるファン7を備える。
The rotary
回転子2は、シャフト8と鉄心9と永久磁石10を備える。シャフト8は、回転子2の回転軸であり、軸受6により支持されており、鉄心9に締結されて回転トルクを伝達する。鉄心9は、磁性材料で形成され、積層した電磁鋼板や鋳物にて成形することができる。永久磁石10は、鉄心9の外周部に配置される。図2には示していないが、永久磁石10の外周部には、金属管やカーボンファイバーのような繊維強化プラスチック等の保護部材が配置される。永久磁石10は、脱落、飛散しないように、この保護部材で保護される。また、永久磁石10は、接着剤やエポキシ樹脂等で固定してもよい。
The
固定子3は、積層した電磁鋼板11(積層した電磁鋼板で構成された鉄心)と、コイル12を備え、フレーム4に締結されている。コイル12は、電磁鋼板11が備える複数のスロットに収納されており、コイルエンド14と呼ばれる部分を備える。コイル12の軸方向の端部で、電磁鋼板11から軸方向に突出している部分が、コイルエンド14である。固定子3は、回転子2の径方向外側に、回転子2との間にギャップ16が設けられて配置される。
The
フレーム4は、固定子3と回転子2を収納し、エンドブラケット5に接続する。
The
エンドブラケット5は、回転電機1の軸方向の両端部に設けられた覆いであり、軸受6が設けられる。一方のエンドブラケット5は、回転電機1の外部に開口する開口部27を備え、開口部27にファン7が設けられる。他方のエンドブラケット5は、回転電機1の内部と外部とを繋ぐ通風路17を備える。通風路17は、回転電機1の外部に開口する開口部である。
The
ファン7は、回転電機1の軸方向の一端部、すなわち軸方向の一方のエンドブラケット5に設けられ、回転軸13と、回転軸13に設けられた羽根26を備え、回転軸13が回転すると羽根26が回転する。回転軸13は、軸方向に略平行である。羽根26の径方向長さrは、回転電機1の構成に応じて任意に定めることができる。ファン7は、羽根26が回転すると、軸方向の一方から冷媒15を導入して軸方向に沿って流し、軸方向の他方から冷媒15を排出する開放型の冷却器(軸流ファン)である。図2では、冷媒15の流れを矢印で示している。図2に示した回転電機1では、ファン7は、冷媒15を一方のエンドブラケット5の開口部27から回転電機1の内部に導入し、ギャップ16に冷媒15を流し、通風路17で冷媒15を回転電機1の内部から排出する。ファン7は、回転電機1を駆動する電源とは別の電源で駆動するのが好ましい。但し、回転電機1を駆動する電源と同じ電源をファン7の駆動に用いることもできる。
The
ファン7の径方向位置について説明する。図2に示すように、シャフト8からファン7の回転軸13までの径方向距離にファン7の羽根26の径方向長さrを加えた距離をL1とし、シャフト8からコイルエンド14の径方向外端部までの径方向距離をL2とし、シャフト8からファン7の回転軸13までの径方向距離からファン7の羽根26の径方向長さrを引いた距離をL3とする。ファン7は、回転軸13の径方向位置がL1>L2>L3の関係を満たすように、エンドブラケット5に設けられる。分かりやすく言い換えれば、ファン7は、コイルエンド14と軸方向に対向する位置に設けられる。距離L1は、距離L2よりも長く、距離L2は、距離L3よりも長いので、コイルエンド14の径方向外端部は、径方向においてファン7の羽根26が存在する範囲内(シャフト8から径方向に距離L1だけ離れた位置と、シャフト8から径方向に距離L3だけ離れた位置との間の径方向の範囲)に位置する。
The radial position of the
このような径方向位置にファン7を配置することで、発熱源となる銅損、鉄損が発生する部位(コイル12)に直接、冷媒15を流すことができる。大径化された回転電機では、回転中心(シャフト8)から発熱する部位(コイル12)までの径方向距離が長い。特にこのような回転電機に対しては、上述した径方向位置にファン7を配置すると、発熱する部位を効率良く冷却できる。
By arranging the
ファン7は、軸方向の一方のエンドブラケット5が備える開口部27に設けられているので、外気を冷媒15として積極的に回転電機1に導入することができ、より効率良く回転電機1を冷却することができる。
Since the
軸方向の他方のエンドブラケット5は、冷媒15を回転電機1の内部から排出する通風路17を備える。通風路17の径方向位置は、冷媒15を軸方向に効率良く流すことを考えると、コイルエンド14と軸方向に対向する位置であるのが好ましい。または、通風路17の径方向位置は、ファン7と軸方向に対向する位置でもよい。このような径方向位置に通風路17を設けると、ファン7により導入された冷媒15は、軸方向の通風路(本実施例では、ギャップ16)を流れ、通風路17から排出しやすくなるため、冷却効率が向上する。
The
本実施例による回転電機1は、回転子2の表面(鉄心9の外周側)に永久磁石10を備える。このため、永久磁石10は、回転子2と固定子3との間のギャップ16に近接し、主要な発熱源である固定子3にも近接する。従って、本実施例による回転電機1では、ファン7により、永久磁石10も効果的に冷却することができる。なお、発熱源である固定子3を冷却する効果は、回転子2の永久磁石10の位置によらない。例えば、回転子2が鉄心9の内部に埋め込まれた永久磁石10を備える場合でも、発熱源である固定子3を冷却する効果は、本実施例による回転電機1の場合と変わらない。
The rotating
図3は、本発明の実施例1による回転電機1の、軸方向に沿う断面図であり、図2に示した回転電機1とは別の構成の回転電機1を示す図である。図3に示した回転電機1は、ファン7を備えるエンドブラケット5が通風路37を備える。通風路37は、回転電機1の外部に開口する開口部であり、ファン7が設けられておらず、ファン7が設けられた開口部27よりも径方向内側の任意の位置に設けられる。図3に示した回転電機1は、図2に示した回転電機1よりも、多くの外気(冷媒15)の流通部(導入部または排出部)を備え、冷却効率がさらに向上している。
FIG. 3 is a cross-sectional view along the axial direction of the rotary
図4は、本発明の実施例1による回転電機1の径方向の断面図であり、ファン7の周方向位置を示す図である。回転電機1は、周方向に複数のファン7を備えることができる。図4には、回転電機1が4台のファン7を備える例を示した。ファン7の径方向位置は、上述した通りである。ファン7の台数を増やすと、回転電機1の内部に流れる冷媒15の量を増やすことができ、冷却効率をさらに向上させることができる。
FIG. 4 is a radial cross-sectional view of the rotary
回転電機1が備えるファン7の台数は、ファン7の大きさや、必要な冷媒15の量に応じて決めることができる。エンドブラケット5が備える通風路37の数も、通風路37の面積や、必要な冷媒15の量に応じて決めることができる。ファン7と通風路37の周方向位置は、任意に定めることができ、図4のように互いに同じでも、互いに異なっていてもよい。
The number of
図4に示した回転電機1はエンドブラケット5が4つの通風路37を備えるが、図2に示した回転電機1のように、エンドブラケット5が通風路37を備えなくてもよい。
Although the
本実施例による回転電機1では、図2において冷媒15の流れを矢印で示したように、押し込み式のファン7を用いている。引き込み式のファン7を用いても、押し込み式のファン7を用いた場合と同様の効果が得られる。また、本実施例による回転電機1では、軸方向の一方のエンドブラケット5のみにファン7を設置しているが、軸方向の両方のエンドブラケット5にファン7を設置し、一方のファン7を押し込み式とし、他方のファン7を引き込み式としても、本実施例による回転電機1が奏する効果を十分に得ることができる。
In the rotary
図5は、本発明の実施例2による回転電機1の、軸方向に沿う断面図である。本実施例による回転電機1は、実施例1による回転電機1(例えば、図2)の構成において、固定子3とフレーム4との間に背面ダクト18を備える。背面ダクト18は、固定子3の一端から他端まで軸方向に延伸し、冷媒15を流す通風路である。図5では冷媒15の流れを矢印で示している。回転電機1は、周方向に1つ又は複数の背面ダクト18を備えることができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view along an axial direction of a rotary
ファン7の径方向位置は、実施例1で説明したのと同じである。本実施例による回転電機1では、冷媒15は、背面ダクト18とギャップ16を通って軸方向に流れる。このため、本実施例では、冷媒15を回転電機1の内部でバランス良く流すことができ、回転電機1の冷却効率をさらに向上することができる。
The radial position of the
例えば、背面ダクト18を流れる冷媒15の流量を増やしたい場合には、ファン7を、径方向位置が背面ダクト18に近い位置(ファン7が背面ダクト18と軸方向に対向する位置、またはこの位置に近い位置)に設置すればよい。ギャップ16を流れる冷媒15の流量を増やしたい場合には、ファン7を、径方向位置がギャップ16に近い位置(ファン7がギャップ16と軸方向に対向する位置、またはこの位置に近い位置)に設置すればよい。すなわち、実施例1で示したL1>L2>L3の関係が成立する範囲内であれば、ファン7の径方向位置は、冷媒15の流量を増やしたい位置に合わせて調整することができる。これは、ファン7の動圧を考慮してファン7の適切な径方向位置を定めることと等価である。
For example, when it is desired to increase the flow rate of the refrigerant 15 flowing through the
図6は、本発明の実施例2による回転電機1の径方向の部分断面図であり、図5のA−A断面を示す。図6に示した回転電機1は、フレーム4の内周部に径方向への凸部19と凹部20を備えることで、背面ダクト18を固定子3とフレーム4との間に備える。凸部19は、固定子3に接触して、固定子3を固定する。凹部20は、固定子3に接触せず、固定子3との間に背面ダクト18を形成する。凸部19と凹部20は、例えば、フレーム4の内周部の形状を凹凸形状にすることで設けることができる。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the rotary
背面ダクト18は、キー等の部品にてフレーム4の内周部に凸部19を設けたり、固定子3の外周部の形状を凹凸形状にしたりすることで、固定子3とフレーム4との間に設けてもよい。
The
本実施例による回転電機1は、固定子3の電磁鋼板11(鉄心)の内部に位置するコイル12のピーク温度(図1を参照)を低減し、回転電機1の冷却効率を向上するのに効果的である。冷媒15が背面ダクト18とギャップ16に流れ、コイルエンド14の外周部と内周部が冷媒15に接触するため、コイル12の温度を効率的に低減することができる。なお、図6に示した回転電機1は、極数が56でスロット数が72であるが、極数やスロット数が他の値でも本実施例の効果を得ることができる。また、図6に示した回転電機1では、コイル12の巻線方式が集中巻であるが、これ以外の巻線方式でもよい。
The rotary
図7は、本発明の実施例3による回転電機1の径方向の部分断面図であり、図5のA−A断面の位置に相当する位置の断面を示す。本実施例による回転電機1は、実施例1から実施例2による回転電機1(例えば、図2、図5)の構成において、回転子2の鉄心9がアキシャルダクト21を備える。図7には、一例として、実施例2による回転電機1がアキシャルダクト21を備える構成を示している。アキシャルダクト21は、回転子2の一端から他端まで軸方向に延伸する空洞であり、冷媒15を流す通風路である。
7 is a partial cross-sectional view in the radial direction of a rotary
実施例1から実施例2による回転電機1では、永久磁石10の放熱経路は、ギャップ16のみである。本実施例による回転電機1では、回転子2の鉄心9がアキシャルダクト21を備えており、永久磁石10の径方向内側にも放熱経路が設けられているため、永久磁石10の温度をさらに低減することができ、回転電機1の冷却効率をさらに向上することができる。また、空洞であるアキシャルダクト21を備えるために鉄心9の質量が減るので、回転子2の質量を減らすことができるという効果も得られる。
In the rotating
図8は、本発明の実施例3による別の回転電機1の径方向の部分断面図であり、図5のA−A断面の位置に相当する位置の断面を示す。図8に示す回転電機1は、スポーク形状の回転子2を備える。すなわち、回転子2は、周方向に配置された複数のスポーク22を備え、棒状部材であるスポーク22がシャフト8と鉄心9を接続している。図8に示す回転電機1では、スポーク22とスポーク22の間にある隙間がアキシャルダクト21である。
8 is a partial cross-sectional view in the radial direction of another rotary
図8に示す回転電機1は、図7に示す回転電機1と比べると、アキシャルダクト21の軸方向に垂直な断面積が大きいので、アキシャルダクト21を流れる冷媒15の量が多くなり、永久磁石10の温度をさらに低減することができ、回転電機1の冷却効率をさらに向上することができる。また、図8に示す回転電機1は、スポーク22の長さでシャフト8と鉄心9との距離を調整できるので、シャフト8の直径を最小限の長さにすることができる。図8に示す回転電機1は、複数のスポーク22を備えることにより、回転子2を構成する材料の量を減らすことができるので、回転子2の質量を減らすことができるという効果も得られる。
The rotary
図9は、本発明の実施例4による回転電機1の、軸方向に沿う断面図である。本実施例による回転電機1は、実施例1から実施例3による回転電機1(例えば、図2、図5、図7、図8)の構成において、フレーム4の外周部に冷却フィン23を備える。図9には、一例として、実施例3による回転電機1が冷却フィン23を備える構成を示している。冷却フィン23は、径方向外側に向かって突出する突出部であり、軸方向に延伸する。冷却フィン23は、周方向に複数設けられるのが好ましい。
FIG. 9 is a sectional view along the axial direction of a rotary
図10は、本実施例による回転電機1の径方向の部分断面図であり、図9のA−A断面を示す。冷却フィン23の周方向の位置は、固定子3とフレーム4(図10に示した例では、固定子3と凸部19)が接触している位置の径方向外側である。この位置に冷却フィン23を設けることで、固定子3の熱は、フレーム4を介して効率良く冷却フィン23に熱伝導で伝えることができる。また、冷却フィン23によりフレーム4の外周の表面積を増やすことができ、強制対流や自然対流によるフレーム4からの放熱効果を高めることができる。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the rotary
図11は、本発明の実施例4による別の回転電機1の、軸方向に沿う断面図である。図11に示す回転電機1は、フレーム4の外周部に、径方向内側に向かって窪んだ溝部28を備える。溝部28は、周方向に環状に延伸し、軸方向に複数設けられるのが好ましい。
FIG. 11 is an axial sectional view of another rotating
図12は、図11に示した回転電機1の径方向の部分断面図であり、図11のA−A断面を示す。溝部28の周方向の位置は、固定子3とフレーム4(図12に示した例では、固定子3と凸部19)が接触している位置の径方向外側である。この位置に溝部28を設けると、上述した冷却フィン23と同様に、フレーム4からの放熱効果を高めることができるという効果を得られる。
12 is a partial cross-sectional view in the radial direction of the rotary
冷却フィン23は、周方向に環状に延伸してもよく、溝部28は、軸方向に延伸してもよい。また、冷却フィン23は、フレーム4の外周部に、径方向内側に向かって窪んだ陥没部を設けることで形成してもよく、溝部28は、フレーム4の外周部に、径方向外側に向かって突出した突出部を設けることで形成してもよい。本実施例では、フレーム4の外周部に径方向への凹凸部を設けることで、フレーム4の外周の表面積を増やして、フレーム4からの放熱効果を高め、回転電機1の冷却効率を向上する。
The cooling
冷却フィン23と溝部28の延伸する方向は、回転電機1の外部に流れる冷媒の向きに応じて定めることができる。例えば、冷却フィン23と溝部28は、回転電機1の外部で冷媒が軸方向に流れる場合には軸方向に延伸するように設け、回転電機1の外部で冷媒が軸方向に垂直な方向に流れる場合には周方向に延伸するように設けると、冷媒が冷却フィン23と溝部28に沿って流れやすくなるため、回転電機1の冷却効率の向上により効果的である。
The extending direction of the cooling
図13は、本発明の実施例5による回転電機1の、軸方向に沿う断面図である。本実施例による回転電機1は、実施例1から実施例4による回転電機1(例えば、図2、図5、図7、図8、図9、図11)の構成において、エンドブラケット5の外表面に冷却フィン29を備える。図13には、一例として、実施例1(図2)による回転電機1が冷却フィン23を備える構成を示している。冷却フィン29は、軸方向外側に向かって突出する突出部である。冷却フィン29は、複数備えるのが好ましい。回転電機1は、冷却フィン29を備えることで、内部で温められた冷媒15と回転電機1の外部との熱交換効率が向上し、内部の冷媒15の温度を効果的に下げることができる。
FIG. 13 is a sectional view along the axial direction of a rotary
エンドブラケット5の外表面内における冷却フィン29の位置と延伸する方向は、任意に定めることができ、例えば、実施例4で述べたように、回転電機1の外部に流れる冷媒の向きに応じて定めることができる。また、冷却フィン29は、軸方向の両方のエンドブラケット5に設けてもよいし、いずれか一方だけのエンドブラケット5に設けてもよい。
The position and the extending direction of the cooling
本発明の実施例6では、本発明の実施例による回転電機1を、エレベーター用巻上げ機システムに適用した例を示す。本実施例によるエレベーター用巻上げ機システムでは、回転電機1が冷媒を軸方向に効率良く流すことができるので、回転電機1の冷却効率が向上する。
The sixth embodiment of the present invention shows an example in which the rotating
図14は、本発明の実施例6によるエレベーター用巻上げ機システムを示す図である。本実施例によるエレベーター用巻上げ機システムは、回転電機1と、巻上げ機24と、カップリング25を備える。回転電機1は、実施例1から実施例5のいずれか1つの実施例による回転電機1である。巻上げ機24は、シーブを備える。回転電機1は、巻上げ機24のシーブにカップリング25を介して接続し、巻上げ機24を駆動する。なお、図14に示す回転電機1では、シャフト8を支持する軸受6は、回転電機1の軸方向の両端部に設けられている。
FIG. 14 is a view showing a hoist for elevator system according to a sixth embodiment of the present invention. The elevator hoisting system according to the present embodiment includes a rotating
図15は、本発明の実施例6による別のエレベーター用巻上げ機システムを示す図である。回転電機1は、巻上げ機24のシーブにカップリング25を介して接続し巻上げ機24を駆動するが、軸受6が軸方向の一端部のみに設けられている。すなわち、図15に示す回転電機1は、軸方向で、巻上げ機24に近い側の軸受6を備えず、巻上げ機24から遠い側の軸受6のみを備える。図15に示すエレベーター用巻上げ機システムは、回転電機1の軸方向の一端側を、巻上げ機24が支持する構造である。このような構造にすることで、エレベーター用巻上げ機システムの大きさを小さくすることができる。また、軸方向の一端側に軸受6を備えないので、回転電機1の部品数を低減するという効果も得られる。
FIG. 15 is a view showing another elevator hoist system according to
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the above embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to the aspect having all the described configurations. Also, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment. In addition, it is possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to delete part of the configuration of each embodiment or to add or replace another configuration.
1…回転電機、2…回転子、3…固定子、4…フレーム、5…エンドブラケット、6…軸受、7…ファン、8…シャフト、9…鉄心、10…永久磁石、11…電磁鋼板、12…コイル、13…回転軸、14…コイルエンド、15…冷媒、16…ギャップ、17…通風路、18…背面ダクト、19…フレームの内径側の凸部、20…フレームの内径側の凹部、21…アキシャルダクト、22…スポーク、23…冷却フィン、24…巻上げ機、25…カップリング、26…羽根、27…開口部、28…溝部、29…冷却フィン、37…通風路。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
コイルエンドを備える固定子と、
回転軸とこの回転軸に設けられた羽根とを備え、冷媒を流すファンと、
前記回転子の前記回転軸の延伸方向である軸方向の両端部に設けられたエンドブラケットと、
を備え、
前記ファンの前記回転軸は、前記軸方向に略平行であり、
前記エンドブラケットは、それぞれが外部に開口する開口部を備え、
前記ファンは、一方の前記エンドブラケットの前記開口部に設けられ、
前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離に、前記ファンの前記羽根の径方向長さを加えた距離をL1とし、
前記回転子の前記回転軸から前記コイルエンドの径方向外端部までの径方向距離をL2とし、
前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離から、前記ファンの前記羽根の径方向長さを引いた距離をL3とすると、
距離L1は、距離L2よりも長く、
距離L2は、距離L3よりも長い、
ことを特徴とする回転電機。 A rotor comprising a rotating shaft,
A stator comprising a coil end,
A fan including a rotating shaft and a blade provided on the rotating shaft, for flowing the refrigerant;
End brackets provided at both axial end portions of the rotor in the extending direction of the rotation shaft;
Equipped with
The rotation axis of the fan is substantially parallel to the axial direction,
The end brackets each include an opening that opens to the outside,
The fan is provided at the opening of the one end bracket,
A distance obtained by adding a radial length of the blade of the fan to a radial distance from the rotary shaft of the rotor to the rotary shaft of the fan is L1.
A radial distance from the rotation axis of the rotor to a radial outer end of the coil end is L2.
Let L3 be a distance obtained by subtracting the radial length of the blades of the fan from the radial distance from the rotary shaft of the rotor to the rotary shaft of the fan,
The distance L1 is longer than the distance L2,
The distance L2 is longer than the distance L3,
A rotating electrical machine characterized by
請求項1に記載の回転電機。 The end bracket provided with the fan includes an opening that opens to the outside and is not provided with the fan.
The rotary electric machine according to claim 1.
前記固定子と前記フレームとの間に、前記固定子の一端から他端まで前記軸方向に延伸し、前記冷媒を流す通風路を備える、
請求項1に記載の回転電機。 A frame for housing the stator and the rotor;
Between the stator and the frame, there is provided an air passage which extends in the axial direction from one end of the stator to the other end and through which the refrigerant flows.
The rotary electric machine according to claim 1.
請求項1に記載の回転電機。 The rotor includes an air passage which extends in the axial direction from one end of the rotor to the other end and through which the refrigerant flows.
The rotary electric machine according to claim 1.
前記フレームは、外周部に径方向への凹凸部を備える、
請求項1に記載の回転電機。 A frame for housing the stator and the rotor;
The frame is provided with an uneven portion in the radial direction on the outer peripheral portion.
The rotary electric machine according to claim 1.
請求項1に記載の回転電機。 The end bracket includes fins projecting outward in the axial direction on an outer surface thereof.
The rotary electric machine according to claim 1.
前記シーブに接続した回転電機と、
を備え、
前記回転電機は、請求項1から6のいずれか1項に記載の回転電機である、
ことを特徴とするエレベーター用巻上げ機システム。 A hoist equipped with a sieve,
A rotating electrical machine connected to the sheave;
Equipped with
The rotating electrical machine is the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6,
A hoisting machine system for an elevator characterized by
Priority Applications (3)
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