CN108736647B - 外转型旋转电机和使用它的电梯用曳引机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却性能优秀、能够实现轻量化和省空间化的外转型旋转电机和使用它的电梯用曳引机。外转型旋转电机(100)包括：经由转子支架(9)与旋转轴(24)连接的、具有转子铁芯(2)和永磁体(3)的转子(4)；具有定子铁芯(6)和线圈(7)的定子(8)，保持定子的、在定子的内径侧形成一端一侧向外部开口且另一端一侧被封闭的空间(30)的定子支架(11)；在定子支架的空间中设置在定子支架的外周的冷却翅片(13)；将定子支架的空间在其径向上分隔、具有使气体连通的连通部的分隔部件(14)；在空间的开口端(31)一侧的端部与分隔部件连接、将空间内的气体排出的管道(16)；和向空间送风的风扇(15)。

Description

外转型旋转电机和使用它的电梯用曳引机

技术领域

本发明涉及外转型旋转电机和使用它的电梯用曳引机。

背景技术

近年来，电梯用曳引机因为小型化的需求，使绳轮和壳体等机构与制动器和旋转电机成为一体的结构正在成为主流。因此，旋转电机中，也要求通过高转矩密度化实现小型化。

外转型旋转电机因为在定子的外周侧配置转子，所以与内转型旋转电机相比，能够增大转子-定子间的间隙(gap)的半径，另外，转子的1个极的周长变长、相应地能够配置较大的磁体，因此作为能够实现高转矩密度化的旋转电机，近年来正在受到关注。

另一方面，外转型旋转电机中，作为主要的发热源的线圈被配置在内径侧，所以线圈的配置空间减小，散热面积减小，相应地存在机内温度容易上升的倾向。从而，为了使外转型旋转电机小型化、轻量化，要求冷却性能的改善。

在专利文献1中，公开了在安装有定子铁芯的定子保持部件的内周侧设置有多个使定子产生的热传导并发散的散热翅片的外转子型的曳引机。另外，在专利文献1中，也公开了在绳轮的棱上形成通风孔、在形成于定子保持部件与旋转轴之间的风路中用送风风扇产生风的流而使散热翅片冷却的曳引机的例子。

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所记载的曳引机中，在因定子保持部件和绳轮而形成为凹陷状的空间中设置有散热翅片，所以散热翅片周边的空气难以循环，散热翅片周边的温度容易升高。因此，存在不能充分获得对冷却翅片期待的冷却性能的可能性。另外，设置有通风孔的情况下，存在曳引机整体的强度降低、或者粉尘或灰尘等异物进入转子和定子的设置空间中，对曳引机的运转状态造成不良影响的可能性。

于是，本发明目的在于提供一种冷却性能优秀、能够实现轻量化和省空间化的外转型旋转电机和使用它的电梯用曳引机。

用于解决课题的技术方案

作为本发明的外转型旋转电机优选的实施方式，特征在于，包括：可旋转的转子，其经由转子支架与旋转轴连接，具有转子铁芯和配置在上述转子铁芯的内径侧的永磁体；定子，其具有在上述转子的内径侧与上述永磁体隔开规定的空隙相对配置的定子铁芯和配置在形成于上述定子铁芯上的多个槽内的线圈；定子支架，其保持上述定子，在上述定子的内径侧形成一端一侧向外部开口且另一端一侧被封闭的空间；冷却翅片，其在上述定子支架的上述空间中设置在上述定子支架的外周；分隔部件，将上述定子支架的上述空间在其径向上分隔，具有使气体连通的连通部；管道，其在上述空间的开口端一侧的端部与上述分隔部件连接，将上述空间内的气体排出；和向上述空间送风的风扇。

另外，作为本发明的电梯用曳引机优选的实施方式，电梯用曳引机包括卷绕有卷升用绳索的绳轮、旋转驱动上述绳轮的旋转电机、作为上述旋转电机的上述实施方式的外转型旋转电机。

发明效果

根据本发明，能够实现一种冷却性能优秀、能够实现轻量化和省空间化的外转型旋转电机和使用它的电梯用曳引机。

附图说明

图1是实施例1的外转型旋转电机的轴向截面图。

图2是表示外转型旋转电机100的内部结构的立体图。

图3是从管道一侧观察图1所示的外转型旋转电机100的图。

图4是实施例1的外转型旋转电机的轴向截面图。

图5是实施例2的外转型旋转电机的轴向截面图。

图6是从管道一侧观察图5所示的外转型旋转电机100的图。

图7是实施例3的电梯用曳引机的轴向截面图。

具体实施方式

【实施例1】

在图1中示出实施例1的外转型旋转电机的截面图。外转型旋转电机100具有设置在旋转中心的、被辅助轴承12支承的旋转轴24，和在旋转轴24的外侧同心状地、可旋转地设置的转子4。

转子4经由转子支架9与旋转轴24连接，具有转子铁芯2和配置在转子铁芯2的内径侧的永磁体3。在转子4的内径侧设置有定子8。定子8具有与永磁体3隔开规定的空隙地相对配置的定子铁芯6和在形成于定子铁芯6上的多个槽内配置的线圈7。

线圈7优选通过集中式卷绕安装在定子铁芯6上。通过用集中式卷绕安装线圈7，线圈7的轴向端部的长度缩短，因此作为外转型旋转电机100整体的轴向长度缩短，能够实现小型化。

定子8被保持在定子支架11上，通过定子支架11经由轴承10与旋转轴24连接。在旋转轴24的与辅助轴承12的支承端相反一侧的端部，设置有计测轴承10和旋转电机的转速的编码器17。

定子支架11以覆盖转子4和定子8的方式设置。图1所示的外转型旋转电机100构成为在由定子支架11、转子支架9、旋转轴24等形成的密闭空间内收纳转子4和定子8的全闭型。通过采用全闭型结构，外部的空气不会被导入转子4和定子8的配置空间中，所以能够防止杂物或灰尘、铁粉等异物进入它们的空间，维护性改善，因而优选。另外，关于来自定子支架11和转子支架9等的间隙的微量的空气的出入，因为影响较少所以没有问题。

在外转型旋转电机100运转时，在配置于定子铁芯6的槽内的线圈7中流动电流时，因定子8、转子4中生成的磁场，对转子4(转子铁芯2、永磁体3)施加旋转力。随着转子4(转子铁芯2、永磁体3)的旋转，转子支架9和旋转轴24旋转。

定子支架11在定子8的内径侧形成了一端一侧(以下称为开放端31一侧)向外部开口、另一端一侧(以下称为封闭端32一侧)被封闭的空间30。空间30的封闭端32一侧的位置由轴承10规定。在图1所示的例子中，轴承10配置在与定子8的轴向中心相比更加远离空间30的开口端31一侧的位置，在定子支架11的内径侧确保了规定的宽度的空间30。

在由定子支架11形成的空间30中，与定子支架11的外周接触地设置有冷却翅片13，在比冷却翅片13更靠内径的一侧，设置有对空间30在其径向上分隔的分隔部件14。冷却翅片13相对于定子支架11可拆装地设置。

作为冷却翅片13，是满足规定的冷却性能的冷却翅片即可，翅片的形状和片数并不特别限定。例如，也可以使翅片之间的间隔为非等间隔，也可以使用针状翅片等。

图2是表示外转型旋转电机100的内部结构的立体图。图2为了表示内部结构，对外转型旋转电机100在径向上分隔地表示。分隔部件14如图2所示，具有圆筒形状，相对于后述的管道16可拆装地设置。分隔部件14在空间30的封闭端32一侧的端部，具有在被分隔部件14分隔的空间之间使气体连通的孔部即连通部141。

在分隔部件14上，在空间30的开口端31一侧的端部连接有管道16。在图1所示的例子中，管道16以与被分隔部件14分隔的空间中的内径侧的空间连通的方式与分隔部件14连接。因此，空间30在管道16的外径侧向外部开口。管道16的排出口161以相对于外转型旋转电机100的设置面向垂直上方开口的方式设置。

在空间30的开口端31一侧设置有向空间30送风的风扇15。在图1所示的例子中，示出了设置向径向外侧送风的径流式风扇作为风扇15的结构。图1所示的例子中，风扇15相对于管道16可拆装地设置。

径流式风扇与在轴向上送风的轴流风扇相比，更抗压力损失，所以在狭窄的空间中也能够确保风量，因而优选。作为风扇15，在径流式风扇中，特别优选涡轮风扇。另外，作为风扇15，不限定于径流式风扇，也可以设置轴流风扇。

用图1～3说明使风扇15运转时的空间30内的冷却风的流通。图3表示从箭头25a方向观察图1所示的外转型旋转电机100的正面图。外转型旋转电机100如图1所示，用分隔部件14划分出作为冷却风的进气侧空间25的外径侧的空间和作为冷却风的排气侧空间26的内径侧的空间。

作为径流式风扇的风扇15运转时，向风扇15的径向外侧送出的冷却风从进气侧空间25的开口部251(以下称为进气口251)如图1中箭头25a所示地被导入进气侧空间25内。被导入冷却风的进气侧空间25内的冷却风如图3所示，通过与冷却翅片13之间的间隙，如图1中箭头25a所示地移动至封闭端32一侧之后，通过连通部141移动至排气侧空间26。移动至排气侧空间26的冷却风向空间30的开口端31一侧移动，如图1中箭头26a所示，从排气侧空间26的开口部261(以下称为排气口261)流入管道16中，为了不会再次返回进气口251而被导向远离进气口251的位置，从排出口161被排出。

在图2的立体图中示意性地示出此时的空气的运动。如图2所示，从进气口251流入的冷却风通过连通部141，流入内径侧的空间，通过管道16相对于外转型旋转电机100的设置面向垂直上方排出。

根据实施例1的外转型旋转电机100，如上所述，能够使冷却翅片13周边的空气在空间30内循环，所以能够抑制冷却翅片13周边的温度上升。因此，能够用冷却翅片13获得散热面积增大的效果，能够使定子8产生的热高效率地向外转型旋转电机100的外部释放。

另外，由风扇15产生的冷却风从进气侧空间25和排气侧空间26与冷却翅片13接触而连续地被冷却，因此冷却翅片13的传热系数增加，冷却性能改善。

另外，因来自风扇15的冷却风，也能够降低设置在旋转轴24上的轴承10和编码器17的温度，所以能够防止温度上升引起的轴承10的破损和编码器17的故障。

图1所示的外转型旋转电机100以与被分隔部件14分隔的空间中的内径侧的空间连通的方式连接管道16，使被分隔部件14分隔的空间中的外径侧的空间向外部开放，所以外径侧的空间成为冷却风的进气侧空间25，内径侧的空间成为冷却风的排气侧空间26。因此，能够使冷却风以在其上游侧与冷却翅片13接触的方式在空间30内循环，所以能够获得优秀的冷却效率。

另外，管道16的连接方式不限于图1～3所示的方式，也可以以与被分隔部件14分隔的空间中的外径侧的空间连通的方式将管道16与分隔部件14连接，使管道16的内径侧的空间向外部开口。

另外，实施例1的外转型旋转电机100使管道16的排出口161相对于外转型旋转电机100的设置面向垂直上方设置，所以能够使通过空间30且温度上升后的风高效率地向外部排出。另外，管道16能够使空间30内的气体向外部排出即可，也可以使排出口161向铅垂下方开口，也可以使排出口161向水平方向开口。

另外，管道16也可以使与分隔部件14分体地制造的管道相对于分隔部件14的端部可拆装地设置，也可以将与分隔部件14分体地制造的管道通过焊接等连接设置。另外，也可以使管道16与分隔部件14的端部连续而形成为一体。

在上述外转型旋转电机100中，示出了使冷却翅片13相对于定子支架11可拆装地设置，使分隔部件14和风扇15相对于管道16可拆装地设置的例子，但也可以使冷却翅片13与定子支架11和其他部件一体地设置，也可以使分隔部件14和风扇15与管道16和其他部件一体地设置。

但是，通过使冷却翅片13、分隔部件14、风扇15相对外转型旋转电机100的各部件可拆装地设置，能够在安装外转型旋转电机100的主体之后分别安装冷却翅片13和分隔部件14和风扇15，因此外转型旋转电机100的制造变得容易，能够降低成本。另外，在外转型旋转电机100的设置前，本体变得节省空间，因此容易搬运。另外，也可以使冷却翅片13、分隔部件14和风扇15全部相对于外转型旋转电机100的各部件可拆装，也可以使它们之中的一些相对于外转型旋转电机100的各部件可拆装。

另外，图1所示的例子中，示出了用辅助轴承12支承旋转轴24的结构，但不一定需要设置辅助轴承12。另外，也可以将辅助轴承12配置在比轴承10更靠定子8的轴向中心侧的位置。

作为风扇15的驱动方法，可以是用其他电源驱动的他激方式，也可以是使风扇15与旋转轴24直接连接的自激方式。其中，自激方式的情况下，旋转轴24的转速较慢时，存在用风扇15不能得到充分的风量、不能获得充分的冷却性能的可能性。另外，例如编码器17被安装在旋转轴24上的情况下，因为空间上的限制，存在不能将风扇15安装在旋转轴24上的可能性。从而，存在上述可能性的情况下，优选使风扇15采用他激方式。

另外，在图1所示的例子中，示出了因为使用径流式风扇作为风扇15，所以将风扇15设置在空间30的排气口261附近的结构，但风扇15的设置位置并不一定限定于排气口261附近。例如，使用轴流风扇作为风扇15的情况下，也可以将风扇15设置在进气口251附近。

另外，在图1所示的例子中，示出了通过在分隔部件14的、空间30的封闭端32一侧的端部穿孔形成的孔部而形成连通部141的结构，但连通部141的方式不限定于此。例如，也可以在分隔部件14的端部形成切口部，使切口部以外的分隔部件14的端部在封闭端32一侧与定子支架11接触地在空间30中设置分隔部件，用切口部作为连通部141。

另外，在图2所示的例子中，示出了将构成连通部141的孔部设置在空间30的封闭端32一侧的分隔部件14端部的结构，但连通部141的设置位置不限定于此。例如，也可以在分隔部件14上的、轴向的中心位置与封闭端32之间的位置形成孔部。

另外，如图4所示，轴承10和编码器17的尺寸较大、在轴向上轴承10和编码器17所占的长度超过定子支架11的长度的情况下，也可以使风扇15以与轴承10和编码器17在轴向上重叠的方式设置。由此，能够防止外转型旋转电机100的轴向长度增加至必要以上。

【实施例2】

接着，用图5和图6说明实施例2的外转型旋转电机的结构。实施例2的外转型旋转电机200在管道16的排出口161附近的位置，与定子支架11的外周接触地设置冷却翅片18。另外，实施例2的外转型旋转电机200在上述方面以外是与实施例1的外转型旋转电机100相同的结构，所以省略共通的部分的说明。

实施例2的外转型旋转电机200能够用冷却翅片18与冷却翅片13一起获得散热面积增大的效果。因此，能够使定子8产生的热更高效率地向旋转电机200的外部释放。

冷却翅片18被从管道16的排出口161排出的冷却风冷却。例如使用径流式风扇作为风扇15的情况下，由风扇15产生高速的冷却风，所以从排出口161排出的冷却风也保持较高的风速。因此，即使从排出口161排出的冷却风因旋转电机200的损失而温度上升，也能够获得冷却翅片18的冷却效果。

另外，一般旋转电机中上部一侧易于成为高温，所以管道16的排出口161和冷却翅片18设置在外转型旋转电机200的上部即可。

【实施例3】

接着，用图7说明应用了实施例1的外转型旋转电机的实施例3的电梯用曳引机的结构。如图7所示，电梯用曳引机300在外转型旋转电机100上安装有卷绕有电梯曳引机用绳索21的绳轮22和机械地使旋转停止的制动器23。绳轮22被外转型旋转电机100旋转驱动而旋转，将电梯曳引机用绳索21卷升。制动器23被外转型旋转电机100驱动，机械地使绳轮22的旋转停止。

另外，实施例3的电梯用曳引机300也可以应用实施例2的外转型旋转电机200以代替实施例1的外转型旋转电机100作为外转型旋转电机。

根据以上说明的实施例的电梯用曳引机300，如上所述，因为使用了因冷却性能的改善而能够小型化的外转型旋转电机，所以能够实现电梯用曳引机的轻量化，降低设置耗费的成本。

附图标记说明

100、200…外转型旋转电机，300…电梯用曳引机，2…转子铁芯，3…永磁体，4…转子，6…定子铁芯，7…线圈，8…定子，9…转子支架，10…轴承，11…定子支架，12…辅助轴承，13…冷却翅片，14…分隔部件，141…连通部，15…风扇，16…管道，161…排出口，17…编码器，18…冷却翅片，21…电梯曳引机用绳索，22…绳轮，23…制动器，24…旋转轴，25…冷却风的进气侧空间，251…进气口，26…冷却风的排气侧空间，261…排气口，30…空间，31…开放端，32…封闭端。

Claims (10)

1.一种外转型旋转电机，其特征在于，包括：

可旋转的转子，其经由转子支架与旋转轴连接，具有转子铁芯和配置在所述转子铁芯的内径侧的永磁体；

定子，其具有在所述转子的内径侧与所述永磁体隔开规定的空隙相对配置的定子铁芯和配置在形成于所述定子铁芯上的多个槽内的线圈；

保持所述定子的定子支架，其在所述定子的内径侧形成一端一侧向外部开口且另一端一侧被封闭的空间；

第一冷却翅片，其在所述定子支架的所述空间中设置于所述定子支架的内周；

分隔部件，将所述定子支架的所述空间在其径向上分隔，具有使气体连通的连通部；

管道，其在所述空间的开口端一侧的端部与所述分隔部件连接，将所述空间内的气体排出；和

向所述空间送风的风扇，

所述空间被所述分隔部件划分为位于外径侧的冷却风的进气侧部分和位于内径侧的冷却风的排气侧部分，

所述管道具有相对于所述外转型旋转电机的设置面向垂直上方开口的排出口，在所述管道的排出口的附近，以与所述定子支架的外周接触的方式设置有第二冷却翅片，

所述风扇运转而使所述冷却风以在上游侧与所述第一冷却翅片接触的方式在所述空间内循环。

2.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述连通部设置于所述空间的封闭端一侧的所述分隔部件端部。

3.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述连通部是在所述分隔部件上穿孔形成的孔部。

4.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述管道以与所述排气侧部分连通的方式与所述分隔部件连接；

所述空间在所述管道的外径侧向外部开口。

5.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述转子和所述定子收纳在至少由所述定子支架构成的密闭空间内。

6.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述风扇是向径向外侧送风的径流式风扇。

7.如权利要求6所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述风扇相对于所述管道可拆装地设置。

8.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述分隔部件相对于所述管道可拆装地设置。

9.如权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述第一冷却翅片相对于所述定子支架可拆装地设置。

10.一种电梯用曳引机，其特征在于，包括：

卷绕有卷升用绳索的绳轮；

旋转驱动所述绳轮的旋转电机；和

作为所述旋转电机的所述权利要求1～9中任一项所述的外转型旋转电机。

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