CN110890803B - 外转型旋转电机和曳引机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够容易地进行外转型旋转电机的定子内所具有的散热翅片的安装、改善冷却性能的外转型旋转电机。在包括绕旋转轴的轴中心旋转的转子、配置于该转子的内侧的定子的外转型旋转电机中，具有L字状的散热翅片。该散热翅片具有：由定子和旋转轴所围成的空间内的翅片吸热部；和延伸到定子框架的外部的面的与翅片吸热部连接的翅片散热部。散热翅片安装于定子框架的外侧的面。由此，能够简化散热翅片的安装，并且能免利用翅片散热部促进散热，从而改善冷却性能。

Description

外转型旋转电机和曳引机

技术领域

本发明涉及外转型旋转电机和用于电梯等的曳引机。

背景技术

近年来，因为曳引机(例如电梯用的曳引机)的小型化的需求，机构(绳轮、壳体)与制动器、旋转电机成为一体的结构正在成为主流。

因此，旋转电机中也要求小型化(高转矩密度化)。作为旋转电机的高转矩密度化的手段之一，有外转型旋转电机。外转型旋转电机因为在定子的外周侧配置转子，所以能够增大转子与定子间的间隙(gap)的半径。另外，外转型旋转电机具有如下特征：因为转子位于外侧，所以转子的1个极的周长变长，从而能够配置较大的磁体。因此，与内转型旋转电机相比，外转型旋转电机能够实现高转矩密度化。

但是，外转型旋转电机中，作为主要的发热源的线圈位于内径侧，因此线圈的配置空间小，导致散热面积减少，旋转电机内的温度变高。从而，为了实现外转型旋转电机小型化、轻量化，要求改善外转型旋转电机的冷却性能。

作为谋求外转型旋转电机的冷却性能改善的技术，已知日本特开2017－50908号公报(专利文献1)、日本特开2018－90381号公报(专利文献2)。

在专利文献1的技术的外转型旋转电机中，在定子的内周侧的空间设有用于对定子产生的热进行散热的散热翅片。此外，为了对该内周侧空间的空气进行排气，在转子的转子框架内部设有旋翼。通过该结构，能够促进转子内部的散热，因此能够改善冷却性能。

此外，专利文献2的技术与专利文献1同样地，在外转型旋转电机中，在定子的内周侧的空间设有用于对定子产生的热进行传导、散热的散热翅片，在该内部空间内还设有与旋转轴一起旋转的风扇。通过这样的结构，与专利文献1同样地，能够促进转子内径侧的散热，因此能够改善冷却性能。

现有技术文献：专利文献

专利文献1：日本特开2017－50908号公报

专利文献2：日本特开2018－90381号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1中，在定子内周侧使散热翅片紧贴定子地安装，却没有关于如何将散热翅片安装到定子内周侧的记载。此外，在专利文献2中，记载了通过螺合紧固等进行散热翅片向定子内周侧的安装。但是，在用螺钉等(螺纹件)固定散热翅片时，需要在定子内径侧加工螺纹孔，而在定子框架内部的圆筒部开设螺纹孔的作业非常困难。即，因定子的内径侧为圆筒形状而致使定位困难、空间受限制而致使不能使用较大的工具等理由，对定子框架的加工很困难。进而，实际上，在定子框架内部的狭窄空间中，螺纹固定散热翅片的作业也很困难。

如此，在专利文献1和2所记载的外转型旋转电机中，组装前的加工和组装作业困难重重，从而留下作业工时、作业时间耗费大的问题。另外，在对翅片的框架的加压不充分的情况下，会在翅片与框架之间形成空气层，热阻变大，无法得到充分的冷却性能。

因此，本发明的目的在于提供一种能够便于定子和散热翅片的安装、并改善冷却性能的外转型旋转电机，以及使用该外转型旋转电机的曳引机。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述目的，作为一例，本发明提供一种外转型旋转电机，其具有：轴；转子，其包括能够绕该轴的轴中心旋转的转子框架、安装于该转子框架的内周侧的转子芯和永磁体；和定子，其包括绕所述轴设置的定子框架、与所述永磁体之间具有规定的空隙地配置于所述转子的内径侧且安装于所述定子框架的定子芯和线圈，所述外转型旋转电机具有从所述定子的内侧与所述轴平行地越过所述定子框架的外侧的面而延伸的散热翅片，该散热翅片固定在所述定子框架的外侧。

发明效果

本发明将散热翅片固定于定子框架的外侧，因此能够提供一种散热翅片的安装简单并且能够增大散热翅片的面积的冷却性能高的外转型旋转电机和曳引机。

附图说明

图1是示出采用了本发明的第一实施例中的外转型旋转电机的曳引机的轴向的半部的截面的图。

图2是本发明的第一实施例中的外转型旋转电机的立体图。

图3是示出本发明的第一实施例中的外转型旋转电机的外转型旋转电机的散热翅片的安装方法的图。

图4是示出外转型旋转电机的散热翅片的安装方法的一例的图。

图5是示出外转型旋转电机的散热翅片的安装方法的一例的图。

图6是示出外转型旋转电机的散热翅片的安装方法的一例的图。

图7是示出采用了本发明的第二实施例中的外转型旋转电机的曳引机的轴向的半部的截面的图。

图8是本发明的第三实施例中的外转型旋转电机的立体图。

图9是本发明的第四实施例中的外转型旋转电机的立体图。

图10是示出采用了本发明的第五实施例中的外转型旋转电机的曳引机的轴向的半部的截面图。

具体实施方式

以下，使用附图对用于实施本发明的实施例进行说明。而且，并非要通过以下说明的本发明的实施例来限定本发明。此外，在以下各实施例中，存在对同一物或具有同样的功能的构成部件使用同一附图标记，并且省略实施例中的重复说明的情况。此外，为了便于理解本发明，存在附图中所示的各个构成装置的形状、位置、尺寸、范围等与实际形状、位置关系等不同地被记载的情况。

(第一实施例)

首先，使用图1～图3，说明本发明的第一实施例。图1是示出采用了本发明的第一实施例中的外转型旋转电机的曳引机的轴向的半部的截面的图。即，在图1中，示出了从轴中心以上半部的截面图，省略下半部的截面的记载。图2是本发明的第一实施例中的外转型旋转电机的立体图。图3是示出本发明的第一实施例中的外转型旋转电机的散热翅片的固定方法(安装方法)的图。

使用了第一实施例中的外转型旋转电机的曳引机1在外转型旋转电机的转子5的外侧(转子框架4的外侧面)设置有绳轮25。还包括固定于定子9(定子框架8)的制动器27。在图1中，除绳轮25、制动器27以外的部分为外转型旋转电机的结构。

转子5包括转子芯2、永磁体3、转子框架4。永磁体3安装于转子芯2的内径侧。

定子9包括定子芯6、线圈7、定子框架8。定子框架8用于安装定子芯6和线圈7，具有覆盖转子5的外周面的部分。在定子9的外周面与安装于转子5的内周侧的永磁体3之间设有规定的间隙。

在轴中心(图1的点划线)设置旋转轴12，转子5的转子框架4的轴侧端部固定于旋转轴12。由此，旋转轴12与转子5能够一体地旋转。此外，旋转轴12经由轴承10与定子9的定子框架8安装在一起，从而旋转轴12能够绕轴中心旋转。定子框架8还设有覆盖转子5的外周面的部分，从而防止尘埃(垃圾、尘土、铁粉等)进入旋转电机内。

在此，线圈7优选通过集中卷绕而安装于定子芯6。由此，线圈7的轴向短部的长度变短，外转型旋转电机的轴向长度变短，从而能够小型化。另外，轴承10以相对于定子9的轴向中心配置于单侧、且在定子框架8的内径侧设有空间的方式构成。

此外，外转型旋转电机优选是不使外部的空气进入旋转电机内部的全封闭结构。由此，能够防止垃圾、尘土、铁粉等进入旋转电机内部，维护性能够得以改善。而且，在本实施例中，具有覆盖转子5的外周面的部分，从转子外周面与定子的外部的覆盖部分之间的间隙基本上没有空气的进出，不用担心垃圾、尘土、铁粉等侵入电机内。

而且，在图1的实施例中，除了轴承10以外，还设有用于使旋转稳定的辅助轴承11。但是，该辅助轴承11并非必需，轴承10也可以配置得更靠定子9的轴向中心侧。

外转型旋转电机向定子9的线圈7提供电流，通过在线圈7产生的磁场与转子5侧的永磁体3的磁场之间的磁吸力和磁斥力，转子5进行旋转。此时，在线圈7产生的热经由定子芯6使定子框架8的内径侧空间部13内的温度上升。定子框架8的内径侧空间部13从定子框架8的外侧的端面观察时为凹部。因此，在该状态下内部的热难以直接向外部散出，结果保持高温。即在该状态下不能减少外转型旋转电机的内部的温度上升。为了对该所产生的热有效地散热(冷却)，设有散热翅片15。

图1中的散热翅片15为从定子框架8的内径侧空间部13越过定子框架8的外侧的端面而延伸(延伸成超过定子框架8的外侧的端面)的结构。即，散热翅片15具有位于翅片的内径侧空间部13内的部分(翅片吸热部16)延伸到定子框架8的外侧、在外部露出的部分(翅片散热部17)。具体地，散热翅片15延伸到定子框架8的外侧，构成为截面为L字状。

通过这样的结构，翅片吸热部16吸收定子9的内径侧空间部13的热，将热传导给配置于定子框架外表面的翅片散热部17从而向外部空间散热。由此，能够降低定子框架8内部(内径侧空间部13)的温度，结果使旋转电机内部的温度降低(冷却)。该散热翅片15因为具有翅片散热部17，所以散热面积变大，冷却能力得以改善。

而且，翅片吸热部16为了高效地进行热传导而优选构成为在内部接触定子框架8。而且，即使不进行该接触也能进行一定的冷却。此外，尽可能地使翅片散热部17接近、接触定子框架8时，因为定子框架8的部分也能够用于冷却，所以冷却性能得以提高。

散热翅片15在定子框架8的外侧的面处固定。该固定部14的固定因为是在定子框架8的外侧的面进行，所以作业空间大，安装用加工、安装作业容易。即，不是在定子框架8的内径侧空间进行固定(安装)，而是使位于内径侧的散热翅片(翅片吸热部16)延伸而形成翅片散热部17，对该翅片散热部17与定子框架8的外表面进行固定。

因此，不需要在定子9的内表面部的狭窄空间中进行用于固定的加工，且不需要在狭窄空间内进行固定作业。此外，定子框架8的外侧的端面为平面，加工容易，能可靠地固定散热翅片15，因此冷却效果高。此外，由于翅片散热部17本身具有大面积，冷却能力得以改善。

接着，通过图2和图3说明该散热翅片15的具体的安装方法。图2中的固定部14的安装方法的详细在图3示出。由图3可知，在散热翅片15(翅片散热部17)设有固定用的支承面31，在该支承面31开设有螺钉用的孔。另一方面，在定子框架8的外部的端面的固定位置设有用于容纳螺钉32的螺纹孔。散热翅片15与支承面31一体地构成，通过用螺钉32固定(拧紧螺钉)该支承面31，能够将散热翅片15牢固地固定于定子框架8。

而且，将散热翅片15固定于定子框架8的方法不限于该方法，能够使用适当的固定件进行固定。例如，如图4所示，也可以不设支承面，而是用螺钉32、螺栓等将散热翅片15的配置于定子框架8外侧的部分(翅片散热部17位置)直接安装于定子框架8。此外，固定也可以不用螺钉而是用其它固定件实现。例如，如图5所示，能够通过在散热翅片15设置凸部33，在对应的定子框架8的固定位置设置用于容纳该凸部的凹部34，将该凸部33嵌入凹部34来进行固定。此时，若使用粘合剂，则能够更牢固地进行固定。此外，基于嵌入进行的固定也可以为图6的方法。在图6的方法中，使凹部34延伸到定子框架8的下端部，使散热翅片15嵌入该凹部34。此时，不需要散热翅片15的凸部33。

此外，在本发明中，不仅可以使用图示的固定方法，也可以使用其它方法。例如，也能够使用基于熔接、粘接的固定方法等。即只要能将散热翅片可靠地固定于定子框架的外侧面，则能够使用任意手段。

在图1示出的第一实施例中，使用了为L字状的散热翅片15，但不限于此。即只要使从旋转轴12的轴中心到翅片散热部17的端面的位置(距离，半径R2)大于从旋转轴12的轴中心到翅片吸热部16的端面的位置(距离，半径R1)，就能够容易地在定子框架8的外部固定散热翅片15。

而且，散热翅片15的面积越大，或散热翅片的数量越为增加，则冷却性能越得以改善。然而，它们会导致成本、设置工时增加。因此，希望最佳地考虑尺寸、个数。进而，希望散热翅片15具有热传导系数高、轻质的材料。例如铝等。由此，冷却性能的改善、安装工时的降低成为可能。散热翅片15的表面可以由喷砂加工、蚀刻加工而加工成粗糙面。由此能够使得表面积增加，冷却性能得以改善。而且，通过这样的加工，可以不必对上述散热翅片15的表面进行磨削加工等。

在图1示出的第一实施例中对曳引机1的例子进行了说明，图1中若不设置绳轮25等则成为普通的外转型旋转电机的结构。这在以下的曳引机的实施例中也同样。

(第二实施例)

接着，用图7说明本发明的第二实施例。图7是示出采用了本发明的第二实施例的外转型旋转电机的曳引机的轴向的半部的截面的图。在图7的实施例的情况下，基本的结构与图1相同，同样的构成部分使用相同的附图标记，省略其详细说明。图7的说明主要以与图1的实施例不同的部分为中心进行说明。图7的实施例与图1的实施例之间的主要区别在于轴、定子和转子的安装不同。散热翅片的结构也存在差异。

在图7中，外转型旋转电机的轴与图1的情况不同，使用固定轴22。因此，转子5的转子框架4的内径部经由轴承23安装，转子5(转子框架4)能够绕固定轴22的轴中心(图7的点划线)旋转。另一方面，定子9与固定轴一体地固定。通过这样的结构，转子5能够绕固定轴22旋转。

此外，散热翅片18不同于图1的散热翅片15，是将位于定子框架8的内部空间的翅片吸热部16和位于外部的翅片散热部17分体地加工，然后将它们接合起来的结构。即，散热翅片18是将翅片吸热部16与翅片散热部17以成为L字状的方式接合，之后，将散热翅片18固定于定子框架8。散热翅片18的固定于定子框架8的固定部14的固定方法能够与图1中所示同样地进行。当然，也可以为图4～图6那样的方法或其它固定方法。

而且，在图7的实施例中，也能够代替散热翅片18，使用图1示出的散热翅片15或后述的其它散热翅片。此外，在图1的实施例中，也能够代替散热翅片15，使用图7示出的散热翅片18或后述的其它散热翅片。

(第三实施例)

接着，用图8说明本发明的第三实施例。图8是本发明的第三实施例的外转型旋转电机的立体图。该图8的实施例的基本的结构为与第一实施例(图1～图3)同样的结构。图8也对同样的构成部分使用相同的附图标记，省略其详细说明。图8的说明主要以与上述实施例的不同部分为中心进行说明。

首先，图8中的散热翅片19将多个翅片连结而构成为一个散热翅片组件。即，与第一实施例(图1～图3)的散热翅片15、图7中的散热翅片18用1个翅片构成相比，本实施例的散热翅片19在将多个翅片连结而构成散热翅片组件这一点不同。

通过该结构，能够降低散热翅片19的安装工时。在此，散热翅片组件的翅片的配置优选是大致等间隔的辐射线状配置。由此，能够均等地冷却定子9的内径侧空间的空气，于是温度梯度减小。当然，上述散热翅片的尺寸、个数能够考虑成本而适当地选择。

而且，该实施例中的散热翅片19的具体的固定方法是，在散热翅片19的轴向侧的圆弧状部35设置孔36，在此使用螺钉(未图示)固定于定子框架8。该固定部14的安装方法不限于该方法。只要是能够将散热翅片19(散热翅片组件)固定于定子框架8的方法，也可以用其它固定方法。

(第四实施例)

接着，用图9说明本发明的第四实施例。图9是本发明的第四实施例的外转型旋转电机的立体图。与上述的图8的情况同样，基本结构为与第一实施例(图1～图3)、第二实施例(图7)同样的结构。图9也对相同或具有同样功能的构成部分使用相同的附图标记，省略其详细说明。图9的实施例的说明主要以与上述的实施例不同的部分为中心进行说明。

在图9中，散热翅片20包括内部的翅片吸热部16与位于外部的翅片散热部17，在与翅片吸热部16正交的位置，配置、接合有翅片散热部17。翅片吸热部16与翅片散热部17的接合若在将散热翅片20固定于定子框架8的作业之前进行，则能够容易地进行作业。散热翅片20的固定方法能够采用上述固定方法。例如，能够利用图3示出的螺钉、螺栓或熔接等方式进行固定。

根据这样的结构，能够改变散热翅片15的翅片吸热部16和翅片散热部17的朝向。在此，优选使散热翅片20的散热部(翅片散热部17)成为与重力大致相同的方向。由此，能够利用上升气流使翅片散热部17的周围的空气循环，改善冷却性能。

(第五实施例)

接着，用图10说明本发明的第五实施例。图10是示出采用了本发明的第五实施例的外转型旋转电机的曳引机的轴向的半部的截面图。基本结构为与第一实施例(图1～图3)同样的结构。图10也对相同或具有同样功能的构成部分使用相同的附图标记，省略其详细说明。图10的实施例的说明主要以与上述的实施例不同的部分为中心进行说明。

在图10中，散热翅片21包括翅片吸热部16、翅片散热部17、将它们连结(连接)的热管28。而且，该连结不限于热管，能够使用高热传导材料。

通过这样的结构，能更有效地冷却上述定子的内径侧空间部的空气，改善冷却性能。固定部14的详细说明虽然省略了，但只要是用上述方法固定即可。

(其它实施例)

在上述本发明的实施例中虽然没有设置如专利文献1中描述的送风翼和专利文献2中描述的风扇，但也可以设置这种旋翼或风扇。在上述本发明的实施例中，能够通过进而设有风翼、风扇来进一步改善冷却能力。

附图标记说明

1……曳引机，2……转子芯，3……永磁体，4……转子框架，5……转子，6……定子芯，7……线圈，8……定子框架，9……定子，10……轴承，11……辅助轴承，12……旋转轴，13……内径侧空间部，14……固定部，15……散热翅片，16……翅片吸热部，17……翅片散热部，18……散热翅片，19……散热翅片，20……散热翅片，21……散热翅片，22……固定轴，23……轴承，25……绳轮，26……绳索，27……制动器，28……热管，31……支承面，32……螺钉，33……凸部，34……凹部，35……圆弧状部，36……孔。

Claims (15)

1.一种外转型旋转电机，其特征在于，具有：

轴；

转子，其包括能够绕该轴的轴中心旋转的转子框架、安装于该转子框架的内周侧的转子芯和永磁体；和

定子，其包括绕所述轴设置的定子框架、与所述永磁体之间具有规定的空隙地配置于所述转子的内径侧且安装于所述定子框架的定子芯和线圈，

所述外转型旋转电机具有从所述定子的内侧与所述轴平行地越过所述定子框架的外侧的面而延伸的散热翅片，该散热翅片固定在所述定子框架的外侧，

所述散热翅片具有：从所述定子框架的内部与所述轴平行地向外侧延伸的翅片吸热部；和将所述翅片吸热部的热量在所述定子框架的外侧散热的翅片散热部。

2.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述固定使用螺纹件进行。

3.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述外转型旋转电机为全封闭型的外转型旋转电机。

4.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述轴为旋转轴，所述转子框架绕该旋转轴固定，所述定子具有使得所述旋转轴能够旋转的轴承。

5.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述轴为固定轴，所述转子框架具有使得其能够绕该固定轴旋转的轴承。

6.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翅片的表面加工为粗糙面。

7.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翅片构成为连结多个翅片而成的翅片组件。

8.根据权利要求7所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翅片辐射状地配置于所述定子，固定于所述定子框架的外侧端面。

9.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

具有从所述轴的所述轴中心到翅片散热部的端面的距离大于从所述轴中心到所述翅片吸热部的端面的距离的所述翅片散热部。

10.根据权利要求9所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翅片的截面为Ｌ字状。

11.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翅片的所述翅片吸热部和所述翅片散热部接合在一起。

12.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翅片的所述翅片吸热部与所述翅片散热部用高热传导部件被连结。

13.根据权利要求1所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述散热翅片的所述翅片吸热部与所述翅片散热部大致正交地被接合。

14.根据权利要求13所述的外转型旋转电机，其特征在于：

所述翅片散热部在重力方向上配置。

15.一种曳引机，其特征在于：

在权利要求1所述的外转型旋转电机中设置有：

在所述转子框架的外侧设置的用于卷绕绳索的绳轮；和

在所述定子框架设置的用于抑制所述转子框架的旋转的制动器。

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