JP2014019538A - Hoisting machine and cooling system for hoisting machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、巻上機および巻上機用冷却システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a hoisting machine and a hoisting machine cooling system.
従来、内部を流れる気体によりモータが冷却されるエレベータ用の巻上機が知られている。 Conventionally, an elevator hoisting machine in which a motor is cooled by gas flowing inside is known.
エレベータ用の巻上機では、モータのより一層の冷却が望まれる場合がある。 In an elevator hoist, further cooling of the motor may be desired.
本発明の実施形態にかかる巻上機は、ロータと、ステータと、を有する。ロータは、軸受によって回転可能に支持され、ロープが掛けられるシーブを回転させる。ステータは、ロータの外周側を囲い電磁力によりロータを回転させる。巻上機には、ステータを冷却する液体が流れる液体通路が設けられる。 The hoist according to the embodiment of the present invention includes a rotor and a stator. The rotor is rotatably supported by the bearing and rotates the sheave on which the rope is hung. The stator surrounds the outer peripheral side of the rotor and rotates the rotor by electromagnetic force. The hoisting machine is provided with a liquid passage through which a liquid for cooling the stator flows.
以下の例示的な複数の実施形態ならびに変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が省略される。 The following exemplary embodiments and modifications include similar components. Therefore, below, the same code | symbol is attached | subjected to the same component, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
<第1実施形態>
本実施形態では、一例として、図1,2に示されるように、巻上機1は、モータ2(モータ部)や、シーブ3(ローラ)、軸受構造4(軸受)、ベース5等を備えている。シーブ3は、モータ2によって、略水平な回転軸Ax回りに回転される。シーブ3にはロープ(図示されず)が掛けられる(掛け回される)。シーブ3の回転により、ロープに吊されたエレベータのかご(図示されず)が昇降する。モータ2のシャフト6とシーブ3のシャフト(図示されず)とは、同軸(回転軸Ax)で一体的に回転するように構成されうる。その場合、シャフト6は、その長手方向(軸方向)に離間した複数(本実施形態では、一例として二つ)の軸受構造4により、回転軸Ax回りに回転可能に支持されることができる。また、本実施形態では、一例として、モータ2、シーブ3、ならびに軸受構造4は、ベース5上に設置されており、すなわち、ベース5に支持されている。ベース5の面5aには、開口部5bが設けられている。開口部5bには、シーブ3に掛けられた(巻回された)ロープが通される。ベース5は、防振ゴム(図示されず)等を介して、建物の床等に固定される(支持される)。
<First Embodiment>
In this embodiment, as an example, as shown in FIGS. 1 and 2, the hoisting
本実施形態では、一例として、図2に示されるように、モータ2は、ケース2aや、ステータ2b、ロータ2c等を有している。モータ2の基本構造としては、公知の構造を採用することができる。ステータ2bおよびロータ2cは、ケース2a内に収容されている。ロータ2cは、シャフト6に固定されている。ロータ2cは、シャフト6とともに回転軸Ax回りに回転することができる。ステータ2bは、ケース2aに固定されている。ステータ2bは、全体としてはロータ2cの外周側を囲う環状に構成されている。また、ステータ2bは、コイル2d(巻線)およびステータ鉄心2eを有している。コイル2dを流れる電流が電気回路(制御回路、制御装置、図示されず)によって制御され、ステータ2bとロータ2cとの間に電磁力が生じる。この電磁力によって、ロータ2cが回転軸Ax回りに回転する。ロータ2cは、コイル2dを流れる電流の制御により、回転軸Ax回りの双方向(回転軸Axの軸方向一方側から見て、時計回り方向ならびに反時計回り方向)に回転することができる。
In this embodiment, as an example, as shown in FIG. 2, the
本実施形態にかかる巻上機1のモータ2では、コイル2dの通電に伴ってコイル2dやステータ鉄心2e等が発熱し、当該コイル2dおよびステータ鉄心2eを有したステータ2bの温度が上昇する。また、それに伴って、ステータ2bの周囲の温度が上昇する場合もある。そこで、本実施形態では、一例として、巻上機1には、ステータ2b等のモータ2の内部の構造物を冷却する冷却システム10(巻上機用冷却システム)が装備されている。
In the
本実施形態では、冷却システム10は、液体を用いてモータ2の内部の構造物を冷却するシステム(液冷システム)として、例えば、ポンプ11や、ドレンバルブ12、冷却部13(第一の熱交換部)、開放弁14、放熱部15(放熱装置、第二の熱交換部)、リザーバタンク16等を備えている。冷却システム10の各構成要素は、液体の配管17(例えば、パイプ、ホース、チューブ等)あるいは構造物内の通路(例えば、冷却部13の液体通路13a等)を介して接続されている。ポンプ11は、モータ18によって回転駆動され、リザーバタンク16に入れられた(貯まった)液体を吸入して吐出する。ポンプ11は、電気回路(制御回路、制御装置、図示されず)によるモータ18のオンオフに応じて、液体の吐出および停止を切り替えることができる。また、ポンプ11は、容積型のポンプとして構成することができ、さらに、可変容量ポンプとして構成することもできる。なお、本実施形態では、一例として、ポンプ11や、リザーバタンク16、モータ18等が、ユニット20の筐体20a内に収容されている。
In the present embodiment, the
冷却部13には、ステータ2bの周方向に沿った液体通路13aが設けられている。本実施形態では、一例として、ステータ2bとその外周に沿って設けられた環状の部材13bとの間に、液体通路13aが構成されている。部材13bは、熱伝導性の比較的良好な材料等(例えば金属材料、アルミニウムや、銅、あるいはそれらの合金等)で構成されることができる。部材13bはステータ2bの面2b1(周面、外周面)と接する面13c(周面、内周面)を有する。面13cには、周方向に沿った溝13d(凹部)が設けられている。すなわち、本実施形態では、一例として、溝13dの開放側(内周側、径方向内側)がステータ2bの面2b1で覆われて、液体通路13aが構成されている。この液体通路13aを液体が流れることで、液体と液体通路13aを構成するステータ2bおよび部材13bとの間で熱交換が行われ、液体が加熱されるとともにステータ2bおよび部材13bが冷却される。なお、ステータ2bと部材13bとは、溶接や、接着、結合具(ねじ等)による結合等で、一体化されることができる。また、面2b1,13cの間に介在された(挟まれた)シール部材(ガスケットや、Oリング、シール剤等、図示されず)によって、面2b1と面13cとの間をシールすることができる。なお、ここに開示される液体通路13aの構成はあくまで一例であって、ステータ2bの面2b1に溝(図示されず)を形成し、部材13bの面13cに形成された溝(図示されず)と合わせてもよいし、面2b1に形成された溝(図示されず)を部材13bの面13cで覆ってもよい。
The
また、冷却部13(本実施形態では、一例として、部材13b)には、液体の導入口13eと排出口13fとが設けられている。本実施形態では、一例として、導入口13eは、冷却部13の下方の位置(下部、最下部)に設けられ、排出口13fは、冷却部13の上方の位置(上部、最上部)に設けられている。よって、本実施形態では、一例として、液体通路13aの下方から液体が満たされるため、液体通路13aの全体に液体が行き渡りやすくなる。よって、一例としては、液体で、ステータ2bのより多くの領域を冷却しやすくなる。また、液体通路13a内に液体を満たす作業を、排出口13fから空気を抜きながら、より円滑に行うことができる。
The cooling unit 13 (in this embodiment, as an example, the
冷却部13で加熱された液体は、冷却部13から配管17を介して放熱部15へ流れる。放熱部15には、液体を流す通路(図示されず)が設けられている。また、放熱部15の表面には、凹部や孔等により、空気が通る隙間(空間、図示されず)が設けられるとともに、表面積が増大されている。そして、放熱部15の近くには、電動モータ(図示されず)等で回転されるファン19が設けられている。ファン19の回転によって生じた空気(気体)の流れ(空気流)が放熱部15に当たり、放熱部15に形成された隙間に入り、当該隙間の間を流れ、当該空気と放熱部15の表面との間で熱交換が行われる。すなわち、放熱部15では、空気が加熱されるとともに、放熱部15ひいては当該放熱部15内の液体が冷却される。放熱部15で冷やされた液体は、リザーバタンク16へ戻る。このように、本実施形態では、一例として、液体(媒体)が流れて(循環して)二箇所の熱交換部で熱交換することにより、ステータ2b等を冷却する冷却システム10が、構成されている。冷却システム10には、一例としては、防錆処理が施された液体(例えば不凍液等)を用いることができる。不凍液は、氷点下の環境でも冷却システム10を稼働することができる。なお、本実施形態では、一例として、放熱部15やファン19等が、ユニット21の筐体21a内に収容されている。
The liquid heated in the
また、本実施形態では、一例として、ポンプ11と冷却部13との間の、導入口13eより下方の位置には、ドレンバルブ12が設けられている。ドレンバルブ12は、配管17の内外を連通することができる。ドレンバルブ12の開放口(図示されず)は、下方または側方に向けて開放されている。また、冷却部13と放熱部15との間の、排出口13fより上方の位置には、開放弁14が設けられている。開放弁14も、配管17の内外を連通することができる。開放弁14の開放口(図示されず)は、上方に向けて開放されている。ポンプ11が停止された状態で、作業者が、開放弁14とドレンバルブ12とを開放することで、開放弁14から冷却部13内に空気を導入するとともに、冷却部13内の液体をドレンバルブ12から排出することができる。よって、本実施形態によれば、一例としては、冷却部13からより容易にあるいはより効率良く液体を排出することができる。よって、一例としては、モータ2のメンテナンス時等において、部材13bを、液体通路13aから液体が抜けた状態で、より取り外し易くなる。なお、ドレンバルブ12は、冷却システム10の液体の通路の全体の中で下方の位置(下部、最下部)に設けられることができる。その場合、冷却システム10のより広い範囲に入っている液体をより容易にあるいはより効率良く排出しやすくなる。
Moreover, in this embodiment, the
また、本実施形態では、一例として、モータ2には、空気(気体)を用いてその内部の構造物を冷却するシステム(空冷システム)として、空気通路2i(気体通路)およびファン22が設けられている。空気通路2iは、ロータ2cや、ステータ2b、冷却部13等のモータ2の内部の構造物とケース2aとの間の隙間(空間)の少なくとも一部である。空気通路2iでの空気の流れを生じさせるファン22としては、ロータ2cに、複数のブレード2h(羽根)が設けられている。ブレード2hは、ロータ2cの軸方向の端部の面2c1(端面)の径方向外側に設けられている。ブレード2hは、回転軸Axの径方向に沿った板状(薄板状、壁状)に構成されている。ブレード2hは、回転軸Axを含む仮想的な平面に沿っている。また、複数のブレード2hは、周方向に一定の間隔で設けられている。ロータ2cの回転に伴って複数のブレード2h(ファン22)が回転軸Ax回りに動き、空気に作用する遠心力(慣性力)によって、ロータ2cとケース2aの軸方向の壁部2a1(端壁部)との間の空気通路2iで、径方向の内側から外側に向かう空気の流れが形成される。また、ロータ2cは空気を周方向にも動かすため、結果的に、モータ2内の空気通路2iでは、渦流(旋回流)が生じる。ケース2aの軸方向の壁部2a1には、通気口2f(開口部、貫通孔)が設けられ、ケース2aの周方向の壁部2a2には、複数の通気口2g(開口部、貫通孔)が設けられている。よって、複数のブレード2h(ファン22)が回転することにより、モータ2内では、図2中に破線の矢印で示されるような、通気口2fから空気通路2iを経て通気口2gへ向かう空気の流れが形成される。そして、空気流(空気)はステータ2bに当たり、空気とステータ2bとの間で熱交換が行われる。すなわち、ステータ2bが冷却され、空気が加熱される。なお、ブレード2hは、径方向に沿っているため、ロータ2cの回転方向によらず、空気流を生じることができる。
In the present embodiment, as an example, the
また、本実施形態では、一例として、図2,3に示されるように、冷却部13には、空気通路2iに面した部分に、凸部13g(フィン、突出部、リブ、壁部)および凹部13hが設けられている。凸部13gは、回転軸Axの径方向に沿った板状(壁状)に構成されている。凸部13gは、回転軸Axを含む仮想的な平面に沿っている。複数の凸部13gが、周方向に一定の間隔で設けられている。凹部13hは、複数の凸部13gの間に設けられている。このような構成により、空気の流れは、複数の凸部13g間の隙間である凹部13hを通ることができ、当該空気と冷却部13の表面との間で熱交換が行われる。本実施形態によれば、一例としては、冷却部13に凸部13gあるいは凹部13hが設けられない場合に比べて、熱交換の効率が高まりやすい。
In the present embodiment, as an example, as shown in FIGS. 2 and 3, the cooling
以上、説明したように、本実施形態では、一例として、巻上機1用の冷却システム10では、モータ2のステータ2bを冷却する液体が流れる液体通路13aが設けられるとともに、液体の熱を放出する放熱部15が設けられる。そして、液体通路13aと放熱部15との間で液体が循環される。よって、本実施形態によれば、一例としては、巻上機1のモータ2の発熱部(ステータ2b)を、液体を用いて冷却することができる。よって、一例としては、モータ2の発熱部がより一層冷却されやすい。あるいは、一例としては、モータ2の発熱部がより効率良く冷却されやすい。
As described above, in the present embodiment, as an example, in the
また、本実施形態では、一例として、液体通路13aでは、液体がステータ2bの下部側から上部側へ流れる。よって、本実施形態によれば、一例としては、液体通路13aの全体に液体がより行き渡りやすい。
In the present embodiment, as an example, in the
また、本実施形態では、一例として、巻上機1のモータ2内に、気体が流れる空気通路2iが設けられ、液体通路13aを構成する部材13bの少なくとも一部(本実施形態では、一例として、軸方向端部ならびに径方向外側の端部(外周部))が空気通路2iに面した。よって、本実施形態によれば、一例としては、空気通路2iを流れる空気が部材13bを冷却する。よって、一例としては、ステータ2bがより一層冷却されやすい。
In the present embodiment, as an example, an
また、本実施形態では、一例として、液体通路13aを構成する部材13bの空気通路2iに面した部分(本実施形態では、一例として、軸方向端部)に凹部13hまたは凸部13gが設けられた。よって、本実施形態によれば、一例としては、部材13bと空気との熱交換がより促進される。よって、一例としては、ステータ2bがより一層冷却されやすい。
In the present embodiment, as an example, a
また、本実施形態のように液冷システムと空冷システム(気冷システム)との双方によってステータ2bを冷却する場合には、液冷システムの液体の温度(制御目標温度、実温度)は、一例として、空気(気体)の温度(巻上機1のモータ2の雰囲気温度)より高く設定することができる。この場合には、一例としては、空気による液体の冷却をより効果的に利用することができ、ひいては、液冷システムの冷却効果の増大に伴うファン19やモータ18等のエネルギ消費が、抑制されやすい。なお、液体の温度が、モータ2の発熱部の温度より低く設定されることは言うまでもない。
When the
<第1変形例>
液体通路13aは、図4に例示されるように、複数に分岐した状態に構成することができる。よって、本変形例によれば、ステータ2bのより広い範囲について、冷却用の液体による冷却効果が得られやすい。よって、一例としては、ステータ2bにおける温度のむらが生じ難い。
<First Modification>
As illustrated in FIG. 4, the
<第2変形例>
また、液体通路13aは、図5に例示されるように、屈曲した状態に構成することができる。図5の例では、液体通路13aは、回転軸Axの軸方向(図5の左右方向)に反復的に折り返しながら周方向(図5の上下方向)に沿って延びている。よって、本変形例によれば、ステータ2bのより広い範囲について、冷却用の液体による冷却効果が得られやすい。よって、一例としては、ステータ2bにおける温度のむらが生じ難い。なお、屈曲部分の形状は、図5には限定されず、U字状でも良いし、クランク状でもよい。また、液体通路13aについては、例えば、液体通路13aのうち、部材13bあるいはステータ2bのうち発熱のより大きい部分に設けられた部分の比率(容積比)を、部材13bあるいはステータ2bのうち発熱のより小さい部分に設けられた部分の比率より大きくすることができる。あるいは、別の例としては、液体通路13aのうち、空気(気体)による冷却効果がより得られやすいステータ2bの軸方向(幅方向、図2の左右方向)端部側の部分に設けられた部分の比率を、空気(気体)による冷却効果がより得られ難いステータ2bの軸方向中央部側の部分に設けられた部分の比率より、低くすることができる。
<Second Modification>
Further, the
<第2実施形態>
図6,7に示される第2実施形態にかかる巻上機1Aならびに冷却システム10Aは、上記実施形態の巻上機1ならびに冷却システム10と同様の構成を有している。よって、本実施形態によっても、上記実施形態と同様の構成に基づく同様の結果(効果)が得られる。ただし、本実施形態では、一例として、冷却システム10Aのポンプ11や、放熱部15、リザーバタンク16、モータ18、ファン19等(図2参照)が収容されたユニット20,21が、ベース5の面5a上に載置され、ベース5に支持されている。よって、一例としては、ベース5とユニット20,21とが別個に設置される場合に比べて、巻上機1Aならびに冷却システム10Aがより容易に設置されやすい。
Second Embodiment
The hoisting machine 1A and the
また、本実施形態では、一例として、図7に示されるように、ベース5には、モータ2や、ユニット20,21等(冷却システム10A)が設置された領域Aと開口部5bとの間に、障壁部5c(壁部、抑制部、リブ、突出部)が設けられている。障壁部5cは、本実施形態では、一例として、開口部5bの縁に設けられ、面5aから上方に突出している。よって、本実施形態によれば、一例としては、冷却システム10Aで用いられる液体が、例えばメンテナンス時等に何らかの原因でベース5の面5a上にこぼれたりしたような場合にあっても、当該液体が開口部5bから下方へ落下するのが抑制されやすい。なお、図示されないが、障壁部5cは、モータ2や、ユニット20,21等(領域A)を取り囲むように設けられることができる。この場合、障壁部5cにより、ベース5の面5a上に液体の貯留部(一時的な貯留部)が構成される。
In the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 7, the
<第3実施形態>
図8に示される第3実施形態にかかる巻上機1Bならびに冷却システム10Bは、上記実施形態の巻上機1,1Aならびに冷却システム10,10Aと同様の構成を有している。よって、本実施形態によっても、上記実施形態と同様の構成に基づく同様の結果(効果)が得られる。ただし、本実施形態では、一例として、巻上機1Bが室23内に設けられ、冷却システム10Bのポンプ11や、放熱部15、リザーバタンク16、モータ18、ファン19等が収容されたユニット20,21が、室23外の例えば建物の屋上24等に設けられている。よって、本実施形態によれば、一例としては、放熱部15の放熱効率がより高まりやすくなる。また、一例としては、ユニット20,21内の部品のメンテナンスをより実行しやすくなる。
<Third Embodiment>
The hoisting
<第3変形例>
図9に示される第3変形例にかかる冷却システム10Cのユニット21Cは、上記実施形態にかかる冷却システム10,10A,10Bのユニット21に替えて用いることができる。このユニット21Cでは、放熱部15に当てる空気の流れを利用して、他のシステム(例えば、空気調和システム等)の放熱部25を冷却することができる。すなわち、本変形例では、ファン19を、放熱部15ならびに放熱部25の冷却に共用することができる。よって、本変形例によれば、例えば、装置構成が簡素化されたり、小型化されたり、軽量化されたり、製造コストが抑制されたりといった効果が得られる。
<Third Modification>
The
<第4実施形態>
図10に示される第4実施形態にかかる巻上機1D,1Eは、上記実施形態の巻上機1,1A,1Bと同様の構成を有している。よって、本実施形態によっても、上記実施形態と同様の構成に基づく同様の結果(効果)が得られる。ただし、本実施形態では、一例として、冷却システム10Dが、二つの巻上機1D,1Eについて共用化されている。具体的には、ポンプ11や、放熱部15、リザーバタンク16、モータ18、ファン19等が収容されたユニット20,21が、二つの巻上機1D,1Eについて共用化される。一例としては、二つの巻上機1D,1E内の冷却部13が配管17を介して直列に接続される。具体的には、配管17を介して巻上機1E内の冷却部13(図2参照)の下流側と巻上機1D内の冷却部13の上流側とが接続されるとともに、巻上機1D内の冷却部13の下流側とユニット21内の放熱部15(図2参照)とが接続される。よって、本実施形態によれば、例えば、装置構成が簡素化されたり、小型化されたり、軽量化されたり、製造コストが抑制されたりといった効果が得られる。なお、本実施形態にかかるユニット21に替えて、上記第3変形例にかかるユニット21Cを用いることができる。
<Fourth embodiment>
The
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各構成要素のスペック(構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。例えば、液体としては、不凍液以外の液体(例えば、油、冷媒等)を用いることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was illustrated, the said embodiment is an example to the last, Comprising: It is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, combinations, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. In addition, the specifications of each component (structure, type, direction, shape, size, length, width, thickness, height, number, arrangement, position, material, etc.) should be changed as appropriate. Can do. For example, as the liquid, it is possible to use a liquid (for example, oil, refrigerant, etc.) other than the antifreeze.
1,1A,1B,1D,1E…巻上機、2b…ステータ(構成部材)、2c…ロータ、2i…空気通路(気体通路)、3…シーブ、4…軸受構造(軸受)、5…ベース、5b…開口部、5c…障壁部、10,10A,10B,10C,10D…冷却システム、13…部材(構成部材)、13a…液体通路、13g…フィン(凸部)、13h…凹部、15…放熱部、23…室、25…(別の)放熱部、A…領域。
1, 1A, 1B, 1D, 1E ... Hoisting machine, 2b ... Stator (component), 2c ... Rotor, 2i ... Air passage (gas passage), 3 ... Sheave, 4 ... Bearing structure (bearing), 5 ...
Claims (7)
前記ロータの外周側を囲い電磁力により前記ロータを回転させるステータと、
を有し、
前記ステータを冷却する液体が流れる液体通路が設けられた、巻上機。 A rotor that is rotatably supported by a bearing and rotates a sheave on which a rope is hung;
A stator that surrounds the outer periphery of the rotor and rotates the rotor by electromagnetic force;
Have
A hoisting machine provided with a liquid passage through which a liquid for cooling the stator flows.
前記液体通路で熱せられた液体の熱を放出する放熱部と、
を備えた、巻上機用冷却システム。 A liquid passage rotatably supported by a bearing and having a rotor that rotates a sheave to which a rope is hung, and a stator that surrounds the outer periphery of the rotor and rotates the rotor by electromagnetic force, and in which a liquid that cools the stator flows. A hoisting machine provided with
A heat radiating part for releasing heat of the liquid heated in the liquid passage;
A cooling system for hoisting machines.
前記液体通路の構成部材の少なくとも一部が前記気体通路に面した、請求項5に記載の巻上機用冷却システム。 A gas passage through which gas flows is provided in the hoisting machine,
The cooling system for a hoist according to claim 5, wherein at least a part of the constituent members of the liquid passage faces the gas passage.
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