JP2017050908A - 回転電機、並びにそれを用いるエレベータ用巻上機およびエレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化あるいは薄型化しても、粉塵などの塵埃の流入を抑えつつ、冷却性能を向上できる回転電機、並びにそれを用いるエレベータ用巻上機およびエレベータを提供する。【解決手段】回転電機が、ステータコア３４と、ステータコアに設けられる励磁コイル３７と、ステータコアおよび励磁コイルを支持する第一の支持体３２，３３と、を有するステータ３１と、磁極部４０と、磁極部を支持する第二の支持体３９と、を有するロータ３０と、を備え、第一の支持体と第二の支持体によって画される空間における、第一の支持体と第二の支持体とによって閉塞される部分空間の内部に、ステータコアおよび励磁コイルが位置し、残りの部分空間に位置すると共に、ステータコアおよび励磁コイルの内周側に位置し、複数の羽根を有してロータの回転に伴って回転する送風翼４１を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機、並びにそれを用いるエレベータ用巻上機およびエレベータに関する。

近年、エレベータ用巻上機において、設置空間の制約、構成材料の削減、電力エネルギの低減などのために、電動機の薄型化や小型化が求められている。しかし、電動機を薄型化したり、小型化したりすると放熱面積も減少するため、励磁コイルの温度および磁石の温度が過度に上昇し、励磁コイルの絶縁破壊、磁石の減磁などの不具合が生じ、電動機の性能が低下する可能性がある。これに対し、エレベータ用巻上機において冷却効果を得る技術として、特許文献１に記載の従来技術が知られている。

本従来技術においては、固定軸に軸受けを介し回転自在に取り付けられたシーブと、このシーブと一体になって回転するロータと、このロータの内径側に上記ロータと対向して設けられたステータとを備えたアウタロータ型のエレベータ用巻上機において、ステータコアバックの内径側に上記ステータで発生する熱を伝導して放熱する複数の放熱フィンが設けられる。ステータで発生する熱が、この放熱フィンによって放熱されるので、巻線および鉄心部に風を取り込むことなく、従って、粉塵を流入させずに、冷却効果が得られる。

さらに、本従来技術においては、放熱フィンとシーブのリブとの間に、送風ファンを設け、リブに設けた通風口を通る風の流れを起こす。これにより、さらに効果的に冷却できる。

特開２００５−１０４６２０号公報

上記従来技術における放熱フィンによる放熱では、電動機が薄型化あるいは小型化して発熱密度が増大すると、冷却性能が不足する恐れがある。また、送風ファンを設けると、巻上機の小型化や薄型化が難しくなる。

そこで、本発明は、小型化あるいは薄型化しても、粉塵などの塵埃の流入を抑えつつ、冷却性能を向上できる回転電機、並びにそれを用いるエレベータ用巻上機およびエレベータを提供する。

上記課題を解決するために、本発明による回転電機は、ステータコアと、ステータコアに設けられる励磁コイルと、ステータコアおよび励磁コイルを支持する第一の支持体と、を有するステータと、磁極部と、磁極部を支持する第二の支持体と、を有するロータと、を備え、ステータコアと磁極部とが空隙を介して対向するように、ステータおよび前記ロータが配置されるものであって、第一の支持体と第二の支持体によって画される空間における、第一の支持体と第二の支持体とによって閉塞される部分空間の内部に、ステータコアおよび励磁コイルが位置し、残りの部分空間に位置すると共に、ステータコアおよび励磁コイルの内周側に位置し、かつ複数の羽根を有し、ロータの回転に伴って回転する送風翼を備える。

また、上記課題を解決するために、本発明によるエレベータ用巻上機は、エレベータ用主ロープが巻き掛けられるシーブと、シーブを回転させる回転電機部と、を備えるものであって、回転電機部が上記本発明による回転電機からなる。

さらに、上記課題を解決するために、本発明によるエレベータは、乗りかごおよび釣り合い錘と、昇降路内において乗りかごおよび釣り合い錘を吊る主ロープと、主ロープを駆動する巻上機と、を備えるものであって、巻上機は、主ロープが巻き掛けられるシーブと、シーブを回転させる回転電機部と、を備え、回転電機部が上記本発明による回転電機からなる。

本発明によれば、第一の支持体と第２の支持体により画される空間内に、ステータコアおよび巻線並びに送風翼が位置し、ステータコアおよび励磁コイルが位置する部分空間が閉塞されているので、送風翼を設けながらも、回転電機を小型化あるいは薄型化することができると共に、ステータコアおよび励磁コイルへの塵埃の付着を防止できる。従って、回転電機を小型化あるいは薄型化しながら、信頼性を損なうことなく、冷却性能を向上できる。これにより、エレベータ用巻上機およびエレベータの信頼性が向上する。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１であるエレベータの全体構成の概略を示す。 巻上機の概略構成を示す軸方向に沿って見た側部外観図である。 巻上機の外観斜視図である。 電動機部分の分解図である。 ロータが回転したときに生じる送風翼付近の空気の流れを示す斜視図である。 図５におけるＡ−Ａで切断した電動機の断面を示す。 送風翼から剥離した空気の流れを示す斜視図である。 図７におけるＡ−Ａで切断した電動機の断面を示す。 放熱フィンの間の空気の流れを示す斜視図である。 図９におけるＡ−Ａで切断した電動機の断面を示す。 実施例２である巻上機の外観斜視図である。 図１１におけるＡ−Ａで切断した断面を示す。 実施例３である巻上機の外観および軸方向断面を示す斜視図である。 図１３における軸方向断面のみを示す。 実施例４である巻上機の外観および軸方向断面を示す斜視図である。 図１５における軸方向断面のみを示す。 実施例５である巻上機の外観斜視図である。 図１７におけるＡ−Ａで切断した断面を示す。 実施例６である巻上機の外観斜視図である。 図１９におけるＡ−Ａで切断した断面を示す。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

図１は、本発明の実施例１であるエレベータの全体構成の概略を示す。

図１に示すように、建築物に設けられる昇降路１００の頂部に設けられる機械室１１０内に巻上機１２０が載置され、固定手段によって機械室床面に固定されている。巻上機１２０は、複数本の主ロープ１３０を懸架するためのシーブを有する。シーブから延びる主ロープ１３０の一端は反らせプーリ１４０を介して釣合錘１５０の上端に連結されており、他端は乗りかご１６０の上端に連結されている。乗りかご１６０および釣合錘１５０は、シーブに巻き掛けられる主ロープ１３０によって、昇降路１００内において吊られる。

巻上機１２０が稼働して、シーブが回転すると、その際の主ロープ１３０とシーブの間の摩擦によって、主ロープ１３０がシーブの回転方向に沿って駆動される。そして、主ロープ１３０の動きによって、釣合錘１５０と乗りかご１６０が上下に昇降される。なお、図１では省略しているが、乗りかご１６０および釣合錘１５０の昇降を円滑にするために、昇降路１００内には、乗りかご１６０および釣合錘１５０を案内するガイドレールが設けられる。

このようなエレベータにおいては、図示しない制御装置によって運行指令が巻上機１２０を構成する電動機や制動機構等に与えられ、この運行指令によって乗りかご１６０が建築物の所定の階床に向けて昇降動作する。

なお、本実施例１では、巻上機１２０は機械室１１０内に載置されているが、巻上機１２０はその一部または全体を昇降路１００の内部に載置されても良い。

次に、巻上機１２０の構成について説明する。

図２は、巻上機１２０の概略構成を示す軸方向に沿って見た側部外観図である。

図２に示すように、巻上機１２０は、電動機１２と、電動機１２の回転子に同軸で機械的に接続されるシーブ１３と、回転子とシーブ１３を回転可能に支持するシャフト２０と、シーブの回転を拘束する制動装置１５と、シャフト２０の両端部を固定的に支持する一対の軸受台１４Ａ，１４Ｂを有している。なお、本実施例１において、シーブ１３は、電動機１２の回転子と一体で構成されるが、回転子とは別体で構成されるシーブ１３を回転子に固定しても良い。巻上機１２０は、基台１１に載置されており、基台１１において載置部材として機能する図示しないマシンビームに載置されて固定される。

電動機１２は基台１１の上に設置されている。この電動機１２は、上述のようにシーブ１３と一体で構成され、シーブ１３は、軸受台１４Ａ，１４Ｂによって支持されるシャフト２０に、ベアリングを備える回転軸受けを介して取り付けられる。電動機１２が回転駆動されると、それに伴いシーブ１３が回転し、シーブ１３に懸架される主ロープ１３０（図１）が駆動される。

軸受台１４Ａおよび１４Ｂは、それぞれ電動機側軸受台およびブレーキディスク側軸受台であり、共に基台１１によって支持されている。軸受台１４Ａは、シャフト２０の軸方向における電動機１２側の端部を支持している。また、軸受台１４Ｂは、シャフト２０の軸方向における電動機１２とは反対側の端部と、制動機構１５によって制動されるブレーキディスク１６とを支持している。なお、本実施例１では、二つの軸受台１４Ａおよび１４Ｂによりシャフト２０を支持しているが、１つの軸受台でシャフト２０を支持しても良い。

シーブ１３は円筒形状であり、その軸の中心には図示しない貫通穴が形成されている。この貫通穴の径はシャフト２０の外径の大きさと略等しくなっている。そして、シャフト２０はシーブ１３の貫通穴を貫通して軸受台１４Ａおよび１４Ｂに固定されている。シーブ１３の外周面部には、主ロープ１３０を巻き掛ける巻き掛け部２１が形成されている。この巻き掛け部２１は、主ロープ１３０が巻き掛けられる複数のロープ収納溝２１ａを有する。シーブ１３が回転することで、巻き掛け部２１のロープ収納溝２１ａが主ロープ１３０を巻き取る。また、シーブ１３の軸方向における電動機１２側の端部には外周側突出部２２が設けられ、反対側にはフランジ部２３が設けられている。

外周側突出部２２はシーブ１３の軸方向端部に形成されており、シーブ１３の半径方向の外側に向かって突出し、シーブ１３の巻き掛け部２１の外径よりも大きな径を有する。これにより、巻き掛け部２１に巻き掛けられる主ロープ１３０が外れることが防止できる。

フランジ部２３はシーブ１３の電動機１２側とは反対側の他端部に配置されており、このフランジ部２３はシーブ１３の半径方向の外側に向かって突出している。フランジ部２３の外径は外周側突出部２２の外径よりも大きく設定されている。このフランジ部２３とシーブ１３の巻き掛け部２１と間には嵌合部２４が設けられている。

嵌合部２４にはブレーキディスク１６が圧入によって固定されており、この嵌合部２４の外径は外周側突出部２２の径よりも大きく設定されている。また、嵌合部２４の軸方向の長さはブレーキディスク１６の軸方向の長さと同じ、或いはやや長く形成されている。ブレーキディスク１６は、電動機１２によって回転されるシーブ１３と連動して、一体的に回転する。

制動装置１５に内蔵される図示しないブレーキコイルに制御駆動電流が流れると、ブレーキコイルが励磁されてブレーキシュー１７がブレーキディスク１６から離間して開放状態となり、駆動シーブ１３は、電動機１２によって回転、駆動されて主ロープ１３０の巻き取り、或いは巻き戻しを行うことができる。一方、制御駆動電流が遮断されるとブレーキコイルが消磁され、図示しないブレーキばねによってブレーキシュー１７がブレーキディスク１６を挟み込むことで制動力が発生し、駆動シーブ１３の回転が停止される。

次に、本実施例１における巻上機１２０における電動機について、図３〜１０を用いてに説明する。

図３は巻上機１２０の外観斜視図である。また、図４は電動機部分の分解図である。なお、図３，４は、電動機部以外の各部の構成については、図２よりも適宜簡略化して示している（図５以降の図も同様）。

図３，４に示すように、電動機１２の径方向において、ロータ３０の外周部は、ステータ３１の外周部よりも外側に位置する。すなわち、本実施例１における電動機１２は、アウタロータ型電動機である。また、電動機１２は、平たい円筒形であり、円筒の高さ寸法が半径寸法よりも小さな薄型の電動機である。上述したように、シーブ１３は、ロータ３０と一体で構成され、ロータ３０から電動機軸方向に突出する。シーブ１３は、図示しない軸受けを介してシャフト２０に回転可能に支持され、シャフト２０は電動機側の軸受台１４Ａおよびブレーキディスク側の軸受台１４Ｂに固定される。

図４に示すように、ステータ３１は、フレーム３２およびエンドブラケット３３と、フレーム３２およびエンドブラケット３３によって支持されるステータコア３４と、ステータコアの内周側に設けられた放熱フィン３６から構成されている。ここで、フレーム３２およびエンドブラケット３３は、フレーム３２を側面部とし、エンドブラケット３３を底部とし、エンドブラケット３３の反対側が開口する円筒形状を構成する。ステータコア３４および放熱フィン３６は、各々円環状であり、フレーム３２内にフレーム３２と同軸に取り付けられる。エンドブラケット３３には、放熱フィン３６の内周側でかつシャフト２０近くに円環状に間隔をおいて配置される複数個の開口部３５Ａと、放熱フィン３６の内周側でかつ開口部３５Ａの外周側に円環状に間隔をおいて配置される複数個の開口部３５Ｂが設けられる。開口部３５Ｂにおいては、放熱フィン３６の端部が露出していても良い。開口部３５Ａは冷却風の取り込み口となり、開口部３５Ｂは冷却風の吐き出し口、すなわち後述するような送風翼４１によって生じる空気流（図９のＡＦ４）の吐き出し口となる。なお、これら開口部３５Ａ，３５Ｂは、少なくとも一箇所ずつ独立して形成されていれば、その形状、数、面積などは適宜設定できる。

ステータコア３４は、図４では図示されないティースと、円環状のステータコアバック３８とから構成されている。ティースには励磁コイル３７が巻き付けられる。ステータコアバック３８は、ステータコア３４の内周側に位置し、フレーム３２における円環状のステータコア支持部３２ａに固定され、励磁コイル３７は複数のティースに巻き付けて固定されている。なお、ステータコア３４は、磁性体、例えば、珪素鋼板などの磁性鋼板の積層体からなる。また、ステータコアバック３８の内周側に位置するステータコア支持部３２ａの内周面には、溶接、接着またはボルト止めなどの固定手段により複数の放熱フィン３６が固定的に設置される。ここで、放熱フィン３６は平板状である。本実施例１では、放熱フィン３６の平面が周方向を向くが、回転軸方向を向いても良い。なお、放熱フィンの形状は、平板状に限らず、らせん形状やピン状でも良い。

ロータ３０は、円筒状のフレーム３９と、フレーム３９に支持され磁束を発生する磁極部を構成する永久磁石４０と、図示されない回転軸が通るボス部と、ボス部とフレーム３９とを結合する図示されない支持部材と、後述するような送風翼４１とから構成されている。なお、ロータ３０は、軸受１４Ａ，１４Ｂによって両端が固定されるシャフト２０に、ベアリングを介して回転可能に支持される。

送風翼４１は、ロータ３０内において、フレーム３９とシャフト２０の間の空間内であって、シーブ１３に隣接する空間内に位置する。さらに、送風翼４１は、ロータ３０とステータ３１が組み立てられた状態では、ステータ３１のフレーム３２およびエンドブラケット３３とロータ３０のフレーム３９とによって画される空間において、ステータコア支持部３２ａおよび放熱フィン３６とシャフト２０との間の部分空間内に位置する。従って、送風翼４１がロータ３０の回転に伴って回転すると、ステータコア支持部３２ａおよび放熱フィン３６とシャフト２０との間の空間内の空気が送風翼４１によって撹拌される。なお、送風翼４１を備えるために特別な空間を必要としないので、電動機のサイズの増大が抑制される。

本実施例１において、送風翼４１は平板状部材からなる複数枚の羽根を有する。平板状部材すなわち羽根の平面が回転軸の方向あるいはシャフト２０の中心軸方向に延在する。すなわち、羽根の平面の法線方向と、回転軸の方向あるいはシャフト２０の中心軸方向とが直角をなす。また、平板状部材の平面が、回転中心から径方向に延びている。従って、送風翼４１は、平板状部材すなわち羽根の平面に垂直な方向に回転する。このため、回転方向に依存しない安定した送風量を得ることができる。ここで、送風翼の羽根の平面形状は、本実施例１では長方形であるが、これに限らず、台形、三角形などの形状でも良い。また、送風翼は、ステータコア支持部３２ａおよび放熱フィン３６とシャフト２０との間の空間内の空気が撹拌されるならば、この空間に隣接すると共に連続するシーブ１３内に位置しても良い。

ロータ３０とステータ３１が組み立てられた状態では、永久磁石４０、および励磁コイル３７を含むステータコア３４が、ステータ３１のフレーム３２およびエンドブラケット３３とロータ３０のフレーム３９とによって画される空間において、フレーム３２とエンドブラケット３３およびステータコア支持部３２ａ、並びにフレーム３９によって囲まれて閉塞される部分空間内に位置し、この部分空間内にほぼ密閉されている。すなわち、永久磁石４０およびステータコア３４は、上述した送風翼４１が位置する部分空間を除いた残りの部分空間内に位置する。

ロータ３０のフレーム３９の磁極部とステータ３１のフレーム３２との間、およびロータ３０のフレーム３９とステータ３１のステータコア支持部３２ａとの間には、ロータ３０が回転可能となるようにするために、公差を含めて必要最小限の間隙が設けられる。これら間隙は実質、狭隘な空間であり、送風翼４１で撹拌される空気の流路抵抗が、送風翼４１が位置する空間内の流路抵抗よりも高くなる。このため、送風翼４１で撹拌された空気は、永久磁石４０およびステータコア３４が位置する空間内へ流入しにくい。これにより、粉塵などの塵埃が永久磁石４０およびステータコア３４が位置する空間内へ侵入することが防止されるので、塵埃に起因する回転電機の性能劣化や故障を防止できる。

ロータ３０とステータ３１が組み立てられた状態では、永久磁石４０の磁極面とステータ３１のステータコア３４とが、回転電機の径方向において、所定の空隙を介して対向する。すなわち、本実施例１の回転電機は、いわゆるラジアルギャップ型の永久磁石同期電動機である。また、永久磁石４０がロータ３０の内周表面に設けられているので、本実施例１の回転電機は、いわゆる表面磁石型の永久磁石同期電動機でもある。本実施例１の電動機は、ステータ３１の励磁コイル３７に交流電流を流して発生させる交番磁界と、永久磁石磁束との相互作用により回転する。

次に、本実施例１の電動機を稼動させたときの冷却風の流れについて、図５および図６を用いて説明する。

図５はロータ３０が回転したときに生じる送風翼４１付近の空気の流れを示す斜視図である。また、図６は、図５におけるＡ−Ａで切断した電動機の断面を示す。ここで、図５においては、空気の流れを分かりやすくするために、便宜上、ステータ３１とロータ３０を軸方向に間隔を空けて配置した状態を示している。

図５および図６に示すように、ロータ３０が回転し、送風翼４１が回転すると、送風翼４１の表面上に存在する空気が送風翼４１によって、送風翼４１が位置する部分空間の外周側に押し出される。これにより、送風翼４１に沿って、送風翼４１の内周側から外周側に向かう空気の流れＡＦ１が生じる。なお、この空気の流れＡＦ１はエンドブラケット３３の内周側の開口部３５Ａから取り込まれた空気の流れＡＦ０から連続している。

径方向に押し出された空気は、送風翼４１の外周側端部に達すると、送風翼４１から剥離し、空気流ＡＦ２となってステータコアバック３８の内周側すなわち放熱フィン３６の方に向かう。

次に、送風翼４１から剥離した空気の流れについて、図７および図８を用いて説明する。

図７は、送風翼４１から剥離した空気の流れを示す、図５と同様の斜視図である。また、図８は、図６と同様に、図７におけるＡ−Ａで切断した電動機の断面を示す。

図７および図８に示すように、送風翼４１から剥離した空気の流れＡＦ２は、慣性力（回転軸４３を中心とする遠心力）により、ステータ３１のフレーム３２内におけるステータコア支持部３２ａとシャフト２０との間の空間を、内周側から外周側に向って弧を描くらせん状の空気の流れＡＦ３となる。

次に、放熱フィン３６の間の空気の流れについて、図９および図１０を用いて説明する。

図９は、放熱フィン３６の間の空気の流れを示す、図５，７と同様の斜視図である。また、図１０は、図６，８と同様に、図９におけるＡ−Ａで切断した電動機の断面を示す。

前述の図７，８において示されるらせん状の空気の流れＡＦ３は、ステータコア支持部３２ａとシャフト２０との間の空間の外周側の圧力が高まることで、図９および図１０に示すように、エンドブラケット３３に向って放熱フィン３６の間を流れる空気の流れＡＦ４となる。すなわち、空気の流れＡＦ４は、送風翼４１から、ロータ３０のフレーム３９と電動機の機械的負荷であるシーブ１３との接続部へ向かう方向とは反対方向へ向かう空気流である。この空気の流れＡＦ４は、励磁コイル３７およびティース４２から発生する熱を、放熱フィン３６を介して吸収した後、上記反対方向においてエンドブラケット３３の外周側に開口する開口部３５Ｂから大気中に放出される。このとき、前述したように、送風翼４１の回転によって生じる空気の流れは、永久磁石４０およびステータコア（図４の３４）が位置する空間内へ流入しにくい。これにより、励磁コイル３７などに空気流を直接接触させることなく、励磁コイル３７を含むステータコアを冷却することができる。

従って、本実施例１によれば、回転電機のサイズを増大させずに、さらに塵埃に起因する回転電機の性能劣化や故障を防止しながら、回転電機の冷却性能を向上することができる。なお、本実施例１による本効果は、送風翼４１の構造上、ロータ３０の回転方向、すなわちエレベータの乗りかご１６０（図１）の昇降方向に依らず得られる。

なお、放熱フィン３６を設けずに、ステータコアバック３８の内周側すなわちステータコア支持部３２ａに空気の流れＡＦ４を直接接触させても良い。この場合、空気の流れＡＦ４は、励磁コイル３７およびティース４２から発生する熱を、ステータコア支持部３２ａを介して吸収した後、大気中に放出されるので、同様に、回転電機の冷却性能を向上することができる。

上述したように、本実施例１によれば、回転電機を小型化あるいは薄型化しながら、信頼性を損なうことなく、冷却性能を向上できる。これにより、エレベータ用巻上機およびエレベータの信頼性が向上する。

次に、本発明の実施例２について、図１１および図１２を用いて説明する。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

図１１は、実施例２である巻上機の外観斜視図である。図５と同様に、ステータ３１とロータ３０を軸方向に間隔をあけて配置した状態を示している。また、図１２は、図１１におけるＡ−Ａで切断した断面を示す。

本実施例２では、実施例１と異なり、エンドブラケット３３に開口部（図５の３５Ａ，３５Ｂ）が設けられない。すなわち、送風翼４１の位置する部分空間は、ロータ３０におけるシーブ１３との接続部の側とは反対側において、全閉状態である。従って、励磁コイル３７を含むステータコアおよび永久磁石４０が位置する部分空間がほぼ密閉状態であることに加えて、送風翼４１が位置する部分空間もほぼ密閉状態となる。これにより、巻上機の周辺における空気に含まれる塵埃が電動機内に侵入することが防止される。

図１１および図１２に示すように、本実施例２においては、ロータ３０の回転に伴い送風翼４１が回転すると、ステータコア支持部３２ａおよびエンドブラケット３３で画されると共に送風翼４１が位置する空間内に、ロータ３０の回転方向と同一方向の空気の流れＡＦ５が生じる。この空気の流れＡＦ５は、ステータコアバック３８の内周側すなわちステータコア支持部３２ａおよび放熱フィン３６に直接接触し、励磁コイル３７およびティース４２から発生する熱を、放熱フィン３６を介して吸収した後、吸収した熱をエンドブラケット３３に伝える。エンドブラケット３３に伝えられた熱は、電動機外部の大気中へ放出される。従って、送風翼４１が位置する空間をほぼ密閉状態として、電動機内への塵埃の侵入を防止しながらも、冷却性能が向上する。

さらに、本実施例２においては、図１２に示すように、エンドブラケット３３には、送風翼４１から、ロータ３０のフレーム３９と電動機の機械的負荷であるシーブ１３との接続部へ向かう方向とは反対方向において、すなわち送風翼４１が位置する部分空間内に露出する面において、放熱フィン４６が設けられると共に、大気に接する電動機外側の面に放熱フィン４６ａが設けられる。これにより、エンドブラケット３３を介する、空気の流れＡＦ５と周辺大気との熱交換の効率が向上するので、電動機の冷却性能が向上する。なお、放熱フィン４６，４６ａはどちらか一方のみ設けても、冷却性能は向上する。

本実施例２の巻上機が適用されるエレベータの構成、並びに本実施例２の巻上機の詳細な外観は、実施例１と同様である（図１、図２参照）。

上述したように、本実施例２によれば、回転電機を小型化あるいは薄型化しながら、信頼性を損なうことなく、冷却性能を向上できる。これにより、エレベータ用巻上機およびエレベータの信頼性が向上する。

次に、本発明の実施例３について、図１３および図１４を用いて説明する。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

図１３は、実施例３である巻上機の外観および軸方向断面を示す斜視図である。図５と同様に、ステータ３１とロータ３０を軸方向に間隔をあけて配置した状態を示している。なお、図１３においては、図７および図９にそれぞれ示した空気の流れＡＦ３およびＡＦ４をまとめて示す。また、図１４は、図１３における軸方向断面のみを示す。

本実施例３では、実施例１とは異なり、ロータ３０のフレーム３９におけるシーブ１３との接続部４７が、ステータコア支持部３２ａに向って張り出し、ステータコア支持部３２ａの内周側において、ステータコア支持部３２ａにおける、エンドブラケット３３との接続端とは反対側の自由端と重なる。シーブ１３との接続部４７とステータコア支持部３２ａが重なる領域において、シーブ１３との接続部４７とステータコア支持部３２ａとの間には、ロータ３０の回転を阻害しない範囲で狭隘な間隙が設けられる。すなわち、送風翼４１が位置する部分空間とステータコアおよび永久磁石４０が位置する部分空間との間において、ロータ３０とシーブ１３との接続部４７とステータコア支持部３２ａの端部とによって、いわゆるラビリンス構造が構成される。

本実施例３においては、図１３に示すように、かつ実施例１と同様に、送風翼４１が回転すると、送風翼４１が位置する部分空間内において、内周側から外周側に向って弧を描くらせん状の空気の流れＡＦ３が生じる。空気の流れＡＦ３は電動機の径方向外側に向う速度成分を有するが、上記のようなラビリンス構造によって圧力損失が増大するため、ティース４２および励磁コイル３７を含むステータコアが位置する部分空間内への空気の流入が防止される。これにより、ステータコアや永久磁石に塵埃が付着することが防止される。

さらに、空気の流れＡＦ３は、ロータ３０におけるシーブ１３との接続部４７に達した後、ステータコア支持部３２ａとシャフト２０との間の空間の外周側の圧力が高まることで、送風翼４１から接続部４７へ向かう方向とは反対方向へ向かう空気流、すなわちエンドブラケット３３に向かって放熱フィン３６の間を流れる空気の流れＡＦ４となる。従って、本実施例３によれば、ティース４２および励磁コイル３７を含むステータコアや永久磁石４０への塵埃の付着を防止しながらも、電動機の冷却性能を向上することができる。

なお、本実施例３の巻上機が適用されるエレベータの構成、並びに本実施例３の巻上機の詳細な外観は、実施例１と同様である（図１、図２参照）。

上述したように、本実施例３によれば、回転電機を小型化あるいは薄型化しながら、信頼性を損なうことなく、冷却性能を向上できる。これにより、エレベータ用巻上機およびエレベータの信頼性が向上する。

次に、本発明の実施例４について、図１５および図１６を用いて説明する。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

図１５は、実施例４である巻上機の外観および軸方向断面を示す斜視図である。図５と同様に、ステータ３１とロータ３０を軸方向に間隔をあけて配置した状態を示している。なお、図１５においても、図１３と同様に、空気の流れＡＦ３およびＡＦ４をまとめて示す。また、図１６は、図１５における軸方向断面のみを示す。

本実施例４では、実施例１とは異なり、ステータコア支持部３２ａの内径が、ステータコア支持部３２ａの自由端からエンドブラケット３３との接続端に向って、すなわち送風翼４１から、ロータ３０とシーブ１３との接続部４７へ向かう方向とは反対方向に向かって、大きくなる。すなわち、ステータコア支持部３２ａの内周面が、回転軸４３方向に対して、エンドブラケット３３側において鋭角をなす傾斜５１を有する。

本実施例４においては、図１５に示すように、かつ実施例１と同様に、送風翼４１が回転すると、送風翼４１が位置する部分空間内において、内周側から外周側に向って弧を描くらせん状の空気の流れＡＦ３が生じる。空気の流れＡＦ３は電動機の径方向外側に向う速度成分を有するが、空気の流れＡＦ３がステータコア支持部３２ａの内周面に達すると、この速度成分が、ステータコア支持部３２ａ内周面に設けられる傾斜５１に沿う速度成分に変換され、エンドブラケット３３に向かって放熱フィン３６の間を流れる空気の流れＡＦ４となる。これにより、送風翼４１が位置する部分空間の外周側の圧力が高まることなく、空気の流れＡＦ３をエンドブラケット３３方向に誘導できる。そのため、ロータ３０とステータ３１の間隙４４を通って、ティース４２および励磁コイル３７を含むステータコアおよび永久磁石４０が位置する部分空間内へ空気が流入することが防止される。

従って、本実施例４によれば、ティース４２および励磁コイル３７への塵埃の付着を防止しながらも、電動機の冷却性能が向上することができる。

なお、図１６に示すように、送風翼４１とロータ３０の接触部４８は、ステータコア支持部３２ａの自由端、すなわち軸方向における傾斜５１の開始位置４９よりも、軸方向でエンドブラケット３３側に設けられていることが好ましい。すなわち、傾斜５１から径方向に沿って回転軸に向う傾斜５１の投影内に、送風翼４１の羽根の全体が位置する。このため、送風翼４１の羽根は、送風翼４１が位置する部分空間とステータコア３４が位置する部分空間との間に位置し、傾斜５１に隣接する、ロータ３０のフレームとステータ３０のステータコア支持部３２ａとの間の間隙と、オーバーラップしない。これにより、空気の流れＡＦ３が、効率良くエンドブラケット３３方向に誘導される。

なお、本実施例４の巻上機が適用されるエレベータの構成、並びに本実施例４の巻上機の詳細な外観は、実施例１と同様である（図１、図２参照）。

上述したように、本実施例４によれば、回転電機を小型化あるいは薄型化しながら、信頼性を損なうことなく、冷却性能を向上できる。これにより、エレベータ用巻上機およびエレベータの信頼性が向上する。

次に、本発明の実施例５について、図１７および図１８を用いて説明する。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

図１７は、実施例５である巻上機の外観斜視図である。なお、図１７では、ステータ３１とロータ３０が組み立てられた状態を示している。また、図１８は、図１７におけるＡ−Ａで切断した断面を示す。

本実施例５では、実施例１と異なり、エンドブラケット３３における送風翼４１および放熱フィン３６に対向する部分が円形の開口部となっている。従って、送風翼４１および放熱フィン３６の略全体が電動機外部に露出する。また、円環状のエンドブラケット部３３ａが、ステータコア支持部３２ａにおける、エンドブラケット３３との接続端とは反対側の端部に接続される。すなわち、エンドブラケット部３３ａは、ティース４２および励磁コイル３７を含むステータコアおよび永久磁石４０が位置する部分空間と、送風翼４１が位置する部分空間との間を仕切る仕切り板となる。そして、送風翼４１とロータ３０との接続部が、ベアリング５０を介して、エンドブラケット部３３ａに回転可能に支持される。

上記構成によれば、回転翼４１は、エンドブラケット３３、ステータコア支持部３２ａおよびエンドブラケット部３３ａによって画されると共に電動機の外側に向って開口する凹部空間内に位置し、そしてこの凹部空間内において回転する。送風翼４１が回転すると、図１７に示すように、送風翼４１が位置する空間において、内周側から外周側に向って弧を描くらせん状の空気の流れＡＦ３が生じる。空気の流れＡＦ３により、送風翼４１が位置する凹部空間の外周側の圧力が高まると、電動機の軸方向外側に向って、すなわち送風翼４１からエンドブラケット部３３ａへ向かう方向とは反対方向に向かって、放熱フィン３６の間を流れる空気の流れＡＦ６が生じる。この空気の流れＡＦ６は、ステータコア支持部３２ａの内周側に直接接触し、励磁コイル３７およびティース４２によって発生する熱を、放熱フィン３６を介して吸収して電動機外の大気中に放出する。これにより、励磁コイル３７およびティース４２が冷却される。

本実施例５においては、実施例１と同様に、永久磁石４０、および励磁コイル３７を含むステータコアが、ステータ３１におけるフレーム３２とエンドブラケット３３およびステータコア支持部３２ａ、並びにロータ３０のフレーム３９によって囲まれて閉塞される部分空間内に、ほぼ密閉されている。さらに、本実施例５においては、永久磁石４０およびステータコアが位置する部分空間と、送風翼４１が位置する凹部空間とが、エンドブラケット部３３ａによって仕切られている。これにより、ステータコアおよび永久磁石４０が位置する空間内への塵埃の侵入が防止される。

このように、本実施例５によれば、ティース４２および励磁コイル３７を含むステータコア並びに永久磁石４０への塵埃の付着を防止しながらも、電動機の冷却性能を向上することができる。

なお、本実施例５の巻上機が適用されるエレベータの構成、並びに本実施例２の巻上機の詳細な外観は、実施例１と同様である（図１、図２参照）。

上述したように、本実施例５によれば、回転電機を小型化あるいは薄型化しながら、信頼性を損なうことなく、冷却性能を向上できる。これにより、エレベータ用巻上機およびエレベータの信頼性が向上する。

次に、本発明の実施例６について、図１９および図２０を用いて説明する。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

図１９は、実施例６である巻上機の外観斜視図である。なお、図１９では、ステータ３１とロータ３０が組み立てられた状態を示している。また、図２０は、図１９におけるＡ−Ａで切断した断面を示す。

本実施例６は、実施例１における電動機部を２台備え、２台の電動機部のロータ３０がシーブ１３を介して直結される。すなわち、実施例１における電動機部を２台によって、タンデム型の電動機が構成される。そして、これらシーブ１３および２台のロータ３０が、軸受１４Ａ，１４Ｂによって固定的に支持されるシャフト２０に、ベアリング５０を介して回転可能に支持される。これにより、巻上トルクを増大できる。

本実施例６においては、エンドブラケット３３側から見た場合の二つの送風翼４１の回転方向が互いに反対方向である。実施例１について上述したように、送風翼４１の作用・効果は回転方向には依らない。従って、図１９に示すように、各電動機部で、実施例１と同様に空気の流れＡＦ４が生じ、各電動機部のステータコアが冷却される。

従って、本実施例６によれば、タンデム型の電動機部によってシーブが駆動される巻上機において、各電動機部のステータコアおよび永久磁石への塵埃の付着を防止しながらも、電動機全体の冷却性能を向上できる。これにより、エレベータ用巻上機およびエレベータの信頼性が向上する。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した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、必ずしも説明した全ての構成を備えるもの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り、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、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、エレベータは、巻上機および制御装置が昇降路内に設置される機械室レスエレベータでも良い。また、送風翼は、平板状部材からなる羽根を有するものに限らず、ラジフルファン形状を有するものでも良い。さらに、ロータの磁極部を、電磁石により構成しても良い。また、回転電機は、インナーロータ型や埋め込み磁石型あるいはアキシャルギャップ型の回転電機でも良い。

１１：基台
１２：電動機
１３：シーブ
１４Ａ：軸受台
１４Ｂ：軸受台
１５：制動装置
１６：ブレーキディスク
１７：ブレーキシュー
２０：シャフト
２１：巻き掛け部
２１ａ：ロープ収納溝
２２：外周側突出部
２３：フランジ部
２４：嵌合部
３０：ロータ
３１：ステータ
３２：フレーム
３２ａ：ステータコア支持部
３３：エンドブラケット
３３ａ：エンドブラケット部
３４：ステータコア
３５Ａ，３５Ｂ：開口部
３６：放熱フィン
３７：励磁コイル
３８：ステータコアバック
３９：磁極部
４０：永久磁石
４１：送風翼
４２：ティース
４３：回転軸
４６，４６ａ：放熱フィン
５０：ベアリング
５１：傾斜
１００：昇降路
１１０：機械室
１２０：巻上機
１３０：主ロープ
１４０：反らせプーリ
１５０：釣合錘
１６０：乗りかご
ＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３，ＡＦ４，ＡＦ５，ＡＦ６：空気の流れ

Claims (14)

1. ステータコアと、
   前記ステータコアに設けられる励磁コイルと、
   前記ステータコアおよび前記励磁コイルを支持する第一の支持体と、
   を有するステータと、
   磁極部と、
   前記磁極部を支持する第二の支持体と、
   を有するロータと、を備え、
   前記ステータコアと前記磁極部とが空隙を介して対向するように、前記ステータおよび前記ロータが配置される回転電機において、
   前記第一の支持体と前記第二の支持体によって画される空間における、前記第一の支持体と前記第二の支持体とによって閉塞される部分空間の内部に、前記ステータコアおよび前記励磁コイルが位置し、
   前記空間における残りの部分空間に位置すると共に、前記ステータコアおよび前記励磁コイルの内周側に位置し、かつ複数の羽根を有し、前記ロータの回転に伴って回転する送風翼を備えることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記送風翼の前記羽根は平板状であることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記ステータに、前記ステータコアの内周側に位置し、かつ前記残りの部分空間の内部に位置する放熱フィンが設けられることを特徴とする回転電機。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記送風翼の回転によって、前記送風翼から前記ロータの負荷接続部へ向かう方向とは反対方向へ向かう空気流が生じることを特徴とする回転電機。
5. 請求項４に記載の回転電機において、
   前記反対方向において、前記第一の支持体は開口部を有することを特徴とする回転電機。
6. 請求項１または請求項２に記載の回転電機において、
   前記残りの部分空間は、前記ロータの負荷接続部の側とは反対側において全閉状態であることを特徴とする回転電機。
7. 請求項６に記載の回転電機において、
   前記第一の支持体は、前記反対側において、前記残りの空間の内部あるいは外部に位置する放熱フィンを有することを特徴とする回転電機。
8. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記部分空間と前記残りの部分空間との間で、前記第一の支持体と前記第二の支持体はラビリンス構造を構成することを特徴とする回転電機。
9. 請求項４に記載の回転電機において、
   前記第１の支持部は、前記残りの部分空間の内部において、前記反対方向に向かって内径が広がる傾斜部を有することを特徴とする回転電機。
10. 請求項９に記載の回転電機において、
    前記送風翼の前記羽根は、前記部分空間と前記残りの部分空間との間における、前記第一の支持体と前記第二の支持体との間の間隙と、オーバーラップしないことを特徴とする回転電機。
11. 請求項４に記載の回転電機において、
    前記反対方向において、前記第一の支持体は開口し、
    前記第１の支持部は、前記負荷接続部の側において、前記部分空間と前記残りの部分空間との間を仕切る仕切り板を有することを特徴とする回転電機。
12. 二台の回転電機部のロータが互いに直結される回転電機において、
    前記回転電機部が請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機からなることを特徴とする回転電機。
13. エレベータ用主ロープが巻き掛けられるシーブと、
    前記シーブを回転させる回転電機部と、
    を備えるエレベータ用巻上機において、
    前記回転電機部が請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機からなることを特徴とするエレベータ用巻上機。
14. 乗りかごおよび釣り合い錘と、
    昇降路内において前記乗りかごおよび前記釣り合い錘を吊る主ロープと、
    前記主ロープを駆動する巻上機と、
    を備えるエレベータにおいて、
    前記巻上機は、
    前記主ロープが巻き掛けられるシーブと、
    前記シーブを回転させる回転電機部と、
    を備え、
    前記回転電機部が請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機からなることを特徴とするエレベータ。

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