JP2020043695A - Rotary electric machine, and hoist system for elevator - 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 electric machine including a rotor and a stator, and an elevator hoisting system including the rotating electric 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。 Conventionally, induction motors have been used as rotary electric machines for elevators.In recent years, however, permanent magnets have been reduced in price and the use of high-performance inverters has been reduced. Rotating electric machines have been adopted.
エレベーターには、車や電車と同様に人が搭乗するため、乗り心地の良さが求められる。エレベーターの乗り心地を悪化させる要因の1つには、回転電機から発生するトルクリプル(トルクの脈動)が挙げられる。また、特に高速で大荷重用のエレベーターシステムでは、回転電機と変速ギアとが接続されるが、トルクリプルにより変速ギアの信頼性が低下する。トルクリプルを低減するために、回転子は、永久磁石が回転子鉄心の表面に配置された表面磁石型の構造を備える。また、回転子は、固定子との間のギャップに近い表面が曲面であるD字型や瓦型の形状の永久磁石を備えると、トルクリプルを低減することができる。 Elevators are required to have good ride comfort because people board like cars and trains. One of the factors that deteriorate the ride comfort of an elevator is torque ripple (torque pulsation) generated from the rotating electric machine. In particular, in a high-speed and heavy-load elevator system, the rotating electric machine and the transmission gear are connected, but the torque ripple reduces the reliability of the transmission gear. In order to reduce torque ripple, the rotor has a surface magnet type structure in which permanent magnets are arranged on the surface of the rotor core. Further, when the rotor is provided with a D-shaped or tile-shaped permanent magnet having a curved surface near the gap between the rotor and the stator, torque ripple can be reduced.
表面磁石型の回転子には、永久磁石が破損したときに永久磁石の破片が飛散しないように、回転子の径方向の最外部を覆う飛散防止用のカバーが設けられることがある。このカバーにより、永久磁石の破損による影響で固定子や回転子などの回転電機の部材が損傷するのを防止できる。 The surface magnet type rotor may be provided with a scattering prevention cover that covers the radially outermost portion of the rotor so that fragments of the permanent magnet do not scatter when the permanent magnet is damaged. With this cover, it is possible to prevent members of the rotating electric machine, such as the stator and the rotor, from being damaged due to the damage of the permanent magnet.
このように、エレベーター用の回転電機では、表面磁石型の回転子を備え、トルクリプルを低減しつつ、永久磁石の破損時の飛散を防止することが必要である。 As described above, the rotating electric machine for an elevator needs to be provided with a rotor of a surface magnet type, to reduce the torque ripple and to prevent scattering of the permanent magnet when it is damaged.
例えば特許文献1には、このような回転電機(電動機)の例が記載されている。特許文献1に記載の電動機では、回転子は、D字型の永久磁石を備え、永久磁石間に略T字形状の突出部を備え、永久磁石の周方向の端面と突出部との間に空隙部を備える。略T字形状の突出部は、周方向の両側に向かって延在する被覆部であり、永久磁石の端部を覆う。
For example,
特許文献1に記載の電動機では、回転子は、永久磁石間の略T字形状の突出部が永久磁石を覆う構造となっているため、永久磁石からの磁束は、ギャップに流れず、突出部を経由して磁石に戻る。すなわち、特許文献1に記載の電動機は、回転子の漏れ磁束が多い構造である。磁石の漏れ磁束が多いほどトルクリプルが増加するので、漏れ磁束が多い構造の回転子は、トルクリプルを抑制するのが難しい。また、特許文献1に記載の電動機では、回転子の永久磁石の形状がD字型であり、永久磁石の加工コストが多いことが懸念される。
In the electric motor described in
回転子には、前述したように、永久磁石の破片の飛散防止用のカバーを設けるのが好ましい。カバーを設ける際には、永久磁石の破損を防ぐため、永久磁石に応力が加わらないようにする必要がある。従来の回転電機は、永久磁石に応力を加えずにカバーを設置できるような構成を備えず、カバーの設置時に永久磁石が破損する恐れがある。 As described above, the rotor is preferably provided with a cover for preventing the fragments of the permanent magnet from scattering. When providing the cover, it is necessary to prevent stress from being applied to the permanent magnet in order to prevent damage to the permanent magnet. The conventional rotating electric machine does not have a configuration that allows the cover to be installed without applying stress to the permanent magnet, and the permanent magnet may be damaged when the cover is installed.
本発明の目的は、トルクリプルを抑制できるとともに、回転子の永久磁石の破片が飛散するのを防止するカバーを永久磁石に応力を加えずに設置できる回転電機と、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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotating electric machine capable of installing a cover that can suppress torque ripple and prevent fragments of permanent magnets of a rotor from being scattered without applying stress to a permanent magnet, and an elevator equipped with the rotating electric machine. A hoist system is provided.
本発明による回転電機は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の表面部に周方向に沿って設けられた複数の永久磁石と、軸方向に延伸する回転軸であるシャフトとを備える回転子と、前記回転子の径方向外側に設けられた固定子とを備える。前記回転子は、前記回転子鉄心の表面で、周方向で互いに隣り合う前記永久磁石の間に、径方向外側に突出する突部を備える。前記突部は、径方向外側の端面が、前記永久磁石の径方向外側の端面よりも径方向外側に位置するとともに、周方向の端面の一部が、前記永久磁石の周方向の端面の少なくとも一部に接触する。前記突部は、前記永久磁石の径方向外側の端面よりも径方向外側において、周方向に延在する部分を備えない。 A rotating electric machine according to the present invention includes a rotor having a rotor core, a plurality of permanent magnets provided along a circumferential direction on a surface portion of the rotor core, and a shaft that is a rotating shaft extending in an axial direction. , A stator provided radially outside the rotor. The rotor includes a protrusion projecting radially outward between the permanent magnets adjacent to each other in a circumferential direction on a surface of the rotor core. The protrusion has a radially outer end face located radially outward from the radially outer end face of the permanent magnet, and a part of the circumferential end face is at least a part of the circumferential end face of the permanent magnet. Contact part. The protrusion does not include a portion extending in the circumferential direction on the radially outer side than the radially outer end face of the permanent magnet.
本発明によると、トルクリプルを抑制できるとともに、回転子の永久磁石の破片が飛散するのを防止するカバーを永久磁石に応力を加えずに設置できる回転電機と、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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while the torque ripple can be suppressed, the rotating electric machine which can install the cover which prevents the fragment of the permanent magnet of a rotor from scattering without applying a stress to a permanent magnet, and the hoist for the elevator provided with this rotating electric machine Machine system can be provided.
本発明による回転電機は、回転子の周方向に沿って設けられた永久磁石の間に、永久磁石の破片が飛散するのを防止するためのカバーを支持する突部を備える。突部は、永久磁石よりも径方向外側において周方向に延在する部分を備えないので、永久磁石からの漏れ磁束を低減でき、回転電機に発生するトルクリプルを抑制できる。カバーは、突部に支持されるので、永久磁石に応力を加えずに設置できる。 The rotating electric machine according to the present invention includes a protrusion for supporting a cover for preventing fragments of the permanent magnet from being scattered between permanent magnets provided along the circumferential direction of the rotor. Since the protrusion does not include a portion extending in the circumferential direction outside the permanent magnet in the radial direction, it is possible to reduce magnetic flux leakage from the permanent magnet and suppress torque ripple generated in the rotating electric machine. Since the cover is supported by the projection, it can be installed without applying stress to the permanent magnet.
回転子の永久磁石間に設ける突部は、カバーの設置のために必要であるが、体積が大きいとトルクリプルを大きくさせる。本発明は、回転電機において、突部の形状が極めて重要であることに着目して得られたものである。本発明による回転電機は、トルクリプルが大きくならないような形状の突部を備えることで、トルクリプルを抑制できるとともに、カバーの設置による永久磁石の破損を防止でき、回転電機の信頼性を確保することができる。 The protrusions provided between the permanent magnets of the rotor are necessary for installation of the cover, but if the volume is large, the torque ripple increases. The present invention has been obtained by focusing on the fact that the shape of the protrusion is extremely important in a rotating electric machine. The rotating electric machine according to the present invention includes the protrusion having a shape that does not increase the torque ripple, so that the torque ripple can be suppressed, the permanent magnet can be prevented from being damaged by the installation of the cover, and the reliability of the rotating electric machine can be secured. it 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、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成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 electric machine and an elevator hoist system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used in this specification, the same or corresponding components are denoted by the same reference characters, and a repeated description of these components may be omitted.
図1は、本発明の実施例1による回転電機100の、軸方向に垂直な断面図である。図1には、回転電機100の周方向の1/4の部分を示している。回転電機100は、出力が数百kWで回転速度が数百min−1クラスの回転電機(例えば電動機)であり、主にエレベーター用の巻上げ機システム、特に高速で大荷重用のエレベーターに設けられる。
FIG. 1 is a sectional view of a rotating
回転電機100において、回転軸の延伸する方向を「軸方向」と呼び、回転軸の回転方向を「周方向」と呼び、回転軸の半径方向を「径方向」と呼ぶ。
In the rotating
回転電機100は、回転子1と固定子2を備える。回転子1は、回転子鉄心3と、回転子鉄心3に設けられた永久磁石5と、軸方向に延伸する回転軸であるシャフト8を備える。固定子2は、回転子1の径方向外側に設けられ、固定子鉄心4と、固定子鉄心4に設けられたコイル6を備える。回転子1と固定子2との間には、ギャップ7が設けられる。
The rotating
図2は、回転子1の2極分を示す断面図である。回転子1は、複数の永久磁石5が回転子鉄心3の表面部に設けられた表面磁石型の回転子である。複数の永久磁石5は、回転子鉄心3の表面部(径方向の表面部)に、周方向に沿って配置される。永久磁石5は、形状が直方体、すなわち6つの平面で構成された平板型である。
FIG. 2 is a sectional view showing two poles of the
回転子1は、回転子鉄心3の表面で、周方向で互いに隣り合う永久磁石5の間に、径方向外側に突出する突部10を備える。突部10は、回転子鉄心3の製造時に回転子鉄心3に設けてもよく、回転子鉄心3の製造後に回転子鉄心3に設置してもよい。突部10は、磁性材料(例えば、回転子鉄心3と同じ鉄)で構成してもよく、非磁性材料(例えば、ステンレス)で構成してもよい。突部10は、任意の形状を備えることができるが、例えば角柱形状であると好ましい。
The
突部10は、径方向外側の端面10aが、永久磁石5の径方向外側の端面5aよりも径方向外側に位置する。突部10は、周方向の端面10bの一部が、永久磁石5の周方向の端面5bの少なくとも一部に接触する。
The
突部10は、周方向の端面10bが、永久磁石5の径方向外側の端面5aよりも径方向内側に位置する部分(図2では、突部10の周方向の端面10bの、永久磁石5の周方向の端面5bに接する部分)から、永久磁石5の径方向外側の端面5aよりも径方向外側に位置する部分(図2では、突部10の周方向の端面10bの、永久磁石5の周方向の端面5bに接しない部分)に向かって、径方向に沿って線形的(平面状)に変化する。すなわち、突部10は、永久磁石5の径方向外側の端面5aよりも径方向外側では、周方向に沿って延在する部分を備えず、永久磁石5を覆わないように構成されている。
The protruding
永久磁石5は、突部10が永久磁石5の周方向の端面5bに接触しているため、周方向にずれないように固定される。また、突部10と永久磁石5とが面接触しているため、永久磁石5に集中応力が発生しにくくなり、永久磁石5の破損を防いで永久磁石5の信頼性を向上することができる。
Since the
突部10は、径方向外側の端面10aに、永久磁石5の破片の飛散防止用のカバー11を備えることができる。カバー11は、永久磁石5を覆うような位置に、突部10に設ける。突部10は、カバー11を支持する部材である。カバー11は、永久磁石5を覆うように延在する部材であり、例えば、回転子1に嵌めて被せることができる円筒状で、既存のものを用いることができ、金属製や樹脂製である。カバー11と永久磁石5の間には、空隙19が形成されている。
The
回転子1は、カバー11を設けることができる突部10を備えるので、カバー11によって永久磁石5の破片がギャップ7内に飛散することを防止でき、回転電機100の信頼性を向上させることができる。また、回転子1は、突部10を備えても、突部10が周方向に延在せず永久磁石5を覆わない形状であるので、他の形状の突部を備える回転子よりも、永久磁石5からの漏れ磁束を低減することができ、トルクリプルも抑制できる。
Since the
カバー11を回転子1に取り付ける方法として、例えば、金属管による圧入、焼嵌め、及び樹脂管による圧入等を挙げることができる。突部10を備えない回転子1に、このような方法を用いてカバー11を設けると、永久磁石5に直接、応力が加わる。永久磁石5は、硬くて脆い希土類磁石で構成されることが多く、破損しやすい。このため、突部10を備えない回転子1は、カバー11を回転子1に取り付けるときに発生する応力により永久磁石5が破損しやすいので、生産性が低下し、信頼性も低下する恐れがある。
As a method of attaching the
本実施例による回転電機100では、回転子1は、カバー11を支持する部材である突部10を備え、突部10にカバー11を設けることができるので、永久磁石5に応力を与えずにカバー11を取り付けることができ、生産性と信頼性を向上させることができる。
In the rotating
図3は、回転子1の突部10の拡大図である。図3には、カバー11を示していない。突部10は、径方向外側の端面10aが曲面である。例えば、端面10aは、径方向外側に向かって凸に湾曲する曲面である。
FIG. 3 is an enlarged view of the
突部10の端面10aが平面であると、カバー11は、端面10aと周方向の端面10bとが交わる角部で突部10に接触するため、応力集中が発生して強度が低下する。突部10の端面10aが曲面であると、円筒状のカバー11が端面10aに接触しやすいため、カバー11への応力集中を緩和できる。カバー11の径方向内側の曲率と突部10の端面10aの曲率とを同じにすると、カバー11と突部10が面同士で接触するため、カバー11に発生する応力を最小にすることができ、カバー11の強度の低下を防止できる。
If the
図4と図5は、突部10の拡大図であり、図3とは異なる形状の突部10を示す図である。図4と図5には、カバー11を示していない。図4に示す突部10は、周方向の長さが互いに異なる2つの部分10c、10dを備える。周方向の長さが長い部分10cは、周方向の端面10bが、永久磁石5の周方向の端面5bの一部に接触する。周方向の長さが短い部分10dは、永久磁石5に接触しない。図5に示す突部10は、周方向の端面10bが永久磁石5の周方向の端面5bの一部に接触する部分10eと、周方向の長さが径方向外側に向かって短くなるテーパー部10fを備える。テーパー部10fは、永久磁石5に接触しない。
FIGS. 4 and 5 are enlarged views of the
突部10が磁性材料(例えば、鉄)で構成されていれば、図4と図5に示す突部10は、図3に示す突部10よりも、突部10を構成する磁性材料の量(体積)が少ない。このため、図4と図5に示す突部10を持つ回転子1は、図3に示す突部10を持つ回転子1よりも、永久磁石5からの漏れ磁束を低減することができ、トルクリプルも抑制できる。
If the
図6は、永久磁石の形状の違いによる磁束密度の分布の違いを示す図である。図6には、本実施例による回転電機100の回転子1が備える平板型の永久磁石5と、D字型の永久磁石12と、瓦型の永久磁石13について、それぞれの形状と磁束密度の分布を示している。D字型の永久磁石12は、径方向外側の面が径方向外側に向かって湾曲する曲面であり、径方向内側の面が平面である。瓦型の永久磁石13は、径方向外側の面と径方向内側の面が径方向外側に向かって湾曲する曲面である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a difference in distribution of magnetic flux density due to a difference in shape of the permanent magnet. FIG. 6 shows the shapes and magnetic flux densities of the flat
図6に示すように、永久磁石の形状の違いは、ギャップ7における磁束密度の分布に現れる。平板型の永久磁石5では、磁束密度は、一様な分布を示す。D字型の永久磁石12と瓦型の永久磁石13では、磁束密度は、永久磁石12、13の中央部で最大となる分布を示す。
As shown in FIG. 6, the difference in the shape of the permanent magnet appears in the distribution of the magnetic flux density in the
従来の表面磁石型の回転子では、トルクリプルを抑制するために、D字型の永久磁石12や瓦型の永久磁石13を備える。これは、ギャップ7での磁束密度の分布の形状を正弦波に近づけると、トルクリプルを抑制できるためである。しかし、D字型の永久磁石12や瓦型の永久磁石13を製造するには、平板型の永久磁石5を製造するのよりも、コストが増加する。特に、容量(出力)が大きい回転電機では、永久磁石の使用量が増加するため、コストが大きく増加して好ましくない。このため、回転子には、平板型の永久磁石5を備えるとともに、永久磁石5の漏れ磁束を可能な限り低減してトルクリプルを抑制することが望まれている。
A conventional surface magnet type rotor includes a D-shaped
本実施例による回転電機100の回転子1が備える突部10は、形状に特徴があるが、それでも永久磁石5からの漏れ磁束が発生する。そこで、永久磁石5からの漏れ磁束を可能な限り減らすには、突部10を設ける位置をなるべく少なくすることが有効である。突部10を設ける目的は、上述したように、カバー11を支持するためと、永久磁石5の周方向位置を固定するためである。従って、回転子1は、軸方向の全てにわたって連続的に突部10を備える必要はなく、軸方向に沿って断続的に複数の突部10を備えることで、上述した2点の目的を達成できる。
The
図7Aは、回転子1の正面図であり、図2のように回転子1の2極分の部分を示す図である。図7Aでは、突部10の位置が見えるように、カバー11を示していない。
FIG. 7A is a front view of the
図7Bは、図7Aの切断線A−Aにおける回転子1の断面図である。図7Bでは、シャフト8から径方向外側についての部分を示している。
FIG. 7B is a cross-sectional view of the
回転子1では、図7Aに示すように、軸方向に複数の永久磁石5が並んで配置されているとする。軸方向に並んだ複数の永久磁石5は、隣り合う永久磁石5と互いに接触して接続している。永久磁石5の周方向位置は、1個の永久磁石5の軸方向両端部に突部10を設ければ、固定することが可能である。図7Aと図7Bに示す回転子では、複数の永久磁石5の互いの接続部(永久磁石5の軸方向両端部)に突部10を設けている。軸方向に並んだ複数の永久磁石5の互いの接続部に突部10を設けることで、回転子1が備える突部10の量(全体の体積)を低減できる。
In the
図8Aと図8Bは、軸方向の全ての部分にわたって突部10を設けた回転子1を示す図である。図8Aは、図7Aに対応し、回転子1の正面図である。図8Bは、図7Bに対応し、図8Aの切断線A−Aにおける回転子1の断面図である。図8Bにおいて、永久磁石5は、突部10に隠れて実際には見えない。
8A and 8B are views showing the
以下では、図8Aと図8Bに示した構成の回転子1(CASE−1)と、図7Aと図7Bに示した構成の回転子1(CASE−2)について、突部10の違いによるトルクとトルクリプルの違いを定量的に示す。 In the following, regarding the rotor 1 (CASE-1) having the configuration shown in FIGS. 8A and 8B and the rotor 1 (CASE-2) having the configuration shown in FIGS. And the difference between torque ripple.
図9は、CASE−1の回転子1とCASE−2の回転子1について、数値計算で求めたトルクとトルクリプルを比較したグラフである。図9において、トルクは、CASE−1のトルクを1.0に規格化して示しており、トルクリプルは、トルクの脈動の最大振幅とトルクの比を示している。
FIG. 9 is a graph comparing torque obtained by numerical calculation and torque ripple for the
図9に示すように、トルクは、CASE−1とCASE−2でほとんど差が無い。これは、回転電機100自体の体格を可能な限り低減しており、回転電機100内の磁束密度が高い(磁束が飽和に近い)ためである。一方、トルクリプルは、CASE−2がCASE−1よりも1.0ポイント小さい。このトルクリプルの減少は、突部10の体積の差に起因する。つまり、CASE−2は、CASE−1よりも突部10の量が少なく突部10の全体の体積が小さいので、漏れ磁束(突部10を流れる磁束)がCASE−1よりも少なく、トルクリプルが低減している。このことから、突部10は、トルクリプルに密接に関係していると言える。
As shown in FIG. 9, there is almost no difference in torque between CASE-1 and CASE-2. This is because the physique of the rotating
従って、カバー11を支持するために突部10を設けるが、トルクリプルの低減のためには必要最小量の突部10を設ける必要がある。すなわち、突部10は、1個当たりの大きさ(体積)を小さくしたり、設ける数を少なくしたりして、全体の体積を小さくする必要がある。
Therefore, the
図10は、図7Aに対応する、回転子1の正面図であり、図2のように回転子1の2極分の部分を示す図である。図10では、突部10の位置が見えるように、カバー11を示していない。図10に示す回転子では、1個の永久磁石5に対して、3個の突部10が設けられている。すなわち、1個の永久磁石5の周方向の一方の端面に2個の突部10が設けられ、他方の端面に1個の突部10が設けられ、一方の端面の2個の突部10は、軸方向に並んだ複数の永久磁石5の互いの接続部(永久磁石5の軸方向両端部)に設けられ、他方の端面の1個の突部10は、この端面の軸方向中央部に設けられている。
FIG. 10 is a front view of the
図10に示すように突部10を設けると、永久磁石5の周方向位置を固定することができるとともに、突部10の設置数を最小にして、突部10の全体の体積を小さくすることができ、トルクリプルを低減することができる。
By providing the
本実施例では、永久磁石5が平板型であり、図9に示したグラフも平板型の永久磁石5を用いた場合の結果を示している。従来は、トルクリプルを抑制するために、平板型の永久磁石5よりも、D字型の永久磁石12や瓦型の永久磁石13が用いられる。しかし、図9に示したグラフからわかるように、突部10の量(全体の体積)を減らすと、平板型の永久磁石5を用いても、トルクリプルを1%以下に抑制することが可能である。
In the present embodiment, the
また、平板型の永久磁石5を用いてもトルクリプルを抑制できる他の理由として、回転子1の極数が挙げられる。本実施例での回転子1は、極数が56極である。表面磁石型の回転子では、極数の多い方が、平板型の永久磁石5を用いてもトルクリプルを抑制しやすい。例えば、極数が4極や6極の回転子に平板型の永久磁石5を用いると、回転子が回転したときに磁束密度分布の変化が大きくなり、トルクリプルが増加する。このため、上述したように、表面磁石型の回転子にはD字型の永久磁石12や瓦型の永久磁石13が用いられる。回転子の極数が多いと、平板型の永久磁石5を用いても、回転子が回転したときの磁束密度分布の変化が小さい。このため、例えば容量(出力)が大きい回転電機に用いられる、極数が数十極以上の回転子では、コストの増加を抑えるために平板型の永久磁石5を用いても、トルクリプルを抑制することができる。
Another reason why torque ripple can be suppressed even when the flat
また、図7A、図7B、及び図10に示したように、複数の突部10を軸方向に沿って断続的に備える回転子1では、回転子鉄心3を鋳物により製造し、鋳物によって突部10を回転子鉄心3に設けてもよい。回転子鉄心3を鋳物により製造することで、電磁鋼板で製造する場合よりも組立て工数を減らすことができるため、更なるコスト低減の効果が期待できる。なお、本実施例による回転電機100は極数が56でスロット数が72であるが、極数とスロット数がこれと異なる回転電機に対しても、本実施例を適用することができ、本実施例と同様の効果が得られる。また、コイル6は、集中巻で構成されても、その他の巻線方式で構成されてもよい。
In addition, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 10, in the
図11Aと図11Bは、本発明の実施例2による回転電機100の回転子1を示す図である。図11Aは、図7Aと同様に、回転子1の正面図であり、図2のように回転子1の2極分の部分を示す図である。図11Aでは、突部10の位置が見えるように、カバー11を示していない。図11Bは、図7Bと同様に、図11Aの切断線A−Aにおける回転子1の断面図である。図11Bでは、シャフト8から径方向外側についての部分を示している。
11A and 11B are views showing the
本実施例による回転電機100は、回転子1がT字形状の突部10を備える。突部10は、径方向外側に突出する部分と、軸方向に延在する部分10gとを備えるT字形状である。軸方向に延在する部分10gは、永久磁石5の径方向外側の端面5aよりも径方向外側に位置し、突部10の径方向外側の端面10aを含んで軸方向の両側に延伸する部分である。
In the rotating
突部10は、周方向で互いに隣り合う永久磁石5の間に設けられるが、周方向に延在する部分を備えないので、永久磁石5を覆わず、突部10を流れる漏れ磁束の量が少ない。このため、回転子1は、永久磁石5からの漏れ磁束を低減することができ、トルクリプルも抑制できる。
The
更に、突部10は、軸方向に延在する部分10gを備えるT字形状であるので、軸方向に延在する部分10gでカバー11と接触することができ、カバー11との接触面積が増加する。このため、カバー11を回転子1に密着させて安定的に設置できるので、回転子1の信頼性を向上させることができる。
Further, since the
図12Aと図12Bは、本発明の実施例3による回転電機100の回転子1を示す図である。図12Aは、図7Aと同様に、回転子1の正面図であり、図2のように回転子1の2極分の部分を示す図である。図12Aでは、突部10の位置が見えるように、カバー11を示していない。図12Bは、図7Bと同様に、図12Aの切断線A−Aにおける回転子1の断面図である。図12Bでは、シャフト8から径方向外側についての部分を示している。
12A and 12B are views showing the
本実施例による回転電機100では、突部10は、回転子鉄心3に設けられたネジ14で構成されている。ネジ14は、磁性材料で形成されてもよく、非磁性材料で形成されてもよい。ネジ14が、例えばステンレス等の非磁性材料で形成されていると、回転子1は、ネジ14(突部10)に起因する永久磁石5からの漏れ磁束を無くすことができ、トルクリプルを更に抑制することができる。
In the rotating
図13は、本発明の実施例4による回転電機100の軸方向に沿う断面図である。図13には、回転電機100の回転軸であるシャフト8より上部を示している。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a rotating
回転電機100は、回転子1、固定子2、フレーム15、エンドブラケット16、軸受17、及びファン18を備える。フレーム15とエンドブラケット16は、回転子1と固定子2の外側に設置されている。回転子1は、シャフト8と回転子鉄心3と永久磁石5を備え、軸受17に支持されて回転する。固定子2は、固定子鉄心4とコイル6を備え、フレーム15に締結されている。回転子1と固定子2との間には、ギャップ7を備える。ファン18は、冷媒20を軸方向に沿って流す冷却用のファンであり、回転電機100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16に設けられている。
The rotating
回転子1は、回転子鉄心3の表面に、径方向外側に突出する突部10を備える。突部10は、径方向外側の端面10aに、永久磁石5を覆うカバー11を備える。カバー11と永久磁石5の径方向の間には、空隙19が形成されている。
The
ファン18の径方向位置について説明する。回転電機100の損失により発熱する部分は、固定子2の固定子鉄心4とコイル6と、回転子1の永久磁石5である。本実施例による回転電機100では、カバー11と永久磁石5の間に空隙19を備えるので、ファン18の径方向位置は、空隙19に対して軸方向に対向する位置、すなわち冷媒20が空隙19に流れやすい位置である。ファン18の径方向位置は、ファン18の径方向に占める範囲内に空隙19が存在するような位置であるのが好ましい。ファン18の径方向位置がこのような位置であると、ファン18によって空隙19に冷媒20を積極的に流すことができるため、永久磁石5の温度を効果的に下げることができる。
The radial position of the
本実施例による回転電機100は、永久磁石5の温度を効果的に下げることができるため、温度上昇による永久磁石5の磁束量の低下を抑制でき、回転電機100のトルクの低下も抑制できる。
Since the rotating
なお、カバー11と永久磁石5の間に空隙19を備えない回転電機(例えば、空隙19が充填部材で埋められている回転電機)では、ファン18によって冷媒20が永久磁石5に流れないため、ファン18は、固定子2を積極的に冷却するように、径方向の最外部に設置すればよい。
In a rotating electric machine having no
図14は、本発明の実施例5による回転電機100の、回転子1の2極分を示す断面図である。カバー11は、突部10の径方向外側の端面10aに、永久磁石5を覆うような位置に設けられている。本実施例による回転電機100では、更に、カバー11は、永久磁石5の径方向外側の端面5aに接触している。カバー11は、永久磁石5に接触することで、永久磁石5の径方向の動きを拘束することができ、永久磁石5が回転子鉄心3から外れるのを防止できる。なお、カバー11は、永久磁石5にできるだけ応力が加わらない位置で永久磁石5に接触することが好ましい。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating two poles of the
図15は、本発明の実施例6による回転電機100の、回転子1の2極分を示す断面図である。本実施例による回転電機100は、カバー11と永久磁石5の間に充填部材21を備え、カバー11と永久磁石5の間の空隙19が充填部材21で埋められている。充填部材21は、永久磁石5よりも柔らかい材料で構成され、例えば、樹脂製、ゴム製、またはシリコン製の部材で構成するのが好ましい。なお、永久磁石5は、金属製である。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating two poles of the
カバー11と永久磁石5の間に充填部材21を備えることで、永久磁石5の径方向の動きを拘束することができ、永久磁石5が回転子鉄心3から外れるのを防止できる。また、充填部材21が永久磁石5よりも柔らかいため、永久磁石5と充填部材21の間に応力が生じた場合、永久磁石5ではなく充填部材21の方に変形や破損が生じ、永久磁石5の破損を防止することができる。
By providing the filling
本発明の実施例7では、本発明の実施例1から実施例6による回転電機100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100のトルクリプルを抑制でき、回転子1の永久磁石5の破片が飛散するのを防止するカバー11を永久磁石5に応力を加えずに回転電機100に設置できる。
In a seventh embodiment of the present invention, an example is shown in which the rotating
図16は、本発明の実施例7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100と、巻上げ機22と、カップリング23を備える。回転電機100は、実施例1から実施例6のいずれか1つの実施例による回転電機100である。巻上げ機22は、シーブを備える。回転電機100は、巻上げ機22のシーブにカップリング23を介して接続し、巻上げ機22を駆動する。なお、図16に示す回転電機100では、シャフト8を支持する軸受17は、回転電機100の軸方向の両端部に設けられている。
FIG. 16 is a diagram showing an elevator hoist system according to a seventh embodiment of the present invention. The elevator hoist system according to the present embodiment includes a rotating
図17は、本発明の実施例7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100は、巻上げ機22のシーブにカップリング23を介して接続し巻上げ機22を駆動するが、軸受17が軸方向の一端部のみに設けられている。すなわち、図17に示す回転電機100は、軸方向で、巻上げ機22に近い側の軸受17を備えず、巻上げ機22から遠い側の軸受17のみを備える。図17に示すエレベーター用巻上げ機システムは、回転電機100の軸方向の一端側を、巻上げ機22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(軸方向の長さ)を小さくすることができる。また、軸方向の一端側に軸受17を備えないので、回転電機100の部品数を低減するという効果も得られる。
FIG. 17 is a diagram showing another elevator hoist system according to the seventh embodiment of the present invention. The rotating
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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the above embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easily understandable manner, and the present invention is not necessarily limited to an embodiment having all the configurations described above. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Further, it is possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, a part of the configuration of each embodiment can be deleted, or another configuration can be added or replaced.
1…回転子、2…固定子、3…回転子鉄心、4…固定子鉄心、5…永久磁石、5a…永久磁石の径方向外側の端面、5b…永久磁石の周方向の端面、6…コイル、7…ギャップ、8…シャフト、10…突部、10a…突部の径方向外側の端面、10b…突部の周方向の端面、10c…突部の周方向の長さが長い部分、10d…突部の周方向の長さが短い部分、10e…突部の周方向の端面が永久磁石に接触する部分、10f…突部のテーパー部、10g…突部の軸方向に延在する部分、11…カバー、12…D字型の永久磁石、13…瓦型の永久磁石、14…ネジ、15…フレーム、16…エンドブラケット、17…軸受、18…ファン、19…空隙、20…冷媒、21…充填部材、22…巻上げ機、23…カップリング、100…回転電機。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記回転子の径方向外側に設けられた固定子と、
を備え、
前記回転子は、前記回転子鉄心の表面で、周方向で互いに隣り合う前記永久磁石の間に、径方向外側に突出する突部を備え、
前記突部は、径方向外側の端面が、前記永久磁石の径方向外側の端面よりも径方向外側に位置するとともに、周方向の端面の一部が、前記永久磁石の周方向の端面の少なくとも一部に接触し、
前記突部は、前記永久磁石の径方向外側の端面よりも径方向外側において、周方向に延在する部分を備えない、
ことを特徴とする回転電機。 A rotor comprising a rotor core, a plurality of permanent magnets provided along a circumferential direction on a surface portion of the rotor core, and a shaft which is a rotating shaft extending in an axial direction.
A stator provided radially outside the rotor,
With
The rotor includes a protrusion that protrudes radially outward between the permanent magnets that are adjacent to each other in a circumferential direction on a surface of the rotor core,
The protrusion has a radially outer end face located radially outward from a radially outer end face of the permanent magnet, and a part of a circumferential end face is at least a circumferential end face of the permanent magnet. Touching part,
The protrusion does not include a portion extending in the circumferential direction on a radially outer side than a radially outer end face of the permanent magnet,
A rotating electric machine characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の回転電機。 The protrusion has a curved outer end surface in the radial direction,
The rotating electric machine according to claim 1.
請求項1に記載の回転電機。 The permanent magnet has a rectangular parallelepiped shape,
The rotating electric machine according to claim 1.
請求項1に記載の回転電機。 The rotor includes a plurality of the protrusions along an axial direction,
The rotating electric machine according to claim 1.
請求項4に記載の回転電機。 The protrusion includes a portion extending in the axial direction on a radially outer side than an end surface on a radially outer side of the permanent magnet,
The rotating electric machine according to claim 4.
請求項4に記載の回転電機。 The protrusion is configured by a screw provided on the rotor core,
The rotating electric machine according to claim 4.
前記突部は、径方向外側の端面に、前記永久磁石を覆うカバーを備え、
前記ファンは、径方向位置が、前記カバーと前記永久磁石の間の空隙に対して軸方向に対向する位置である、
請求項1に記載の回転電機。 Equipped with a fan for flowing the refrigerant along the axial direction,
The protrusion includes a cover that covers the permanent magnet on a radially outer end surface,
In the fan, a radial position is a position axially opposed to a gap between the cover and the permanent magnet,
The rotating electric machine according to claim 1.
前記カバーは、前記永久磁石に接触している、
請求項1に記載の回転電機。 The protrusion includes a cover that covers the permanent magnet on a radially outer end surface,
The cover is in contact with the permanent magnet;
The rotating electric machine according to claim 1.
前記カバーと前記永久磁石の間の空隙に充填部材を備える、
請求項1に記載の回転電機。 The protrusion includes a cover that covers the permanent magnet on a radially outer end surface,
A filling member is provided in a gap between the cover and the permanent magnet,
The rotating 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9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 sheave,
A rotating electric machine connected to the sheave,
With
The rotating electric machine is the rotating electric machine according to any one of claims 1 to 9,
A hoist system for elevators, characterized in that:
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