JP2022145140A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、回転電機に関する。 An embodiment of the present invention relates to a rotating electric machine.
従来、軸方向に積層された複数の電磁鋼板を有し、ロータの外周面と対向して配置されたステータと、ステータの軸方向の両側から複数の電磁鋼板を間に挟んだ状態で保持する一対の環状の押さえ部材と、を備えた回転電機が、知られている。 Conventionally, a stator having a plurality of magnetic steel sheets laminated in an axial direction and arranged to face the outer peripheral surface of a rotor is held in a state in which the magnetic steel sheets are sandwiched from both sides in the axial direction of the stator. A rotary electric machine is known that includes a pair of annular pressing members.
この種の回転電機では、より不都合が少なくなるよう改善された新規な構成が得られれば、有益である。 In this type of rotating electrical machine, it would be beneficial to have a new and improved design with less inconvenience.
実施形態の回転電機は、ロータと、ステータと、複数の一対の押さえ部材と、を備える。ロータは、回転中心回りに回転可能である。ステータは、回転中心の軸方向に積層された複数の電磁鋼板を有し、ロータの外周面と対向して配置される。複数の一対の押さえ部材は、ステータの軸方向の両側に設けられ、結合具を介して複数の電磁鋼板を間に挟んだ状態で保持するとともに、回転中心の周方向に互いに間隔をあけて配置される。一対の押さえ部材は、ステータの軸方向の端面と対向した第一部分と、第一部分から軸方向のステータとは反対側に延びた第二部分と、を有する。 A rotating electric machine according to an embodiment includes a rotor, a stator, and a plurality of pairs of pressing members. The rotor is rotatable around a center of rotation. The stator has a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction of the rotation center, and is arranged to face the outer peripheral surface of the rotor. A plurality of pairs of holding members are provided on both sides of the stator in the axial direction, hold the plurality of electromagnetic steel plates in a state of being sandwiched therebetween via couplings, and are arranged at intervals in the circumferential direction of the rotation center. be done. The pair of pressing members has a first portion facing the axial end face of the stator and a second portion extending from the first portion in the axial direction opposite to the stator.
以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)のうち少なくとも一つを得ることが可能である。 Exemplary embodiments and variations of the invention are disclosed below. The configurations of the embodiments and modifications shown below, and the actions and effects brought about by these configurations, are examples. The present invention can be realized by configurations other than those disclosed in the following embodiments and modifications. Moreover, according to the present invention, at least one of various effects (including derivative effects) obtained by the configuration can be obtained.
また、以下に開示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。 Also, the embodiments and variations disclosed below include similar components. Therefore, hereinafter, common reference numerals are given to those similar components, and duplicate descriptions are omitted. In this specification, ordinal numbers are used only to distinguish parts, members, regions, positions, directions, etc., and do not indicate order or priority.
[実施形態]
図1は、実施形態の回転電機1の模式的な断面図であり、図2は、回転電機1の模式的な正面図である。図1,2に示される回転電機1は、エレベータの巻上機に搭載されるモータとして構成されており、ロータ2や、ステータ3、後述する一対の押さえ部材7等を備えている。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rotating
なお、以下の説明では、便宜上、回転電機1の回転中心Axの軸方向を、単に軸方向と称し、回転中心Axの径方向を、単に径方向と称し、回転中心Axの周方向を、単に周方向と称する。また、図中、軸方向の一方を矢印Xで示し、径方向の外方を矢印Rで示し、周方向の一方を矢印Cで示す。
In the following description, for convenience, the axial direction of the rotation center Ax of the rotary
ロータ2は、ステータ3の径方向の内方に位置されている。ロータ2は、回転中心Axを中心とした円筒状に構成されている。ロータ2の外周面2aは、僅かな径方向の隙間を介してステータ3の内周面と面している。言い換えると、ロータ2は、ステータ3と対向して配置されている。
The
ステータ3は、ステータコア4と、コイル5と、を有している。ステータコア4は、回転中心Axを中心とした円環状に構成されている。ステータコア4は、複数の電磁鋼板4aを軸方向に積層することによって構成された所謂積層コアである。
The
コイル5は、ステータコア4のティースに巻回されている。ステータ3は、コイル5への通電によって回転電機1の内部に磁界を発生させ、当該磁界との相互作用によってロータ2を回転中心Ax回りの周方向に回転させる。
The
一対の押さえ部材7は、ステータ3の径方向外方の端部を軸方向の両側から押さえるように設けられている。一対の押さえ部材7は、複数の電磁鋼板4aどうしの開きを防止する機能や、ステータ3の鉄心強度を向上する機能、ステータ3の組立性を高める機能等を有し、結合具8を介して複数の電磁鋼板4aを軸方向に挟んだ状態で保持している。
A pair of pressing
結合具8は、押さえ部材7および電磁鋼板4aを軸方向に貫通するボルト8aと、ボルト8aの雄ネジと噛み合う雌ネジが設けられたナット8bと、を有している。結合具8は、ボルト8aの頭部とナット8bとの間に押さえ部材7および電磁鋼板4aを挟んだ状態で雄ネジと雌ネジとが締結されることにより、複数の電磁鋼板4aを一対の押さえ部材7の間に固定している。
The
ここで、本実施形態では、回転電機1には、周方向に互いに間隔をあけて複数の一対の押さえ部材7が設けられている。具体的には、本実施形態では、周方向に互いに等間隔で四組の一対の押さえ部材7が配置されている。なお、押さえ部材7の組数は、四組には限定されず、二組や、三組、五組以上であってもよい。押さえ部材7は、周方向に分割された複数の分割体6を有しているとも言える。
Here, in the present embodiment, the rotary
押さえ部材7は、それぞれ、第一部分7aと、第二部分7bと、を有している。第一部分7aは、ステータ3の軸方向の端面3aに沿って延び、当該端面3aと対向している。第一部分7aは、端面3aの径方向外方の端部を支持している。第一部分7aは、ベース部等とも称される。
Each
第二部分7bは、第一部分7aの径方向外方の端部に設けられ、当該端部から軸方向のステータ3とは反対側に突出している。すなわち、第二部分7bは、一対の押さえ部材7で互いに離れる方向に延びている。押さえ部材7は、第一部分7aおよび第二部分7bによって、軸方向と直交した視線(図1参照)で、略L字状に構成されている。第二部分7bは、凸部や、突出部等とも称される。
The
また、押さえ部材7は、SUS(ステンレス鋼)や、アルミニウム等の非磁性の金属材料によって作られている。押さえ部材7がSUS材で構成された場合、鉄で構成された場合と比べて、非磁性体となる分、ステータ3の軸方向の両側への磁束漏れを抑制でき、ひいてはモータ特性の向上を図ることができる。また、SUS材は、腐食にも強く耐環境性も向上しうる。
The
また、押さえ部材7がアルミニウムで構成された場合は、鉄と比べて熱伝導率が高いため、押さえ部材7とステータ3との間の熱伝導性が向上し、ひいてはステータ3の冷却性(放熱性)を高めることができる。また、アルミニウムは、鉄と比べて比重が小さいため、押さえ部材7ひいては回転電機1の軽量化も図ることができる。
Further, when the
なお、本実施形態では、押さえ部材7が軸方向から見た場合(図2参照)に、四角形状に構成された場合が例示されたが、この例には限定されず、ステータ3の形状に沿った円弧状や扇状に構成されてもよい。また、ステータ3の形状についても、軸方向から見た場合(図2参照)に、円環状には限定されず、四角形や、六角形等の多角形状に構成されてもよい。
In the present embodiment, the pressing
以上のように、本実施形態では、回転電機1は、回転中心Ax回りに回転可能なロータ2と、回転中心Axの軸方向に積層された複数の電磁鋼板4aを有し、ロータ2の外周面2aと対向して配置されたステータ3と、ステータ3の軸方向の両側に設けられ、結合具8を介して複数の電磁鋼板4aを間に挟んだ状態で保持するとともに、周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の一対の押さえ部材7と、を備え、一対の押さえ部材7は、ステータ3の軸方向の端面3aと対向した第一部分7aと、第一部分7aから軸方向のステータ3とは反対側に延びた第二部分7bと、を有する。
As described above, in the present embodiment, the rotary
このような構成によれば、例えば、一対の押さえ部材7が環状に構成されていた従来構造と比べて、押さえ部材7ひいては回転電機1の軽量化を図ることができつつ、ステータ3の軸方向の端面3aの露出面積が増大するため、ステータ3の冷却性(放熱性)をより高めることができる。また、結合具8を介して複数の電磁鋼板4aを保持することによって溶接レスとなり、鉄損を低減しひいてはモータ特性の向上を図ることができる。
According to such a configuration, for example, compared to a conventional structure in which a pair of pressing
また、押さえ部材7は、第一部分7aおよび第二部分7bによって表面積が増大するため、押さえ部材7と空気流との熱交換による放熱性が向上し、ひいてはステータ3の冷却性をより高めることができる。また、押さえ部材7は、第一部分7aおよび第二部分7bによって断面係数が増大するため、押さえ部材7の剛性や強度が高まりやすく、ひいては複数の電磁鋼板4aの保持力をより高めることができる。
Further, since the surface area of the
このように、本実施形態によれば、複数の一対の押さえ部材7によって軽量化と高剛性化とを両立することができるため、回転電機1の固有振動数を高くでき、電源周波数についても高く離調できる。その結果、回転電機1の使用領域が拡大し、設計自由度や仕様の拡大が図れる。また、押さえ部材7が環状に構成された場合、押さえ部材7の内周部分は製品として使用されないが、分割形状とすることで部品製造における歩留りが向上し、ひいては低コスト化や生産性の向上を図ったり、資源の有効活用が可能となったりする。
As described above, according to the present embodiment, both weight reduction and high rigidity can be achieved by the plurality of pairs of pressing
[第1変形例]
図3は、第1変形例の回転電機1Aの断面図であり、図4は、回転電機1Aの正面図である。回転電機1Aは、上記実施形態の回転電機1と同様の構成を備えている。よって、回転電機1Aは、当該同様の構成に基づく上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
[First modification]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a rotating
ただし、本変形例では、図3,4に示されるように、第二部分7bが第一部分7aの内周側、すなわち径方向内方の端部に設けられている点が、上記実施形態と相違している。第二部分7bは、第一部分7aから軸方向のステータ3とは反対側に突出し、コイル5の径方向外方に隣接(近接)して位置されている。すなわち、第二部分7bの径方向内方の面は、コイル5と対向している。
However, in this modified example, as shown in FIGS. 3 and 4, the
押さえ部材7は、軸方向と直交した視線(図3参照)で、略L字状に構成されている。なお、本変形例では、第二部分7bが軸方向から見た場合(図4参照)に、直線状に構成されているが、この例には限定されず、コイル5およびステータコア4の形状に沿った円弧状に構成されてもよい。
The
このように、本変形例によれば、第二部分7bが第一部分7aの内周側の端部に設けられているため、第二部分7bを発熱源としてのコイル5により近づけて配置することができる。これにより、コイル5の熱を熱放射(輻射)によって第二部分7bに逃がしやすくなり、ひいてはステータ3の冷却性をより高めることができる。
As described above, according to the present modification, the
[第2変形例]
図5は、第2変形例の回転電機1Bの断面図であり、図6は、回転電機1Bの正面図である。回転電機1Bは、上記実施形態の回転電機1と同様の構成を備えている。よって、回転電機1Bは、当該同様の構成に基づく上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
[Second modification]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotating
ただし、本変形例では、図5に示されるように、一対の押さえ部材7の間に放熱部材9が設けられている点が、上記実施形態と相違している。放熱部材9は、軸方向に並んだ複数のフィン9aと、複数のフィン9aを連結したベース部分9bと、を有している。
However, as shown in FIG. 5, this modified example differs from the above-described embodiment in that a
ベース部分9bは、ステータ3の外周面3bに沿って延びた円弧の板状に構成されている。ベース部分9bは、熱伝導部材を介してステータ3の外周面3bと熱的に接続されている。熱伝導部材は、熱伝導性を有した接着剤やグリス等である。
The
本実施形態では、熱伝導部材によってベース部分9bとステータ3の外周面3bとの間の隙間を埋めることにより、熱伝導部材を介したステータ3と放熱部材9との間の熱伝導性が向上し、ひいてはステータ3の冷却性をより高めることができる。
In this embodiment, by filling the gap between the
複数のフィン9aは、それぞれベース部分9bから径方向外方に突出し、周方向に沿って円弧状に延びている。本実施形態では、複数のフィン9aの径方向外方の端部の高さと押さえ部材7の径方向外方の端部の高さとは、略同じで揃えられている。
Each of the plurality of
また、複数のフィン9aは、結合具8を介して一対の押さえ部材7に固定されている。本実施形態では、押さえ部材7のうちステータ3の外周面3bよりも径方向外方に位置された部分と複数のフィン9aとを軸方向に貫通するボルト8aにナット8bが締結されることにより、複数の電磁鋼板4aが一対の押さえ部材7の間に保持されている。
Further, the plurality of
なお、本変形例では、放熱部材9と押さえ部材7とが結合具8を介して互いに熱的に接続されている構造であるが、この例には限定されず、放熱部材9が押さえ部材7と接触した状態に設けられ、放熱部材9と押さえ部材7とが直接的に熱的に接続されてもよい。
In this modified example, the
このように、本変形例によれば、一対の押さえ部材7の間のスペースを利用して放熱部材9が設けられているため、放熱部材9の複数のフィン9aと空気流との熱交換による放熱性が向上し、ひいてはステータ3の冷却性をより高めることができる。
As described above, according to this modification, since the
なお、本変形例では、押さえ部材7に第二部分7bが設けられていない場合が例示されたが、この例には限定されず、図7に示される第3変形例の回転電機1Cのように、第一部分7aの内周側の端部に第二部分7bが設けられてもよい。
In this modified example, the case where the
このような構成によれば、発熱源としてのコイル5と面した第二部分7bおよび軸方向に並ぶ複数のフィン9aを有した放熱部材9によって、ステータ3の冷却性(放熱性)をより一層高めることができる。
According to such a configuration, the
[第4変形例]
図8は、第4変形例の回転電機1Dの断面図であり、図9は、回転電機1Dの正面図である。回転電機1Dは、上記実施形態の回転電機1と同様の構成を備えている。よって、回転電機1Dは、当該同様の構成に基づく上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
[Fourth Modification]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotating
ただし、本変形例では、図8,9に示されるように、押さえ部材7に複数の第二部分7bが設けられている点が、上記実施形態と相違している。具体的には、本変形例では、径方向に互いに間隔をあけて二つの第二部分7bが設けられている。第二部分7bは、第一部分7aから軸方向のステータ3とは反対側に突出している。
However, in this modified example, as shown in FIGS. 8 and 9, the pressing
押さえ部材7は、第一部分7aと二つの第二部分7bとによって、軸方向と直交した視線(図8参照)で、略U字状に構成されている。なお、第二部分7bの数は、二つには限定されず、三つ以上であってもよい。第二部分7bは、凸部や、突出部等とも称される。
The
このように、本変形例によれば、複数の第二部分7bによって、押さえ部材7の表面積が増大するため、押さえ部材7と空気流との熱交換による放熱性が向上し、ひいてはステータ3の冷却性をより高めることができる。また、複数の第二部分7bによって、押さえ部材7の断面係数が増大するため、押さえ部材7の剛性や強度が高まりやすく、ひいては複数の電磁鋼板4aの保持力をより高めることができる。
As described above, according to the present modification, the surface area of the holding
なお、本変形例では、押さえ部材7が軸方向から見た場合(図9参照)に、ステータ3の外周面3bよりも径方向外方に突出しているが、この例には限定されず、図10に示される第5変形例の回転電機1Eのように、押さえ部材7がステータ3の外周面3bと軸方向に並ぶように揃えられて設けられてもよい。
In this modified example, when viewed from the axial direction (see FIG. 9), the pressing
このような構成によれば、ステータ3および押さえ部材7を収容する回転電機1Eのケーシング、ひいては回転電機1Eをよりコンパクトに構成できたり、より軽量に構成できたりする。
According to such a configuration, the casing of the rotating
以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、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。また、各構成や、形状、等のスペック(構造や、種類、方向、形式、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。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been illustrated above, the above-described embodiments and modifications are examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, combinations, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. In addition, specifications such as each configuration and shape (structure, type, direction, format, size, length, width, thickness, height, number, arrangement, position, material, etc.) may be changed as appropriate. can be implemented.
1,1A~1E…回転電機、2…ロータ、2a…外周面、3…ステータ、3a…端面、4a…電磁鋼板、5…コイル、7…押さえ部材、7a…第一部分、7b…第二部分、8…結合具、9…放熱部材、9a…フィン、Ax…回転中心、C…周方向、R…径方向、X…軸方向。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記回転中心の軸方向に積層された複数の電磁鋼板を有し、前記ロータの外周面と対向して配置されたステータと、
前記ステータの前記軸方向の両側に設けられ、結合具を介して前記複数の電磁鋼板を間に挟んだ状態で保持するとともに、前記回転中心の周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の一対の押さえ部材と、
を備え、
前記一対の押さえ部材は、前記ステータの前記軸方向の端面と対向した第一部分と、前記第一部分から前記軸方向の前記ステータとは反対側に延びた第二部分と、を有した、回転電機。 a rotor rotatable around the center of rotation;
a stator having a plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction of the rotation center and arranged to face the outer peripheral surface of the rotor;
A plurality of magnetic steel plates are provided on both sides of the stator in the axial direction, hold the plurality of magnetic steel plates in a state of being sandwiched therebetween via couplings, and are spaced apart from each other in the circumferential direction of the rotation center. a pair of pressing members;
with
The pair of pressing members has a first portion facing the axial end face of the stator, and a second portion extending from the first portion in the axial direction opposite to the stator. .
前記第二部分は、前記第一部分の内周側の端部から前記コイルと対向するように設けられた、請求項1に記載の回転電機。 The stator has a coil,
The rotating electric machine according to claim 1, wherein the second portion is provided so as to face the coil from an inner peripheral side end portion of the first portion.
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A762 | Written abandonment of application |
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