JP5564306B2

JP5564306B2 - 電動機

Info

Publication number: JP5564306B2
Application number: JP2010080115A
Authority: JP
Inventors: 亮平税所; 秀樹二瓶; 政英山▲崎▼; 卓也宮原; 秀佳松岡; 尚文尾方
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011217425A; CN102208842B; CN102208842A

Description

本発明は、電動機に関する。

従来の渡り線や中性線の設置としては、固定子巻線の端面を這わせ、固定子巻線と一緒に糸縛りする方法が一般的である。また、特許文献１のように、固定子ヨーク部の外周部に複数の切欠部を設け、切欠部を通して渡り線部と固定子を絶縁糸にて固定する構成が開示されている。また、特許文献２のように、固定子コアを覆う絶縁カバーに複数の溝と複数のガイドポストを設け、渡り線の配線経路を軸方向に距離をとることで、固定子巻線と渡り線の間の絶縁距離を確保する方法も示されている。

しかし、上記特許文献１および特許文献２に記載の従来技術では、固定子巻線の端面に渡り線および渡り線を固定する部材を設置するため、電動機の軸方向の厚みが渡り線および渡り線を固定する部材の厚み分だけ増加する。

特開平１１−８９１５２号公報ＷＯ２００７/１３８９２３

電動機に対して薄型化の要求が近年目だってきている。例えば，エレベータ巻上機等に用いられる電動機においては、機械室を設けないエレベータの場合、昇降路内に全てのエレベータ機器を設置する必要があるため、乗りかごと昇降路壁の隙間に巻上機を設置せねばならず、巻上機に組み込まれる電動機には薄型化が求められている。

電動機のトルクを確保しつつ薄型化を実現するには、アウターロータ型の電動機とするのが有力である。アウターロータ型の電動機はギャップの位置をより外側に移動できるため、ギャップ面積を確保でき、所望のトルクを得ることができる。また，同時に固定子自体を薄くするために固定子巻線にコイルエンドの小さな集中巻を用いることも有力である。

先の従来技術においては，固定子巻線の端部（電動機回転軸方向）に渡り線や渡り線の固定する部材を設ける構造であるので，上記の薄型化を達成するためにアウターロータや，集中巻を用いても，従来技術を踏襲した渡り線配置では電動機の薄型化を実現することは困難である。

そこで、本発明は、アウターロータ型で集中巻の電動機において、電動機の薄型化を実現することを目的とする。

上記の目的は、アウターロータ型永久磁石電動機と、当板にて補強される集中巻きの固定子を有し、該固定子の内径方向に該当板が延長され、該固定子の各相のコイルを結ぶ渡り線、および中性線を該当板の延長部分に設置する電動機とすることにより達成される。すなわち、本発明は、集中巻き方式の固定子と、この固定子より外周側に位置し永久磁石を有する回転子とを備えたアウターロータ型の電動機において、前記回転子は、半開放形状の円筒を成し、該円筒の円面中央が、前記固定子の軸方向一方側面を支持する固定子側フレームの中央から延伸するシャフトとベアリング及びオイルシールを介して回転自在に結合される部位を有し、該部位は、前記シャフトの外周に沿って前記オイルシールの配設位置から前記固定子側フレーム方向に延伸するものであり、前記固定子は、他方側面の内径側からシャフト方向に向かってに延伸する当板を有し、該当板のシャフト方向端部が、前記部位の固定子側フレーム方向先端よりも前記円筒の円面側に位置するものであり、該当板の回転子側の面に前記固定子の各相のコイルを結ぶ渡り線及び中性線が取り付けられることを特徴としている。

上記の本発明の構成おいて、より好ましい態様は下記のとおりである。
（１）前記固定子の鉄心が分割鉄心であり、前記当板も分割鉄心に合わせて分割されたものであり、
前記当板の周方向の他の当板と隣接する部位を前記固定子側フレーム方向に折り曲げたこと。
（２）前記分割された複数の当板の中で最下部に位置する当板において，当板の中央部が
前記固定子の最下部に概略一致するように組み込まれたこと。
（３）グリス抜き穴が固定側フレームに設けられ，前記最下部に位置する当板の端部の最
下端が，前記グリス抜き穴よりも，上に位置すること。
（４）前記固定子鉄心が分割され、前記当板も固定子鉄心に合わせて分割されており、
前記当板のシャフト方向端部が、前記シャフトの延伸方向に沿って折り曲げられたものであること。
（５）上記の電動機をエレベータ用巻上機に組み込むこと。

本発明の電動機によれば、固定子の当板を延長した部分に渡り線および中性線を設置することで、固定子コイルの外表面高さと同程度の高さ（厚さ）にすることが可能となる。これにより、電動機本体の薄型化を実現することができる。

図１は本発明の一実施例の電動機の断面構造図である。図２は図１の渡り線付近の詳細図である。図３は本発明の他の実施例の当板形状である。図４は本発明の一実施例のシャフト近傍の断面図である。図５は図１における矢視図ａである。図６は本発明の一実施例の外観図である。

図１〜６は、本発明による電動機の一実施形態を示す図である。

図１に本発明の一実施例の電動機の断面構造図を示す。図１において、固定子鉄心１に設けられたティース部（固定子鉄心１と同一部位）は、絶縁材２で覆われており、絶縁材２を固定子巻線３が券回され，いわゆる集中巻のコイルを構成している。また、固定子鉄心１の内径面がフレーム４にボルト２２にて固定され、さらにシャフト５はフレーム４の内径面で圧入等により固定されている。

本実施形態の電動機は、エレベータ巻上機に特に好適なものであり、後述するように、アウターロータ型であるが、シャフト５は固定子鉄心１よりも内径側においてフレーム４に固定されている。

固定子鉄心１は周方向の分割の無い積層鋼板でも構わないが、本実施の形態では材料使用率の向上のため、周方向に複数分割された積層鋼板（分割コア）としている。

回転子鉄心６は固定子鉄心１の外径よりも外側に配置され、回転子鉄心６の内側表面には永久磁石７が周方向に複数個固定されている。これら永久磁石７はＳ極とＮ極との永久磁石であって、回転子鉄心６の内側表面にＳ極の永久磁石とＮ極の永久磁石が交互に配列されており、配列されるＳ極の永久磁石とＮ極の永久磁石との総数が電動機極数となる。

回転子鉄心６の外側表面がドラム８の内周面に，図示していないボルトにより固定される。このドラム８は、片側が開放された円筒とより小さな円柱が連結された形状を成し，開放された円筒の内周面に先の回転子鉄心６が設けられている。この構成により、固定子鉄心１の外周側に回転子鉄心６が対向して配置されるようになっている。小さな円柱の外周面にはロープを懸垂する綱車２３が設けられている。このドラム８の最内周は，ベアリング９によってシャフト５に回転自在に支持されている。このように，この実施の形態では，モータはエレベータに用いられる巻上機の一部を構成している。

固定子鉄心１のドラム８に対向する面は当板１０により軸長方向に抑えられている。当板１０は固定子鉄心１の内周面よりも内周方向に延長されている。ドラム８のベアリング９に面する部位はフレーム４方向（図１中の左方向）に延伸されており、当板１０の内周面先端よりもフレーム４に近接している。

渡り線１１は当板１０が延長された部位に配置される。その渡り線１１は固定子巻線３よりも内径側に設置されている。

ベアリング９用のグリス注入口１２、第一グリス排出口１３はシャフト５に設けられており、グリスの補充が可能な構造となっている。また、第二グリス排出口１５はシャフト５、またはフレーム４に設けられている。さらにオイルシール１４はシャフト５とドラム８との間に設けられている。オイルシール１４は、フレーム４と当板１０により概略囲まれた空間へのグリス侵入を防ぐように設置されている。すなわち、本実施形態では、グリス注入口１２、ベアリング９、第一グリス排出口１３又は第二グリス排出口を連絡する流路が形成され、ベアリング９を潤滑するグリスが鉄心やコイル側へ侵入しないようにオイルシール１４を設けた構成となっている（詳細後述）。

また、本実施形態の電動機は、渡り線１１を保護するためにカバー２１を備えている。このカバー２１は当板１０または固定子鉄心１にて固定されており、固定子のコイルと接続された渡り線１１を覆っている。なお、このカバー２１は、グリスが侵入しやすいベアリング９よりも下方の渡り線１１のみを覆ってもよく、また、渡り線１１の全周に回って覆っても良い。

本実施の形態において，渡り線１１はコイル３の内径側に配置され，渡り線１１およびカバー２１の厚さだけドラム８に近づくので，その近接の度合いはコイル３の幅に依存せず，モータ，ひいては巻上機の薄型化を図ることができる。

また，当板１０とフレーム４とシャフト５により概略閉ざされた空間を設けているので，オイルシール１４により封止しているグリスが万が一漏れた場合でも，グリスはこの空間にとどまり，モータのコイルや，渡り線に飛散することがない。

当板１０は周方向の分割の無い１枚板でも構わないが、固定子鉄心１の分割に合わせて当板１０も分割してもよい。その場合，隣り合う積層鋼板において積厚に差異が生じた場合でも締付トルクを一定に保つことができ確実にコアを固定できるという効果がある。

図２に図１の渡り線付近の詳細図を示す。渡り線１１は図２に示すように、当板を基準として固定子巻線３や絶縁材２の軸方向高さｂと渡り線１１の軸方向高さｃにおいて、ｂ≧ｃの関係が成り立つように設置されている。

前記のｂおよびｃの関係を満足すれば、従来の渡り線設置方法と比較して、電動機の薄型化が可能となる。特に、渡り線１１の存在によって電動機の薄型化を阻害することがない。また、渡り線１１をコイル３から独立して配置させているため、放熱も良好となる。さらに、当板１０に放熱性の高い部材を用いることで放熱性のさらなる向上が可能となる。

図３に当板１０についての他の実施の形態を示す。図３で，折り曲げ部を有する当板１０ａが設けられている。図には，フレーム４側に折り曲げられた部分が示されている。すなわち，当板１０ａは、固定子コアと同様に周方向に分割された構造を成しており，両端部がフレーム４側に折り曲げられている。

折り曲げられているので，隣り合う固定子鉄心１の積厚に差が生じた場合でも、その積厚差による段差部分には，当板１０ａの折り曲げ面が現れるだけなので渡り線１１への損傷を防止することができる。特に折り曲げ面にＲを設けることで、渡り線１１が位置する側にエッジ部が現れず、信頼性の向上が可能である。さらに、折り曲げにより当板自身の剛性が向上する。

図４に実施の形態のシャフト近傍の断面図を示す。図４におけるＦ_１〜Ｆ_５はオイルシール１４からグリスが漏れた場合の，グリスの侵入経路を示したものである。グリス注入口１２から注入したグリスはＦ_１を通ってベアリング９に補充され、余分なグリスはＦ_２を通って第一グリス排出口１３から排出される。

また、ベアリング９から漏れたグリスが電動機内部に侵入しないように、シャフト５とドラム８との間にオイルシール１４を設けている。また、Ｆ_３〜Ｆ_４のようにグリスがオイルシール１４を通過した場合でも、グリス受け溝１６をオイルシール１４から当板１０の間のグリス侵入経路途中に設けることでドラム８の壁面から伝って侵入するのを防止し、さらにフレーム４に図１の第二グリス排出口１５を設けることでオイルシール１４から漏れたグリスを排出できる構造となっている。

また、ドラム８は回転子であるため、電動機が駆動されたときに、図４のＦ_５のように遠心力によりグリスが飛散した場合でも、当板１０を延長することにより防壁効果を持たせ、固定子や回転子部分へのグリス侵入を防ぐことが可能となる。なお、第二グリス排出口１５の位置は、図１に示す位置に限らず、グリス受け溝１６よりも低い位置であればよい。

図５に図１におけるａ矢視図を示す。当板１０が分割構造の場合、オイルシールからグリスが漏れた場合に，分割された当板１０の間からグリスが電動機内部に侵入する可能性があるが、当板１０の分割角度や分割位置、第二グリス排出口１５、フレーム４の内面位置関係を適切にすることにより、侵入を防止することができる。図５において、分割された複数の当板１０のうち、最下にある当板１０における分割面１０ｂとフレーム４の内径面４ａとの交点する場所の高さを１７、第二グリス排出口１５の上面高さを１８、第二グリス排出口１５の下面高さを１９、フレーム４の内径面４ａにおける最下位置の高さを２０とする。

図５のように、１７に比べ１８を低くし、さらに２０に比べ１９を高くすることで、グリスが高さ１７以上になり電動機内部に侵入する前に、第二グリス排出口１５から排出でき、分割された当板１０の間からのグリス侵入を防止できる。

図６に本発明の一実施例の外観図を示す。図６における当板１０は円周上で複数に分割された形状であり、図３で示した当板１０aの折り曲げ位置とは違い、内径側を折り曲げた形状である。

当板１０を図６の当板形状にすることにより、剛性が向上できるという効果がある。なお、当板１０は図６に示す当板形状に限らず、折り曲げ箇所を増やしても良い。

本発明は，特に薄型化の効果が期待できるエレベータ用巻上機に組み込まれた電動機の構成を実施の形態として示したが，他の製品でも薄型化の必要がある電動機については同様に適用し，同様な効果を得られるものである。

グリスの進入防止の効果についても，他の製品でも同様な要求のある電動機については同様に適用し，同様な効果を得られるものであることは言うまでもない。

１固定子鉄心２絶縁材
３固定子巻線４フレーム
４ａフレーム４の内径面５シャフト
６回転子鉄心７永久磁石
８ドラム９ベアリング
１０当板１０ａ当板形状案
１０ｂ当板１０の分割面１１渡り線
１２グリス注入口１３第一グリス排出口
１４オイルシール１５第二グリス排出口
１６グリス受け溝１７４ａと１０ｂの交点する場所の高さ
１８第二グリス排出口１５の上面高さ１９第二グリス排出口１５の上面高さ
２０４ａにおける最下位置の高さ２１カバー
２２ボルト２３綱車
ａ矢視図ｂ固定子巻線３や絶縁材２の軸方向高さ
ｃ渡り線１１の軸方向高さ
Ｆ_１〜Ｆ_５グリスの経路

Claims

集中巻き方式の固定子と、この固定子より外周側に位置し永久磁石を有する回転子とを備えたアウターロータ型の電動機において、
前記回転子は、半開放形状の円筒を成し、該円筒の円面中央が、前記固定子の軸方向一方側面を支持する固定子側フレームの中央から延伸するシャフトとベアリング及びオイルシールを介して回転自在に結合される部位を有し、該部位は、前記シャフトの外周に沿って前記オイルシールの配設位置から前記固定子側フレーム方向に延伸するものであり、
前記固定子は、
他方側面の内径側からシャフト方向に向かってに延伸する当板を有し、該当板のシャフト方向端部が、前記部位の固定子側フレーム方向先端よりも前記円筒の円面側に位置するものであり、該当板の回転子側の面に前記固定子の各相のコイルを結ぶ渡り線及び中性線が取り付けられることを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、
前記固定子の鉄心が分割鉄心であり、前記当板も分割鉄心に合わせて分割されたものであり、
前記当板の周方向の他の当板と隣接する部位を前記固定子側フレーム方向に折り曲げたことを特徴とする電動機。
請求項２記載の電動機において、
前記分割された複数の当板の中で最下部に位置する当板において，当板の中央部が前記固定子の最下部に概略一致するように組み込まれたことを特徴とする電動機。
請求項３記載の電動機において、
グリス抜き穴が固定側フレームに設けられ，前記最下部に位置する当板の端部の最下端が，前記グリス抜き穴よりも，上に位置することを特徴とする電動機。
請求項１に記載の電動機において、
前記固定子鉄心が分割され、前記当板も固定子鉄心に合わせて分割されており、
前記当板のシャフト方向端部が、前記シャフトの延伸方向に沿って折り曲げられたものであることを特徴する電動機。
請求項１から５の何れか一項に記載の電動機がエレベータ用巻上機に組み込まれたことを特徴とする電動機。