JP5599303B2 - エレベータの巻上機 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータの巻上機に関し、特にその軸受部の冷却構造に関するものである。

一般に、巻上機の回転数が大きくなると、回転により摺動する軸受の温度が上昇するため、軸受に封入されたグリースが劣化し易くなる。このため、グリースの交換頻度が高くなり、メインテナンスコストが高くなる。

これに対して、従来のモータの冷却構造では、フレームに電動の冷却ファンが配置されているとともに、モータ内に風路が設けられており、冷却ファンによりモータ内部が冷却される（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のエレベータ用巻上機では、回転軸に送風ファンが取り付けられており、回転軸の回転によって電動機の外周、軸受及び軸受ブラケットが冷却される（例えば、特許文献２参照）。

さらに、従来の回転電機では、回転軸に変速機を介してファンを取り付けることにより、ファンの回転角速度が増速され、所定の風量が得られるように構成されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００８−１８７７９２号公報 特開２０１０−１２６３２５号公報 特開平１０−９８８５１号公報

特許文献１に示された従来のモータの冷却構造では、筐体や固定子コイルなどを含むモータ全体が冷却されるため、軸受を効率良く冷却することができず、軸受のグリースの交換頻度を十分に抑えることはできない。また、製造コストが高く、冷却ファンの消費電力も大きくなる。

また、特許文献２に示された従来の回転電機のように、単に回転軸に送風ファンを取り付けるだけでは、軸受を保持するエンドブラケットの表面での風速を大きくすることができず、軸受を効率良く冷却することができない。

さらに、特許文献３に示されたように変速機を設ける方法では、巻上機の小型化が困難になるとともに、コストが増大する。特に、増速による機械損失を低減するためには、高価な変速機を用いる必要があり、コストがさらに増大する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成により、軸受を効率良く冷却することができ、軸受に封入されたグリースの劣化を抑制することができるエレベータの巻上機を得ることを目的とする。

この発明に係るエレベータの巻上機は、固定枠体、固定枠体に片持ち支持された固定軸、固定枠体とは反対側の軸方向端部に設けられた環状の凹部を有し、固定軸に軸受を介して回転可能に支持された綱車、凹部と凹部の径方向外側の綱車の軸方向端面とに対向するリング状の仕切板、及び綱車と仕切板との間で綱車に設けられ、かつ綱車の径方向に沿って放射状に配置され、綱車とともに回転される複数のフィンを備えている。

この発明のエレベータの巻上機は、綱車の軸方向端部にリング状の仕切板を設け、フィンを綱車と仕切板との間に配置したので、綱車と仕切板との間に風路が形成され、綱車の内周側から外周側へ効率良く空気を送ることができ、簡単な構成により、軸受を効率良く冷却することができ、軸受に封入されたグリースの劣化を抑制することができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータの巻上機の断面図である。 図１の巻上機を示す正面図である。 図１の要部を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態２によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 この発明の実施の形態３によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 この発明の実施の形態４によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 この発明の実施の形態５によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 この発明の実施の形態６によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 図８の巻上機を示す正面図である。 この発明の実施の形態７によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 この発明の実施の形態８によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 この発明の実施の形態９によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 この発明の実施の形態１０によるエレベータの巻上機の要部断面図である。 図１３の巻上機を示す正面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータの巻上機の軸線に沿う断面図、図２は図１の巻上機を示す正面図である。図において、固定枠体としてのハウジング１は、平板状の軸支持部１ａと、軸支持部１ａから一側へ突出した円筒状のステータ支持部１ｂとを有している。軸支持部１ａの中央には、固定軸２が片持ち支持されている。

固定軸２には、一対の軸受３を介して、綱車４が回転可能に支持されている。軸受３は、固定軸２の軸方向に互いに間隔をおいて配置されている。綱車４には、かご及び釣合おもりを吊り下げる複数本の懸架手段（ロープ又はベルト）が巻き掛けられる。即ち、綱車４には、懸架手段が巻き掛けられる円筒状の巻掛部４ａが設けられている。巻掛部４ａの外周面には、懸架手段が挿入される複数のロープ溝が設けられている。

綱車４のハウジング１側の軸方向端部には、ステータ支持部１ｂの内周面に対向する円筒状の磁石支持部４ｂが設けられている。磁石支持部４ｂは、ステータ支持部１ｂと同軸に配置され、ステータ支持部１ｂにより囲繞されている。また、磁石支持部４ｂの外径は、巻掛部４ａの径よりも大きい。

ステータ支持部１ｂの内周面には、コイルが巻回されたステータ５が固定されている。磁石支持部４ｂの外周面には、ステータ５に対向する複数個の永久磁石６が周方向に等間隔をおいて固定されている。これらのステータ５及び永久磁石６により巻上機モータが構成されており、巻上機モータの駆動力により綱車４が回転され、かご及び釣合おもりが昇降される。

綱車４には、固定軸２が挿入された軸挿入孔４ｃが設けられている。軸受３は、軸挿入孔４ｃの内周面と固定軸２の外周面との間に介在されている。綱車４のハウジング１とは反対側の軸方向端面には、軸挿入孔４ｃを塞いで軸受３のグリースを封入する円板状のカバー７が固定されている。

綱車４のハウジング１とは反対側の軸方向端部には、固定軸２を中心とした円環状の凹部４ｄが設けられている。凹部４ｄの底面には、複数の平板状の内周フィン８が固定されている。内周フィン８は、綱車４の径方向に沿って放射状に配置され、綱車４とともに回転される。また、内周フィン８は、綱車４の周方向に互いに等間隔をおいて、凹部４ｄの底面に対して直角に配置されている。

凹部４ｄの径方向外側に隣接する綱車４の軸方向端面には、複数の平板状の外周フィン９が固定されている。外周フィン９は、綱車４の径方向に沿って放射状に配置され、綱車４とともに回転される。また、外周フィン９は、綱車４の周方向に互いに等間隔をおいて、綱車４の軸方向端面に対して直角に配置されている。

さらに、外周フィン９は、綱車４の周方向について内周フィン８と同じ位置に配置されている。従って、外周フィン９の個数は、内周フィン８の個数と同じである。さらにまた、外周フィン９の板厚は、内周フィン８の板厚と同じである。

綱車４の軸方向への内周フィン８の寸法は、凹部４ｄの深さ寸法と同等である。また、凹部４ｄの径方向内側及び外側の側壁と内周フィン８との間には、それぞれ隙間が設けられている。

内周フィン８及び外周フィン９は、綱車４とともに回転されることにより、図２の矢印に示すように、綱車４の中央部から径方向外側へ向けて放射状に空気の流れを生じさせる。即ち、内周フィン８及び外周フィン９は、送風機能を有している。

内周フィン８及び外周フィン９の綱車４とは反対側には、リング状の仕切板１０が取り付けられている。仕切板１０は、複数本の固定ねじ１１により内周フィン８及び外周フィン９に固定されている。この例では、仕切板１０は、綱車４の周方向の１箇所で、内周フィン８及び外周フィン９に固定されている。

仕切板１０は、凹部４ｄと凹部４ｄの径方向外側の綱車４の軸方向端面とに対向しており、綱車４との間に風路を形成している。内周フィン８及び外周フィン９は、綱車４と仕切板１０との間に配置されている。即ち、内周フィン８及び外周フィン９は、仕切板１０の内側に収納されている。

仕切板１０は、外周フィン９に固定されたリング状の外周リング部１０ａと、外周リング部１０ａの径方向内側の端部から綱車４側へ突出した円筒部１０ｂと、円筒部１０ｂの綱車４側の端部から径方向内側へ延出され、凹部４ｄに対向するリング状の内周リング部１０ｃとを有している。

図３は図１の要部を拡大して示す断面図である。また、固定軸２の中心から内周フィン８の径方向（綱車４の径方向）内側の端部までの距離ｒ１は、固定軸２の中心から仕切板１０の径方向内側の端部までの距離ｒ２よりも小さくなっている。また、内周フィン８と仕切板１０との間には、隙間が設けられている。

さらに、固定軸２の中心から円筒部１０ｂの外周までの距離ｒ３は、固定軸２の中心から内周フィン８の径方向外側の端部までの距離よりも小さくなっている。さらにまた、外周フィン９の径方向内側の端部と円筒部１０ｂとの間には、隙間が設けられている。

このような巻上機では、綱車４の回転により、内周フィン８及び外周フィン９が回転することによって、送風機能が発揮され、図３の矢印で示すように、内周側から外周側に向かって空気の流れが生じる。

仕切板１０が取り付けられていない場合には、内周フィン８及び外周フィン９は放熱機能しか発揮しないので、効率の良い冷却は期待できない。これに対して、仕切板１０を配置することにより、送風機能が発揮され、高い冷却性能が得られる。

即ち、綱車４の軸方向端部に仕切板１０を設け、内周フィン８及び外周フィン９を綱車４と仕切板１０との間に配置したので、綱車４と仕切板１０との間に風路が形成され、綱車４の内周側から外周側へ効率良く空気を送ることができる。

従って、簡単な構成により、軸受３を効率良く冷却することができ、軸受３に封入されたグリースの劣化を抑制することができる。これにより、グリースの交換頻度を少なくすることができるので、メインテナンスコストを低減することができる。また、温度上昇を抑制することにより、軸受３の長寿命化を図ることができ、巻上機の長期信頼性を向上させることができる。

また、綱車４の軸方向端部に凹部４ｄが設けられており、凹部４ｄ内に内周フィン８が設けられているため、図３の矢印で示したように空気が蛇行して送られ、綱車４の広い面積を冷却することができる。

さらに、仕切板１０と内周フィン８との間に隙間を設けることによって、空気の吸い込み時の乱れを抑制して、圧力損失を低減することができる。
さらにまた、外周フィン９の径方向内側の端部と円筒部１０ｂとの間に隙間を設けることにより、綱車４の内周側から外周側へ空気が流れるときの圧力損失を小さくすることができる。

また、内周フィン８及び外周フィン９を、円周方向に所定のピッチで同じ位置に配置するとともに、半径方向に同じ幅で構成することにより、綱車４が正転しても逆転しても図３の矢印に沿って同じ風量の空気を送ることができる。

さらに、凹部４ｄの側壁と内周フィン８との間に隙間が設けられているため、内周フィン８の重量を軽くすることができる。

なお、内周フィン８及び外周フィン９を配置した綱車４の型を予め準備しておくことにより、綱車４の鋳造時に内周フィン８及び外周フィン９を綱車４に一体的に形成できるので、製造コストを低減することができる。
また、仕切板１０は、板金を溶接したり、樹脂を成形したりして製造することができる。
さらに、図２では、仕切板１０を固定ねじ１１で内周フィン８及び外周フィン９に固定しているが、固定方法はこれに限定されるものではなく、例えば接着剤で接着固定してもよい。

実施の形態２．
次に、図４はこの発明の実施の形態２によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図である。この例では、内周フィン８が凹部４ｄの径方向外側の側壁に接している。他の構成は、実施の形態１と同様である。

内周フィン８の重量を軽くする必要がない場合には、内周フィン８を凹部４ｄの径方向外側（又は径方向内側）の側壁に当接させてもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、図５はこの発明の実施の形態３によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図である。この例では、内周フィン８が凹部４ｄの径方向外側の側壁と径方向内側の側壁とに接している。他の構成は、実施の形態１と同様である。

内周フィン８の重量を軽くする必要がない場合には、内周フィン８を凹部４ｄの両側の側壁に当接させてもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
次に、図６はこの発明の実施の形態４によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図である。この例では、内周フィン８が省略され、屈曲部を持たない平坦な仕切板１２が外周フィン９に固定されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

例えば巻上機の回転数が大きい場合には、図６に示したように、内周フィン８を省略して、外周フィン９のみを設けてもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態４では平坦な仕切板１２を用いたが、実施の形態１と同様の仕切板１０を用いてもよい。

実施の形態５．
次に、図７はこの発明の実施の形態５によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図である。この例では、外周フィン９が省略され、屈曲部を持たない平坦な仕切板１２が内周フィン８に固定されている。仕切板１２は、凹部４ｄの径方向外側に隣接する綱車４の軸方向端面に所定の間隔をおいて対向している。他の構成は、実施の形態１と同様である。

例えば巻上機の回転数が高い場合には、図７に示したように、外周フィン９を省略して、内周フィン８のみを設けてもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、図７に示した内周フィン８を、図４又は図５に示したように、凹部４ｄの側壁に当接させてもよい。
また、巻上機の回転数が高い場合には、図６の外周フィン９の個数や図７の内周フィン８の個数を減らすことも可能であり、使用する材料を抑制することができる。

実施の形態６．
次に、図８はこの発明の実施の形態６によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図、図９は図８の巻上機を示す正面図である。図において、綱車４のハウジング１とは反対側の軸方向端部には、巻掛部４ａの外周面から径方向外側へ延長されたフランジ状の延長部４ｅが設けられている。延長部４ｅの外径は、綱車４の外径よりも大きい。

外周フィン９の径方向外側端部及び仕切板１０の径方向外側端部は、延長部４ｅの径方向外側端部まで延長されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

例えば巻上機の回転数が低い場合、綱車４に延長部４ｅを設け、外周フィン９及び仕切板１０を径方向外側へ延長することにより、周速を大きくし、十分な風量を確保することができる。このため、巻上機の回転数が低くても、軸受３を効率的に冷却でき、軸受３の信頼性の向上を図ることができる。また、このような構成において、重量を軽減する必要がある場合には、フィン８，９や仕切板１０を樹脂で構成することが考えられる。

なお、図８に示した内周フィン８を、図４又は図５に示したように、凹部４ｄの側壁に当接させてもよい。

実施の形態７．
次に、図１０はこの発明の実施の形態７によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図である。図において、仕切板１３は、外周フィン９に固定されたリング状の外周リング部１３ａと、綱車４の軸方向について外周リング部１３ａよりも綱車４側に配置され、凹部４ｄに対向するリング状の内周リング部１３ｂと、外周リング部１３ａと内周リング部１３ｂとの間に設けられた断面円弧状の曲面部１３ｃとを有している。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような巻上機では、曲面部１３ｃを有する仕切板１３が用いられているので、綱車４の内周側から外周側に空気が流れる際の圧力損失を低減し、綱車４の表面に効率良く空気を送ることができる。これにより、冷却効率を高め、軸受３の信頼性を向上させることができる。

なお、実施の形態２〜６に示された仕切板１０，１３を実施の形態７の仕切板１３に置き換えてもよい。

実施の形態８．
次に、図１１はこの発明の実施の形態８によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図である。図において、仕切板１４は、外周フィン９に固定されたリング状の外周リング部１４ａと、外周リング部１４ａの径方向内側の端部から綱車４側へ突出した円筒部１４ｂと、円筒部１４ｂの綱車４側の端部から径方向内側へ延出され、凹部４ｄに対向するリング状の内周リング部１４ｃと、内周リング部１４ｃの径方向内側の端部から綱車４とは反対側へ湾曲された曲面部１４ｄとを有している。

曲面部１４ｄの形状は、内径が綱車４側へ向けて徐々に大きくなるベルマウス形状である。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような巻上機では、ベルマウス形状の曲面部１４ｄを有する仕切板１４が用いられているので、例えば、内周フィン８の径方向内側の端部と仕切板１４との間の隙間が十分に確保できない場合などであっても、圧力損失を低減し、綱車４の表面に効率良く空気を送ることができる。これにより、冷却効率を高め、軸受３の信頼性を向上させることができる。

なお、図１０の仕切板１３と図１１の仕切板１４とを組み合わせた形状の仕切板を用いてもよい。即ち、外周リング部と内周リング部との間と、内周リング部の径方向内側の端部との両方に曲面部を設けてもよい。
また、実施の形態２〜６に示された仕切板１０，１３を実施の形態８の仕切板１４に置き換えてもよい。

実施の形態９．
次に、図１２はこの発明の実施の形態９によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図である。図において、凹部４ｄ内から凹部４ｄの径方向外側に隣接する綱車４の軸方向端面に渡って連続した複数のフィン１５が設けられている。各フィン１５は、実施の形態２の内周フィン８と外周フィン９とを、軸方向の端部が同じ位置になるようにしつつ一体化したものである。即ち、フィン１５は、綱車４の径方向の全体で軸方向の端部の位置が同じになっている。また、実施の形態４、５と同様の仕切板１２が用いられている。他の構成は、実施の形態２と同様である。

このような巻上機では、平坦なリング状の仕切板１２が用いられているため、圧力損失をさらに低減して、冷却効率を高くすることができ、巻上機の信頼性を向上させることができる。また、このような構成において、重量を軽減する必要がある場合には、フィン１５や仕切板１２を樹脂で構成することが考えられる。

なお、実施の形態９では、内周フィン８と外周フィン９とを一体化したフィン１５を示したが、フィン１５を綱車４の径方向に分割してもよい。
また、実施の形態９では、フィン１５が凹部４ｄの径方向外側の側壁に当接しているが、側壁から離したり、両方の側壁に当接させたりしてもよい。
さらに、実施の形態９の綱車４に実施の形態６で示した延長部４ｅを設け、フィン１５及び仕切板１２を径方向外側へ延長してもよい。
さらにまた、実施の形態９の仕切板１２の径方向内側の端部にベルマウス形状の曲面部を形成してもよい。

実施の形態１０．
次に、図１３はこの発明の実施の形態１０によるエレベータの巻上機の軸線に沿う要部断面図、図１４は図１３の巻上機を示す正面図である。図において、カバー７の表面（固定軸２とは反対側の面）には、複数のカバー部フィン１６が固定されている。カバー部フィン１６は、綱車４の径方向に沿って放射状に配置され、綱車４とともに回転される。また、カバー部フィン１６は、綱車４の周方向に互いに等間隔をおいて配置されている。

さらに、カバー部フィン１６は、綱車４の周方向について内周フィン８と同じ位置に配置されている。従って、カバー部フィン１６の個数は、内周フィン８の個数と同じである。他の構成は、実施の形態２と同様である。

このような巻上機では、カバー７にカバー部フィン１６を設けたので、発熱量が大きい場合に、カバー７の表面積を増やして冷却性能を向上させすることができる。即ち、カバー７の箇所では、半径が小さく周速を大きくすることができないため、カバー７の表面への送風機能は期待できないが、カバー部フィン１６を配置することにより、表面積を大きくすることができ、冷却性能を向上させることができる。これにより、軸受３を効率的に冷却することができ、巻上機の信頼性を向上させることができる。

なお、実施の形態１０で示したカバー部フィン１６は、実施の形態１、３〜９の巻上機にも適用することができる。

１ ハウジング（固定枠体）、２ 固定軸、３ 軸受、４ 綱車、４ｃ 軸挿入孔、４ｄ 凹部、４ｅ 延長部、７ カバー、８ 内周フィン、９ 外周フィン、１０，１２，１３，１４ 仕切板、１３ｃ，１４ｄ 曲面部、１５ フィン、１６ カバー部フィン。

Claims (6)

1. 固定枠体、
   前記固定枠体に片持ち支持された固定軸、
   前記固定枠体とは反対側の軸方向端部に設けられた環状の凹部を有し、前記固定軸に軸受を介して回転可能に支持された綱車、
   前記凹部と前記凹部の径方向外側の前記綱車の軸方向端面とに対向するリング状の仕切板、及び
   前記綱車と前記仕切板との間で前記綱車に設けられ、かつ前記綱車の径方向に沿って放射状に配置され、前記綱車とともに回転される複数のフィン
   を備え、
   前記フィンは、前記凹部内に設けられた複数の内周フィンと、前記凹部の径方向外側に隣接する前記綱車の軸方向端面に設けられた複数の外周フィンとを含み、
   前記外周フィンの個数は、前記内周フィンの個数と同じであり、
   前記外周フィンは、前記綱車の周方向について前記内周フィンと同じ位置に配置されていることを特徴とするエレベータの巻上機。
2. 前記綱車の前記軸方向端部には、径方向外側へ延長されたフランジ状の延長部が設けられており、
   前記外周フィンの径方向外側端部及び前記仕切板の径方向外側端部は、前記延長部の径方向外側端部まで延長されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータの巻上機。
3. 固定枠体、
   前記固定枠体に片持ち支持された固定軸、
   前記固定枠体とは反対側の軸方向端部に設けられた環状の凹部を有し、前記固定軸に軸受を介して回転可能に支持された綱車、
   前記凹部と前記凹部の径方向外側の前記綱車の軸方向端面とに対向するリング状の仕切板、及び
   前記綱車と前記仕切板との間で前記綱車に設けられ、かつ前記綱車の径方向に沿って放射状に配置され、前記綱車とともに回転される複数のフィン
   を備え、
   前記フィンは、前記凹部内に設けられた複数の内周フィンを含み、
   前記固定軸の中心から前記内周フィンの径方向内側の端部までの距離は、前記固定軸の中心から前記仕切板の径方向内側の端部までの距離よりも小さくなっていることを特徴とするエレベータの巻上機。
4. 固定枠体、
   前記固定枠体に片持ち支持された固定軸、
   前記固定枠体とは反対側の軸方向端部に設けられた環状の凹部を有し、前記固定軸に軸受を介して回転可能に支持された綱車、
   前記凹部と前記凹部の径方向外側の前記綱車の軸方向端面とに対向するリング状の仕切板、及び
   前記綱車と前記仕切板との間で前記綱車に設けられ、かつ前記綱車の径方向に沿って放射状に配置され、前記綱車とともに回転される複数のフィン
   を備え、
   前記仕切板には、圧力損失を低減するための曲面部が設けられていることを特徴とするエレベータの巻上機。
5. 固定枠体、
   前記固定枠体に片持ち支持された固定軸、
   前記固定枠体とは反対側の軸方向端部に設けられた環状の凹部を有し、前記固定軸に軸受を介して回転可能に支持された綱車、
   前記凹部と前記凹部の径方向外側の前記綱車の軸方向端面とに対向するリング状の仕切板、及び
   前記綱車と前記仕切板との間で前記綱車に設けられ、かつ前記綱車の径方向に沿って放射状に配置され、前記綱車とともに回転される複数のフィン
   を備え、
   前記フィンは、前記凹部内から前記凹部の径方向外側に隣接する前記綱車の軸方向端面に渡って設けられており、
   前記フィンは、前記綱車の径方向の全体で軸方向の端部の位置が同じになっており、
   前記仕切板は、平坦なリング状であることを特徴とするエレベータの巻上機。
6. 固定枠体、
   前記固定枠体に片持ち支持された固定軸、
   前記固定枠体とは反対側の軸方向端部に設けられた環状の凹部を有し、前記固定軸に軸受を介して回転可能に支持された綱車、
   前記凹部と前記凹部の径方向外側の前記綱車の軸方向端面とに対向するリング状の仕切板、及び
   前記綱車と前記仕切板との間で前記綱車に設けられ、かつ前記綱車の径方向に沿って放射状に配置され、前記綱車とともに回転される複数のフィン
   を備え、
   前記綱車には、前記固定軸が挿入された軸挿入孔が設けられており、
   前記綱車の前記固定枠体とは反対側の軸方向端面には、前記軸挿入孔を塞ぐカバーが固定されており、
   前記カバーには、複数のカバー部フィンが設けられていることを特徴とするエレベータの巻上機。

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