JP6525313B2

JP6525313B2 - モータ

Info

Publication number: JP6525313B2
Application number: JP2015101794A
Authority: JP
Inventors: 進大島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2035-05-19
Also published as: JP2016220370A

Description

本発明は、永久磁石をロータに使用したモータに関し、特に斯かるモータにおける冷却構造に関するものである。

近年の永久磁石型のモータには小型化・高回転化が求められているが、発熱密度の増大により、モータ部品の温度上昇が小型化・高回転化の障害となっている。
従来技術では、この問題を解決するために、例えばロータに送風翼を形成し、モータの回転に伴う送風作用により、ファンに頼らない冷却構造を備えたものがある（例えば特許文献１〜３参照）。

国際公開ＷＯ２０１０／０２９６２３号公報（図８‐９）特開２００２−２０５８８９号公報（図１‐６）特開２０１０−１１０１１７号公報（図１‐５）

上記の特許文献１〜３では、いずれも半径方向又は回転方向の送風作用を引き起こし、これによって生ずる風が風路に当たり方向を変えることで、ステータ内周面−ロータ外周面間に存在する空隙に軸方向の送風作用を生じさせていた。
しかしながら、これは、風路抵抗の大きいステータ内周面−ロータ外周面間の空隙に直接送風作用を生じさせる構造ではないため、送風翼−空隙間の圧力損失が大きくなり、モータ最大の発熱源であるステータコイルや、高温で減磁し易くなる永久磁石等のモータ空隙近傍の部品を経由する風路に流れる風量は小さく、必ずしも十分な冷却効果は得られなかった。
また、上記の特許文献１及び２では、送風翼の風を受ける面積が大きいことから、モータ回転時の送風翼による風損に伴って、モータ出力低下が大きくなるという課題もあった。

本発明は、斯かる課題を解消するために為されたもので、その目的は、ステータ内周面−ロータ外周面間に存在する空隙に対する冷却効果を向上させるとともにモータ回転時の風損に伴うモータ出力の低下を低減することにある。

上記の目的を達成するため、本発明に係るモータは、円環状のハウジングの内周面上に固定されたステータと、前記ステータの内側に回転可能に設けられたロータと、前記ロータの外周面上に、前記ステータと対向するように配置され、互いに一定の間隔を開けて固定された複数の永久磁石と、前記ロータの回転軸方向の端面上に設けられたロータ拡張部とを備え、前記ロータ拡張部は、前記ロータの回転時に、前記ステータ−ロータ間の空隙に前記回転軸方向の風路を形成する送風翼を有し、前記送風翼は、前記空隙の内、前記永久磁石間の空隙に前記回転軸方向の風路を形成するものである。

本発明に係るモータにおいては、ロータの軸方向端面に設けた送風翼を有するロータ拡張部により、風路抵抗の大きいステータ内周面−ロータ外周面間の空隙に、ロータ回転に伴う送風作用を集中して生じさせるように構成したので、上記空隙における圧力損失を抑制し、空隙近傍のモータ部品の効率的な冷却が可能となるため、モータの小型化・高回転化が実現できる。また、永久磁石の温度上昇による減磁化や、それに伴うモータ性能低下の防止・抑制が可能となる。
さらに、送風翼の回転軸半径方向の位置を前記空隙近傍に限定することによって、モータ回転時の送風翼による風損に伴うモータ出力低下を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態１による永久磁石型のモータを示す概略断面図である。図１に示すロータの部分を矢視Ａから見たときの概略平面図である。図２のロータ部分を矢視Ｂから見たときの概略側面図である。本発明の実施の形態２による永久磁石型のモータを示す概略断面図である。図４に示すロータの部分を矢視Ｃから見たときの概略平面図である。本発明の実施の形態３による永久磁石型のモータを示す概略断面図である。図６におけるハウジングを線Ｆ−Ｆで切断したときの断面図である。図６におけるステータカバーを矢視Ｇから見たときの正面図である。

実施の形態１．
図１に示す本発明の実施の形態１に係るモータは、円環状のハウジング９の内周面上に固定されコイル７を有するステータ８と、このステータ８の内側に回転可能に設けられたロータ５と、このロータ５の外周面上に、ステータ８と対向するように配置され、互いに一定の間隔を開けて固定された複数の永久磁石６とを備える。ハウジング９には、ロータ５の軸受１１が設けられている。ハウジング９の左側開口部にはステータカバー１０が取り付けられている。

ロータ５の回転軸１の方向の端面上には、ロータ拡張部が設けられており、このロータ拡張部は、ロータ５の回転時に、ステータ８−ロータ５間の空隙に回転軸１の方向の風を導く送風翼３を有する。この送風翼３は、平板部２を介してロータ５の端面に取り付けられている。なお、ロータ５の下部とハウジング９との間には両者を固定するためのボス４が設けられている。

ロータ５の回転軸１の軸方向の端面には、拡張部が取り付けられている。この拡張部は、ロータ５に固定された平板部２と、この平板部２に一体化された送風翼３とで構成される。
図１のロータ５を矢視Ａから見たときの図２の平面図に示すように、送風翼３は、ロータ５の端面に対して設定された傾斜角度を有する。また、送風翼３を含む拡張部は、ロータ５の端面の円周方向に沿って等分間隔で複数個配置され、互いに同一の形状を有するものである。

以下、本実施の形態１によるモータの動作を図１〜３により説明する。
このように構成されたモータにおいては、図２のロで示す矢印方向（又はロと反対の方向）のロータ５の回転に伴い、送風翼３がロータ５の端面に対して設定された傾斜角度を有することにより、図１のイで示す矢印方向（又はイと反対の方向）、すなわち図２のハで示す矢印方向（又はハと反対の方向）のように回転軸方向の送風作用が生じる。

ロータ５の回転に伴い、本構造によって発生する送風作用は、従来の送風翼では送風作用を発生させることが困難であった、ステータ８−ロータ５間の空隙内に集中した送風作用となり、永久磁石６及びステータコイル７を始めとする空隙近傍の部品を効率的に冷却することができる。

また、送風翼３は、図２の矢視Ｂからロータ５を見たときの図３の側面図に示すように、ステータ８−ロータ５間の空隙の内、永久磁石６間の空隙にロータ５の回転軸方向の風を導くものであることが好ましい。これにより、送風作用は、永久磁石６の間に閉じ込められる形になるので、より強い冷却機能が発揮されることになる。

実施の形態２．
図４に示す本発明の実施の形態２に係るモータにおいて、ロータ５は軸方向の両端面に複数個の拡張部を備える。このロータ拡張部は、上記の実施の形態１と同様に、いずれもロータ５と固定される平板部２及びこの平板部２と一体化した送風翼３によって構成される。

図４のロータ５の矢視Ｃから見たときの平面図を示す図５において、図示の矢視Ｄ及び矢視Ｅから見たときの側面図は図３と同じである。その他の点は実施の形態１と同様であり、詳細な説明は省略する。また、実施の形態１と同符号のものは同一又は相当部分を示す。

このように構成された本実施の形態によるモータにおいては、図５のホの方向（又はホと反対の方向）のロータ５の回転に伴い、送風翼３がロータ５の端面に対して設定された傾斜角度を有することにより、図４のニの方向（又はニと反対の方向）、すなわち図５のヘの方向（又はヘと反対の方向）にロータ５の回転軸方向の送風作用が起きる。

実施の形態３．
図６に示す本発明の実施の形態３に係るモータにおいて、ハウジング９及びステータカバー１０には、それぞれ回転軸方向に外気を流出入させるための穴部１２及び１３が設けられている。ハウジング９のＦ−Ｆ断面が図７に示されており、ステータカバー１０の矢視Ｇから見たときの図が図８に示されているが、穴部１２及び１３の、ハウジング９における半径方向の幅は、ステータ８−ロータ５間の空隙の幅を超えることが好ましい。また、穴部１２と穴部１３は、互いに対向する位置に設けることが好ましい。

なお、ハウジング９の穴部１２及びステータカバー１０の穴部１３は、少なくともいずれか一方が存在すれば、一定の通風効果が得られ、ステータ８−ロータ５間の空隙の冷却効果を促進することができる。
また、ロータ５の矢視Ｈは図２と同一であり、その他の点は実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、実施の形態１と同符号のものは同一又は相当部分を示す。

このように構成された本実施の形態によるモータにおいては、図２のロの方向（又はロと反対の方向）のロータ５の回転に伴い、送風翼３の傾斜角によって図６のトの方向（又はトと反対の方向）、すなわち図２のハの方向（又はハと反対の方向）のように回転軸方向の送風作用が生じる。

そして、前記送風作用に伴い、図６の矢印トように、ステータカバー１０よりハウジング９内に流入（又はハウジング９内より流出）する気流、及びハウジング９端面からハウジング９外に流出（又はハウジング９内に流入）する気流が発生し、ステータ８−ロータ５間の空隙の熱が前記気流によってハウジング９の外部へ放熱され、より効率的な冷却が可能となる。

１回転軸、２ロータ拡張部の平板部、３ロータ拡張部の送風翼、４モータのボス、５ロータ、６永久磁石、７ステータコイル、８ステータ、９ハウジング、１０ステータカバー、１１軸受、１２ハウジングに設けた穴部、１３ステータカバーに設けた穴部。

Claims

円環状のハウジングの内周面上に固定されたステータと、
前記ステータの内側に回転可能に設けられたロータと、
前記ロータの外周面上に、前記ステータと対向するように配置され、互いに一定の間隔を開けて固定された複数の永久磁石と、
前記ロータの回転軸方向の端面上に設けられたロータ拡張部とを備え、
前記ロータ拡張部は、前記ロータの回転時に、前記ステータ−ロータ間の空隙に前記回転軸方向の風路を形成する送風翼を有し、
前記送風翼は、前記空隙の内、前記永久磁石間の空隙に前記回転軸方向の風路を形成するものである
モータ。
前記送風翼は、前記端面に対して設定された傾斜角度を有する
請求項１に記載のモータ。
前記送風翼は、前記端面の円周方向に沿って等分間隔で複数個配置され、互いに同一の形状を有する
請求項１又は２に記載のモータ。
前記送風翼は、前記回転軸方向における両方の端面上に設けられている
請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
前記送風翼は、平板形状を有する
請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
前記ハウジングは、前記回転軸方向の端面を有し、前記端面に外気を流出入させるための穴部を設け、前記穴部の、前記ハウジングにおける半径方向の幅は、前記ステータ−ロータ間の空隙の幅を超えるものである
請求項１に記載のモータ。
前記穴部は、前記ハウジングの前記回転軸方向の端面に複数個配置され、互いに同一の形状を有し、かつ、前記ハウジングの円周方向に等分間隔で配置されている
請求項６に記載のモータ。
前記ハウジングの開口部に取り付けられたステータカバーの前記回転軸方向の端面に外気を流出入させるための穴部を設け、前記穴部の、前記ステータカバーにおける半径方向の幅は、前記ステータ−ロータ間の空隙の幅を超えるものである
請求項１に記載のモータ。
前記穴部は、前記ステータカバーの円周方向に沿って等分間隔で複数個配置され、互いに同一の形状を有する
請求項８に記載のモータ。
前記ハウジングは、前記回転軸方向の端面を有し、前記端面に、外気を流出入させるための第１穴部を設け、前記第１穴部の、前記ハウジングにおける半径方向の幅は、前記ステータ−ロータ間の空隙の幅を超えるものであり、
前記ハウジングの開口部に取り付けられたステータカバーの前記回転軸方向の端面に外気を流出入させるための第２穴部を設け、前記第２穴部の、前記ステータカバーにおける半径方向の幅は、前記ステータ−ロータ間の空隙の幅を超えるものであり、
前記第１穴部と前記第２穴部は、互いに対向する位置に設けられている
請求項１に記載のモータ。
前記ロータの回転軸における前記ハウジング側の端部には、エレベータ用巻上機の駆動綱車が固定される
請求項１から１０のいずれか１項に記載のモータ。