(57)【要約】【課題】冷媒を軸方向に効率良く流すことができて冷却効率が向上した回転電機、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を提供する。【解決手段】回転軸８を備える回転子２と、コイルエンド１４を備える固定子３と、回転軸１３と羽根２６を備えるファン７と、軸方向の両端部にエンドブラケット５を備える。ファン７の回転軸１３は軸方向に略平行である。エンドブラケット５は開口部２７、１７を備える。ファン７は一方のエンドブラケット５の開口部２７に設けられる。回転子２の回転軸８からファン７の回転軸１３までの径方向距離に、ファン７の羽根２６の径方向長さｒを加えた距離をＬ１とし、回転子２の回転軸８からコイルエンド１４の径方向外端部までの径方向距離をＬ２とし、回転子２の回転軸８からファン７の回転軸１３までの径方向距離から、ファン７の羽根２６の径方向長さｒを引いた距離をＬ３とすると、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３である。【選択図】図２
2019071724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を備える回転子と、
コイルエンドを備える固定子と、
回転軸とこの回転軸に設けられた羽根とを備え、冷媒を流すファンと、
前記回転子の前記回転軸の延伸方向である軸方向の両端部に設けられたエンドブラケットと、
を備え、
前記ファンの前記回転軸は、前記軸方向に略平行であり、
前記エンドブラケットは、それぞれが外部に開口する開口部を備え、
前記ファンは、一方の前記エンドブラケットの前記開口部に設けられ、
前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離に、前記ファンの前記羽根の径方向長さを加えた距離をＬ１とし、
前記回転子の前記回転軸から前記コイルエンドの径方向外端部までの径方向距離をＬ２とし、
前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離から、前記ファンの前記羽根の径方向長さを引いた距離をＬ３とすると、
距離Ｌ１は、距離Ｌ２よりも長く、
距離Ｌ２は、距離Ｌ３よりも長い、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記ファンが設けられた前記エンドブラケットは、外部に開口し前記ファンが設けられていない開口部を備える、
請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記固定子と前記回転子とを収納するフレームを備え、
前記固定子と前記フレームとの間に、前記固定子の一端から他端まで前記軸方向に延伸し、前記冷媒を流す通風路を備える、
請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転子は、前記回転子の一端から他端まで前記軸方向に延伸し、前記冷媒を流す通風路を備える、
請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
前記固定子と前記回転子とを収納するフレームを備え、
前記フレームは、外周部に径方向への凹凸部を備える、
請求項１に記載の回転電機。
【請求項６】
前記エンドブラケットは、外表面に前記軸方向の外側に向かって突出するフィンを備える、
請求項１に記載の回転電機。
【請求項７】
シーブを備える巻上げ機と、
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６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。エレベーター用の回転電機は、建設物の最上階等の限られたスペースに設置されるので、特に小型化が要求される。また、出力が数百ｋＷクラスの回転電機は、回転電機自体が大径化して質量が数トンにも及ぶので、故障等のトラブルで容易にリプレースすることが困難であるため、信頼性も重要である。回転電機を小型化すると、出力密度が増加するが、同時に発熱密度も増加する。回転電機は、発熱密度が増加することで信頼性が低下するため、冷却システムの高効率化が必要である。このような状況の中、大径化した回転電機の冷却に関して、例えば特許文献１に記載の冷却装置など、様々な構造が検討されている。
【０００３】
特許文献１に記載の冷却装置では、密閉構造の回転電機（モータ）に対し、ケーシングで密閉した内部に設置されたファン（撹拌機）で内部の冷媒を循環させ、冷媒を受熱フィンに流して、冷媒の熱を受熱フィンから放熱フィンに伝導させる。ケーシングの外部に設置されたファン（送風機）が放熱フィンに送風し、内部の冷媒を熱交換することで、コイルなどの発熱部を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の冷却装置は、全閉構造の回転電機を冷却するものであり、ケーシングの内部に設置されたファンは、内部の冷媒を撹拌する。このような冷却装置は、比較的発熱密度の低い回転電機では十分な冷却効果が得られるが、コイル絶縁等の耐熱クラスを高くして小型化した回転電機に対しては、冷却が不十分となることが予想される。また、ファンを軸方向に２つ配置するために、軸方向に長くなって回転電機が大型化する。
【０００６】
回転電機では、発熱部である固定子のコイルは、固定子の鉄心の軸方向内部でピークとなる温度分布を持つ。回転電機を効果的に冷却するには、このピーク温度を低減する必要がある。このためには、回転電機の軸方向に効率良く冷媒を流すことが効果的である。
【０００７】
本発明の目的は、冷媒を軸方向に効率良く流すことができて冷却効率が向上した回転電機、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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による回転電機は、回転軸を備える回転子と、コイルエンドを備える固定子と、回転軸とこの回転軸に設けられた羽根とを備え、冷媒を流すファンと、前記回転子の前記回転軸の延伸方向である軸方向の両端部に設けられたエンドブラケットとを備える。前記ファンの前記回転軸は、前記軸方向に略平行である。前記エンドブラケットは、それぞれが外部に開口する開口部を備える。前記ファンは、一方の前記エンドブラケットの前記開口部に設けられる。前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離に、前記ファンの前記羽根の径方向長さを加えた距離をＬ１とする。前記回転子の前記回転軸から前記コイルエンドの径方向外端部までの径方向距離をＬ２とする。前記回転子の前記回転軸から前記ファンの前記回転軸までの径方向距離から、前記ファンの前記羽根の径方向長さを引いた距離をＬ３とする。距離Ｌ１は、距離Ｌ２よりも長く、距離Ｌ２は、距離Ｌ３よりも長い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、冷媒を軸方向に効率良く流すことができて冷却効率が向上した回転電機、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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の典型的な回転電機について測定した、固定子のコイルの軸方向の温度分布を示す図である。
【図２】本発明の実施例１による回転電機の、軸方向に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施例１による回転電機の、軸方向に沿う断面図であり、図２に示した回転電機とは別の構成の回転電機を示す図である。
【図４】本発明の実施例１による回転電機の径方向の断面図であり、ファンの周方向位置を示す図である。
【図５】本発明の実施例２による回転電機の、軸方向に沿う断面図である。
【図６】本発明の実施例２による回転電機の径方向の部分断面図であり、図５のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図７】本発明の実施例３による回転電機の径方向の部分断面図であり、図５のＡ−Ａ断面の位置に相当する位置の断面を示す図である。
【図８】本発明の実施例３による別の回転電機の径方向の部分断面図であり、図５のＡ−Ａ断面の位置に相当する位置の断面を示す図である。
【図９】本発明の実施例４による回転電機の、軸方向に沿う断面図である。
【図１０】本発明の実施例４による回転電機の径方向の部分断面図であり、図９のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４による別の回転電機の、軸方向に沿う断面図である。
【図１２】図１１に示した回転電機の径方向の部分断面図であり、図１１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図１３】本発明の実施例５による回転電機の、軸方向に沿う断面図である。
【図１４】本発明の実施例６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。
【図１５】本発明の実施例６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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
回転電機は、回転子と固定子とを備え、冷媒（例えば、空気）を流すことで運転によって発生した熱が冷却される。固定子は、コイルと鉄心を備え、固定子のコイルが回転電機の主要な発熱源である。以下、回転電機の軸方向（回転子の回転軸の延伸方向）のことを、単に「軸方向」と呼び、軸方向に垂直な方向を「径方向」と呼び、軸方向の周りの回転方向を「周方向」と呼ぶ。
【００１２】
図１は、従来の典型的な回転電機について測定した、固定子のコイルの軸方向の温度分布を示す図である。横軸は、固定子の軸方向の位置を示し、縦軸は、固定子のコイルの温度を示す。固定子には、図１の左側の位置から右側の位置に向かって冷媒を流した。
【００１３】
図１に示すように、固定子のコイルの温度は、軸方向に変化し、鉄心の内部でピークが発生する分布を持つ。回転電機内の温度分布を均一化するには、このピークの温度を低減する必要がある。このためには、回転電機の軸方向に効率良く冷媒を流すことが効果的であると考える。
【００１４】
本発明による回転電機では、冷媒が軸方向に流れやすいように冷却用ファンの配置が適正化されており、軸方向の通風路に効率良く冷媒を流すことができる。このため、本発明による回転電機では、冷却効率が向上し、固定子の鉄心の内部で発生するピーク温度を低減できる。
【００１５】
例えば、高速、大荷重用のエレベーターの巻上げ機システムに使用される回転電機は、面積が比較的小さいスペースに設置されるので、軸方向の長さが短く、径方向の長さが長いという特徴がある。このように大径化された回転電機では、冷却用ファンの径方向位置を特定しないと、主要な発熱源を効果的に冷却できず、冷却効率が低下する。本発明による回転電機では、冷却用ファンの径方向位置を特定することで、冷媒を軸方向に効率良く流し、回転電機の冷却効率を向上させる。
【００１６】
本発明による回転電機では、冷却効率を向上させるために、冷却用ファンの回転軸が軸方向に略平行であり、冷却用ファンによって冷媒を軸方向の一方から導入して軸方向に沿って流して軸方向の他方から排出する。冷媒は、回転電機の内部で循環しなくてもよく、軸方向に沿って流れ、回転電機に流入した側と軸方向の反対側で回転電機から流出するので、回転電機を効率良く冷却することができる。
【００１７】
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、同一の要素には同一の符号を付け、これらの要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１８】
図２は、本発明の実施例１による回転電機の、軸方向に沿う断面図である。図２には、回転電機の回転軸（回転子の回転軸であるシャフト８）より上部を示している。図２に示した回転電機は、主にエレベーターの巻上げ機システムに使用され、例えば、出力が数百ｋＷで、回転速度が数百回ｍｉｎ−１クラスの回転電機であり、高速及び大荷重用のエレベーターに適用される。
【００１９】
回転電機１は、主な部品として、回転子２、固定子３、フレーム４、エンドブラケット５、軸受６、及び冷却用ファンであるファン７を備える。
【００２０】
回転子２は、シャフト８と鉄心９と永久磁石１０を備える。シャフト８は、回転子２の回転軸であり、軸受６により支持されており、鉄心９に締結されて回転トルクを伝達する。鉄心９は、磁性材料で形成され、積層した電磁鋼板や鋳物にて成形することができる。永久磁石１０は、鉄心９の外周部に配置される。図２には示していないが、永久磁石１０の外周部には、金属管やカーボンファイバーのような繊維強化プラスチック等の保護部材が配置される。永久磁石１０は、脱落、飛散しないように、この保護部材で保護される。また、永久磁石１０は、接着剤やエポキシ樹脂等で固定してもよい。
【００２１】
固定子３は、積層した電磁鋼板１１（積層した電磁鋼板で構成された鉄心）と、コイル１２を備え、フレーム４に締結されている。コイル１２は、電磁鋼板１１が備える複数のスロットに収納されており、コイルエンド１４と呼ばれる部分を備える。コイル１２の軸方向の端部で、電磁鋼板１１から軸方向に突出している部分が、コイルエンド１４である。固定子３は、回転子２の径方向外側に、回転子２との間にギャップ１６が設けられて配置される。
【００２２】
フレーム４は、固定子３と回転子２を収納し、エンドブラケット５に接続する。
【００２３】
エンドブラケット５は、回転電機１の軸方向の両端部に設けられた覆いであり、軸受６が設けられる。一方のエンドブラケット５は、回転電機１の外部に開口する開口部２７を備え、開口部２７にファン７が設けられる。他方のエンドブラケット５は、回転電機１の内部と外部とを繋ぐ通風路１７を備える。通風路１７は、回転電機１の外部に開口する開口部である。
【００２４】
ファン７は、回転電機１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５に設けられ、回転軸１３と、回転軸１３に設けられた羽根２６を備え、回転軸１３が回転すると羽根２６が回転する。回転軸１３は、軸方向に略平行である。羽根２６の径方向長さｒは、回転電機１の構成に応じて任意に定めることができる。ファン７は、羽根２６が回転すると、軸方向の一方から冷媒１５を導入して軸方向に沿って流し、軸方向の他方から冷媒１５を排出する開放型の冷却器（軸流ファン）である。図２では、冷媒１５の流れを矢印で示している。図２に示した回転電機１では、ファン７は、冷媒１５を一方のエンドブラケット５の開口部２７から回転電機１の内部に導入し、ギャップ１６に冷媒１５を流し、通風路１７で冷媒１５を回転電機１の内部から排出する。ファン７は、回転電機１を駆動する電源とは別の電源で駆動するのが好ましい。但し、回転電機１を駆動する電源と同じ電源をファン７の駆動に用いることもできる。
【００２５】
ファン７の径方向位置について説明する。図２に示すように、シャフト８からファン７の回転軸１３までの径方向距離にファン７の羽根２６の径方向長さｒを加えた距離をＬ１とし、シャフト８からコイルエンド１４の径方向外端部までの径方向距離をＬ２とし、シャフト８からファン７の回転軸１３までの径方向距離からファン７の羽根２６の径方向長さｒを引いた距離をＬ３とする。ファン７は、回転軸１３の径方向位置がＬ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係を満たすように、エンドブラケット５に設けられる。分かりやすく言い換えれば、ファン７は、コイルエンド１４と軸方向に対向する位置に設けられる。距離Ｌ１は、距離Ｌ２よりも長く、距離Ｌ２は、距離Ｌ３よりも長いので、コイルエンド１４の径方向外端部は、径方向においてファン７の羽根２６が存在する範囲内（シャフト８から径方向に距離Ｌ１だけ離れた位置と、シャフト８から径方向に距離Ｌ３だけ離れた位置との間の径方向の範囲）に位置する。
【００２６】
このような径方向位置にファン７を配置することで、発熱源となる銅損、鉄損が発生する部位（コイル１２）に直接、冷媒１５を流すことができる。大径化された回転電機では、回転中心（シャフト８）から発熱する部位（コイル１２）までの径方向距離が長い。特にこのような回転電機に対しては、上述した径方向位置にファン７を配置すると、発熱する部位を効率良く冷却できる。
【００２７】
ファン７は、軸方向の一方のエンドブラケット５が備える開口部２７に設けられているので、外気を冷媒１５として積極的に回転電機１に導入することができ、より効率良く回転電機１を冷却することができる。
【００２８】
軸方向の他方のエンドブラケット５は、冷媒１５を回転電機１の内部から排出する通風路１７を備える。通風路１７の径方向位置は、冷媒１５を軸方向に効率良く流すことを考えると、コイルエンド１４と軸方向に対向する位置であるのが好ましい。または、通風路１７の径方向位置は、ファン７と軸方向に対向する位置でもよい。このような径方向位置に通風路１７を設けると、ファン７により導入された冷媒１５は、軸方向の通風路（本実施例では、ギャップ１６）を流れ、通風路１７から排出しやすくなるため、冷却効率が向上する。
【００２９】
本実施例による回転電機１は、回転子２の表面（鉄心９の外周側）に永久磁石１０を備える。このため、永久磁石１０は、回転子２と固定子３との間のギャップ１６に近接し、主要な発熱源である固定子３にも近接する。従って、本実施例による回転電機１では、ファン７により、永久磁石１０も効果的に冷却することができる。なお、発熱源である固定子３を冷却する効果は、回転子２の永久磁石１０の位置によらない。例えば、回転子２が鉄心９の内部に埋め込まれた永久磁石１０を備える場合でも、発熱源である固定子３を冷却する効果は、本実施例による回転電機１の場合と変わらない。
【００３０】
図３は、本発明の実施例１による回転電機１の、軸方向に沿う断面図であり、図２に示した回転電機１とは別の構成の回転電機１を示す図である。図３に示した回転電機１は、ファン７を備えるエンドブラケット５が通風路３７を備える。通風路３７は、回転電機１の外部に開口する開口部であり、ファン７が設けられておらず、ファン７が設けられた開口部２７よりも径方向内側の任意の位置に設けられる。図３に示した回転電機１は、図２に示した回転電機１よりも、多くの外気（冷媒１５）の流通部（導入部または排出部）を備え、冷却効率がさらに向上している。
【００３１】
図４は、本発明の実施例１による回転電機１の径方向の断面図であり、ファン７の周方向位置を示す図である。回転電機１は、周方向に複数のファン７を備えることができる。図４には、回転電機１が４台のファン７を備える例を示した。ファン７の径方向位置は、上述した通りである。ファン７の台数を増やすと、回転電機１の内部に流れる冷媒１５の量を増やすことができ、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００３２】
回転電機１が備えるファン７の台数は、ファン７の大きさや、必要な冷媒１５の量に応じて決めることができる。エンドブラケット５が備える通風路３７の数も、通風路３７の面積や、必要な冷媒１５の量に応じて決めることができる。ファン７と通風路３７の周方向位置は、任意に定めることができ、図４のように互いに同じでも、互いに異なっていてもよい。
【００３３】
図４に示した回転電機１はエンドブラケット５が４つの通風路３７を備えるが、図２に示した回転電機１のように、エンドブラケット５が通風路３７を備えなくてもよい。
【００３４】
本実施例による回転電機１では、図２において冷媒１５の流れを矢印で示したように、押し込み式のファン７を用いている。引き込み式のファン７を用いても、押し込み式のファン７を用いた場合と同様の効果が得られる。また、本実施例による回転電機１では、軸方向の一方のエンドブラケット５のみにファン７を設置しているが、軸方向の両方のエンドブラケット５にファン７を設置し、一方のファン７を押し込み式とし、他方のファン７を引き込み式としても、本実施例による回転電機１が奏する効果を十分に得ることができる。
【実施例２】
【００３５】
図５は、本発明の実施例２による回転電機１の、軸方向に沿う断面図である。本実施例による回転電機１は、実施例１による回転電機１（例えば、図２）の構成において、固定子３とフレーム４との間に背面ダクト１８を備える。背面ダクト１８は、固定子３の一端から他端まで軸方向に延伸し、冷媒１５を流す通風路である。図５では冷媒１５の流れを矢印で示している。回転電機１は、周方向に１つ又は複数の背面ダクト１８を備えることができる。
【００３６】
ファン７の径方向位置は、実施例１で説明したのと同じである。本実施例による回転電機１では、冷媒１５は、背面ダクト１８とギャップ１６を通って軸方向に流れる。このため、本実施例では、冷媒１５を回転電機１の内部でバランス良く流すことができ、回転電機１の冷却効率をさらに向上することができる。
【００３７】
例えば、背面ダクト１８を流れる冷媒１５の流量を増やしたい場合には、ファン７を、径方向位置が背面ダクト１８に近い位置（ファン７が背面ダクト１８と軸方向に対向する位置、またはこの位置に近い位置）に設置すればよい。ギャップ１６を流れる冷媒１５の流量を増やしたい場合には、ファン７を、径方向位置がギャップ１６に近い位置（ファン７がギャップ１６と軸方向に対向する位置、またはこの位置に近い位置）に設置すればよい。すなわち、実施例１で示したＬ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係が成立する範囲内であれば、ファン７の径方向位置は、冷媒１５の流量を増やしたい位置に合わせて調整することができる。これは、ファン７の動圧を考慮してファン７の適切な径方向位置を定めることと等価である。
【００３８】
図６は、本発明の実施例２による回転電機１の径方向の部分断面図であり、図５のＡ−Ａ断面を示す。図６に示した回転電機１は、フレーム４の内周部に径方向への凸部１９と凹部２０を備えることで、背面ダクト１８を固定子３とフレーム４との間に備える。凸部１９は、固定子３に接触して、固定子３を固定する。凹部２０は、固定子３に接触せず、固定子３との間に背面ダクト１８を形成する。凸部１９と凹部２０は、例えば、フレーム４の内周部の形状を凹凸形状にすることで設けることができる。
【００３９】
背面ダクト１８は、キー等の部品にてフレーム４の内周部に凸部１９を設けたり、固定子３の外周部の形状を凹凸形状にしたりすることで、固定子３とフレーム４との間に設けてもよい。
【００４０】
本実施例による回転電機１は、固定子３の電磁鋼板１１（鉄心）の内部に位置するコイル１２のピーク温度（図１を参照）を低減し、回転電機１の冷却効率を向上するのに効果的である。冷媒１５が背面ダクト１８とギャップ１６に流れ、コイルエンド１４の外周部と内周部が冷媒１５に接触するため、コイル１２の温度を効率的に低減することができる。なお、図６に示した回転電機１は、極数が５６でスロット数が７２であるが、極数やスロット数が他の値でも本実施例の効果を得ることができる。また、図６に示した回転電機１では、コイル１２の巻線方式が集中巻であるが、これ以外の巻線方式でもよい。
【実施例３】
【００４１】
図７は、本発明の実施例３による回転電機１の径方向の部分断面図であり、図５のＡ−Ａ断面の位置に相当する位置の断面を示す。本実施例による回転電機１は、実施例１から実施例２による回転電機１（例えば、図２、図５）の構成において、回転子２の鉄心９がアキシャルダクト２１を備える。図７には、一例として、実施例２による回転電機１がアキシャルダクト２１を備える構成を示している。アキシャルダクト２１は、回転子２の一端から他端まで軸方向に延伸する空洞であり、冷媒１５を流す通風路である。
【００４２】
実施例１から実施例２による回転電機１では、永久磁石１０の放熱経路は、ギャップ１６のみである。本実施例による回転電機１では、回転子２の鉄心９がアキシャルダクト２１を備えており、永久磁石１０の径方向内側にも放熱経路が設けられているため、永久磁石１０の温度をさらに低減することができ、回転電機１の冷却効率をさらに向上することができる。また、空洞であるアキシャルダクト２１を備えるために鉄心９の質量が減るので、回転子２の質量を減らすことができるという効果も得られる。
【００４３】
図８は、本発明の実施例３による別の回転電機１の径方向の部分断面図であり、図５のＡ−Ａ断面の位置に相当する位置の断面を示す。図８に示す回転電機１は、スポーク形状の回転子２を備える。すなわち、回転子２は、周方向に配置された複数のスポーク２２を備え、棒状部材であるスポーク２２がシャフト８と鉄心９を接続している。図８に示す回転電機１では、スポーク２２とスポーク２２の間にある隙間がアキシャルダクト２１である。
【００４４】
図８に示す回転電機１は、図７に示す回転電機１と比べると、アキシャルダクト２１の軸方向に垂直な断面積が大きいので、アキシャルダクト２１を流れる冷媒１５の量が多くなり、永久磁石１０の温度をさらに低減することができ、回転電機１の冷却効率をさらに向上することができる。また、図８に示す回転電機１は、スポーク２２の長さでシャフト８と鉄心９との距離を調整できるので、シャフト８の直径を最小限の長さにすることができる。図８に示す回転電機１は、複数のスポーク２２を備えることにより、回転子２を構成する材料の量を減らすことができるので、回転子２の質量を減らすことができるという効果も得られる。
【実施例４】
【００４５】
図９は、本発明の実施例４による回転電機１の、軸方向に沿う断面図である。本実施例による回転電機１は、実施例１から実施例３による回転電機１（例えば、図２、図５、図７、図８）の構成において、フレーム４の外周部に冷却フィン２３を備える。図９には、一例として、実施例３による回転電機１が冷却フィン２３を備える構成を示している。冷却フィン２３は、径方向外側に向かって突出する突出部であり、軸方向に延伸する。冷却フィン２３は、周方向に複数設けられるのが好ましい。
【００４６】
図１０は、本実施例による回転電機１の径方向の部分断面図であり、図９のＡ−Ａ断面を示す。冷却フィン２３の周方向の位置は、固定子３とフレーム４（図１０に示した例では、固定子３と凸部１９）が接触している位置の径方向外側である。この位置に冷却フィン２３を設けることで、固定子３の熱は、フレーム４を介して効率良く冷却フィン２３に熱伝導で伝えることができる。また、冷却フィン２３によりフレーム４の外周の表面積を増やすことができ、強制対流や自然対流によるフレーム４からの放熱効果を高めることができる。
【００４７】
図１１は、本発明の実施例４による別の回転電機１の、軸方向に沿う断面図である。図１１に示す回転電機１は、フレーム４の外周部に、径方向内側に向かって窪んだ溝部２８を備える。溝部２８は、周方向に環状に延伸し、軸方向に複数設けられるのが好ましい。
【００４８】
図１２は、図１１に示した回転電機１の径方向の部分断面図であり、図１１のＡ−Ａ断面を示す。溝部２８の周方向の位置は、固定子３とフレーム４（図１２に示した例では、固定子３と凸部１９）が接触している位置の径方向外側である。この位置に溝部２８を設けると、上述した冷却フィン２３と同様に、フレーム４からの放熱効果を高めることができるという効果を得られる。
【００４９】
冷却フィン２３は、周方向に環状に延伸してもよく、溝部２８は、軸方向に延伸してもよい。また、冷却フィン２３は、フレーム４の外周部に、径方向内側に向かって窪んだ陥没部を設けることで形成してもよく、溝部２８は、フレーム４の外周部に、径方向外側に向かって突出した突出部を設けることで形成してもよい。本実施例では、フレーム４の外周部に径方向への凹凸部を設けることで、フレーム４の外周の表面積を増やして、フレーム４からの放熱効果を高め、回転電機１の冷却効率を向上する。
【００５０】
冷却フィン２３と溝部２８の延伸する方向は、回転電機１の外部に流れる冷媒の向きに応じて定めることができる。例えば、冷却フィン２３と溝部２８は、回転電機１の外部で冷媒が軸方向に流れる場合には軸方向に延伸するように設け、回転電機１の外部で冷媒が軸方向に垂直な方向に流れる場合には周方向に延伸するように設けると、冷媒が冷却フィン２３と溝部２８に沿って流れやすくなるため、回転電機１の冷却効率の向上により効果的である。
【実施例５】
【００５１】
図１３は、本発明の実施例５による回転電機１の、軸方向に沿う断面図である。本実施例による回転電機１は、実施例１から実施例４による回転電機１（例えば、図２、図５、図７、図８、図９、図１１）の構成において、エンドブラケット５の外表面に冷却フィン２９を備える。図１３には、一例として、実施例１（図２）による回転電機１が冷却フィン２３を備える構成を示している。冷却フィン２９は、軸方向外側に向かって突出する突出部である。冷却フィン２９は、複数備えるのが好ましい。回転電機１は、冷却フィン２９を備えることで、内部で温められた冷媒１５と回転電機１の外部との熱交換効率が向上し、内部の冷媒１５の温度を効果的に下げることができる。
【００５２】
エンドブラケット５の外表面内における冷却フィン２９の位置と延伸する方向は、任意に定めることができ、例えば、実施例４で述べたように、回転電機１の外部に流れる冷媒の向きに応じて定めることができる。また、冷却フィン２９は、軸方向の両方のエンドブラケット５に設けてもよいし、いずれか一方だけのエンドブラケット５に設けてもよい。
【実施例６】
【００５３】
本発明の実施例６では、本発明の実施例による回転電機１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１が冷媒を軸方向に効率良く流すことができるので、回転電機１の冷却効率が向上する。
【００５４】
図１４は、本発明の実施例６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１と、巻上げ機２４と、カップリング２５を備える。回転電機１は、実施例１から実施例５のいずれか１つの実施例による回転電機１である。巻上げ機２４は、シーブを備える。回転電機１は、巻上げ機２４のシーブにカップリング２５を介して接続し、巻上げ機２４を駆動する。なお、図１４に示す回転電機１では、シャフト８を支持する軸受６は、回転電機１の軸方向の両端部に設けられている。
【００５５】
図１５は、本発明の実施例６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１は、巻上げ機２４のシーブにカップリング２５を介して接続し巻上げ機２４を駆動するが、軸受６が軸方向の一端部のみに設けられている。すなわち、図１５に示す回転電機１は、軸方向で、巻上げ機２４に近い側の軸受６を備えず、巻上げ機２４から遠い側の軸受６のみを備える。図１５に示すエレベーター用巻上げ機システムは、回転電機１の軸方向の一端側を、巻上げ機２４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を小さくすることができる。また、軸方向の一端側に軸受６を備えないので、回転電機１の部品数を低減するという効果も得られる。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１…回転電機、２…回転子、３…固定子、４…フレーム、５…エンドブラケット、６…軸受、７…ファン、８…シャフト、９…鉄心、１０…永久磁石、１１…電磁鋼板、１２…コイル、１３…回転軸、１４…コイルエンド、１５…冷媒、１６…ギャップ、１７…通風路、１８…背面ダクト、１９…フレームの内径側の凸部、２０…フレームの内径側の凹部、２１…アキシャルダクト、２２…スポーク、２３…冷却フィン、２４…巻上げ機、２５…カップリング、２６…羽根、２７…開口部、２８…溝部、２９…冷却フィン、３７…通風路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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