特開 2023-100409 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023100409

(43)【公開日】2023-07-19

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/20 20060101AFI20230711BHJP

   H02K 5/18 20060101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

H02K1/20 A

H02K5/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022001068

(22)【出願日】2022-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】平井 百合名

【テーマコード（参考）】

5H601

5H605

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601BB10

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD28

5H601DD30

5H601EE12

5H601GA02

5H601GA22

5H601GE06

5H601GE12

5H605AA01

5H605BB05

5H605CC01

5H605DD12

(57)【要約】

【課題】冷却用のフィンを備えたものにあって、十分な冷却性能を確保しながらも、設置場所によってフィンの一部が外部と干渉してしまうことを容易に回避する。
【解決手段】実施形態の回転電機は、電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外周面部に軸方向に延びて設けられる複数の冷却用フィン部材とを備え、前記冷却用フィン部材は、ばね性を有する板材を、内側を冷却風の流通が可能な形態で、且つ、外周側に軸方向に延びて折返し部が来るように二つ折り状態に折曲げて構成されると共に、内周側に位置する縁部の両側に取付用フランジを一体に備えて構成され、固定子鉄心の外周面において、該固定子鉄心と面接触するように着脱可能に取付けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の外周面部に軸方向に延びて設けられる複数の冷却用フィン部材とを備え、
前記冷却用フィン部材は、ばね性を有する板材を、内側を冷却風の流通が可能な形態で、且つ、外周側に軸方向に延びて折返し部が来るように二つ折り状態に折曲げて構成されると共に、内周側に位置する縁部の両側に取付用フランジを一体に備えて構成され、
前記固定子鉄心の外周面において、該固定子鉄心と面接触するように着脱可能に取付けられる回転電機。

【請求項2】

前記固定子鉄心の外周部には、前記冷却用フィン部材の取付用フランジが軸方向に挿入可能な溝部が複数個設けられている請求項１記載の回転電機。

【請求項3】

前記冷却用フィン部材には、前記固定子鉄心の軸方向端部に位置して、折曲げにより、該固定子鉄心の端部に係止して前記電磁鋼板同士を結束させる結束部が一体に設けられている請求項１又は２記載の回転電機。

【請求項4】

筒状のフレームと、このフレームの内周部に設けられた固定子鉄心と、前記フレームの軸方向端部に設けられ回転軸を支持するモータブラケットと、前記フレームの外周面部に軸方向に延びて設けられる複数の冷却用フィン部材とを備え、
前記冷却用フィン部材は、ばね性を有する板材を、内側を冷却風の流通が可能な形態で、且つ、外周側に軸方向に延びて折返し部が来るように二つ折り状態に折曲げて構成されると共に、内周側に位置する縁部の両側に取付用フランジを一体に備えて構成され、
前記フレームの外周面において、該フレームと面接触するように着脱可能に取付けられる回転電機。

【請求項5】

前記フレームの外周部には、前記冷却用フィン部材の取付用フランジが軸方向に挿入可能な溝部が複数個設けられている請求項４記載の回転電機。

【請求項6】

前記冷却用フィン部材には、前記フレームの軸方向端部に位置して、折曲げにより、前記モータブラケットに係止して該フレームと結束させる結束部が一体に設けられている請求項４又は５記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、冷却用フィン部材を有する回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば各種産業機器用の回転電機例えばモータとしては、回転軸の後端部に冷却用の送風ファンを設けて構成されたものがある（例えば特許文献１参照）。このモータは、円筒状のフレームの前後両端部に、モータブラケットをボルト締めにより取付け、モータブラケットから後方に突出した回転軸の後端部に、例えばプロペラ型の送風ファンを取付けて構成されている。そして、前記フレームの外周部には、円周方向に並んで軸方向に延びる複数本の冷却用のフィンが一体に設けられ、それらフィンに沿って冷却風が流れる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４６３４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のような外周部に冷却用フィンを有するモータでは、ユーザにおける設置場所によっては、冷却用フィンの一部において、外周方向への突出高さが他の機械などに干渉して、邪魔になる場合がある。従来では、そのような場合には、冷却用フィンの一部を削って除去するなどの対応がなされるが、それでは、冷却用フィンの一部を削るといった面倒な作業が必要となると共に、モータの冷却性能が低下してしまう懸念もある。
そこで、冷却用のフィンを備えたものにあって、十分な冷却性能を確保しながらも、設置場所によってフィンの一部が外部と干渉してしまうことを容易に回避することができる回転電機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の第１の回転電機は、電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外周面部に軸方向に延びて設けられる複数の冷却用フィン部材とを備え、前記冷却用フィン部材は、ばね性を有する板材を、内側を冷却風の流通が可能な形態で、且つ、外周側に軸方向に延びて折返し部が来るように二つ折り状態に折曲げて構成されると共に、内周側に位置する縁部の両側に取付用フランジを一体に備えて構成され、前記固定子鉄心の外周面において、該固定子鉄心と面接触するように着脱可能に取付けられている。

【0006】

実施形態の第２の回転電機は、筒状のフレームと、このフレームの内周部に設けられた固定子鉄心と、前記フレームの軸方向端部に設けられ回転軸を支持するモータブラケットと、前記フレームの外周面部に軸方向に延びて設けられる複数の冷却用フィン部材とを備え、前記冷却用フィン部材は、ばね性を有する板材を、内側を冷却風の流通が可能な形態で、且つ、外周側に軸方向に延びて折返し部が来るように二つ折り状態に折曲げて構成されると共に、内周側に位置する縁部の両側に取付用フランジを一体に備えて構成され、前記フレームの外周面において、該フレームと面接触するように着脱可能に取付けられている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態を示すもので、モータの全体構成を概略的に示す縦断側面図

【図2】固定子の縦断側面図

【図3】固定子の外周部分の縦断正面図

【図4】冷却用フィン部材の斜視図

【図5】冷却用フィン部材の正面図と側面図とを並べて示す図

【図6】第２の実施形態を示すもので、モータの要部構成を示す縦断側面図

【図7】第３の実施形態を示すもので、冷却用フィン部材の取付の様子を示す縦断側面図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、例えば各種産業機器用の回転電機としてのモータに適用した実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、複数の実施形態間で共通する部分には、同一符号を付して詳しい説明や新たな図示を省略することとする。また、図面では、モータの軸方向すなわち回転軸の中心線の延びる方向を左右方向として示しており、図１等では、左側を負荷側である前側、右側を反負荷側である後側としている。

【0009】

（１）第１の実施形態
図１～図５を参照して、第１の実施形態について述べる。本実施形態では、例えばエレベータの巻上機の駆動源として用いられるＳＰＭ形モータに適用したものであり、いわゆるフレームレスのモータ１として構成されている。図１は、本実施形態に係るモータ１の全体構成を概略的に示している。ここで、モータ１は、全体として円筒状をなす固定子２の軸方向両端部にモータブラケット３、４を備えて構成されている。固定子２の内周部には、回転子５が配置されている。

【0010】

前記回転子５は、回転子鉄心６の外周部に複数個の永久磁石７を備えて構成され、回転子鉄心６の中心部を貫通するように、回転軸８が固定されている。前記モータブラケット３、４には、夫々軸受９、１０が取付けられている。これら軸受９、１０により、前記回転軸８が回転自在に支持されている。図示はしないが、回転軸８の先端部（図で左側）には、シーブと称される滑車が取付けられる。前記回転軸８の後端部には、冷却用のファン１１が取付けられている。このファン１１は、回転により前方（図で左側）に向けて冷却風を送風するように構成されている。前記モータブラケット４には、前記ファン１１を覆うファンカバー１６が設けられている。

【0011】

さて、前記固定子２について、図２～図５も参照して述べる。前記固定子２は、固定子鉄心１２に巻線１３を装着して構成されている。このとき、周知のように、前記固定子鉄心１２は、例えば電磁鋼板１２ａを所定の形状、即ち内周側に開口するスロットを有したほぼリング板状に打抜き、その打抜いた電磁鋼板１２ａを軸方向に多数枚積層して構成されている。そして、前記固定子鉄心１２の外周面部には、軸方向に延びる放熱用の冷却用フィン部材１４が、円周方向に並んで複数個設けられる。

【0012】

前記冷却用フィン部材１４は、熱伝導性の良好なばね性を有する金属製の板材、例えばアルミニウムの薄板材から構成され、図４、図５に示すように、放熱部１４ａと、取付用フランジ１４ｂと、結束部１４ｃとを一体に有している。具体的には、前記放熱部１４ａは、前記板材を、外周側即ち図４等で上側に軸方向に延びて折返し部が来るように、軸方向に見てＵ字状に、つまり二つ折り状態に折曲げて構成されて、側面から見て軸方向に長い長方形状に構成されている。この放熱部１４ａの軸方向の長さは、固定子鉄心１２の軸方向の長さと同等とされている。この放熱部１４ａにおいては、Ｕ字状に折曲げられた部分の内側部分も、前記ファン１１による冷却風が流通する。

【0013】

前記取付用フランジ１４ｂは、前記放熱部１４ａの折返し側とは反対側の基端側の縁部（図４等で下端部）全体から両側方（図５で左右）に延出するように一体に設けられている。そして、前記結束部１４ｃは、前記取付用フランジ１４ｂの前後の端部から、軸方向に延びて突出するように一体に設けられ、全体で４箇所に設けられている。後述するように、この結束部１４ｃは、固定子鉄心１２の軸方向両端部に位置して、内周側に折曲げられることにより、該固定子鉄心１２の端部に係止して前記電磁鋼板１２ａ同士を結束させるように構成されている。

【0014】

上記構成の冷却用フィン部材１４に対し、本実施形態では、前記固定子鉄心１２の外周部には、前記取付用フランジ１４ｂが軸方向に挿入可能な溝部１５が、固定子鉄心１２の軸方向全体に延びて円周方向に並んで複数個設けられている。図３に示すように、前記各溝部１５は、固定子鉄心１２の外周面で開放するような凹部を形成し且つ、その凹部の底部から円周方向両側に空洞を拡げるような形態、つまり軸方向に見て凸形状で形成されている。溝部１５は、固定子鉄心１２の両端面で開口する。尚、溝部１５の形状は、固定子鉄心１２を構成する電磁鋼板１２ａの打抜きの段階で、対応する形状に打抜かれ、電磁鋼板１２ａが多数枚積層されることにより、軸方向に連続した溝部１５とされる。

【0015】

上記構成の冷却用フィン部材１４は、固定子鉄心１２の溝部１５に対し、放熱部１４ａの基端部が溝部１５の凹部に位置し、両取付用フランジ１４ｂが夫々拡がり部に位置するように、軸方向から挿入されることにより、着脱可能に取付けられる。このとき、冷却用フィン部材１４は、板ばね材料から構成されているので、そのばね性を利用して、溝部１５内における保持力を得ると共に、取付用フランジ１４ｂを溝部１５内壁に密着させて面接触力を得ることができる。また、冷却用フィン部材１４を全ての溝部１５に取付けても良いが、複数個の溝部１５のうち必要な位置にのみ選択的に取付けることができる。そして、図２に示すように、冷却用フィン部材１４の溝部１５への挿入後に、結束部１４ｃを内周側に折曲げることにより、固定子鉄心１２の端部に係止して電磁鋼板１２ａ同士の結束力を得ることができる。

【0016】

このような本実施形態のモータ１の固定子２によれば、次のような作用、効果を得ることができる。即ち、本実施形態では、固定子鉄心１２の外周面部に設けられる複数の冷却用フィン部材１４が、固定子鉄心１２とは別体とされていると共に、固定子鉄心１２に着脱可能に取付けられる。従って、冷却用フィン部材１４を、固定子鉄心１２の外周面部の外部と干渉する虞のある位置には、取付けずに済ませる或いは取外すことができ、外部との干渉のない位置にのみ冷却用フィン部材１４を設けることができる。このとき、冷却用フィン部材１４の取付用フランジ１４ｂは固定子鉄心１２と面接触し、また、冷却用フィン部材１４の放熱部１４ａが二つ折り型なので、外周方向に大型化することなく、１個の冷却用フィン部材１４で広い放熱面積が得られ、しかも放熱部１４ａの内側を冷却風が流通する。

【0017】

これにより、１個の冷却用フィン部材１４による冷却性能を高いものとすることができ、言い換えれば、取付け個数を一部減らしても、全体として必要な冷却性能を得ることができる。また、冷却用フィン部材１４のばね性を利用して、固定子鉄心１２に取付けたり、密着させたりすることが可能となる。この結果、本実施形態によれば、冷却用のフィン１４を備えたものにあって、十分な冷却性能を確保しながらも、設置場所によってフィン１４の一部が外部と干渉してしまうことを容易に回避することができるという優れた効果を得ることができる。

【0018】

特に本実施形態では、固定子鉄心１２の外周部に、冷却用フィン部材１４の取付用フランジ１４ｂが軸方向に挿入可能な複数個の溝部１５を設けるようにした。これにより、取付用フランジ１４ｂを溝部１５に対し軸方向に挿入することで、冷却用フィン部材１４を所定の位置に容易に取付けることができる。このとき、冷却用フィン部材１４のばね性を利用して、溝部１５内における保持力を得ると共に、取付用フランジ１４ｂを溝部１５の内面に密着させて面接触力を得ることが可能となる。冷却用フィン部材１４の、固定子鉄心１２の溝部１５からの取外しも容易となる。

【0019】

更に、本実施形態では、冷却用フィン部材１４に、固定子鉄心１２の軸方向端部に位置して、折曲げにより、該固定子鉄心１２の端部に係止して電磁鋼板１２ａ同士を結束させる結束部１４ｃを一体に設けた。これにより、結束部１４ｃにより、固定子鉄心１２の電磁鋼板１２ａ同士が結束されるようになるので、その分だけ、電磁鋼板１２ａの結束のための構成を省略することが可能となる。従って、冷却用フィン部材１４に、冷却に加えて電磁鋼板１２ａを結束する機能が付加され、実用的機能をより高めることができる。

【0020】

（２）第２の実施形態
図６は、第２の実施形態における回転電機としてのモータ２１の要部構成を示しており、上記第１の実施形態と異なる点について説明する。即ち、モータ２１は、例えば全体として円筒状をなす金属製のフレーム２２の内周部に、固定子２３が設けられ、固定子２３の内周側に、回転子が設けられている。前記固定子２３は、電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心２４に、巻線２５を装着して構成されている。

【0021】

前記フレーム２２の軸方向両端部には、モータブラケット２６、２７が取付けられている。モータブラケット２６、２７には、回転子に固定された回転軸を支持する軸受が設けられている。図６では、回転子、回転軸、軸受、ファン、ファンカバー等の図示を省略している。そして、前記フレーム２２の外周面部には、軸方向に延びる放熱用の冷却用フィン部材２８が、円周方向に並んで複数個設けられる。

【0022】

前記冷却用フィン部材２８は、熱伝導性の良好なばね性を有する金属製の板材、例えばアルミニウムの薄板材から構成され、詳しく図示はしないが、放熱部２８ａと、取付用フランジ２８ｂと、結束部２８ｃとを一体に有している。この場合、冷却用フィン部材２８は、上記第１の実施形態における、冷却用フィン部材１４と同等の構成を備えており、詳しい説明を省略する。但し、結束部２８ｃは、フレーム２２の軸方向端部に位置して、折曲げにより、前記モータブラケット２６、２７の外面の外周端部に係止して該フレーム２２と結束させるように設けられている。

【0023】

また、上記構成の冷却用フィン部材２８に対し、本実施形態では、前記フレーム２２の外周部には、前記取付用フランジ２８ｂが軸方向に挿入可能な溝部２９が、フレーム２２の軸方向全体に延びて円周方向に並んで複数個設けられている。詳しい図示は省略するが、この溝部２９も、前記第１の実施形態における溝部１５と同等の形状を備えている。前記冷却用フィン部材２８は、フレーム２２の溝部２９に対し、軸方向から挿入されることにより、フレーム２２の外周面に着脱可能に取付けられる。そして、冷却用フィン部材２８の溝部２９への挿入後に、結束部２８ｃを内周側に折曲げることにより、モータブラケット２６、２７の端部に係止してフレーム２２に対する結束力を得ることができる。

【0024】

上記構成を備える第２の実施形態によれば、フレーム２２の外周面部に設けられる複数の冷却用フィン部材２８が、フレーム２２とは別体とされていると共に、フレーム２２に対し着脱可能に取付けられる。従って、冷却用フィン部材２８を、フレーム２２の外周面部のうち外部と干渉する虞のある位置には、取付けずに済ませる或いは取外すことができ、外部との干渉のない位置にのみ冷却用フィン部材２８を設けることができる。このとき、冷却用フィン部材２８の取付用フランジ２８ｂはフレーム２２と面接触し、また、冷却用フィン部材２８の放熱部２８ａが二つ折り型なので、外周方向に大型化することなく、１個の冷却用フィン部材２８で広い放熱面積が得られ、しかも放熱部２８ａの内側を冷却風が流通する。

【0025】

これにより、１個の冷却用フィン部材２８による冷却性能を高いものとすることができ、言い換えれば、取付け個数を一部減らしても、全体として必要な冷却性能を得ることができる。また、冷却用フィン部材２８のばね性を利用して、フレーム２２に取付けたり、密着させたりすることが可能となる。この結果、本実施形態によれば、冷却用のフィン２８を備えたものにあって、十分な冷却性能を確保しながらも、設置場所によってフィン２８の一部が外部と干渉してしまうことを容易に回避することができるという優れた効果を得ることができる。

【0026】

特に本実施形態では、フレーム２２の外周部に、冷却用フィン部材２８の取付用フランジ２８ｂが軸方向に挿入可能な複数個の溝部２９を設けるようにした。これにより、取付用フランジ２８ｂを溝部２９に対し軸方向に挿入することで、冷却用フィン部材２８を所定の位置に容易に取付けることができる。このとき、冷却用フィン部材２８のばね性を利用して、溝部２９内における保持力を得ると共に、取付用フランジ２８ｂを溝部２９の内面に密着させて面接触力を得ることが可能となる。冷却用フィン部材２８の、フレーム２２の溝部２９からの取外しも容易となる。

【0027】

更に、本実施形態では、冷却用フィン部材２８に、フレーム２２の軸方向端部に位置して、折曲げにより、モータブラケット２６、２７の端部に係止してフレーム２２と結束させる結束部２８ｃを一体に設けた。これにより、結束部２８ｃにより、フレーム２２とモータブラケット２６、２７とが結束されるようになるので、その分だけ、モータブラケット２６、２７の取付けのための構成を省略することが可能となる。従って、冷却用フィン部材２８に、冷却に加えてモータブラケット２６、２７を結束する機能が付加されるようになり、実用的機能をより高めることができる。

【0028】

（３）第３の実施形態、その他の実施形態
図７は、第３の実施形態を示すものであり、上記第１の実施形態と異なる点は、冷却用フィン部材３１の構成にある。本実施形態の冷却用フィン部材３１は、上記第１の実施形態の冷却用フィン部材１４を、固定子鉄心１２の軸方向に２分割した如き形態の、第１、第２の２つの分割フィン３２、３３から構成されている。これら第１、第２の分割フィン３２、３３は、放熱部３２ａ、３３ａと、取付用フランジ３２ｂ、３３ｂとを一体に有しており、第１の分割フィン３２の一端部には、結束部３２ｃを一体に有し、第２の分割フィン３３の他端部には、結束部３３ｃを一体に有している。

【0029】

この実施形態では、第１の分割フィン３２は、固定子鉄心１２の溝部１５に対し、一端側（図で左側）から挿入され、第２の分割フィン３３は、固定子鉄心１２の溝部１５に対し、他端側（図で右側）から挿入されて取付けられる。この第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。これと共に、冷却用フィン部材３１の組付時に、第１、第２の分割フィン３２、３３の夫々の溝部１５に対する挿入量（長さ）を小さくすることができる。これにより、第１、第２の分割フィン３２、３３の挿入時の抵抗が比較的小さく済み、挿入作業性を高めることができる。

【0030】

尚、上記各実施形態では、冷却用フィン部材１４、２８の放熱部１４ａ、２８ａを、断面Ｕ字型に構成したが、断面Ｖ字型に構成しても良い。また、冷却用フィン部材１４、２８の結束部１４ｃ、２８ｃは必ずしも設けなくても良い。固定子鉄心やフレームに溝部を設けずに、ボルト締め、溶接、ろう付け等の手段で冷却用フィン部材を取付ける構成としても良い。その他、本発明は、エレベータ用のモータに限らず、各種の用途や種類の回転電機に適用することが可能である。

【0031】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0032】

図面中、１、２１はモータ（回転電機）、２、２３は固定子、３、４、２６、２７はモータブラケット、５は回転子、８は回転軸、９、１０は軸受、１１はファン、１２、２４は固定子鉄心、１２ａは電磁鋼板、１３は巻線、１４、２８、３１は冷却用フィン部材、１４ａ、２８ａ、３２ａ、３３ａは放熱部、１４ｂ、２８ｂ、３２ｂ、３３ｂは取付用フランジ、１４ｃ、２８ｃ、３２ｃ、３３ｃは結束部、１５、２９は溝部、３２、３３は分割フィンを示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】