JP2004123301A

JP2004123301A - エレベータ用巻上機装置

Info

Publication number: JP2004123301A
Application number: JP2002289800A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takahashi; 高橋　英二
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】小型化、薄型化を維持しつつ、制御が容易で、振動の発生も少ないエレベータ用巻上機装置を提供する。
【解決手段】固定フレーム６ｂと、この固定フレーム６ｂに回転自在に支持され、吊りロープが巻き付けられる周面部１１を有するカップ状のトラクションシーブ６ａを備える。固定フレームの固定子コイル９は鞍形をなし、トラクションシーブの周面部１１の内側周面に対向して固定フレーム６ｂに複数個設ける。回転子コイル１４はトラクションシーブの周面部１１の内側周面に、固定子コイル９が発生する磁束を横切るように電線を連続して巻回して設け、この回転子コイル１４の電線に電流が流れると固定子コイルが発生する磁束を横切る方向に電流が流れることになってフレミング力が発生し、この力を利用してトラクションシーブ６ａを回転させる。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクション方式のエレベータに使用される巻上機装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に都市部の建物においては、美観上や近隣に対する日照権問題等から、建物の屋上高さが制約され、屋上にエレベータの機械室等を突出して設けることが容易でなくなってきている。そこで建物内空間を効率的に利用する観点から、従来のように屋上等にエレベータ機械室を設置することなく、昇降路内にエレベータ制御装置や巻上機を設置する、いわゆるマシンルームレスエレベータが提案されている。
【０００３】
マシンルームレスエレベータは、扁平薄型の巻上機が使用され、この巻上機を昇降路壁とガイドレールとの間に位置して設け、昇降路内の乗りかごを案内するガイドレールに固定する構成が一般的である。昇降路内を昇降移動する乗りかごは、カウンターウエイトと吊ロープによりつるべ式に連結され、巻上機が駆動されると、その巻上機のトラクションシーブに巻き付けられた吊りロープが移動することによってカウンターウエイトと互いに反する方向に移動するようになっている。
【０００４】
ここで、扁平薄型の巻上機は、近時、小型強力な永久磁石を界磁に利用した同期モータが用いられている。永久磁石同期モータは、モータを含む駆動装置の小型化、薄型化ができ、効率が向上するメリットがあることからトラクション方式のエレベータに多く用いられるようになっている。
【０００５】
しかしながら、永久磁石を用いた場合、モータ端に磁極位置検出器を設けなければならないため、検出器取付けのためにモータに構造上の制約が発生したり、検出器取付け時にモータ軸と検出器軸の位置合わせが必要になるといった問題がある。また磁極位置検出器レス駆動方式として、乗りかご位置や速度を制御する速度検出器の信号を用いて永久磁石同期モータの回転位置を推定して磁極位置検出器を用いない方式が提案されているが、その方式は複雑である。
【０００６】
その他に永久磁石同期モータを用いる場合、永久磁石磁極と固定子コイル間に働く磁気吸引力によりモータにトルク脈動が生じ、トラクション式エレベータにおいては、吊りロープと乗りかごの関係において、吊りロープがバネ定数を持つため共振系を構成し、乗りかごに振動として伝わり乗り心地に影響を与えるおそれがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のエレベータ用巻上機装置は、永久磁石を用いたことにより小型化、薄型化に構成できるものの、制御装置が複雑になったり、振動を発生するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上述の問題点を考慮してなされたもので、小型化、薄型化を維持しつつ、制御が容易で、振動の発生も少ないエレベータ用巻上機装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するために、固定フレームに、吊りロープが巻き付けられる筒状部を有するカップ状のトラクションシーブを回転自在に支持させる構成とし、固定子コイルは固定フレームに周方向に間隔をおき、径方向に磁束が発生するようにトラクションシーブの筒状部の内側周面に対向して複数個設け、回転子コイルはトラクションシーブの筒状部内側周面に、固定子コイルが発生する磁束を横切るように電線の巻回軸方向が周方向となるようにして設けたものである。
【００１０】
これにより回転子コイルの電線に流れる電流の方向が、固定子コイルが発生する磁束を横切る方向になって回転子コイルを介してトラクションシーブの接線方向にフレミング力が発生し、このフレミング力を利用してトラクションシーブを回転させることが可能となる。
【００１１】
この場合、固定子コイルは鞍形に構成し、その内側を回転子コイルが移動するように構成することが望ましい。
【００１２】
また、固定子コイルの外側に、この固定子コイルを覆うように磁性体を配置することが望ましい。
【００１３】
さらに、トラクションシーブの内側空間部に対向する固定フレームに、固定子コイルの主回路制御装置を収納することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２はマシンルームレスエレベータの構成の一例を示す斜視図および平面図である。
【００１５】
図１および図２において、昇降路１内を昇降する乗りかご２は、ガイドレール３により案内される。乗りかご２とカウンタウエイト４は扁平薄型に構成された巻上機６のトラクションシーブ６ａに巻き付けられた吊りロープ５によりつるべ式に連結されている。巻上機６は昇降路壁１ａと乗りかご２を案内するガイドレール３との間に位置し、ガイドレール３に固定されている。昇降移動する乗りかご２とカウンターウエイト４とを連結する吊ロープ５は、乗りかご２およびカウンターウエイト４にそれぞれ設けられたかご側転向プーリ２ａおよびカウンターウエイト側転向プーリ４ａを介してトラクションシーブ６ａに巻き掛けられ、その両端は昇降路１の天井に固定される構造になっている。
【００１６】
そしてこのような構成を有するマシンルームレスエレベータは、巻上機６が駆動され、トラクションシーブ６ａが回転して吊りロープ５が移動することにより乗りかご２およびカウンターウエイト４が相対的に昇降移動するようになっている。
【００１７】
図３（ａ）は本発明の一実施の形態に係る巻上機装置の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。図３（ａ）および（ｂ）において、巻上機６は、固定フレ−ム６ｂとトラクションシーブ６ａを備えている。固定フレーム６ｂは円板状をなし、径方向中心部に筒状の軸受支持部７が設けられ、また背面側に巻上機をガイドレールに固定するための取付部材８が設けられている。固定フレーム６ｂの前面側には、後述する複数個の固定子コイル９が周方向に沿って間隔をおいて取付けられ、また主回路制御回路を収納する収納部１０が設けられている。
【００１８】
一方、トラクションシーブ６ａは外周に吊りロープが巻き付けられる筒状部１１を有するカップ状をなし、径方向中心部に設けられた回転軸１２が固定フレーム６ｂの軸受支持部７に挿通されて軸受１３を介して回転自在に支持されている。また筒状部１１の内側周面には後述する回転子コイル１４が周方向に沿って連続して設けられている。
【００１９】
トラクションシーブ６ａの平板部内側には、同心円に配置された導電リング１５ａ，１５ｂが設けられている。この導電リング１５ａ，１５ｂは、回転子コイル１４に接続されており、また固定フレーム６ｂの軸受支持部７に設けられた接触子１６ａ，１６ｂと接触するようになっている。これら接触子１６ａ，１６ｂは図示しない電源回路に接続されており、トラクションシーブ６ａが回転しているときにも電源回路からの電力を導電リング１５ａ，１５ｂを介して回転子コイル１４に供給して回転子コイル１４に一定の電流が流れるようにしている。
【００２０】
図４は図３の主要部である固定子コイル９と回転子コイル１４の磁気結合の状態を示す斜視図である。固定子コイル９は電線１７を鞍形に多数回巻回して構成した界磁コイルであり、この固定子コイル９の電線１７に電流が流れることによって、電流の方向により図示矢印−Ｂまたは＋Ｂの方向、すなわち径方向に磁束が発生するようになっている。この固定子コイル９の外側はケイ素鋼板を積層して構成したコの字状の磁性体１８で覆われており、固定子コイル９が発生した磁束の帰路を構成するようになっている。この固定子コイル９および磁性体１８は、図３に示す実施の形態では２個設けた場合を示しているが、３個以上設けて後述するトルクを大きくすることができる。
【００２１】
回転子コイル１４はトラクションシーブ６ａの筒状部１１の内側周面に沿って設けられたプラスチック等の非磁性体で構成されたリング状支持体１９に電線２０を同一方向に連続して巻回して構成されており、その巻回軸方向が周方向となるように配置されている。この回転子コイル１４は固定子コイル９の鞍形の内側を移動するように配置されている。言い換えれば固定子コイル９が回転子コイル１４を抱きかかえる形で配置されており、固定子コイル９が発生する磁束を横切るように回転子コイル１４の電線２０が位置している。従って回転子コイル１４の電線２０に一定の電流ｉを流し、固定子コイル１４には、電流ｉと直交する磁束Ｂ（−Ｂ）を発生させることにより、電線２０を有する回転子コイル１４には、フレミングの左手の法則によりｆｃ（−ｆｃ）という力がトラクションシーブ６ａの接線方向に沿って発生し、この力がトラクションシーブ６ａを回転させるトルクとなり、トラクションシーブ６ａは回転して吊りロープを介して乗りかごを上下方向に昇降させることが可能となる。
【００２２】
この場合、固定子コイル９が発生する磁束Ｂ（または−Ｂ）は、回転子コイル１４を横切った後、透磁率の高い磁性体１８側に流れるので、磁性体１８の側に位置する電線２０に対しては横切り、磁性体１８の側に位置する電線２０と電流の向きが逆になるトラクションシーブ６ａ側に位置する電線２０に対してはほとんど横切らなくなるので、トラクションシーブ６ａ側に位置する電線の部分で逆向きのトルクが発生することはない。
【００２３】
回転子コイルの電線に作用する力ｆｃは、固定子コイルの発生する磁束Ｂを横切る回転子コイルの電線本数をｎ、およびその電線長幅をｌ、電流値をｉとすると、
ｆｃ＝Ｂ・ｉ・ｌ・ｎ
であり、また固定子コイルの発生する磁束Ｂは、固定子コイルに流れる電流ｉｃに比例するため、ｆｃは、
ｆｃ＝ｋ・ｉｃ・ｉ（ｋ＝定数）
と表せる。従って、回転子コイルの電線に流す電流ｉを一定にすれば、固定子コイルに流す電流ｉｃを制御することにより、任意のトルクを発生させることが可能となる。
【００２４】
固定子コイルに直流電流を流すために方形波インバータを用いた主回路構成を用いる。図５は固定子コイルに電力を供給する主回路制御回路の構成を示す回路図であり、三相交流電力は整流回路２１で整流され、スイッチング回路２２により直流電流の向きを任意に変えられるようにして固定子コイル９に供給される。スイッチング回路２２のスイッチング素子２２ａに並列に設けたダイオード２３は、スイッチング素子２２ａを保護するためのものである。この他に、図示してはいないが、適切な乗りかご位置制御ができるように、図５に示すスイッチング回路２２のスイッチング素子２２ａに対してゲートトリガパルスの発生位相を制御する転流位相制御回路が設けられる。これらの制御回路のうち、少なくとも整流回路２１およびスイッチング回路２２の主回路制御回路が図３（ａ）に示す収納部１０に収納される。収納部１０はトラクションシーブ６ａと固定フレーム６ｂが構成する空間を利用して設けられており、固定子コイル９の主回路制御回路を円筒形状のトラクションシーブ６ａの内側に収納することにより、主回路制御回路の設置スペースが不要となる。また制御対象である固定子コイル９と制御回路を近接して配置できることにより配線長さを短くすることが可能となり、ノイズなどの影響も低減される。
【００２５】
このように構成すれば、永久磁石を用いることなく、トラクションシーブ６ａを直接駆動回転させることが可能となり、小型化、薄型化を維持しつつ、制御が容易で、振動の発生も少ないエレベータ用巻上機装置を得ることができる。
【００２６】
なお、上記実施の形態において、回転子コイル１４の電線２０に一定電流を流す構造を採用した場合について説明したが、この固定子コイル１４を超電導コイルで構成することにより、接触子および導電リングを用いることなくフレミング力を発生させ、かつ電線の抵抗値による損失をなくすことが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固定子コイルが発生する磁束を横切るように回転子コイルの電線を配置してフレミング力を発生させることにより、トラクションシーブを回転させるようにしたので、小型化、薄型化を維持しつつ、制御が容易で、振動の発生も少ないエレベータ用巻上機装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マシンルームレスエレベータの構成の一例を示す斜視図である。
【図２】マシンルームレスエレベータの構成の一例を示す平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施の形態に係る巻上機装置を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図４】図３の主要部である固定子コイルと回転子コイルの磁気結合の状態を一部取り出して示す要部拡大斜視図である。
【図５】固定子コイルに電力を供給する主回路制御回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１…昇降路
１ａ…昇降路壁
２…乗りかご
３…ガイドレール
４…カウンターウエイト
５…吊りロープ
６…巻上機
６ａ…トラクションシーブ
６ｂ…固定フレーム
７…軸受支持部
８…取付部材
９…固定子コイル
１０…収納部
１１…筒状部
１２…回転軸
１３…軸受
１４…回転子コイル
１５ａ，１５ｂ…導電リング
１６ａ，１６ｂ…接触子
１７，２０…電線
１８…磁性体
１９…リング状支持体
２１…整流回路
２２…スイッチング回路
２２ａ…スイッチング素子
２３…ダイオード

Claims

固定フレームと、この固定フレームに周方向に沿って間隔をおいて設けられ、径方向に磁束を発生する複数個の固定子コイルと、前記固定フレームに回転自在に支持された回転軸を有し、外周面に吊りロープが巻き付けられる筒状部を有するカップ状のトラクションシーブと、このトラクションシーブの前記吊りロープが巻き付けられる筒状部の内側周面に沿って設けられ、前記固定子コイルが発生する磁束を横切る方向に電線が巻かれた回転子コイルとからなるエレベータ用巻上機装置。
前記固定子コイルは鞍形をなし、その内側を前記回転子コイルが移動するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ用巻上機装置。
前記固定子コイルの外側に、この固定子コイルを覆うように磁性体を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータ用巻上機装置。
前記トラクションシーブの内側空間部に対向する前記固定フレームに、前記固定子コイルの制御回路を収納することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエレベータ用巻上機装置。